JPH0211756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧縮機、特に、冷媒圧縮機における給
油装置の絞り機構に関するものである。

従来の構成とその問題点 従来、圧縮機内部の圧力差を利用して給油する
圧縮機、例えば特開昭55−78190号公報や実開昭
53−48208号公報、更には実開昭56−109686号公
報に記載されている開放型圧縮機、密閉型電動圧
縮機のように、特に、吐出冷媒ガス中から分離し
た潤滑油を集める油溜が給油通路の最も上流側に
ある冷媒圧縮機は、圧縮機冷時起動直後は油溜の
潤滑油の粘性が高いので流れにくく、しかも、給
油通路の上流側と下流側との圧力差も小さいため
給油量が極めて少ないので摺動部焼付の原因にな
る。この対策として給油通路の断面積を大きくす
ると、逆に、定常運転時は潤滑油温度が上昇し潤
滑油の粘性も低く潤滑油が流れやすくなるととも
に、給油通路の上流側と下流側との圧力差が大き
くなり、給油量が著しく多くなる。この結果、圧
縮機内部で吐出側から吸入側への潤滑油流入量が
多くなり圧縮効率が低下する欠点があつた。

そこで、差圧給油の立上りを早くする方策が実
公開58−15672号公報で提案されている。同公報
は、ベーン型圧縮機において、起動時、吐出側室
が所定の圧力に達すると出口室側連絡口を開く調
整弁を設けることにより、吐出側室の圧力を速や
かに上昇させ、吐出圧力により各摺動部分に潤滑
油を供給する構成である。しかしながら、この構
成では、圧縮機停止中の油溜には冷凍サイクルか
ら冷媒液が流入し、潤滑油よりも比重の大きい冷
媒液が潤滑油よりも下層に、潤滑油が上層に貯溜
しており、このような状態で圧縮機が始動し、潤
滑油温度が上昇する前に吐出側室の圧力上昇を早
めて油溜から摺動部への差圧供給が行われるの
で、潤滑油が供給されずに冷媒液が供給され、冷
時始動初期における摺動部焼付を生じる欠点があ
つた。

一方、Ti―Ni系合金などで代表される形状記
憶合金を使用しその合金が温度変化に応じて設定
温度に達した時、自らの形状を記憶された形状に
急激に変化させて流体通路を制御する方法が実開
昭57−100679号公報で提案されている。その手段
は、流体用の管外に設けた加熱または冷却手段に
よつて、管内に設けた形状記憶合金製の流量制御
弁の開度を調整する構成である。

この提案の流量制御弁による制御の考え方を冷
媒圧縮機の差圧給油通路の開度調整に応用する手
段も考えられるが、ただ単に差圧給油通路の開度
を調整する思想だけでは、前述の実公昭58−
15672号公報の場合と同様に、圧縮機冷時始動初
期に液冷媒が給油通路に多量流入して不具合を生
じる。

すなわち、冷媒圧縮機に使用する潤滑油（冷凍
機油）の流動性（粘度）は、第４図〜第６図で示
すように潤滑油温度によつて大きく変化する。更
に詳述すれば、第４図は潤滑油（冷凍機油）温度
と粘度の関係を示す特性図で、潤滑油の粘度は油
温が上昇すると低下する特性を示し、その粘度低
下の割合は潤滑油の種類によつて多少の相違があ
るものの、100℃以上においては大差がない。し
かし油温が低下すると潤滑油の種類によつて粘度
が大きい。ここで、記号Ａで示す潤滑油は車両空
調用圧縮機などに使用され、圧縮機振動が比較的
大きくとも軸受などの潤滑油膜切れが生じないよ
うに潤滑油の粘度が大きいものである。また、記
号Ｂで示す潤滑油は家庭空調用圧縮機などに使用
され、記号Ｃで示す潤滑油は家庭冷蔵庫用圧縮機
などに使用されるものの代表例であり、どの潤滑
油も４℃以下で粘度増加の割合が大きい。

