JPH09113476A

JPH09113476A - 冷媒圧縮機の制御装置および制御方法

Info

Publication number: JPH09113476A
Application number: JP26978695A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Katabuchi; 正片渕
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性および耐久性が確実に向上する冷媒圧縮
機の制御装置および制御方法を提供すること。【解決手段】圧縮機１を潤滑する潤滑油を溜めておくケ
ース３の底部４において、一対の電極20を潤滑油の下限
レベルＡ近傍に取付け、この電極20に電気的に接続され
た測定手段で一対の電極20間の静電容量およびコンダク
タンスを同時に測定し、これから、潤滑油の冷媒濃度お
よび油面レベルを検出し、これらの冷媒濃度および油面
レベルに応じて、冷媒圧縮機１を制御する。これによ
り、潤滑油が不足する場合や冷媒濃度が過大な場合に
は、冷媒圧縮機１が起動せず、または、強制停止される
ようになり、故障が未然に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の蒸気圧縮サ
イクルで冷却や加熱を行う冷凍機やヒートポンプ等に使
用される冷媒圧縮機を制御するための冷媒圧縮機の制御
装置および制御方法に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、冷媒の蒸気圧縮サイクルで冷却
や加熱を行う冷凍機やヒートポンプ等には、冷媒を圧縮
する冷媒圧縮機が利用されている。冷媒圧縮機は、低圧
の冷媒を圧縮して高圧の冷媒を作り出すものであり、冷
凍機やヒートポンプ等には不可欠のものとなっている。
冷媒圧縮機の信頼性や耐久性は、そのまま冷凍機やヒー
トポンプ等の信頼性や耐久性となるので、その信頼性や
耐久性を向上させることは、現在でも重要な課題となっ
ている。一般的な冷媒圧縮機では、冷媒を圧縮する圧縮
機構の潤滑は、潤滑油で行われているので、潤滑油の状
態が悪化すると、冷媒圧縮機が充分潤滑されず、その信
頼性や耐久性が損なわれる。潤滑油の状態を悪化させる
要因のひとつには、潤滑油に冷媒が溶解することが挙げ
られる。潤滑油に冷媒が溶解すると、潤滑油が希釈され
て本来持っている潤滑性能が低下する。具体的には、潤
滑油中に溶解した冷媒が高濃度となると、充分な量の潤
滑油が圧縮機構の軸受等に供給されても、充分な潤滑が
行われず、摩擦抵抗が大きくなり、摩耗により信頼性や
耐久性が損なわれるばかりか、極端な場合には、冷媒圧
縮機が焼きつく場合もある。一方、潤滑油に溶けない冷
媒を採用する、あるいは、冷媒を溶解しない潤滑油を採
用し、潤滑油中に冷媒が溶解しないようにすることが考
えられる。しかしながら、冷媒の比重が潤滑油よりも大
きいことから、潤滑油に溶けない冷媒は、潤滑油の下側
に溜まり、冷媒圧縮機の運転の際に生じる圧力や温度の
変化により突沸する。この冷媒の突沸により、大量の潤
滑油が冷媒圧縮機の外へ持ち出されるので、潤滑油の減
少が著しく、頻繁に補給しないと、充分な潤滑が行われ
ず、摩耗により信頼性や耐久性が損なわれるばかりか、
放置すると、冷媒圧縮機が焼きついてしまう。

【０００３】このため、冷媒圧縮機の冷媒および潤滑油
としては、潤滑油に溶ける冷媒や冷媒を溶解する潤滑油
を採用し、潤滑油の油面下に電気ヒータ等の加熱手段を
設け、この加熱手段で潤滑油を常時加熱して潤滑油中か
ら沸点の低い冷媒を排除し、冷媒の濃度を低減してい
る。あるいは、特開平１−２１２３３５号公報や特開平
２−１００６１号公報に示されるように、潤滑油の油面
下に静電容量式のセンサを設け、このセンサで求めた誘
電率から潤滑油に溶けている冷媒の濃度を検出してい
る。このように、冷媒の濃度を検出すれば、冷媒が高濃
度となって潤滑油の潤滑性能が低下する前に、潤滑油中
の冷媒の濃度を低減でき、冷媒圧縮機の信頼性や耐久性
を維持することができる。また、冷媒濃度の検出によ
り、冷媒濃度に応じてオイルポンプ等を制御することが
可能となり、充分な潤滑が行えるように、潤滑性能の低
下を補うべく、潤滑油の流量を増やし、これにより、冷
媒圧縮機の信頼性や耐久性を維持することもできる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電容量式センサでは、潤滑油に溶けている冷媒の濃度
を検出することはできても、潤滑油の油面レベルまで検
出することはできず、潤滑油が最低限確保されるべき量
よりも減ってしまっても、何ら信号を発することがな
く、潤滑油が減ったままで冷媒圧縮機を運転すると、潤
滑油による潤滑が充分行われず、潤滑油中の冷媒濃度の
検出だけでは、冷媒圧縮機の信頼性や耐久性を向上させ
ることはできないという問題がある。なお、潤滑油の油
面レベルの変動によっても、静電容量式センサで検出さ
れる静電容量が変化することから、冷媒の濃度を検出す
る静電容量式センサで、冷媒圧縮機の潤滑油の油面レベ
ルを検出できるように見受けられるが、油面レベルおよ
び潤滑油の冷媒濃度のどちらの変動によっても、静電容
量式センサの出力が変動するので、従来の静電容量式セ
ンサを採用したのでは、冷媒濃度および油面レベルの両
方を検出することは困難であり、前述の問題を解決でき
ない。

