JP2006207917A - 空気調和装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮機に流入する冷媒の加熱を防止することができるとともに、圧縮機の効率を向上させることを主たる目的としている。
【解決手段】 冷媒を圧縮する圧縮機３と、前記圧縮機３から吐出された冷媒を冷却する熱交換手段１０と、前記熱交換手段１０を通過した冷媒中から潤滑油を取り除く油分離手段８と、前記油分離手段８により分離された潤滑油を前記圧縮機３に戻す油戻り管１３と、前記油分離手段８から前記圧縮機３に戻される潤滑油の流量を調整するオイル弁と、前記オイル弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置１であって、前記圧縮機３の吐出温度または吐出圧力が所定の閾値を超えているときに、前記制御部により前記オイル弁が開方向に制御されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置およびその運転方法に関するものである。

空気調和装置としては、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒から潤滑油を取り除く油分離器と、この油分離器により取り除かれた潤滑油を圧縮機または圧縮機の吸入配管に戻す油戻り管とを具備するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−０５５４８８号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載されている空気調和装置においては、油分離器から油戻し管を介して圧縮機の吸入側に戻された高温の潤滑油により圧縮機に流入する冷媒が加熱されてしまう。そのため、圧縮機に流入する冷媒の密度が低下し、圧縮機の効率が低下してしまうといった問題点があった。
また、このことに加えて、特に冷房高負荷運転がなされる場合には、周辺の環境温度が高くなるため、圧縮機の吐出温度が高温になりやすく、圧縮機の吐出温度が、圧縮機を保護するための保護温度よりも高くなってしまい、圧縮機の信頼性が低下してしまうといった問題点もあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、圧縮機に流入する冷媒の加熱を防止することができるとともに、圧縮機の効率を向上させることができる空気調和装置およびその運転方法を提供することを目的としている。
また、他の目的としては、特に冷房高負荷運転時における圧縮機の吐出温度を低下させることができて、圧縮機の信頼性を向上させることができる空気調和装置の運転方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する熱交換手段と、前記熱交換手段を通過した冷媒中から潤滑油を取り除く油分離手段と、前記油分離手段により分離された潤滑油を前記圧縮機に戻す油戻り管と、前記油分離手段から前記圧縮機に戻される潤滑油の流量を調整するオイル弁と、冷房時には放熱器として、暖房時には蒸発器として動作する室外熱交換器と、冷房時には蒸発器として、暖房時には放熱器として動作する室内熱交換器と、高圧冷媒を絞り減圧させて低圧冷媒とする膨張弁と、前記オイル弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置であって、前記圧縮機の吐出温度または吐出圧力が所定の閾値を超えているときに、前記制御部により前記オイル弁が開方向に制御されることを特徴とする。

本発明による空気調和装置の運転方法は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する熱交換手段と、前記熱交換手段を通過した冷媒中から潤滑油を取り除く油分離手段と、前記油分離手段により分離された潤滑油を前記圧縮機に戻す油戻り管と、前記油分離手段から前記圧縮機に戻される潤滑油の流量を調整するオイル弁と、冷房時には放熱器として、暖房時には蒸発器として動作する室外熱交換器と、冷房時には蒸発器として、暖房時には放熱器として動作する室内熱交換器と、高圧冷媒を絞り減圧させて低圧冷媒とする膨張弁と、前記オイル弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置の運転方法であって、前記圧縮機の吐出温度または吐出圧力が所定の閾値を超えているときに、前記オイル弁を開方向に制御することを特徴とする。

このような空気調和装置およびその運転方法によれば、圧縮機の吐出温度または吐出圧力が所定の閾値を超えているときに、オイル弁が開かれることとなる。
すなわち、熱交換手段により冷却され、油分離器により分離された比較的温度の低い潤滑油が、油戻り管およびオイル弁を介して圧縮機の吸入側に戻されるようになっている。
これにより、圧縮機に流入する冷媒の加熱を防止することができるとともに、圧縮機内に流入する冷媒の温度を低下させることができて、圧縮機をＣＯＰの最も高い圧力で運転することができ、圧縮機の効率を向上させることができる。
また、圧縮機の高圧（すなわち、吐出圧力）を上げることができるので、暖房能力を向上させることができる。
さらに、特に冷房高負荷運転時における圧縮機の吐出温度を低下させることができて、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

