JPH06159270A

JPH06159270A - 過熱防止装置を備えたスクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH06159270A
Application number: JP31459792A
Authority: JP
Inventors: Naomi Hagita; 直巳萩田; Kenji Tojo; 健司東條; Shoji Kikuchi; 昭治菊地
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Shimizu Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Shimizu Engineering Co Ltd
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-07
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JP3125824B2

Abstract

(57)【要約】【目的】冷凍サイクルの凝縮器で液化された高圧液冷媒
の一部を、流量調整機構を具備する連結管を通じて、圧
縮機の圧縮工程中の圧縮室内に導入し圧縮機の冷却を行
う冷却装置に関して、簡単な制御で広い運転圧力範囲内
全域での、冷却不足や過冷却のない確実な冷却を行なう
ことを目的とする。【構成】冷凍サイクル中の高圧の液溜り部と圧縮機２５
の圧縮室９との間に配管を接続し、この配管中に流量調
整機構として流量制御弁３０を接続する。弁の開度調整
は、流量制御弁３０の感温部３１で検知される温度と感
圧部で検知される圧力より、検知された部位の過熱度を
検出して、設定された過熱度に対して高い場合に弁が開
かれその過熱度に応じて開度調整されて液冷媒が導入さ
れ、流量の調整を行う。また、液冷媒導入用配管は圧縮
機の起動後及び停止前の間のみに開閉の制御が行われ、
それ以外の間は閉止されるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒用の冷凍及び空調
装置に搭載される冷却装置を備えたスクロ−ル圧縮機に
係り、特に冷凍サイクルの凝縮器で液化された高圧液冷
媒の一部を、流量調整機構を有する連結管を介して、圧
縮機の圧縮工程中の圧縮室内に導入し圧縮機の冷却を行
う冷却装置を備えた圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクルの凝縮器で液化された高圧
液冷媒の一部を、流量調整機構を有する連結管を通じ
て、圧縮機の圧縮工程中の圧縮室内に導入し圧縮機の冷
却を実施する冷却方法に関して、特開平３−６３４６１
号公報に記載のように、設定容積型圧縮機の過熱防止方
法として、吸入圧力及び吐出圧力の変化しうる範囲（以
下、運転圧力範囲という）の広い冷凍及び空調装置にお
いて、高圧液冷媒が導入される圧縮機の圧縮工程中の圧
縮室内の導入位置を指定することにより、広い運転圧力
範囲内全域にて確実な冷却を実施しようとしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】運転圧力範囲の広い冷
凍装置あるいは空調装置においては、高圧液冷媒の流量
の適正値が運転条件により大きく変化するため、複雑な
流量調整機構の制御が必要であり、１つの欠点となって
いた。例えば、一定の流路抵抗を有するキャュピラリチ
ューブを流量調整機構として用いる場合、広い運転圧力
範囲内の全域で確実な冷却を行なうためには、液冷媒の
流量を運転条件に合わせてキャピラリチューブの流路抵
抗を変化させる必要があり、各運転条件に合わせた抵抗
の異なる複数本のキャピラリチューブを選択的に用いて
流量調整していた。しかし、この方法では各流量調整機
構を個別に制御するため、複雑な制御を必要としてい
た。

【０００４】また、複雑な制御を避けるため、開閉制御
弁を用いて開閉制御する方法では、特に高圧力比条件
で、相対的に液冷媒の導入量が増加するため過冷却状態
になりやすく、液圧縮による圧縮機構部破損が生じる可
能性が大きい問題を有しており、開閉制御の頻度が高く
なり、制御機器の耐久性等が問題になる可能性もあっ
た。また、閉止時は開閉制御弁より冷凍サイクル側の配
管中に高圧の液冷媒が溜った状態となるため、圧縮機を
冷却のするために開閉制御弁を開く際に、配管中に溜っ
ている高圧の液冷媒が瞬間的に圧縮室内に流入するので
液圧縮状態となり、圧縮機構に損傷を与える可能性があ
った。さらに、圧縮機の起動停止と同期して開閉制御弁
が開閉する場合、圧縮室内に瞬間的に圧縮室内に流入す
るので、起動時に液圧縮状態になりやすく、また停止後
圧縮室内に液冷媒が溜り込み、再起動時に液圧縮状態に
なる可能性が有り、同様に圧縮機構に損傷を与える可能
性があった。

【０００５】本発明の目的は、温度と圧力を検知して流
量を制御する流量制御弁を用いて、簡単な制御で広い運
転圧力範囲内全域で高い信頼性を有する確実な冷却装置
を備えたスクロ−ル圧縮機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の冷却装置を備えたスクロ−ル圧縮機は、冷凍
サイクルの凝縮器で液化された高圧液冷媒の一部を連結
管を介してスクロール圧縮機の圧縮行程中の圧縮室内に
導入して圧縮機の冷却を行なう過熱防止装置を備えたス
クロール圧縮機において、前記連結管の途中に流量調整
機構が設けられたものであって、感温部により検出され
る温度とサイクル内の圧力により前記流量調整機構を流
れる液冷媒流量を制御して圧縮室内に導入される液冷媒
量を調整することを特徴とするものである。

