JP6628815B2 - 冷媒圧縮装置および冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒圧縮装置および冷凍装置に関し、特に、冷媒を圧縮する圧縮機を備えた冷媒圧縮装置および冷媒圧縮装置を備えた冷凍装置に関するものである。

従来、冷凍装置の圧縮機としては、例えば、特許文献１に記載されたような密閉形スクロール圧縮機が用いられている。

このスクロール圧縮機では、吸入管からシェル内に冷媒ガスが吸入されると、シェル内の上部に配置された固定スクロールおよび揺動スクロールにより構成された圧縮機構部に吸入される。そして、電源等の配線が接続された密封端子に通電されると、圧縮機構部の下部に配置された電動機構部を構成する固定子および回転子でトルクが発生し、揺動スクロールに結合された主軸が回転する。
これにより、主軸と結合した揺動スクロールが回転し、固定スクロールと協動して圧縮機構部に吸入された冷媒ガスを圧縮する。そして、圧縮された冷媒ガスは、吐出管を介してシェル外へ吐出される。

また、このスクロール圧縮機では、シェルの底部に滞留した冷凍機油が主軸の回転によって容積形ポンプにより吸引され、主軸内の給油通路を通って各軸受等に給油潤滑される。なお、給油された冷凍機油は、シェル内を降下して、再度シェルの底部に滞留する。

このような圧縮機において、液冷媒がシェル内に流入し、底部に滞留している冷凍機油に液冷媒が混入して混合液となり、混合液中の油濃度が低下すると、各軸受等での潤滑特性が悪化する虞がある。

そこで、潤滑特性の悪化を抑制するために、混合液の温度を検出する温度センサと、シェル内の圧力を検出する圧力センサとを圧縮機に設け、混合液の温度に基づき油濃度を推定する方法が提案されている。そして、推定された油濃度が基準値を超えた場合に圧縮機の動作を制御する。

しかしながら、油濃度を推定する方法では、温度センサおよび圧力センサを設ける必要があるため、圧縮機の構成が複雑化してしまう。
また、この方法では、シェル内に存在する混合液中の油濃度の平均値しか推定できない。そのため、油濃度が偏在化した場合等に対応する制御を行うことができない。

例えば、油ポンプの吸入口近傍の油濃度のみが極端に低く、それ以外の箇所では油濃度が高い場合、各軸受等に給油される混合液中の油濃度は低くなる。しかしながら、もし、推定された油濃度の平均値が正常の範囲内である場合には、このような場合でも圧縮機を稼働させてしまうことになる。

また、吸入管から液冷媒が大量に流入する等により、油濃度が急激に低下した場合、混合液の温度変化は、ある程度時間が経過した後でないと検出できない。そのため、油濃度の急激な変化に対応することができない。

一方、従来の圧縮機では、シェル内の底部に滞留した冷凍機油の液面レベルを確認する際に、サイトグラスを用いて目視によって液面レベルを検出している。
しかしながら、密閉されたケーシングにサイトグラスを取り付ける場合には、高圧での液密性が要求されるとともに、取り付け工数が増加するため、サイトグラスの取り付けが困難である。

また、サイトグラスを用いた場合には、冷凍機油の液面レベルを目視によって検出するため、作業者による個人差が大きい。そのため、液面レベルの正確な検出が困難である。
さらに、サイトグラスの大きさで目視可能な高さの範囲が定まるので、冷凍機油の液面レベルの変動が大きい場合には、変動量に応じて大きなサイトグラスを設ける必要がある。

そこで、このような問題を解決するために、シェルの底部に様々な形式の静電容量センサを配設する技術が提案されている。
例えば、特許文献２には、油溜上層部の油面付近に一対の平行平板電極で形成された静電容量式油センサを配設した、圧縮機に適用可能な検出装置が記載されている。この検出装置では、静電容量式油センサによって検出された静電容量に基づき、油溜の油面高さおよび混合液中の油濃度を算出して圧縮機の動作を制御することにより、油の枯渇、軸受等の摺動部の潤滑不足等から保護することができる。

また、例えば、特許文献３には、油ポンプの油吸込口の近傍に、二重筒状電極を扁平状に形成した静電容量式油センサを配設した、圧縮機に適用可能な油検出装置が記載されている。この油検出装置では、油面の有無、油中への液冷媒の溶け込みを考慮した油濃度を検出することができる。特に、代替冷媒を使用した際に生じる油の二層分離により、実際に油ポンプから冷媒が汲み上げられるような状態であっても、油濃度を検出することができる。

特開平５−２０９５９１号公報 特開平７−９８１６８号公報 特許第３５１１７７５号公報

しかしながら、特許文献２に記載の検出装置では、油面高さが一対の平行平板電極に存在し、かつ、冷媒と冷凍機油とが一様に混合された状態でなければ、油面高さおよび油濃度を精度よく検出することができないため、誤検出が増加するという問題点があった。
特に、代替フロン冷媒化に伴い、油に対して非相容な冷媒が用いられる場合には、二層分離が頻繁に発生し、誤検出がさらに増加してしまう。

また、この検出装置では、電源端子に電極を付加する構造を有し、電極部が電源端子のピンに片持ち状態で支持されている。
このような構造の場合には、圧縮機内の油の撹拌、冷媒の流れによる流体力に対して強度を確保する必要があり、そのためには、流体力を受ける電極部の面積を小さくする必要がある。
しかしながら、電極部の面積を小さくした場合には、検出できる静電容量が小さくなるため、検出精度がさらに低下してしまうという問題点もあった。

また、特許文献３に記載の油検出装置では、筒状電極を扁平状に形成したことにより、検出できる静電容量が小さく、精度が低いという問題点があった。
これを解決するためには、筒状電極の円筒径を大きくすることが考えられる。しかしながら、筒状電極の内径には油ポンプが配設されるとともに、外径にはシェルが存在するといった、限られた空間内に筒状電極を配設する必要があるため、円筒形を大きくするにも限界があり、精度向上が求められる。

本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、混合液中の油濃度の検出精度を向上させることが可能な冷媒圧縮装置および冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明の冷媒圧縮装置は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機構部と、前記圧縮機構部および前記電動機構部を、内面よりも径方向の内側に収容するシェルと、前記シェル内に設けられ、少なくとも冷凍機油を含む液冷媒との混合液を滞留させる滞留部と、前記滞留部内に配設され、前記シェルの前記内面と対向する電極とを有する圧縮機と、前記電極および該電極に対向する前記シェルの間に存在する前記混合液の比誘電率を検出する比誘電率検出部とを備えるものである。

以上のように、本発明によれば、滞留部内に設けられた筒状電極と圧縮機のシェルとの間の静電容量に基づき、混合液の比誘電率を検出することにより、混合液中の油濃度の検出精度を向上させることが可能になる。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機の一例を正面から見た際の断面を模式的に示す図である。 図１の圧縮機を備えた冷媒圧縮装置の構成の一例を示すブロック図である。 比誘電率と油濃度との関係を示す油濃度情報の一例を示す概略図である。 図１の圧縮機における筒状電極の第２の取付例を示す概略図である。 図１の圧縮機における筒状電極の第３の取付例を示す概略図である。 図１の圧縮機における筒状電極の第４の取付例を示す概略図である。 図２の冷媒圧縮装置を適用可能な冷凍装置の一例を示す概略図である。 図２の冷媒圧縮装置における油濃度検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の一例を正面から見た際の断面を模式的に示す図である。 図９の圧縮機における筒状電極の第６の取付例を示す概略図である。 図９の圧縮機における筒状電極の第７の取付例を示す概略図である。 図９の圧縮機における筒状電極の第８の取付例を示す概略図である。 本発明の実施の形態３に係る圧縮機の一例を正面から見た際の要部断面を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態３に係る圧縮機における第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂの第１０の取付例を示す概略図である。 本発明の実施の形態４に係る圧縮機の一例を正面から見た際の要部断面を模式的に示す図である。 図１５の圧縮機を備えた冷媒圧縮装置における油濃度調整処理の流れの一例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
［圧縮機の構成］
以下、本発明の実施の形態１に係る圧縮機について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１の一例を正面から見た際の断面を模式的に示す図である。なお、図１の例は、圧縮機１としてスクロール圧縮機を用いた場合を示す。

