JP6340681B2

JP6340681B2 - 冷凍回路

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Publication number: JP6340681B2
Application number: JP2014021513A
Authority: JP
Inventors: 増田　哲也; 哲也増田; 雅章長井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2018-06-13
Anticipated expiration: 2034-02-06
Also published as: JP2015148383A

Description

本発明は、冷凍回路に関する。

従来、圧縮機のオイルレベルを検知するために、圧縮機ケーシング内の油面の位置を温度検出手段の温度に基づいて検出し、オイルレベルの低下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（例えば、特許文献１参照）。
また、オイルセパレータの異なる高さ位置に接続されたオイル還流管のそれぞれに抵抗器を設け、抵抗器を通過後のオイルの温度を検知し、これらの温度を比較することで、オイルセパレータ内のオイルレベルを検出し、圧縮機への還流量の調整を行う技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献１、２では、共に、２つの測定点の温度を検知し、温度差があれば両測定点の間に油面が存在していると判定し、温度差がなければ両測定点の間に油面が存在しないと判定する。

特開２００５−３２５７３３号公報特開平０８−５１６７号公報

ところで、上記従来の冷凍回路では、圧縮機やオイルセパレータ内オイルの充足及び不足については判定できるものの、想定以上にオイルが存在している場合の判定はできない。ここで、圧縮機内に想定以上にオイルが存在した場合、つまり、圧縮機内のシリンダの吐出口以上にオイルが存在した場合、シリンダで圧縮されたガス冷媒は、シリンダの吐出口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。圧縮機内でオイルフォーミングが発生すると、圧縮機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に流れ込み、オイルセパレータ所定の分離能力を超過することとなり、分離能力が低下する。さらに、分離効率が低下したオイルセパレータに流れ込んだオイルは、そのまま冷凍回路内に流れ、接続配管や熱交換器内に滞留し、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て性能低下を引き起こしたりする。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、オイルフォーミングの発生を防止して、冷凍回路の性能低下を防止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を備え、前記密閉型圧縮機の吐出口にオイルセパレータを接続し、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を備え、前記ケースと前記オイルセパレータとを連通する接続管を備え、前記接続管は、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、前記吐出口を前記オイルセパレータに接続する吐出管よりも下方の位置、且つ、前記戻し回路と前記オイルセパレータとの接続部よりも上方の位置で、前記オイルセパレータに接続されることを特徴とする冷凍回路を提供する。

また、前記吐出管に設けられる第１の温度センサと、前記接続管に設けられる第２の温度センサとを備え、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサが検出し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る構成としても良い。
さらに、前記戻し回路は、一端が前記オイルセパレータ内に開口し、他端が前記密閉型圧縮機の吸込口に連絡されるとともに、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、前記オイルレベルが前記接続管の接続位置よりも上方の位置にあると検出した場合は、前記開閉弁を閉じる閉制御を行い、前記オイルレベルが前記接続管の接続位置よりも下方の位置にあると検出した場合は、前記開閉弁を開く開制御を行う構成としても良い。

本発明によれば、オイルフォーミングの発生を防止して、冷凍回路の性能低下を防止できる。

本発明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。オイルレベルが接続管の開口位置より下方にある状態の圧縮機を示す図である。制御部による電子膨張弁の開度制御を示す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。
図１は、本発明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１は、１台の室外機２と、１台の室内機３とを備え、これら室外機２と室内機３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３の室内熱交換器１２の一端に接続されるガス冷媒配管１０と、室内熱交換器１２の他端に接続される冷媒液配管１１とを備える。

室外機２は、圧縮機４（密閉型圧縮機）、オイルセパレータ５、四方弁６、室外熱交換器７、室外膨張機構８、アキュムレータ９、及び、これらの各部品を接続する上記ガス冷媒配管１０及び冷媒液配管１１を備えて構成される。
室内機３は、上記室内熱交換器１２、室内膨張機構１３、及び、これらの各部品を接続する上記ガス冷媒配管１０及び冷媒液配管１１を備えて構成される。
すなわち、圧縮機４、オイルセパレータ５、四方弁６、室外熱交換器７、室外膨張機構８、アキュムレータ９、室内熱交換器１２及び室内膨張機構１３を、ガス冷媒配管１０及び冷媒液配管１１で環状に繋ぐことで、空調運転を行うための冷凍回路５０が構成される。