第５図は、潤滑油（冷凍機油）温度と潤滑油に
作用する冷媒溶解度の関係を示す特性図で、同じ
潤滑油圧力に対して油温が低い程冷媒溶解度が大
きく、同じ油温に対して潤滑油圧力が高い程冷媒
溶解度が高い特性を示す。

また第６図は、潤滑油（冷凍機油）への冷媒溶
解度と潤滑油（冷凍機油）の粘度との関係を示す
特性図で、冷媒溶解度が高い程、圧縮機（冷凍機
油）の粘度が低い特性を示す。

したがつて、圧縮機冷時起動初期に、潤滑油温
度が上昇しない間に潤滑油圧力のみを急上昇させ
たり（実公昭58−15672号公報の場合）、差圧給油
通路の開度のみを広げる（実公昭57−100679号公
報の場合）という技術思想のみでは、潤滑油中へ
の冷媒溶け込み量が多く、摺動部への給油後、そ
こでの温度上昇によつて潤滑油中の冷媒が発泡し
て油膜を破壊し、摺動部油膜形成に必要な潤滑油
供給ができずに耐久性を著るしく低下させると共
に、圧縮機への冷媒多量流入によつて圧縮効率を
低下させるという欠点があつた。

発明の目的 本発明は前記欠点の改善のために、差圧給油通
路の上流側の油溜の近傍または油溜に浸漬した通
路の途中に形状記憶材料を用いた絞り機構に通電
制御される加熱源を設けてその熱源により差圧給
油通路の開度と潤滑油の粘度を調整するととも
に、液冷媒の気化と潤滑油からの分離を促進する
ことにより前記欠点を改善することを目的とす
る。

発明の構成 本発明は、圧縮機内部の間の圧力差を利用して
摺動各部に潤滑油を供給する差圧給油通路を構成
し、前記差圧給油通路の上流側の油溜に浸漬した
通路途中には、それ自身が設定温度以上になると
変形し、前記設定温度より低くなると元の形状に
復帰する特性を有する形状記憶材料を利用した開
度調整通路を設け、前記開度調整通路の内部、ま
たは外周部には、温度センサー、または圧力セン
サー、または主軸回転速度を検出する圧縮機運転
センサーとその制御装置によつて通電制御される
加熱源を設けてその熱源による前記開度調整通路
の開度調整と油溜の潤滑油加熱を兼ねたものであ
る。

実施例の説明 以下、本発明の実施例を第１図、第２図、第３
図を参考に説明する。

第１図は開放横型ローリングピストン式ロータ
リ冷媒圧縮機を示し、シリンダブロツク１の両側
にはサイドプレート２、サイドプレート３が配置
され、サイドプレート３にはニードルベアリング
４、スラストベアリング５が装着され、その端部
には油吸込通路６を有したオイルケース７が配置
されている。圧縮機の底部は油溜８で、油吸込通
路６の上流側には、形状記憶合金材料を用いて第
２図、第３図のような絞り機構を有した調整通路
９が、油溜８に浸漬した状態で設けてある。また
調整通路９を囲むようにしてオイルケース７の外
周に取付けられたバンド型の電熱ヒータ２５は油
溜８の外下面に取付けられた温度センサー２６の
信号を受ける制御装置２７によつて通電制御され
る。

調整通路９は油溜８の潤滑油温が設定温度に達
しない時はその開度を開き、潤滑油温が設定温度
以上のときはその開度を絞るように電熱ヒータ２
５の通電加熱によつて制御される。