図１に示すように、圧縮機１は、密閉容器であるシェル２、冷媒ガスを吸入する吸入管３、圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出管４、密封端子５、滞留部６、固定スクロール１１および揺動スクロール１２で構成された圧縮機構部１３、固定子１４および回転子１５で構成された電動機構部１６、内部に給油通路２０が形成された主軸１７、主軸受部１８ａおよび副軸受部１８ｂ、油ポンプ１９、筒状電極３０を含んで構成されている。

シェル２は、金属などの導電性部材により、筒状に形成されている。シェル２の形状は、例えば、上面から見た際の断面が円形状である円筒状でもよいし、断面が矩形状である角筒状でもよい。

密封端子５は、シェル２に対して溶接等の外部に対する密封性を確保できる方法により固定されている。
密封端子５には、固定子１４に対して電源を供給する電源動力線、および熱動保護器の接続線をシェル２の外側に取り出すための複数の端子が設けられている。
また、この端子には、後述する筒状電極３０に接続された電極接続線が接続されている。

滞留部６は、シェル２内の底部に設けられ、少なくとも冷凍機油を含む、冷凍機油と吸入管３から流入する冷媒ガスに混入した液冷媒とによる混合液とを滞留させておくためのものである。

圧縮機構部１３は、シェル２内の上部に配置され、吸入管３から吸入された冷媒を圧縮する。圧縮機構部１３は、固定スクロール１１および揺動スクロール１２で構成されている。
固定スクロール１１は、シェル２に固定されたガイドフレームに固定され、下面側に板状渦巻歯が形成されている。
揺動スクロール１２は、後述する主軸１７に接合され、上面に固定スクロール１１の板状渦巻歯と同一形状の板状渦巻歯が形成されている。

固定スクロール１１の板状渦巻歯と、揺動スクロール１２の板状渦巻歯とは、互いに噛み合うように組み合わされており、２つの板状渦巻歯の間に、相対的に容積が変化する圧縮室が形成される。

電動機構部１６は、圧縮機構部１３の下部に配置され、圧縮機構部１３を駆動する。電動機構部１６は、固定子１４および回転子１５で構成される。
固定子１４は、回転子１５の外側に配置され、コイルが巻回されている。
回転子１５は、固定子１４の内側に配置される。また、回転子１５の内側には、主軸１７が接合されている。

固定子１４に電源が供給され、巻回されたコイルに電流が流れることにより、内側に配置された回転子１５が回転する。これによって回転子１５に接合された主軸１７も回転し、主軸１７を介して連結された圧縮機構部１３に駆動力を伝えている。

主軸１７は、上部側である一端側が揺動スクロール１２に、下部側である他端側が回転子１５に接合され、電動機構部１６によって駆動して揺動スクロール１２を回転駆動する。
主軸１７は、一端が主軸受部１８ａによって支持され、他端が副軸受部１８ｂによって支持されている。

油ポンプ１９は、容積型のポンプであり、滞留部６内に配置される。
油ポンプ１９は、シェル２の底面側に設けられた吸入口１９ａから滞留部６に滞留した混合液を吸い上げ、主軸１７内に形成された給油通路２０を介して摺動部を有する圧縮機構部１３に供給する。
この油ポンプ１９および給油通路２０により、給油手段が構成される。

筒状電極３０は、中空の筒状に形成され、滞留部６内の副軸受部１８ｂよりも上部側に配置されるとともに、の筒状電極３０外周面がシェル２の内面と対向するように配置されている。また、筒状電極３０には、電極接続線が接続され、この電極接続線が密封端子５に接続されている。

筒状電極３０は、例えば、上面から見た際の断面が円形状である円筒状でもよい。また、詳細は後述するが、筒状電極３０は固定子１４の下部に固定されるので、筒状電極３０は、固定子１４に対して容易に固定できるようにするため、断面形状を固定子１４の極数と同数の多角形とした角筒状としてもよい。

また、以下の説明では、電極として筒状電極３０を用いた場合を例にとって説明するが、これに限られず、例えば、上面から見た際の断面がＣ形、半円状等の電極、または平板状の電極等を用いてもよい。例えば、密封端子５をシェル２の下部側に設けた場合などには、密封端子５との絶縁距離を確保するために、このような断面がＣ形、半円状等の断面形状が環状とならない電極を用いると好ましい。

筒状電極３０は、電極と電極に対向するシェル２の内壁との間に存在する混合液の誘電特性を測定するためのものである。
筒状電極３０は、混合液の誘電特性を測定するため、圧縮機１を構成する他の導電性部品と電気的に接触しないように、シェル２内に取り付けられる。なお、筒状電極３０の詳細な取付構造については、後述する。

また、筒状電極３０は、例えば、背景技術の項で説明した特許文献３における従来の二重筒状電極の外側電極としてシェル２を用いている。これにより、筒状電極３０の径を従来よりも大きくすることができる。また、筒状電極３０の高さについても、従来よりも高くされている。

［冷媒圧縮装置の構成］
次に、圧縮機１を備えた冷媒圧縮装置について説明する。
図２は、図１の圧縮機１を備えた冷媒圧縮装置の構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、冷媒圧縮装置１００は、圧縮機１および制御装置４５を備える。
制御装置４５は、圧縮機１の動作および圧縮機１が接続される冷媒回路全体の制御を行うとともに、圧縮機１の滞留部６に滞留する混合液の油濃度を検出するものである。
制御装置４５は、比誘電率検出部４０、油濃度検出部４１および制御部４２を含んで構成される。

比誘電率検出部４０は、例えば電子部品のパラメータを測定するＬＣＲメータで構成され、シェル２と、密封端子５における複数の端子のうち、筒状電極３０からの電極接続線が接続された端子とが接続される。
比誘電率検出部４０は、シェル２および筒状電極３０の間の距離、および筒状電極３０の表面積により予め決定された静電容量に基づき、滞留部６に滞留した混合液の比誘電率を検出する。
比誘電率検出部４０は、油濃度検出部４１に接続され、検出した比誘電率を示す情報を油濃度検出部４１に供給する。

なお、比誘電率検出部４０の具体的な例としては、ＬＣＲメータに限られず、例えば、電圧値および電流値に基づく静電容量、および静電容量に基づく混合液の比誘電率の算出を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成してもよい。

油濃度検出部４１は、比誘電率検出部４０に接続され、比誘電率検出部４０で検出した比誘電率に基づき、混合液における冷凍機油の割合を示す油濃度を検出する。
油濃度検出部４１は、制御部４２に接続され、検出した油濃度を示す情報を制御部４２に供給する。

また、油濃度検出部４１は、比誘電率と混合液中の油濃度との関係を示す油濃度情報を記憶する記憶部４１ａを有する。
図３は、比誘電率と油濃度との関係を示す油濃度情報の一例を示す概略図である。
油濃度情報は、比誘電率と油濃度とが互いに関連付けられたテーブルまたは図３に示すグラフ等である。例えば、油濃度情報が図３に示すグラフである場合には、このグラフから比誘電率検出部４０で検出した比誘電率に対応する油濃度を検出することができる。
なお、この油濃度情報が示す比誘電率と油濃度との関係は、使用する冷媒および冷凍機油の種類によって変化する。そのため、これらの関係を予め実験により測定し、記憶部４１ａに記憶させておく必要がある。

