JP6273573B2 - 冷凍回路 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍回路に関する。

一般に、空気調和装置などに用いられる圧縮機の潤滑には、冷凍機油が用いられる。この冷凍機油は、冷媒とともに、冷媒の循環系内を循環する。そして、圧縮機の吸入側より吸入された冷凍機油は、圧縮機内部の各摺動部に供給され、各摺動部の潤滑に用いられる。それだけでなく、冷凍機油は、圧縮機の作動室に供給され、作動室内の隙間をシールすることにより、気化した冷媒の漏れを防止することにも用いられる。上記循環系において、圧縮機内の冷凍機油の貯留量が不足である場合、作動室内のシールが不完全になり、冷媒漏れによる圧縮機効率の低下と、圧縮機駆動部の摩擦による故障の原因となる。
従来、圧縮機内の冷凍機油の貯留量を検知するために、圧縮機ケーシング内の油面の位置を温度検出手段で検出し、冷凍機油の不足を検知して圧縮機を保護するという提案がされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３２５７３３号公報

しかし、上記従来の技術では、ケーシング内における冷媒ガスの温度及び油温を比較しているが、両者の温度差は必ずしも大きいものではなく、温度差が小さい例えば起動時のような運転状態の場合には、オイルレベルが低下していることを温度差に基づいて検知することは困難であった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷凍回路において、密閉型圧縮機のオイルレベルの低下を適切に検知できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ケース内に圧縮部を密閉した密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機の吐出口とオイルセパレータとを接続する吐出管と、前記オイルセパレータに溜まるオイルを前記密閉型圧縮機の吸込口に戻す戻し回路と、前記ケースと前記戻し回路とを接続する第１の吸込側接続管とを備え、前記第１の吸込側接続管は、前記密閉型圧縮機内の前記圧縮部に備えられた給油口よりも上方の位置で前記ケースに接続され、前記吐出管には第１の温度センサが設けられ、前記第１の吸込側接続管は、流路抵抗器と、当該流路抵抗器の下流に設けられる第２の温度センサとを備え、前記第１の吸込側接続管は、前記密閉型圧縮機の前記圧縮部の出口よりも下方の位置で前記ケースに接続され、前記ケースと前記オイルセパレータとを接続する接続管が設けられ、当該接続管は、前記圧縮部の出口よりも下方、且つ、前記第１の吸込側接続管の接続位置よりも上方で前記ケースに接続されたことを特徴とする冷凍回路を提供する。

また、前記接続管から分岐して前記戻し回路側に接続される第２の吸込側接続管を備え、当該第２の吸込側接続管は、第２の流路抵抗と、当該第２の流路抵抗の下流に設けられる第３の温度センサとを備えた構成としても良い。

さらに、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサで検出された温度の差に基づいて、前記ケース内のオイルレベルを検出する制御部を備えた構成としても良い。
また、前記第１の温度センサ、前記第２の温度センサ、及び、前記第３の温度センサで検出された温度の差に基づいて、前記ケース内のオイルレベルを検出する制御部を備えた構成としても良い。
また、前記戻し回路は、当該戻し回路の流路を開閉する開閉弁を備え、前記制御部は、前記オイルレベルの過不足を判別した場合、前記開閉弁を制御し、前記ケース内のオイルレベルを調整する構成としても良い。

本発明によれば、冷凍回路において、密閉型圧縮機のオイルレベルの低下を適切に検知できる。

本発明の第１の実施の形態に係る空気調和装置の模式図である。 圧縮機の概略構成を示す図である。 圧縮機及びオイルセパレータの周辺の構成を示す図である。 オイルセパレータの断面図である。 オイルレベルが不足した状態の圧縮機を示す図である。 第２の実施の形態における圧縮機及びオイルセパレータの周辺の構成を示す図である。 オイルレベルが充足状態にある圧縮機を示す図である。 オイルレベルが不足状態にある圧縮機を示す図である。 オイルレベルが過剰状態にある圧縮機を示す図である。 制御部によるオイルレベルの調整の制御のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る空気調和装置について図面を参照して説明する。ここでは、実施例として、１台の室外機と１台の室内機とが相互に冷媒配管で接続された空気調和装置を例に挙げて説明するが、室外機及び室外機の台数は、それぞれ複数台であってもよい。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る空気調和装置の模式図である。
図１に示すように、空気調和装置１００は、１台の室外機１０２と、１台の室内機１０３とを備え、これら室外機１０２と室内機１０３とは、冷媒配管により接続されている。この冷媒配管は、室内機１０３の室内熱交換器１１２の一端に接続されるガス冷媒配管１１０と、室内熱交換器１１２の他端に接続される冷媒液配管１１１とを備える。

室外機１０２は、圧縮機１０４（密閉型圧縮機）、オイルセパレータ１０５、四方弁１０６、室外熱交換器１０７、室外膨張機構１０８、アキュムレータ１０９、及び、これらの各部品を接続する上記ガス冷媒配管１１０及び冷媒液配管１１１を備えて構成される。
室内機１０３は、上記室内熱交換器１１２、室内膨張機構１１３、及び、これらの各部品を接続する上記ガス冷媒配管１１０及び冷媒液配管１１１を備えて構成される。
すなわち、圧縮機１０４、オイルセパレータ１０５、四方弁１０６、室外熱交換器１０７、室外膨張機構１０８、アキュムレータ１０９、室内熱交換器１１２及び室内膨張機構１１３を、ガス冷媒配管１１０及び冷媒液配管１１１で環状に繋ぐことで、空調運転を行うための冷凍回路１５０が構成される。