また、本発明の実施の形態の冷凍回路５０は、圧縮機４の吐出口４ａとオイルセパレータ５とを接続する吐出管１４と、圧縮機４のケース２２とオイルセパレータ５の内部とを連通させる接続管１５と、オイルセパレータ５に溜まるオイルを圧縮機４の吸込口４ｂに戻す戻し回路１６とを備える。戻し回路１６は、アキュムレータ９と圧縮機４の吸込口４ｂとを接続する冷媒戻し管３０の途中に、オイルセパレータ５と冷媒戻し管３０とを接続するオイル戻し管３１を接続して構成されている。冷媒戻し管３０はガス冷媒配管１０の一部を構成している。

また、空気調和装置１は制御部２３を備え、この制御部２３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６、室外ファン（不図示）、室内ファン（不図示）、室外膨張機構８、室内膨張機構１３、及び、圧縮機４を制御する。
四方弁６は、ガス冷媒配管１０に介在されており、圧縮機４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７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７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８は、暖房モード時に室外熱交換器７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１１に設けられる。室外膨張機構８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９は、圧縮機４の吸込側でガス冷媒配管１０に介在されており、圧縮機４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４へ送り出す。

室内熱交換器１２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１２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１３は、冷媒液配管１１に設けられており、冷房モード時に室内熱交換器１２へ流入する冷媒を減圧膨張させる。室内膨張機構１３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４の概略構成を示す図である。
圧縮機４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２２と、ケース２２内に収納されるシリンダ１８（圧縮部）とを備えた密閉型圧縮機である。シリンダ１８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２７を介して回転駆動される。

上下に長いシリンダ１８は、ケース２２の側面近傍に立てて配置され、吸込口４ｂの末端は、シリンダ１８の上面に接続されている。シリンダ１８は、冷媒をケース２２内に吐出するシリンダ出口１９（圧縮部の出口）を側面に備え、吸込口４ｂから吸い込まれてシリンダ１８で圧縮された冷媒は、シリンダ出口１９からケース２２内で横方向へ吐出される。シリンダ出口１９には、シリンダ出口１９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２０を備える。また、シリンダ１８は、シリンダ１８内にオイルを吸い込む給油口２１をシリンダ出口１９の下方に備える。
ケース２２内に貯留されるオイルは、ケース２２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１９から突出されたガス冷媒は、ケース２２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４及びオイルセパレータ５の周辺の構成を示す図である。図４は、オイルセパレータ５の断面図である。
オイルセパレータ５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４０を備える。セパレータケース４０は、上下方向に延びる略円筒状の筒状部４１と、筒状部４１の上端部を閉じる天部４２と、筒状部４１の下端部を閉じる底部４３とを備える。
吐出管１４の一端は、圧縮機４のケース２２の上部の吐出口４ａに接続され、吐出管１４の他端は、セパレータケース４０の天部４２の天部接続部４２ａに接続されている。また、天部４２には、ガス冷媒配管１０が接続されており、オイルセパレータ５で分離されたガス冷媒は、ガス冷媒配管１０を通って四方弁６側へ流れる。

オイルセパレータ５の底部４３の底部接続部４３ａには、オイル戻し管３１の一端が接続されており、オイル戻し管３１の他端は、冷媒戻し管３０に接続されている。
オイル戻し管３１には、オイル戻し管３１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１７（開閉弁）が使用されている。制御部２３は、電子膨張弁１７を制御してオイル戻し管３１の流路を開閉し、オイルセパレータ５から圧縮機４へ最適量のオイルを戻す。

接続管１５の一端は、圧縮機４のケース２２のケース側面３３に接続され、接続管１５の他端は、オイルセパレータ５の筒状部４１の側面接続部４１ａに接続されている。側面接続部４１ａは、オイルセパレータ５の上下方向において、天部接続部４２ａの下方且つ底部接続部４３ａの上方に設けられている。すなわち、接続管１５は、天部接続部４２ａと底部接続部４３ａとの間の高さ位置でセパレータケース４０内に開口している。
また、図２に示すように、接続管１５の一端がケース側面３３に接続される接続管接続部３３ａは、シリンダ出口１９よりも下方、且つ、給油口２１よりも上方に配置されている。すなわち、接続管１５の一端は、シリンダ出口１９と給油口２１との間の高さ位置でケース２２内に開口している。