【０００５】本発明の目的は、信頼性や耐久性が確実に
向上する冷媒圧縮機の制御装置および制御方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、冷
媒を圧縮する圧縮機構を有するとともに、当該圧縮機構
を潤滑する潤滑油が溜められる油溜め部位を備えた冷媒
圧縮機の動作を制御する冷媒圧縮機の制御装置であっ
て、前記油溜め部位の内部に取付けられる複数の電極
と、これらの電極と電気的に接続されて当該電極間の静
電容量およびコンダクタンスを測定する測定手段とを備
えたことを特徴とする。本発明の第２発明は、冷媒を圧
縮する圧縮機構を有するとともに、当該圧縮機構を潤滑
する潤滑油が溜められる油溜め部位を備えた冷媒圧縮機
の動作を制御するための冷媒圧縮機の制御方法であっ
て、前記油溜め部位の内部に取付けた複数の電極間の静
電容量およびコンダクタンスを同時に計測し、これらの
静電容量およびコンダクタンスに基づいて前記潤滑油中
に含まれる前記冷媒の濃度および前記潤滑油の油面レベ
ルを検出した後、これらの濃度および油面レベルに応じ
て前記圧縮機構の運転状態を制御することを特徴とす
る。以上において、前記複数の電極としては、互いに対
向配置される電極を採用することが望ましい。また、前
記冷媒圧縮機には、前記潤滑油に溶け込んでいる前記冷
媒の濃度を低減させる冷媒濃度低減手段が設けられ、前
記制御装置は、前記圧縮機構の動作を制御する圧縮機構
制御手段と、この冷媒濃度低減手段を制御する冷媒濃度
制御手段とを含んで構成され、前記測定手段には、測定
した静電容量およびコンダクタンスに基づいて前記油溜
め部位に溜められた前記潤滑油の状態を判別し、前記圧
縮機構の運転停止を指令する停止信号を前記圧縮機構制
御手段へ送出するとともに、前記冷媒濃度低減手段の起
動・停止を指令する制御信号を前記冷媒濃度制御手段へ
送出する状態判別手段が設けられていることが好まし
い。

【０００７】また、静電容量およびコンダクタンスは、
静電容量およびコンダクタンスについて測定可能な計器
で直接測定してもよく、電極間の交流インピーダンスか
ら静電容量およびコンダクタンスを演算して間接測定し
てもよい。なお、コンダクタンスについては、直接コン
ダクタンスそのものを測定してもよく、あるいは、直流
電気抵抗を計測し、この直流電気抵抗からコンダクタン
スを間接的に測定してもよい。そして、測定手段として
は、交流ブリッジ法により、電極間の静電容量およびコ
ンダクタンス（電気抵抗）を同時に測定するものが採用
できる。例えば、自動平衡エレクトロニック変成器ブリ
ッジを備えたＬＣＲメータや、標準コンデンサと比較す
ることで未知コンデンサの静電容量を測定するＣ−Ｇメ
ータ等が採用でき、特に、構造が簡単かつ取扱が容易な
Ｃ−Ｇメータを採用することが望ましい。さらに、測定
精度上、前記電極に比較的高い周波数の交流信号を与え
て測定を行うことが好ましい。また、潤滑油の静電容量
およびコンダクタンスの測定に併せて、潤滑油の温度を
測定し、静電容量およびコンダクタンスの測定値を温度
補正することが望ましい。さらに、冷媒としては、ハイ
ドロフルオロカーボン系冷媒（例えば、R-134a,R-134,R
-143a,R-152a,R-125,R-32,R-23等、並びに、これらの混
合物であるR-410a,R-410b,R-407a,R-407b,R-407c,R-404
a 等）および塩素含有冷媒等の各種冷媒が採用できる。
また、潤滑油としては、前述の冷媒に応じた各種の潤滑
油が採用できる。なお、従来の塩素含有冷媒を圧縮する
冷媒圧縮機では、潤滑油として極性の小さい炭化水素系
の潤滑油が採用されていた。炭化水素系の潤滑油は、誘
電率が小さいため、油面の変化により生じる電極の静電
容量の変化率が小さく、充分な測定精度が得られない場
合がある。このため、冷媒としてハイドロフルオロカー
ボン系冷媒を採用し、かつ、潤滑油として誘電率の高い
潤滑油を採用することが好ましい。

