JP2009216026A - 縦置き密閉型圧縮機および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】前記の圧縮機では、汎用性の少ない希釈度センサのコストが高いことや組立における生産性が悪いという課題を有していた。また、圧縮機本体は円筒容器のため、温度センサを取り付けが困難であった。本発明は空気調和機において、温度センサを容易に取り付けられ、潤滑油の温度と吐出管の温度を検出することによって、電子膨張弁を制御し、圧縮機内の潤滑油を確保する信頼性の高い縦置き密閉型圧縮機および空気調和機を提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機下方の側面部にパイプ状の銅管を設けて圧縮機下方部温度検出センサを設置し、吐出温度を検出する吐出温度検出センサと潤滑油の温度を検出する圧縮機下方部温度検出センサが検出する温度差が所定値より越えた場合は、電子膨張弁によって、流量を少なくし、圧縮機内部の潤滑油の希釈度の低い状態を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機に集溜される潤滑油の希釈度を検出可能とした圧縮機および空気調和機に関する。

空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、電子膨張弁、室内熱交換器を接続してなる冷凍サイクルを備えている。圧縮機内には、潤滑油を収納されており圧縮機構を円滑に作動させるために設けられている。

一般に室内熱交換器から排出された冷媒は圧縮機に戻される際に圧縮機の潤滑油の中にいくらか溶け込む。潤滑油に溶け込んだ冷媒の割合を示す希釈度は、（潤滑油に溶け込んだ冷媒重量）／（潤滑油に溶け込んだ冷媒重量＋潤滑油重量）として定義される。

希釈度が所定の値より高い場合、すなわち潤滑油に溶け込んだ冷媒重量が所定値より多い場合は、圧縮機は円滑に作動しにくくなり、停止する恐れがある。このような事を避けるために、例えば一例として図８に示すように、圧縮機内に潤滑油に溶け込んだ冷媒の割合を示す希釈度測定用の希釈度センサ３０を設け、この希釈度センサに希釈度が所定値を越えた場合には、電子膨張弁にて流量を小さくしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−００５５６２号公報

しかしながら、前記の構成では、汎用性の少ない希釈度センサのコストが高いことや組立における生産性が悪いという課題を有していた。また、圧縮機本体は円筒容器のため、温度センサを取り付けが困難であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低コストで希釈度センサを圧縮機に設置することがないため生産性に優れ、潤滑油が収納されている圧縮機下方の側面部に取り付けられたパイプ状の銅管を設けることによって、温度センサを容易に取り付けられ、圧縮機下部の銅管によって、潤滑油の温度と吐出管の温度を検出することによって、電子膨張弁を制御し、圧縮機内の潤滑油を確保する信頼性の高い縦置き密閉型圧縮機および空気調和機を提供することを目的とする。

従来の課題を解決するため、本発明の縦置き密閉型圧縮機および空気調和機は、圧縮機下方の側面部に取り付けられたパイプ状の銅管を設けたもので、これによって圧縮機内の潤滑油の温度を汎用性のある配管装着型の温度検出センサで測定でき、圧縮機出口の吐出管の温度も同じ温度検出センサを使用することができ、これらの温度差（温度差＝吐出管温度−圧縮機下方の銅管温度）が、所定値を超えた場合、電子膨張弁にて流量を少なくするものである。

本発明の縦置き密閉型圧縮機および空気調和機は、圧縮機内の潤滑油の希釈度の高い状態になることを未然に防ぎ、低コストで生産性に優れた縦置き密閉型圧縮機および空気調和機を提供することができる。

第１の発明は、圧縮機本体の密閉容器の下方側面に設けた孔から挿入し、密閉容器にロー付けされ、かつ他方もロー付けによって、密閉し、接続されたパイプ状の銅管を設けたものであり、密閉容器内部に収納されている潤滑油の温度をパイプ状の銅管にて温度を検出するものであり、温度センサを銅管に容易に装着可能となる。そして圧縮機の吐出管の温度を検出する吐出温度検出センサと圧縮機下方の側面部に取り付けられたパイプ状の銅管の温度を検出する圧縮機下方部温度検出センサにて検出された温度は、マイクロコンピュータに送られ演算し、前記の吐出温度と圧縮機下方部温度の温度差が所定値より低い場合、電子膨張弁にて流量を少なくし、圧縮機内部の希釈度を低くすることができ、圧縮機内の潤滑油の希釈度が高くなることを未然に防ぐことができる。

第２の発明は、密閉容器の下方側面に複数の孔を設け、孔同士をパイプ状の銅管にてロー付け接続されているものであり、孔同士を接続することで、密閉容器内部に攪拌されている潤滑油の正確な温度を測定することができる。

第３の発明は、密閉容器の下方側面の孔、または複数の孔は、密閉容器外側にバーリングを設けたもので、孔に銅管を挿入、ロー付けする時に、これら銅管の傾きを抑えて取り付け性を良くすることができるとともに、これら銅管の取り付け強度を上げることによる剛性アップを図ることができ、銅管から発生する騒音や振動の増加を抑えることができる。

