JP2003161283A - 高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御器、冷凍サイクル及び高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御
は、圧縮機内の油が枯渇しないように、油吐出量が最大
となる運転状態を基準に返油量が充分になるように返油
回路にて返油するように制御されていた。そのため、返
油量が過剰となり、冷凍サイクルに持出される油量が多
くなり、運転効率が低下したり、熱交換器の性能が低下
する等の問題が生じていた。 【解決手段】 圧縮機油吐出量算出手段の算出した高圧
シェルタイプ圧縮機からの油吐出量と、圧縮機油流入量
算出手段の算出した圧縮機への油流入量と、圧縮機の初
期油量とから、又は圧縮機油量算出手段が前回算出した
圧縮機油量とから、圧縮機油量算出手段が圧縮機の油量
を算出し、圧縮機油流入量制御手段が前記圧縮機油量と
圧縮機の最適な油量とを比較し、圧縮機への油流入量を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍サイクルに
使用される高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高圧シェルタイプ圧縮機における
冷媒および油の移動を、図５のスクロール圧縮機の例を
用いて説明する。図５は、スクロール圧縮機の縦断面図
である。図５において、２５は高圧シェルタイプ圧縮機
のシェル、２６は吸入配管、２７は吐出配管、２８はス
クロール圧縮機の圧縮機構、２９は圧縮機構２８からシ
ェル２５内への吐出部、３０はシェル２５内で、吐出配
管２７側への連通穴、３１は圧縮機モータのステータ、
３２は圧縮機モータのロータ、３３は圧縮機モータの回
転軸、３４は回転軸３３を貫通する油流通管、３５はシ
ェル２５下部に滞留する油を表す。

【０００３】次に、図５における冷媒および油の移動を
説明する。まず吸入配管２６からは低圧のガス冷媒及び
少量の油がシェル２５内に吸入される。吸入されたガス
冷媒は、直接圧縮機構２８に流入して、モータのロータ
３２の回転により圧縮されて高圧のガス冷媒となり吐出
部２９を介してシェル２５内へ吐出される。シェル２５
内へ吐出された高圧のガス冷媒は連通管３０を通過して
シェル２５内を経由して吐出配管２７を介して圧縮機外
へ吐出される。従って、シェル２５内部は高圧のガス冷
媒が充満するため、大部分が高圧空間となる。一方、吸
入された油は、吸入された低圧のガス冷媒と共に圧縮機
構２８で圧縮される過程、及びシェル２５内に充満して
いく過程で大部分が落下してシェル２５下部に滞留する
が、一部の油はそのまま高圧のガス冷媒と共に圧縮機外
部に吐出される。

【０００４】シェル２５下部に滞留した油は、油流通管
３４を上昇して圧縮機構２８の駆動部分の給油を果た
す。前記駆動部分に給油された油は、大部分が再びシェ
ル２５下部に落下して滞留するが、一部の油は圧縮機構
２８内部に入り、吸入配管２６より吸入される低圧のガ
ス冷媒および少量の油と合流して圧縮される。なお、高
圧シェルタイプの圧縮機においては、圧縮機構２８の駆
動部は低圧部もしくは高圧と低圧の間の中間圧部とな
り、また先述したようにシェル２５下部の油滞留部は高
圧部となるため、前記圧縮機構２８の駆動部の低圧もし
くは中間圧と、前記シェル２５下部の高圧の差圧を利用
することにより、油ポンプなどの機構を用いずとも油流
通管３４を設けるだけで、シェル２５下部の油滞留部か
ら圧縮機構２８の駆動部まで油を上昇させることが可能
である。

【０００５】高圧シェルタイプ圧縮機が運転中は、シェ
ル２５下部の油滞留部では高温高圧のガス冷媒が流れ込
むことによる流れの影響、またモータのロータ３２の回
転による回転軸３３下部の攪拌作用により、シェル２５
下部に滞留する油３５の液面は安定しにくい。よって、
油量検知の方法として、例えば油圧センサなどを圧縮機
下部に設置したとしても、高圧シェルタイプ圧縮機の運
転状態変化による圧力変動や、先に説明したように油面
不安定な状態から、直接高圧シェルタイプ圧縮機の運転
中の油量を検知することが困難である。そこで従来は、
高圧シェルタイプ圧縮機の油が枯渇して破損に至るのを
防止するために、高圧シェルタイプ圧縮機の単位時間に
おける油吐出量が最大となる運転状態を基準にして、返
油量が十分となるように高圧シェルタイプ圧縮機への返
油回路を構成し、高圧シェルタイプ圧縮機の運転状態に
かかわらず前記返油回路にて返油を行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷凍サイクル
は、以上のように構成されているため、高圧シェルタイ
プ圧縮機の単位時間における油吐出率が最大とならない
運転では、高圧シェルタイプ圧縮機への単位時間におけ
る返油量が過剰となり、高圧シェルタイプ圧縮機の油量
は高圧シェルタイプ圧縮機が運転するのに最適な油量よ
りも過剰となるため、高圧シェルタイプ圧縮機は低圧シ
ェルタイプ圧縮機と異なり、シェル内の油滞留部分が圧
縮機の吐出側の空間であるため、シェル内の所定の高さ
以上に冷凍機油が滞留すると、圧縮機の回転部分により
冷凍機油が巻き上げられて、吐出冷媒と共に吐出配管２
７からそのまま圧縮機外へ吐出され、その結果圧縮機か
らの吐出冷媒に対する冷凍機油の吐出率が増大して、圧
縮機の出力に対する入力が増大して運転効率が低下した
り、冷凍サイクル内における冷媒に対する冷凍機油の循
環率が増加することにより冷媒の伝熱特性が低下して、
前記冷凍サイクルを構成する熱交換器の性能が低下する
といった問題が発生した。