また、本発明による空気調和装置は、前記熱交換手段および前記油分離手段を、前記圧縮機に内蔵させることもできる。

このような空気調和装置によれば、装置の小型化を図ることができるとともに、冷媒回路の簡略化を図ることができる。

また、本発明による空気調和装置およびその運転方法は、暖房時に前記熱交換手段を通過した熱媒体を車内空気により冷却する他の熱交換手段を更に備えることもできる。
このような空気調和装置およびその運転方法によれば、暖房運転時にオイルの熱量を熱媒体を通じて車内に放熱することができ、暖房性能が向上する。

また、本発明による空気調和装置およびその運転方法は、前記熱交換手段を通過した熱媒体を車内空気により冷却する他の熱交換手段を更に備え、暖房運転時に、前記オイル弁を開方向に制御することもできる。
このような空気調和装置およびその運転方法によれば、オイル弁が開かれることによってオイルの循環量が増加し、暖房運転時に前記熱交換手段においてオイルの熱量が前記熱媒体に多く伝わるようになる。これにより、オイルの熱量をより多く車内に放熱することができるので、暖房性能が更に向上する。

本発明による空気調和装置およびその運転方法によれば、圧縮機に流入する冷媒の加熱を防止することができるとともに、圧縮機の効率を向上させることができるという効果を奏する。
また、特に冷房高負荷運転時における圧縮機の吐出温度を低下させることができて、圧縮機の信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
さらに、暖房運転時にはオイルの熱量を熱媒体を通じて車内に放熱することにより、暖房性能を向上させる効果を奏する。

以下、本発明による空気調和装置を車両用空気調和装置に適用した第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態による車両用空気調和装置１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、車室外熱交換器（室外熱交換器）５と、車室内熱交換器（室内熱交換器）７と、第１膨張弁９と、クーラント熱交換器（熱交換手段）１０とを主たる要素として構成されたものである。

圧縮機３は、冷媒（例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２））を圧縮し、例えばスクロール型コンプレッサが用いられる。圧縮機３の吐出側には、吐出ガス温度センサ４が設けられている。圧縮機３によって圧縮された冷媒は、クーラント熱交換器１０および油分離器（油分離手段）８を通り、第１三方弁１２へと導かれる。
車室外熱交換器５は、外気と熱交換し、冷房時には放熱器として、暖房時には蒸発器として動作するものである。この車室外熱交換器５の近傍の冷媒配管には、第２膨張弁１８が設けられている。この第２膨張弁１８は、電子膨張弁とされており、冷房時には車室外熱交換器５の下流側に位置した状態で全開とされ、暖房時には車室外熱交換器５の上流側に位置した状態で一定の絞りを加えて高圧冷媒を減圧する。

車室内熱交換器７は、ＨＶＡＣ（Heating Ventilating and Air-Conditioning）ユニット１１内に設けられ、冷房時には蒸発器として、暖房時には放熱器として動作するものである。
また、車室内熱交換器７の近傍であって、暖房時には冷媒入口側となる冷媒配管すなわち第１三方弁１２と車室内熱交換器７とを連結する冷媒配管には、温度センサ２２が設けられている。
油分離器８は、圧縮機３から吐出された臨界圧力以上の冷媒中から潤滑油を取り除くものである。潤滑油が取り除かれた冷媒は、冷媒配管を介して第１三方弁１２へと導かれるとともに、潤滑油は、油戻り管１３を介して圧縮機３の吸入側に接続された冷媒配管に戻されるようになっている。
油戻り管１３は、その一端が油分離器８に接続されているとともに、その他端が、内部熱交換器２０と圧縮機３とを連結する冷媒配管で、かつ圧縮機３の近傍に位置する冷媒配管に接続部Ｊａを介して接続された配管であり、その途中にはオイル弁１３ａ（図２参照）が設けられている。

図３に示すように、オイル弁１３ａは、いわゆる「バイパスポート付電磁弁」と呼ばれるものであり、その内部にメイン流路１３ｂ、バイパス流路１３ｃ、およびバイパス流路１３ｃを開閉する電磁弁１３ｄが設けられているとともに、その外部に電磁弁１３ｄを作動させる電磁石１３ｅが配置されたものである。すなわち、電磁石１３ｅに通電されると電磁弁１３ｄがバネ部材１３ｆの付勢力に抗して図中の実線の位置から二点鎖線の位置に移動し、バイパス流路１３ｃが開かれた状態となる。一方、電磁石１３ｅへの通電が停止されると電磁弁１３ｄがバネ部材１３ｆの付勢力により図中の二点鎖線の位置から実線の位置に移動し、バイパス流路１３ｃが閉ざされた状態となる。