【０００７】また、前記感温部が圧縮機の吐出ガス温度
を検知する位置に設けられ、サイクル内の圧力が凝縮器
で液化された高圧液冷媒の圧力であり、前記感温部によ
り検出された吐出ガス温度と前記高圧液冷媒の圧力から
過熱度を算出した吐出ガスの過熱度に応じて前記流量調
整機構の弁の開度調整が制御されるものである。

【０００８】また、前記連結管が途中に流量制御弁を備
えたものであって、スクロール圧縮機の吐出温度を検出
する感温部により検出される温度と凝縮器で液化された
高圧液冷媒の圧力により前記流量制御弁の弁開度を制御
して前記圧縮室内に導入される液冷媒流量を調整するこ
とを特徴とするものである。

【０００９】また、前記連結管の途中の凝縮器側に電磁
弁を、該電磁弁より圧縮機側に流量制御弁を備えたもの
であって、スクロール圧縮機の起動、停止時は前記電磁
弁を閉じ、運転時は前記電磁弁を開いて凝縮器で液化さ
れた高圧液冷媒を前記流量制御弁により液冷媒流量を調
整して前記圧縮室内に導入するように制御することを特
徴とするものである。

【００１０】また、前記連結管が途中に流量制御弁を備
えたものであって、スクロール圧縮機の低圧部の温度を
検出する感温部により検出される温度とサイクル中の低
圧部の圧力により前記流量制御弁の弁開度を制御して前
記圧縮室内に導入される液冷媒流量を調整することを特
徴とするものである。

【００１１】また、前記感温部がスクロール圧縮機構部
の吐出ポートからのガスの吐出部に設けられる、あるい
は前記感温部が、スクロール圧縮機の密閉容器外壁面に
設置された、もしくは密閉容器表面に設けられた凹部に
埋め込まれて設置された、あるいは前記感温部が、スク
ロール圧縮機の密閉容器からガスが吐出される吐出配管
表面設けられた、もしくは吐出配管表面に設けられた凹
部に埋め込まれて設置された、もしくは吐出配管内に設
けられた、あるいは前記感温部をスクロール圧縮機構部
の固定スクロールに接触させるかもしくは埋設するよう
に設置して圧縮機構部の温度を検知するものである、あ
るいは前記感温部をスクロール圧縮機密閉容器内の潤滑
油溜り内もしくは密閉容器外壁面上の潤滑油面より下の
位置に設置した、あるいは前記感温部をスクロール圧縮
機密閉容器内のモータ巻線温度を検知する位置に設置し
たものである。

【００１２】また、前記感温部が圧縮機の吸入ガス温度
を検知する位置に設けられ、サイクル中の低圧部の圧力
が蒸発器で蒸発された圧縮機の吸入圧力であって、前記
検出された吸入ガス温度と吸入圧力から圧縮機の吸入ガ
スの過熱度を算出して該過熱度に応じて弁の開度調整が
なされるものである。

【００１３】また、前記連結管の途中の流量制御弁より
凝縮器側に電磁弁を備えたものであって、圧縮機の起動
完了まで前記電磁弁を閉じ液冷媒の導入を行わないよう
に制御する、あるいは前記連結管の途中の流量制御弁よ
り凝縮器側に電磁弁を備えたものであって、圧縮機の停
止前に前記電磁弁を閉じ液冷媒の導入を停止するように
制御するものである。

【００１４】また、前記流量制御弁と並列に途中にキャ
ピラリチュ−ブを有する配管を接続したものである。

【００１５】

【作用】上記のように、冷凍サイクル中の高圧の液溜り
部と圧縮機の圧縮室との間に配管を接続し、この配管中
に流量調整機構として温度と圧力を検知して流量を制御
する流量制御弁が接続されているので、流量制御弁の開
度調整は、感温部で検知される温度と感圧部で検知され
る圧力より行われる。吐出側の温度が上昇し、感温部の
温度が上昇することにより高温が検知され、吐出側の過
熱度を検知する場合は、吐出側の高温部の温度及び高圧
部の圧力を検知しているので、その時同時に求まる過熱
度が、該流量制御弁に設定されている過熱度より高くな
ると、弁は開き始め、液冷媒の導入を開始する。この時
さらに過熱度が高くなれば弁の開度が大きくなり、流量
が増加される。また、過熱度が低くなれば弁の開度が小
さくなり流量が低下し、設定されている過熱度より低く
なると、弁は閉止され、液冷媒の導入を停止する。この
ように検知された過熱度に応じて弁の開度が調整され、
流量の調整を行う。

【００１６】吸入側の過熱度を検知する場合は、吸入側
の低温部の温度及び低圧部の圧力を検知し、吸入ガス温
度が上昇し感温部の温度が上昇もしくは感圧部の圧力が
低下することにより、その時求まる過熱度が、流量制御
弁に設定されている過熱度より高くなると、弁は開き始
め、液冷媒の導入を開始する。この時さらに過熱度が高
くなれば弁の開度が大きくなり、流量が増加される。ま
た、過熱度が低くなれば弁の開度が小さくなり流量が低
下し、設定されている過熱度より低くなると、弁は閉止
され、液冷媒の導入を停止する。この場合も検知された
過熱度に応じて弁の開度が調整され、流量の調整を行
う。