【０００７】この発明は、前記の課題を解決するために
なされたものであり、高圧シェルタイプ圧縮機の運転中
に圧縮機内の油量を油圧センサ等の計測器で測定するこ
となく、圧縮機内の油量を望ましい油量に調整可能な高
圧シェルタイプ圧縮機の油量制御器を得ることを目的と
する。また、前記の油量制御器を具備した冷凍サイクル
を得ることを目的とする。また、高圧シェルタイプ圧縮
機の運転中に圧縮機内の油量を油圧センサ等の計測器で
測定することなく、圧縮機内の油量を望ましい油量に制
御可能な高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御方法を得る
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ために、この発明の請求項１の高圧シェルタイプ圧縮機
の油量制御器は、圧縮機油吐出量算出手段と、圧縮機油
流入量算出手段と、圧縮機油量算出手段と、圧縮機油流
入量制御手段とを具備し、圧縮機油吐出量算出手段の算
出した圧縮機からの油吐出量と、圧縮機油流入量算出手
段の算出した前記圧縮機への油流入量と、圧縮機運転開
始時には、圧縮機の初期油量とから、又圧縮機運転中
は、圧縮機油量算出手段が前回算出した圧縮機油量とか
ら圧縮機油量算出手段が圧縮機の油量を算出し、圧縮機
油流入量制御手段が圧縮機油量算出手段が算出した圧縮
機油量と圧縮機の最適な油量とを比較し、圧縮機への油
流入量を制御するものである。

【０００９】また、この発明の請求項２に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御器は、請求項１において、
圧縮機油吐出量算出手段は、圧縮機の吐出圧力、吸入圧
力及び圧縮機の油量により決定される圧縮機からの油吐
出量データに基づき、吐出圧力検知手段の検出した吐出
圧力情報と、吸入圧力検知手段の検出した吸入圧力情報
と、圧縮機油量算出手段が前回算出した圧縮機油量情報
とから圧縮機からの油吐出量を算出するものである。

【００１０】また、この発明の請求項３に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御器は、請求項１において、
圧縮機油流入量算出手段は、圧縮機に接続する返油管に
設けた流量調節装置の開度及び前後の圧力差により決定
される油流入量データに基づき、流量調節装置の開度情
報及び流量調節装置前後の圧力情報により圧縮機への油
流入量を算出するものである。

【００１１】また、この発明の請求項４に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御器は、請求項１において、
圧縮機油流入量制御手段の圧縮機への油流入量の制御
は、圧縮機油量算出手段が算出した圧縮機油量と圧縮機
の最適な油量とを比較し、比較結果が圧縮機油量が最適
な油量より少ない場合は、返油管に設けた流量調節装置
の開度を所定量大きくし、多い場合は、所定量小さく
し、又等しい場合は、変化させないものである。

【００１２】また、この発明の請求項５に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御器は、請求項１において、
冷凍サイクルに設けられ、余剰油を滞留させる油タンク
であって、該油タンクの底部と圧縮機の底部とが均圧管
で連結される油タンクの、圧縮機が停止中の油面高さ情
報により、圧縮機運転開始時の圧縮機の初期油量が算出
されるものである。

【００１３】また、この発明の請求項６に係わる冷凍サ
イクルは、高圧シェルタイプの圧縮機、流路切換弁、室
外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器等を備えた冷凍サ
イクルにおいて、請求項１〜請求項５のいずれかに記載
の高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御器を具備したもの
である。

