JP4004356B2

JP4004356B2 - 圧縮機の油面検出方法及び装置

Info

Publication number: JP4004356B2
Application number: JP2002246853A
Authority: JP
Inventors: 亮下谷; 卓関根
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP2004085083A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の油面検出方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置、特に、複数個の圧縮機を備えた空気調和装置では、各圧縮機から冷媒と共に吐出された潤滑油が、同一の冷媒回路内を流れて各圧縮機へ戻されることになるので、各圧縮機内の潤滑油量が不均一となる場合が生ずる。
【０００３】
このため、このような空気調和装置にあっては、圧縮機内の潤滑油の油面を検出する油面検出装置が設置されて、各圧縮機内の潤滑油量を適正に保持できるようにしたものがある。
【０００４】
上述の油面検出装置は、従来、特開平６‐３２３６４５号公報に記載のようなフロート式の油面検出装置や、温度式の油面検出装置が提案されている。この温度式の油面検出装置では、検出用管路内を流れる流体の温度を検出して、温度低下が著しい場合に上記流体がガス冷媒であって、圧縮機内の潤滑油が少ないことを検出できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、フロート式の油面検出装置では、フロートなどの真円度や肉厚、加工精度などの不具合から検出精度が低下してしまう恐れがある。
【０００６】
また、温度式の油面検出装置では、検出温度の差が小さく、このため、この場合も油面の検出精度が低下してしまう恐れがある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、圧縮機内の油面を正確に検出できる圧縮機の油面検出方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、圧縮機の底部から連通管を経て上記圧縮機に接続された吸込管へ流れる流体を、上記吸込管内のガス冷媒を用いて冷却装置が冷却し、その後減圧装置が減圧し、この減圧装置を通過した後の上記連通管内の流体温度に基づき、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記冷却装置の上流側における連通管内の流体温度と、減圧装置の下流側における上記連通管内の流体温度の差を比較することにより、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、圧縮機の底部と当該圧縮機に接続された吸込管とが連通管を用いて連通され、この連通管に冷却装置及び減圧装置が、上記吸込管へ向かう下流に沿って順次設けられ、上記冷却装置は、上記吸込管内のガス冷媒を導いて上記連通管内の流体を冷却可能とし、上記減圧装置を通過した後の上記連通管内の流体温度に基づき、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記連通管には、冷却装置の上流に第１温度センサが、減圧装置の下流に第２温度センサがそれぞれ設置され、これらの第１温度センサおよび第２温度センサが検出する上記連通管内の流体温度の差を比較することにより、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、上記減圧装置がキャピラリチューブであることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る圧縮機の油面検出装置が適用された空気調和装置を示す系統図である。
【００１５】
この空気調和装置１０は、室外機１１及び室内機１２を有し、室外機１１の室外冷媒配管１９と室内機１２の室内冷媒配管１６とが接続されて構成される。また、上記室外機１１が備える後述の圧縮機２０は単一ではなく、複数個が並列に設置されたものである。
【００１６】
上記室内機１２は、室内冷媒配管１６に室内膨張弁１７及び室内熱交換器１８が配設されて構成され、室内膨張弁１７は、その弁開度が空調負荷に応じて調整される。上記室内熱交換器１８には、この室内熱交換器１８へ送風する室内ファン２２が隣接して配置されている。
【００１７】
上記室外機１１は、室外冷媒配管１９に圧縮機２０が配設され、この圧縮機２０の吸込側にアキュムレータ２１が配設され、吐出側に四方弁２３が配設され、更に、四方弁２３側の室外冷媒配管１９に室外熱交換器２４、室外膨張弁２５、レシーバタンク２７が順次配設されて構成される。上記室外膨張弁２５は、その弁開度が空調負荷に応じて調整される。また、上記室外熱交換器２４には、この室外熱交換器２４へ送風する室外ファン２６が隣接して配置されている。
【００１８】
上記四方弁２３の切換により空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。
【００１９】
つまり、四方弁２３が冷房側に切り替えられると、冷媒が実線矢印αの如く流れ、室外機１１の圧縮機２０から吐出された冷媒は、四方弁２３を経て室外熱交換器２４に至り、この室外熱交換器２４で凝縮され、室外膨張弁２５及びレシーバタンク２７を経て室内機１２に至り、室内膨張弁１７を経て減圧された後、室内熱交換器１８で蒸発されて室内を冷房する。室内熱交換器１８からの冷媒は室外機１１に流れ、この室外機１１の四方弁２３及びアキュムレータ２１を経て圧縮機２０に戻される。
【００２０】
また、四方弁２３が暖房側に切り替えられると、冷媒が破線矢印βの如く流れ、室外機１１の圧縮機２０から吐出された冷媒は、四方弁２３を経て室内機１２に至り、この室内機１２の室内熱交換器１８にて凝縮して室内を暖房する。室内熱交換器１８にて凝縮された冷媒は、室内膨張弁１７を経て室外機１１に流れ、レシーバタンク２７を経て室外膨張弁２５で減圧され、室外熱交換器２４で蒸発された後、四方弁２３及びアキュムレータ２１を経て圧縮機２０に戻される。
【００２１】
蒸発器として機能する室内熱交換器１８または室外熱交換器２４から圧縮機２０へ冷媒（ガス冷媒）が戻される室外冷媒配管１９のうちの吸込管３０と、上記圧縮機２０とが連通管３２にて連通される。図２に示すように、この連通管３２の圧縮機２０側は二股に分岐され、一方が圧縮機２０の底部３１に、他方が圧縮機２０の鉛直方向ほぼ中央位置にそれぞれ接続されている。
【００２２】
この連通管３２には、合流部から吸込管３０へ向かう下流側に冷却装置３３と、減圧装置としてのキャピラリチューブ３４とが順次配設されている。
【００２３】
上記冷却装置３３は二重管構造にて構成され、内管が連通管３２である。この内管（連通管３２）と外管３５との間の空間に、流入管３６及び流出管３７が連通される。流入管３６は、吸込管３０において連通管３２との接続点Ｑよりも上流側に接続される。また、流出管３７は、吸込管３０において連通管３２との接続点Ｑによりも下流側に接続される。従って、圧縮機２０内の冷媒、または当該圧縮機２０潤滑用の潤滑油は連通管３２内を流れて、冷却装置３３の作用で、吸込管３０内の低温のガス冷媒が流入管３６及び流出管３７を流れて、内管（連通管３２）と外管３５に囲まれた空間内を流動する間に冷却され、更にキャピラリチューブ３４の作用で減圧される。
【００２４】
