JP3287895B2 - 冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、オイルインジェクシ
ョンの機能を有する圧縮機を搭載した冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機などに使用される冷凍機の例
として、オイルインジェクションの機能を有する圧縮機
を搭載したものがある。オイルインジェクションとは、
圧縮機のケース内の潤滑油を一旦ケース外に導いて冷却
し、それを圧縮室に注入し、ケース内部品や冷媒の異常
温度上昇を抑えるためのものである。実開昭61-151084
号公報に示される圧縮機の場合、ケース内の潤滑油をケ
ース外に導いて冷却し、それを冷媒の吸込口側に入れる
ようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】圧縮機のケース内の潤
滑油は、その一部が冷媒の吐出に伴って冷凍サイクル中
に流出し、冷媒の吸込みに伴って再びケース内に戻って
くる。ただし、負荷変動やそれに伴う圧縮機の能力変化
などで冷凍サイクル中の冷媒循環量が少なくなると、圧
縮機に戻る潤滑油の量が少なくなる。潤滑油の戻り量が
少ないと、ケース内の潤滑油量が減少し、部品に対する
給油が不足して圧縮機の寿命に悪影響を与える。

【０００４】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、圧縮機のケース内の潤滑油量
を的確に把握することができ、これにより圧縮機の安全
性および寿命の向上が図れる冷凍機を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の冷凍機は、ケ
ース内に潤滑油が充填され、圧縮室に冷媒を吸込んで圧
縮しそれを吐出する圧縮機と、この圧縮機のケース内の
底部に開口を有しその開口に流入する潤滑油をケース外
に導いて冷却しそれを圧縮室に注入するオイルインジェ
クション手段と、このオイルインジェクション手段の温
度を検知する温度検知手段と、上記ケースの外周部およ
びケースの内底部に連続して設けられた冷却水管と、こ
の冷却水管から流出する冷却水の温度を検知する温度検
知手段と、上記圧縮機の連続運転時は上記オイルインジ
ェクション手段の検知温度に応じて、また上記圧縮機の
断続運転時は上記オイルインジェクション手段の検知温
度と上記冷却水管から流出する冷却水の検知温度との差
に応じて、上記圧縮機の運転を制御する制御手段とを備
える。

【０００６】

【作用】圧縮機のケース内の潤滑油量が減少すると、ケ
ース内に充満している圧縮ガスがオイルインジェクショ
ン手段の開口に流入するようになる。オイルインジェク
ション手段に流入した圧縮ガスは冷却されるが、その冷
却による温度低下は圧縮ガスの量が多いほど潤滑油のみ
の場合に比べて大きい。この温度変化が温度検知手段に
よって捕らえられ、圧縮機の運転が制御される。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。

【０００８】図１において、１は圧縮機で、ケース２に
圧縮機部３および電動機部４が収容され、かつ潤滑油
（図示しない）が充填された、いわゆる密閉形のロータ
リーコンプレッサである。

【０００９】圧縮機部３は、上部軸受け１１と下部軸受
け１２との間にシリンダ１３、ローラ１４、およびブレ
ード１５を設け、ローラ１４をクランクシャフト１６を
介して電動機部４に連結したもので、図２に示すよう
に、シリンダ１３の内周面とローラ１４の外周面との間
に圧縮室１３ａが形成される。

【００１０】この圧縮室１３ａから吸込管１７に吸入圧
力が加わることで、その吸込管１７を通して圧縮室１３
ａ内に冷媒が吸込まれる。吸込まれた冷媒は圧縮室１３
ａで圧縮されてケース２内に充満し、吐出管１８から外
に吐出される。

【００１１】ケース２の外周面を囲む位置に冷却水管２
１が設けられるとともに、ケース２内の底部に冷却水管
２２が設けられる。これら冷却水管２１，２２は互いに
連通（連続）されて図示しない冷却水源に接続されてお
り、その冷却水源から送られる冷却水によって圧縮機１
を内外から冷却する。なお、冷却水管２１は図では１本
のみ示しているが、実際にはケース２の外周面に沿って
螺旋状に配設されている。