サイドプレート２，３にはニードルベアリング
４、ニードルベアリング１０を介して偏心シヤフ
ト１１が支持され、シリンダブロツク１のシリン
ダ１２の内部でピストン１３の常時接触するよう
にバネ（図示なし）によつて押接されている。偏
心シヤフト１１の反動力駆動側には給油通路１４
が設けられ、偏心シヤフト１１の動力駆動側およ
びサイドプレート２の軸封装置１６が装着されて
いる。サイドプレート２には吸込側通路１７が設
けられ、軸封空間１５とは絞り通路１８と連通
し、シリンダ１２にも通じている。また、サイド
プレート２はシエル１９に溶接固定され、シエル
１９とサイドプレート２で包囲する空間は吐出側
空間２０になつている。また、サイドプレート２
のシリンダ側端面２１と偏心シヤフト１１の偏心
端部面２２の間には微少隙間を形成している。

油溜８とシリンダ１２とは油吸込通路６、給油
通路１４、ピストン１３と偏心シヤフト１１の空
間２３，２４、ニードルベアリング１０の隙間、
軸封空間１５、絞り通路１８、吸込側通路１７の
順路で連通している。

第２図、第３図は油吸込通路に形状記憶合金材
料（例えばTi―Ni系、Cu―Zn―Al系などの合
金）を用いて絞り機構を有した調整通路９にバン
ド型電熱ヒータ２５を巻いた実施例である。

第２図はオイルケース７の油吸込部７ａのガイ
ド穴３１の内部には油路３２を有し、オイルケー
ス７の構成材料（例えばアルミニウム合金）より
も熱膨張係数の大きい樹脂材料から成る弁体３３
を収納し、弁体３３の下側には設定温度（例えば
50℃）以上でその自由長さが急増して付勢力が急
増加する特性をもつ形状記憶合金材料から成るコ
イルスプリング３４を配置し、弁体３３の上流の
油路３５には通常（温度変化によつてバネ定数が
著しく変化しない）を有したコイルスプリング３
６を配置し、油吸込部７ａの開口端には油路３７
を設けたキヤツプ３８がガイド穴３１に圧入され
コイルスプリング３４を支え、油路３５の穴径ガ
イド穴３１の穴径よりも小さく、油吸込通路６よ
り大きく、それぞれの接続部で段差部３９，４０
が設けられて、コイルスプリング３６は段差部４
０で支えられており、弁体３３の外周部にはシー
ル用の弾性リング４１が装着されて、電熱ヒータ
２５への通電によつて油吸込部７ａを介して弁体
３３が加熱され、膨張して弁体３３の外周部隙間
が減少し、給油通路が絞られる。更に、コイルス
プリング３４が130℃で加熱されると、コイルス
プリング３４が伸長してその付勢力が急増加して
弁体３３をガイド穴３１の上端部にまで押し上
げ、給油通路を遮断する例である。

第３図は第２図とは反対の機構、すなわち、形
状記憶合金材料からなるコイルスプリング３４ａ
が給油通路の下流側に、通常のバネ特性を有する
コイルスプリング３６ａが給油通路の上流側にそ
れぞれ熱膨係数の大きい樹脂材料からなる弁体３
３ａをはさんで配置されている例である。

このような構成において、圧縮機冷時起動時に
は潤滑油よりも比重が大きくて油溜８の下層の貯
溜している冷媒液とその上層に潤滑油温も高くな
く、電熱ヒータ２５による加温の少ない熱膨張係
数の大きい材料からなる弁体３３や形状記憶合金
材料から成るコイルスプリング３４を用いた調整
通路９の開度は大きく開いている。

電熱ヒータ２５への通電直後は、油吸込通路６
の油溜開口端部近傍の液冷媒は気化し、潤滑油か
ら分離すると共に、上層の潤滑油と入れ替わり、
圧縮機内部の差圧の発生と共に、粘度の高い潤滑
油は吐出側室２０と吸込側通路１７との間の低い
差圧により調整通路９、給油通路１４、空間２
３、空間２４、軸封空間１５、絞り通路１８、吸
込側通路１７を経てシリンダ１２内へ流入し、途
中の摺動面を順次潤滑する。シリンダ１２で冷媒
ガスとともに混合圧縮された潤滑油は吐出側空間
２０に吐出され、冷媒ガスから分離した潤滑油は
底部の油溜８に収集される。

