(57)【要約】【課題】圧力センサ、電磁弁および制御回路等の電気的手段を用いることなく、冷凍機油の戻し量を適正量に制御可能にする。【解決手段】油分離器１２で分離抽出された冷凍機油を圧縮機１０に戻すオイル戻し管２８の入口側に、圧縮機１０の吐出側圧力Ｐｃに拘わらずオイル戻し管２８の入口側圧力Ｐ１を略一定に制御する圧力調整弁３０を設ける。戻し管入口圧Ｐ１を略一定に制御すれば、オイル戻し管２８の前後の圧力差も略一定になり、冷凍機油の戻し量も略一定になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
この圧縮機（１０）の吐出側に設けられ、循環する冷媒中から冷凍機油を分離抽出する油分離器（１２）と、
前記油分離器（１２）と前記圧縮機（１０）の吸入側とを接続して、前記油分離器（１２）で分離抽出された冷凍機油を前記圧縮機（１０）に戻すオイル戻し管（２８）と、
前記オイル戻し管（２８）の入口側に設けられ、前記圧縮機（１０）の吐出側圧力に拘わらず前記オイル戻し管（２８）の入口側圧力を略一定に制御する圧力調整弁（３０、４０、５０）とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記圧力調整弁（３０）は、前記圧縮機（１０）の吐出側圧力が第１設定圧力以上のときに、前記油分離器（１２）から前記オイル戻し管（２８）に連なる通路を閉じる弁体（３０１）と、前記弁体（３０１）の上流側と下流側とを常時連通させるオリフィス（３０２）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記圧力調整弁（４０、５０）は、前記油分離器（１２）から前記オイル戻し管（２８）に連なる通路を開閉する弁体（４０１、５０１）を備え、前記オイル戻し管（２８）の入口側圧力が第２設定圧力以上のときに前記弁体（４０１、５０１）を閉弁させると共に、前記オイル戻し管（２８）の入口側圧力が第２設定圧力未満のときに前記弁体（４０１、５０１）を開弁させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機を潤滑する冷凍機油が冷媒に混入された冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍サイクル装置は、圧縮機から吐出される冷媒と冷凍機油とを油分離器にて分離し、その分離した冷凍機油を圧縮機の吸入側に戻して、圧縮機の焼き付きを防止するようにしている。その油分離器から圧縮機に冷凍機油を戻すオイル戻し管として例えばキャピラリチューブを使用する場合、オイル戻し管の前後の圧力差にて冷凍機油戻し量が決定される。そして、外気温が高いときはその圧力差が大きくなり、冷凍機油戻し量過多となり冷凍能力が低下する。また、外気温が低いときは圧力差が小さくなり、冷凍機油戻し量が不足し圧縮機の信頼性が低下する。
【０００３】
そこで、特許文献１に示された冷凍サイクル装置は、圧縮機における高圧（吐出側圧力）と低圧（吸入側圧力）の差圧（すなわち、オイル戻し管の前後の圧力差）を電気式の圧力センサにて検出し、その検出結果に基づいてオイル戻し管の絞り量を電磁弁により調節して、冷凍機油の戻し量を適正量に制御するようにしている。
【特許文献１】特開平６−７４５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示された冷凍サイクル装置は、圧力センサ、電磁弁および制御回路が必要であるため、冷凍サイクル装置の全体構成が複雑になるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、圧力センサ、電磁弁および制御回路等の電気的手段を用いることなく、冷凍機油の戻し量を適正量に制御可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、この圧縮機（１０）の吐出側に設けられ、循環する冷媒中から冷凍機油を分離抽出する油分離器（１２）と、油分離器（１２）と圧縮機（１０）の吸入側とを接続して、油分離器（１２）で分離抽出された冷凍機油を圧縮機（１０）に戻すオイル戻し管（２８）と、オイル戻し管（２８）の入口側に設けられ、圧縮機（１０）の吐出側圧力に拘わらずオイル戻し管（２８）の入口側圧力を略一定に制御する圧力調整弁（３０、４０、５０）とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このように、圧力調整弁（３０、４０、５０）によりオイル戻し管（２８）の入口側圧力を略一定に制御すれば、オイル戻し管（２８）の出口側圧力は略一定であるため、オイル戻し管（２８）の前後の圧力差も略一定になり、冷凍機油戻し量も略一定になる。したがって、電気的手段を用いることなく、簡素な構成で、冷凍機油の戻し量を適正量に制御することができる。
