JP2001324247A - 高圧容器のオイルレベル検知装置および空気調和装置 - Google Patents

高圧容器のオイルレベル検知装置および空気調和装置

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JP2001324247A JP2000143125A JP2000143125A JP2001324247A JP 2001324247 A JP2001324247 A JP 2001324247A JP 2000143125 A JP2000143125 A JP 2000143125A JP 2000143125 A JP2000143125 A JP 2000143125A JP 2001324247 A JP2001324247 A JP 2001324247A
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Kazuo Kumehara
一夫 粂原
Akira Shindo
章 進藤
Ryota Hirata
亮太 平田
Yoshihiro Nakamura
由浩 中村
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祥人 田島
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準治 松栄
Koji Nagae
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2105—Oil temperatures

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オイルレベル検知装置の耐圧信頼性を向上さ
せることができ、しかもオイルレベルを正確に検出する
ことができる高圧容器のオイルレベル検知装置および空
気調和装置を提供する。 【解決手段】 高圧容器本体１２ａのオイル検知レベル
位置Ａに接続されて低圧側に連通するオイル戻し管２１
ａを有し、このオイル戻し管は流路抵抗器２４ａとこの
流路抵抗器の下流に設けられた第１温度センサ１０１お
よび上記流路抵抗器２４ａの上流に設けられた第３温度
センサ１０３とを有し、オイル検知レベル位置Ａよりも
下方にオイルが存在する場合、それよりも上方にオイル
が存在する場合と比べて、上記第１、第３温度センサ１
０１，１０３の検出温度差ΔＴが大きくなることを利用
して、オイルレベルＬを検知する制御手段１０５を有し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機やオイルセ
パレータ等のような高圧容器のオイルレベル検知装置お
よび空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧縮機等の高圧容器のオイルレベ
ルは、フロートスイッチ型の油面センサ等を用いて計測
されている。この種のものでは、例えば、容器本体内に
フロートを有し、容器本体内の油面が下がった場合、フ
ロート内の磁石がスイッチを吸引して、通電検知する仕
組みとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成では、油面センサが高圧側に使用される場合、その
圧力でフロートがつぶれる等、耐圧信頼性に問題があっ
た。
【０００４】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、オイルレベル検知装置の耐
圧信頼性を向上させることができ、しかもオイルレベル
を正確に検出することができる高圧容器のオイルレベル
検知装置および空気調和装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
高圧容器本体のオイル検知レベル位置に接続されて低圧
側に連通するオイル戻し管を有し、このオイル戻し管は
流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流に設けられた第１温
度センサおよび上記流路抵抗器の上流に設けられた第３
温度センサとを有し、オイル検知レベル位置よりも下方
にオイルが存在する場合、それよりも上方にオイルが存
在する場合と比べて、上記第１、第３温度センサの検出
温度差が大きくなることを利用して、オイルレベルを検
知する制御手段を有したことを特徴とする。
【０００６】請求項２記載の発明は、高圧容器本体のオ
イル検知レベル位置に接続されて低圧側に連通するオイ
ル戻し管を有し、このオイル戻し管は流路抵抗器とこの
流路抵抗器の下流に設けられた第１温度センサとを有す
るとともに、オイル検知レベル位置よりも上位に接続さ
れて上記低圧側に連通するガス冷媒戻し管を有し、この
ガス冷媒戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流に
設けられた第２温度センサとを有し、オイル検知レベル
位置よりも下方にオイルが存在する場合、上記オイル戻
し管にガス冷媒が供給されて、第１、第２温度センサの
検出温度が略等しくなることを利用して、オイルレベル
を検知する制御手段を有したことを特徴とするものであ
る。
【０００７】請求項３記載の発明は、高圧容器を備えた
空気調和装置において、高圧容器本体のオイル検知レベ
ル位置に接続されて低圧側に連通するオイル戻し管を有
