JPH10288182A

JPH10288182A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH10288182A
Application number: JP9600197A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fukuda; 岳福田; Makoto Hayano; 誠早野; Naoya Morozumi; 尚哉両角; Kanji Sakata; 寛二坂田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】潤滑不良状態を鋭敏に検知し、迅速に潤滑不
良の解消を図る。【解決手段】圧縮機内の摺動部のうち、潤滑油４５に
よって流体油膜を作って潤滑する、１１と２１の摺接
面、１１と２３の摺接面において、摺動面に設けた電極
６１と検出回路６２によって、油膜の断裂による摺動面
間の通電状態を検出し、この検出回路からの検出信号に
基づき作動する、潤滑不良の解消を制御する信号を出力
する制御手段６３からの信号で、１１と２１の摺接面、
１１と２３の摺接面の両摺動部の潤滑不良を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷蔵庫や空気調
和機等に適する冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧力機構部を有する冷凍装置の
代表例にロータリコンプレッサが知られている。

【０００３】ロータリコンプレッサの圧縮機構部の概要
は、シリンダ内に、回転シャフトの偏心軸部により偏心
回転が与えられるローラが設けられ、回転シャフトは主
軸受部材及び副軸受部材によって回転自在に両端支持さ
れている。

【０００４】回転シャフトを支持する両軸受部材の摺動
部は、潤滑油によって流体油膜が作られ、円滑な潤滑が
確保される構造となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】圧縮機構部の摺動部
は、潤滑油によって円滑な回転が確保されているが、運
転条件によって潤滑不良が発生すると、摺動部に、磨耗
が起こり性能低下、騒音の増大等信頼性の低下につなが
る。

【０００６】このために、摺動部の潤滑不良の発生を、
アコーステックエミション（ＡＥ）信号を用いて検知す
る特開平８−１５１９９２号公報の手段が知られてい
る。

【０００７】ＡＥ信号を用いる手段は、摺動面と摺動面
の接触を、そこで発生する高波信号、すなわちＡＥ信号
を介して、間接的に検知するため、摺動部の油膜の破断
に対して鋭敏さに欠ける問題がある。

【０００８】鋭敏さに欠けることは、検知から解消まで
にタイムラグが発生し、油膜破断の状態で回転が行なわ
れることになり、これが繰返されることで、磨耗が進行
し、不具合を招く結果となる。

【０００９】そこで、この発明は、鋭敏な検知を可能に
すると共に、その検知に基づき潤滑不良解消手段が働い
て摺動部の潤滑不良を解消し、信頼性の向上を図った冷
凍装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、摺動部の相対する摺動面の間に潤滑油
によって流体油膜を作る圧縮機構部を有し、圧縮機構部
から吐出された作動ガスが凝縮器、絞り器、蒸発器を通
り再び圧縮機構部に戻る冷凍サイクルを構成する冷凍装
置において、この冷凍装置は、前記摺動部に設けた摺動
面に形成された油膜が断裂状態になったとき通電状態と
なる油膜の状態検出手段と、この検出手段により油膜の
断裂状態を検出したとき、この検出信号で前記冷凍サイ
クルを制御して上記油膜の断裂状態を回復する制御手段
とを具備して成る。

【００１１】かかる冷凍装置によれば、圧縮機構部の摺
動部は、潤滑油によって潤滑状態が確保された状態で運
転が行われる。この運転時において、潤滑不良が起きる
と、前記摺動部に設けた摺動面に形成された油膜が断裂
状態になったとき通電状態となる油膜の状態検出手段に
よって、油膜の断裂状態、すなわち摺動面の直接接触状
態を検知する。この検知は、直接接触を通電状態として
検知するため鋭敏な検知となると共に、その検知信号に
より潤滑不良解消手段が働いて潤滑不良を迅速に解消す
る。

【００１２】圧力機構部の摺動部としては、ジャーナル
軸受機構、あるいは、スラスト受機構がある。また、潤
滑不良の解消を図る制御手段としては、圧縮機構部を一
時的な運転停止によって行う、あるいは、圧縮機構部の
運転周波数の制御によって行なう。