第１膨張弁９は、電子膨張弁とされており、車室内熱交換器７の近傍の冷媒配管に設けられ、冷房時には車室内熱交換器７の上流側に位置した状態で高圧冷媒を絞り減圧させて低圧冷媒とするものであり、暖房時には車室内熱交換器７の下流側に位置した状態で全開とされる。

クーラント熱交換器１０は、車両を駆動するエンジン（車両用駆動装置）１４のエンジン冷却水と、圧縮機３により圧縮された高温高圧の冷媒（およびこの冷媒中に含まれた潤滑油）とを熱交換するものである。このクーラント熱交換器１０では、冷媒側からエンジン冷却水側に熱が移動する（奪われる）ようになっており、圧縮機３から吐出された冷媒（およびこの冷媒中に含まれた潤滑油）の温度が、例えば、１４０℃から９０℃に低下させられるようになっている。また、クーラント熱交換器１０で熱交換された冷却水（熱媒体）は、後述するＨＶＡＣユニット１１内に設けられたヒータコア（他の熱交換手段）１６へと導かれた後にエンジン１４へと返送される。

第１三方弁１２は、冷媒の流れを切り換えるものであり、冷房時には車室外熱交換器５側に、暖房時には車室内熱交換器７側に切り換える。なお、図１では、冷房時の冷媒流れを点線で、暖房時の冷媒流れを実線で示している。

第２膨張弁１８と第１膨張弁９との間の冷媒配管には、内部熱交換器２０が設けられている。この内部熱交換器２０は、高圧側の冷媒と圧縮機３の吸入側の低圧冷媒とを熱交換させるものであり、冷房時に車室外熱交換器５を通過した高圧冷媒に過冷却を与えて車室内熱交換器７入口の冷媒の乾き度を下げるために用いられる。

車室内熱交換器７およびヒータコア１６が設けられたＨＶＡＣユニット１１は、車室内に供給される空気（外気または車室内空気）の温度調節を行うものであり、上流側（図において左方）から、ブロア２４、車室内熱交換器７およびヒータコア１６が順次設けられている。ヒータコア１６の上流側には、エアミックスダンパ２６が設けられている。このエアミックスダンパ２６の開度を調節することにより、車室内熱交換器７を通過した冷風がヒータコア１６を流れる流量を調節する。

圧縮機３の吸入側で、内部熱交換器２０よりも上流側には、アキュムレータ２８が設けられている。アキュムレータ２８は、冷媒内の気液を分離するものである。
アキュムレータ２８と車室内熱交換器７との間には、第２三方弁３０が設けられている。第２三方弁３０は、冷房時に、車室内熱交換器７と内部熱交換器２０とを、暖房時に、アキュムレータ２８と車室外熱交換器５とを連結する。

圧縮機３の回転周波数、三方弁１２，３０の切り換え、電子膨張弁９，１８およびオイル弁１３ａの開度調整等は、温度センサ４，２２の測定値等に基づいて、図示しない制御部によって行われる。
ここで、電磁弁１３ｄの開閉動作（オイル弁１３ａの開度調整）について、図４を用いてさらに詳しく説明する。
制御部によって、吐出ガス温度センサ４（図１参照）により得られた現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１よりも高いか否かを判断し（Ｓ０）、その結果、現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１よりも高い場合には、電磁弁１３ｄが強制的に開かれ（Ｓ１）、また、現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１以下の場合には、電磁弁１３ｄが強制的に閉じられるようになっている（Ｓ２）。