第４の発明は、潤滑油温度を検出するための密閉容器の下方側面に設けた銅管を設置した本願第１の発明から第３の発明のいずれかの縦置き密閉型圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成した空気調和機である。熱交換器の配管温度を検出するために用いられる温度センサで、圧縮機の潤滑油温度を検出することができるため、部品の共用化が可能であり、温度検出によって、潤滑油の状態を把握し、マイクロコンピュータで制御することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載する実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態における縦置き密閉型圧縮機の断面図である。図１において、密閉容器２１の上方に電動機２２と前記密閉容器２１の下方に圧縮機構２３と潤滑油２４を収納し、前記密閉容器２１の下方側面に設けた孔２５から挿入し、前記密閉容器２１にロー材２７にてロー付けされ、かつ他方もロー材２７によってロー付けして、密閉し接続されたパイプ状の銅管２６を設けている。

図２は本発明の実施の形態におけるブロック図である。図２において、矢印は冷房運転時におけるフロン等の冷媒の流れを表す。圧縮機１は低圧の気体状態にある冷媒を断熱圧縮する。圧縮機１の出口には圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出センサ１１と圧縮機１の下方側面部には、圧縮機下方部の温度を検出する圧縮機下方部温度検出センサ１２が設けられている。

圧縮機１から排出された高圧常温の気体状態にある冷媒は、冷房サイクルと暖房サイクルとの切り替えをする四方弁２を介して室外側熱交換器３に送られる。室外熱交換器３に入った高圧常温の気体状態にある冷媒は、室外側送風機（図示せず）によって、外部へ放熱し、高圧常温の液体状態となる。

室外熱交換器３から排出される液体状態の冷媒は電子膨張弁４に入り、ここで冷媒は断熱膨張して低圧低温の液体と気体の混合状態になる。電子膨張弁４から排出された冷媒は
室内側熱交換器５に送られる。

室内側熱交換器５に送られた液体と気体の混合状態にある冷媒の液体部分は、室内側熱交換器５の入口から出口へ移動する間に、室内側送風機（図示せず）によって、室内空気等の被冷却物から潜熱として熱を奪い被冷却物を冷却しながら気体状態になる。室内側熱交換器５から排出された冷媒は四方弁２を介して圧縮機１に戻される。

また室内側熱交換器５には、冷媒の飽和温度を検出する飽和温度検出センサ１３が設けられている。また四方弁２から圧縮機１に至る管路には、圧縮機１に吸入される冷媒の吸入温度を検出する吸入温度検出センサ１４が設けられている。これらの飽和温度検出センサ１３および吸入温度検出センサ１４は、これらの検出温度から室内熱交換器５の加熱度を演算するためのものである。

図３は本発明の実施の形態における制御手段と温度センサの関係を示すブロック図である。図３に示すように、吐出温度検出センサ１１、圧縮機下方部温度検出センサ１２、飽和温度検出センサ１３、吸入温度検出センサ１４の出力信号は制御手段としてのマイクロコンピュータ１５のＩ／Ｏ端子に送られる。また、マイクロコンピュータ１５のＩ／Ｏ端子には電子膨張弁４の制御端子が接続されている。符号１６は電源であり、圧縮機１とマイクロコンピュータ１５に電流を供給する。

図４は電子膨張弁による流量変化と吐出温度および圧縮機下方部の温度の関係を示すグラフである。図４に示すように、電子膨張弁によって流量を多くすると、吐出温度と圧縮機下方部の温度は低下していき、その温度差は小さくなり、電子膨張弁によって流量を少なくすると、吐出温度と圧縮機下方部の温度は上昇していき、その温度差は大きくなる。

図５は吐出温度と圧縮機下方部温度の差（吐出温度−圧縮機容器底部温度）と圧縮機内部潤滑油の希釈度の関係を示すグラフである。図５に示すように、吐出温度と圧縮機下方部の温度の差が大きいと希釈度は低くなり、吐出温度と圧縮機下方部の温度の差が小さいと希釈度は高くなる。

つまり、電子膨張弁による流量変化によって、吐出温度と圧縮機下方部の温度が変化し、前記吐出温度と圧縮機下方部の温度の差から、希釈度を求めることができる。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について説明する。吐出温度検出センサ１１および圧縮機下方部温度検出センサ１２による測定結果が、マイクロコンピュータ１５に送られる。この測定結果から希釈度をマイクロコンピュータ１５で演算して求められ、メモリに記憶される。またマイクロコンピュータ１５のメモリには、室内側熱交換器５の加熱度を設定する値である加熱度設定値が記憶されている。

また、飽和温度検出センサ１３および吸入温度検出センサ１４による測定結果が、マイクロコンピュータ１５に送られる。この測定結果から室内側熱交換器５の実際の加熱度がマイクロコンピュータ１５で演算して求められ、メモリに記憶される。