【００１７】また、電磁弁により、圧縮機の起動完了後
又は停止前、あるいはその両方の間のみ開かれるように
制御することにより、圧縮機の停止中における圧縮室内
への高圧の液冷媒の流入を防止することができる。すな
わち、電磁弁は、圧縮機の起動完了後に開かれ、停止前
に閉止されるように制御され、液冷媒の導入を制御する
ので、圧縮機の起動停止と同期して流量制御弁が動作し
た場合、圧縮室内に瞬間的に圧縮室内に流入するため起
動時の負荷増大、液圧縮の防止できる。

【００１８】また、前記流量制御弁と並列に途中にキャ
ピラリチュ−ブを有する配管を接続しているので、圧縮
機の定常運転中は、ある程度の液冷媒の導入を常時実施
することにより、流量制御弁の応答遅れによる冷却の遅
れを防止することが可能となり、また、複数の流量調整
機構の内の一つが故障し液冷媒の導入が不可能となった
場合においても、他方の流量調整機構の動作により運転
の継続が可能となる。

【００１９】以上の手段により、簡単な制御で広い運転
圧力範囲内全域での確実な冷却が可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を、図１から図
１１により説明する。本実施例では、旋回スクロールの
背面室の一部を吐出圧力と吸入圧力の中間圧力とした中
間圧力方式のスクロール圧縮機を一例にとり説明する。
図１は、中間圧方式のスクロール圧縮機の構造を示す縦
断面図、図２は、固定スクロールの液冷媒導入のための
連結管が貫通する位置を示す平面図、図３は、冷凍サイ
クルの構成を示す図、図４は、内部均圧式の流量制御弁
の構造を示す縦断面図、図５から図１１はそれぞれ感温
筒の設置位置を示す縦断面図である。

【００２１】図１に示すように、本実施例のスクロール
圧縮機は、密閉容器１内に、圧縮機構部２と電動機３が
収納されている。圧縮機構部２は主として固定スクロー
ル４と旋回スクロール５、旋回スクロール５に軸受を介
して連結され旋回スクロール５を回転駆動させるための
駆動軸１４、固定スクロール４に固定され駆動軸１４を
軸受支持するとともに、旋回スクロール５の背面に背面
室を形成しているフレ−ム１１、固定スクロール４に対
して旋回スクロール５を旋回運動させるための自転防止
部材であるオルダム機構１２などから構成される。

【００２２】固定スクロール４は、円板状の底板４ａ
と、これに直立しインボリュートあるいはこれに近似の
曲線に形成されたラップ４ｂとからなり、その中心部に
吐出口１０、外周部に吸入口７を備えている。また、固
定スクロール４の底板４ａには、密閉容器１を貫通して
設けられた配管と連通する導入孔２２が設けられてい
る。旋回スクロール５は円板状の台板５ａと、固定スク
ロールのラップ４ｂと同一形状に形成されたラップ５ｂ
と、円板状の台板５ａの反ラップ側に形成されたボス５
ｃとからなっている。固定スクロール４と旋回スクロー
ル５は、互いにラップを内側にしてかみ合わされ、密閉
空間（圧縮室）９が形成されている。固定スクロール４
の台板４ｃとフレーム１１は、複数本のボルトによって
固定され、このフレーム１１の中央部には軸受部１１ａ
が形成され、この軸受部１１ａで駆動軸１４が支承され
ている。駆動軸１４の先端の偏心軸１４ａは、上記ボス
５ｃに回転運動が可能なように挿入されており、旋回ス
クロール５はオルダムリング及びオルダムキーよりなる
オルダム機構１２によって、固定スクロール４に対し
て、自転することなく旋回運動するようになっている。
一方、駆動軸１４の他端側は下部に配置された電動機３
と直結している。旋回スクロールの反ラップ側には背圧
室２０が形成されており、背圧室２０と圧縮室９とは連
絡孔２１によって連絡されている。駆動軸１４の中心部
には、一方の端が密閉容器１内の潤滑油中に侵漬され、
他端側が軸受部１１ａおよびボス５ｃに連通する給油穴
が設けられており、潤滑油を給油するようになってい
る。

【００２３】このように構成されたスクロール圧縮機
は、電動機３が回転することにより、直結された駆動軸
１４が回転し、偏心軸１４ａが偏心回転することによ
り、ボス５ｃを介し、旋回スクロール５は旋回運動す
る。この旋回運動にともなって、圧縮室９は次第に中心
に移動し、圧縮室９の容積が減少する。低圧の冷媒ガス
は、密閉容器１を貫通して固定スクロール４の吸入口７
に接続された吸入管１７を経て吸入室８に吸入され、上
記のように圧縮室９内で圧縮されて昇圧され、中央部の
吐出口１０から吐出室１ａに吐出される。吐出口１０が
開口する吐出室１ａは通路１８ａ、１８ｂを介して、モ
ータ室１ｂと連通し、密閉容器１に設けられた吐出管１
９より吐出される。