【０００８】このような本発明では、潤滑油の冷媒濃度
および油面レベルがそれぞれ変動すると、複数の電極間
の静電容量およびコンダクタンス（電気抵抗）が各々変
化し、これらの間には所定の関係があることから、逆
に、前述の電極間の静電容量およびコンダクタンス（電
気抵抗）を同時に測定すれば、潤滑油の冷媒濃度および
油面レベルが検出可能となる。簡単な具体例を用いて説
明すると、潤滑油の誘電率は、当該潤滑油に含まれる冷
媒の量が増えると、所定の値から増大していく。一方、
油溜め部位内において潤滑油の上方に存在する気体は、
比誘電率がほぼ１であり、冷媒が混在する潤滑油よりも
誘電率が著しく低いことから、潤滑油の油面レベルが低
下すると、電極間で計測される静電容量は所定の値から
低下していく。このため、電極間で計測される静電容量
は、潤滑油中の冷媒濃度の変化による変動範囲と、油面
レベルの変化による変動範囲とが異なっており、潤滑油
の冷媒濃度および油面レベルが同時に変化した場合に
は、冷媒濃度の変動範囲が油面レベルの変化に応じてシ
フトすると考えられる。一方、潤滑油のコンダクタンス
は、潤滑油の上方の気体よりも高く、潤滑油に含まれる
冷媒の量が変動しても著しい変化はなく、電極間のコン
ダクタンスは、主に潤滑油の油面レベルの変化により変
動する。このことから、潤滑油の油面レベルが低下する
と、電極間で計測されるコンダクタンスは所定の値から
低下し、電極間のコンダクタンスから油面レベルが検出
可能となる。従って、油溜め部位の内部に取付けられる
複数の電極間の静電容量およびコンダクタンス（電気抵
抗）を測定すれば、主にコンダクタンスから油面レベル
が検出され、この油面レベルから冷媒濃度の油面レベル
によるシフト量を取り除くことにより、冷媒濃度が検出
される。また、測定手段として、マイクロコンピュータ
を備えたものを採用するとともに、電極間の静電容量お
よびコンダクタンス（電気抵抗）の各値に対する冷媒濃
度および油面レベルの値を示すマップを実験等で予め求
めておき、このマップをマイクロコンピュータに記憶さ
せれば、冷媒濃度および油面レベルが正確かつ迅速に検
出される。なお、油面レベルが検出されるので、電極間
の静電容量から潤滑油の誘電率を検出することが可能と
なることから、マイクロコンピュータに記憶させるマッ
プは、誘電率から冷媒濃度の値を示すマップでもよい。
また、油面レベルが検出されるので、電極間のコンダク
タンスから潤滑油の導電率をも検出することが可能とな
ることから、マイクロコンピュータに記憶させるマップ
は、誘電率および導電率から冷媒濃度および油面レベル
の値を示すマップでもよい。