運転継続後または熱時起動後に、圧縮負荷が増
加するに伴い、潤滑油温が圧縮ガスの伝熱、ある
いは、電熱ヒータ２５への通電継続により調整通
路９の弁体３３が次第に加熱され、弁体３３の外
径寸法が増加して弁体３３の外周部通路が狭めら
れる。その結果、温度上昇と共に冷媒ガスの潤滑
油への混入量が減少すると共に潤滑油の粘度が低
くなるが、潤滑油の給油量が過大にならないよう
に制御される。高負荷、高速運転や電熱ヒータ２
５からの加熱により、粘度が低くなつて、流れや
すくなつた潤滑油は所定の圧力差があるため油溜
８から各部の給油通路を経てシリンダ１２の流入
し前記と同様の循環を繰り返す。

圧縮機停止直後、圧縮機内部に差圧が生じてい
る間、電熱ヒータ２５への通電量を更に増やすこ
とによつて、コイルスプリング３４，３４ａを
130℃まで温度上昇させ、調整通路９の絞り通路
を遮断し、油溜８の潤滑油がシリンダ１２に流入
し続けるのを防止する。なお、上記温度センサー
の代りに圧力センサーまたは主軸回転速度を検出
する圧縮機運転センサーを代用しても同様の作用
が可能である。

また、上記実施例では、形状記憶合金材料から
成るコイルスプリング３４，３４ａと熱膨張係合
の大きい樹脂材料から成る弁体３３との組み合わ
せすることにより調整通路９の通路断面積を変化
させたが、コイルスプリング３４，３４ａまたは
弁体３３のいずれか一単部材による通路調整も可
能である。

また、上記実施例では、形状記憶合金材料から
成るコイルスプリング３４，３４ａの外周部に電
熱ヒータ２５を配置したが、オイルケース７，７
ａ，７ｂを良伝熱材料で形成する場合には、コイ
ルスプリング３４，３４ａから離れた位置に電熱
ヒータ２５を設けてもよい。

また、上記実施例では、形状記憶合金材料から
成るコイルスプリング３４，３４ａの加熱の目的
で電熱ヒータ２５を設けたが、例えば、前述の実
開昭53−48208号公報で記載されているような密
閉型電動圧縮機の場合には、調整通路を駆動軸の
内部に設け、電熱ヒータ２５の機能を電動機に兼
用させても良く、上述の圧縮機運転センサーとし
て電動機入力で代用しても良い。

また、上記実施例では、コイルスプリング３４
が設定温度を超えると線膨張係数が急増する形状
記憶特性を備えていたが、線膨張係数を変化させ
ずに、その形状が急変形してその付勢力が急変化
する形状記憶特性（例えば、実開昭57−100679号
公報に記載の形状記憶特性）を備えさせても上記
と同様の作用を期待できる。

また、上記実施例では、コイルスプリング３
４，３４ａを形状記憶合金製としたが、例えば、
特特殊樹脂材料のように、形状記憶特性を有する
材質であれば上記と同様の作用を期待できる。

発明の効果 圧縮機運転直後など吸込側圧力と吐出側圧力と
の圧力差が小さく、潤滑油（冷凍機油）の温度が
低くて粘度が高く流れにくい状態には、油溜に浸
漬した給油通路の絞り通路部に形状記憶特性を有
する材料を用い、さらにはその近傍に設けた加熱
源による加熱によつて、油溜に貯溜した液冷媒を
気化し、潤滑油からの分離を促進することによつ
て潤滑油機能の劣化を防ぎ、給油通路を経由する
摺動への液冷媒の流入を阻止して、起動初期の摺
動部の焼付きを防止すると共に、圧縮室への多量
冷媒流入に基づく圧縮効率の低下を防ぐことがで
きる。また、潤滑油の粘度を低くする一方、給油
通路の開度を大きくして潤滑油の流れやすい条件
をととのえ、圧縮機冷時起動直後の摺動部への給
油を早期に行うことができる。