【００１４】また、この発明の請求項７に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御方法は、圧縮機油吐出量算
出手段が圧縮機からの油吐出量を算出し、圧縮機油流入
量算出手段が圧縮機への油流入量を算出し、圧縮機油量
算出手段が、圧縮機運転開始時には、算出油吐出量と、
算出油流入量と、圧縮機の初期油量とから、又圧縮機運
転中は、算出油吐出量と、算出油流入量と、圧縮機油量
算出手段が前回算出した圧縮機油量とから圧縮機の油量
を算出し、圧縮機油流入量制御手段が圧縮機油量算出手
段が算出した圧縮機油量と圧縮機の最適な油量とを比較
し、比較結果により、圧縮機へ返油する返油管の流量調
整装置の開度を制御し、圧縮機への油流入量を調整し、
圧縮機油吐出量算出手段の油吐出量の算出、圧縮機油流
入量算出手段の油流入量の算出、圧縮機油量算出手段の
油量の算出及び圧縮機油流入量制御手段の流量調整装置
の開度制御を所定の間隔で繰り返すことにより、圧縮機
の油量が望ましい油量になるように調整する。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１に係わる冷凍サイクルの構成図である。
図１において、１は室外機、２は室内機、３は高圧シェ
ルタイプ圧縮機、４は高圧シェルタイプ圧縮機３の吐出
配管、５は油分離器、６は流路切換弁である四方弁、７
は室外熱交換器、８は室外機１と室内機２を接続する液
配管、９は室内機２の絞り装置、１０は室内熱交換器、
１１は室外機１と室内機２を接続するガス配管である。
１２はアキュムレータであり、そのうち１２ａがメイン
アキュムレータ、１２ｂが油タンクであるサブアキュム
レータである。１３はメインアキュムレータ１２ａと高
圧シェルタイプ圧縮機３を接続する吸入配管、１５は油
分離器５とサブアキュムレータ１２ｂを接続する返油
管、１６はサブアキュムレータ１２ｂの底部（油タンク
の底部）に設けられた油流出口、１７は吸入配管１３に
設けられた返油オリフィス、１８は返油口１６と返油オ
リフィス１７を接続する返油管、１９は返油管１８の途
中に設けられた流量調節装置、２０は吸入配管１３の途
中に設けられた高圧シェルタイプ圧縮機３の吸入圧力検
知手段、２１は吐出配管４の途中に設けられた高圧シェ
ルタイプ圧縮機５の吐出圧力検知手段を示す。なお、高
圧シェルタイプ圧縮機３は、例えば、従来の技術の図５
に記載の高圧シェルタイプスクロール圧縮機である。

【００１６】次に図１の冷凍サイクルの冷房運転時の基
本的な動作について説明する。なお、暖房運転も当然可
能であるが、冷房運転の説明から容易に推定可能である
ので説明を省略する。高圧シェルタイプ圧縮機３より吐
出された高温高圧のガス冷媒と油の混合ガスは吐出配管
４を介して油分離器５に流入し、油分離器５でガス冷媒
と油に分離される。分離された前記油は返油管１５を介
してサブアキュムレータ１２ｂ内に流入し、分離された
前記ガス冷媒は四方弁６を介して室外熱交換器７に流入
する。室外熱交換器７に流入した前記高温高圧のガス冷
媒は室外熱交換器７で凝縮して中温高圧の液冷媒となっ
て液配管８を介して室内機２に流入し、絞り装置９で絞
られて低温低圧の二相冷媒となって室内熱交換器１０に
流入する。室内熱交換器１０に流入した前記低温低圧の
二相冷媒は、室内熱交換器１０で蒸発して低温低圧のガ
ス冷媒となって、ガス配管１１および四方弁６を介して
メインアキュムレータ１２ａに流入する。返油管１５を
介してサブアキュムレータ１２ｂに流入した前記油は油
流出口１６より返油管１８および流量調節装置１９を介
して返油オリフィス１７より吸入配管１３に流入して、
高圧シェルタイプ圧縮機３に流入する（従って、返油オ
リフィス１７から高圧シェルタイプ圧縮機３までの吸入
配管１３は油からみて、返油管でもある）。またメイン
アキュムレータ１２ａに流入した前記低温低圧のガス冷
媒は吸入配管１３を介して高圧シェルタイプ圧縮機３に
流入する。

【００１７】次に、図１の高圧シェルタイプ圧縮機３の
油量を望ましい油量に、さらに最適の油量に制御する油
量制御方法及び油量制御器の構成を、図２のフローチャ
ート及び図３のブロック図を用いて説明する。図３は、
マイコン内の油量制御器を示すブロック図であり、図２
のフローチャートの対応ステップの説明に関連付けて括
弧内に明示、説明する。

【００１８】図２において、Ｍｃは高圧シェルタイプ圧
縮機３の油量、Ｍｃ０は高圧シェルタイプ圧縮機３の初
期油量、Ｍａはサブアキュムレータ１２ｂの油量、Ｍａ
０はサブアキュムレータ１２ｂの初期油量、Ｓｊは流量
調節装置１９の開度、Ｓｊ０は流量調節装置１９の初期
開度、Ｐｄは吐出圧力検知手段２１により検知された高
圧シェルタイプ圧縮機３の吐出圧力、Ｐｓは吸入圧力検
知手段２０により検知された高圧シェルタイプ圧縮機３
の吸入圧力、Ｆは高圧シェルタイプ圧縮機３の運転周波
数、ΔＰｃはＰｄとＰｓの差圧、ＧＲｏｕｔは高圧シェ
ルタイプ圧縮機３から吐出される油の流量、ＧＲｍは吸
入配管１３を通過する冷媒の流量、ΔＰａは油流出口１
６と返油オリフィス１７の出口間の差圧、ＧＲｉｎはサ
ブアキュムレータ１２ｂから返油管１８および流量調節
装置１９を介して高圧シェルタイプ圧縮機３に流入する
油の流量、Ｍｃｍは高圧シェルタイプ圧縮機３が運転す
る上で最適な油量、ΔＳｊは流量調節装置１９の開度変
化量を表す。