【００２４】旋回スクロール５の反ラップ側の背圧室２
０には、背圧室２０と圧縮室９を連絡する連絡孔２１を
介して圧縮室９内の圧縮途中のガス圧力が導入され、圧
縮室９内の圧縮途中の吸入圧力と吐出圧力の中間的ガス
圧を背圧室２０に付加する。一方、ボス５ｃには給油穴
から高圧の潤滑油が給油され、旋回スクロール５に高圧
が付加される。その際、旋回スクロール部材５、固定ス
クロール部材４の両スクロール部材で形成される複数の
圧縮室９内のガス圧力による旋回スクロールを下方に押
し下げる離反力に対して、背圧室２０内の圧力とボス５
ｃの油圧とによる押しつけ力が、若干高くなるように連
絡孔２１の圧縮室９に通じる位置を設定している。こう
することにより、旋回スクロール台板５ａを固定スクロ
ール台板４ｃに向け押し上げて密着し、吸入側への圧縮
ガスの漏れを防止している。

【００２５】過熱防止のための液冷媒は、冷凍サイクル
から配管を介して固定スクロール４の底板４ａの図２に
示す位置の導入孔２２から圧縮室９内に導入される。図
２に示すように、導入孔２２は、旋回スクロールの旋回
運動により圧縮室が閉じ込み完了し、圧縮し始めた圧縮
室に開口するように設けられている。

【００２６】図３に示すように、本実施例の冷凍サイク
ルは、次のように構成されている。圧縮機２５、凝縮器
２６、膨張弁２７、蒸発器２８は、吐出管１９、配管な
どにより順次接続され、圧縮機２５から吐出された冷媒
が循環する基本的なサイクルが構成されている。一方、
凝縮器２６の出口側で凝縮器２６と膨張弁２７との間で
分岐され、配管３２により電磁弁２９、流量制御弁３０
を介して、圧縮機２５内の圧縮室に接続されている。吐
出管１９には感温筒３１が取り付けられており、検出さ
れた吐出ガス温度が流量制御弁３０にフィ−ドバックさ
れるようになっている。流量制御弁３０は内部均圧式の
流量制御弁であり、次のように構成されている。

【００２７】温度と圧力を検知して流量を制御する流量
制御弁についての動作原理を図４に示す内部均圧式の流
量制御弁を用いて説明する。図４に示した流量制御弁で
は、凝縮圧力Ｐ２として弁３７を流れる流体の圧力を、
ダイヤフラム３９の下側の空間４２に内部均圧孔４０を
介して作用させており、この方式を内部均圧式という。
本実施例の内部均圧式の流量制御弁は、弁本体４１内に
設けられたダイヤフラム３９をはさみ感温筒４５側の空
間４３には冷凍サイクルに使用される液もしくはガス状
の冷媒を封入している。一方ダイヤフラム３９をはさみ
反対側にはバネ３８を組み込み、さらに凝縮圧力を導入
口３５より内部均圧孔４０を介して取り込むようにして
いる。感温筒４５側の空間４３の圧力Ｐ１は感温筒４５
内で検知される温度に応じて変化し、検知される温度が
高温の場合は圧力Ｐ１は高くなり、温度が低下すると、
圧力Ｐ１も低くなる。従って、凝縮圧力Ｐ２とバネ３８
の力に等価な圧力Ｐ３の和に対して、感温筒４５で検知
される温度が高くなり、Ｐ１＞Ｐ２＋Ｐ３となるとダイ
ヤフラム３９に接続される弁３７が開き、液冷媒が冷媒
流出口３６を介して導入される。一方、検知される温度
が低下すると、圧力Ｐ１も低くなるので、弁３７は閉じ
る方向に移動する。このように感温筒４５で検知される
温度に応じて弁３７の開度が変化し、液冷媒の導入量を
制御する。この際、バネ３８のバネ力は弁３７の開き始
める過熱度を決めるためのものであり、バネ力を強めた
場合、弁３７が開き始める過熱度が高くなり、バネ力を
弱めた場合、弁が開き始める過熱度が低くなる。

【００２８】以上のように構成された冷凍サイクルで
は、圧縮機２５より吐出された高温高圧ガスは、凝縮器
２６で凝縮し、高圧の液冷媒となり、膨張弁２７で減圧
され、蒸発器２８で蒸発した後、圧縮機２５に吸入され
る。一方、凝縮器２６で凝縮した高圧液冷媒の一部は、
凝縮器２６の出口より分岐され、電磁弁２９が開状態の
場合、流量制御弁３０へ流れる。例えば、冷媒としてＲ
２２を使用したときの設計圧力を２６kg/cm²Gとし、吐
出ガス温度は１００℃以下で使用することとした場合、
設計圧力に相当する飽和温度は６４℃であり、吐出ガス
の過熱度は３６℃以下となる。本実施例では、この流量
制御弁３０を上述したように構成しているので、例え
ば、流量制御弁３０の設定過熱度を３５℃とし、感熱筒
３１で検知される吐出ガス温度と、高圧液冷媒の圧力と
から算出される過熱度が３５℃以上で弁が開かれ液冷媒
を導入孔２２から圧縮機２５内の圧縮室９へ導入する。
また、過熱度が３５℃以下に低下すると、弁が閉じら
れ、液冷媒の導入を停止する。

