JP2009250223A - 密閉型圧縮機及び冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化炭素を冷媒とする空調用及びヒートポンプ給湯システム用圧縮機において、従来の圧縮機内部の油温を測定することにより油面を検出する装置は、複数の温度センサが同じ温度を示したとき正確な油面の判別が困難である。
【解決手段】第１温度センサ２０ａと第２温度センサ２０ｂの検出温度によってケーシング１０内の油面の位置を判別する時、第２温度センサ２０ｂをケーシング底面に配置することにより、第２温度センサ２０ｂが常に潤滑油の温度を検出するため、第１温度センサ２０ａが潤滑油中にある場合には第１温度センサ２０ａの検出温度の方が第２温度センサ２０ｂの検出温度よりも高くなり、油面が第１温度センサ２０ａより下方にあることがわかる。
【選択図】図１

Description

本発明は冷媒の圧縮を行う圧縮機のうち特に二酸化炭素を冷媒とする圧縮機、及びこれを備える冷凍装置及びヒートポンプ給湯システムに関するものである。

従来より、特許文献１に開示されているように、圧縮機構と電動機とを溶接構造のケーシングに密閉して形成される密閉型圧縮機が知られている。この密閉型圧縮機は、冷媒が漏洩せず、水分の侵入等のおそれも無いことから高い信頼性を有し、空調機や冷蔵庫に広く用いられている。

上記密閉型圧縮機では、ケーシング内の電動機に電力を供給する必要がある。このため、耐圧性と気密性に優れたいわゆる密封端子をケーシングに溶接し、この密封端子を介して電動機へ電力を供給している。

また、上記密閉型圧縮機では、ケーシング内に貯留する潤滑油を圧縮機構や軸受等に供給して潤滑を行うようにしている。ところが、ケーシング内の潤滑油は、圧縮されたガス冷媒と共に圧縮機から吐出される。通常、潤滑油は冷媒回路を循環して再び圧縮機に戻るため、ケーシングにおける潤滑油の貯留量は確保される。

しかしながら、運転状態によっては潤滑油の貯留量が変動し、潤滑油の貯留量が不足して潤滑不良に至る危険がある。特に二酸化炭素を冷媒とする圧縮機においては、冷媒の特性上、密閉容器内の圧力が高圧になると共に、圧縮機構部の各部品に高い負荷がかかるため、潤滑油の貯留量の減少は大きな不良につながる恐れが高い。そのため従来から用いられてきたＨＦＣ等の冷媒を用いた圧縮機よりも、より潤滑油の量に注意を払う必要があり、潤滑油の油面の確実な検出手段が必要であった。

上述の問題に対し、特許文献２に開示されているように、ケーシング内における油面の位置を温度センサで検出し、潤滑油の貯留量不足を検知して圧縮機を保護するという提案がなされている。つまり、油面の低下を検出すると、圧縮機を停止したり、冷媒回路から冷凍機油を回収する運転を行う等の保護動作を行い、圧縮機の破損を回避するというものである。

しかしながら、これでは、２つの測定点に温度差が無い場合、検出温度が潤滑油の温度であるか、冷媒ガスの温度であるかを判定することができないという問題があった。つまり、潤滑油が充足しているのか、不足しているのかを判定することができなかった。

上述の問題に対し、特許文献３に開示されているように、冷媒ガスの温度が常に検出できる位置に温度検出手段を設ける提案がなされている。
特開平６−１５９２７４号公報 特開２００１−１２３５１号公報 特開２００１−３２７７２号公報

上述したように、空気調和装置において、圧縮機の潤滑油を制御するために潤滑油の油面を検出することが提案されている。この油面を検出する方法には、圧縮機のケーシング内における測定点の温度差に基づいて油面を検出するものである。

しかしながら、前記従来の構成では油温検出部がケーシング内で暴露されて設置されているために、実際の油面が油温検出部の下方に存在するのにも拘わらず、潤滑油の飛沫が油温検出部にかかり、油面を誤判断するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧縮機の構成を簡素に維持しつつケーシング内における油面の位置を確実に検出し、併せて、該圧縮機を用いた冷凍装置の信頼性の向上を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は潤滑油の温度を検出するためにケーシング内の潤滑油面の下限に対応する位置に配置された油温検出手段と、ケーシング底部に配置された油温検出手段を備えている。

これによって、潤滑油面の下限に対応する位置に配置された油温検出手段の検知温度と、ケーシング底部に配置された油温検出手段の検知温度とが一致する場合、油面が潤滑油面の下限に対応する位置に配置された油温検出手段よりも上方に存在していると判定することができる。

また、本発明の圧縮機は、ケーシング底部に配置された油温検出手段が、常に潤滑油が存する位置に設けたものである。

これによって、２つの温度検出手段の検知温度に温度差が無い場合、検出温度が潤滑油の温度であるか、冷媒ガスの温度であるかを判定することができないという問題を回避できる。

本発明の圧縮機は、二酸化炭素を冷媒とする圧縮機において、潤滑油面の下限に対応する位置に配置された温度センサと、ケーシング底部に配置された温度センサとの温度差によって潤滑油面を正確に判定することができる。

第１の発明は、ケーシング内に潤滑油が貯留される一方、冷媒ガスを吸い込み、圧縮して吐出する圧縮機において、ケーシング内に温度を検出するための手段を設ける際に、検出手段をケーシング内での油面の下限に対応する位置に設けることにより、油面が十分に確保され、下限を下回らない場合に、２つの検知手段で検出した温度を等しくすることができる。

第２の発明は、特に第１の発明の圧縮機に備えられた温度検出手段のうち一方を常に潤滑油が存する位置に設けることにより、２つの温度検出手段の検知温度に温度差が無い場合、検出温度が潤滑油の温度であるか、冷媒ガスの温度であるかを判定することができないという問題を回避できる。