また、圧縮機１の運転中には、シェル２内に漏れ電流が発生するため、例えば、この漏れ電流によるノイズを示す情報についても記憶部４１ａに記憶させておくと好ましい。そして、このノイズを示す情報を用いて混合液の油濃度を検出することにより、油濃度の検出精度を向上させることができる。

制御部４２は、例えばマイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置上で実行されるソフトウェア、後述する油濃度検出処理を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成される。
制御部４２は、油濃度検出部４１から受け取った油濃度を示す情報に基づき、圧縮機１に対して混合液中の油濃度に応じた制御を行う。

また、制御部４２は、混合液中の油濃度に対して予め設定された閾値としての第１の濃度および第２の濃度を記憶する記憶部４２ａを有する。
第１の濃度は、混合液中の油濃度が著しく低く、制御部４２において、摺動部を潤滑することが困難であり、圧縮機１が損傷する虞があると判断される濃度である。具体的には、第１の濃度は、例えば２０％に設定される。
第２の濃度は、混合液中の油濃度が低く、制御部４２において、摺動部を十分に潤滑することが困難であると判断される濃度であり、第１の濃度よりも大きい値に設定される。具体的には、第２の濃度は、例えば５０％に設定される。
なお、第１および第２の濃度の設定値は、この例に限られず、例えば、実際に使用する圧縮機１の仕様、冷凍機油および冷媒の物性等に応じて適宜設定することができる。

制御部４２は、油濃度検出部４１から受け取った情報が示す油濃度と第１および第２の濃度とを比較し、比較結果に応じて冷媒圧縮装置１００または冷媒圧縮装置１００が適用された回路における各種機器の制御を行う。
具体的には、例えば、混合液中の油濃度が第１の濃度以下である場合、制御部４２は、圧縮機１の動作を停止する制御を行う。また、油濃度が第２の濃度以下である場合、制御部４２は、圧縮機１に戻る液冷媒の量、すなわち液バック量を低下させるための制御を行う。

さらに、制御部４２は、油濃度検出部４１から受け取った情報が示す油濃度に基づき、混合液の液面高さを検出する。
ここで、吸入管３から吸入された冷媒ガスの一部は、シェル２内の底部側に流れ込む。このとき、滞留部６に滞留する混合液の液面が筒状電極３０に達していない場合、すなわち、混合液の液面高さが筒状電極３０の下端未満である場合には、流れ込んだ冷媒ガスが筒状電極３０とシェル２との間に存在することになる。そのため、比誘電率検出部４０では、混合液ではなく冷媒ガスの比誘電率を検出することになる。
一方、混合液の液面が筒状電極３０に達している場合、すなわち、混合液の液面高さが筒状電極３０の下端以上である場合には、混合液が筒状電極３０とシェル２との間に存在することになる。そのため、比誘電率検出部４０では、混合液の比誘電率を検出することになる。

また、一般に、液体である混合液と気体である冷媒ガスとの比誘電率は、大きく異なる。そのため、比誘電率に基づいて検出された混合液中の油濃度についても、その値が大きく異なる。

したがって、筒状電極３０とシェル２との間に存在する混合液または冷媒ガスの油濃度を検出することにより、混合液の油濃度に加えて、筒状電極３０とシェル２との間に混合液が存在するか否かを判断することができる。これにより、制御部４２は、混合液の液面高さを検出することができる。

具体的には、例えば、制御部４２は、油濃度に基づき、筒状電極３０とシェル２との間に混合液が存在しないと判断した場合に、滞留部６中の混合液の液面高さが少なくとも筒状電極３０の下端未満であると判断する。また、制御部４２は、筒状電極３０とシェル２との間に混合液が存在すると判断した場合に、混合液の液面高さが少なくとも筒状電極３０の下端以上であると判断する。

［筒状電極の取付構造］
（第１の取付例）
次に、筒状電極３０のシェル２内への取付構造について説明する。
図１には、筒状電極３０の第１の取付例が示されている。図１に示すように、第１の取付例では、固定子１４の下部に設けられるとともに、樹脂材料等の非導電性部材で形成された固定子絶縁部材１４ａに、同様の非導電性部材で形成された１または複数の電極支持部材３１を設ける。そして、この電極支持部材３１によって筒状電極３０の上端部を挟み込んで筒状電極３０を支持するように固定する。このようにして、筒状電極３０をシェル２内に取り付けることができる。

なお、この第１の取付例に限られず、例えば、固定子絶縁部材１４ａを予め筒状電極３０の支持が可能な形状に形成し、固定子絶縁部材１４ａが電極支持部材３１と一体化された形状に形成してもよい。

（第２の取付例）
図４は、図１の圧縮機１における筒状電極３０の第２の取付例を示す概略図である。
図４に示すように、第２の取付例では、筒状電極３０をシェル２に取り付けるための１または複数の台座３２をシェル２の内壁に固定する。そして、樹脂材料等の非導電性部材３３を介して筒状電極３０を台座３２に取り付ける。このようにして、筒状電極３０をシェル２内に取り付けることができる。

（第３の取付例）
図５は、図１の圧縮機１における筒状電極３０の第３の取付例を示す概略図である。
図５に示すように、第３の取付例では、筒状電極３０の上端部および下端部を挟み込むようにして、１または複数の電極支持部材３１を筒状電極３０に取り付ける。また、シェル２の内壁に電極支持部材３１の数に対応する１または複数の台座３２を固定する。そして、この台座３２に対して筒状電極３０を支持した電極支持部材３１を固定する。このようにして、筒状電極３０をシェル２内に取り付けることができる。

（第４の取付例）
図６は、図１の圧縮機１における筒状電極３０の第４の取付例を示す概略図である。
図６に示すように、第４の取付例では、筒状電極３０の下端部を挟み込むようにして、１または複数の電極支持部材３１を筒状電極３０に取り付ける。また、副軸受部１８ｂに電極支持部材３１の数に対応する１または複数の台座３２を固定し、この台座３２上に電極支持部材３１を固定する。このようにして、筒状電極３０をシェル２内に取り付けることができる。

このように、第１〜第４の取付例のようにして筒状電極３０をシェル２内に取り付けることにより、筒状電極３０がシェル２内の導電性部品と接触するのを防ぐことができる。

なお、電極支持部材３１および台座３２は、例えば、筒状電極３０の周方向に沿って全体に延びる形状としてもよい。また、例えば、筒状電極３０の周方向に沿って長さを有する形状とし、複数の電極支持部材３１および台座３２を周方向に所定の間隔で設けてもよい。

また、筒状電極３０の取付方法は、第１〜第４の取付例に示す方法に限られず、例えば、これらの取付方法のうち複数の方法を組み合わせてもよい。ただし、そのような場合には、圧縮機１を組み立てる際の作業性およびコスト等を考慮する必要がある。

［圧縮機の適用回路例］
次に、圧縮機１を備えた冷媒圧縮装置１００を適用可能な回路について説明する。
図７は、図２の冷媒圧縮装置１００を適用可能な冷凍装置の一例を示す概略図である。
図７に示すように、この冷凍装置５０は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮装置１００に備えられた圧縮機１、冷媒と外部流体との間で熱交換を行う熱源側熱交換器５１、冷媒を減圧および膨張させる膨張弁５２、冷媒と外部流体との間で熱交換を行う利用側熱交換器５３、冷媒の流量を制御する絞り装置５４、冷媒の流量を計測する流量計５５、圧縮機１の動作および絞り装置５４の開度を制御する制御装置４５を備える。
そして、圧縮機１、熱源側熱交換器５１、膨張弁５２および利用側熱交換器５３が冷媒配管５６によって順次接続され、冷媒配管５６内を冷媒が循環する冷媒回路が構成される。

また、熱源側熱交換器５１および膨張弁５２の間の冷媒配管５６と、利用側熱交換器５３および圧縮機１の間の冷媒配管５６との間には、バイパス配管５７が接続され、バイパス配管５７に絞り装置５４および流量計５５が接続されてバイパス回路が構成されている。
バイパス回路は、圧縮機１に流入する冷媒量を調整するために設けられ、例えば、上述した制御部４２において、圧縮機１に対する液バック量を低下させる制御を行う際に用いられる。