また、本発明の実施の形態の冷凍回路１５０は、圧縮機１０４の吐出口１０４ａとオイルセパレータ１０５とを接続する吐出管１１４と、圧縮機１０４のケース１２２とオイルセパレータ１０５の内部とを連通させる接続管１１５と、オイルセパレータ１０５に溜まるオイルを圧縮機１０４の吸込口１０４ｂに戻す戻し回路１１６とを備える。戻し回路１１６は、アキュムレータ１０９と圧縮機１０４の吸込口１０４ｂとを接続する冷媒戻し管１３０の途中に、オイルセパレータ１０５と冷媒戻し管１３０とを接続するオイル戻し管１３１を接続して構成されている。冷媒戻し管１３０はガス冷媒配管１１０の一部を構成している。
さらに、冷凍回路１５０は、圧縮機１０４のケース１２２と戻し回路１１６とを接続してケース１２２内を戻し回路１１６に連通させる第１の吸込側接続管１６０を備える。

また、空気調和装置１００は制御部１２３を備え、この制御部１２３は、操作パネル（不図示）で設定された所望の空調状態が得られるように、四方弁１０６、室外ファン（不図示）、室内ファン（不図示）、室外膨張機構１０８、室内膨張機構１１３、及び、圧縮機１０４を制御する。
四方弁１０６は、ガス冷媒配管１１０に介在されており、圧縮機１０４から吐出された冷媒の循環方向を運転モード（冷房モード及び暖房モード）に応じて切り替える。なお、図１には、冷房モード時の冷媒の流れが実線矢印で示され、暖房モード時の冷媒の流れが破線矢印で示されている。

室外熱交換器１０７は、上記室外ファンにより送風を受け、外気と冷媒との熱交換を行う。室外熱交換器１０７は、冷房モード時には凝縮器として機能し、暖房モード時には蒸発器として機能する。
室外膨張機構１０８は、暖房モード時に室外熱交換器１０７へ流入する冷媒を減圧膨張させるものであり、冷媒液配管１１１に設けられる。室外膨張機構１０８としては、例えば、キャピラリーチューブや電子膨張弁が用いられる。
アキュムレータ１０９は、圧縮機１０４の吸込側でガス冷媒配管１１０に介在されており、圧縮機１０４へ流入する冷媒を気液分離して液冷媒を内部に貯留し、ガス冷媒のみを圧縮機１０４へ送り出す。

室内熱交換器１１２は、内部を流れる冷媒と上記室内ファンより送風された空気との熱交換を行う。室内熱交換器１１２は、冷房モード時には蒸発器として機能し、暖房モード時には凝縮器として機能する。
室内膨張機構１１３は、冷媒液配管１１１に設けられており、冷房モード時に室内熱交換器１１２へ流入する冷媒を減圧膨張させる。室内膨張機構１１３としては、例えば、キャピラリーチューブや電子膨張弁が用いられる。

図２は、圧縮機１０４の概略構成を示す図である。
圧縮機１０４は、内部に冷媒及び潤滑用のオイルが密閉される上記ケース１２２と、ケース１２２内に収納されるシリンダ１１８（圧縮部）とを備えた密閉型圧縮機である。シリンダ１１８は、外部駆動源によって駆動され、例えば、外部駆動源としてのガスエンジンで駆動されるプーリー１２７を介して回転駆動される。

上下に長いシリンダ１１８は、ケース１２２の側面近傍に立てて配置され、吸込口１０４ｂの末端は、シリンダ１１８の上面に接続されている。シリンダ１１８は、冷媒をケース１２２内に吐出するシリンダ出口１１９（圧縮部の出口）を側面に備え、吸込口１０４ｂから吸い込まれてシリンダ１１８で圧縮された冷媒は、シリンダ出口１１９からケース１２２内で横方向へ吐出される。シリンダ出口１１９には、シリンダ出口１１９から吐出される冷媒に含まれるオイルを簡易的に冷媒から分離する網状のオイル分離体１２０を備える。また、シリンダ１１８は、シリンダ１１８内にオイルを吸い込む給油口１２１をシリンダ出口１１９の下方に備える。
ケース１２２内に貯留されるオイルは、ケース１２２の底面から順に溜まり、貯留されるオイル量が増加することで、オイルレベルＬ（オイルの液面位置）は上昇する。シリンダ出口１１９から突出されたガス冷媒は、ケース１２２内においてオイルの液面の上方に存在している。

図３は、圧縮機１０４及びオイルセパレータ１０５の周辺の構成を示す図である。図４は、オイルセパレータ１０５の断面図である。
オイルセパレータ１０５は、略円筒形状の両端を閉じるようにして形成されたセパレータケース１４０を備える。セパレータケース１４０は、上下方向に延びる略円筒状の筒状部１４１と、筒状部１４１の上端部を閉じる天部１４２と、筒状部１４１の下端部を閉じる底部１４３とを備える。
吐出管１１４の一端は、圧縮機１０４のケース１２２の上部の吐出口１０４ａに接続され、吐出管１１４の他端は、セパレータケース１４０の天部１４２の天部接続部１４２ａに接続されている。吐出管１１４には、圧縮機１０４から吐出されたガス冷媒の温度を検出する第１の温度センサ１２４が設けられている。第１の温度センサ１２４は制御部１２３に接続されている。
また、セパレータケース１４０には、ガス冷媒配管１１０が接続されており、オイルセパレータ１０５で分離されたガス冷媒は、ガス冷媒配管１１０を通って四方弁１０６側へ流れる。