【０００８】
この場合、圧縮機（１０）の吐出側圧力が第１設定圧力以上のときに、油分離器（１２）からオイル戻し管（２８）に連なる通路を閉じる弁体（３０１）と、弁体（３０１）の上流側と下流側とを常時連通させるオリフィス（３０２）とを備える圧力調整弁（３０）を用いることができる。
【０００９】
このようにすれば、圧縮機（１０）の吐出側圧力が第１設定圧力以上のときには、オリフィス（３０２）を介して弁体（３０１）の下流側に圧力が伝達されるため、圧縮機（１０）の吐出側圧力よりも弁体（３０１）の下流側の圧力（すなわち、オイル戻し管２８の入口側圧力）を低く制御することができ、冷凍機油戻し量過多を回避することができる。
【００１０】
また、圧力調整弁（４０、５０）は、油分離器（１２）からオイル戻し管（２８）に連なる通路を開閉する弁体（４０１、５０１）を備え、オイル戻し管（２８）の入口側圧力が第２設定圧力以上のときに弁体（４０１、５０１）を閉弁させると共に、オイル戻し管（２８）の入口側圧力が第２設定圧力未満のときに弁体（４０１、５０１）を開弁させることができる。
【００１１】
このようにすれば、オイル戻し管（２８）の入口側圧力を一定に制御することができるため、冷凍機油の戻し量を適正量に制御することができる。
【００１２】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図、図２は図１の装置の要部の構成を示す図である。
【００１４】
本実施形態の冷凍サイクル装置は、車両に搭載された冷凍庫の内部を冷却するために用いられる。
【００１５】
図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０、油分離器１２、凝縮器１４、受液器１６、膨張弁１８、蒸発器２０、および気液分離器２２を、主要構成要素としている。これらの構成要素は、冷媒配管によって接続されている。
【００１６】
圧縮機１０は、電磁クラッチを介して走行用エンジン（図示せず）により駆動されて、冷媒を吸入・圧縮・吐出する。油分離器１２は、圧縮機１０の吐出側に設けられ、圧縮機１０から吐出された冷媒中から冷凍機油を分離抽出する。凝縮器１４は、油分離器１２から流出した高温高圧の気相冷媒を、外気により冷却して凝縮させる。
【００１７】
受液器１６は、凝縮器１４から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して液相冷媒を流出させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄える。膨張弁１８は、受液器１６から流出した高圧冷媒を減圧する。蒸発器２０は、膨張弁１８から流出した冷媒を蒸発させて冷凍庫内の空気を冷却する。気液分離器２２は、蒸発器２０から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離し、気相冷媒を圧縮機２０の吸入側に戻す。
【００１８】
また、油分離器１２の出口側（すなわち、油分離器１２と凝縮器１４との間）と蒸発器２０の入口側（すなわち、膨張弁１８と蒸発器２０との間）が、ホットガス通路２４によって接続されている。このホットガス通路２４により、圧縮機１０から吐出された高温高圧の冷媒が、凝縮器１４、受液器１６、および膨張弁１８を迂回して蒸発器２０に導かれる。このホットガス通路２４には、ホットガス通路２４を開閉するとともに、ホットガス通路２４を流通する冷媒を減圧するバイパス弁２６が設けられている。そして、バイパス弁２６がホットガス通路２４を開くことにより、蒸発器２０に高温の冷媒が流通して蒸発器２０の除霜が行われるようになっている。
【００１９】
図２に示すように、油分離器１２の下部側には、冷媒中から分離した冷凍機油を蓄える貯油室１２０が形成されている。そして、貯油室１２０と圧縮機１０の吸入側（すなわち、圧縮機１０と気液分離器２２との間）が、オイル戻し管２８によって接続されている。このオイル戻し管２８により、油分離器１２にて分離された冷凍機油が圧縮機１０の吸入側に戻される。オイル戻し管２８は、具体的には、所定の圧力損失を有するキャピラリチューブを用いている。
【００２０】
