JP5413851B2 - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車両用エアコンシステムなどに使用される冷媒圧縮機に関し、特に潤滑オイルの還流構造に関する。

冷媒圧縮機では、吸入・吐出する冷媒に潤滑オイルを混入させているが、エアコンシステム側へのオイル循環率（ＯＣＲ）が高くなると、熱交換を阻害する結果、冷房性能が低下する。従って、オイル循環率を低下させることが求められている。
このため、特許文献１に示されるように、圧縮機構から吐出される冷媒から潤滑オイルを分離して圧縮機構の吸入圧領域に戻すオイル還流機構が設けられる。

オイル還流機構は、冷媒からオイルを分離するオイル分離部（分離室４１及び分離筒４３）と、これによって分離されたオイルを貯留する貯油室（油溜室４４）と、貯油室と吸入圧領域とを連通するオイル戻し通路（給油路６１ａ、６１ｂ）と、オイル戻し通路に配設された減圧手段としてのオリフィス（絞り６２）とを含んで構成されている。

特開２０００−０８０９８３号公報

このように、吐出冷媒から分離されたオイルを吸入圧領域に戻すために、貯油室とオイル戻し通路とを設ける他、オイル戻し通路には、減圧手段として、通常、オリフィスを設ける必要がある。更には、オリフィスの詰まりを防止するため、オリフィスの上流にはフィルタを設ける必要がある。

従って、圧縮機ハウジングのシリンダヘッド側には、オイル還流機構として、貯油室、オイル戻し通路及び減圧手段（オリフィス）という要素を付加しなければならず、更にはフィルタを付加しなければならない。これらを種々の設計上の制約の中でハウジングにレイアウトすることになるため、ハウジングの形成方法・加工等が複雑となり、生産性悪化の要因となっていた。

本発明は、このような実状に鑑み、生産性に優れたオイル還流機構を備える冷媒圧縮機を提供することを課題とする。

本発明に係る冷媒圧縮機は、外部冷媒回路から吸入した冷媒ガスを圧縮して吐出する圧縮機構と、前記圧縮機構から吐出される冷媒から潤滑オイルを分離して前記圧縮機構の吸入圧領域に戻すオイル還流機構と、を含んで構成されることを前提とする。

ここにおいて、前記オイル還流機構は、吐出冷媒からオイルを分離するオイル分離部と、前記オイル分離部によって分離されたオイルを貯留する貯油室と、前記貯油室と前記吸入圧領域とを連通するオイル戻し通路と、前記オイル戻し通路に配設された減圧手段と、を含んで構成される。

そして、前記貯油室は、圧縮機ハウジングの径方向に延設されてハウジング外面に開放端を有し、前記開放端は閉塞部材により閉塞されるものであり、
前記開放端の開口より内側の領域に、前記貯油室と前記吸入圧領域とを隔てる隔壁があり、
前記隔壁に、前記オイル戻し通路として、一端が前記貯油室に開口し、他端が前記吸入圧領域に開口する貫通孔が、前記開放端の開口より臨めるように、直線状に形成され、
前記減圧手段は、前記貫通孔に収容されて位置決めされる構成とする。

本発明によれば、貯油室の開放端の開口の内側領域にオイル戻し通路及び減圧手段が配置されることになるので、オイル還流機構をコンパクトに収めることができる。また貯油室の開放端側からオイル戻し通路（貫通孔）を容易に形成でき、さらに減圧手段の装着が容易となる。また、減圧手段の装着が容易になることで、フィルタ付き減圧手段の装着も容易となる。

本発明の一実施形態を示す冷媒圧縮機（特に可変容量圧縮機）の断面図 図１のＡ−Ａ断面図 図２のＢ矢視図（貯油室をその開放端側から見た図） 図２のＣ−Ｃ断面図 フィルタ付きオリフィスの拡大図 本発明の他の実施形態を示す貯油室をその開放端側から見た図

以下に、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す冷媒圧縮機（特に可変容量圧縮機）の断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ矢視図、図４は図２のＣ−Ｃ断面図である。尚、図３は貯油室１３２をその開放端側から見た図で、閉塞部材１３４、オリフィス１３６を除いた状態である。また、図５はフィルタ付きオリフィスの拡大図である。