オイルセパレータ１０５の底部１４３の底部接続部１４３ａには、オイル戻し管１３１の一端が接続されており、オイル戻し管１３１の他端は、冷媒戻し管１３０に接続されている。
オイル戻し管１３１には、オイル戻し管１３１内のオイルの流れを調整する抵抗部が設けられており、本実施の形態では、この抵抗部として電子膨張弁１１７（開閉弁）が使用されている。制御部１２３は、電子膨張弁１１７を制御してオイル戻し管１３１の流路を開閉し、オイルセパレータ１０５から圧縮機１０４へ最適量のオイルを戻す。

接続管１１５の一端は、圧縮機１０４のケース１２２のケース側面１３３に接続され、接続管１１５の他端は、オイルセパレータ１０５の筒状部１４１の側面接続部１４１ａに接続されている。側面接続部１４１ａは、オイルセパレータ１０５の上下方向において、天部接続部１４２ａの下方且つ底部接続部１４３ａの上方に設けられている。すなわち、接続管１１５は、天部接続部１４２ａと底部接続部１４３ａとの間の高さ位置でセパレータケース１４０内に開口している。
また、図２に示すように、接続管１１５の一端がケース側面１３３に接続される接続管接続部１３３ａは、シリンダ出口１１９よりも下方、且つ、給油口１２１よりも上方に配置されている。すなわち、接続管１１５の一端は、シリンダ出口１１９と給油口１２１との間の高さ位置でケース１２２内に開口している。
接続管１１５には、逆止弁１１５ａが設けられている。この逆止弁１１５ａは、接続管１１５を流れるガス冷媒及びオイルの流れを、ケース１２２からオイルセパレータ１０５に流れる一方向に規制する。

オイルセパレータ１０５は、遠心式の分離機であり、吐出管１１４の他端は、吐出管１１４から吐出されるガス冷媒とオイルとの気液混合流体が、筒状部１４１の内周面に沿って流れるように、筒状部１４１の内周面の接線方向を指向して配置されている。詳細には、オイルセパレータ１０５内に流入した上記気液混合流体は、筒状部１４１の内周面に沿ってオイルセパレータ１０５内を螺旋状に旋回しながら下降し、旋回中にオイルミストが筒状部１４１の内周面に付着することで、オイルが分離される。分離されたオイルは、下方に移動してセパレータケース１４０内に貯留される。

また、図４を参照し、接続管１１５の他端は、吐出管１１４の他端と同様に、接続管１１５から吐出される気液混合流体が、筒状部１４１の内周面に沿って流れるように、筒状部１４１の内周面の接線方向を指向して配置されている。このため、接続管１１５から吐出される気液混合流体によっても旋回流の形成を促進でき、オイルを効率良く分離できる。
セパレータケース１４０内に開口する接続管１１５の他端の開口径は、セパレータケース１４０内の吐出管１１４の開口径よりも小さく、セパレータケース１４０内のオイル戻し管１３１の開口径よりも大きい。

第１の吸込側接続管１６０は、上流側から順に、流路抵抗器１６１（流路抵抗）、第２の温度センサ１６２、及び、電磁弁１６３を備える。
流路抵抗器１６１は、例えばキャピラリーチューブであり、流路抵抗器１６１を冷媒が通過するとその冷媒は膨張するが、オイルは流路抵抗器１６１をそのまま通過する。
第２の温度センサ１６２は、制御部１２３に接続されており、流路抵抗器１６１を通過後の冷媒及びオイルの温度を検出する。
電磁弁１６３は制御部１２３によって開閉され、第１の吸込側接続管１６０を通過して戻し回路１１６に流れる冷媒及びオイルの量を調整する。電磁弁１６３は、第２の温度センサ１６２によって測定を行う際に開かれる。

本実施の形態の冷房モード時の動作について説明する。
冷房モード時は、圧縮機１０４から吐出された冷媒は、オイルセパレータ１０５、四方弁１０６、及び室外熱交換器１０７の順に導かれ、室外熱交換器１０７で室外ファンの送風を受けて凝縮液化される。その後、冷媒は、室外熱交換器１０７、室内膨張機構１１３及び室内熱交換器１１２の順に流れる。この室内熱交換器１１２では、室内膨張機構１１３で減圧膨張された低温低圧の冷媒が、室内ファンにより送風された空気との熱交換によって蒸発することで、室内熱交換器１１２を通過する空気が冷却される。その後、冷媒は、室内熱交換器１１２、四方弁１０６及びアキュムレータ１０９を順に流れて、再び圧縮機１０４に吸引される。

上記の動作において、圧縮機１０４から吐出されたガス冷媒に含まれるオイルは、オイルセパレータ１０５でガス冷媒から分離されるが、完全に分離されることはなく、少量のオイルはガス冷媒とともに冷凍回路１５０を循環して、再び圧縮機１０４に戻る。
このため、室外機１０２と室内機１０３との設置距離が離れていたり、高低差があったりするなど、空気調和装置１００の設置状況によっては冷凍回路１５０を循環するオイル量が増加し、圧縮機１０４でのオイル不足を招く可能性がある。
そうした状況を想定し、このような空気調和装置では、安全を見てあらかじめオイルの封入量を多くして対応しているのが通例である。