し、このオイル戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の
下流に設けられた第１温度センサおよび上記流路抵抗器
の上流に設けられた第３温度センサとを有し、オイル検
知レベル位置よりも下方にオイルが存在する場合、それ
よりも上方にオイルが存在する場合と比べて、上記第
１、第３温度センサの検出温度差が大きくなることを利
用して、オイルレベルを検知する制御手段を有したこと
を特徴とすることを特徴とするものである。
【０００８】請求項４記載の発明は、高圧容器を備えた
空気調和装置において、高圧容器本体のオイル検知レベ
ル位置に接続されて低圧側に連通するオイル戻し管を有
し、このオイル戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の
下流に設けられた第１温度センサとを有するとともに、
オイル検知レベル位置よりも上位に接続されて上記低圧
側に連通するガス冷媒戻し管を有し、このガス冷媒戻し
管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流に設けられた第
２温度センサとを有し、オイル検知レベル位置よりも下
方にオイルが存在する場合、上記オイル戻し管にガス冷
媒が供給されて、第１、第２温度センサの検出温度が略
等しくなることを利用して、オイルレベルを検知する制
御手段を有したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
の図面を参照して説明する。
【００１０】図１において、１ａ，１ｂは室外ユニット
を示し、３ａ，３ｂは室内ユニットを示している。室外
ユニット１ａは、アキュームレータ１０ａと、ガスエン
ジン駆動による圧縮機１１ａと、オイルセパレータ１２
ａと、四方弁１３ａと、室外熱交換器１４ａと、室外電
動式膨脹弁１５ａとで構成されている。なお、１７ａは
室外熱交換器１４ａのファンである。室外ユニット１ｂ
については、以下の構成を含めて、室外ユニット１ａと
同じであるので、説明を省略する。
【００１１】また、室内ユニット３ａは、室内熱交換器
３４ａと、室内電動式膨脹弁３５ａ（以下「室内メカ弁
３５ａ」という。）とで構成されている。なお、室内ユ
ニット３ｂについては、以下の構成を含めて、室内ユニ
ット３ａと同じであるので、説明を省略する。この室内
ユニット３ａ，３ｂからは、ガス管５及び液管７からな
るユニット間配管が延び出し、このユニット間配管に
は、室外ユニット１ａ，１ｂが並列に接続されている。
【００１２】オイルセパレータ１２ａは、圧縮機１１ａ
から吐出される冷媒中の潤滑油を分離するものであり、
ここで分離された潤滑油は常時オイル戻し管２１ａと強
制オイル戻し管２２ａとを通じて圧縮機１１ａに戻され
る。常時オイル戻し管２１ａにはキャピラリーチューブ
２４ａが設けられ、このキャピラリーチューブ２４ａに
よって圧縮機１１ａに戻されるオイルに流路抵抗がかけ
られる。この常時オイル戻し管２１ａはオイルセパレー
タ１２ａの中程につながれ、これがつながれた位置より
もオイルセパレータ１２ａ内のオイルの油面が上回る限
りにおいて、この常時オイル戻し管２１ａを通じてオイ
ルが常時圧縮機１１ａの吸込管に戻される。強制オイル
戻し管２２ａには開閉弁２３ａ，２５ａが設けられる。
この強制オイル戻し管２２ａは、オイルセパレータ１２
ａの底部につながれ、開閉弁２３ａ，２５ａを開くこと
によってオイルセパレータ１２ａ内のオイルが強制的に
圧縮機１１ａの吸込管に戻される。
【００１３】室外ユニット１ａ，１ｂの強制オイル戻し
管２２ａ，２２ｂどうしは、バランス管５１によりつな
がれる。このバランス管５１は、第３の補助管５３ａを
通じて、四方弁１３ａとチェッキ弁１８ａとの間につな
がれ、第３の補助管５３ａには第３の開閉弁５５ａが設
けられる。
【００１４】第３の開閉弁５５ａが開き、四方弁１３ａ
が図示の位置に切り替わると、バランス管５１は室外熱
交換器１４ａに連通する。
【００１５】この空気調和機では、各室外ユニット１
ａ，１ｂにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユ
ニット１ａ，１ｂのオイル量が不足した場合、他の室外
ユニット１ａ，１ｂからオイルを回収して各室外ユニッ
ト１ａ，１ｂ間のオイル量をバランスさせる制御が行わ
れる。
【００１６】さて、本実施形態では、オイルセパレータ
１２ａ，１２ｂでのオイルレベルを検知することによ
り、圧縮機１１のオイルレベルを推定し、各室外ユニッ
ト１ａ，１ｂにおけるオイル量を推定する。
【００１７】図２は、その一実施形態を示す。
【００１８】この実施形態では、上述した常時オイル戻
し管２１ａはオイルセパレータ（高圧容器本体）１２ａ
の底部から距離Ａのレベル（オイル検知レベル位置）に
接続され、オイルセパレータ１２ａ内の実際の油面Ｌ
が、このレベル以上にある場合、オイルセパレータ１２
ａ内のオイルは理論上常時キャピラリーチューブ２４ａ
を介して圧縮機（低圧側）１１ａに戻される。
【００１９】このオイル戻し管２１ａにはキャピラリー
チューブ（流路抵抗器）２４ａが接続され、このキャピ
ラリーチューブ２４ａの下流には第１温度センサ１０１
が設けられるとともに、上記キャピラリーチューブ２４
ａの上流には第３温度センサ１０３が設けられている。
【００２０】上記オイル検知レベル位置Ａよりも上位で
あって、オイルセパレータ（高圧容器本体）１２ａの上