【００１９】図２、図３において、まず、ステップ１に
おいて、圧縮機３の運転開始時に、ＭｃおよびＭａを、
それぞれ初期油量Ｍｃ０、Ｍａ０に設定する。またＳｊ
を所定の初期開度Ｓｊ０に設定する。（初期油量設定手
段４１及び初期開度設定手段５１で、それぞれ、Ｍｃ０
及びＳｊ０を設定する。Ｍａに関しては図３は記載を省
略する。） 次に、ステップ２において、Ｍｃを、圧縮機運転開始時
にはステップ１にて、それ以外の場合にはステップ１４
にて算出された値に設定する。（初期油量設定手段４１
または圧縮機油量算出手段６０から設定値または算出値
を油量記憶手段４２に入力する。） また、ステップ３において、Ｐｄを、吐出圧力検知手段
２１により検知した圧力に設定する。（吐出圧力検知手
段２１により検知した圧力を吐出量算出手段４０に入力
する。） また、ステップ４において、Ｐｓを、吸入圧力検知手段
２０により検知した圧力に設定する。（吸入圧力検知手
段２０により検知した圧力を吐出量算出手段４０に入力
する。） また、ステップ５において、Ｆを高圧シェルタイプ圧縮
機の運転周波数に設定する。（図３では記載を省略す
る。） また、ステップ６において、Ｍａを、圧縮機運転開始時
にはステップ１にて、それ以外の場合にはステップ１３
にて算出された値に設定する。（図３では記載を省略す
る。） また、ステップ７において、Ｓｊを、圧縮機運転開始時
にはステップ１にて、それ以外の場合にはステップ１６
またはステップ１７にて算出された値に設定する。（初
期開度設定手段５１または圧縮機油流入量制御手段７０
から設定値または算出値を流量調整装置開度記憶手段５
２に入力する。）

【００２０】次に、ステップ８において、ステップ３で
検知されたＰｄとステップ４で検知されたＰｓの差圧と
してΔＰｃを算出する。（吸入圧力検知手段２０及び吐
出圧力検知手段２１により入力された吸入圧力及び吐出
圧力により圧縮機油吐出量算出手段４０でΔＰｃを算出
する。） 次に、ステップ９において、ステップ２で決定されたＭ
ｃとステップ８で決定されたΔＰｃからＧＲｏｕｔを算
出する。（ΔＰｃ及び油量記憶手段４２のＭｃから圧縮
機油吐出量算出手段４０がＧＲｏｕｔを算出する。） なお、ＧＲｏｕｔの算出にあたり、油量制御器にはあら
かじめ実験により求めた高圧シェルタイプ圧縮機３の吐
出圧力と吸入圧力の差圧および油量と、高圧シェルタイ
プ圧縮機３から吐出される油の流量との関係がインプッ
トされており、検知したΔＰｃおよびＭｃを前記関係に
適用することによりＧＲｏｕｔを算出する。（油吐出量
記憶手段４３に記憶されている油吐出量データを利用し
て圧縮機油吐出量算出手段４０が算出する。）

【００２１】次に、ステップ１０において、ステップ３
で検知されたＰｄとステップ４で検知されたＰｓとステ
ップ５で検知されたＦからＧＲｍを算出する。（図３で
は記載を省略する。） なお、ＧＲｍの算出にあたり、油量制御器にはあらかじ
め実験により求めた高圧シェルタイプ圧縮機３の吐出圧
力、吸入圧力および運転周波数と、高圧シェルタイプ圧
縮機の冷媒流量との関係がインプットされており、検知
したＰｄ、ＰｓおよびＦを前記関係に適用することによ
りＧＲｍを算出する。次に、ステップ１１において、ス
テップ１０で算出されたＧＲｍとステップ６で検知され
たＭａからΔＰａを算出する。（図３では記載を省略す
る。但し、図３では、流量調整装置前後圧力検知手段５
３で、油流出口１６及び返油オリフィス１７出口の圧力
を、それぞれ検知し、その結果を圧縮機油流入量算出手
段５０に入力し、ΔＰａを算出する。） なお、ΔＰａは、Ｍａにより決定されるサブアキュムレ
ータ１２ｂに滞留する油の液柱圧と、ＧＲｍにより決定
される、冷媒がメインアキュムレータ１２ａから吸入配
管１３に吸入される際に発生する縮流圧損と、前記冷媒
がメインアキュムレータ１２ａから吸入配管１３に吸入
されてから返油オリフィス１７まで到達するまでに発生
する摩擦圧損および曲げ圧損の和として算出される。

【００２２】次に、ステップ１２において、ステップ１
１で算出されたΔＰａとステップ７で決定されたＳｊか
らＧＲｉｎを算出する。（ΔＰａ及び流量調整装置開度
記憶手段５２のＳｊから圧縮機油流入量算出手段５０が
ＧＲｉｎを算出する。） なお、ＧＲｉｎの算出にあたり、油量制御器にはあらか
じめ実験により求めた流量調節装置１９の流量特性、す
なわち流量調節装置１９の開度および前後にかかる圧力
差と、流量調節装置１９を通過する流量の関係があらか
じめインプットされており、前記関係に検知したＳｊお
よびΔＰａを適用することによりＧＲｉｎを算出する。
（油流入量記憶手段５４に記憶されている油流入量デー
タを利用して圧縮機油流入量算出手段５０が算出す
る。） 次に、ステップ１３において、ステップ１２で算出され
たＧＲｉｎからＭａを算出する。（図３では記載を省略
する。） なお、Ｍａは、ＧＲｏｕｔはサブアキュムレータ１２ｂ
への単位時間の油流入量であり、またＧＲｉｎはサブア
キュムレータの単位時間の油流出量であるため、ＧＲｏ
ｕｔとＧＲｉｎの差に、前回ステップ９およびステップ
１２を算出してから次回ステップ９およびステップ１２
を算出するまでの時間を乗じた値がＭａの変化量である
として算出し、ステップ６のＭａとこの変化量とからＭ
ａを算出する。