しかし、空気調和装置１００の設置状況が、室外機１０２と室内機１０３との設置距離が近く、高低差もない場合、圧縮機１０４のケース１２２内のオイルが過剰となり、シリンダ１１８で圧縮されたガス冷媒はシリンダ出口１１９から、オイル液体内に吐出されることとなる。その場合、圧縮されたガス冷媒がオイル液体内に拡散し、多数の気泡が生じる、所謂オイルフォーミング状態となる。圧縮機１０４内でオイルフォーミングが発生すると、圧縮機１０４からのオイル吐出量が増加するとともに、想定以上のオイルがオイルセパレータ１０５に流れ込み、オイルセパレータ１０５の所定の分離能力を超過し、分離能力が低下する。さらに、分離能力が低下したオイルセパレータ１０５に流れ込んだオイルは、そのまま冷凍回路１５０内に流れ、接続配管や熱交換器内に滞留して流路を狭くすることで、冷媒圧力損失を増加させたり、熱交換器で冷媒と空気との熱交換を阻害したりして、空気調和装置１００の性能低下を引き起こす。

ここで、圧縮機１０４のケース１２２内のオイルが過剰となった場合、つまり、ケース１２２内のオイルレベルＬがケース１２２内における接続管１１５の開口位置より上方となった場合の本実施の形態の動作について、図２を参照して説明する。
シリンダ１１８で圧縮されたガス冷媒は、吐出口１０４ａから吐出管１１４を通ってオイルセパレータ１０５に流入する。吐出管１１４をガス冷媒が通過する際、ガス冷媒には圧力損失が生じる。このためケース１２２内の冷媒圧力とオイルセパレータ１０５内の冷媒圧力とには差圧が生じ、ケース１２２内の冷媒圧力は、オイルセパレータ１０５内の冷媒圧力よりも大きくなる。

ケース１２２内のオイルレベルＬが過剰となり、図２に二点鎖線で示すように、オイルレベルＬが接続管１１５の開口位置より上方に位置する過剰状態になると、上記圧力差により圧縮機１０４内の余剰オイルは、上記開口から接続管１１５に流入し、接続管１１５を通ってオイルセパレータ１０５内に移動する。ケース１２２内のオイルが接続管１１５を通ってオイルセパレータ１０５に移動し、オイルレベルＬが接続管１１５の開口位置と同等まで下がると、接続管１１５にはガス冷媒及びオイルが混合して流れる。そして、オイルレベルＬが接続管１１５の開口位置よりも低下すると、オイルは、接続管１１５に流れなくなり、オイルセパレータ１０５へ移動しなくなる。
このように、ケース１２２内のオイルレベルＬが過剰になると、余剰オイルが接続管１１５を通ってオイルセパレータ１０５に流れるため、オイルレベルＬがシリンダ出口１１９に達することを防止でき、オイルフォーミングの発生を防止できる。

本実施の形態では、制御部１２３は、第１の温度センサ１２４及び第２の温度センサ１６２の温度の検出値に基づいてケース１２２内のオイルレベルＬを判別するとともに、電子膨張弁１１７を開閉してケース１２２内のオイルレベルＬを調整する。以下、この動作について説明する。
図２に実線でオイルレベルＬが示されるように、オイルレベルＬが、接続管１１５のケース１２２内での開口位置と第１の吸込側接続管１６０のケース１２２内での開口位置との間に位置する状態は、充足状態である。充足状態では、オイルレベルＬがシリンダ出口１１９と給油口１２１との間に位置し、オイルフォーミング及びシリンダ１１８のオイル不足が発生しないため、この充足状態は、好ましい状態である。

充足状態では、吐出管１１４には、シリンダ出口１１９で圧縮された高温・高圧のガス冷媒が流れ、制御部１２３は、第１の温度センサ１２４で、吐出管１１４を通るガス冷媒の温度Ｔ１を検出する。
また、充足状態では、第１の吸込側接続管１６０には、ケース１２２内からオイルが流れ、制御部１２３は、第２の温度センサ１６２で、第１の吸込側接続管１６０を通る流体の温度Ｔ２を検出する。詳細には、ケース１２２から第１の吸込側接続管１６０に流入したオイルは、流路抵抗器１６１、第２の温度センサ１６２及び電磁弁１６３を順に通過し、戻し回路１１６に流入する。オイルは流路抵抗器１６１を通過してもほとんど状態が変化しないため、充足状態において第２の温度センサ１６２で検出される温度は、ケース１２２内のオイルの温度とほぼ等しい。ここで、シリンダ出口１１９で圧縮されてケース１２２に吐出された高温・高圧のガス冷媒の温度と、ケース１２２内のオイルの温度とは、ほぼ同一とみなすことができる。そして、制御部１２３は、温度Ｔ１と温度Ｔ２とを比較し、温度Ｔ１＝温度Ｔ２であるときは、オイルレベルＬは充足状態にあると判別する。詳細には、シリンダ出口１１９から吐出されるガス冷媒の温度はケース１２２内のオイルの温度よりも高いが、本実施の形態では、例えば温度Ｔ１と温度Ｔ２との温度差が５（Ｋ）以内である場合、制御部１２３はこの差を有意な温度差とは判定せず、温度Ｔ１＝温度Ｔ２であると判別する。

図５は、オイルレベルＬが不足した状態の圧縮機１０４を示す図である。
図５に示すように、オイルレベルＬが、第１の吸込側接続管１６０のケース１２２内での開口位置よりも下方に位置する状態は、不足状態である。この不足状態では、オイルレベルＬが給油口１２１に近接し、シリンダ１１８のオイル不足が発生する虞がある。