オイルセパレータ５は、遠心式の分離機であり、吐出管１４の他端は、吐出管１４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４１の内周面に沿って流れるように、筒状部４１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５内に流入した上記気液混合流体は、筒状部４１の内周面に沿ってオイルセパレータ５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４１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４０内に貯留される。

また、図４を参照し、接続管１５の他端は、吐出管１４の他端と同様に、接続管１５から吐出される気液混合流体が、筒状部４１の内周面に沿って流れるように、筒状部４１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１５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４０内に開口する接続管１５の他端の開口径は、セパレータケース４０内の吐出管１４の開口径よりも小さく、セパレータケース４０内のオイル戻し管３１の開口径よりも大きい。

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４から吐出された冷媒は、オイルセパレータ５、四方弁６、及び室外熱交換器７の順に導かれ、室外熱交換器７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７、室内膨張機構１３及び室内熱交換器１２の順に流れる。この室内熱交換器１２では、室内膨張機構１３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１２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１２、四方弁６及びアキュムレータ９を順に流れて、再び圧縮機４に吸引される。

上記の動作において、圧縮機４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５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５０を循環して、再び圧縮機４に戻る。
このため、室外機２と室内機３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１の設置状況によっては冷凍回路５０を循環するオイル量が増加し、圧縮機４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１の設置状況が、室外機２と室内機３との設置距離が近く、高低差もない場合、圧縮機４のケース２２内のオイルが過剰となり、シリンダ１８で圧縮されたガス冷媒はシリンダ出口１９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４内でオイルフォーミングが発生すると、圧縮機４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５に流れ込み、オイルセパレータ５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５に流れ込んだオイルは、そのまま冷凍回路５０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１の性能低下を引き起こす。

ここで、圧縮機４のケース２２内のオイルが過剰となった場合、つまり、ケース２２内のオイルレベルＬがケース２２内における接続管１５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を参照しながら説明する。
シリンダ１８で圧縮されたガス冷媒は、吐出口４ａから吐出管１４を通ってオイルセパレータ５に流入する。吐出管１４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２２内の冷媒圧力とオイルセパレータ５内の冷媒圧力とには差圧が生じ、ケース２２内の冷媒圧力は、オイルセパレータ５内の冷媒圧力よりも大きくなる。

ケース２２内のオイルレベルＬが過剰となり、オイルレベルＬが接続管１５の開口位置より上方になると、上記圧力差により圧縮機４内の余剰オイルは、上記開口から接続管１５に流入し、接続管１５を通ってオイルセパレータ５内に移動する。ケース２２内のオイルが接続管１５を通ってオイルセパレータ５に移動し、オイルレベルＬが接続管１５の開口位置と同等まで下がると、接続管１５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１５の開口位置よりも低下すると、オイルは、接続管１５に流れなくなり、オイルセパレータ５へ移動しなくなる。
このように、ケース２２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１５を通ってオイルセパレータ５に流れるため、オイルレベルＬがシリンダ出口１９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。

オイルセパレータ５内に貯留されたオイルは、オイルセパレータ５の底部４３に開口したオイル戻し管３１と、冷媒戻し管３０とを通り、圧縮機４の吸込口４ｂへ還流する。オイル戻し管３１に設けられた電子膨張弁１７の開度は、空気調和装置１の使用し得る負荷条件、及び空気調和装置１の大きさ、及び、圧縮機４の回転数に基づいて、オイルレベルＬが給油口２１よりも上方になるように制御部２３により決定される。このため、オイルフォーミングの発生を防止できるとともに、ケース２２内のオイルレベルＬの低下を防止して、シリンダ１８の潤滑不良を防止できる。