【０００９】このように、冷媒濃度および油面レベルが
検出されれば、冷媒圧縮機の信頼性や耐久性が確実に向
上される。すなわち、潤滑油の油面レベルが所定の下限
レベルに達していない、あるいは、潤滑油中に含まれる
冷媒の濃度が所定の値よりも大きい状態となると、冷媒
圧縮機の回転部分の軸受部等には、充分な潤滑性が得ら
れなくなるので、検出された冷媒濃度および油面レベル
に応じて、冷媒圧縮機の運転を停止する、あるいは、起
動しようとしている冷媒圧縮機を停止状態に止めておく
等の制御を行うとともに、警報ランプ等で潤滑油の異常
を報知することが可能となる。これにより、過度の冷媒
を含んだ異常状態の潤滑油、または、潤滑油の不足によ
る冷媒圧縮機の故障が未然に防止されるとともに、潤滑
油の補給タイミング等のメンテナンス情報が報知される
ようになり、冷媒圧縮機の信頼性や耐久性が確実に向上
される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る冷
媒圧縮機１が部分的に示されている。この冷媒圧縮機１
は、冷媒を圧縮する圧縮機構として図示しないシリンダ
とピストンとを有するレシプロ式のものである。冷媒圧
縮機１の圧縮機構は、図示しない電動機で駆動され、電
動機に連結されるクランク軸２が鉛直にされた状態で、
ケース３の内部に収められている。ケース３の底部４に
は、冷媒圧縮機１の圧縮機構を潤滑する潤滑油が溜めら
れ、このケース３の底部４は、潤滑油を溜める油溜め部
位となっている。このような冷媒圧縮機１には、圧縮機
構の電動機を電気的に制御する制御装置10と、潤滑油を
循環させるオイルポンプ５とが設けられている。このう
ち、オイルポンプ５は、パイプ状のクランク軸２を通じ
てケース３の底部４の潤滑油を吸い上げて圧送するもの
である。このオイルポンプ５の回転軸は、クランク軸２
に連結されている。このオイルポンプ５の駆動により、
潤滑油は、クランク軸２の軸受６等、潤滑が必要な部分
とケース３の底部４との間を循環するようになってい
る。

【００１１】オイルポンプ５の吸込口７（クランク軸２
の下端開口）は、底部４の所定高さレベルに開口され、
この吸込口７の高さレベルは、ケース３の底部４に最低
限確保されるべき量となる潤滑油の油面レベル、すなわ
ち、下限レベルＡとなっている。また、ケース３の底部
４には、潤滑油に溶け込んでいる冷媒の濃度を低減させ
る冷媒濃度低減手段としての電気ヒータ８が下限レベル
Ａよりも下方に設けられている。ケース３の側壁3Aの内
面3Bには、図２にも示されるように、一対の電極20が電
気を通さない絶縁体９を介して設けられている。電極20
は、絶縁体９の表面に導電性インキ等で印刷されたもの
である。電極20が取付けられた高さレベルは、下限レベ
ルＡの近傍であって下限レベルＡよりも若干高い位置と
されている。ここで、電極20は、所定の範囲Ｂ内におい
て上下に配置された二つの電極20A,20Bを含んで構成さ
れている。このような電極20A, 20Bは、潤滑油の油面レ
ベルが低下して行くと、電極20A が先に潤滑油の油面か
ら出るようになっている。そして、電極20A が油面から
出た状態では、電極20A および電極20B の間に、液体で
ある潤滑油および冷媒の蒸気を含む気体の両方が存在す
ることから、潤滑油の油面が下限レベルＡの近傍に近づ
くと、電極20A, 20B間の静電容量およびコンダクタンス
が大きく変動し、潤滑油の油面が下限レベルＡに近づい
たことが正確に検出可能となっている。

【００１２】図３には、前述の制御装置10の電気的な構
成が示されている。この制御装置10には、電極20と電気
的に接続されて電極20A, 20B間の静電容量およびコンダ
クタンスを測定する測定手段11と、圧縮機構を駆動する
電動機をインバータ回路等で電気的に可変速制御する圧
縮機構制御手段12と、潤滑油に溶け込んでいる冷媒の濃
度を低減させる電気ヒータ８を制御する冷媒濃度制御手
段13とが設けられている。測定手段11には、標準コンデ
ンサ等との比較測定から電極20A, 20B間の静電容量およ
びコンダクタンスを同時に自動測定するＣ−Ｇメータを
備えた測定部14と、この測定部14が測定した静電容量お
よびコンダクタンスから電極20A, 20B間の誘電率および
導電率を同時に算出し、これらの誘電率および導電率に
基づいて潤滑油の状態を判別する状態判別手段15とが設
けられている。なお、測定手段11が電極20に加える測定
用交流信号の周波数は１MHz である。また、測定手段11
は、誘電率および導電率の測定に併せて、潤滑油の温度
を測定し、測定した温度に基づいて、誘電率および導電
率の値を温度補正するものでもある。状態判別手段15
は、予め求めておいた誘電率および導電率に対する潤滑
油の冷媒濃度のマップを記憶したマイクロコンピュータ
を備えたものであり、誘電率および導電率から潤滑油に
溶解した冷媒濃度を算出し、潤滑油が充分な潤滑性能を
発揮できるか否か、潤滑油の状態を判別するようになっ
ている。マイクロコンピュータに記憶されたマップは、
予め実験等により冷媒濃度に対する誘電率および導電率
の特性グラフを求めておき、この特性グラフに基づいて
作成されたものである。参考のために、さらに具体的に
説明すると、マイクロコンピュータに記憶されたマップ
は、冷媒としてＲ４０７ｃを用いるとともに、潤滑油と
してポリビニルエーテル系のものを用いて実験を行い、
冷媒濃度に対する誘電率および導電率の特性グラフを求
め、このグラフに基づいて得たものである。図４には、
マップの元となる特性グラフの一例が示されている。こ
の特性グラフは、冷媒濃度に対する静電容量およびコン
ダクタンスの関係を示すものである。この特性グラフで
は、冷媒濃度に対して、静電容量がリニアに変化すると
ともに、コンダクタンスが指数関数的に変化している。
なお、電極20A, 20Bの間に空気のみを介在させた時の電
極20A, 20Bの静電容量は、１４０pFであった。