この冷凍装置５０において、まず、低温低圧の冷媒が圧縮機１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機１から吐出される。
圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器として機能する熱源側熱交換器５１に流入し、空気または水等の外部の流体と熱交換して放熱しながら凝縮し、過冷却状態の高圧の液冷媒となって熱源側熱交換器５１から流出する。

熱源側熱交換器５１から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁５２によって膨張および減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器として機能する利用側熱交換器５３に流入する。
利用側熱交換器５３に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内空気と熱交換して吸熱および蒸発することにより室内空気を冷却し、低温低圧のガス冷媒となって利用側熱交換器５３から流出する。
利用側熱交換器５３から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１へ吸入される。

ここで、圧縮機１の滞留部６に滞留する混合液中の油濃度が予め設定された濃度よりも低い場合、制御部４２は、上述した圧縮機１に対する液バック量を低下させる制御を行う。
この場合、制御部４２は、流量計５５で計測された冷媒流量に基づき、絞り装置５４の開度を調整してバイパス回路を流れる冷媒量を制御する。例えば、絞り装置５４の開度を大きくすることによって圧縮機１に流入する冷媒量が増加し、絞り装置５４の開度を小さくすることによって圧縮機１に流入する冷媒量が減少する。

また、例えば、制御部４２は、圧縮機１に対する液バック量を低下させる制御として、膨張弁５２の開度を調整して利用側熱交換器５３に流入する冷媒量を制御し、利用側熱交換器５３で冷媒を十分にガス化させる。このようにして、制御部４２は、圧縮機１に対する液冷媒の流入を抑制してもよい。

このように、圧縮機１に流入する冷媒量を調整して通常時よりも減らすことにより、圧縮機１に流入する冷媒に含まれる液冷媒の絶対量を減らすことができる。そのため、混合液中の液冷媒量を減らし、油濃度を高くするように調整することができる。

なお、上述した冷凍装置５０の例は、冷房運転を行う際の回路を示すが、例えば、熱源側熱交換器５１および利用側熱交換器５３の接続位置を入れ替えることにより、暖房運転を行うこともできる。そして、暖房運転を行う際の回路においても同様に、圧縮機１に対する液バック量を低下させる制御を行い、油濃度を高くするように調整することができる。

［圧縮機の動作］
次に、本実施の形態１に係る圧縮機１の動作について説明する。
圧縮機１では、まず、吸入管３からシェル２内に冷媒ガスが吸入されると、シェル２内に吸入された冷媒ガスは、固定スクロール１１および揺動スクロール１２により構成された圧縮機構部１３に吸入される。

一方、密封端子５に通電されると、電動機構部１６を構成する固定子１４および回転子１５でトルクが発生し、主軸１７が回転する。
これにより、主軸１７に結合された揺動スクロール１２が回転し、固定スクロール１１と協動して圧縮機構部１３に吸入された冷媒ガスを圧縮する。そして、圧縮された冷媒ガスは、吐出管４を介してシェル２外へ吐出される。

また、シェル２の底部に滞留した混合液は、主軸１７が回転することにより油ポンプ１９により吸引され、給油通路２０を通って主軸受部１８ａおよび副軸受部１８ｂ等の摺動部に給油潤滑される。
なお、給油された混合液は、シェル内を降下して、再度滞留部６に滞留する。

［油濃度検出処理］
次に、冷媒圧縮装置１００における油濃度検出処理の流れについて説明する。
図８は、図２の冷媒圧縮装置１００における油濃度検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、比誘電率検出部４０は、シェル２および筒状電極３０による静電容量に基づき、滞留部６に滞留した混合液の比誘電率を検出する。そして、比誘電率検出部４０は、検出した比誘電率を示す情報を油濃度検出部４１に供給する。

次に、ステップＳ２において、油濃度検出部４１は、比誘電率検出部４０から比誘電率を示す情報を受け取ると、受け取った情報が示す比誘電率に基づき、記憶部４１ａに記憶された油濃度情報を参照して混合液中の油濃度を検出する。そして、油濃度検出部４１は、検出した油濃度を示す情報を制御部４２に供給する。

次に、ステップＳ３において、制御部４２は、油濃度検出部４１から油濃度を示す情報を受け取ると、受け取った情報が示す油濃度と、記憶部４２ａに記憶された第１の濃度とを比較する。

比較の結果、油濃度が第１の濃度以下であると判断した場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）、制御部４２は、ステップＳ４において、圧縮機１の動作を停止する制御を行う。なお、圧縮機１の動作の停止は、密封端子５に接続された電源動力線と電動機構部１６との間の接続を切断し、電動機構部１６への電源供給を停止することにより行われる。

一方、油濃度が第１の濃度よりも高いと判断した場合（ステップＳ３；ＮＯ）には、処理がステップＳ５に移行し、制御部４２は、油濃度と記憶部４２ａに記憶された第２の濃度とを比較する。

比較の結果、油濃度が第２の濃度以下であると判断した場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）、制御部４２は、ステップＳ６において、圧縮機１に対する液バック量を低下させる処理を行う。なお、液バック量の低下処理は、例えば、図７に示す絞り装置５４の開度を制御し、圧縮機１に流入する冷媒量を調整することにより行われる。

また、油濃度が第２の濃度よりも高いと判断した場合（ステップＳ５；ＮＯ）には、処理がステップＳ１に戻り、予め決められた時間間隔でステップＳ１〜ステップＳ６の一連の処理を巡回的に繰り返す。

以上のように、本実施の形態１では、圧縮機１に滞留する混合液中の油濃度を、筒状電極３０とシェル２との間の静電容量に基づく比誘電率により検出するため、簡単な構成で混合液中の油濃度を検出することができる。
また、本実施の形態１では、混合液中の油濃度に加えて、筒状電極３０とシェル２との間に混合液が存在するか否かについても検出できるため、混合液の液面高さを検出することができる。

さらに、本実施の形態１では、混合液の比誘電率を検出する際に用いられる筒状電極３０の径および高さを従来の電極よりも大きくしたため、混合液中の油濃度および混合液の液面高さの検出精度を向上させることができる。

さらにまた、本実施の形態１では、油濃度を予め決められた時間間隔で定期的に検出するとともに、検出した油濃度に応じて圧縮機１または冷媒圧縮装置１００の動作を制御するため、油濃度の変化に対して迅速に追従でき、潤滑不良による圧縮機１の損傷を防ぐことができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る圧縮機について説明する。
本実施の形態２では、油ポンプ１９によって吸い上げられる位置に滞留する混合液の油濃度の検出精度をより向上させるために、油ポンプ１９を囲む高さの位置に筒状電極３０を配置するようにしている。

［圧縮機の構成］
図９は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機１の一例を正面から見た際の断面を模式的に示す図である。なお、図９の例は、実施の形態１と同様に、圧縮機１としてスクロール圧縮機を用いた場合を示す。また、実施の形態１に係る圧縮機１と同様の部分には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施の形態２に係る圧縮機１では、筒状電極３０を配置する位置についてのみ、上述した実施の形態１と相違する。図９に示すように、筒状電極３０は、滞留部６内の油ポンプ１９の周囲を囲む高さの位置に配置される。
これにより、油濃度検出部４１では、油ポンプ１９によって実際に吸い上げられる混合液と同等の濃度を有する混合液の油濃度を検出することができる。

［筒状電極の取付構造］
（第５の取付例）
次に、筒状電極３０のシェル２内への取付構造について説明する。
図９には、筒状電極３０の第５の取付例が示されている。図９に示すように、第５の取付例では、１または複数の台座３２をシェル２の内壁に固定する。そして、非導電性部材３３を介して筒状電極３０を台座３２に取り付ける。このようにして、筒状電極３０をシェル２内に取り付けることができる。