吐出管１４には、圧縮機４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２４が設けられている。接続管１５には、ケース２２内から接続管１５に流入するオイル及びガス冷媒の温度を検出する第２の温度センサ２５が設けられている。第１の温度センサ２４及び第２の温度センサ２５は、制御部２３に接続されている。
図２に示すように、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より上方にある場合、吐出管１４には、圧縮機４で圧縮された高温・高圧のガス冷媒が流れ、接続管１５には、圧縮されたガス冷媒よりも低温なケース２２内のオイルが流れる。このため、第１の温度センサ２４の検知温度Ｔｄｉｓが第２の温度センサ２５の検知温度Ｔｏｉｌよりも高くなり、検知温度Ｔｄｉｓと検知温度Ｔｏｉｌとの間に差が生じる。

図５は、オイルレベルＬが接続管１５の開口位置より下方にある状態の圧縮機４を示す図である。
図５に示すように、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より下方にある場合、吐出管１４及び接続管１５には、共に高温・高圧のガス冷媒が流れるため、第１の温度センサ２４の検知温度Ｔｄｉｓと第２の温度センサ２５の検知温度Ｔｏｉｌとはほぼ同じとなる。

制御部２３は、検知温度Ｔｄｉｓ及び検知温度Ｔｏｉｌに基づいて、ケース２２内のオイルレベルＬを判定する。一例として、制御部２３は、第１の温度センサ２４と第２の温度センサ２５との検知温度の差である検知温度Ｔｄｉｓ−検知温度Ｔｏｉｌ（以下、簡略化のため符号のみで示す）が５（Ｋ）以上である場合には、ケース２２内のオイルレベルＬは接続管１５の開口位置より上方にあると判別し、Ｔｄｉｓ−Ｔｏｉｌが５（Ｋ）未満である場合には、ケース２２内のオイルレベルＬは接続管１５の開口位置より下方にあると判別する。

さらに、制御部２３は、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より上方にあると判別した場合、オイル戻し管３１に設けた電子膨張弁１７の開度を小さくし、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より下方にあると判別した場合、電子膨張弁１７の開度を大きくする制御を行う。

図６は、制御部２３による電子膨張弁１７の開度制御を示すフローチャートである。
まず、制御部２３は、空気調和装置１の運転開始に伴い、オイル戻し管３１に設けられた電子膨張弁１７の初期開度を設定する（ステップＳ１）。初期開度は電子膨張弁１７が全開となる開度が望ましい。一例として０ｓｔｅｐから４８０ｓｔｅｐで開度調整可能な電子膨張弁であれば、制御部２３は、開度を４８０ｓｔｅｐに設定する。

次いで、制御部２３は、電子膨張弁１７の初期開度の設定から任意の時間だけ待機し（ステップＳ２）、任意の時間の経過後に電子膨張弁１７の開度を一定ｓｔｅｐだけ閉じ（ステップＳ３）、電子膨張弁１７の開度があらかじめ設定された所定の開度となったか否かを判別する（ステップＳ４）。電子膨張弁１７の開度が所定の開度に達していない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、制御部２３は、ステップＳ２に戻る。すなわち、制御部２３は、任意の時間経過毎に電子膨張弁１７の開度を一定ｓｔｅｐだけ閉じ、この動作をあらかじめ設定された所定の開度となるまで繰り返す。一例として、制御部２３は、運転開始後１分毎に１０ｓｔｅｐずつ閉操作を行い、電子膨張弁１７の開度が、半分の開度である２４０ｓｔｅｐとなるまで繰り返す。

電子膨張弁１７の開度が所定の開度である２４０ｓｔｅｐに達した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御部２３は、検知温度の差であるＴｄｉｓ−Ｔｏｉｌが所定の温度差より大きいか否かを判別する（ステップＳ５）。上記所定の温度差は、例えば、５（Ｋ）である。
Ｔｄｉｓ−Ｔｏｉｌが所定の温度差よりも大きいと判別した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、すなわち、図２のようにケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より上方にあると判別した場合、制御部２３は、電子膨張弁１７の開度が０ｓｔｅｐ（全閉）であるか否かを判別する（ステップＳ６）。