【００１３】あるいは、圧縮機構部の運転周波数の変化
速度を緩やかに下げることによって行なう。あるいは、
圧縮機構部の吐出圧力を下げることによって行なう。あ
るいは、凝縮器へのファン風量を上げることによって行
なう。あるいは、絞り弁の開度を大きくすることによっ
て行なう。あるいは、冷凍サイクルに設けたホットガス
バイパス除霜回路を開き、吐出圧力を下げることによっ
て行なう。あるいは、冷凍サイクルに設けた吐出圧力レ
リース回路を開き、吐出圧力を下げることによって行な
う。あるいは、冷凍サイクルのスーパヒート（吸込温度
−蒸発温度）を拡大させることによって行なう。

【００１４】スーパヒートの拡大を図る手段としては、
絞り弁の開度を絞ることによって行なうようにしたり、
又は、室内熱交換器の室内ファン風量を上げることによ
って行なうようにすることが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図１１の図面を参
照しながらこの発明の実施の形態を具体的に説明する。

【００１６】図１において、１はジャーナル軸受機構を
有するロータリコンプレッサ３の密閉ケースを示してお
り、密閉ケース１内には、電動機部５と圧縮機構部７が
それぞれ設けられている。電動機部５は、密閉ケース１
の内壁面に固着されたステータ９と、回転シャフト１１
に固着されたロータ１３とからなり、ステータ９に電流
が流れることで、ロータ１３を介して回転シャフト１１
に回転動力が与えられるようになる。

【００１７】圧縮機構部７は、密閉ケース１の内壁面に
固着されたシリンダ１７と、シリンダ１７内に配置され
たローラ１９とから成り、ローラ１９には前記回転シャ
フト１１が貫通している。

【００１８】回転シャフト１１は主軸受部材２１と副軸
受部材２３とによって回転自在に両端支持されている。
回転シャフト１１には、シリンダ１７に対応する部分に
偏心した偏心軸部２５が設けられている。偏心軸部２５
には、シリンダ１７内に配置された前記ローラ１９が嵌
合し、ローラ１９は、偏心軸部２５の回転により偏心回
転が与えられるようになる。

【００１９】主軸受部材２１と副軸受部材２３には、取
入口が密閉ケース１内に臨む吐出管２７と連通し合う吐
出ポート２９が、また、シリンダ１７には、図２に示す
如く冷媒を取入れる吸込管３１と接続連通し合う吸込ポ
ート３３と、前記ローラ１９の外周面と背圧又はばね等
による付勢手段３５によって常時接触し合うブレード３
７とが設けられ、ローラ１９及びブレード３７とにより
圧縮室３９が作られるようになっている。

【００２０】吐出ポート２９には開閉弁４１が設けられ
ると共に、吐出ポート２９は、マフラー室４９によって
取囲まれ、密閉ケース１内と連通している。

【００２１】主軸受部材２１及び副軸受部材２３と、偏
心軸部２５の外周面となる摺動部の摺動面と摺動面に
は、給油ポンプ４３により密閉ケース１の底部に設けら
れた潤滑油４５が潤滑給油路４７を介して供給され、流
体油膜が作られるようになっている。

【００２２】図３はロータリコンプレッサ３を用いた全
体の回路図を示したものである。これは冷暖房可能な空
気調和機における、暖房運転時の場合示したもので、吐
出管２７から吐出された作動ガスは、四方弁４９を介し
て凝縮器となる室外熱交換器５１，絞り器となる絞り弁
５３，蒸発器となる室内熱交換器５５を通り、再び吸込
管３１から圧縮機構部７に戻る冷凍サイクルを構成して
いる。室内熱交換器５１には室内ファン５７が、室外熱
交換器５５には室外ファン５９がそれぞれ設けられる一
方、油膜の状態の検知手段として電極６１および検出回
路６２が構成され、検出回路６２の信号を受けて潤滑不
良の解消を制御する信号を出力する制御手段６３および
その信号を受けて電動機部を制御する駆動部１０１とを
備えている。

【００２３】電極６１は、図１に示す如く主軸受部材２
１の接触面と回転シャフト１１の接触面が直接接触し合
う状態を検出するもので、電極６１を設ける位置として
は、主軸受部材２１の圧縮室３９側近傍６１−１があ
る。あるいは、副軸受部材２３の圧縮室３９側近傍６１
−２、あるいは、副軸受部材２３の下端６１−３、更に
又は主軸受部材２１の上端６１−４がある。

【００２４】この場合、主軸受部材２１及び副軸受部材
２３の圧縮室３９側近傍に取付ける実施形態の場合に
は、ブレード３７を起点として回転シャフト１１の回転
方向に９０°〜２７０°の方向とすることが望ましい。