上記構成の車両用空気調和装置１は、次のように動作する。
冷房時（図１の点線参照）には、圧縮機３によって圧縮された（潤滑油を含む）冷媒は、クーラント熱交換器１０によりその温度が低下させられ、油分離器８により冷媒中の潤滑油が取り除かれた後、第１三方弁１２を通り車室外熱交換器５へと流される。圧縮後の冷媒は、冷媒として二酸化炭素が用いられているので、超臨界状態となっている。
車室外熱交換器５では、外気との間で熱交換し、高圧冷媒は冷却される。すなわち、車室外熱交換器５は放熱器として動作する。
車室外熱交換器５で放熱された高圧冷媒は、全開とされた第２膨張弁１８を通り、内部熱交換器２０へと導かれる。内部熱交換器２０では、圧縮機３吸入側の低圧冷媒と熱交換が行われ、高圧冷媒に過冷却がつけられる。
内部熱交換器２０を通過した高圧冷媒は、第１膨張弁９で絞られて減圧させられる。第１膨張弁９によって減圧された冷媒は低圧冷媒となり、車室内熱交換器７へと導かれる。
車室内熱交換器７では、ブロワ２４から導かれる空気（外気または車室内空気）と低圧冷媒との間で熱交換が行われ、低圧冷媒が蒸発する。すなわち、車室内熱交換器７は蒸発器として動作する。液冷媒の蒸発潜熱によって熱量を奪われて空気は冷却され、下流のヒータコア１６へと導かれる。
車室内熱交換器７で蒸発した冷媒は低圧ガス冷媒となり、第２三方弁３０を通りアキュムレータ２８へと導かれる。低圧ガス冷媒は、アキュムレータ２８で気液が分離された後に、内部熱交換器２０で高圧冷媒から熱を奪い、圧縮機３の吸入側へと導かれる。

ＨＶＡＣユニット１１では、ブロワ２４から導入される空気（外気または車室内空気）が車室内熱交換器７によって冷却された後、エンジン冷却水が導入されるヒータコア１６によって暖められ、車室内へと導かれる。ヒータコア１６には、圧縮機３からの吐出ガスを冷却した冷却水が導かれるようになっており、吐出ガスから奪った熱量をヒータコア１６で有効に放熱できるようになっている。ヒータコア１６によって空気に与えられる加熱量は、エアミックスダンパ２６によって調整される。

暖房時（図１の実線参照）には、圧縮機３によって圧縮された（潤滑油を含む）冷媒は、クーラント熱交換器１０によりその温度が低下させられ、油分離器８により冷媒中の潤滑油が取り除かれた後、第１三方弁１２を通り車室内熱交換器７へと導かれる。圧縮後の冷媒は、冷媒として二酸化炭素が用いられているので、超臨界状態となっている。
車室内熱交換器７では、ブロワ２４から導入される空気と高圧冷媒との間で熱交換が行われ、空気が暖められる。すなわち、車室内熱交換器７は放熱器として動作する。
車室内熱交換器７で放熱した高圧冷媒は、全開とされた第１膨張弁９を通り、内部熱交換器２０へと導かれる。
内部熱交換器２０では、高圧冷媒が圧縮機３吸入側の低圧冷媒と熱交換することにより冷却される。
内部熱交換器２０を通過した高圧冷媒は、第２膨張弁１８によって絞られて減圧した後、低圧冷媒となり、車室外熱交換器５へと導かれる。車室外熱交換器５では、外気と熱交換を行い、低圧冷媒が蒸発させられる。すなわち、車室外熱交換器５は蒸発器として動作する。
車室外熱交換器５で気化した低圧ガス冷媒は、第２三方弁３０を通りアキュムレータ２８で気液が分離された後、内部熱交換器２０において高圧冷媒から熱を奪い、圧縮機３の吸入側へと導かれる。

ＨＶＡＣユニット１１では、ブロワ２４から導入される空気（外気または車室内空気）が車室内熱交換器７によって暖められた後、エンジン冷却水が導入されるヒータコア１６によってさらに暖められ、車室内へと導かれる。ヒータコア１６には、圧縮機３からの吐出ガスを冷却した冷却水が導かれるようになっており、吐出ガスから奪った熱量をヒータコア１６で有効に放熱できるようになっている。ヒータコア１６によって空気に与えられる加熱量は、エアミックスダンパ２６によって調整される。

本実施形態にかかる空気調和装置１によれば、コンプ吐出温度（圧縮機３の吐出温度）がＴ１よりも高い場合には、油戻り管１３に設けられたオイル弁１３ａの電磁弁１３ｄが開かれるようになっている。
すなわち、クーラント熱交換器１０により冷却され、油分離器８により分離された比較的温度の低い潤滑油が、油戻り管１３およびオイル弁１３ａを介して圧縮機３の吸入側に戻されるようになっている。
これにより、圧縮機に流入する冷媒の加熱を防止することができるとともに、圧縮機内に流入する冷媒の温度を低下させることができて、圧縮機をＣＯＰの最も高い圧力で運転することができ、圧縮機の効率を向上させることができる。
また、圧縮機の高圧（すなわち、吐出圧力）を上げることができるので、暖房能力を向上させることができる。
さらに、特に冷房高負荷運転時における圧縮機の吐出温度を低下させることができて、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