電子膨張弁１７の開度が全閉でない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、制御部２３は、電子膨張弁１７の開度を一定のｓｔｅｐ、例えば１０ｓｔｅｐだけ閉じ（ステップＳ７）、この状態で一定の時間、例えば１分だけ待機し（ステップＳ８）、ステップＳ５に戻り、Ｔｄｉｓ−Ｔｏｉｌが所定の温度差より大きいか否かを再び判別する。
このように、オイルレベルＬが過剰な場合、電子膨張弁１７を閉じていくことで、オイル戻し管３１を通るオイル量が減少し、オイルセパレータ５からケース２２に戻るオイルは減少する。このため、ケース２２内のオイル量は、吐出管１４からオイルセパレータ５へ吐出されるオイルによって減少する一方となり、ケース２２のオイルレベルＬは低下する。
そして、制御部２３は、ステップＳ５からステップＳ８までの動作を、Ｔｄｉｓ−Ｔｏｉｌが所定の温度差よりも小さいと判別されるまで（ステップＳ５：Ｎｏ）、すなわち、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より下方にあると判別されるまで繰り返し行う。また、電子膨張弁１７の開度が全閉である場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御部２３は、その状態で一定の時間だけ待機し（ステップＳ８）、ステップＳ５に戻る。

つまり、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より上方にあると判別した場合、制御部２３は、一定の時間毎に電子膨張弁１７を段階的に閉じる動作を、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より下方にあると判別されるまで行う。このように、オイルレベルＬが過剰な場合に、電子膨張弁１７を一定の時間毎に段階的に閉じていくため、ケース２２内のオイルレベルＬの過剰な低下を防止しながら、オイルレベルＬを適正なレベルに調整することができる。

Ｔｄｉｓ−Ｔｏｉｌが所定の温度差よりも小さいと判別された場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、すなわち、図５のようにケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より下方にあると判別された場合、制御部２３は、電子膨張弁１７の開度を一定のｓｔｅｐ、例えば１０ｓｔｅｐだけ開き（ステップＳ９）、電子膨張弁１７の開度が４８０ｓｔｅｐ（全開）であるか否かを判別する（ステップＳ１０）。電子膨張弁１７が全開でない場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、制御部２３は、電子膨張弁１７の開度を一定のｓｔｅｐ、例えば１０ｓｔｅｐだけ開き（ステップＳ１１）、この状態で一定の時間、例えば１分だけ待機し（ステップＳ１２）、ステップＳ５に戻り、Ｔｄｉｓ−Ｔｏｉｌが所定の温度差より大きいか否かを再び判別する。
このように、オイルレベルＬが低い場合、電子膨張弁１７を開いていくことで、オイル戻し管３１を通るオイル量が増加し、オイルセパレータ５からケース２２に戻るオイルは増加する。このため、ケース２２内のオイル量は、吐出管１４からオイルセパレータ５へ吐出されるオイルに対して増加する一方となり、ケース２２のオイルレベルＬは上昇する。

そして、制御部２３は、ステップＳ５、及びステップＳ９からステップＳ１２までの動作を、Ｔｄｉｓ−Ｔｏｉｌが所定の温度差よりも大きいと判別されるまで（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、すなわち、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より上方にあると判別されるまで繰り返し行う。また、電子膨張弁１７の開度が全開である場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、制御部２３は、その状態で一定の時間だけ待機し（ステップＳ１２）、ステップＳ５に戻る。
つまり、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より下方にあると判別した場合、制御部２３は、一定の時間毎に電子膨張弁１７を段階的に開く動作を、ケース２２内のオイルレベルＬが接続管１５の開口位置より上方にあると判別されるまで行う。このように、オイルレベルＬが低下した場合に、電子膨張弁１７を一定の時間毎に段階的に開いていくため、ケース２２内のオイルレベルＬの過剰な増加を防止しながら、オイルレベルＬを適正なレベルに調整することができる。

また、本実施の形態では、制御部２３は、接続管１５をオイルが通過しているか否かによって変化する所定の温度差を基準に、電子膨張弁１７を開閉してケース２２内のオイルレベルＬを調整するため、オイルレベルＬは、接続管１５の開口位置近傍で上下に行き来する。このため、オイルレベルＬを、シリンダ出口１９と給油口２１との間の適正位置に保つことができ、オイルフォーミングの発生及びシリンダ１８の潤滑不足を防止できる。