【００１３】このような本実施形態では、以下のように
冷媒圧縮機１を制御する。すなわち、冷媒圧縮機１を所
定時間停止すると、冷媒圧縮機１のケース３の内部の油
面レベルは、戻ってきた潤滑油により極大レベルとなる
とともに、温度低下により冷媒が液化し、潤滑油中の冷
媒の濃度は上昇しきった状態、いわゆる「寝込み」状態
となる。ここで、測定部14が測定した冷媒濃度が所定の
濃度よりも高く、潤滑油の潤滑性能が十分得られない状
態であると、冷媒圧縮機１の起動により、冷媒圧縮機１
が故障する。このため、測定部14は、警報ランプ等を点
灯させることにより、潤滑油中の冷媒濃度が過大である
ことを操作員に知らせる。また、冷媒濃度が過大となる
と、状態判別手段15は、測定部14から送出された冷媒濃
度信号に基づき、起動スイッチが投入されても冷媒圧縮
機１が起動しないように、停止状態を維持するようにロ
ックする信号を圧縮機構制御手段12に送出するととも
に、電気ヒータ８を起動させる制御信号を冷媒濃度制御
手段13へ送出し、電気ヒータ８を起動して電気ヒータ８
の熱で潤滑油から冷媒を排除し、潤滑油中の冷媒濃度を
低減する。そして、電気ヒータ８の作用により、冷媒濃
度が充分低濃度となり、潤滑油の潤滑性能が回復した状
態となると、測定部14は、警報ランプ等を消灯させるこ
とにより、潤滑油中の冷媒濃度が所定の濃度よりも低い
値に復帰したことを操作員に知らせる。また、冷媒濃度
が復帰したら、状態判別手段15は、冷媒圧縮機１が起動
できるようにロックする信号を解除するとともに、電気
ヒータ８を停止させる制御信号を冷媒濃度制御手段13へ
送出し、電気ヒータ８の作動を停止させ、無駄な電力の
消費を防ぐ。一方、潤滑油の油面レベルが下限レベルＡ
以下であり、潤滑油が不足する状態にある場合には、測
定部14は、警報ランプ等を点灯させることにより、潤滑
油が不足していることを操作員に知らせる。また、潤滑
油が不足した状態となると、状態判別手段15は、測定部
14から送出された油面レベル信号に基づき、起動スイッ
チが投入されても冷媒圧縮機１が起動しないように、停
止状態を維持するようにロックする信号を圧縮機構制御
手段12に送出するそして、冷媒圧縮機１を含むシステム内の潤滑油が戻っ
て油面レベルが回復した状態、もしくは、潤滑油の補充
により油面レベルが回復した状態となると、測定部14
は、警報ランプ等を消灯させる。また、状態判別手段15
は、冷媒圧縮機１が起動できるようにロックする信号を
解除する。