【００１２】また、ケース２の外周面に沿ってオイルイ
ンジェクション手段３０が配設される。このオイルイン
ジェクション手段３０は、ケース２内の底部に開口して
潤滑油を取込むための配管３１、この配管３１と連通し
上記冷却水管２１と共にケース２の外周面に沿って螺旋
状に配設された配管３２、この配管３２を通った潤滑油
をケース２内の圧縮室１３ａに注入するための配管３３
からなり、配管３１に流入する潤滑油をケース２外に導
いて冷却しそれを圧縮室１３ａに注入する働きをする。
なお、配管３１の開口は、シリンダ１３の下端部とほぼ
同じ高さの位置に存する。

【００１３】このオイルインジェクション手段３０にお
いて、潤滑油が流入する側の配管３１に温度検知手段で
あるところの温度センサ４１が取付けられ、潤滑油を注
入する側の配管３２に同じく温度検知手段であるところ
の温度センサ４２が取付けられる。温度センサ４１，４
２の取付け位置は、ケース２の熱影響の少ない部分が適
当であり、ケース２と接していない配管を選んでいる。

【００１４】冷却水管２１において、冷却水が流入する
側に温度検知手段であるところの温度センサ４４が取付
けられ、冷却水が流出する側に同じく温度検知手段であ
るところの温度センサ４３が取付けられる。なお、図面
上では温度センサ４３，４４の取付け位置が近くなって
いるが、図示の便宜上そうなっているだけで、実際には
流入側と流出側に離れている。

【００１５】圧縮機１の吐出口（吐出管１８）に凝縮器
５１が接続され、その凝縮器５１に減圧器たとえば膨張
弁５２を介して蒸発器５３が接続される。そして、蒸発
器５３が圧縮機１の吸込口（吸込管１７）に接続され
る。凝縮器５１の近傍に凝縮器用ファン５４、蒸発器５
３の近傍に蒸発器用ファン５５がそれぞれ配設される。
次に本実施例における冷凍機の制御回路を図４に示す。

【００１６】６０はマイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなる制御部で、交流電源６１の電圧により動
作し、当該冷凍機の全般にわたる制御を行なう、この制
御部６０に、負荷温度センサ６２、リモートコントロー
ル式の操作器（以下、リモコンと略称する）６３、駆動
回路６４、上記温度センサ４１，４２，４３，４４、お
よび報知手段であるところの発光ダイオードＬ₁ ，
Ｌ₂ ，Ｌ₃ ，Ｌ₄ が接続される。負荷温度センサ６２
は、空気調和機の場合は室内温度センサ、冷蔵庫の場合
は庫内温度センサである。リモコン６３は、室内設定温
度、運転モード、運転の開始／停止操作など、各種運転
条件を入力するためのものである。駆動回路６４は、制
御部６０の指令に応じて圧縮機部４およびファンモータ
５４Ｍ，５５Ｍを駆動する。発光ダイオードＬ₁ ，
Ｌ₂ ，Ｌ₃ ，Ｌ₄ は、異常報知用である。制御部６０は
次の機能手段を有する。 ［１］リモコン６３で設定される運転条件に応じて圧縮
機１およびファン５４，５５の運転を制御する手段。 ［２］温度センサ４１，４２，４３，４４の検知温度に
応じて圧縮機１の運転を制御する手段。 つぎに、図５および図６を参照しながら作用を説明す
る。

【００１７】リモコン６３で運転モードが決定されて、
圧縮機１が起動されると（ステップＳ１）、制御部６０
ではタイマーをスタートさせ圧縮機１の発停回数をカウ
ントし（ステップＳ２）、タイマーが終了したところで
カウント数に基づき連続運転か断続運転かを判断する
（ステップＳ３，Ｓ４）。一方、冷凍サイクル中では、
冷媒が圧縮室１３ａに吸込まれて圧縮され、それがケー
ス２内に充満して霧状の潤滑油とともに吐出管１８から
吐出される。吐出された冷媒は凝縮器５１で液化され、
膨張弁５２で減圧され、さらに蒸発器６３で気化され、
圧縮機１に吸込まれる。このとき、冷凍サイクル中に流
出した潤滑油も圧縮機１に吸込まれる。

【００１８】また、冷却水が冷却水管２１，２２を循環
し、圧縮機１がケース２の内外から冷却される。このと
き、制御部６０では冷却水管２１，２２に流入する冷却
水の温度Ｔ ₄ を温度センサ４４で検知し、冷却水管２
１，２２から流出する冷却水の温度Ｔ ₃ を温度センサ４
３で検知している。

