JP4773681B2 - 圧縮機とその潤滑方法 - Google Patents

Description

この発明は、圧縮機とその潤滑方法に関するものである。

従来、空気調和機においては、複数の圧縮機を有する室外ユニットを用い、空調負荷の増減に応じて圧縮機の能力や運転台数を変更するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０１−２０３８５５号公報

ところで、上述の空気調和機においては、２台の圧縮機の運転周波数をインバータで調節することによって運転状況に応じた最適な均油運転を実現している。しかしながら、空気調和機が長期に亘って使用されずに放置された場合等には、圧縮機は、冷媒のマイグレーションによってスクロールやスクリュー等が回転する摺動部で冷媒が凝縮し、本来存在すべき潤滑油が洗い流されてしまう。このため、空気調和機を起動するとき、圧縮機は、摺動部に潤滑油が欠乏したいわゆるドライ状態にある。この結果、差圧がある高負荷状態で後発的に起動される圧縮機においては、潤滑油の欠乏によって円滑な動作が阻害されるという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、圧縮機のドライ状態を回避し、円滑に作動することが可能な圧縮機とその潤滑方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る圧縮機は、第１の圧縮機と第２の圧縮機とを備え、空調負荷の増減に伴う前記第１の圧縮機の負荷に応じて前記第２の圧縮機の運転を開始或いは停止する圧縮機であって、前記第１の圧縮機の運転前に、前記第２の圧縮機を仮運転させる制御手段を設けたことを特徴とし、請求項３の発明に係る圧縮機の潤滑方法は、第１の圧縮機と第２の圧縮機とを備え、空調負荷の増減に伴う前記第１の圧縮機の負荷に応じて前記第２の圧縮機の運転を開始或いは停止する圧縮機の潤滑方法であって、前記第１の圧縮機の運転前に、前記第２の圧縮機を仮運転することを特徴とする。

請求項１，３の発明によれば、第２の圧縮機を仮運転することで、潤滑油を冷媒と共に摺動部まで導き、摺動部を潤滑油で適度に潤滑するようにしている。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項２の発明に係る圧縮機は、第１の圧縮機と第２の圧縮機とを備え、空調負荷の増減に伴う前記第１の圧縮機の負荷に応じて前記第２の圧縮機の運転を開始或いは停止する圧縮機であって、前記第１の圧縮機用のオイルセパレータから排出され、前記第１の圧縮機に戻される潤滑油の一部を、前記第２の圧縮機の摺動部へ吐出させる給油手段を設けたことを特徴とし、請求項４の発明に係る圧縮機の潤滑方法は、第１の圧縮機と第２の圧縮機とを備え、空調負荷の増減に伴う前記第１の圧縮機の負荷に応じて前記第２の圧縮機の運転を開始或いは停止する圧縮機の潤滑方法であって、前記第１の圧縮機用のオイルセパレータから排出され、前記第１の圧縮機に戻される潤滑油の一部を、前記第２の圧縮機の摺動部へ吐出させることを特徴とする。

請求項２，４の発明によれば、オイルセパレータから排出され、第１の圧縮機に戻される潤滑油の一部を、第２の圧縮機の摺動部へ吐出させることで、第２の圧縮機の摺動部を潤滑するようにしている。

請求項１，３の発明によれば、第１の圧縮機の運転前に、第２の圧縮機を仮運転するので、潤滑油が冷媒と共に摺動部まで導かれ、摺動部が潤滑油で潤滑される結果、圧縮機は、ドライ状態が回避され、円滑に作動することができるという効果を奏することができる。

また、請求項２，４の発明によれば、オイルセパレータから排出され、第１の圧縮機に戻される潤滑油の一部を、第２の圧縮機の摺動部へ吐出させるので、第２の圧縮機の摺動部が潤滑油で潤滑され、圧縮機のドライ状態が回避され、円滑に作動することができるという効果を奏することができる。

以下、図面を参照して、この発明に係る圧縮機とその潤滑方法の好適な実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
先ず、この発明の圧縮機とその潤滑方法に係る実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である圧縮機の概略構成図である。図２は、図１に示す圧縮機の潤滑方法を説明するもので、２つの圧縮機の作動に関するタイミングチャートである。空気調和機用の圧縮機は、図１に示すように、第１の圧縮機である可変速圧縮機１と第２の圧縮機である一定速圧縮機５とを備え、制御装置１０によって作動が制御されている。可変速圧縮機１及び一定速圧縮機５は、それぞれ中間に油セパレータ２，６を設けた冷媒配管３，７によって四方弁１１と接続されると共に、吸入管４，８を介してアキュムレータ１２と接続されている。また、可変速圧縮機１及び一定速圧縮機５は、潤滑油の液面が同一となるように下部が均油管１３によって連通されている。一方、アキュムレータ１２は、可変速圧縮機１との間に液戻し管１４が配管されている。液戻し管１４は、中間に二方弁１４ａが設けられ、可変速圧縮機１内の冷媒と潤滑油の混合液をアキュムレータ１２に戻し、所定レベルに維持する。二方弁１４ａは、空気調和機の停止時には閉じられ、運転時に開かれる。ここで、油セパレータ２は、可変速圧縮機１との間に配管１５が、油セパレータ６は、吸入管８との間に配管１６が、それぞれ設けられ、分離した潤滑油を可変速圧縮機１や一定速圧縮機５へ戻している。

