JP2002206486A - 圧縮機及びその制御方法 - Google Patents

圧縮機及びその制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑油の粘度が低下すると、ベアリング２８
及び３０の損傷等を招くおそれがある。 【解決手段】 圧縮機２０は、シャフト３２を駆動する
電動機２５とシャフト３２により駆動される圧縮機ポン
プユニット２２とを内蔵する密閉式のハウジング２４
と、油溜め部２６の潤滑油の粘度を測定する粘度センサ
４２と、を有する。制御部４４は、粘度センサ４２で検
出される粘度が所定の最小粘度よりも低い場合に、アン
ローダーバルブ４０を開作動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機の潤滑油の
粘度を監視（測定・検出）し、この粘度が望ましいレベ
ル（最小粘度・安全限界）よりも低下した場合に調整動
作（制御動作）を行うシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば空調システム内の冷媒を圧縮する
のに用いられる圧縮機は、典型的にはハウジング内に密
閉されている。圧縮機へ吸引された冷媒は、通常、ハウ
ジングの内部を通過するとともに、圧縮機ポンプユニッ
ト内の吸引ポートを通して圧縮機の電動機上を通過す
る。冷媒は圧縮されるとともに、出口ポートを通して下
流側に設けられる凝縮器等に送られる。圧縮機には、吐
出通路を吸入通路へ選択的に接続する通路が設けられる
ことがある。この接続通路はバルブにより通常は閉じら
れているが、所定のシステム状態ではバルブが選択的に
開かれる。このバルブは典型的にはアンローダーバルブ
として知られている。
【０００３】電動機は、典型的には密閉されたハウジン
グ内に収容・内蔵されており、圧縮機ポンプユニットを
駆動する。一連のベアリングにより、電動機により駆動
されるシャフトが圧縮機ポンプユニットへ支持される。
これらのベアリングには、典型的には、ハウジング内の
油溜め部に蓄えられる潤滑油が供給され、この潤滑油は
圧縮機の運転中にハウジング内の各部に供給される。こ
の潤滑油によりベアリングが潤滑及び冷却される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】圧縮機のシステム状態
（運転状態）の変化に応じて、潤滑油の粘度が変化する
ことがある。特に、潤滑油の温度が上がるとその粘度が
変化する。更に、ベアリングに要求される必要最小限の
最小粘度（最低粘度）は、圧縮機の運転状態の変化に応
じて変化する。例えば、電動機の速度や圧縮機ポンプユ
ニットの負荷が増加すると、要求される潤滑油の最小粘
度も変化する。従来では、潤滑油の粘度がベアリングを
適切に潤滑する粘度よりも低くなり過ぎることがある。
この結果、ベアリングの損傷やその後の故障を招くおそ
れがある。
【０００５】潤滑油の粘度に影響を及ぼす他の要因とし
ては、冷媒も潤滑油とともに循環するという、上述した
圧縮機の基本的な形式が挙げられる。液体の冷媒によっ
て潤滑油が薄められ、その混合物の粘度が更に低くなる
ことがある。
【０００６】粘度は、ベアリングにおける最小油膜厚さ
に関連している。圧縮機のベアリングは、典型的にはジ
ャーナルベアリングであり、金属と金属との接触を回避
するように流体力学的な油膜が用いられる。必要な油膜
厚さは、ベアリング寸法、シャフトの回転速度、油の粘
度、及びベアリングの負荷を含む多くの要因に依存して
いる。このように影響を及ぼす幾つかの変数の値によっ
ては、潤滑油の粘度がベアリングを適切に保護するのに
十分でなくなるおそれがある。本発明は、密閉式の圧縮
機内の潤滑油の粘度が低くなりすぎるという状況（課
題）に鑑みてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の後述する実施例
では、制御部が油の粘度を監視する。この制御部には特
定の圧縮機に対する最小粘度が与えられている。仮に検
出された粘度が要求される最小粘度よりも低くなると、
制御部により所定の調整動作（制御動作）が実行され
る。一つの実施例では、アンローダーバルブが開かれ
る。アンローダーバルブが開かれると、圧縮機の負荷が
大幅に減少する。この結果、要求される粘度が抑制され
るとともに、低い粘度に起因してベアリングが損傷する
おそれが低くなる。また、無負荷運転により粘度の増加
も許容され得る。
【０００８】本発明に係る方法によれば、圧縮機内の油
の粘度が所定間隔毎に測定・検出される。検出された粘
度は、最小粘度の値と比較される。検出された粘度が最
小粘度より高ければ、単に検出動作が続行される。一
方、検出される粘度が安全限界（最小粘度）よりも低け
れば、調整動作が行われる。この調整動作は、電動機の
停止動作のような簡素なものでも良いが、好適な実施例
ではアンローダーバルブが開かれる。アンローダーバル
ブが開かれた後、粘度が引き続き検出される。検出され
る粘度が再び安全限界を越えるまで上昇すると、アンロ