先ず、可変容量圧縮機の基本構成について説明する。
可変容量圧縮機１００は、軸回りに複数の平行なシリンダボア１０１ａを有するシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、シリンダブロック１０１の他端にバルブプレート（弁・ポート形成体）１０３を介して設けられたシリンダヘッド（リアハウジング）１０４とを備えている。そして、これらは図示しないガスケットを介して締結用ボルト１４０により共締めされ、圧縮機ハウジングをなしている。

シリンダブロック１０１及びフロントハウジング１０２の中心部には、これらの間に形成されるクランク室１０５を横断して、駆動軸１０６が設けられ、その周囲には、斜板１０７が配置されている。斜板１０７は、駆動軸１０６に固着されたロータ１０８と連結部１０９を介して結合し、駆動軸１０６に沿ってその傾角が変化可能となっている。尚、ロータ１０８と斜板１０７との間には斜板１０７を最小傾角に向けて付勢するコイルばね１１０が装着され、また斜板１０７を挟んで反対側には斜板１０７の傾角を増大する方向に向けて付勢するコイルばね１１１が装着されている。

駆動軸１０６の一端は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通して、外側まで延在しており、図示しない電磁クラッチに連結されている。尚、駆動軸１０６とボス部１０２ａとの間には、軸封装置１１２が挿入され、フロントハウジング１０２の内部と外部とを遮断している。駆動軸１０６はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング１１３、１１４、１１５、１１６で支持され、外部駆動源からの動力が電磁クラッチを介して伝達されて回転可能となっている。

シリンダブロック１０１のシリンダボア１０１ａ内には、片頭型のピストン１１７が頭部をシリンダヘッド１０４側に向けて往復動自在に挿入配置されている。ピストン１１７頭部と反対側の端部にはコ字状のくぼみ１１７ａが形成され、くぼみ１１７ａ内には、斜板１０７の外周部が収容され、前後一対のシュー１１８を介して、ピストン１１７と斜板１０７とが互いに連動する構成となっている。従って、駆動軸１０６の回転によりピストン１１７がシリンダボア１０１ａ内を往復動することが可能となる。

シリンダヘッド１０４には、吸入室１１９及び吐出室１２０が区画形成され、吸入室１１９は、シリンダヘッド１０４の径方向の中心部側（駆動軸１０６の軸線の延長線上）に配置され、吐出室１２０は、シリンダヘッド１０４の径方向の外側に吸入室１１９を取り囲むように環状に配置されている。

バルブシート１０３には、シリンダボア１０１ａ（ピストン１１７による圧縮室）とシリンダヘッド１０４側の吸入室１１９とを連通する吸入ポート１０３ａと、シリンダボア１０１ａ（ピストン１１７による圧縮室）とシリンダヘッド１０４側の吐出室１２０とを連通する吐出ポート１０３ｂとが形成され、吸入ポート１０３ａ及び吐出ポート１０３ｂにはそれぞれ一方向弁（図示せず）が設けられている。

シリンダヘッド１０４にはまた、図２を参照し、外部冷媒回路から吸入される冷媒を吸入室１１９に導入する吸入通路１０４ａと、吐出室１２０に吐出される冷媒を外部冷媒回路に向けて導出する吐出通路１０４ｂとが形成されている。従って、吸入室１１９は吸入通路１０４ａを介してエアコンシステム側と接続され、吐出室１２０は吐出通路１０４ｂを介してエアコンシステム側と接続されている。

この可変容量圧縮機１００では、駆動軸１０６の回転を変換機構としての斜板１０７によりピストン１１７の往復運動に変換して、冷媒を吸入・吐出するが、斜板１０７の傾角により、ピストン１１７のストロークを変化させて、吐出容量を変化させることができ、斜板１０７の傾角は、クランク室１０５の圧力により変更される。
すなわち、全ピストン１１７の前後の圧力差によるモーメントにより、斜板１０７の傾角が変化することから、クランク室１０５の圧力により斜板１０７の傾角を任意に制御可能である。

この制御のため、シリンダヘッド１０４に容量制御弁２００が設けられている。容量制御弁２００は、吐出室１２０とクランク室１０５とを連通する給気通路１２１の開度を変化させ、クランク室１０５への吐出ガス導入量を調整する。
また、クランク室１０５内の冷媒は、駆動軸１０６外周とベアリング１１５、１１６との隙間、空間１２２、及び、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス１０３ｃを経由した抽気通路を介して、吸入室１１９に流れる。