油分離器１２内には、オイル戻し管２８の入口側圧力（以下、戻し管入口圧という）Ｐ１を制御する圧力調整弁３０が設けられている。圧力調整弁３０は、油分離器１２からオイル戻し管２８に連なるオイル戻し通路に設けられた弁座３００、この弁座３００と接離してオイル戻し通路を開閉する弁体３０１、この弁体３０１に形成されて弁体３０１の上流側と下流側とを常時連通させるオリフィス３０２、および弁体３０１を開弁向きに付勢するばね３０３を備えている。弁体３００は、圧縮機１０の吐出側圧力（以下、圧縮機吐出圧という）Ｐｃにより閉弁向きに付勢され、戻し管入口圧Ｐ１により開弁向きに付勢される。  
【００２１】
次に、本実施形態の冷凍サイクル装置１の作動を説明する。図３は圧力調整弁３０による戻し管入口圧Ｐ１等の制御特性を示すものである。この図３に示すように、圧縮機吐出圧Ｐｃは外気温の上昇に伴って上昇し、オイル戻し管２８の出口側圧力（すなわち、圧縮機１０の吸入側圧力。以下、戻し管出口圧という）Ｐ２は略一定である。
【００２２】
まず、外気温が図３に示す設定温度ｔ１よりも低いときは、圧縮機吐出圧Ｐｃが低いためばね３０３により弁体３０１の開弁状態が維持され、圧縮機吐出圧Ｐｃと戻し管入口圧Ｐ１は同圧となる。なお、外気温が設定温度ｔ１のときの圧縮機吐出圧Ｐｃが、本発明の第１設定圧力に相当する。
【００２３】
外気温が上昇して設定温度ｔ１に達すると、圧縮機吐出圧Ｐｃが上昇して弁体３０１を閉弁向きに付勢する力が増加する。そして、圧縮機吐出圧Ｐｃにより弁体３０１を閉弁向きに付勢する力が、ばね３０３と戻し管入口圧Ｐ１とにより弁体３０１を開弁向きに付勢する力よりも大きくなり、弁体３０１が弁座３００に当接して閉弁状態になる。
【００２４】
したがって、外気温が設定温度ｔ１以上の領域では、弁体３０１の上流側と下流側との間はオリフィス３０２のみを介して連通し、圧縮機吐出圧Ｐｃはオリフィス３０２のみを介してオイル戻し管２８側に伝達されるため、圧縮機吐出圧Ｐｃよりも戻し管入口圧Ｐ１が低く制御される。そして、オリフィス３０２の仕様を適宜に設定することにより、外気温が設定温度ｔ１以上の領域において、圧縮機吐出圧Ｐｃに拘わらず戻し管入口圧Ｐ１を略一定に制御することができる。
【００２５】
このように、圧力調整弁３０により戻し管入口圧Ｐ１を略一定に制御すれば、オイル戻し管２８の前後の圧力差（すなわち、Ｐ１−Ｐ２）も略一定になり、冷凍機油の戻し量も略一定になる。したがって、電気的手段を用いることなく、簡素な構成で、冷凍機油の戻し量を適正量に制御することができる。
【００２６】
なお、オイル戻し管２８の前後の圧力差が最も小さくなるときに必要な量の冷凍機油が圧縮機１０に戻されるように、また、油分離器１２の貯油室１２０に常に冷凍機油を溜めることができるように、戻し管入口圧Ｐ１やオイル戻し管２８の仕様を設定している。
【００２７】
（第２施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の要部の構成を示す図である。本実施形態は、圧力調整弁の構成および設置位置が、第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
図４に示すように、本実施形態では、圧力調整弁４０は油分離器１２の外に設置されている。具体的には、圧力調整弁４０は、油分離器１２の貯油室１２０とオイル戻し管２８との間に配置されている。
【００２９】
圧力調整弁４０は、油分離器１２からオイル戻し管２８に連なるオイル戻し通路に設けられた弁座４００、この弁座４００と接離してオイル戻し通路を開閉する弁体４０１、この弁体４０１を閉弁向きに付勢するばね４０２、および弁体４０１を駆動するダイヤフラム４０３を備えている。
【００３０】
ダイヤフラム４０３によって２つの室４０４、４０５が仕切られており、第１室４０４は一定の圧力に保たれ、第２室４０５は連通穴４０６を介して戻し管入口圧Ｐ１が導入されている。弁体４００は、第１室４０４の圧力により開弁向きに付勢され、第２室４０５の戻し管入口圧Ｐ１により閉弁向きに付勢される。なお、ばね４０２のセット荷重は、調整用ねじ４０７により調整可能になっている。
【００３１】
本実施形態の圧力調整弁４０は、第１室４０４の圧力により弁体４０１を開弁向きに付勢する力、およびばね４０３により弁体４０１を閉弁向きに付勢する力は一定であるため、第２室４０５の戻し管入口圧Ｐ１により圧力調整弁４０の作動が決定される。
【００３２】