本発明による空気調和装置を車両用空気調和装置に適用した第２実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態における車両用空気調和装置は、コンプ吐出温度の代わりにコンプ吐出圧力を用いて、このコンプ吐出圧力の測定値からコンプ吐出温度を推定することによりオイル弁の開閉がなされているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

図５に示すように、制御部によって、吐出圧力センサ（図示せず）により得られた現在のコンプ吐出圧力が閾値Ｐ１よりも高いか否かを判断し（Ｓ３）、その結果、現在のコンプ吐出圧力が閾値Ｐ１よりも高い場合には、電磁弁１３ｄが強制的に開かれ（Ｓ４）、また、現在のコンプ吐出圧力が閾値Ｐ１以下の場合には、電磁弁１３ｄが強制的に閉じられるようになっている（Ｓ５）。
作用効果については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明による空気調和装置を車両用空気調和装置に適用した第３実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態における車両用空気調和装置は、コンプ吐出温度だけでなく運転モード、すなわち、現在の運転状態が暖房か冷房かを判断する段階を判断する段階（ステップ）が具備されているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

図６に示すように、先ず、制御部によって、現在の運転状態が暖房か冷房かを判断する（Ｓ６）。暖房の場合は、油分離器８から圧縮機３に冷えた潤滑油が十分に戻るようにするために電磁弁１３ｄが強制的に開かれることとなる（Ｓ７）。
一方、冷房の場合は、Ｓ６からＳ８に進み、制御部によって、吐出ガス温度センサ４により得られた現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１よりも高いか否かを判断し（Ｓ８）、その結果、現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１よりも高い場合には、電磁弁１３ｄが強制的に開かれ（Ｓ９）、また、現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１以下の場合には、電磁弁１３ｄが強制的に閉じられるようになっている（Ｓ１０）。
作用効果については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明による空気調和装置を車両用空気調和装置に適用した第４実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態における車両用空気調和装置は、暖房運転時においてもコンプ吐出温度に応じてオイル弁の開閉を行わせるようにしているという点で前述した第３実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

図７に示すように、先ず、制御部によって、現在の運転状態が暖房か冷房かを判断する（Ｓ１１）。暖房の場合は、油分離器８から圧縮機３に冷えた潤滑油が十分に戻るようにするために電磁弁１３ｄが強制的に開かれることとなる（Ｓ１２）。
一方、冷房の場合は、Ｓ１１からＳ１３に進み、制御部によって、吐出圧力センサ（図示せず）により得られた現在のコンプ吐出圧力が閾値Ｐ１よりも高いか否かを判断し（Ｓ３）、その結果、現在のコンプ吐出圧力が閾値Ｐ１よりも高い場合には、電磁弁１３ｄが強制的に開かれ（Ｓ１４）、また、現在のコンプ吐出圧力が閾値Ｐ１以下の場合には、電磁弁１３ｄが強制的に閉じられるようになっている（Ｓ１５）。
作用効果については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明による空気調和装置を車両用空気調和装置に適用した第５実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態における車両用空気調和装置は、コンプ吐出温度だけでなく運転モード、すなわち、現在の運転状態が暖房か冷房かを判断する段階を判断する段階（ステップ）が具備されているとともに、冷房運転時において、外気温度（室外温度）に応じてオイル弁の開閉を行わせるようにしているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

図８に示すように、先ず、制御部によって、現在の運転状態が暖房か冷房かを判断する（Ｓ１６）。暖房の場合は、Ｓ１６からＳ１７に進み、制御部によって、吐出ガス温度センサ４により得られた現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１よりも高いか否かを判断し（Ｓ１７）、その結果、現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１よりも高い場合には、電磁弁１３ｄが強制的に開かれ（Ｓ１８）、また、現在のコンプ吐出温度が閾値Ｔ１以下の場合には、電磁弁１３ｄが強制的に閉じられるようになっている（Ｓ１９）。
一方、冷房の場合は、Ｓ１６からＳ２０に進み、制御部によって、外気温度センサ（図示せず）により得られた現在の外気温度が閾値Ｔ２よりも高いか否かを判断する（Ｓ２０）。その結果、現在の外気温度が閾値Ｔ２よりも高い場合には、電磁弁１３ｄが強制的に開かれ（Ｓ２１）、また、現在の外気温度が閾値Ｔ２以下の場合には、電磁弁１３ｄが強制的に閉じられるようになっている（Ｓ２２）。
作用効果については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明による空気調和装置を車両用空気調和装置に適用した第６実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態における車両用空気調和装置は、圧縮機３の内部に、油分離器８、油戻り管１３の一部、オイル弁１３ａ、および圧縮機３から吐出される冷媒とこの冷媒中に含まれた潤滑油とを冷却する圧縮機冷却管路（熱交換手段）が設けられているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