不足状態では、充足状態と同様に、吐出管１１４には、シリンダ出口１１９で圧縮された高温・高圧のガス冷媒が流れ、制御部１２３は、第１の温度センサ１２４で、吐出管１１４を通るガス冷媒の温度Ｔ１を検出する。
また、不足状態では、第１の吸込側接続管１６０には、ケース１２２内からガス冷媒が流れ、制御部１２３は、第２の温度センサ１６２で、第１の吸込側接続管１６０を通る流体の温度Ｔ２を検出する。詳細には、ケース１２２から第１の吸込側接続管１６０に流入したガス冷媒は、流路抵抗器１６１、第２の温度センサ１６２及び電磁弁１６３を順に通過し、戻し回路１１６に流入する。ガス冷媒は、流路抵抗器１６１を通過する際に膨張し、温度が大きく低下するため、不足状態において第２の温度センサ１６２で検出される温度Ｔ２は、吐出管１１４側の温度Ｔ１よりも大幅に小さい。そして、制御部１２３は、温度Ｔ１と温度Ｔ２とを比較し、温度Ｔ１＞温度Ｔ２であるときは、オイルレベルＬは不足状態にあると判別する。本実施の形態では、有意な温度差がある場合に、例えば温度Ｔ１と温度Ｔ２との温度差が５（Ｋ）を超える場合に、温度Ｔ１＞温度Ｔ２であると判別する。本実施の形態では、ガス冷媒は膨張によって温度が大きく変化し、温度Ｔ１と温度Ｔ２との間には明確な温度差が発生するため、オイルレベルＬを正しく判別できる。

オイルレベルＬが不足状態にあると判別した場合、制御部１２３は、電子膨張弁１１７の開度を増加させる。これにより、オイルセパレータ１０５から戻し回路１１６を通って圧縮機１０４に還流するオイル量が増加し、ケース１２２のオイルレベルＬは充足状態まで上昇する。

以上説明したように、本発明を適用した第１の実施の形態によれば、冷凍回路１５０は、ケース１２２内にシリンダ１１８を密閉した圧縮機１０４と、圧縮機１０４の吐出口１０４ａとオイルセパレータ１０５とを接続する吐出管１１４と、オイルセパレータ１０５に溜まるオイルを圧縮機１０４の吸込口１０４ｂに戻す戻し回路１１６と、ケース１２２と戻し回路１１６とを接続する第１の吸込側接続管１６０とを備え、第１の吸込側接続管１６０は、圧縮機１０４内の給油口１２１よりも上方の位置でケース１２２に接続され、吐出管１１４には第１の温度センサ１２４が設けられ、第１の吸込側接続管１６０は、流路抵抗器１６１と、流路抵抗器１６１の下流に設けられる第２の温度センサ１６２とを備える。この構成によれば、第１の吸込側接続管１６０に冷媒が流れる場合は冷媒が流路抵抗器１６１で膨張して冷媒の温度が大きく変化するが、第１の吸込側接続管１６０にオイルが流れる場合はオイルの温度はほとんど変化しないため、第２の温度センサ１６２の測定値は、第１の吸込側接続管１６０を通る流体に応じて大きく変化する。そして、大きく変化する第２の温度センサ１６２の温度Ｔ２と、第１の温度センサ１２４の温度Ｔ１とを比較することで、ケース１２２内のオイルレベルＬが給油口１２１よりも上方にあるか否かを知ることができ、圧縮機１０４のオイルレベルＬの低下を適切に検知できる。

また、第１の吸込側接続管１６０は、圧縮機１０４のシリンダ１１８のシリンダ出口１１９よりも下方の位置でケース１２２に接続され、冷凍回路１５０は、ケース１２２とオイルセパレータ１０５とを接続する接続管１１５を備え、接続管１１５は、シリンダ出口１１９よりも下方、且つ、第１の吸込側接続管１６０の接続位置よりも上方でケース１２２に接続される。このため、第２の温度センサ１６２の温度Ｔ２に基づいて、オイルレベルＬが給油口１２１よりも上方の位置にあることを知ることができるとともに、オイルレベルＬが第１の吸込側接続管１６０の接続位置よりも上方にある場合には、接続管１１５を介してオイルをオイルセパレータ１０５に排出でき、オイルレベルＬがシリンダ出口１１９を越えて過剰に高くなることを防止できる。

また、第１の温度センサ１２４と第２の温度センサ１６２で検出された温度の差に基づいて、ケース１２２内のオイルレベルＬを検出する制御部１２３を備えたため、圧縮機１０４のオイルレベルＬの低下を適切に検知できる。
また、戻し回路１１６は、戻し回路１１６の流路を開閉する電子膨張弁１１７を備え、制御部１２３は、オイルレベルＬの不足を判別した場合、電子膨張弁１１７を制御し、ケース１２２内のオイルレベルＬを調整するため、圧縮機１０４のオイルレベルＬを適切なレベルに保つことができる。

［第２の実施の形態］
以下、図６〜図１０を参照して、本発明を適用した第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態において、上記第１の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
本第２の実施の形態は、接続管１１５から分岐して戻し回路１１６に接続される第２の吸込側接続管１７０が設けられ、第２の吸込側接続管１７０が、第２の流路抵抗器１７１と、第３の温度センサ１７２とを備え、制御部１２３が、温度Ｔ１と温度Ｔ２と第３の温度センサ１７２の検出温度である温度Ｔ３に基づいてオイルレベルＬを調整する点が、上記第１の実施の形態と異なる。