従って、容量制御弁２００の開度調整によりクランク室１０５の圧力が変化し、これにより斜板１０７の傾角が変化して吐出容量が変化可能となっている。尚、容量制御弁２００には連通路１２３により吸入室１１９の圧力が導かれており、容量制御弁２００は吸入室１１９の圧力が所定の圧力を維持するようにクランク室１０５への吐出ガス導入量を調整している。

次に、圧縮機構（ピストン１１７等により構成されて外部冷媒回路から吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構）から吐出される冷媒から潤滑オイルを分離して圧縮機構の吸入圧領域に戻すオイル還流機構について、図２〜図４を参照して、説明する。

オイル還流機構は、吐出冷媒からオイルを分離するオイル分離部と、分離されたオイルを貯留する貯油室と、貯油室と吸入圧領域とを連通するオイル戻し通路と、オイル戻し通路に配設された減圧手段と、を含んで構成される。

吐出通路１０４ｂは、シリンダヘッド１０４の上部領域に配置され外部冷媒回路と接続する上向きの導出孔１０４ｂ１と、導出孔１０４ｂ１より下側に位置し、導出孔１０４ｂ１とほぼ同軸で導出孔１０４ｂ１より大径に形成された円筒状の分離室１０４ｂ２と、分離室１０４ｂ２に突出し導出孔１０４ｂ１に圧入固定された分離パイプ１３０と、分離室１０４ｂ２の軸線に対しほぼ直交方向に伸びて分離室１０４ｂ２の内壁に沿って開口し、分離室１０４ｂ２と吐出室１２０とを連通する導入孔１０４ｂ３と、から構成されている。

従って、シリンダボア１０１ａから吐出室１２０に吐出されたオイルが含まれたガス状の冷媒は、導入孔１０４ｂ３から分離室１０４ｂ２に流入し、分離パイプ１３０の周囲を旋回しながらオイルを分離して、ガス状の冷媒が分離パイプ１３０の内部及び導出孔１０４ｂ１を経由して外部冷媒回路に吐出される。導入孔１０４ｂ３、分離室１０４ｂ２及び分離パイプ１３０が、吐出冷媒からオイルを分離するオイル分離部を構成している。

オイル分離部により分離されたオイルを貯留するために、貯油室１３２が設けられる。
貯油室１３２は、シリンダヘッド１０４の径方向に延設されてシリンダヘッド１０４の外側かつ下側に向けて開放端を有し、貯油室１３２は開放端に向かうに連れ開口面積が増大するように形成され、貯油室１３２の開放端側は円筒形状をなしている。開放端は閉塞部材１３４により閉塞されている。貯油室１３２はまた、圧縮機の体格増大を抑制すべく、吸入室１１９及び吐出室１２０に膨出する領域を有する。

貯油室１３２の開放端の開口と対峙する領域内には分離室１０４ｂ２の開口端が直接開口しており、分離室１０４ｂ２で分離されたオイルは、貯油室１３２に落下して貯留されるようになっている。つまり分離室１０４ｂ２の開口端が貯油室１３２へのオイル流入孔となっている。

貯油室１３２内には開放端の開口より内側に膨出する膨出部１３２ａが設けられ、膨出部１３２ａは貯油室１３２と吸入室１１９とを隔てる隔壁をなしている。そして、隔壁をなす膨出部１３２ａには、オイル戻し通路として、一端が貯油室１３２に開口し、他端が吸入室１１９に開口する貫通孔１３２ｂが、開放端の開口より臨めるように、直線的に形成されている。

貫通孔１３２ｂには減圧手段となるオリフィス（フィルタ付きオリフィス）１３６が収容され位置決めされている。図５にはフィルタ付きオリフィスの拡大図を示している。

オリフィス１３６は、パイプ状でその内径により流量を規制するオリフィス部材１３６ａと、オリフィス部材１３６ａの貯油室側開口を覆う樹脂製のフィルタ１３６ｂとを含んで構成され、フィルタ１３６ｂは、筒状のフレーム１３６ｂ１と、その内面に装着されたフィルタ部材１３６ｂ２とから構成される。そして、フィルタ１３６ｂは、貯油室１３２に突出してフレーム１３６ｂ１の先端が閉塞部材１３４の先端に近接して対峙するように配設されている。つまり閉塞部材１３４はオリフィス１３６の抜け止め手段としての機能も有している。