次に希釈度の値が予め設定された所定の値の範囲にあるか否かが判定される。希釈度の値が所定の値の範囲にある場合には、加熱度設定値として通常の値の加熱度設定値が記憶される。次に飽和温度検出センサ１３および吸入温度検出センサ１４による測定結果から求められた加熱度がメモリに記憶されている通常の加熱度設定値と比較して高すぎるか低すぎるかが判断される。室内側熱交換器５の実際の加熱度が高すぎると判断された場合は、電子膨張弁４の弁の開度は大きくなるように制御される。また室内側熱交換器５の実際の加熱度が低すぎると判断された場合は、電子膨張弁４の弁の開度は小さくなるように制御される。電子膨張弁４の弁の開度を調整する制御信号はマイクロコンピュータ１５から電子膨張弁４の図示しない制御端子に送られる。

一方、希釈度の値が予め設定された所定の値の範囲を越えたと判定された場合は、メモリに記憶されていた通常の加熱度設定値は通常よりも高い値の加熱度設定値に置換される。そして、飽和温度検出センサ１３および吸入温度検出センサ１４による測定結果から求めた加熱度がこの高い値に設定された加熱度設定値と比較して高すぎるか低すぎるかが判断される。次に希釈度の値が所定の値の範囲にある場合と同様に、電子膨張弁４の弁の開度の調節が行われる。

ここで、希釈度の値が所定の値の範囲を越えた場合に、加熱度設定値を通常の値よりも高い値の加熱度設定値に置換する理由は次の理由による。すなわち加熱度設定値を高くして実質的により高い加熱度で室内側熱交換器５を作動させることにより、室内側熱交換器５から排出される混合状態にある冷媒のうち液体状態にある冷媒の割合を減少させることができる。このように液体状態にある冷媒の割合を減少させることにより、希釈度を減少させることができる。

以上のように構成された空気調和機であれば、汎用性のある温度検出センサを使用にて希釈度を求め、制御手段により電子膨張弁の開度を調節することができるので、高い希釈度における空気調和機の運転を抑制することが出来る。

（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２における縦置き密閉型圧縮機の断面図である。図６において、密閉容器２１の下方側面に複数の孔２５を設け、孔２５同士をパイプ状の銅管２６にてロー付け接続されていることを特徴とする縦置き密閉型圧縮機であり、前記孔２５を１本の銅管２６でバイパスすることで、攪拌されている潤滑油２４を銅管２６が流通することで、潤滑油２４の正確な温度を測定することができる。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３における縦置き密閉型圧縮機下方部の断面図である。図７において、密閉容器２１の下方側面に孔２５、または、複数の孔２５は、密閉容器２１外側にバーリング部２８を設けたものであり、孔２５に銅管２６を挿入、ロー付けする時に、これら銅管２６の傾きを抑えて取り付け性を良くすることができるとともに、これら銅管２６の取り付け強度を上げることによる剛性アップを図ることができ、銅管２６から発生する騒音や振動の増加を抑えることができる。

以上のように、本発明にかかる縦置き密閉型圧縮機および空気調和機は、縦置き密閉型圧縮機を搭載して、冷凍サイクルを構成するものであれば、空気調和機ばかりではなく、除湿機などにも適用できる。

本発明の実施の形態１における縦置き密閉型圧縮機の断面図 本発明の実施の形態におけるブロック図 本発明の実施の形態における制御手段と温度センサの関係を示すブロック図 電子膨張弁による流量変化と吐出温度および圧縮機下方部温度の関係を示すグラフ 吐出温度と圧縮機下方部温度の差と圧縮機内部潤滑油の希釈度の関係を示すグラフ 本発明の実施の形態２における縦置き密閉型圧縮機の断面図 本発明の実施の形態３における縦置き密閉型圧縮機下方部の断面図 従来の空気調和機におけるブロック図

符号の説明

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外側熱交換器
４ 電子膨張弁
５ 室内側熱交換器
１１ 吐出温度検出センサ
１２ 圧縮機下方部温度検出センサ
１３ 飽和温度検出センサ
１４ 吸入温度検出センサ
１５ マイクロコンピュータ
１６ 電源
２１ 密閉容器
２２ 電動機
２３ 圧縮機構
２４ 潤滑油
２５ 孔
２６ 銅管
２７ ロー材
２８ バーリング部
３０ 希釈度センサ

Claims (4)

1. 密閉容器内部の上方に電動機と前記密閉容器内部の下方に圧縮機構と潤滑油を収納し、前記圧縮機構で圧縮したガスを前記密閉容器内に吐出する高圧縦型の圧縮機において、前記密閉容器の下方側面に設けた孔から挿入し、密閉容器にロー付けされ、かつ他方もロー付けによって、密閉し接続されたパイプ状の銅管を設けた縦置き密閉型圧縮機。
2. 請求項１記載の縦置き密閉型圧縮機において、密閉容器の下方側面に複数の孔を設け、孔同士をパイプ状の銅管にてロー付け接続されていることを特徴とする縦置き密閉型圧縮機。
3. 請求項１または請求項２に記載の縦置き密閉型圧縮機において、密閉容器の下方側面に孔、または、複数の孔は、密閉容器外側にバーリングを設けたことを特徴とする縦置き密閉型圧縮機。
4. 請求項１から請求項３記載のいずれかの縦置き密閉型圧縮機を有し、冷凍サイクルを構成した空気調和機。

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