【００２９】本実施例では、感温部を圧縮機の吐出管１
９に取付け、吐出配管表面の温度を検知し、凝縮器で液
化された高圧の液冷媒圧力より求まる過熱度に応じて液
冷媒を圧縮機２５内の圧縮室９へ導入する制御を行って
いるので、図３に示す実施例では、感温筒３１を圧縮機
の吐出管１９に取付け、吐出配管表面の温度を検知して
いるが、感温筒３１は図５に示すように、圧縮室９の吐
出ポート１０より吐出されるガスの温度を検知するた
め、吐出ポート１０に近いところに位置する密閉容器１
表面に凹部４７を設け、この凹部４７に感温筒３１を埋
設して設けてもよい。このような位置に感温筒３１を設
置することによりより吐出温度に近い温度を検出でき
る。また、図６に示すように、圧縮機の密閉容器１の表
面であって潤滑油面より下の位置に凹部４７を設け、こ
の凹部に感温部３１を埋設するようにしてもよく、この
ように感温部３１を設置することにより潤滑油温度に相
当する温度を検出でき、油温を検出して制御しているた
め、油温上昇による潤滑油粘度の低下、油膜切れによる
焼き付き摩耗を防止できる。

【００３０】また、圧縮機の起動、停動時に液冷媒が圧
縮機内に導入されることを避け、サイクルが安定状態の
運転時に液冷媒を圧縮機内に導入されるように制御する
こともできる。図３に示す液冷媒の導入用配管３２の途
中に設置された電磁弁２９は、圧縮機の定常運転中のみ
開かれるように制御される。すなわち、電磁弁２９は、
圧縮機の起動後、タイマーにより例えば１０秒後に開か
れ、圧縮機の停止は圧力スイッチにて制御されるため、
作動値に対して、例えば０．５kg/cm²高い圧力に設定さ
れた圧力スイッチにより、圧縮機の停止する直前に閉じ
るように制御される。このため、圧縮機の起動後より停
止前の間を除き温度および圧力に係らず、圧縮機の安定
運転中を除き液冷媒が圧縮機内に導入されることがなく
なるので、開閉制御弁の閉止時は、開閉制御弁より冷凍
サイクル側の配管中には高圧の液冷媒が溜った状態とな
るため、圧縮機の冷却を行うために開閉制御弁を開くと
配管中に溜っている高圧の液冷媒が瞬間的に圧縮室内に
流入し、液圧縮状態となって圧縮機構に損傷を与えるこ
とを防止できる。また、圧縮機の起動停止と同期して開
閉制御弁が開閉する場合に生じていた圧縮室内に瞬間的
に圧縮室内に流入するため起動時に液圧縮状態になりや
すく、また停止後圧縮室内に液冷媒が溜り込むことを防
止できるので、再起動時に液圧縮状態になることを防止
でき、圧縮機構に損傷を与える可能性も防止できる。

【００３１】また、このように制御する必要がない場合
は、電磁弁２９は省略してもよい。

【００３２】吐出ガス温度をより直接的に検知する必要
がある場合は、図７から図１１に示す位置に感温筒を設
けてもよい。図７に示す実施例では、感温筒３１を吐出
管１９内に埋め込み、吐出ガスの温度を直接検知してお
り、図８に示す実施例では、感温筒３１を吐出ポート１
０より吐出されるガスがあたる圧縮機の密閉容器１内の
位置に設置し、吐出ガスの温度を直接検知している。吐
出ガスの温度をより正確に検知できる。

【００３３】また、図９に示す実施例では、密閉容器１
内の油溜め部に感温筒３１を設置しており、油温を直接
検出して制御しているため、油温上昇による潤滑油粘度
の低下、油膜切れによる焼き付き摩耗を防止できる。ま
た、図１０に示す実施例では、密閉容器１内の固定スク
ロール４に感温筒３１を設置して、固定スクロールの摺
動面の温度を検知するようにしており、摺動面の温度を
検知して制御するため、圧縮機構部の摺動面の温度上昇
により、潤滑油粘度の低下、油膜切れによる焼き付き摩
耗を防止できる。また、図１１に示す実施例では、密閉
容器１内の電動機巻線の表面に感温筒３１を設置して、
電動機巻線の温度を直接検出して制御しているので、電
動機の過熱焼損を防止できる。

【００３４】本発明の第２の実施例を図１２および図１
３により説明する。図１２は、冷凍サイクルの構成を示
す図、図１３は、外部均圧式の流量制御弁の構造を示す
縦断面図である。

【００３５】図１２に示す冷凍サイクルの構成は、図３
に示す冷凍サイクルの構成と同様であるが、本実施例に
おいては、流量制御弁３３は外部均圧式の流量制御弁で
構成され、吐出配管１９の圧力と温度を検知し、その検
知した圧力と温度を流量制御弁３３にフィ−ドバックす
るように構成している。外部均圧式の流量制御弁の構造
は、図４に示した内部均圧式の流量制御弁と同様の構造
であるが、図１３に示すように、図４に示した内部均圧
式の流量制御弁では凝縮圧力Ｐ２として弁３７を流れる
流体の圧力を、ダイヤフラム３９の下側の空間４２に内
部均圧孔４０を介して作用させていたのに対し、弁３７
を流れる流体でなく別の部分の圧力Ｐ２を外部均圧孔４
６を介して作用させている。