図６は、第２の実施の形態における圧縮機１０４及びオイルセパレータ１０５の周辺の構成を示す図である。
図６に示すように、接続管１１５には、一端が接続管１１５から分岐して延びて他端が第１の吸込側接続管１６０の途中に接続される第２の吸込側接続管１７０が接続されている。詳細には、第２の吸込側接続管１７０の一端は、逆止弁１１５ａよりも上流に接続され、第２の吸込側接続管１７０の他端は、第２の温度センサ１６２の下流側且つ電磁弁１６３の上流側に接続されている。すなわち、第２の吸込側接続管１７０は、第１の吸込側接続管１６０を介して戻し回路１１６に接続されている。

第２の吸込側接続管１７０は、上流側から順に、第２の流路抵抗器１７１（第２の流路抵抗）と、第３の温度センサ１７２とを備え、電磁弁１６３は、第３の温度センサ１７２の下流に位置する。
第２の流路抵抗器１７１は、例えばキャピラリーチューブであり、流路抵抗器１６１を冷媒が通過するとその冷媒は膨張するが、オイルは流路抵抗器１６１をそのまま通過する。
第３の温度センサ１７２は、制御部１２３に接続されており、第２の流路抵抗器１７１を通過後の流体の温度Ｔ３を検出する。
電磁弁１６３は制御部１２３によって開閉され、第１の吸込側接続管１６０及び第２の吸込側接続管１７０を通過して戻し回路１１６に流れる冷媒及びオイルの量を調整する。

ここで、温度Ｔ１、温度Ｔ２及び温度Ｔ３に基づくオイルレベルＬの判別について説明する。図７は、オイルレベルＬが充足状態にある圧縮機１０４を示す図である。図８は、オイルレベルＬが不足状態にある圧縮機１０４を示す図である。図９は、オイルレベルＬが過剰状態にある圧縮機１０４を示す図である。

図７に示すように、オイルレベルＬが充足状態にある場合、ケース１２２内から接続管１１５に流れるガス冷媒は、第２の吸込側接続管１７０に分岐して流れて第２の流路抵抗器１７１で膨張する。制御部１２３は、第２の流路抵抗器１７１で膨張して温度が大きく低下したガス冷媒の温度を温度Ｔ３として検出する。また、充足状態では、制御部１２３は、シリンダ１１８から吐出されたガス冷媒の温度を温度Ｔ１として検出し、第１の吸込側接続管１６０を流れて流路抵抗器１６１を通過した後のオイルの温度を温度Ｔ２として検出する。ここで、オイルは、流路抵抗器１６１を通過しても温度が低下しない。
すなわち、充足状態では、温度Ｔ１と温度Ｔ２とが等しく、温度Ｔ３は、温度Ｔ１及び温度Ｔ２よりも小さくなる。そして、制御部１２３は、温度Ｔ２＞温度Ｔ３の状態を検出すると、オイルレベルＬが充足状態であると判別する。本実施の形態では、制御部１２３は、有意な温度差があれば、例えば温度Ｔ２が温度Ｔ３よりも５（Ｋ）を超えて高ければ、温度Ｔ２＞温度Ｔ３であると判別する。

図８に示すように、オイルレベルＬが不足状態にある場合、第２の吸込側接続管１７０には、ガス冷媒が流れ、制御部１２３は、第２の流路抵抗器１７１で膨張して温度が低下したガス冷媒の温度を温度Ｔ３として検出する。また、不足状態では、第１の吸込側接続管１６０には、ガス冷媒が流れ、制御部１２３は、流路抵抗器１６１で膨張して温度が低下したガス冷媒の温度を温度Ｔ３として検出する。ここで、第２の流路抵抗器１７１及び流路抵抗器１６１は、通過する冷媒の膨張量が略等しくなるように構成されており、不足状態では、温度Ｔ３と温度Ｔ２とは等しい。また、不足状態では、制御部１２３は、シリンダ１１８から吐出されたガス冷媒の温度を温度Ｔ１として検出する。

すなわち、不足状態では、温度Ｔ３と温度Ｔ２とが等しく、温度Ｔ１は、温度Ｔ３及び温度Ｔ２よりも大きくなる。そして、制御部１２３は、温度Ｔ１＞温度Ｔ２＝温度Ｔ３の状態を検出すると、オイルレベルＬが不足状態であると判別する。ここで、制御部１２３は、有意な温度差があれば、例えば温度Ｔ１が温度Ｔ２及び温度Ｔ３よりも５（Ｋ）を超えて高ければ、温度Ｔ１＞温度Ｔ２＝温度Ｔ３であると判別する。

図９に示すように、オイルレベルＬが過剰状態にある場合、第２の吸込側接続管１７０には、オイルが流れ、制御部１２３は、第２の流路抵抗器１７１を通過した後のオイルの温度を温度Ｔ３として検出する。また、過剰状態では、第１の吸込側接続管１６０には、オイルが流れ、制御部１２３は、流路抵抗器１６１を通過した後のオイルの温度を温度Ｔ３として検出する。また、過剰状態では、制御部１２３は、シリンダ１１８から吐出されたガス冷媒の温度を温度Ｔ１として検出する。