また、定常運転時など吸込側圧力と吐出側圧力
との圧力差が大きく、潤滑油の温度が高くて粘度
が低く流れやすい状態には、給油通路の開度を絞
ることができるので、圧縮機運転状態が変化した
場合でも一定量の給油ができ、適正給油が可能で
ある。

また、設定温度以上に加熱すると急変形する形
状記憶特性を有した材料を用いた給油通路の開度
調整により、圧縮機運転停止直後など、圧縮機内
の吐出側と吸入側との差圧が充分にあり、差圧給
油の潤滑油温度が高くて粘度が低い場合には、不
必要な潤滑油が吸込側に流入するのを、形状記憶
特性を有する給油通路の一部を加熱することによ
つて、変形量も大きく、給油通路の開閉が容易な
ため、過度の潤滑油加温に起因する油劣化を起こ
すことなく、開度調整通路の遮断によつて防ぐこ
ともできる。

このように、形状記憶特性を有する材料を使用
した開度調整通路を加熱源による加熱によつて遮
断状態から全開状態まで任意に調整できると同時
に、油溜の潤滑油温度を上昇させて冷媒を気化・
膨張させ、潤滑油からの冷媒分離を促進させるこ
とにより、潤滑油中に溶解する冷媒量を少なくし
て潤滑油の油膜形成機能を維持すると共にその粘
度（流動性）も制御することができるので最適の
給油量確保が可能になる。特に、圧縮機冷時始動
直後のように低圧、低温度の潤滑油中への冷媒溶
解度が高い場合に、油溜の潤滑油を温度上昇させ
ることによつてその中に溶解する冷媒を気化させ
て潤滑油中の冷媒量を少なくすることによつて、
摺動部での温度上昇によつて潤滑油中の冷媒が発
泡することが少なく、それによつて潤滑油の油膜
形成を阻害されることもないので、油膜作用を充
分に発揮させることができ、圧縮室への未蒸発冷
媒流入に起因する圧縮過負荷時にも耐久性低下を
防ぐことができる。また、差圧給油通路の上流側
から下流側へ流入する潤滑油を極力少なくするこ
とができシリンダ内での液圧縮、圧縮機破損の防
止が可能であり、運転負荷も軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の給油装置を有する
冷媒圧縮機の縦断面図、第２図は同圧縮機の開度
調整通路部の縦断面図、第３図は本発明の他の実
施例における冷媒圧縮機の給油装置の開度調整通
路部の縦断面図、第４図は潤滑油（冷凍機油）の
温度と粘度の関係を示す特性図、第５図は潤滑油
（冷凍機油）の圧力と潤滑油（冷凍機油）への冷
媒溶解度の関係を示す特性図、第６図は潤滑油
（冷凍機油）への冷媒溶解度と粘度との関係を示
す特性図である。 １……シリンダブロツク、２……サイドプレー
ト、３……サイドプレート、７……オイルケー
ス、８……油溜、９……調整通路（開度調整通
路）、１１……偏心シヤフト、１２……シリンダ、
１３……ピストン、１６……軸封装置、２５……
電熱ヒータ、２６……温度センサー（圧縮機運転
センサー）、２７……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機内部の間の圧力差を利用して摺動各部
   に潤滑油を供給する差圧給油通路を構成し、前記
   差圧給油通路の上流側の油溜に浸漬した通路途中
   には、それ自身が設定温度以上になると変形し、
   前記設定温度より低くなると元の形状に復帰する
   特性を有する形状記憶材料を利用した開度調整通
   路を設け、前記開度調整通路の内部、または外周
   部には、温度センサー、または圧力センサー、ま
   たは主軸回転速度を検出する圧縮機運転センサー
   とその制御装置によつて通電制御される加熱源を
   設け、その熱源による前記開度調整通路の開度調
   整と油溜の潤滑油加熱を兼ねた圧縮機の給油装
   置。