図９に示すように、本実施形態において圧縮機４０は、例えば、内部に密閉空間ｍを有するハウジング４１と、このハウジング４１内に配置され、密閉空間ｍ内に取り込まれた冷媒ガスを圧縮するスクロール圧縮機構４２と、このスクロール圧縮機構４２を駆動する回転軸４３とを主たる要素として構成されたスクロール圧縮機である。

ハウジング４１は、例えば、第１ハウジング４４と、第２ハウジング４５と、第３ハウジング４６と、第４ハウジング４７とを備えてなり、これらを組み合わせてから複数本のボルト（図示せず）等で結合することにより、内部に密閉空間ｍが形成されるようになっている。なお、符号４８，４９，５０は、これら第１ハウジング４４ないし第４ハウジング４７間の接合部分をシールして、密閉空間ｍの密閉状態を保つＯリングである。
第２ハウジング４５の上部には、冷媒ガスを吸入する吸入ポート４５ａが、密閉空間ｍに連通するように形成されており、第４ハウジング４７の上部には、スクロール圧縮機構４２で圧縮され、油分離室（油分離手段）５１により冷媒ガス中の潤滑油が分離された後の圧縮冷媒ガスを吐出する吐出ポート４７ａが形成されている。また、第３ハウジング４６および第４ハウジング４７の下部に形成された空間は、油分離室５１により分離された潤滑油（すなわち、スクロール圧縮機構４２の潤滑および圧縮室Ｃのシールを行った後の潤滑油）を貯留する油貯め室５２となっている。
油分離室５１は円筒状の空間で、この油分離室５１内には、中空円筒状でかつ断面視略Ｔ字状を呈する内筒５３が配置されている。

スクロール圧縮機構４２は、固定スクロール５９と、旋回スクロール６０とを備えるものである。
固定スクロール５９は、固定端板５９ａとその内面に立設された渦巻状壁体５９ｂとを備え、固定端板５９ａの中央部には、吐出ポート５９ｃが形成されている。この吐出ポート５９ｃは、図示しないボルトを介して固定端板５９ａの後側表面（背面）に取り付けられた吐出弁６２により開閉される。

旋回スクロール６０は、旋回端板６０ａとその内面に立設された渦巻状壁体６０ｂとを備えている。旋回端板６０ａの外面に立設されたボス６０ｃ内には、偏心ブッシュ６５が、ニードル軸受６６を介して回転自在に嵌合され、この偏心ブッシュ６５に穿設された穴に、回転軸４３の端部から突出した偏心ピン４３ａが嵌合されている。そして、固定スクロール５９と旋回スクロール６０とを相互に所定距離だけ偏心させ、かつ１８０度だけ角度をずらして噛み合わせることにより、複数の圧縮室Ｃが形成されるようになっている。
また、旋回スクロール６０と第２ハウジング４５との間には、オルダムリング（自転防止機構）６７が設けられており、回転軸４３を回転させたときに、旋回スクロール６０が偏心ブッシュ６５回りに自転しないようになっている。したがって、回転軸４３を回転させたとき、旋回スクロール６０は自転せず公転旋回運動のみを行うようになっている。また、偏心ブッシュ６５にはバランスウェイト６８が設けられており、旋回スクロール６０の公転に伴う遠心力を相殺するようになっている。

回転軸４３は、エンジンや電動モータ等の図示しない駆動機構により、その軸線回りに回転するロータシャフトであり、その先端には、偏心した軸線を有する前述した偏心ピン４３ａが突出形成されている。そして、この回転軸４３は、第１ハウジング４４に設けられた第１軸受（図示せず）および第２ハウジング４５に設けられた第２軸受７０により、その軸線回りに回転可能に支持されている。
なお、回転軸４３の他端部（偏心ピン４３ａと反対の側に位置する端部）には、図示しない電磁クラッチが設けられており、これにより図示しないエンジンや電動モータ等からの駆動力が、回転軸４３へ伝達されたりされなかったりするようになっている。