ここで、オイルは、流路抵抗器１６１及び第２の流路抵抗器１７１をそれぞれ通過しても温度が低下しないため、流路抵抗器１６１及び第２の流路抵抗器１７１を通過した後のオイルの温度は、シリンダ１１８から吐出されるガス冷媒の温度とほぼ等しい。すなわち、オイルレベルＬの過剰状態では、温度Ｔ１＝温度Ｔ２＝温度Ｔ３となる。そして、制御部１２３は、温度Ｔ１＝温度Ｔ２＝温度Ｔ３の状態を検出すると、オイルレベルＬが過剰状態であると判別する。制御部１２３は、有意な温度差がない場合、例えば温度Ｔ１、温度Ｔ２及び温度Ｔ３の３つの温度の差が５（Ｋ）の範囲内にある場合、温度Ｔ１＝温度Ｔ２＝温度Ｔ３であると判別する。

図１０は、制御部１２３によるオイルレベルＬの調整の制御のフローチャートである。
制御部１２３は、空気調和装置１００の運転開始又は運転変更（設定温度、冷暖切り替え）に伴い、オイル戻し管１３１の電子膨張弁１１７の開度制御を開始する。ここでは、電子膨張弁１１７は、一例として、全閉の０ｓｔｅｐから全開の４８０ｓｔｅｐの範囲で開度を調整可能な電子膨張弁であるものとして説明する。
図１０を参照し、まず、制御部１２３は、空気調和装置１００の運転開始後に、第１の吸込側接続管１６０の電磁弁１６３を開く（ステップＳ１）。これにより、戻し回路１１６に連通する流路が開き、ケース１２２内の流体が、第１の吸込側接続管１６０及び第２の吸込側接続管１７０を通過可能となる。

次いで、制御部１２３は、第１の温度センサ１２４、第２の温度センサ１６２及び第３の温度センサ１７２を介して、温度Ｔ１、温度Ｔ２及び温度Ｔ３をそれぞれ検出し（ステップＳ２）、電磁弁１６３を閉じる（ステップＳ３）。
次に、制御部１２３は、検出した温度が、温度Ｔ２＝温度Ｔ３であるか否かを判別する（ステップＳ４）。温度Ｔ２＝温度Ｔ３でない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、すなわち、温度Ｔ２＞温度Ｔ３である場合、制御部１２３は、オイルレベルＬが充足状態にあると判別し、その状態で所定時間、一例として１０分待機し（ステップＳ５）、ステップＳ１の処理に戻る。すなわち、オイルレベルＬが不足状態である間は、制御部１２３は、１０分毎にオイルレベルＬを判別する動作を行う。なお、接続管１１５が第１の吸込側接続管１６０よりも高い位置でケース１２２内に開口しているため、ステップＳ４において温度Ｔ２＜温度Ｔ３となることは無い。

温度Ｔ２＝温度Ｔ３である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御部１２３は、温度Ｔ１＝温度Ｔ２＝温度Ｔ３であるか否かを判別する（ステップＳ６）。温度Ｔ１＝温度Ｔ２＝温度Ｔ３ではない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、すなわち、温度Ｔ１＞温度Ｔ２＝温度Ｔ３である場合、制御部１２３は、オイルレベルＬが不足状態にあると判別し、次いで、電子膨張弁１１７が全開の４８０ｓｔｅｐであるか否かを判別する（ステップＳ７）。
電子膨張弁１１７が全開でなければ（ステップＳ７：Ｎｏ）、制御部１２３は、電子膨張弁１１７の開度を一定のｓｔｅｐ、例えば２０ｓｔｅｐだけ開き（ステップＳ８）、その状態で所定時間、一例として１分待機し（ステップＳ９）、ステップＳ１の処理に戻る。すなわち、オイルレベルＬが不足状態である間は、制御部１２３は、１分毎に電子膨張弁１１７を２０ｓｔｅｐずつ段階的に開き、オイルレベルＬを充足状態側に変化させる。ここで、ステップＳ９の待機時間は、ステップＳ５の待機時間よりも短い。このため、オイルが不足している場合に、オイルレベルＬを迅速に上昇させることができ、オイルの不足を短時間で改善できる。
なお、シリンダ１１８から吐出されたガス冷媒は最も温度が高くなるため、ステップＳ６において温度Ｔ１＜温度Ｔ２＝温度Ｔ３となることは無い。

温度Ｔ１＝温度Ｔ２＝温度Ｔ３である場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御部１２３は、オイルレベルＬが過剰状態であると判別し、電子膨張弁１１７が全閉の０ｓｔｅｐであるか否かを判別する（ステップＳ１０）。
電子膨張弁１１７が全閉の０ｓｔｅｐでなければ（ステップＳ１０：Ｎｏ）、制御部１２３は、電子膨張弁１１７の開度を一定のｓｔｅｐ、例えば２０ｓｔｅｐだけ閉じ（ステップＳ１１）、その状態で所定時間、一例として５分待機し（ステップＳ１２）、ステップＳ１の処理に戻る。すなわち、オイルレベルＬが過剰状態である間は、制御部１２３は、５分毎に電子膨張弁１１７を２０ｓｔｅｐずつ段階的に閉じ、オイルレベルＬを充足状態側に変化させる。

ここで、ステップＳ１２の待機時間は、ステップＳ９の待機時間よりも長く、ステップＳ５の待機時間よりも短い。このように、過剰状態の場合は、電子膨張弁１１７を操作してから待機する時間が、不足状態よりも長く設定されているため、オイルレベルＬの変動がより安定した状態でオイルレベルＬの判別をすることができ、電子膨張弁１１７が短時間内に開閉を繰り返すことを防止でき、オイルレベルＬの変動を効果的に安定化させることができる。また、過剰状態では、余剰のオイルが接続管１１５からオイルセパレータ１０５に流れることで、オイルレベルＬがシリンダ出口１１９に達することが抑制されるため、待機時間を長く設定したとしても、性能への影響は小さい。