【００２３】次に、１４において、ステップ９で算出さ
れたＧＲｏｕｔとステップ１２で算出されたＧＲｉｎか
らＭｃの変化量を算出し、ステップ２のＭｃとこの変化
量とからＭｃを算出する。（ＧＲｏｕｔ、ＧＲｉｎ及び
油量記憶手段４２のＭｃから圧縮機油量算出手段６０が
Ｍｃを算出する。） なお、Ｍｃは、ＧＲｏｕｔは高圧シェルタイプ圧縮機３
への単位時間の油流出量であり、またＧＲｉｎは高圧シ
ェルタイプ圧縮機３への単位時間の油流入量であるた
め、ＧＲｏｕｔとＧＲｉｎの差に、前回ステップ９およ
びステップ１２を算出してから次回ステップ９およびス
テップ１２を算出するまでの時間を乗じた値がＭｃの変
化量であるとして算出する。

【００２４】次に、ステップ１５において、ＭｃとＭｃ
ｍを比較して、Ｍｃ＜Ｍｃｍであればステップ１６へ進
み、Ｍｃ≧Ｍｃｍであればステップ１７へ進む。（圧縮
機油流入量制御手段７０が、Ｍｃと最適油量記憶手段７
１のＭｃｍとを比較して、流量調整装置開度記憶手段５
２のＳｊを増減する指令を冷凍サイクルのアクチュエー
タに出力する。） ステップ１６に進んだ状態では、高圧シェルタイプ圧縮
機３の油量が最適な油量よりも過少な状態であるため、
ステップ１６では流量調節装置１９の開度を増加させる
ことによりＧＲｉｎを大きくしてＭｃがＭｃｍに近づく
ように制御する。またステップ１７に進んだ状態では、
高圧シェルタイプ圧縮機３の油量が最適な油量よりも過
大な状態であるため、ステップ１７では流量調節装置１
９の開度を減少させることによりＧＲｉｎを小さくして
ＭｃがＭｃｍに近付くように制御する。

【００２５】なお、前記のステップ１５でＭｃ＝Ｍｃｍ
であれば、流量調節装置１９の開度Ｓｊは変化させなく
てもよい。また、ステップ１６、１７における開度を変
化させる量であるΔＳｊは、所定の一定量としてもいい
し、ＭｃとＭｃｍとの差の大きさに応じた所定の変化量
としてもよい。また、単位時間としては、所定の時間を
設定し、この所定の時間間隔で、前記の検知、算出及び
開度制御等を行う。また、初期油量Ｍｃ０、Ｍａ０は、
実際に入れた量、測定値(停止中は測定可能)、標準の運
転開始時の所定値等種々設定できる。また後述の実施の
形態２の記載により設定してもよい。初期開度Ｓｊ０に
ついても標準の運転開始時の所定値等設定できる。ま
た、ステップ１１で、ΔＰａを算出する際、流量調節装
置１９の前後にかかる圧力差として油流出口１６及び返
油オリフィス１７の出口の圧力をそれぞれ、圧力検知手
段で測定してΔＰａを算出してもよい（図３の例）。ま
た、図３のブロック図では、図２のステップ５、６、１
０、１１、１３関連の記載を省略しているが、記載のも
のと同様にマイコン内に記憶手段、算出手段等を設けれ
ばよい。

【００２６】前記のようにして高圧シェルタイプ圧縮機
３の単位時間における油吐出量ＧＲｏｕｔを算出すれ
ば、油循環率計などを用いて前記高圧シェルタイプ圧縮
機の単位時間における油吐出量を直接検知する場合と比
較して、簡単に前記高圧シェルタイプ圧縮機の単位時間
における油吐出量を検出することが可能となるため、省
コストの効果がある。

【００２７】また、前記のように高圧シェルタイプ圧縮
機３の油量Ｍｃを算出していけば、高圧シェルタイプ圧
縮機３が運転中は、高圧シェルタイプ圧縮機３の油滞留
部分は高温高圧となり、また高圧シェルタイプ圧縮機３
の回転軸３３の攪拌により前記油滞留部分に滞留する油
の液面位置が安定しないため、従来の方式では困難であ
った高圧シェルタイプ圧縮機３の運転中の油量Ｍｃを正
確に検知することが容易に可能となるため、本発明の油
量制御器の信頼性を向上させる効果がある。