このような構造を有するスクロール圧縮機４０では、電磁クラッチが入れられることによりエンジンや電動モータ等からの駆動力が回転軸４３に伝達されるとともに回転軸４３が回転され、この回転が偏心ピン４３ａ、偏心ブッシュ６５、およびボス６０ｃを介してスクロール圧縮機構４２の旋回スクロール６０に伝達される。旋回スクロール６０はオルダムリング６７により自転を阻止されながら公転旋回半径を半径とする円軌道上で公転旋回運動を行うようになっている。

そうすると、冷媒ガスが吸入ポート４５ａを介してハウジング４１の密閉空間ｍに入り、図示省略の経路を経てスクロール圧縮機構４２の圧縮室Ｃに吸入される。そして、旋回スクロール６０の公転旋回運動によって圧縮室Ｃの容積が減少するのに伴い冷媒ガスが圧縮されながら中央部に至り、吐出ポート５９ｃから吐出室７１および連通孔７２を通って潤滑油を含んだ冷媒が油分離室５１に導かれるとともに、油分離室５１の内壁面に沿って旋回させられる。その結果、冷媒中に混入していた潤滑油は、遠心分離作用により油分離室５１の内壁面に沿って旋回しながら下方に落下していって油貯め室５２に貯まり、一方、潤滑油が分離された冷媒は、内筒５３の内側および第４ハウジング４７の吐出ポート４７ａを経て冷媒が外部に吐出されるようになっている。

油貯め室５２に貯溜された潤滑油ＬＯは、第３ハウジング４６内に形成されたオイル戻し路５９ｄ、およびこのオイル戻し路５９ｄと連通するオイル戻し管（図示せず）を介してスクロール圧縮機４０の吸入側、すなわち、吸入ポート４５ａに接続された冷媒配管に戻されるようになっている。
オイル戻し路５９ｄの途中には、前述したオイル弁１３ａと同様の構成を有するオイル弁８０、いわゆる「バイパスポート付電磁弁」と呼ばれるものが設けられている。なお、本実施形態におけるオイル弁８０は、スクロール圧縮機４０の外側に配置された電磁石８０ａにより、その内部に配置された電磁弁（図示せず）が開閉させられるようになっている。
また、第３ハウジング４６内には圧縮機冷却管路（熱交換手段）８１が設けられている。この圧縮機冷却管路８１内には、前述したエンジン（車両用駆動装置）１４のエンジン冷却水が通される（通過させられる）ようになっており、これによりエンジン冷却水と、圧縮機４０により圧縮された高温高圧の冷媒（およびこの冷媒中に含まれた潤滑油）とが熱交換させられるようになっている。すなわち、圧縮機４０から吐出された冷媒（およびこの冷媒中に含まれた潤滑油）の熱がエンジン冷却水により奪われて、冷媒（およびこの冷媒中に含まれた潤滑油）の温度が、例えば、１４０℃から９０℃に低下させられるようになっている。また、圧縮機冷却管路８１でを通過した冷却水は、前述したＨＶＡＣユニット１１内に設けられたヒータコア１６へと導かれた後にエンジン１４へと返送される。
スクロール圧縮機４０をこのような構成とすることにより、装置の小型化を図ることができるとともに、冷媒回路の簡略化を図ることができる。
その他の作用効果については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、上述したバイパスポート電磁弁の代わりに、例えば、バイパスポート付き温度式制御弁あるいはバイパスポート付き定圧弁もしくはバイパスポート付き差圧弁等を設けるようにすることもできる。
また、これらバイパスポート付きの弁を設ける代わりに、オイル戻り管を二本設けるようにし、そのうちの一本のみに電磁弁、温度式制御弁、定圧弁、もしくは差圧弁等を設けるようにすることもできる。