ーダーバルブが閉じられて、システムが通常の監視動作
に復帰可能となる。
【０００９】本発明の最も好ましい実施例では、制御部
が圧縮機の速度等の運転状態を監視し、最小粘度の値を
設定する。更に、典型的には、特定の圧縮機に適用され
るベアリングの所定の形式等を考慮して、制御部やその
最小粘度が個々の圧縮機に対して個別に設定される。
【００１０】本発明に係る上述した特徴や他の特徴は、
後述する詳細な説明及び図面から明らかになるであろ
う。
【００１１】本発明を要約すると、密閉式の圧縮機のベ
アリングに対する油膜厚さを適切に確保する方法は、ベ
アリングに対する潤滑油の粘度を検出（監視）するステ
ップを有している。検出された粘度が最小粘度よりも低
ければ、所定の制御動作を行い、要求されるベアリング
の油膜厚さを抑制する。好適な実施例では、ベアリング
の負荷を抑制するために、アンローダーバルブが開かれ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に示すように、圧縮機２０に
は、密閉されたハウジング２４内に収容・内蔵された圧
縮機ポンプユニット２２が組み込まれている。電動機２
５は、シャフト３２を回転駆動して、圧縮機ポンプユニ
ット２２を駆動する。ベアリング２８及び３０は、シャ
フト３２をハウジング２４内に支持している。吐出管部
（吐出ポート）３４の下流側には、典型的には凝縮器の
ように圧縮された冷媒を利用するものが接続される。吸
入管部（吸入ポート）３６の上流側には、典型的には凝
縮器や中間吸入バルブ等の冷凍サイクルの構成部品が接
続されている。
【００１３】公知のように、アンローダー通路（管部）
３８は、吐出管部３４を吸入管部３６へ選択的に接続す
る。図１では通路がハウジング２４の外部に設けられて
いるが、通路がハウジング内に組み込まれていても良
い。バルブ４０は、通路３８上に配置され、制御部４４
に接続している。バルブ４０は選択的に開弁し、これに
より、吐出管部３４から吐出された圧縮冷媒が吸入管部
３６へ戻される。このアンローダーバルブは、典型的に
は、圧縮機のサイクル中で要求冷媒負荷が低いときに開
かれる。従って、仮に必要な圧縮冷媒の量が減少する
と、圧縮冷媒の量が減少するようにアンローダーバルブ
４０が開かれることになる。本発明は、望ましくないシ
ステム状態を修正するためにバルブの開作動を利用して
いる。
【００１４】油溜め部２６は、ハウジング２４内に設け
られ、潤滑油を貯留する。粘度センサ４２は、制御部４
４に接続され、潤滑油の粘度を検出・測定する。図１で
は粘度センサ４２が油溜め部２６内に設けられている
が、他の場所にセンサを配置しても良い。
【００１５】センサ４２は油の粘度レベルを制御部４４
へ出力する。制御部４４は、検出された粘度を、圧縮機
の安全運転及びベアリング２８及び３０の保護のために
予め設定された最小粘度と比較する。仮に検出された粘
度が最小粘度よりも低い場合、アンローダーバルブ４０
が開かれる。図１にはロータリ圧縮機（スクロール圧縮
機）の一形式を示しているが、他の形式の密閉型圧縮機
にも本発明を適用できる。
【００１６】アンローダーバルブが開くことにより、圧
縮機の負荷は大幅に減少する。ゾンマーフェルト数とし
て知られる値は次式に示すように幾つかの変数と関連し
ている。
【００１７】
【数１】
【００１８】上記ゾンマーフェルト数は、ベアリングの
クリアランスに対する油膜厚さの割合に関連する、様々
な油すなわち潤滑油の最小膜厚さに関連している。ゾン
マーフェルト数が増加すると、ベアリングのクリアラン
スに関連する最小膜厚さも増加する。しかしながら、上
記の式から明らかなように、仮に粘度の減少に伴ってベ
アリングの負荷が減少しても、ゾンマーフェルト数は一
定に保持され得る。
【００１９】上記の式から解るように、シャフトの回転
速度も最小粘度に影響している。制御部４４が、速度の
入力、あるいは幾つかの関連するフィードバック入力を
取り込み、この検出された変数に基づいて、アンローダ
ーを作動するための最小粘度を変更するように構成する
こともできる。あるいは、最小粘度を特定の圧縮機に対
して予め設定された（固定）値としても良い。
【００２０】図２に示すように、本発明の制御方法は、
粘度を検出するステップで開始し、各ステップが順次実
行される。仮に粘度が予め設定された安全限界（最小粘
度）を越えていれば、システムは閉ループを繰り返す。
一方、仮に粘度が予め設定された安全限界より低けれ
ば、アンローダーバルブが開かれる。続いて、アンロー
ダーバルブが開かれた状態での粘度が測定される。仮に
粘度が安全限界よりも低いままであれば、アンローダー
バルブを開状態に維持する。粘度が安全限界を超える状
態まで上昇すると、制御部４４はアンローダーバルブを
閉じて、通常の監視運転に復帰する。このフローチャー
トにおいて、２度目の判定ステップの安全限界は、アン
ローダーバルブの過度な開閉を回避するためのヒステリ
シスを含んでいても良い。
【００２１】上述したように、本発明は、圧縮機の潤滑