方にはガス冷媒戻し管７１が接続され、このガス冷媒戻
し管７１は上記圧縮機１１ａの低圧側に連通する。
【００２１】このガス冷媒戻し管７１には、キャピラリ
ーチューブ（流路抵抗器）７２が接続され、このキャピ
ラリーチューブ２４ａの下流には第２温度センサ１０２
が設けられている。なお、オイルセパレータ（高圧容器
本体）１２ａの底部には、強制オイル戻し管２２ａが接
続され、この強制オイル戻し管２２ａには、上述したよ
うに、開閉弁２３ａ，２５ａ（図１）が接続され、この
開閉弁２３ａ，２５ａが必要に応じて適宜開放される。
【００２２】本実施形態では、第１および第３温度セン
サ１０１，１０３の検知温度に基づいて、オイルセパレ
ータ１２ａ内のオイルレベルが検知される。
【００２３】オイル検知レベル位置Ａよりも上方にオイ
ルが存在する場合、上記オイル戻し管２１ａにはオイル
が供給される。この場合、第１および第３温度センサ１
０１，１０３の検知温度差ΔＴは、所定の温度差で推移
する。一方、オイル検知レベル位置Ａよりも下方にオイ
ルが存在する場合、上記オイル戻し管２１ａにはガス冷
媒が供給される。ここにガス冷媒が流入し始めると、第
３温度センサ１０３の検知温度が低下する。そして、第
１および第３温度センサ１０１，１０３の検知温度差Δ
Ｔが、上記所定の温度差以上に開く。
【００２４】上記第１温度センサ１０１および第３温度
センサ１０３により検出された温度は、マイクロコンピ
ュータ（制御手段）１０５に送られ、このマイクロコン
ピュータ１０５は、上記検知温度差ΔＴが、上記所定の
温度差以上に開いたことに基づいて、オイルセパレータ
１２ａ内の油面Ｌが、オイル検知レベル位置Ａよりも下
回ったことを検知する。
【００２５】つぎに、別の実施形態を説明する。
【００２６】この実施形態では、第１および第２温度セ
ンサ１０１，１０２の検知温度に基づいて、オイルセパ
レータ１２ａ内のオイルレベルが検知される。
【００２７】ガス冷媒戻し管７１には常時ガス冷媒が供
給されるため、第２温度センサ１０２の検知温度はもと
もと低い。
【００２８】一方、オイル検知レベル位置Ａよりも上方
にオイルが存在して、上記オイル戻し管２１ａにオイル
が供給されている場合、第１温度センサ１０１の検知温
度は、第２温度センサ１０２の検知温度よりも高くなっ
ている。そして、オイルセパレータ１２ａ内の油面Ｌ
が、オイル検知レベル位置Ａよりも下回って、上記オイ
ル戻し管２１ａにガス冷媒が供給された場合、第１温度
センサ１０１の検知温度が低下して、第２温度センサ１
０２の検知温度と略等しくなる。
【００２９】上記第１温度センサ１０１および第２温度
センサ１０２により検出された温度は、マイクロコンピ
ュータ（制御手段）１０５に送られ、このマイクロコン
ピュータ１０５は、第１および第２温度センサ１０１，
１０２の検知温度を比較し、これら温度が略等しくなっ
た場合、オイルセパレータ１２ａ内の油面Ｌが、オイル
検知レベル位置Ａよりも下回ったことを検知する。
【００３０】図３は、処理フローを示す。
【００３１】室外ユニットが運転中であるか否かを見て
（Ｓ１）、これが運転中であれば、運転後３分間経過し
ているか否かを見る（Ｓ２）。ここで、運転後３分間経
過していなければ、以下に示す取得温度に変化が現れな
いため、以下の制御は実行されない。運転後３分間経過
した場合、オイルセパレータ上温度Ｔｕ（第２温度セン
サ１０２）と、オイルセパレータ下温度Ｔｌ（第１温度
センサ１０１）とを取得して（Ｓ３）、これら温度差を
比較する（Ｓ４）。
【００３２】これら温度差が１０℃よりも大きい場合、
オイルセパレータ１２ａ内の油面Ｌは、オイル検知レベ
ル位置Ａよりも上回っていると判断し、オイルセパレー
タ内の油量＝多とされる（Ｓ５）。上記温度差が１０℃
よりも小さい場合、ついで、当該温度差が５℃と比較さ
れる（Ｓ６）。
【００３３】そして、温度差が５℃よりも大きい場合、
オイルセパレータ１２ａ内の油量＝適量とされ（Ｓ
７）、温度差が５℃よりも小さい場合、オイルセパレー
タ１２ａ内の油量＝不足と判断される（Ｓ８）。
【００３４】上記温度差を５℃と１０℃の二段階に亘っ
て比較するため、オイルセパレータ１２ａ内の油量を適
量と不足に区別できる。
【００３５】いずれの実施形態にあっても、従来のよう
に、フロートスイッチ型の油面センサを用いることがな
いため、フロートが圧力でつぶれるといった問題が解消
される。また、オイルや冷媒を流出させる管路に流路抵
抗器と温度センサを設けるだけの簡単な構成であるた
め、安価なセンサとなり、耐圧性を気にすることのない
設計が可能になる。可動部が存在しないため、故障が少
なく、高品質のオイルレベル検知装置が提供される。
【００３６】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明は、これに限定されるものではない。上
記高圧容器としてはオイルセパレータの他に、圧縮機が
含まれることはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】本発明では、従来のように、フロートス
イッチ型の油面センサを用いることがないため、フロー
トが圧力でつぶれるといった問題が解消される。
【００３８】また、オイルや冷媒を流出させる管路に流
路抵抗器と温度センサを設けるだけの簡単な構成である
ため、安価なセンサとなり、耐圧性を気にすることのな
い設計が可能になる。可動部が存在しないため、故障が