本発明による空気調和装置の第１実施形態を車両用空気調和装置に適用した例を示す概略構成図である。 図１に示す油分離器の拡大断面図である。 図２に示すオイル弁の拡大断面図である。 図１に示す空気調和装置のオイル弁の制御の仕方を説明するためのフローチャートである。 本発明による空気調和装置の第２実施形態を車両用空気調和装置に適用した例を示す図であって、オイル弁の制御の仕方を説明するためのフローチャートである。 本発明による空気調和装置の第３実施形態を車両用空気調和装置に適用した例を示す図であって、オイル弁の制御の仕方を説明するためのフローチャートである。 本発明による空気調和装置の第４実施形態を車両用空気調和装置に適用した例を示す図であって、オイル弁の制御の仕方を説明するためのフローチャートである。 本発明による空気調和装置の第５実施形態を車両用空気調和装置に適用した例を示す図であって、オイル弁の制御の仕方を説明するためのフローチャートである。 本発明による空気調和装置の第６実施形態を車両用空気調和装置に適用した例を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 車両用空気調和装置（空気調和装置）
３ 圧縮機
５ 車室外熱交換器（室外熱交換器）
７ 車室内熱交換器（室内熱交換器）
８ 油分離器（油分離手段）
９ 第１膨張弁
１０ クーラント熱交換器（熱交換手段）
１３ 油戻り管
１３ａ オイル弁
１８ 第２膨張弁
５１ 油分離室（油分離手段）
８０ オイル弁
８１ 圧縮機冷却管路（熱交換手段）

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する熱交換手段と、
   前記熱交換手段を通過した冷媒中から潤滑油を取り除く油分離手段と、
   前記油分離手段により分離された潤滑油を前記圧縮機に戻す油戻り管と、
   前記油分離手段から前記圧縮機に戻される潤滑油の流量を調整するオイル弁と、
   冷房時には放熱器として、暖房時には蒸発器として動作する室外熱交換器と、
   冷房時には蒸発器として、暖房時には放熱器として動作する室内熱交換器と、
   高圧冷媒を絞り減圧させて低圧冷媒とする膨張弁と、
   前記オイル弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置であって、
   前記圧縮機の吐出温度または吐出圧力が所定の閾値を超えているときに、前記制御部により前記オイル弁が開方向に制御されることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記熱交換手段および前記油分離手段が、前記圧縮機に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 暖房時に前記熱交換手段を通過した熱媒体を車内空気により冷却する他の熱交換手段を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する熱交換手段と、
   前記熱交換手段を通過した熱媒体を車内空気により冷却する他の熱交換手段と、
   前記熱交換手段を通過した冷媒中から潤滑油を取り除く油分離手段と、
   前記油分離手段により分離された潤滑油を前記圧縮機に戻す油戻り管と、
   前記油分離手段から前記圧縮機に戻される潤滑油の流量を調整するオイル弁と、
   冷房時には放熱器として、暖房時には蒸発器として動作する室外熱交換器と、
   冷房時には蒸発器として、暖房時には放熱器として動作する室内熱交換器と、
   高圧冷媒を絞り減圧させて低圧冷媒とする膨張弁と、
   前記オイル弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置であって、
   暖房運転時に、前記制御部により前記オイル弁が開方向に制御されることを特徴とする空気調和装置。
5. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する熱交換手段と、
   前記熱交換手段を通過した冷媒中から潤滑油を取り除く油分離手段と、
   前記油分離手段により分離された潤滑油を前記圧縮機に戻す油戻り管と、
   前記油分離手段から前記圧縮機に戻される潤滑油の流量を調整するオイル弁と、
   冷房時には放熱器として、暖房時には蒸発器として動作する室外熱交換器と、
   冷房時には蒸発器として、暖房時には放熱器として動作する室内熱交換器と、
   高圧冷媒を絞り減圧させて低圧冷媒とする膨張弁と、
   前記オイル弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置の運転方法であって、
   前記圧縮機の吐出温度または吐出圧力が所定の閾値を超えているときに、前記オイル弁を開方向に制御することを特徴とする空気調和装置の運転方法。
6. 暖房時に前記空気調和機が前記熱交換手段を通過した熱媒体を車内空気により冷却する他の熱交換手段を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置の運転方法。
7. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する熱交換手段と、
   前記熱交換手段を通過した冷媒中から潤滑油を取り除く油分離手段と、
   前記熱交換手段を通過した熱媒体を車内空気により冷却する他の熱交換手段と、
   前記油分離手段により分離された潤滑油を前記圧縮機に戻す油戻り管と、
   前記油分離手段から前記圧縮機に戻される潤滑油の流量を調整するオイル弁と、
   冷房時には放熱器として、暖房時には蒸発器として動作する室外熱交換器と、
   冷房時には蒸発器として、暖房時には放熱器として動作する室内熱交換器と、
   高圧冷媒を絞り減圧させて低圧冷媒とする膨張弁と、
   前記オイル弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置の運転方法であって、
   暖房運転時に、前記オイル弁を開方向に制御することを特徴とする空気調和装置の運転方法。

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