【００３６】一般に冷凍サイクルでは、凝縮器２６の出
口の高圧の液冷媒の圧力は、冷凍サイクルの運転状態に
より圧力損失の程度は異なるが、圧縮機２５から凝縮器
２６まで圧力損失があるため、圧縮機の吐出配管１９で
検知される圧力よりは低下している。従って検出される
過熱度の値は、相対的に高めに検知される結果となり、
本来の必要とされる液冷媒の導入量に対して過大になる
可能性があるが、本実施例の場合、吐出圧力を圧力Ｐ２
として作用させているので、圧力損失を介さない吐出圧
力により吐出圧力Ｐ２とバネ３８の力に等価な圧力Ｐ３
の和に対して、感温筒４５で検知される温度との関係で
弁３７の開閉が決まるので、外部均圧式の温度式自動膨
脹弁３３を用い、適切な過熱度検知を行い、圧縮機の吐
出配管の圧力と温度を検知して制御することにより、液
冷媒の導入量を適切に制御することができる。

【００３７】本発明の第３の実施例を図１４により説明
する。図１４は、冷凍サイクルの構成を示す図である。
本実施例では、吐出の温度圧力検知により液冷媒の導入
量を制御する場合、高温高圧に対して耐えられる性能を
必要とするため、高価になりやすい点を考慮し、流量制
御弁３４は図１３に示す外部均圧式の流量制御弁を用
い、感温筒３１を圧縮機２５の吸入側配管に設置し、ま
た感圧部は圧縮機の吸入圧力を検知するようにし、圧縮
機の吸入圧力及び温度を検知して低圧側の過熱度により
液冷媒の導入量を制御している。こうのように構成する
ことにより、吸入側の過熱度が例えば５℃以上で弁が開
かれ液冷媒の導入され、過熱度が５℃以下に低下する
と、弁が閉じられ、液冷媒の導入を停止する。

【００３８】本発明の第４の実施例を図１５、図１６に
より説明する。図１５に示す実施例は、図３に示す実施
例と同様な構成であるが、電磁弁２９を設けておらず、
流量制御弁３０と並列にキャピラリチューブ３３を有す
る流量調整機構を設けている。すなわち、高圧液冷媒の
導入は、凝縮器２６の出口より分岐された液冷媒導入用
配管３２を介して、キャピラリチューブ３３を有する流
量調整機構と、流量制御弁３０を有する流量調整機構を
並列に接続した後、圧縮機２５内の圧縮室に接続されて
いる。流量制御弁３０は、感温筒３１を圧縮機２５の吐
出配管表面に取付け、吐出ガス温度を検知するが、本実
施例では冷媒として、Ｒ２２を使用し、設計圧力を２６
kg/cm²Gとする。また、吐出ガス温度は１００℃以下で
使用することとし、従って、設計圧力に相当する飽和温
度は６４℃であり、吐出ガスの過熱度は３６℃以下とす
る。本実施例では、流量制御弁３０の設定過熱度を３５
℃とし、感熱筒で検知される吐出ガス温度と、高圧液冷
媒の圧力とから算出される過熱度が３５℃以上で弁が開
かれ液冷媒の導入を開始する。また、過熱度が３５℃以
下に低下すると、弁が閉じられ、液冷媒の導入を停止す
る。一方、キャピラリチューブ３３からの高圧液冷媒の
導入は常時行われ、圧縮機の停止時は、吐出圧力でバラ
ンスするため、導入は停止される。

【００３９】図１６は、圧縮機停止中、冷凍サイクル内
の圧力がバランスしない場合を考慮したもので、液冷媒
の導入用配管３２に電磁弁３４を接続し、圧縮機の起動
停止に応じて、電磁弁３４の開閉を制御するように構成
している。こうすることにより、圧縮機停止中の圧縮室
内への液冷媒の漏れ込みを防止し、再起動時の液圧縮を
防ぐことが可能になる。

【００４０】また、圧縮機の起動、停動時の瞬間的な圧
縮室内への液冷媒の流入による液圧縮を避けるため、安
定運転時のみ液冷媒導入の制御を作動させるためには、
液冷媒の導入用配管中に接続された電磁弁３４は、圧縮
機の定常運転中のみ開かれるように制御される。電磁弁
３４は、タイマー（図示せず）にて圧縮機の起動後１０
秒後に開かれる。また、圧縮機の停止は圧力スイッチ
（図示せず）にて、設定した圧力以下に低下した際に停
止するように制御されるため、その作動値に対して、
０．５kg/cm²高い圧力に設定された圧力スイッチを用
い、その動作により、電磁弁３４を閉じるように制御す
る。以上の制御により、圧縮機の定常運転中のみ開かれ
るように制御することが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、流
量制御弁により、吸入もしくは吐出の圧力、温度を検知
し、過熱度に応じて弁の開度を調整し液冷媒の導入量を
制御しているので、従来は、運転圧力範囲が広く、高圧
液冷媒の流量の適正値が運転条件により大きく異なる冷
凍装置及び空調装置においては、流量調整機構の制御方
法が複雑になりやすい欠点を有していたが、簡単な制御
が可能となった。また、複雑な制御を避け、開閉制御弁
による開閉制御では、特に高圧力比条件では、相対的に
液冷媒の導入量が増加するため過冷却状態になりやす
く、液圧縮による圧縮機構部破損、開閉制御の頻度が高
くなり、制御機器の耐久性等が問題になる可能性があっ
たが、過熱度に応じた流量制御弁の開度調整により、滑
らかな運転となり、過熱状態、過冷却状態での運転が少
なく、また、開閉制御機器の耐久性等が問題になること
もなくなった。