（第６の取付例）
図１０は、図９の圧縮機１における筒状電極３０の第６の取付例を示す概略図である。
図１０に示すように、第６の取付例では、筒状電極３０の上端部および下端部を挟み込むようにして、１または複数の電極支持部材３１を筒状電極３０に取り付ける。また、シェル２の内壁に電極支持部材３１の数に対応する１または複数の台座３２を固定する。そして、この台座３２に対して筒状電極３０を支持した電極支持部材３１を固定する。このようにして、筒状電極３０をシェル２内に取り付けることができる。

（第７の取付例）
図１１は、図９の圧縮機１における筒状電極３０の第７の取付例を示す概略図である。
図１１に示すように、第７の取付例では、筒状電極３０の下端部を挟み込むようにして、１または複数の電極支持部材３１を筒状電極３０に取り付ける。また、シェル２の底面部に電極支持部材３１の数に対応する１または複数の台座３２を固定し、この台座３２上に電極支持部材３１を固定する。このようにして、筒状電極３０をシェル２内に取り付けることができる。

（第８の取付例）
図１２は、図９の圧縮機１における筒状電極３０の第８の取付例を示す概略図である。
図１２に示すように、第８の取付例では、筒状電極３０の上端部を挟み込むようにして、１または複数の電極支持部材３１を筒状電極３０に取り付ける。また、副軸受部１８ｂの下部に電極支持部材３１の数に対応する１または複数の台座３２を固定し、この台座３２に電極支持部材３１を固定する。このようにして、筒状電極３０をシェル２内に取り付けることができる。

このように、第５〜第８の取付例のようにして筒状電極３０をシェル２内に取り付けることにより、実施の形態１と同様に、筒状電極３０がシェル２内の導電性部品と接触するのを確実に防ぐことができる。

なお、電極支持部材３１および台座３２は、実施の形態１と同様に、例えば、筒状電極３０の周方向に沿って全体に延びる形状としてもよい。また、例えば、筒状電極３０の周方向に沿って長さを有する形状とし、複数の電極支持部材３１および台座３２を周方向に所定の間隔で設けてもよい。

また、筒状電極３０の取付方法は、第５〜第８の取付例に示す方法に限られず、例えば、これらの取付方法のうち複数の方法を組み合わせてもよい。ただし、そのような場合には、圧縮機１を組み立てる際の作業性およびコスト等を考慮する必要がある。

以上のように、本実施の形態２では、筒状電極３０を油ポンプ１９の周囲を囲む高さの位置に配置する。これにより、筒状電極３０とシェル２との間に存在する混合液は、油ポンプ１９によって実際に吸い上げられる混合液の油濃度と同等の液となる。そのため、油濃度検出部４１は、油ポンプ１９によって実際に吸い上げられる混合液の油濃度を検出することになるので、混合液の油濃度の検出精度をより向上させることができる。

例えば、圧縮機１の運転停止時等に混合液が停滞した状態で冷凍機油と液冷媒とが二層に分離してしまった場合でも、分離した２つの液のうち、油ポンプ１９によって実際に吸い上げられる冷凍機油および液冷媒のいずれかの油濃度を検出することができる。
液冷媒と冷凍機油との比誘電率は、一般的に大きく異なる。そのため、制御部４２は、混合液の比誘電率から得られる油濃度に基づき、油ポンプの周囲に存在する混合液が、分離した冷凍機油および液冷媒のいずれかであるかを判断することができる。

具体的には、例えば、液冷媒の密度が冷凍機油の密度よりも低い場合には、冷凍機油が混合液中の下層側に滞留し、液冷媒が上層側に滞留する。
このように混合液が分離した状態で、比誘電率検出部４０によって検出された混合液の比誘電率が冷凍機油を主成分とした値を示す場合、油濃度検出部４１によって検出される油濃度は、１００％またはそれに近い値となる。そのため、制御部４２は、油ポンプ１９の周囲に存在する混合液が、分離した冷凍機油であると判断することができる。したがって、油ポンプ１９によって問題なく冷凍機油を吸い込むことができるので、圧縮機１の運転を開始することができる。

一方、比誘電率検出部４０によって検出された混合液の比誘電率が液冷媒を主成分とした値を示す場合、油濃度検出部４１によって検出される油濃度は、０％またはそれに近い値となる。そのため、制御部４２は、油ポンプ１９の周囲に存在する混合液が、分離した液冷媒であると判断する。したがって、油ポンプ１９によって液冷媒を吸い込むと、摺動部を潤滑させることができないので、圧縮機１の運転を開始しないようにする。

また、例えば、液冷媒の密度が冷凍機油の密度よりも高い場合には、液冷媒が下層側に滞留し、冷凍機油が上層側に滞留する。
このように混合液が分離した状態で、比誘電率検出部４０によって検出された混合液の比誘電率が液冷媒を主成分とした値を示す場合、油濃度検出部４１によって検出される油濃度は、０％またはそれに近い値となる。そのため、制御部４２は、油ポンプ１９の周囲に存在する混合液が、分離した液冷媒であると判断する。したがって、油ポンプ１９によって液冷媒を吸い込むと、摺動部を潤滑させることができないので、圧縮機１の運転を開始しないようにする。

なお、油ポンプ１９によって液冷媒を吸い込んでしまうことによって圧縮機１を運転できない場合には、例えば、ベルトヒータ、拘束通電等によって液冷媒を加熱し、冷媒をガス化してから圧縮機１の運転を開始するとよい。

また、油ポンプ１９によって実際に吸い上げられる液の比誘電率および油濃度の検出精度をより向上させるため、筒状電極３０の下端と、油ポンプ１９の先端に設けられた吸入口１９ａの高さを同一にすると好ましい。

さらに、本実施の形態２では、筒状電極３０が油ポンプ１９と同等の高さに配置されるため、油ポンプ１９に対する液面高さを検出することができる。したがって、混合液が油ポンプ１９の吸入口１９ａまで到達していない場合、または混合液が枯渇している場合でも、迅速かつ効率的な制御を行うことができ、潤滑不良による圧縮機１の損傷を防ぐことができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る圧縮機について説明する。
一般に、シェル２内に設けられた滞留部６に滞留する混合液の油濃度は、一様に分布しているものではなく、偏在する場合がある。また、油濃度検出部４１によって検出される油濃度は、筒状電極３０とシェル２との間に存在する混合液の平均の油濃度であるため、実際に油ポンプ１９によって吸い上げられる混合液の油濃度とは異なる可能性がある。
そのため、検出された油濃度が摺動部を十分に潤滑させることができると判断した濃度であるにもかかわらず、油ポンプ１９によって実際に吸い上げられる混合液の油濃度は、検出された油濃度よりも低い場合が考えられる。
このような場合には、実際に吸い上げられる混合液の油濃度が低いため、圧縮機１の摺動部を損傷してしまう虞がある。

一方、検出された油濃度が摺動部を潤滑させることが困難であると判断した濃度であっても、油ポンプ１９によって実際に吸い上げられる混合液の油濃度が検出された油濃度よりも高く、摺動部を十分に潤滑させることができる場合も考えられる。
このような場合には、圧縮機１を正常に動作させておくことができるため、検出された油濃度に基づいて圧縮機１の動作を停止する等の制御を行うと、圧縮機１を効率的に動作させることができない。

そこで、本実施の形態３では、油ポンプ１９によって吸い上げられる位置に滞留する混合液の油濃度の検出精度をより向上させるとともに、混合液の液面高さおよび主軸１７を基準とした軸方向に対する油濃度分布の検出精度をより向上させるために、筒状電極３０を軸方向に複数の電極に分割するようにしている。