実施の形態１の圧縮機とその潤滑方法においては、例えば、長期に亘って使用されていなかった圧縮機を起動するとき等に、制御装置１０の仮運転制御部１０ａによって一定速圧縮機５を制御し、図２に示すように、可変速圧縮機１の運転前に、一定速圧縮機５を数秒間仮運転する。即ち、一定速圧縮機５を数秒間仮運転してから、可変速圧縮機１の運転を開始する。この仮運転は、冷媒の圧縮が目的ではなく、スクロールやスクリュー等が回転する摺動部への潤滑油の輸送が目的であるから数秒間程度の短時間でよい。

このとき、一定速圧縮機５は、潤滑油が欠乏したいわゆるドライ状態で仮運転が開始されることになる。しかし、可変速圧縮機１の運転を停止し、一定速圧縮機５の運転を開始する際における、基準圧力であるバランス圧と各圧縮機の冷媒圧力との差圧を表した図３（ａ）に示すように、一定速圧縮機５は、殆どバランス圧に近く、空調負荷が小さい状態である時刻Ｔ1で仮運転されることから、摺動部への影響は殆どない。そして、この仮運転により、一定速圧縮機５は、潤滑油が冷媒と共に摺動部まで導かれ、摺動部が潤滑油で適度に潤滑される。このため、図３（ａ）に示すように、一定速圧縮機５は、時刻Ｔ2で可変速圧縮機１の運転が開始された後、バランス圧との差ΔＰ1が大きく、空調負荷が大きい時刻Ｔ3において起動しても、既に摺動部が適度に潤滑されているため、何ら問題なく起動することができる。

これに対して従来の空気調和機においては、図３（ｂ）に示すように、時刻Ｔ4において可変速圧縮機１の運転が開始された後、バランス圧との差圧ΔＰ2が大きく、空調負荷が大きい時刻Ｔ5において一定速圧縮機５の運転が開始される。従って、本発明方法によれば、可変速圧縮機１の運転に引き続いて時刻Ｔ3において一定速圧縮機５の運転が本格的に開始された場合、一定速圧縮機５は、既に仮運転によって摺動部が潤滑されているので、従来の空気調和機に比べると、スクロールやスクリュー等が焼き付く心配はなく、十分な信頼性の下に一定速圧縮機５を円滑に起動することができる。

そして、空気調和機の起動開始後、目標設定温度に到達して一定速圧縮機５の運転が停止し、可変速圧縮機１が断続運転されているようなとき等にも、一定速圧縮機５においては、可変速圧縮機１の高温，高圧の冷媒が停止中の一定速圧縮機５に流入し、摺動部に冷媒が凝縮する結果、摺動部の潤滑油が欠乏したいわゆるドライ状態となる。このため、図４（ａ）に示すように、一定速圧縮機５の運転停止後、可変速圧縮機１が一定時間Ｔ（＝ΔＴ1＋ΔＴ2＋ΔＴ3＋ΔＴ4）断続運転されたときには、制御装置１０の仮運転制御部１０ａからの指令により一定速圧縮機５をｔ秒間仮運転させることにより、一定速圧縮機５がドライ状態となることを回避する。このような一定速圧縮機５の仮運転は、可変速圧縮機１の断続運転が長時間に亘る場合には何回でも繰り返し実行する。

或いは、図４（ｂ）に示すように、可変速圧縮機１の断続的な運転の前に、制御装置１０の仮運転制御部１０ａからの指令により一定速圧縮機５を断続的に仮運転することで、一定速圧縮機５の摺動部を潤滑するようにしてもよい。この場合、可変速圧縮機１の運転状況は、可変速圧縮機１の起動制御を行う制御装置１０における指令信号に基づいてモニタし、これにより仮運転制御部１０ａが一定速圧縮機５を仮運転するようにする。

（実施の形態２）
次に、この発明の圧縮機とその潤滑方法に係る実施の形態２について説明する。実施の形態１においては、可変速圧縮機１の運転前に、一定速圧縮機５を仮運転することで一定速圧縮機５の摺動部を潤滑したが、実施の形態２では、可変速圧縮機１用のオイルセパレータ２から排出され、可変速圧縮機１に戻される潤滑油の一部を、一定速圧縮機５の摺動部へ吐出させて潤滑させている。図５は、この発明の実施の形態２である空気調和機における圧縮機の概略構成図である。図６は、図５に示す圧縮機の潤滑方法を説明するもので、２つの圧縮機と閉止弁の作動に関するタイミングチャートである。なお、図１に示した空気調和機における圧縮機と同一の構成部材には同一の符号を使用している。