【００１４】次に、冷媒圧縮機１が起動され、冷媒圧縮
機１の運転状態が安定するまでの間は、冷媒圧縮機１の
ケース３の内部の油面レベルは、潤滑油が潤滑部分に送
出されるため、極大レベルから低下していく。また、潤
滑油の冷媒濃度は、温度上昇により冷媒が気化するので
次第に低下していく。このため、潤滑油は、油面レベル
および冷媒濃度が変化し続ける過渡状態となる。このよ
うな過渡状態に潤滑油がある場合には、測定部14は、予
め設定された第１の範囲から冷媒濃度が逸脱した場合の
み、警報ランプ等を点灯させる。また、第１の範囲から
冷媒濃度が逸脱すると、状態判別手段15は、冷媒圧縮機
１を停止させる信号を圧縮機構制御手段12に送出し、冷
媒圧縮機１を停止させる。冷媒圧縮機１の停止後、操作
員等は、冷媒圧縮機１を点検し異常箇所を補修する。ま
た、過渡状態の場合においても、冷媒濃度が第１の範囲
内にあり、かつ、油面レベルが下限レベルＡよりも上方
であれば、冷媒圧縮機１を運転しても支障はない。この
ため、潤滑油の油面レベルが低下し、下限レベルＡに近
づき、電極20A が潤滑油から出た状態となり、電極20A,
20Bの間の静電容量およびコンダクタンスが極端に変動
した場合にのみ、測定部14は、警報ランプ等を点灯させ
る。この際、状態判別手段15は、冷媒圧縮機１を停止さ
せる信号を圧縮機構制御手段12に送出し、冷媒圧縮機１
を停止させる。この場合にも、冷媒圧縮機１の停止後、
操作員等は、冷媒圧縮機１を点検し異常箇所を補修す
る。

【００１５】続いて、冷媒圧縮機１の運転状態が安定す
ると、冷媒圧縮機１のケース３の内部の油面レベルは、
可変速制御のため多少の変動はあるものの、所定の範囲
内に落ち着く。また、潤滑油の冷媒濃度も所定の範囲内
に落ち着く。このような定常状態に潤滑油がある場合に
は、測定部14は、測定により得た潤滑油の冷媒濃度の値
を時間平均し、予め設定された第２の範囲から冷媒濃度
が逸脱した場合のみ、警報ランプ等を点灯させる。ま
た、第２の範囲から冷媒濃度の時間平均値が逸脱する
と、状態判別手段15は、冷媒圧縮機１を停止させる信号
を圧縮機構制御手段12に送出し、冷媒圧縮機１を停止さ
せる。冷媒圧縮機１の停止後、操作員等は、冷媒圧縮機
１を点検し異常箇所を補修する。なお、第２の範囲は、
前述の第１の範囲よりも狭い範囲に設定するのが好まし
い。また、定常状態に潤滑油がある場合においても、冷
媒濃度が第２の範囲内にあり、かつ、油面レベルが下限
レベルＡよりも上方であれば、冷媒圧縮機１を運転して
も支障はない。このため、電極20A が潤滑油から出た状
態となり、電極20A, 20Bの間の静電容量およびコンダク
タンスが極端に変動した場合にのみ、測定部14は、警報
ランプ等を点灯させ、状態判別手段15は、停止信号を圧
縮機構制御手段12に送出し、冷媒圧縮機１を停止させ
る。この場合にも、冷媒圧縮機１の停止後、操作員等
は、冷媒圧縮機１を点検し異常箇所を補修する。以上に
おいて、電極20A, 20Bの間に金属粉等の導電性異物が挟
まると、電極20A, 20Bでは、静電容量の測定が不可能と
なる。しかし、この場合、電極20A, 20Bが測定している
電気抵抗が著しく小さくなるので、電気抵抗が異常に小
さくなった場合には、測定部14が電極20A, 20Bの異常を
操作員等に報知し、電極20A, 20Bの清掃を促す。

【００１６】前述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。すなわち、一対の電極20A, 20Bを潤滑
油の下限レベルＡの近傍に取付けたので、充分な量の潤
滑油がケース３の底部４に存在し、潤滑油の油面が下限
レベルＡよりも充分高い高さレベルにある場合には、電
極20A, 20B間の静電容量およびコンダクタンスから潤滑
油の潤滑油中の冷媒濃度が測定される。このため、潤滑
油の冷媒濃度に応じて適時に保守作業が行えるようにな
り、冷媒圧縮機１の信頼性や耐久性を確実に向上でき
る。

【００１７】また、電極20A, 20Bの位置を下限レベルＡ
の近傍とし、潤滑油の油面が下限レベルＡの近傍に近づ
くと、電極20A が潤滑油の油面から出て、電極20A, 20B
間の静電容量およびコンダクタンスが大きく変動するよ
うにしたので、潤滑油の油面が下限レベルＡに近づいた
ことが正確に検出でき、油面レベルが下限レベルＡを通
過する寸前に的確な対応が可能となる。この点からも、
潤滑油の冷媒濃度に応じて適時に保守作業が行えるよう
になり、冷媒圧縮機１の信頼性や耐久性を確実に向上で
きる。