［圧縮機の構成］
図１３は、本発明の実施の形態３に係る圧縮機１の一例を正面から見た際の要部断面を模式的に示す図である。なお、図１３の例は、実施の形態１および２と同様に、圧縮機１としてスクロール圧縮機を用いた場合を示す。また、実施の形態１および２に係る圧縮機１と同様の部分には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施の形態３では、筒状電極３０を軸線方向に複数の電極に分割して構成する点で、実施の形態２と相違する。
図１３に示すように、筒状電極３０は、主軸１７を基準とした軸方向に、第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂに分割され、互いに絶縁するように配置されている。

第１の筒状電極３０ａは、油ポンプ１９の吸入口１９ａが設けられている高さの位置に配置されている。第１の筒状電極３０ａには、電極接続線が接続され、電極接続線が密封端子５に接続されている。
第２の筒状電極３０ｂは、第１の筒状電極３０ａの上部側に配置されている。第２の筒状電極３０ｂには、電極接続線が接続され、電極接続線が密封端子５に接続されている。
これにより、第１の筒状電極３０ａとシェル２との間に存在する混合液の油濃度、および第２の筒状電極３０ｂとシェル２との間に存在する混合液の油濃度を、油濃度検出部４１で個別に検出することができる。
なお、第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂは、同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。

制御部４２は、第１の筒状電極３０ａによって検出された混合液の油濃度と、第２の筒状電極３０ｂによって検出された混合液の油濃度とに基づき、滞留部６内に滞留する混合液の液面高さおよび油濃度分布を検出する。

［筒状電極の取付構造］
（第９の取付例）
次に、第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂのシェル２内への取付構造について説明する。
図１３には、第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂの第９の取付例が示されている。図１３に示すように、第９の取付例では、１または複数の台座３２をシェル２の内壁に固定する。そして、非導電性部材３３を介して第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂを台座３２に取り付ける。このようにして、第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂをシェル２内に取り付けることができる。

（第１０の取付例）
図１４は、本発明の実施の形態３に係る圧縮機１における第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂの第１０の取付例を示す概略図である。
図１４に示すように、第１０の取付例では、第１の筒状電極３０ａの下端部を挟み込むようにして、１または複数の電極支持部材３１を第１の筒状電極３０ａに取り付ける。また、シェル２の底面部に電極支持部材３１の数に対応する１または複数の台座３２を固定し、この台座３２上に電極支持部材３１を固定する。
次に、第２の筒状電極３０ｂの上端部を挟み込むようにして、１または複数の電極支持部材３１を第２の筒状電極３０ｂに取り付ける。また、副軸受部１８ｂの下部に電極支持部材３１の数に対応する１または複数の台座３２を固定し、この台座３２に電極支持部材３１を固定する。
このようにして、第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂをシェル２内に取り付けることができる。

［液面高さおよび油濃度分布の検出］
次に、本実施の形態３に係る冷媒圧縮装置１００における混合液の液面高さおよび油濃度分布の検出について説明する。
本実施の形態３に係る冷媒圧縮装置１００では、第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂのそれぞれが設けられた位置における混合液の油濃度を検出する。そして、検出されたそれぞれの油濃度に基づき、混合液の液面高さおよび油濃度分布を検出する。

ここで、滞留部６に滞留する混合液の状態は、第１の筒状電極３０ａの設置位置（以下、「位置Ａ」と適宜称する）と、第２の筒状電極３０ｂの設置位置（以下、「位置Ｂ」と適宜称する）とにおける油濃度に基づき、第１〜第７の状態に分類することができる。そして、分類された状態に応じて、制御部４２は、混合液の液面高さおよび油濃度分布を検出する。また、制御部４２は、検出結果に応じて、圧縮機１の運転を制御する。
なお、以下の説明において、「油濃度が高い」とは、摺動部を十分に潤滑することができる程度の濃度であり、例えば、第２の濃度よりも濃度が高いことをいうものとする。

第１の状態は、位置Ａおよび位置Ｂにおける油濃度がともに高い状態である。
この場合には、位置Ａおよび位置Ｂにおいて、ともに混合液の油濃度を検出しているため、混合液の液面高さが第２の筒状電極３０ｂの下端以上であることを検出することができる。また、位置Ａおよび位置Ｂにおける油濃度がともに高いため、混合液中に高い割合で冷凍機油が存在するとともに、この冷凍機油がほぼ一様に分布していることを検出することができる。

第２の状態は、位置Ａにおける油濃度が高く、位置Ｂにおける油濃度が冷媒ガスによる値を示す状態である。
この場合には、位置Ａにおいてのみ、混合液の油濃度を検出しているため、混合液の液面高さが第２の筒状電極３０ｂの下端未満であることを検出することができる。また、位置Ａにおける油濃度が高いため、混合液中に高い割合で冷凍機油が存在するとともに、この冷凍機油がほぼ一様に分布していることを検出することができる。

第３の状態は、位置Ａにおける油濃度が高く、位置Ｂにおける油濃度が低い状態である。
この場合には、位置Ａおよび位置Ｂにおいて、ともに混合液の油濃度を検出しているため、混合液の液面高さが第２の筒状電極３０ｂの下端以上であることを検出することができる。また、位置Ａの油濃度が位置Ｂの油濃度よりも高いため、混合液中の冷凍機油が下部側に偏在していることを検出することができる。

第４の状態は、位置Ａにおける油濃度が低く、位置Ｂにおける油濃度が冷媒ガスによる値を示す状態である。
この場合には、位置Ａにおいてのみ、混合液の油濃度を検出しているため、混合液の液面高さが第２の筒状電極３０ｂの下端未満であることを検出することができる。また、位置Ａにおける油濃度が低いため、混合液中に低い割合で冷凍機油が存在するとともに、この冷凍機油がほぼ一様に分布していることを検出することができる。

第５の状態は、位置Ａにおける油濃度が低く、位置Ｂにおける油濃度が高い状態である。
この場合には、位置Ａおよび位置Ｂにおいて、ともに混合液の油濃度を検出しているため、混合液の液面高さが第２の筒状電極３０ｂの下端以上であることを検出することができる。また、位置Ａの油濃度が位置Ｂの油濃度よりも低いため、混合液中の冷凍機油が上部側に偏在していることを検出することができる。

第６の状態は、位置Ａおよび位置Ｂにおける油濃度がともに低い状態である。
この場合には、位置Ａおよび位置Ｂにおいて、ともに混合液の油濃度を検出しているため、混合液の液面高さが第２の筒状電極３０ｂの下端以上であることを検出することができる。また、位置Ａおよび位置Ｂにおける油濃度がともに低いため、混合液中に低い割合で冷凍機油が存在するとともに、この冷凍機油がほぼ一様に分布していることを検出することができる。

第７の状態は、位置Ａおよび位置Ｂにおける油濃度が冷媒ガスによる値を示す状態である。
この場合には、位置Ａおよび位置Ｂのいずれの位置においても、混合液の油濃度を検出していないため、混合液が枯渇していることを検出することができる。また、混合液が枯渇しているため、冷凍機油の分布を検出することができない。

第１の状態および第２の状態においては、位置Ａにおける混合液の油濃度が高い状態であるため、油ポンプ１９によって問題なく混合油を吸い込むことができる。したがって、この場合には、圧縮機１の運転を停止させる制御、または液バック量を低下させる制御等を行う必要はない。

第３の状態においては、過渡的な液バック等により液冷媒が冷凍機油に混入しているが、この液冷媒が上部側に偏在している状態であるため、油ポンプ１９によって問題なく混合油を吸い込むことができる。したがって、この場合には、圧縮機１の運転を停止させる制御を行う必要はないが、液バック量を低下させる制御を行う必要がある。