【００１９】ケース２内に溜まった潤滑油は、圧縮ガス
の圧力を受けてオイルインジェクション手段３０の配管
３１の開口に流入する。流入した潤滑油は配管３２を通
る間に冷却水管２１と自然対流の作用により冷却され、
配管３３から圧縮室１３ａに注入される。このとき、制
御部６０では配管３１を通る冷却前の潤滑油の温度Ｔ₁
を温度センサ４１で検知し、配管３３を通る冷却後の潤
滑油の温度Ｔ₂ を温度センサ４２で検知している。

【００２０】圧縮機１が連続運転している場合、図５の
グラフに実線で示すように、温度センサ４１，４２，４
３，４４の検知温度Ｔ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ ，Ｔ₄ は始動直後
を除いてほぼ一定を推移する。

【００２１】検知温度Ｔ₂ について見ると、ケース２内
の潤滑油量が十分で、オイルインジェクション手段３０
を流れる流体が潤滑油のみの場合、運転条件（吐出圧
力、吸込圧力、電源周波数数）や冷却条件（オイルイン
ジェクション量、冷却水量、冷却水温）の影響をある程
度受けるものの、約５０℃で一定となる。

【００２２】ケース２内の潤滑油面がシリンダ１３の下
端部より低くなると、ケース２内に充満している圧縮ガ
スが配管３１の開口に流入するようになる。この圧縮ガ
スの流入が多くなると、検知温度Ｔ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ が図
５のグラフの破線のように変化する。この温度変化のう
ち、検知温度Ｔ₂ の変化がもっとも大きい。

【００２３】すなわち、オイルインジェクション手段３
０に流入した圧縮ガスは配管３２を通る間に冷却される
が、そのときの温度低下は潤滑油のみが流れる場合より
も大きくなる。

【００２４】こうして、検知温度Ｔ₂ が５０℃以下に下
がったとき（ステップＳ５，Ｓ６）、ケース２内の潤滑
油が不足しているとの判断の下に、圧縮機１の運転が停
止される。同時に、発光ダイオードＬ₂ が点灯し、潤滑
油不足が報知される（ステップＳ７，Ｓ８）。

【００２５】一方、圧縮機１が断続運転すると、検知温
度Ｔ₁ ，Ｔ₂ ，Ｔ₃ ，Ｔ₄ のいずれも変動する。この場
合、潤滑油の不足を検知温度Ｔ₂ だけで判断することは
不可能であり、検知温度Ｔ₂ ，Ｔ₃ の差が判断基準とし
て使用される。

【００２６】検知温度Ｔ₂ ，Ｔ₃ の差（＝Ｔ₂ −Ｔ₃ ）
について見ると、ケース２内の潤滑油量が十分で、オイ
ルインジェクション手段３０を流れる流体が潤滑油のみ
の場合、冷却条件（オイルインジェクション量、冷却水
量、冷却水温）の影響をある程度受けるものの、約２０
℃である。潤滑油が不足の場合は、検知温度Ｔ₃ の低下
幅に比べて検知温度Ｔ₂ の低下幅が大きいため、両温度
差が２０℃以下に小さくなる。

【００２７】こうして、検知温度Ｔ₂ ，Ｔ₃ の差が２０
℃以下に下がったとき（ステップＳ９，Ｓ10）、ケース
２内の潤滑油が不足しているとの判断の下に、圧縮機１
の運転が停止される（ステップＳ11）。同時に、発光ダ
イオードＬ₃ が点灯し、潤滑油不足が報知される（ステ
ップＳ12）。

【００２８】ところで、検知温度Ｔ₁ は、ケース２内の
潤滑油の温度を表わす重要なデータである。潤滑油の温
度特性にもよるが、通常運転では潤滑油の温度は約１０
０℃以下が望ましい。

【００２９】そこで、検知温度Ｔ₁ が１００℃を超えた
とき（ステップＳ13，Ｓ14）、圧縮機１の運転が停止さ
れる（ステップＳ15）。同時に、発光ダイオードＬ₁ が
点灯する（ステップＳ16）。この点灯は、冷却水量、冷
却水温、または圧縮機１の運転条件が不適切である旨の
報知となる。また、検知温度Ｔ₄ は、圧縮機１に対する
十分な冷却効果を得るために約３０℃以下である必要が
ある。