少なく、高品質のオイルレベル検知装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空気調和装置の一例を示す系統図
である。
【図２】オイルセパレータ近傍の冷媒回路図である。
【図３】一実施形態の処理を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ 室外ユニット ３ 室内ユニット ５ ガス管 ７ 液管 １１ａ，１１ｂ 圧縮機 １２ａ，１２ｂ オイルセパレータ ２１ａ，２１ｂ 戻し管 ２３ａ，２３ｂ 開閉弁 ２５ａ，２５ｂ 開閉弁 １０１ 第１温度センサ １０２ 第２温度センサ １０３ 第３温度センサ １０５ 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粂原 一夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 進藤 章 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 平田 亮太 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 中村 由浩 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 田島 祥人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 松栄 準治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 永江 公二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L061 BA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高圧容器本体のオイル検知レベル位置に
    接続されて低圧側に連通するオイル戻し管を有し、 このオイル戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流
    に設けられた第１温度センサおよび上記流路抵抗器の上
    流に設けられた第３温度センサとを有し、 オイル検知レベル位置よりも下方にオイルが存在する場
    合、それよりも上方にオイルが存在する場合と比べて、
    上記第１、第３温度センサの検出温度差が大きくなるこ
    とを利用して、オイルレベルを検知する制御手段を有し
    た、 ことを特徴とする高圧容器のオイルレベル検知装置。
  2. 【請求項２】 高圧容器本体のオイル検知レベル位置に
    接続されて低圧側に連通するオイル戻し管を有し、 このオイル戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流
    に設けられた第１温度センサとを有するとともに、 オイル検知レベル位置よりも上位に接続されて上記低圧
    側に連通するガス冷媒戻し管を有し、 このガス冷媒戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下
    流に設けられた第２温度センサとを有し、 オイル検知レベル位置よりも下方にオイルが存在する場
    合、上記オイル戻し管にガス冷媒が供給されて、第１、
    第２温度センサの検出温度が略等しくなることを利用し
    て、オイルレベルを検知する制御手段を有した、 ことを特徴とする高圧容器のオイルレベル検知装置。
  3. 【請求項３】 高圧容器を備えた空気調和装置におい
    て、 高圧容器本体のオイル検知レベル位置に接続されて低圧
    側に連通するオイル戻し管を有し、 このオイル戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流
    に設けられた第１温度センサおよび上記流路抵抗器の上
    流に設けられた第３温度センサとを有し、 オイル検知レベル位置よりも下方にオイルが存在する場
    合、それよりも上方にオイルが存在する場合と比べて、
    上記第１、第３温度センサの検出温度差が大きくなるこ
    とを利用して、オイルレベルを検知する制御手段を有し
    た、 ことを特徴とすることを特徴とする空気調和装置。
  4. 【請求項４】 高圧容器を備えた空気調和装置におい
    て、 高圧容器本体のオイル検知レベル位置に接続されて低圧
    側に連通するオイル戻し管を有し、 このオイル戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流
    に設けられた第１温度センサとを有するとともに、 オイル検知レベル位置よりも上位に接続されて上記低圧
    側に連通するガス冷媒戻し管を有し、 このガス冷媒戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下
    流に設けられた第２温度センサとを有し、 オイル検知レベル位置よりも下方にオイルが存在する場
    合、上記オイル戻し管にガス冷媒が供給されて、第１、
    第２温度センサの検出温度が略等しくなることを利用し
    て、オイルレベルを検知する制御手段を有した、ことを
    特徴とする空気調和装置。
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