【００１８】さらに、測定手段11として、電極20A, 20B
間の静電容量およびコンダクタンスを同時に測定するＣ
−Ｇメータと、マイクロコンピュータとを備えたものを
採用し、このマイクロコンピュータに、予め求めておい
た誘電率および導電率に対する潤滑油の冷媒濃度のマッ
プを記憶させておいたので、同時に測定した誘電率およ
び導電率からマップにより一義的に冷媒濃度が求められ
るようになり、冷媒濃度を正確かつ迅速に測定すること
ができる。

【００１９】また、測定手段11に潤滑油の状態を判別す
る状態判別手段15を設け、冷媒濃度が高濃度となって潤
滑油が充分潤滑性能を発揮できない状態となると、状態
判別手段15から電気ヒータ８を起動する制御信号を冷媒
濃度制御手段13へ送出するようにしたので、潤滑油中の
冷媒濃度が高濃度となっても、電気ヒータ８の熱で潤滑
油から冷媒が排除され、潤滑油中の冷媒濃度が低減され
るので、潤滑油の潤滑性能を所定の状態に維持でき、冷
媒圧縮機１の信頼性や耐久性を確実に向上できる。

【００２０】さらに、潤滑油の油面が下限レベルＡを通
過する寸前に、油面が下限レベルＡに近づいたことを確
実に検出し、状態判別手段15が圧縮機構の運転停止を指
令する停止信号を圧縮機構制御手段12へ送出し、運転し
ている圧縮機構を強制的に停止させる、あるいは、停止
している圧縮機構が起動しないようにロックするように
したので、潤滑油欠乏状態での冷媒圧縮機１の運転が未
然に防止され、この点からも、冷媒圧縮機１の信頼性や
耐久性を確実に向上できる。

【００２１】また、電気ヒータ８の熱で潤滑油から冷媒
が排除され、潤滑油が潤滑性能が回復した状態となる
と、状態判別手段15が電気ヒータ８を停止するので、無
駄な電力の消費を未然に防止できる。

【００２２】さらに、電極20A, 20Bの間に金属粉等の導
電性異物が挟まると、電極20A, 20Bが測定している電気
抵抗が著しく小さくなるので、電極20A, 20Bの異常が自
己チェックされるようになり、電極20A, 20Bの保守が適
時に行えるようになり、この点からも、冷媒圧縮機１の
信頼性や耐久性を確実に向上できる。

【００２３】以上、本発明について好適な実施形態を挙
げて説明したが、本発明は、この実施形態に限られるも
のでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の改良並びに設計の変更が可能である。例えば、電極と
しては、矩形状のものに限らず、図５に示されるよう
に、リング状の二つの電極20C でもよく、あるいは、図
６（Ａ）に示されるように、直径の異なる二つの円筒状
の電極21を同軸に配置したものや、二枚の平板電極22を
平行に配置したものでもよい。電極20C を採用する場
合、電極20C は、二つの電極20C の両方が下限レベルＡ
よりも上方の位置となるように設けることが望ましい。
一方、電極21, 22を採用する場合、電極21, 22の上端を
油面レベルの上限レベルより上方位置に配置するととも
に、電極21, 22の下端を下限レベルＡよりも下方位置に
配置すれば、潤滑油の油面レベルを油溜め部位のほぼ全
域に渡って検出することがきる。なお、電極21, 22の隙
間寸法を潤滑油の粘度に応じて狭く設定すれば、電極2
1, 22の隙間の間では、潤滑油の油面レベルの急激な変
動が緩やかなものに緩和されるので、電極21, 22の静電
容量の時間平均が機構的に得られるようになる。

【００２４】また、測定手段としては、Ｃ−Ｇメータを
備えたものに限らず、自動平衡エレクトロニック変成器
ブリッジを備えたＬＣＲメータでもよく、要するに、電
極間の静電容量およびコンダクタンス（電気抵抗）を同
時に測定できるものであればよい。

【００２５】さらに、前記実施形態では、測定手段11が
電極20に与える測定交流信号の周波数を１MHz とした
が、測定交流信号としては、さらに高い周波数のもの
や、より低い周波数のものでもよく、所望の測定精度が
得られるように、採用する潤滑油や冷媒に応じて適切な
周波数を設定すればよい。また、電極20には、異なる周
波数に設定された複数種類の測定交流信号を与えて測定
してもよく、さらに、潤滑油の温度だけでなく、圧力ま
でも測定し、これらのデータから潤滑油の状態を解析で
きるようにしてもよい。