油の粘度が低いことに起因する様々な不具合に鑑みてな
されたものである。なお、本発明の好ましい実施例につ
いて上述してきたが、本発明の範囲内で様々な変更を行
うことも可能である。簡素な変更や大幅な変更を伴う他
の形式の密封式圧縮機でも本発明の効果を得ることがで
きる。更に、アンローダバルブの開動作に変えて、単純
な電動機２５の停止動作のような他の制御動作を行うよ
うにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧縮機の概略図。
【図２】フローチャート。
【符号の説明】
２０…圧縮機 ２４…ハウジング ２８，３０…ベアリング ４０…アンローダーバルブ ４２…粘度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｃ 29/10 Ｆ０４Ｃ 29/10 Ａ Ｆターム(参考） 3H003 AA05 AB03 AC03 BD09 CC05 CF00 3H029 AA01 AA02 AA14 AB03 BB01 BB11 BB41 BB47 BB51 CC13 CC23 CC27 CC51 CC61 CC87 3H045 AA02 AA09 AA12 AA27 AA31 BA12 BA28 BA31 BA41 CA00 DA19 DA48 EA12 EA26 EA34

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電動機及び圧縮機ポンプユニットを内蔵
    し、上記電動機により駆動されるシャフトにより上記圧
    縮機ポンプユニットが駆動され、かつ、油溜め部が内部
    に形成された密閉式のハウジングと、 このハウジング内の潤滑油の粘度を検出する粘度センサ
    と、を有し、この粘度センサに接続された制御部が、検
    出された粘度と最小粘度とを比較し、上記検出された粘
    度が上記最小粘度よりも低い場合に、制御動作を実行す
    ることを特徴とする密閉式の圧縮機。
  2. 【請求項２】 上記制御部は、検出された粘度が最小粘
    度よりも低い場合、吐出管部が吸入管部へ接続するよう
    にアンローダーバルブを開くことを特徴とする請求項１
    に記載の圧縮機。
  3. 【請求項３】 上記圧縮機ポンプユニットがロータリ圧
    縮機であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
  4. 【請求項４】 上記粘度センサが上記ハウジングの油溜
    め部内に設けられていることを特徴とする請求項１に記
    載の圧縮機。
  5. 【請求項５】 上記圧縮機ポンプユニットに隣接して、
    上記シャフトを支持する少なくとも一対のベアリングが
    設けられ、上記最小粘度が、上記ベアリングに対する油
    膜厚さを適切に確保するように設定されていることを特
    徴とする請求項１に記載の圧縮機。
  6. 【請求項６】 電動機及び圧縮機ポンプユニットを内蔵
    し、上記電動機により駆動されるシャフトにより上記圧
    縮機ポンプユニットが駆動され、上記シャフトがベアリ
    ングで支持され、油溜め部が内部に形成された密閉式の
    ハウジングと、 上記油溜め部内の潤滑油の粘度を検出する粘度センサ
    と、を有し、この粘度センサに接続される制御部が、上
    記ベアリングに対する油膜厚さを適切に確保するための
    最小粘度と検出された粘度とを比較し、上記検出された
    粘度が上記最小粘度よりも低い場合にアンローダーバル
    ブを開作動することを特徴とする圧縮機。
  7. 【請求項７】１） 圧縮機ポンプユニットを駆動する電
    動機を内蔵する密閉式のハウジングが圧縮機に設けら
    れ、このハウジングに油溜め部が設けられ、この油溜め
    部内の潤滑油の粘度を検出する粘度センサが設けられ、 ２） 上記圧縮機を運転するとともに上記油溜め部内の
    潤滑油の粘度を検出し、 ３）上記検出された粘度を最小粘度と比較し、上記検出
    された粘度が上記最小粘度よりも低い場合に、制御動作
    を行うことを特徴とする密閉式の圧縮機の制御方法。
  8. 【請求項８】 上記制御動作が、上記検出された粘度が
    上記最小粘度よりも低い場合に、アンローダーバルブを
    開く動作を含むことを特徴とする請求項７に記載の圧縮
    機の制御方法。
  9. 【請求項９】 上記アンローダーバルブを開いた後に上
    記粘度の監視を続行し、上記粘度が上記最小粘度よりも
    高い状態に復帰した後に上記アンローダーバルブが閉じ
    られることを特徴とする請求項７に記載の圧縮機の制御
    方法。
JP2001372191A 2000-12-15 2001-12-06 圧縮機及びその制御方法 Pending JP2002206486A (ja)

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