【００３０】そこで、検知温度Ｔ₄ が３０℃以上のとき
（ステップＳ17，Ｓ18）、圧縮機１の運転が停止される
（ステップＳ19）。同時に、発光ダイオードＬ₄ が点灯
する（ステップＳ20）。この点灯は、冷却水量または冷
却水温が不適切である旨の報知となる。

【００３１】発光ダイオードの点灯に従った適宜な処置
によって上記異常が解除された場合、リモコン６３で所
定の操作を行なうことにより、圧縮機１を再び起動する
ことが可能である。

【００３２】なお、上記実施例では、オイルインジェク
ション手段３０で冷却した潤滑油を圧縮室１３ａに注入
する場合を例に説明したが、オイルインジェクション手
段３０で冷却した潤滑油を吸込管１７に入れるようにし
てもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、圧
縮機の連続運転時はオイルインジェクション手段の温度
に応じて圧縮機の運転を制御し、圧縮機の断続運転時は
オイルインジェクション手段の温度と冷却水管から流出
する冷却水の温度との差に応じて圧縮機の運転を制御す
る構成としたので、圧縮機の連続運転時および断続運転
時のいずれにおいても、圧縮機のケース内の潤滑油量を
的確に把握することができ、これにより圧縮機の安全性
および寿命の向上が図れる冷凍機を提供できる。すなわ
ち、圧縮機の連続運転時は、ケース内の潤滑油が十分で
オイルインジェクション手段を流れる流体が潤滑油のみ
の場合に、オイルインジェクション手段の温度（Ｔ ₂ ）
が冷却水温度の影響をあまり受けないでほぼ一定を推移
するので、オイルインジェクション手段の温度（Ｔ ₂ ）
に基づいて圧縮機内の潤滑油量を的確に把握することが
できる。また、圧縮機の断続運転時は、圧縮機のケース
内に潤滑油が不足の場合に、冷却水管から流出する冷却
水の温度（Ｔ ₃ ）の低下に比べてオイルインジェクショ
ン手段の温度（Ｔ ₂ ）の低下の幅が大きくなり、その両
温度差（Ｔ ₂ −Ｔ ₃ ）が小さくなることから、オイルイ
ンジェクション手段の温度（Ｔ ₂ ）と冷却水管から流出
する冷却水の温度（Ｔ ₃ ）との差に基づいて圧縮機内の
潤滑油量を的確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における圧縮機の内部の構
成図。

【図２】同実施例における圧縮機のシリンダ回りの構成
図。

【図３】同実施例における冷凍サイクルの構成図。

【図４】同実施例における制御回路の構成図。

【図５】同実施例における各温度センサの検知温度の変
化を示すグラフ。

【図６】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【符号の説明】

１…圧縮機、２…ケース、３…圧縮機部、４…電動機
部、１３…シリンダ、１３ａ…圧縮室、３０…オイルイ
ンジェクション手段、４１，４２…温度センサ（温度検
知手段）、６０…制御部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に潤滑油が充填され、圧縮室に
   冷媒を吸込んで圧縮しそれを吐出する圧縮機と、この圧
   縮機のケース内の底部に開口を有しその開口に流入する
   潤滑油をケース外に導いて冷却しそれを前記圧縮室に注
   入するオイルインジェクション手段と、このオイルイン
   ジェクション手段の温度を検知する温度検知手段と、前
   記ケースの外周部およびケースの内底部に連続して設け
   られた冷却水管と、この冷却水管から流出する冷却水の
   温度を検知する温度検知手段と、前記圧縮機の連続運転
   時は前記オイルインジェクション手段の検知温度に応じ
   て、また前記圧縮機の断続運転時は前記オイルインジェ
   クション手段の検知温度と前記冷却水管から流出する冷
   却水の検知温度との差に応じて、前記圧縮機の運転を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とする冷凍機。
2. 【請求項２】 制御手段は、圧縮機の連続運転時はオイ
   ルインジェクション手段の検知温度あるいは前記圧縮機
   の断続運転時はオイルインジェクション手段の検知温度
   と冷却水管から流出する冷却水の検知温度との差がそれ
   ぞれ設定値以下のときに圧縮機の運転を停止することを
   特徴とする請求項１記載の冷凍機。