【００４２】また、開閉制御機器の閉止時は、開閉制御
弁より冷凍サイクル側の配管中には高圧の液冷媒が溜っ
た状態となるため、圧縮機冷却の要求により開閉制御弁
を開く際に、配管中に溜っている高圧の液冷媒が瞬間的
に圧縮室内に流入するために液圧縮状態となり、圧縮機
構に損傷を与える可能性があった。さらに、圧縮機の起
動停止と同期して開閉制御弁が開閉する場合、圧縮室内
に瞬間的に圧縮室内に流入するため起動時に液圧縮状態
になりやすく、また停止後圧縮室内に液冷媒が溜り込
み、再起動時に液圧縮状態になる可能性が有り、同様に
圧縮機構に損傷を与える可能性があったが、流量制御弁
での制御に加えて、電磁弁等の開閉制御弁を設置し、圧
縮機の定常運転中のみ開くように制御することにより、
より信頼性の高い、安定した運転が可能となった。

【００４３】また、キャピラリチューブ等の減圧機構
を、流量制御弁と並列に接続させ、圧縮機の定常運転中
は、ある程度の液冷媒の導入を常時実施することによ
り、流量制御弁の応答遅れによる冷却の遅れを防止する
ことが可能となり、また、複数の流量調整機構の内の一
つが故障し液冷媒の導入が不可能となった場合において
も、他方の流量調整機構の動作により運転の継続が可能
となった。