【００２８】また、前記のように流量調節装置１９の開
度を調節すれば、高圧シェルタイプ圧縮機３内に滞留す
る油量が最適な油量となるように、即ち、過多にも過少
にもならない望ましい油量に制御することが可能となる
ため、前記シェル内に滞留する油量が過多となった場合
に発生する問題、すなわち高圧シェルタイプ圧縮機は低
圧シェルタイプ圧縮機と異なりシェル内の油滞留部分が
圧縮機の吐出側の空間であるため、シェル内の所定の高
さ以上に冷凍機油が滞留すると、圧縮機の回転部分によ
り冷凍機油が巻き上げられて、吐出冷媒と共にそのまま
圧縮機外へ吐出され、その結果圧縮機からの吐出冷媒に
対する冷凍機油の吐出率が増大して、圧縮機の出力に対
する入力が増大して運転効率が低下したり、冷凍サイク
ル内における冷媒に対する冷凍機油の循環率が増加する
ことにより冷媒の伝熱特性が低下して、前記冷凍サイク
ルを構成する熱交換器の性能が低下するといった問題を
回避できるため、冷凍サイクルを構成する圧縮機の運転
効率が低下せず、また熱交換器の性能が低下しないた
め、省エネルギーの効果があり、また前記シェル内に滞
留する油量が過少となった場合に発生する問題、すなわ
ち前記高圧シェルタイプ圧縮機の摺動部分への冷凍機油
の供給量が低下して前記摺動部の損傷に至るということ
がなくなるため冷凍サイクルの信頼性が向上するという
効果がある。

【００２９】実施の形態２．図４は、この発明の実施の
形態２に係わる冷凍サイクルの構成図である。なお図４
中、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略す
る。図４において、２２は高圧シェルタイプ圧縮機３の
底部に設けられた均油ポート、２３はサブアキュムレー
タ１２ｂの底部の油流出口１６と圧縮機３の底部に設け
られた均油ポート２２とを接続する均油管、２４は均油
管２３の途中に設けられた開閉弁を示す。

【００３０】次に、図４の冷凍サイクルの運転時の動作
について説明するが、それは図１の場合と同様であるた
め、図１の場合との相違点を説明する。図４の冷凍サイ
クルにおいて、高圧シェルタイプ圧縮機３が動作してい
る場合には高圧シェルタイプ圧縮機３内の圧力が冷凍サ
イクル中最も高くなるため、高圧シェルタイプ圧縮機３
が動作している場合には高圧シェルタイプ圧縮機３の油
が流出しないように開閉弁２４は閉弁しておく。そして
高圧シェルタイプ圧縮機３が停止している場合には、開
閉弁２４を開弁して、高圧シェルタイプ圧縮機３のシェ
ル内とサブアキュムレータ１２ｂを流通させることによ
り、高圧シェルタイプ圧縮機３のシェル内の油面高さと
サブアキュムレータ１２ｂの油面高さが同一となるよう
にする。

【００３１】図４の冷凍サイクルにおいて、高圧シェル
タイプ圧縮機３が停止中には冷凍サイクル中の油は高圧
シェルタイプ圧縮機３またはサブアキュムレータ１２ｂ
のいずれかに滞留しているため、前記のように開閉弁２
４を開弁して高圧シェルタイプ圧縮機３が停止中には高
圧シェルタイプ圧縮機３のシェル内の油面高さとサブア
キュムレータ１２ｂの油面高さが同一となるようにする
ことにより、導入油量から、断面積比の量の油が高圧シ
ェルタイプ圧縮機３のシェル内およびサブアキュムレー
タ１２ｂに滞留しているとして容易にそれぞれの油量を
決定できる。また、サブアキュムレータ１２ｂの油面高
さとサブアキュムレータ１２ｂの油量、圧縮機３の油量
との対応をとっておくことにより、サブアキュムレータ
１２ｂの油面高さからそれぞれの油量を決定できる。

【００３２】前記ように冷凍サイクルを構成すれば、実
施の形態１の図２のフローチャートにおける高圧シェル
タイプ圧縮機３の初期油量Ｍｃ０、およびサブアキュム
レータ１２ｂの初期油量Ｍａ０を、油量計などを用いて
直接検知する場合と比較して、簡単に検知することが可
能となるため、省コストの効果がある。

【００３３】前記の実施の形態１、２では、高圧シェル
タイプ圧縮機として、スクロール圧縮機の場合を記載し
たが、ロータリ圧縮機、スクリュー圧縮機等の圧縮機で
も高圧シェルタイプのものであれば広く本技術の適用が
可能である。

【００３４】

【発明の効果】この発明の請求項１の高圧シェルタイプ
圧縮機の油量制御器は、圧縮機油吐出量算出手段と、圧
縮機油流入量算出手段と、圧縮機油量算出手段と、圧縮
機油流入量制御手段とを具備し、圧縮機油吐出量算出手
段の算出した圧縮機からの油吐出量と、圧縮機油流入量
算出手段の算出した前記圧縮機への油流入量と、圧縮機
運転開始時には、圧縮機の初期油量とから、又圧縮機運
転中は、圧縮機油量算出手段が前回算出した圧縮機油量
とから圧縮機油量算出手段が圧縮機の油量を算出し、圧
縮機油流入量制御手段が圧縮機油量算出手段が算出した
圧縮機油量と圧縮機の最適な油量とを比較し、圧縮機へ
の油流入量を制御する。そこで、高圧シェルタイプ圧縮
機の運転中に、正確な測定が困難である圧縮機内の油量
を、検出器で検知する必要がなく、しかも圧縮機内の油
量を望ましい油量に調整可能となる。即ち、シェル内に
滞留する油量が過多となった場合に、油が吐出冷媒と共
に圧縮機外へ吐出され、吐出冷媒に対する冷凍機油の吐
出率が増大して、圧縮機の出力に対する入力が増大して
運転効率が低下したり、冷凍サイクル内における冷媒に
対する冷凍機油の循環率が増加することにより冷媒の伝
熱特性が低下して、冷凍サイクルを構成する熱交換器の
性能が低下するといった問題を回避できる。また、シェ
ル内に滞留する油量が過少となった場合に、高圧シェル
タイプ圧縮機の摺動部分への冷凍機油の供給量が低下し
て摺動部の損傷に至るということがなくなるため圧縮機
の信頼性が向上するという効果がある。