具体的には、戻し管入口圧Ｐ１の低下によって、ばね４０３と第２室４０５の戻し管入口圧Ｐ１とにより弁体４０１を閉弁向きに付勢する閉弁付勢力が、第１室４０４の圧力により弁体４０１を開弁向きに付勢する開弁付勢力よりも小さくなると、弁体４０１が弁座４００から離れる向きに移動してオイル戻し通路が拡がり、これにより戻し管入口圧Ｐ１が上昇する。また、戻し管入口圧Ｐ１の上昇により閉弁付勢力が増加し、この閉弁付勢力が開弁付勢力よりも大きくなると、弁体４０１が弁座４００に近づく向きに移動してオイル戻し通路が絞られ、これにより戻し管入口圧Ｐ１が低下する。このようにして、戻し管入口圧Ｐ１が一定の圧力に制御される。この一定の圧力は、本発明の第２設定圧力に相当する。
【００３３】
このように、圧力調整弁４０により戻し管入口圧Ｐ１を一定に制御すれば、オイル戻し管２８の前後の圧力差も略一定になる。したがって、電気的手段を用いることなく、簡素な構成で、冷凍機油の戻し量を適正量に制御することができる。
【００３４】
（第３施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図５は第３実施形態に係る冷凍サイクル装置の要部の構成を示す図である。本実施形態は、圧力調整弁の構成および設置位置が、第１実施形態と異なっている。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
図５に示すように、本実施形態では、圧力調整弁５０は油分離器１２の外に設置されている。具体的には、圧力調整弁５０は、油分離器１２の貯油室１２０とオイル戻し管２８との間に配置されている。
【００３６】
圧力調整弁５０は、油分離器１２からオイル戻し管２８に連なるオイル戻し通路に設けられた弁座５００、この弁座５００と接離してオイル戻し通路を開閉する弁体５０１、この弁体５０１を開弁向きに付勢するばね５０２、ばね５０２を内部に収納するベローズ５０３、ばね５０２のセット荷重を調整する調整用ねじ５０４、およびキャップ５０５を備えている。
【００３７】
また、弁座５００の開口面積（すなわち、弁体５０１の受圧面積）とベローズ５０３の受圧面積は等しくなっている。したがって、圧縮機吐出圧Ｐｃが弁体５０１に作用して弁体５０１を開弁向きに付勢する力と、圧縮機吐出圧Ｐｃがベローズ５０３に作用して弁体５０１を閉弁向きに付勢する力は相殺される。
【００３８】
そして、ばね５０３により弁体５０１を開弁向きに付勢する力は一定であるため、弁体５０１に作用する戻し管入口圧Ｐ１により圧力調整弁５０の作動が決定される。
【００３９】
具体的には、戻し管入口圧Ｐ１の低下によって、戻し管入口圧Ｐ１により弁体５０１を閉弁向きに付勢する閉弁付勢力が、ばね５０３により弁体５０１を開弁向きに付勢する開弁付勢力よりも小さくなると、弁体５０１が弁座５００から離れる向きに移動してオイル戻し通路が拡がり、これにより戻し管入口圧Ｐ１が上昇する。また、戻し管入口圧Ｐ１の上昇により閉弁付勢力が増加し、この閉弁付勢力が開弁付勢力よりも大きくなると、弁体５０１が弁座５００に近づく向きに移動してオイル戻し通路が絞られ、これにより戻し管入口圧Ｐ１が低下する。このようにして、戻し管入口圧Ｐ１が一定の圧力に制御される。この一定の圧力は、本発明の第２設定圧力に相当する。
【００４０】
このように、圧力調整弁５０により戻し管入口圧Ｐ１を一定に制御すれば、オイル戻し管２８の前後の圧力差も略一定になる。したがって、電気的手段を用いることなく、簡素な構成で、冷凍機油の戻し量を適正量に制御することができる。
【００４１】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、オイル戻し管２８は、キャピラリチューブを用いたが、固定絞りを有する管でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。
【図２】図１の装置の要部の構成を示す図である。
【図３】図２の圧力調整弁３０による戻し管入口圧Ｐ１等の制御特性を示す特性図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の要部の構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る冷凍サイクル装置の要部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…圧縮機、１２…油分離器、２８…オイル戻し管、３０、４０、５０…圧力調整弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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