実施の形態２の空気調和機における圧縮機とその潤滑方法においては、図５に示すように、分離した潤滑油を可変速圧縮機１へ戻す配管１５が、一定速圧縮機５の摺動部外壁へ延長され、配管１５には閉止弁１５ａが設けられている。そして、図６に示すように、一定速圧縮機５の起動前に、制御装置１０の弁制御部１０ｂからの指令により閉止弁１５ａをオンさせて開弁することにより、高圧の油セパレータ２から低圧状態にある一定速圧縮機５の摺動部へ潤滑油を吐出させ、一定速圧縮機５の摺動部を潤滑する。これにより、一定速圧縮機５が高負荷の下で起動しても、起動前に油セパレータ２から摺動部へ潤滑油が吐出されて潤滑されているので、一定速圧縮機５は、スクロールやスクリュー等が焼き付く心配はなく、十分な信頼性の下に円滑に作動することができる。

ここで、一定速圧縮機５は、図７に示すように、底部の油貯留部を外部から加熱するヒータ５ａの他に、摺動部を外部から加熱するヒータ５ｂを設け、停止時にヒータ５ａ，５ｂをオンするようにしてもよい。このようにすると、一定速圧縮機５は、マイグレーションした冷媒の摺動部での凝縮が阻止されるため、摺動部から潤滑油が洗い流されることがなくなる。この結果、一定速圧縮機５は、摺動部が潤滑油によって適度に潤滑され、スクロールやスクリュー等が焼き付く心配はなく、十分な信頼性の下に円滑に作動することができる。

尚、上記実施の形態においては、第１の圧縮機として可変速圧縮機１を、第２の圧縮機として一定速圧縮機５を、それぞれ用いた場合について説明したが、第１及び第２の圧縮機の双方が可変速圧縮機であってもよいし、第２の圧縮機は複数であってもよい。

また、上記実施の形態においては、圧縮機とその潤滑方法として空気調和機用における圧縮機の場合について説明したが、圧縮機の摺動部における潤滑油の欠乏に起因したいわゆるドライ状態を回避することができれば、冷凍機における圧縮機とその潤滑方法にも適用可能である。

この発明の実施の形態１である圧縮機の概略構成図である。 図１に示す圧縮機の潤滑方法を説明する説明するもので、２つの圧縮機の作動に関するタイミングチャートである。 圧縮機の低圧圧力側における圧力の時間変化を示す図である。 可変速圧縮機の運転前に、一定速圧縮機を仮運転する他の態様を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２である圧縮機の概略構成図である。 図５に示す圧縮機の潤滑方法を説明するもので、２つの圧縮機と閉止弁の作動に関するタイミングチャートである。 空気調和機における圧縮機の他の潤滑方法を説明する圧縮機の概略構成図である。

符号の説明

１ 可変速圧縮機（第１の圧縮機）
２，６ 油セパレータ
３，７ 冷媒配管
４，８ 吸入管
５ 一定速圧縮機（第２の圧縮機）
１０ 制御装置
１０ａ 仮運転制御部
１０ｂ 弁制御部
１１ 四方弁
１２ アキュムレータ
１３ 均油管
１４ 液戻し管
１４ａ 二方弁
１５，１６ 配管
１５ａ 閉止弁

Claims (2)

1. 第１の圧縮機と第２の圧縮機とを備え、空調負荷の増減に伴う前記第１の圧縮機の負荷に応じて前記第２の圧縮機の運転を開始或いは停止する圧縮機であって、
   前記第２の圧縮機の運転停止後に前記第１の圧縮機が断続運転した時間の合計時間が所定時間に達したとき、
   前記第１の圧縮機が運転停止し、次に運転開始する前に、潤滑油を冷媒と共に摺動部まで導き、摺動部を潤滑油で適度に潤滑するように、前記第２の圧縮機を仮運転させる制御手段を設け、
   前記仮運転は、前記第２の圧縮機の冷媒の圧力とバランス圧との差圧が、前記第１の圧縮機の運転中の冷媒の圧力とバランス圧との差圧未満であるような、前記第２の圧縮機の数秒間程度の運転であり、
   前記第１の圧縮機が可変圧縮機であり、第２の圧縮機が一定速圧縮機である
   ことを特徴とする圧縮機。
2. 可変圧縮機である第１の圧縮機と一定速圧縮機である第２の圧縮機とを備え、空調負荷の増減に伴う前記第１の圧縮機の負荷に応じて前記第２の圧縮機の運転を開始或いは停止する圧縮機の潤滑方法であって、
   前記第２の圧縮機の運転停止後に前記第１の圧縮機が断続運転した時間の合計時間が所定時間に達した後、
   前記第１の圧縮機が運転停止し、次に運転開始する前に、潤滑油を冷媒と共に摺動部まで導き、摺動部を潤滑油で適度に潤滑するように、前記第２の圧縮機を仮運転させ、
   前記仮運転は、前記第２の圧縮機の冷媒の圧力とバランス圧との差圧が、前記第１の圧縮機の運転中の冷媒の圧力とバランス圧との差圧未満であるような、前記第２の圧縮機の数秒間程度の運転である
   ことを特徴とする圧縮機の潤滑方法。

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