【００３５】また、この発明の請求項２に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御器は、請求項１において、
圧縮機油吐出量算出手段は、圧縮機の吐出圧力、吸入圧
力及び圧縮機の油量により決定される圧縮機からの油吐
出量データに基づき、吐出圧力検知手段の検出した吐出
圧力情報と、吸入圧力検知手段の検出した吸入圧力情報
と、圧縮機油量算出手段が前回算出した圧縮機油量情報
とから圧縮機からの油吐出量を算出するので、吐出圧力
検知手段の吐出圧力検出及び吸入圧力検知手段の吸入圧
力検出だけで、圧縮機からの油吐出量を算出が可能とな
る。

【００３６】また、この発明の請求項３に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御器は、請求項１において、
圧縮機油流入量算出手段は、圧縮機に接続する返油管に
設けた流量調節装置の開度及び前後の圧力差により決定
される油流入量データに基づき、流量調節装置の開度情
報及び流量調節装置前後の圧力情報により圧縮機への油
流入量を算出するので、流量調節装置の開度情報及び流
量調節装置前後の圧力情報により圧縮機への油流入量を
容易に算出できる。

【００３７】また、この発明の請求項４に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御器は、請求項１において、
圧縮機油流入量制御手段の圧縮機への油流入量の制御
は、圧縮機油量算出手段が算出した圧縮機油量と圧縮機
の最適な油量とを比較し、比較結果が圧縮機油量が最適
な油量より少ない場合は、返油管に設けた流量調節装置
の開度を所定量大きくし、多い場合は、所定量小さく
し、又等しい場合は、変化させないので、圧縮機への油
流入量の制御により、高圧シェルタイプ圧縮機の油量が
望ましい油量にすることができる。

【００３８】また、この発明の請求項５に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御器は、請求項１において、
冷凍サイクルに設けられ、余剰油を滞留させる油タンク
であって、該油タンクの底部と圧縮機の底部とが均圧管
で連結される油タンクの、圧縮機が停止中の油面高さ情
報により、圧縮機運転開始時の圧縮機の初期油量が算出
されるので、高圧シェルタイプ圧縮機の油量が油タンク
の油面高さの対応量として算出されるので、油量計など
を用いて直接高圧シェルタイプ圧縮機の運転前の初期油
量を検知する場合と比較して、容易に高圧シェルタイプ
圧縮機の油量を検出することが可能となる。

【００３９】また、この発明の請求項６に係わる冷凍サ
イクルは、高圧シェルタイプの圧縮機、流路切換弁、室
外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器等を備えた冷凍サ
イクルにおいて、請求項１〜請求項５のいずれかに記載
の高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御器を具備したの
で、高圧シェルタイプ圧縮機はシェル内の油量が望まし
い油量となり、信頼性の高い冷凍サイクルが得られる。

【００４０】また、この発明の請求項７に係わる高圧シ
ェルタイプ圧縮機の油量制御方法は、圧縮機油吐出量算
出手段が圧縮機からの油吐出量を算出し、圧縮機油流入
量算出手段が圧縮機への油流入量を算出し、圧縮機油量
算出手段が、圧縮機運転開始時には、算出油吐出量と、
算出油流入量と、圧縮機の初期油量とから、又圧縮機運
転中は、算出油吐出量と、算出油流入量と、圧縮機油量
算出手段が前回算出した圧縮機油量とから圧縮機の油量
を算出し、圧縮機油流入量制御手段が圧縮機油量算出手
段が算出した圧縮機油量と圧縮機の最適な油量とを比較
し、比較結果により、圧縮機へ返油する返油管の流量調
整装置の開度を制御し、圧縮機への油流入量を調整し、
圧縮機油吐出量算出手段の油吐出量の算出、圧縮機油流
入量算出手段の油流入量の算出、圧縮機油量算出手段の
油量の算出及び圧縮機油流入量制御手段の流量調整装置
の開度制御を所定の間隔で繰り返すことにより、圧縮機
の油量が望ましい油量になるように調整するので、高圧
シェルタイプ圧縮機の運転中に、正確な測定が困難であ
る圧縮機内の油量を、検出器で検知することなく、圧縮
機内の油量を望ましい油量に調整可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクル
の構成図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係わる高圧シェルタ
イプ圧縮機の油量制御のフローチャートである。