以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、冷凍回路５０は、ケース２２内にシリンダ１８を密閉した圧縮機４を備え、圧縮機４の吐出口４ａにオイルセパレータ５を接続し、オイルセパレータ５に溜まるオイルを圧縮機４の吸込口４ｂに戻す戻し回路１６を備え、ケース２２とオイルセパレータ５とを連通する接続管１５を備え、接続管１５は、シリンダ１８のシリンダ出口１９よりも下方の位置でケース２２に接続される。これにより、ケース２２内に溜まるオイルは、シリンダ出口１９よりも下方に位置する接続管１５の位置まで満たされると、接続管１５を通ってオイルセパレータ５に流れるため、オイルレベルＬがシリンダ出口１９に達することを防止できる。このため、オイルフォーミングの発生を防止して、冷凍回路５０の性能低下を防止できる。

また、接続管１５は、吐出口４ａをオイルセパレータ５に接続する吐出管１４よりも下方の位置、且つ、戻し回路１６とオイルセパレータ５との接続部である底部接続部４３ａよりも上方の位置で、オイルセパレータ５に接続されるため、オイルセパレータ５のオイルの分離機能に影響することなくオイルをオイルセパレータ５に流すことができるとともに、オイルセパレータ５から戻し回路に効率良くオイルを供給できる。

また、冷凍回路５０は、吐出管１４に設けられる第１の温度センサ２４と、接続管１５に設けられる第２の温度センサ２５とを備え、第１の温度センサ２４及び第２の温度センサ２５が検出した温度の差に基づいて、ケース２２内のオイルレベルＬを検出する制御部２３を備えるため、簡単な構成でケース２２内のオイルレベルＬを検出できる。

さらに、戻し回路１６は、一端がオイルセパレータ５内に開口し、他端が圧縮機４の吸込口４ｂに連絡されるとともに、戻し回路１６の流路を開閉する電子膨張弁１７を備え、制御部２３は、オイルレベルＬが接続管１５の接続位置よりも上方の位置にあると検出した場合は、電子膨張弁１７を閉じる閉制御を行い、オイルレベルＬが接続管１５の接続位置よりも下方の位置にあると検出した場合は、電子膨張弁１７を開く開制御を行う。これにより、ケース２２内のオイルレベルＬは、接続管１５の接続位置の近傍で上下に行き来を繰り返して略一定に保たれるため、オイルレベルＬを適正にでき、オイルフォーミングの発生を防止して、冷凍回路５０の性能低下を防止できる。

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。
上記実施の形態では、制御部２３は、第１の温度センサ２４及び第２の温度センサによっ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。

４圧縮機（密閉型圧縮機）
４ａ吐出口
４ｂ吸込口
５オイルセパレータ
１４吐出管
１５接続管
１６戻し回路
１７電子膨張弁（開閉弁）
１８シリンダ（圧縮部）
１９シリンダ出口（圧縮部の出口）
２２ケース
２３制御部
２４第１の温度センサ
２５第２の温度センサ
５０冷凍回路

Claims

ケース内に圧縮部を密閉した密閉型圧縮機を備え、前記密閉型圧縮機の吐出口にオイルセパレータを接続し、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を備え、前記ケースと前記オイルセパレータとを連通する接続管を備え、前記接続管は、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、前記吐出口を前記オイルセパレータに接続する吐出管よりも下方の位置、且つ、前記戻し回路と前記オイルセパレータとの接続部よりも上方の位置で、前記オイルセパレータに接続されることを特徴とする冷凍回路。
前記吐出管に設けられる第１の温度センサと、前記接続管に設けられる第２の温度センサとを備え、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサが検出し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ることを特徴とする請求項１記載の冷凍回路。
前記戻し回路は、一端が前記オイルセパレータ内に開口し、他端が前記密閉型圧縮機の吸込口に連絡されるとともに、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、前記オイルレベルが前記接続管の接続位置よりも上方の位置にあると検出した場合は、前記開閉弁を閉じる閉制御を行い、前記オイルレベルが前記接続管の接続位置よりも下方の位置にあると検出した場合は、前記開閉弁を開く開制御を行うことを特徴とする請求項２記載の冷凍回路。