また、連通管３２には、冷却装置３３の上流側に第１温度センサ３８が設置され、キャピラリチューブ３４の下流側に第２温度センサ３９が設置される。これらの第１温度センサ３８及び第２温度センサ３９は、連通管３２内を流れる流体（つまり冷媒、潤滑油）の温度を検出する。
【００２５】
上述の連通管３２、冷却装置３３、キャピラリチューブ３４、第１温度センサ３８及び第２温度センサ３９を備えて、圧縮機の油面検出装置４０が構成される。
【００２６】
上記第１温度センサ３８、第２温度センサ３９によりそれぞれ検出される連通管３２内の流体の検出温度Ｔ１、Ｔ２について、次に述べる。
【００２７】
冷却装置３３が存在しない場合で、圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以上であるときには、連通管３２内の流体の大部分が潤滑油となる。この潤滑油は、キャピラリチューブ３４による減圧の影響を受けず、しかも熱容量が高いので、上記検出温度Ｔ１及びＴ２は、ともに、圧縮機２０から吐出されたときの、図３における点Ａの温度となる。このため、上記検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２の温度差はゼロとなる。
【００２８】
同様に、冷却装置３３が存在しない場合で、圧縮機２０内の潤滑油の油面がＨ以下であるときには、連通管３２内の流体の大部分が冷媒となる。従って、第１温度センサ３８による検出温度Ｔ１は図３の点Ａの温度となるが、第２温度センサ３９による検出温度Ｔ２は、キャピラリチューブ３４による減圧の作用で、図３の点Ｂの温度となる。図３に示す等温線ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈでは、等温線ａが最も高い温度を示し、各等温線の間隔は約１０〜２０℃である。点Ａは等温線ａ上にあり、点Ｂは等温線ｂ上にあることから、このときの上記検出温度Ｔ１と上記検出温度Ｔ２との差は、等温線ａと等温線ｂとの温度差（約１０〜２０℃）となる。
【００２９】
これらの結果、冷却装置３３が存在しない場合に、圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以上（潤滑油有り）であるときと検出基準面Ｈ以下（潤滑油無し）であるときとで、検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２の温度差を比較すると、等温線の一つの間隔と同等で、約１０〜２０℃となり、温度差が小さい。このため、圧縮機２０内での潤滑油の有無の検出が不正確となる。
【００３０】
これに対し、冷却装置３３及びキャピラリチューブ３４が存在している場合で、圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以上であるときには、連通管３２内の流体の大部分が潤滑油となる。この場合も、潤滑油は、キャピラリチューブ３４による減圧の影響を受けず、しかも熱容量が大きいので、冷却装置３３による温度低下も少ない。このため、第１温度センサ３８による検出温度Ｔ１は図３の点Ａの温度となり、第２温度センサ３９による検出温度Ｔ２は、点Ｃの温度となる。この点Ｃは等温線ｂと等温線ｃとの間の温度であって、検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２の温度差は、等温線ａと等温線ｂ、ｃ間温度との差となる。
【００３１】
また、冷却装置３３及びキャピラリチューブ３４が存在している場合であって、圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以下であるときには、連通管３２内の流体の大部分が冷媒となる。従って、第１温度センサ３８による検出温度Ｔ１は図３の点Ａの温度となる。この冷媒は、冷却装置３３の作用で、図３の飽和液線Ｘ及び飽和ガス線Ｙに囲まれた領域内に至るまで冷却されて液化され、その温度は図３の点Ｄの温度となる。この冷媒は、次にキャピラリチューブ３４により減圧されて低圧飽和温度まで低下し、図３の点Ｅの温度となる。この点Ｅの温度が上記検出温度Ｔ２となり、図３の等温線ｈ上に存在する。従って、このときの検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２の温度差は、等温線ａと等温線ｈの温度差となる。
【００３２】
これらの結果、冷却装置３３及びキャピラリチューブ３４が存在する場合に、圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以上（潤滑油有り）であるときと検出基準面Ｈ以下（潤滑油無し）であるときとで、検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２の温度差を比較すると、等温線の少なくとも４つの間隔と同等となって、約４０〜８０℃となり、温度差が大きい。このため、圧縮機２０内での潤滑油の有無の検出が正確となる。
【００３３】
従って、上記実施の形態によれば、次の効果▲１▼及び▲２▼を奏する。
【００３４】
▲１▼圧縮機２０の底部３１から連通管３２を経て吸込管３０へ流れる流体を、この吸込管３０内のガス冷媒を用いて冷却装置３３が冷却し、キャピラリチューブ３４が減圧し、第１温度センサ３８による検出温度Ｔ１と第２温度センサ３９による検出温度Ｔ２との温度差を、圧縮機２０内に潤滑油が検出基準面Ｈ以上ある場合とない場合とで比較することによって、連通管３２内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断し、これにより、圧縮機２０内に潤滑油が検出基準面Ｈ以上あるか否かを検出することから、圧縮機２０内での潤滑油の有無を正確に検出できる。
【００３５】
▲２▼圧縮機２０の底部３１と吸込管３０とを連通する連通管３２にキャピラリチューブ３４が配設されたことから、このキャピラリチューブ３４の上流側の連通管３２内における流体圧力を適正に確保できるので、圧縮機２０の能力低下を防止できる。
【００３６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
例えば、連通管３２に開閉弁を設け、第１温度センサ３８及び第２温度センサ３９による温度検出時にのみ上記開閉弁を開操作するようにすれば、圧縮機２０の能力低下をより一層防止できる。
【００３８】
また、室外熱交換器２４または室内熱交換器１８により凝縮された液冷媒を冷却装置３３の内管（連通管３２）と外管３５とで囲まれた空間内へ導くようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明に係る圧縮機の油面検出方法によれば、圧縮機内の油面を正確に検出できる。また、請求項３乃至５に記載の発明に係る圧縮機の油面検出装置によれば、圧縮機内の油面を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る圧縮機の油面検出装置が適用された空気調和装置を示す系統図である。
【図２】図１の圧縮機の油面検出装置を示す回路図である。
【図３】図１の空気調和装置の冷凍サイクルを示す圧力（Ｐ）‐エンタルピ（ｈ）線図である。
【符号の説明】
２０圧縮機
３０吸込管
３１底部
３２連通管
３３冷却装置
３４キャピラリチューブ（減圧装置）
３８第１温度センサ
３９第２温度センサ
４０圧縮機の油面検出装置
Ｔ１検出温度
Ｔ２検出温度
Ｈ検出基準面