また、貫通孔１３２ｂの内周面とオリフィス１３６の外周面との間には、シール部材としてのＯリング１３８が配設され、Ｏリング１３８の弾性によりオリフィス１３６が貫通孔１３２ｂに保持されている。
尚、オリフィス１３６の口径、すなわちパイプ状のオリフィス部材１３６ａの内径は、貯油室１３２にオイルが貯留されるように設定されている。

従って、分離室１０４ｂ２で分離されたオイルは貯油室１３２に貯留され、貯油室１３２に貯留されているオイルは貯油室１３２と吸入室１１９との圧力差によりオリフィス１３６（オリフィス部材１３６ａ）を介して吸入室１１９に還流される。

上記のようなオイル還流機構は次のような効果を奏する。
貯油室１３２の開口端の内側領域にオイル戻し通路（貫通孔１３２ｂ）を直線的に配置し、オイル戻し通路（貫通孔１３２ｂ）の中にフィルタ付きオリフィス１３６を配設したので、オイル還流機構をコンパクトに収めることができる。

また、貯油室１３２の開放端側からオイル戻し通路（貫通孔１３６ｂ）及びオイル流入孔（分離室１０４ｂ２）を容易に形成でき、しかもオリフィス１３６の装着が容易なので、生産性に優れる。

また、貯油室１３２はシリンダヘッド１０４の径方向に延設されてシリンダヘッド外側かつ下側に向けて開放端を有し、開放端に向かうに連れ開口面積が増大するように形成されているので、貯油室１３２の下部領域（閉塞部材１３４側）に向かうほど容積が拡大して貯油スペースが効果的に確保でき、また鋳造による貯油室１３２の形成が容易となる。

また、吸入室１１９が駆動軸１０６の軸線の延長線上に配置され、吐出室１２０は吸入室の径方向を取り囲むように環状に配置されているシリンダヘッド１０４では、貯油室１３２へのオイル流入孔をシリンダヘッド１０４の上部領域に容易に配置でき、これにより圧縮機の体格をあまり増大させることなくシリンダヘッド１０４の下部領域に向けて貯油室１３２のスペースを確保できる。

また、本実施形態によれば、貫通孔１３２ｂの内周面と減圧手段（オリフィス１３６）の外周面との間には、シール部材（Ｏリング１３８）が配設され、減圧手段（オリフィス１３６）は、その貯油室側開口を覆うフィルタ１３６ｂを備え、フィルタ１３６ｂは、貯油室に突出して、その先端が閉塞部材１３４の先端に近接して対峙するように配設されることにより、閉塞部材１３４がフィルタ１３６ｂ及びオリフィス１３６の抜け止め手段となっており、減圧手段（オリフィス１３６）をハウジングに固定する必要がなく、装着が容易となる。また閉塞部材１３４を外せば容易に取り外しが可能となり、メンテナンス性に優れる。

また、本実施形態によれば、貯油室１３２は、開放端を下側にして上下方向に延設され、貯油室１３２へのオイル流入孔（分離室１０４ｂ２の開口端）は開放端の開口に対峙する領域内に形成されていることにより、貯油室１３２の開放端側からオイル流入孔を容易に形成できる。

また、本実施形態によれば、貯油室１３２は開放端に向かうに連れ開口面積が増大するように形成されているので、貯油室１３２の下部領域（閉塞部材１３４側）に向かうほど容積が拡大して貯油スペースが効果的に確保できると共に、鋳造による貯油室の形成が容易となる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

例えば、実施形態では、オイル分離部は分離パイプ１３０を用いた遠心分離方式としたが、分離パイプ１３０が無くてもよい。また、その他のオイル分離方式、例えば衝突分離方式としてもよいし、あるいは吐出室１２０内のオイルが停留しやすい領域と貯油室１３２とを連通するようにしてもよい。
また、実施形態では、貯油室１３２は開放端を下側にして鉛直方向に延設されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、開放端が下側となるように傾斜させて配置してもよい。