【００２６】さらに、冷媒濃度低減手段としては、電気
ヒータに限らず、油溜め部の潤滑油が内部に導入可能と
された容器と、この容器の内部圧力を減圧する真空ポン
プとを備え、減圧により、潤滑油中の冷媒を排除するも
のでもよく、冷媒濃度低減手段の具体的構造は、実施に
あたり適宜選択できる。また、マイクロコンピュータに
記憶されるマップとしては、電極間の誘電率および導電
率に対する潤滑油の冷媒濃度を示すものに限らず、電極
間の誘電率および導電率に対する潤滑油の冷媒濃度およ
び油面レベルを示すマップや、電極間の静電容量および
コンダクタンスに対する潤滑油の冷媒濃度および油面レ
ベルを示すマップでもよい。

【００２７】なお、本発明は、レシプロ式の冷媒圧縮機
に限らず、ベーン式（可動翼型）、ワンケル式、スクロ
ール式、スクリュー式、タービン式、および、遠心式の
冷媒圧縮機にも適用できる。この際、冷媒圧縮機の圧縮
機構を駆動する原動機としては、電動機に限らず、ガス
エンジン等の内燃機関や、ガスタービン等の外燃機関で
もよい。

【００２８】

【発明の効果】前述のように本発明によれば、冷媒圧縮
機の信頼性および耐久性を確実に向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る冷媒圧縮機の要部を
示す断面図である。

【図２】前記実施形態の電極を示す斜視図である。

【図３】前記実施形態の冷媒圧縮機の制御装置を示すブ
ロック図である。

【図４】前記実施形態の冷媒濃度と静電容量およびコン
ダクタンスとの関係を示す図である。

【図５】本発明の変形例を示す斜視図である。

【図６】本発明の異なる変形例を示す斜視図である。

【符号の説明】

Ａ下限レベル１冷媒圧縮機４潤滑油が溜められる油溜め部位としての底部８冷媒濃度低減手段としての電気ヒータ 10 制御装置 11 測定手段 12 圧縮機構制御手段 13 冷媒濃度制御手段 15 状態判別手段 20, 21, 22 電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒を圧縮する圧縮機構を有するととも
に、当該圧縮機構を潤滑する潤滑油が溜められる油溜め
部位を備えた冷媒圧縮機の動作を制御する冷媒圧縮機の
制御装置であって、前記油溜め部位の内部に取付けられる複数の電極と、これらの電極と電気的に接続されて当該電極間の静電容
量およびコンダクタンスを測定する測定手段と、を備え
たことを特徴とする冷媒圧縮機の制御装置。
【請求項２】請求項１に記載の冷媒圧縮機の制御装置に
おいて、前記複数の電極は、互いに対向配置される電極
であることを特徴とする冷媒圧縮機の制御装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の冷媒圧縮
機の制御装置において、前記冷媒圧縮機には、前記潤滑油に溶け込んでいる前記
冷媒の濃度を低減させる冷媒濃度低減手段が設けられ、前記制御装置は、前記圧縮機構の動作を制御する圧縮機
構制御手段と、この冷媒濃度低減手段を制御する冷媒濃
度制御手段とを含んで構成され、前記測定手段には、測定した静電容量およびコンダクタ
ンスに基づいて前記油溜め部位に溜められた前記潤滑油
の状態を判別し、前記圧縮機構の運転停止を指令する停
止信号を前記圧縮機構制御手段へ送出するとともに、前
記冷媒濃度低減手段の起動・停止を指令する制御信号を
前記冷媒濃度制御手段へ送出する状態判別手段が設けら
れていることを特徴する冷媒圧縮機の制御装置。
【請求項４】冷媒を圧縮する圧縮機構を有するととも
に、当該圧縮機構を潤滑する潤滑油が溜められる油溜め
部位を備えた冷媒圧縮機の動作を制御するための冷媒圧
縮機の制御方法であって、前記油溜め部位の内部に取付けた複数の電極間の静電容
量およびコンダクタンスを同時に計測し、これらの静電
容量およびコンダクタンスに基づいて前記潤滑油中に含
まれる前記冷媒の濃度および前記潤滑油の油面レベルを
検出した後、これらの濃度および油面レベルに応じて前
記圧縮機構の運転状態を制御することを特徴とする冷媒
圧縮機の制御方法。
【請求項５】請求項４に記載の冷媒圧縮機の制御方法に
おいて、前記複数の電極は、互いに対向配置される電極
であることを特徴とする冷媒圧縮機の制御方法。