Claims

圧縮機の底部から連通管を経て上記圧縮機に接続された吸込管へ流れる流体を、上記吸込管内のガス冷媒を用いて冷却装置が冷却し、その後減圧装置が減圧し、
この減圧装置を通過した後の上記連通管内の流体温度に基づき、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出することを特徴とする圧縮機の油面検出方法。
上記冷却装置の上流側における連通管内の流体温度と、減圧装置の下流側における上記連通管内の流体温度の差を比較することにより、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の油面検出方法。
圧縮機の底部と当該圧縮機に接続された吸込管とが連通管を用いて連通され、この連通管に冷却装置及び減圧装置が、上記吸込管へ向かう下流に沿って順次設けられ、
上記冷却装置は、上記吸込管内のガス冷媒を導いて上記連通管内の流体を冷却可能とし、
上記減圧装置を通過した後の上記連通管内の流体温度に基づき、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたことを特徴とする圧縮機の油面検出装置。
上記連通管には、冷却装置の上流に第１温度センサが、減圧装置の下流に第２温度センサがそれぞれ設置され、これらの第１温度センサおよび第２温度センサが検出する上記連通管内の流体温度の差を比較することにより、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機の油面検出装置。
上記減圧装置がキャピラリチューブであることを特徴とする請求項３または４に記載の圧縮機の油面検出装置。