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるスクロール圧縮機
の構造を示す縦断面図である。

【図２】固定スクロールの液冷媒導入のための連結管が
貫通する位置を示す平面図である。

【図３】冷凍サイクルの構成を示す図である。

【図４】内部均圧式の流量制御弁の構造を示す縦断面図
である。

【図５】感温筒の設置位置を示す縦断面図である。

【図６】感温筒の設置位置を示す縦断面図である。

【図７】感温筒の設置位置を示す縦断面図である。

【図８】感温筒の設置位置を示す縦断面図である。

【図９】感温筒の設置位置を示す縦断面図である。

【図１０】感温筒の設置位置を示す縦断面図である。

【図１１】感温筒の設置位置を示す縦断面図である。

【図１２】本発明の第２の実施例である冷凍サイクルの
構成を示す図である。

【図１３】外部均圧式の流量制御弁の構造を示す縦断面
図である。

【図１４】本発明の第３の実施例である冷凍サイクルの
構成を示す図である。

【図１５】本発明の第４の実施例である冷凍サイクルの
構成を示す図である。

【図１６】冷凍サイクルの構成を示す図である。

【符号の説明】

１…密閉容器、１ａ…吐出室、１ｂ…モータ室、２…圧
縮機構部、３…電動機、４…固定スクロール、４ａ…固
定スクロール底板、４ｂ…固定スクロールラップ、４ｃ
…固定スクロール台板、５…旋回スクロール、５ａ…旋
回スクロール台板、５ｂ…旋回スクロールラップ、５ｃ
…旋回スクロールボス、７…吸入口、８…吸入室、９…
圧縮室、１０…吐出口、１１…フレーム、１１ａ…、レ
ーム軸受部、１２…オルダム機構、１４…駆動軸、１４
ａ…駆動軸先端の偏心軸、１７…吸入管、１８ａ、１８
ｂ…通路、１９…吐出管、２０…背圧室、２１…連絡
孔、２２…導入孔、２５…スクロール圧縮機、２６…凝
縮器、２７…膨脹弁、２８…蒸発器、２９…電磁弁、３
０…流量制御弁、３１…感温筒、３２…液冷媒導入用配
管、３３…外部均圧式の流量制御弁（高温高圧用）、３
４…外部均圧式の流量制御弁（低温低圧用）、３５…圧
力導入口、３６…冷媒流出口、３７…弁、３８…バネ、
３９…ダイヤフラム、４０…内部均圧孔、４１…弁本
体、４４…キャピラリチューブ、４５…感温筒、４６…
外部均圧孔、４７…密閉容器凹部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊地昭治静岡県清水市村松390番地株式会社日立製作所清水工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍サイクルの凝縮器で液化された高圧液
冷媒の一部を連結管を介してスクロール圧縮機の圧縮行
程中の圧縮室内に導入して圧縮機の冷却を行なう過熱防
止装置を備えたスクロール圧縮機において、前記連結管
の途中に流量調整機構が設けられたものであって、感温
部により検出される温度とサイクル内の圧力により前記
流量調整機構を流れる液冷媒流量を制御して圧縮室内に
導入される液冷媒量を調整することを特徴とする過熱防
止装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項２】冷凍サイクルの凝縮器で液化された高圧液
冷媒の一部を連結管を介してスクロール圧縮機の圧縮行
程中の圧縮室内に導入して圧縮機の冷却を行なう過熱防
止装置を備えたスクロール圧縮機において、前記連結管
が途中に流量制御弁を備えたものであって、スクロール
圧縮機の吐出温度を検出する感温部により検出される温
度と凝縮器で液化された高圧液冷媒の圧力により前記流
量制御弁の弁開度を制御して前記圧縮室内に導入される
液冷媒流量を調整することを特徴とする過熱防止装置を
備えたスクロール圧縮機。
【請求項３】冷凍サイクルの凝縮器で液化された高圧液
冷媒の一部を連結管を介してスクロール圧縮機の圧縮行
程中の圧縮室内に導入して圧縮機の冷却を行なう過熱防
止装置を備えたスクロール圧縮機において、前記連結管
の途中の凝縮器側に電磁弁を、該電磁弁より圧縮機側に
流量制御弁を備えたものであって、スクロール圧縮機の
起動、停止時は前記電磁弁を閉じ、運転時は前記電磁弁
を開いて凝縮器で液化された高圧液冷媒を前記流量制御
弁により液冷媒流量を調整して前記圧縮室内に導入する
ように制御することを特徴とする過熱防止装置を備えた
スクロール圧縮機。
【請求項４】冷凍サイクルの凝縮器で液化された高圧液
冷媒の一部を連結管を介してスクロール圧縮機の圧縮行
程中の圧縮室内に導入して圧縮機の冷却を行なう過熱防
止装置を備えたスクロール圧縮機において、前記連結管
が途中に流量制御弁を備えたものであって、スクロール
圧縮機の低圧部の温度を検出する感温部により検出され
る温度とサイクル中の低圧部の圧力により前記流量制御
弁の弁開度を制御して前記圧縮室内に導入される液冷媒
流量を調整することを特徴とする過熱防止装置を備えた
スクロール圧縮機。
【請求項５】前記感温部が圧縮機の吐出ガス温度を検知
する位置に設けられ、サイクル内の圧力が凝縮器で液化
された高圧液冷媒の圧力であり、前記感温部により検出
された吐出ガス温度と前記高圧液冷媒の圧力から過熱度
を算出した吐出ガスの過熱度に応じて前記流量調整機構
の弁の開度調整が制御される請求項１に記載の過熱防止
装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項６】前記感温部がスクロール圧縮機構部の吐出
ポートからのガスの吐出部に設けられる請求項２又は４
に記載の過熱防止装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項７】前記感温部が、スクロール圧縮機の密閉容
器外壁面に設置された、もしくは密閉容器表面に設けら
れた凹部に埋め込まれて設置された請求項２又は４に記
載の過熱防止装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項８】前記感温部が、スクロール圧縮機の密閉容
器からガスが吐出される吐出配管表面設けられた、もし
くは吐出配管表面に設けられた凹部に埋め込まれて設置
された、もしくは吐出配管内に設けられた請求項２又は
４に記載の過熱防止装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項９】前記感温部をスクロール圧縮機構部の固定
スクロールに接触させるかもしくは埋設するように設置
して圧縮機構部の温度を検知するものである請求項２又
は４に記載の過熱防止装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項１０】前記感温部をスクロール圧縮機密閉容器
内の潤滑油溜り内もしくは密閉容器外壁面上の潤滑油面
より下の位置に設置した請求項２又は４に記載の過熱防
止装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項１１】前記感温部をスクロール圧縮機密閉容器
内のモータ巻線温度を検知する位置に設置した請求項２
又は４に記載の過熱防止装置を備えたスクロール圧縮
機。
【請求項１２】前記感温部が圧縮機の吸入ガス温度を検
知する位置に設けられ、サイクル中の低圧部の圧力が蒸
発器で蒸発された圧縮機の吸入圧力であって、前記検出
された吸入ガス温度と吸入圧力から圧縮機の吸入ガスの
過熱度を算出して該過熱度に応じて弁の開度調整がなさ
れる請求項４に記載の過熱防止装置を備えたスクロール
圧縮機。
【請求項１３】前記連結管の途中の流量制御弁より凝縮
器側に電磁弁を備えたものであって、圧縮機の起動完了
まで前記電磁弁を閉じ液冷媒の導入を行わないように制
御する請求項１から３、５から１２のいずれかに記載の
過熱防止装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項１４】前記連結管の途中の流量制御弁より凝縮
器側に電磁弁を備えたものであって、圧縮機の停止前に
前記電磁弁を閉じ液冷媒の導入を停止するように制御す
る請求項１から３、５から１３のいずれかに記載の過熱
防止装置を備えたスクロール圧縮機。
【請求項１５】前記流量制御弁と並列に途中にキャピラ
リチュ−ブを有する配管を接続した請求項１から３のい
ずれかに記載の過熱防止装置を備えたスクロール圧縮
機。