第４の状態および第６の状態においては、過渡的な液バック等により液冷媒が冷凍機油に混入しており、かつ、冷凍機油が少ない状態であるため、油ポンプ１９によって混合液を吸い込むと、摺動部を潤滑させることができない。したがって、この場合には、液バック量を低下させるとともに圧縮機１への返油量を増加させる制御を行う必要がある。なお、この制御を行っても混合液の油濃度が改善されない場合には、圧縮機１の運転を停止させる制御を行う必要がある。

第５の状態においては、過渡的な液バック等により液冷媒が冷凍機油に混入しており、かつ、この液冷媒が下部側に偏在している状態であるため、油ポンプ１９によって混合液を吸い込むと、摺動部を潤滑させることができない。したがって、この場合には、液バック量の低下制御、液冷媒の排出制御、または圧縮機１の運転停止制御を行う必要がある。
なお、液冷媒の排出制御については、後述する実施の形態４で説明する。

また、混合液の油濃度を改善させる方法としては、この方法に限られない。例えば、液バック量の低下制御、液冷媒の排出制御、および圧縮機１の運転停止制御を順次行うようにしてもよい。

具体的には、まず、液バック量の低下制御を行い、位置Ａにおける混合液の油濃度を検出する。そして、検出の結果、混合液の油濃度が改善されない場合には、液冷媒の排出制御を行い、位置Ａおよび位置Ｂにおける混合液の油濃度を検出する。検出の結果、位置Ｂにおいて油濃度が冷媒ガスによる値を示し、位置Ａにおける混合液の油濃度が改善されない場合には、圧縮機１の運転停止制御を行う。
そして、ベルトヒータ、拘束通電等によって液冷媒を加熱して冷媒をガス化し、位置Ａにおける混合液の油濃度を検出する。検出の結果、混合液の油濃度が高くなった場合に、圧縮機１の運転を再開する。

第７の状態においては、混合液が枯渇しているため、油ポンプ１９によって混合液を吸い込むことができない。したがって、この場合には、圧縮機１の運転停止制御を行う必要がある。

以上のように、本実施の形態３では、筒状電極３０を第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂに分割し、第１の筒状電極３０ａを油ポンプ１９の吸入口１９ａの高さの位置に配置する。
これにより、第１の筒状電極３０ａとシェル２との間に存在する混合液は、油ポンプ１９の吸入口１９ａから実際に吸い上げられる混合液の油濃度と同等の液となる。そのため、油濃度検出部４１は、油ポンプ１９によって実際に吸い上げられる混合液の油濃度を検出することになるので、混合液の油濃度の検出精度をより向上させることができる。

また、本実施の形態３では、筒状電極３０を第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂに分割し、それぞれの電極においてシェル２との間の混合液の有無を検出する。これにより、滞留部６に滞留する混合液の液面高さ、および油濃度分布の検出精度をより向上させることができる。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４に係る圧縮機について説明する。
一般に、液冷媒の比重は冷凍機油の比重よりも大きいため、滞留部６に滞留する混合液では、底部側に滞留する混合液の方が上部側に滞留する混合液よりも油濃度が低くなる。
そこで、本実施の形態４では、滞留部６の底部側に滞留した混合液を直接取り出し、混合液の油濃度を高くするようにしている。

［圧縮機の構成］
図１５は、本発明の実施の形態４に係る圧縮機１の一例を正面から見た際の要部断面を模式的に示す図である。なお、図１５の例は、実施の形態１〜３と同様に、圧縮機１としてスクロール圧縮機を用いた場合を示す。また、実施の形態１〜３に係る圧縮機１と同様の部分には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施の形態４では、滞留部６の底部に混合液を取り出すための油取り出し装置２１を設けた点で、実施の形態３と相違する。
図１５に示すように、本実施の形態４に係る圧縮機１は、滞留部６の底部に油取り出し装置２１を備える。

油取り出し装置２１は、開閉装置２１ａおよび油取り出し管２１ｂを有している。
開閉装置２１ａは、その開閉により、滞留部６に滞留した混合液の外部への排出を制御する。開閉装置２１ａの開閉動作は、制御部４２によって制御される。
油取り出し管２１ｂは、外部に排出される混合液が通過する管であり、図示しない油分離器に接続されている。

制御部４２は、油取り出し装置２１を制御し、滞留部６に滞留した混合液の油濃度を調整する処理を行う。制御部４２は、混合液中の油濃度に対して予め設定された閾値としての第３の濃度を記憶部４２ａに記憶する。
第３の濃度は、混合液中の油濃度を高くするための閾値であり、混合液中の冷凍機油よりも液冷媒が多く含まれている状態の濃度である。具体的には、第３の濃度は、例えば３０％に設定される。
そして、制御部４２は、油濃度検出部４１から受け取った情報が示す油濃度と第３の濃度とを比較し、例えば、混合液中の油濃度が第３の濃度以下である場合に、油取り出し装置２１における開閉装置２１ａが「開」状態となるように制御する。

［油濃度調整処理］
次に、本実施の形態４に係る圧縮機１を備えた冷媒圧縮装置１００における油濃度調整処理の流れについて説明する。
図１６は、図１５の圧縮機１を備えた冷媒圧縮装置１００における油濃度調整処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１において、比誘電率検出部４０は、図８のステップＳ１と同様に、シェル２および第１の筒状電極３０ａおよび第２の筒状電極３０ｂによる静電容量に基づき、滞留部６に滞留した混合液の比誘電率を検出する。そして、比誘電率検出部４０は、検出した比誘電率を示す情報を油濃度検出部４１に供給する。

次に、ステップＳ１２において、油濃度検出部４１は、図８のステップＳ２と同様に、比誘電率検出部４０から受け取った情報が示す比誘電率に基づき、混合液中の油濃度を検出する。そして、油濃度検出部４１は、検出した油濃度を示す情報を制御部４２に供給する。

次に、ステップＳ１３において、制御部４２は、油濃度検出部４１から受け取った情報が示す油濃度と、記憶部４２ａに記憶された第３の濃度とを比較する。

比較の結果、油濃度が第３の濃度未満であると判断した場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、制御部４２は、ステップＳ１４において、開閉装置２１ａが「開」状態となるように制御を行う。
一方、油濃度が第３の濃度以上である判断した場合（ステップＳ１３；ＮＯ）には、一連の処理が終了する。

次に、ステップＳ１５において、制御部４２は、混合液の液面高さが第１の高さ以下であるか否かを判断する。
ここで、「第１の高さ」とは、例えば、混合液の液面高さが油ポンプ１９の吸入口１９ａよりも少し上側となる高さである。
この場合、制御部４２は、例えば、第１の筒状電極３０ａによって検出された比誘電率に基づいて液面高さが検出され、かつ、第２の筒状電極３０ｂによって検出された比誘電率に基づいて液面高さが検出されないことにより、混合液の液面高さが第１の高さであると判断する。

そして、制御部４２は、混合液の液面高さが第１の高さ以下であると判断した場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）に、ステップＳ１６において開閉装置２１ａが「閉」状態となるように制御を行う。
一方、混合液の液面高さが第１の高さより高いと判断した場合（ステップＳ１５；ＮＯ）には、処理がステップＳ１５に戻り、制御部４２は、液面高さが第１の高さ以下となるまでステップＳ１５の処理を繰り返す。

なお、滞留部６から排出された混合液は、例えば、図示しない油分離器に接続され、油分離器で液冷媒と冷凍機油に分離された後、冷凍機油が圧縮機１に戻される。

このように、滞留部６に滞留した混合液の油濃度が第３の濃度よりも低い場合には、混合液、特に油濃度が低いと考えられる部分の混合液を外部に排出することにより、混合液の油濃度を高くするように調整することができる。
また、外部に排出した混合液から冷凍機油を分離して圧縮機１に戻すため、混合液の油濃度をさらに高くすることができる。