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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機の断面図を示すものである。

図１において、圧縮機は、円筒容器状のケーシング１０に圧縮機部１１と電動機部１２
とを収納して形成され、いわゆる高圧ドーム型に構成されている。上記ケーシング１０の上端部には、圧縮した冷媒ガスを送り出す冷媒配管である吐出管１４が設けられている。

圧縮機部１１は、いわゆるローリングピストン型に構成され、ケーシング１０に固定されている。該圧縮機部１１には、冷媒ガスを吸い込む冷媒配管である吸入管１３がアキュムレータ１６を介して接続されている。また、該圧縮機部１１は、駆動軸１５によって電動機部１２に連結され、該電動機部１２によって回転駆動される。

上記駆動軸１５は、図示しないが、遠心ポンプと給油路とを備え、圧縮機部１１を貫通して設けられている。上記遠心ポンプは駆動軸１５の下端部に設けられ、駆動軸１５の回転に伴ってケーシング１０の底部に貯留する潤滑油を汲み上げるように構成されている。一方、上記給油路は、駆動軸１５の内部にその軸方向に沿って形成され、遠心ポンプが汲み上げた潤滑油を各摺動部分へ供給するよう構成されている。

圧縮機のケーシング１０には、油温検出手段であるである第１温度センサ２０ａと第２温度センサ２０ｂが設けられている。該第１温度センサ２０ａ及び第２温度センサ２０ｂは、潤滑油の温度を検出するものである。

第１温度センサ２０ａは、ケーシング１０の下部で且つケーシング１０内における油面位置の下限に対応する位置に設けられている。該第２温度センサ２０ｂは、ケーシング１０の底部に設けられている。

そして、第１温度センサ２０ａ及び第２温度センサ２０ｂは密封端子２１に取り付けられている。密封端子２１は、ケーシング１０に溶接によって取り付けられた円板状のベース２２と、ベース２２を貫通する３本の電極ピン２３とを備えている。各電極ピン２３は、ガラス製の絶縁体２４を介してベース２２に固定され、ベース２２と絶縁されている。

各電極ピン２３の一端には第１温度センサ２０ａ及び第２温度センサ２０ｂが接続され、他端には信号線が接続されている。そして、各電極ピン２３の他端がコントローラ３０に接続されている。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、運転時には、圧縮機からは吐出冷媒と共に潤滑油も吐出される。したがって、運転中にケーシング１０内の油面１７の位置が変動する。本実施形態の圧縮機では、第１温度センサ２０ａ及び第２温度センサ２０ｂによってケーシング１０内での油面位置を検出する。ここで、高圧ドーム型の場合、運転中において、潤滑油は６０℃程度であるのに対して冷媒ガスは８０℃程度であり、両者の温度には明確な差が存在する。尚、上記の温度値は例示であり、運転状態等によって変動する。そして、上記温度センサ２０は、潤滑油の温度と冷媒ガスの温度との相違に基づいて油面１７の位置を検出する。

具体的に、第１温度センサ２０ａより上方に油面１７が存在する状態では、第１温度センサ２０ａの検出温度は潤滑油の温度となり、第２温度センサ２０ｂの検出温度と一致する。また、第１温度センサ２０ａより下方に油面１７が存在する状態では、第１温度センサ２０ａは冷媒ガス雰囲気中に存在するため、第１温度センサ２０ａの検出温度は第２温度センサ２０ｂの検出温度より高くなる。

したがって、第１温度センサ２０ａの検知温度と第２油温センサ２０ｂの検知温度が一致する場合、油面１７は第１温度センサ２０ａより上方に存在し、第１温度センサ２０ａの検知温度より第２温度センサ２０ｂの検知温度が高い場合、油面１７は第１温度センサ
２０ａより下方に存在していると判定する。

以上のように、本実施の形態においては第２温度センサ２０ｂをケーシング１０の底部に配置することにより、２つの温度センサの検出温度が同じ場合にも、油面の位置を判別できる。

また、第一温度センサ２０ａを配置する位置は油面１７の下限位置に限らず、上限位置に設置してもよい。この事によりケーシング１０内における潤滑油の過多状態を検出することができる。

また、第一温度センサ２０ａは一つだけでなく、複数個配置してもよい。この事により、より詳細な潤滑油の油面１７の位置を判別することができる。

また、本発明は、冷凍専用機のみや、暖房専用機に適用してもよく、また、冷凍装置以外の圧縮機に適用してもよい。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、２つの温度センサが検出する温度により圧縮機のケーシング内における油面の位置を正確に判別し、潤滑油不足による圧縮機部の損傷を防ぐことができるので、冷凍サイクルやヒートポンプ給湯器に用いられている圧縮機の制御等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態における圧縮機の断面図

符号の説明

１０ ケーシング
１１ 圧縮機部
１２ 電動機部
１３ 駆動軸
１４ 潤滑油面
２０ａ，ｂ 温度センサ
２１ 密封端子
２２ ベース
２３ 電極ピン
２４ 絶縁体
３０ コントローラ

Claims (3)

1. ケーシング内に潤滑油が貯留される一方、冷媒ガスを吸い込み、圧縮して吐出する圧縮機のうち、二酸化炭素を冷媒とするものにおいて、複数の温度センサのうち、一つがケーシング底面に配置された構造を有する油面検出装置を備えた密閉型圧縮機。
2. 温度センサが、ケーシング内部での油面の下限に対応する位置に設置された請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 請求項１〜２記載の圧縮機を有し、複数の温度センサの検出温度から潤滑油面を判定する判定手段を備えている冷凍装置。