また、実施形態では、貯油室に膨出部を設け、膨出部に貫通孔を直線的に形成しているが、図６に示すように膨出部を設けなくてもよい。図６は貯油室を大径部１３２ｃと小径部１３２ｄの２つの円筒部で構成し、小径部１３２ｄの軸心を開放端側の大径部１３２ｃの軸心からずらすことにより、開放端の開口の内側領域に貫通孔１３２ｂ（貯油室と吸入室とを隔てる隔壁、及び、これに形成される貫通孔１３２ｂ）を形成するようにしたものである。このようにすれば貯油室を複雑な形状とすることがなく貯油室の形成が容易となる。

また、実施形態では、減圧手段はオリフィスとしたが、開度が可変となるオリフィスや弁としてもよい。
また、実施形態では、吸入室１１９が駆動軸１０６の軸線の延長線上に配置され、吐出室１２０は吸入室１１９の径方向を取り囲むように環状に配置されているが、この配置を逆としてもよい。

また、実施形態では、冷媒圧縮機を往復動式可変容量圧縮機としたが、固定容量圧縮機としてもよく、また、スクロール圧縮機、ベーン圧縮機等その他の圧縮機構を採用した圧縮機としてもよい。

１００ 可変容量圧縮機
１０１ シリンダブロック
１０１ａ シリンダボア
１０２ フロントハウジング
１０２ａ ボス部
１０３ バルブプレート
１０３ａ 吸入ポート
１０３ｂ 吐出ポート
１０３ｃ オリフィス
１０４ シリンダヘッド（リアハウジング）
１０４ａ 吸入通路
１０４ｂ 吐出通路
１０４ｂ１ 導出孔
１０４ｂ２ 分離室
１０４ｂ３ 導入孔
１０５ クランク室
１０６ 駆動軸
１０７ 斜板
１０８ ロータ
１０９ 連結部
１１０、１１１ コイルばね
１１２ 軸封装置
１１３、１１４、１１５、１１６ ベアリング
１１７ ピストン
１１７ａ くぼみ
１１８ シュー
１１９ 吸入室
１２０ 吐出室
１２１ 給気通路
１２２ 空間
１２３ 連通路
１３０ 分離パイプ
１３２ 貯油室
１３２ａ 膨出部（隔壁）
１３２ｂ 貫通孔（オイル戻し通路）
１３４ 閉塞部材
１３６ オリフィス（減圧手段）
１３６ａ オリフィス部材
１３６ｂ フィルタ
１３６ｂ１ フレーム
１３６ｂ２ フィルタ部材
１３８ Ｏリング
１４０ 締結用ボルト
２００ 容量制御弁

Claims (4)

1. 外部冷媒回路から吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構と、
   前記圧縮機構から吐出される冷媒から潤滑オイルを分離して前記圧縮機構の吸入圧領域に戻すオイル還流機構と、
   を含んで構成される冷媒圧縮機であって、
   前記オイル還流機構は、
   吐出冷媒からオイルを分離するオイル分離部と、
   前記オイル分離部によって分離されたオイルを貯留する貯油室と、
   前記貯油室と前記吸入圧領域とを連通するオイル戻し通路と、
   前記オイル戻し通路に配設された減圧手段と、
   を含んで構成され、
   前記貯油室は、圧縮機ハウジングの径方向に延設されてハウジング外面に開放端を有し、前記開放端は閉塞部材により閉塞されるものであり、
   前記開放端の開口より内側の領域に、前記貯油室と前記吸入圧領域とを隔てる隔壁があり、
   前記隔壁に、前記オイル戻し通路として、一端が前記貯油室に開口し、他端が前記吸入圧領域に開口する貫通孔が、前記開放端の開口より臨めるように、直線状に形成され、
   前記減圧手段は、前記貫通孔に収容されて位置決めされることを特徴とする、冷媒圧縮機。
2. 前記貫通孔の内周面と前記減圧手段の外周面との間には、シール部材が配設され、
   前記減圧手段は、その貯油室側の入口部を覆うフィルタを備え、
   前記フィルタは、前記貯油室内に突出して、その先端が前記閉塞部材に近接して対峙するように配設されることを特徴とする、請求項１記載の冷媒圧縮機。
3. 前記貯油室は、前記開放端を下側にして上下方向に延設され、前記貯油室へのオイル流入孔は前記開放端の開口に対峙する領域内に形成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の冷媒圧縮機。
4. 前記貯油室は、前記開放端に向かうにつれて開口面積が増大するように形成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の冷媒圧縮機。