以上のように、本実施の形態４では、滞留部６の底部に油取り出し装置２１を設け、滞留部６に滞留した混合液の油濃度が第３の濃度よりも低い場合に、滞留した混合液の一部、特に油濃度の低い部分を外部に排出する。これにより、混合液の油濃度を高くするように調整することができる。
また、外部に排出した混合液に含まれる冷凍機油を圧縮機１に戻すことにより、混合液の油濃度をさらに高くすることができる。

以上、本発明の実施の形態１〜４について説明したが、本発明は、上述した本発明の実施の形態１〜４に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、実施の形態１〜４では、油濃度検出部４１および制御部４２を別体構成として説明したが、これに限られず、例えば、油濃度検出部４１および制御部４２を一体構成として、制御部４２に混合液の油濃度を検出する機能を持たせてもよい。

また、実施の形態１〜４では、圧縮機１がスクロール圧縮機である場合について説明したが、これに限られず、例えば、圧縮機１がレシプロ圧縮機またはロータリ圧縮機であってもよい。

さらに、実施の形態１〜４では、筒状電極３０に接続された電極接続線を、密封端子５を介して外部に取り出すようにしているが、これはこの例に限られない。例えば、筒状電極３０近傍のシェル２に密封端子５とは異なる密封端子を設け、この密封端子を介して電極接続線を外部に取り出すようにしてもよい。

１ 圧縮機、２ シェル、３ 吸入管、４ 吐出管、５ 密封端子、６ 滞留部、１１ 固定スクロール、１２ 揺動スクロール、１３ 圧縮機構部、１４ 固定子、１４ａ 固定子絶縁部材、１５ 回転子、１６ 電動機構部、１７ 主軸、１８ａ 主軸受部、１８ｂ 副軸受部、１９ 油ポンプ、１９ａ 吸入口、２０ 給油通路、２１ 油取り出し装置、２１ａ 開閉装置、２１ｂ 油取り出し管、３０ 筒状電極、３０ａ 第１の筒状電極、３０ｂ 第２の筒状電極、３１ 電極支持部材、３２ 台座、３３ 非導電性部材、４０ 比誘電率検出部、４１ 油濃度検出部、４１ａ 記憶部、４２ 制御部、４２ａ 記憶部、４５ 制御装置、５０ 冷凍装置、５１ 熱源側熱交換器、５２ 膨張弁、５３ 利用側熱交換器、５４ 絞り装置、５５ 流量計、５６ 冷媒配管、５７ バイパス配管、１００ 冷媒圧縮装置。

Claims (17)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
   前記圧縮機構部を駆動する電動機構部と、
   前記圧縮機構部および前記電動機構部を、内面よりも径方向の内側に収容するシェルと、
   前記シェル内に設けられ、少なくとも冷凍機油を含む液冷媒との混合液を滞留させる滞留部と、
   前記滞留部内に配設され、前記シェルの前記内面と対向する電極と
   を有する圧縮機と、
   前記電極および該電極に対向する前記シェルの間に存在する前記混合液の比誘電率を検出する比誘電率検出部と
   を備える冷媒圧縮装置。
2. 前記圧縮機は、
   前記電動機構部によって駆動する主軸と、
   前記主軸の上端部を支持する主軸受部と、
   前記滞留部内に設けられ、前記主軸の下端部を支持する副軸受部と
   をさらに有し、
   前記電極は、
   前記副軸受部よりも上部側に配置される
   請求項１に記載の冷媒圧縮装置。
3. 前記圧縮機は、
   前記滞留部内に設けられ、前記混合液を吸い上げる油ポンプをさらに有し、
   前記電極は、
   前記油ポンプを囲むように配置される
   請求項１に記載の冷媒圧縮装置。
4. 前記電極は、
   前記油ポンプの吸入口の高さの位置に配置される第１の電極と、
   該第１の電極の上部側に該第１の電極と絶縁されるように配置される第２の電極とで構成される
   請求項３に記載の冷媒圧縮装置。
5. 前記圧縮機は、
   給油通路を有し、前記電動機構部によって駆動される主軸を備え、
   前記滞留部内には、前記給油通路に前記混合液を吸い上げる吸入口が設けられ、
   前記電極は、前記吸入口を囲むように配置される
   請求項１に記載の冷媒圧縮装置。
6. 前記電極は、
   前記吸入口の高さの位置に配置される第１の電極と、
   前記第１の電極の上部側に該第１の電極と絶縁されるように配置される第２の電極とで構成される
   請求項５に記載の冷媒圧縮装置。
7. 前記圧縮機は、
   前記電動機構部によって駆動する主軸と、
   前記滞留部内に設けられ、前記主軸の下端部を支持する副軸受部とをさらに有し、
   前記電極は、
   上端および下端の少なくとも一方が非導電性部材で形成された電極支持部材によって支持され、前記電極支持部材が前記電動機構部の下端、前記シェルの内壁、前記シェルの底面部、および前記副軸受部の少なくとも１つに固定されることにより、前記滞留部内に配設される
   請求項１に記載の冷媒圧縮装置。
8. 前記電極は、
   非導電性部材を介して前記シェルの内壁に固定されることにより、前記滞留部内に配設される
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。
9. 検出された前記比誘電率に基づき、前記混合液における前記冷凍機油の割合を示す油濃度を検出する油濃度検出部と、
   検出された前記油濃度に基づき、前記圧縮機の動作および前記圧縮機が接続される冷媒回路の冷媒流量の少なくとも一方を制御する制御部と
   を備える
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。
10. 前記圧縮機は、
    前記滞留部の底部に、前記混合液を外部に排出するために開閉動作を行う開閉装置が設けられた油取り出し装置を有し、
    前記制御部は、
    前記油取り出し装置における前記開閉装置の開閉を制御して、前記混合液の油濃度を調整する
    請求項９に記載の冷媒圧縮装置。
11. 前記比誘電率検出部は、
    前記電極および該電極に対向する前記シェルによる静電容量に基づき、前記比誘電率を検出し、
    前記油濃度検出部は、
    比誘電率と前記油濃度との関係を示す油濃度情報と、検出された前記比誘電率とに基づき、前記油濃度を検出し、
    前記制御部は、
    検出された前記油濃度が予め設定された第１の濃度以下である場合に、前記圧縮機の動作を停止するように制御し、
    検出された前記油濃度が予め設定された、前記第１の濃度よりも大きい第２の濃度以下である場合に、前記冷媒回路を流れる冷媒流量を制御する
    請求項９又は１０に記載の冷媒圧縮装置。
12. 前記制御部は、
    検出された前記油濃度に基づき、前記混合液の液面高さを検出する
    請求項９〜１１のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。
13. 前記制御部は、
    前記第１の電極によって検出された前記混合液の油濃度と、前記第２の電極によって検出された前記混合液の油濃度とに基づき、前記滞留部に滞留する前記混合液の液面高さを検出する
    請求項４又は６に従属する請求項９〜１２のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。
14. 前記制御部は、
    前記第１の電極によって検出された前記混合液の油濃度と、前記第２の電極によって検出された前記混合液の油濃度とに基づき、前記滞留部に滞留する前記混合液の油濃度分布を検出する
    請求項４又は６に従属する請求項９〜１３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。
15. 前記制御部は、
    検出された前記油濃度が予め設定された第３の濃度未満である場合に、前記開閉装置を開状態とし、
    前記滞留部に滞留した前記混合液の液面高さが予め設定された第１の高さ以下となった場合に、前記開閉装置を閉状態とするように制御する
    請求項１０又は１０に従属する請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置。
16. 請求項９〜１５のいずれか一項に記載の冷媒圧縮装置、熱源側熱交換器、膨張弁および利用側熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路を備える冷凍装置。
17. 前記熱源側熱交換器および前記膨張弁の間と、前記利用側熱交換器および前記圧縮機の間とを接続するバイパス回路と、
    前記バイパス回路に設けられ、前記制御部からの信号を受けて冷媒の流量を調整する絞り装置とをさらに備える
    請求項１６に記載の冷凍装置。

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