以上説明したように、本発明を適用した第２の実施の形態によれば、接続管１１５から分岐して戻し回路１１６側に接続される第２の吸込側接続管１７０を備え、第２の吸込側接続管１７０は、第２の流路抵抗器１７１と、第２の流路抵抗器１７１の下流に設けられる第３の温度センサ１７２とを備える。この構成によれば、第２の吸込側接続管１７０に冷媒が流れる場合は冷媒が第２の吸込側接続管１７０で膨張して冷媒の温度が大きく変化するが、第２の吸込側接続管１７０にオイルが流れる場合はオイルの温度はほとんど変化しないため、第３の温度センサ１７２の測定値である温度Ｔ３は、第２の吸込側接続管１７０を通る流体に応じて大きく変化する。そして、大きく変化する第３の温度センサ１７２の温度Ｔ３と、第１の温度センサ１２４の温度Ｔ１とを比較することで、ケース１２２内のオイルレベルＬが接続管１１５よりも上方にあるか否かを知ることができ、圧縮機１０４のオイルレベルＬを適切に検知できる。

また、第１の温度センサ１２４、第２の温度センサ１６２、及び、第３の温度センサ１７２で検出された温度の差に基づいて、ケース１２２内のオイルレベルＬを検出する制御部１２３を備えたため、ケース１２２内のオイルレベルＬが、過剰状態、充足状態及び不足状態のいずれにあるかを簡単な構成で検出することができる。
さらに、戻し回路１１６は、戻し回路１１６の流路を開閉する電子膨張弁１１７を備え、制御部１２３は、オイルレベルＬの過剰状態及び不足状態を判別した場合、電子膨張弁１１７を制御し、ケース１２２内のオイルレベルＬを充足状態にするため、オイルレベルＬを適切なレベルに保つことができる。

なお、上記実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上記第２の実施の形態では、第２の吸込側接続管１７０は、第１の吸込側接続管１６０を介して戻し回路１１６に接続されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第２の吸込側接続管１７０は、戻し回路１１６に接続されていれば良く、例えば、第２の吸込側接続管１７０を戻し回路１１６に直接接続し、第２の吸込側接続管１７０に電磁弁１６３とは別の電磁弁を設けても良い。
また、上記第１及び第２の実施の形態では、制御部１２３は、第１の温度センサ１２４、第２の温度センサ１６２及び第３の温度センサ１７２を介して温度を検出するものとして説明したが、温度の検出は、管を流れる流体の温度を直接検出しても良く、また、管の温度を介して間接的に検出しても良い。

１０４ 圧縮機（密閉型圧縮機）
１０４ａ 吐出口
１０４ｂ 吸込口
１０５ オイルセパレータ
１１４ 吐出管
１１５ 接続管
１１６ 戻し回路
１１７ 電子膨張弁（開閉弁）
１１８ シリンダ（圧縮部）
１１９ シリンダ出口（圧縮部の出口）
１２１ 給油口
１２２ ケース
１２３ 制御部
１２４ 第１の温度センサ
１５０ 冷凍回路
１６０ 第１の吸込側接続管
１６１ 流路抵抗器（流路抵抗）
１６２ 第２の温度センサ
１７０ 第２の吸込側接続管
１７１ 第２の流路抵抗器（第２の流路抵抗）
１７２ 第３の温度センサ
Ｌ オイルレベル

Claims (5)

1. ケース内に圧縮部を密閉した密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機の吐出口とオイルセパレータとを接続する吐出管と、前記オイルセパレータに溜まるオイルを前記密閉型圧縮機の吸込口に戻す戻し回路と、前記ケースと前記戻し回路とを接続する第１の吸込側接続管とを備え、前記第１の吸込側接続管は、前記密閉型圧縮機内の前記圧縮部に備えられた給油口よりも上方の位置で前記ケースに接続され、
   前記吐出管には第１の温度センサが設けられ、
   前記第１の吸込側接続管は、流路抵抗器と、当該流路抵抗器の下流に設けられる第２の温度センサとを備え、
   前記第１の吸込側接続管は、前記密閉型圧縮機の前記圧縮部の出口よりも下方の位置で前記ケースに接続され、前記ケースと前記オイルセパレータとを接続する接続管が設けられ、当該接続管は、前記圧縮部の出口よりも下方、且つ、前記第１の吸込側接続管の接続位置よりも上方で前記ケースに接続されたことを特徴とする冷凍回路。
2. 前記接続管から分岐して前記戻し回路側に接続される第２の吸込側接続管を備え、当該第２の吸込側接続管は、第２の流路抵抗器と、当該第２の流路抵抗器の下流に設けられる第３の温度センサとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍回路。
3. 前記第１の温度センサと前記第２の温度センサで検出された温度の差に基づいて、前記ケース内のオイルレベルを検出する制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍回路。
4. 前記第１の温度センサ、前記第２の温度センサ、及び、前記第３の温度センサで検出された温度の差に基づいて、前記ケース内のオイルレベルを検出する制御部を備えたことを特徴とする請求項２記載の冷凍回路。
5. 前記戻し回路は、当該戻し回路の流路を開閉する開閉弁を備え、
   前記制御部は、前記オイルレベルの過不足を判別した場合、前記開閉弁を制御し、前記ケース内のオイルレベルを調整することを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍回路。

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