【図３】 本発明の実施の形態１に係わる高圧シェルタ
イプ圧縮機の油量制御器のブロック図である。

【図４】 本発明の実施の形態２に係わる冷凍サイクル
の構成図である。

【図５】 従来の高圧シェルタイプスクロール圧縮機を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

３ 高圧シェルタイプ圧縮機、６ 流路切換弁、７ 室
外熱交換器、９ 絞り装置、１０ 室内熱交換器、１２
ｂ 油タンク、１６ 油タンクの底部、１８ 返油管、
１９ 流量調節装置、２０ 吸入圧力検知手段、２１
吐出圧力検知手段、２２ 圧縮機の底部、２３ 均圧
管、４０ 圧縮機油吐出量算出手段、５０圧縮機油流入
量算出手段、６０ 圧縮機油量算出手段、７０ 圧縮機
油流入量制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA11 BB06 CC53 CC54 CC55 3H039 AA06 BB11 CC39 CC41

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機油吐出量算出手段と、圧縮機油流
   入量算出手段と、圧縮機油量算出手段と、圧縮機油流入
   量制御手段とを具備し、 前記圧縮機油吐出量算出手段の算出した高圧シェルタイ
   プ圧縮機からの油吐出量と、前記圧縮機油流入量算出手
   段の算出した前記圧縮機への油流入量と、前記圧縮機運
   転開始時には、前記圧縮機の初期油量とから、又前記圧
   縮機運転中は、前記圧縮機油量算出手段が前回算出した
   圧縮機油量とから前記圧縮機油量算出手段が前記圧縮機
   の油量を算出し、前記圧縮機油流入量制御手段が前記圧
   縮機油量算出手段が算出した圧縮機油量と前記圧縮機の
   最適な油量とを比較し、前記圧縮機への油流入量を制御
   することを特徴とする高圧シェルタイプ圧縮機の油量制
   御器。
2. 【請求項２】 前記圧縮機油吐出量算出手段は、前記圧
   縮機の吐出圧力、吸入圧力及び前記圧縮機の油量により
   決定される前記圧縮機からの油吐出量データに基づき、
   吐出圧力検知手段の検出した吐出圧力情報と、吸入圧力
   検知手段の検出した吸入圧力情報と、前記圧縮機油量算
   出手段が前回算出した圧縮機油量情報とから前記圧縮機
   からの油吐出量を算出することを特徴とする請求項１記
   載の高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御器。
3. 【請求項３】 前記圧縮機油流入量算出手段は、前記圧
   縮機に接続する返油管に設けた流量調節装置の開度及び
   前後の圧力差により決定される油流入量データに基づ
   き、前記流量調節装置の開度情報及び前記流量調節装置
   前後の圧力情報により前記圧縮機への油流入量を算出す
   ることを特徴とする請求項１記載の高圧シェルタイプ圧
   縮機の油量制御器。
4. 【請求項４】 前記圧縮機油流入量制御手段の前記圧縮
   機への油流入量の制御は、前記圧縮機油量算出手段が算
   出した前記圧縮機油量と前記圧縮機の最適な油量とを比
   較し、比較結果が前記圧縮機油量が最適な油量より少な
   い場合は、前記返油管に設けた前記流量調節装置の開度
   を所定量大きくし、多い場合は、所定量小さくし、又等
   しい場合は、変化させないことを特徴とする請求項１記
   載の高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御器。
5. 【請求項５】 冷凍サイクルに設けられ、余剰油を滞留
   させる油タンクであって、該油タンクの底部と前記圧縮
   機の底部とが均圧管で連結される前記油タンクの、前記
   圧縮機が停止中の油面高さ情報により、前記圧縮機運転
   開始時の前記圧縮機の初期油量が算出されることを特徴
   とする請求項１記載の高圧シェルタイプ圧縮機の油量制
   御器。
6. 【請求項６】 高圧シェルタイプの圧縮機、流路切換
   弁、室外熱交換器、絞り装置、室内熱交換器等を備えた
   冷凍サイクルにおいて、前記請求項１〜請求項５のいず
   れかに記載の高圧シェルタイプ圧縮機の油量制御器を具
   備したことを特徴とする冷凍サイクル。
7. 【請求項７】 圧縮機油吐出量算出手段が高圧シェルタ
   イプ圧縮機からの油吐出量を算出し、 圧縮機油流入量算出手段が高圧シェルタイプ圧縮機への
   油流入量を算出し、 圧縮機油量算出手段が、高圧シェルタイプ圧縮機運転開
   始時には、前記算出油吐出量と、前記算出油流入量と、
   前記圧縮機の初期油量とから、又高圧シェルタイプ圧縮
   機運転中は、前記算出油吐出量と、前記算出油流入量
   と、前記圧縮機油量算出手段が前回算出した圧縮機油量
   とから前記圧縮機の油量を算出し、 圧縮機油流入量制御手段が前記圧縮機油量算出手段が算
   出した圧縮機油量と前記圧縮機の最適な油量とを比較
   し、比較結果により、前記圧縮機へ返油する返油管の流
   量調整装置の開度を制御し、前記圧縮機への油流入量を
   調整し、 前記の圧縮機油吐出量算出手段の油吐出量の算出、前記
   の圧縮機油流入量算出手段の油流入量の算出、前記圧縮
   機油量算出手段の油量の算出及び前記圧縮機油流入量制
   御手段の流量調整装置の開度制御を所定の間隔で繰り返
   すことにより、前記圧縮機の油量が望ましい油量になる
   ように調整することを特徴とする高圧シェルタイプ圧縮
   機の油量制御方法。