【００２５】最適な電極６１の取り付け部位を選ぶこと
によって、接触を検出した電極６１の部位によって潤滑
不良の原因を特定できるので、最適のフィードバックを
制御に返すことができることにより信頼性の高いコンプ
レッサを実現できる。

【００２６】具体的には、たとえば、主軸受部材２１の
上端近傍では高回転によるロータ１３の振れ回りが原因
の潤滑不良を主に検出できる。

【００２７】また、主軸受部材２１，または副軸受部材
２３の圧縮室３９近傍では、ガス圧縮負荷、液吸い込み
及び圧縮による異常に大きい負荷等、圧縮過程で発生す
る負荷が、油膜強度に対して過大なことによる潤滑不良
を検出できる。

【００２８】また、副軸受部材２３の下端ではロータ１
３の振れ回りが回転シャフト１１の変形によって伝わり
潤滑が厳しくなる場合と、圧縮過程での負荷が原因で潤
滑が厳しくなる場合があり、１カ所で両方の原因の潤滑
不良の検出が可能である。

【００２９】また、圧縮室３９近傍の電極６１−１，６
１−２の場合、潤滑不良の原因が圧縮にともなう負荷で
あるため、ロータリコンプレッサの構造上、負荷のかか
る方向は、運転周波数、圧力条件によって変わるもの
の、回転シャフト１１の中心線を回転軸として、圧縮室
３９のブレード方向９０°〜２７０°の間にあるので、
電極をこの角度の方向につけると、負荷によって油膜を
破壊し金属接触を起こす方向に電極を取り付けることと
なり、効果的な潤滑不良の検出が可能となる。

【００３０】この場合、圧縮機構部の摺動部としては、
ロータリコンプレッサに特定されず、図４に示す如くス
クロールコンプレッサタイプであってもよい。即ち、ス
クロールコンプレッサ８５は、ステータ６５及びロータ
６７とから成る電動機部６９の回転動力が回転シャフト
７１の偏心軸部７３により、固定された静翼７５と噛み
合う動翼７７に旋回運動を与えるようになっている。こ
れにより、外周の吸込ポート７８から取入れた作動ガス
を中央部へ向けて容積の減少を伴なう圧縮室７９により
圧縮し、吐出ポート８０から吐出パイプ８４へ吐出する
圧縮機構部８３を備え、回転シャフト７１は、主軸受部
材８７及び副軸受部材８９により回転自在に両端支持さ
れた構造となっている。

【００３１】電極８２（８２−１，８２−２，８２−
３）を設ける条件としては、主軸受部材８７の下位８２
−１に設ける一方、検出する向きを、図５に示すように
最内圧縮室が吐出ポート８０と連通するタイミングでの
偏心軸部７３の偏心方向と直角方向で、その時の偏心軸
部７３の偏心方向に対して動翼７７の運動方向側直角方
向位置とすることが望ましい。

【００３２】あるいは、主軸受部材８７の上位８２−２
となる圧縮機構部８３近傍に設ける一方、検出する向き
を、図５に示すように最内圧縮室が吐出ポート８０と連
通するタイミングでの偏心軸部７３方向と直角方向で、
その時の偏心軸部７３の偏心方向に対して動翼７７の反
運動方向側直角方向位置とすることが望ましい。

【００３３】あるいは、副軸受部材８９に設ける一方、
検出する向きを、最内圧縮室が吐出ポート８０と連通す
るタイミンクでの偏心軸部７３方向と直角方向で、動翼
７７の反運動方向の向きとすることが望ましい。

【００３４】最適な各電極８２−１，８２−２，８２−
３の取付部位を選ぶことによって、接触を検出する各電
極の部位によって潤滑不良の原因を特定できるので、最
適のフィードバックを制御に返すことができ、より信頼
性の高いコンプレッサを実現できる。

【００３５】具体的には、例えば、スクロールコンプレ
ッサのガス圧縮による圧縮過程で発生する負荷は、動翼
７７に作用する半径方向力Ｆｃであり、回転シャフト７
１の回転軸に垂直な方向に働く。（ただし力の向きは、
圧縮過程の進行に伴いシャフト回転軸の回りに回ってい
く。）Ｆｃは動翼７７にかかり、その力は、回転シャフ
ト７１の上端に、動翼７７を揺動運動させるために設け
てある偏心軸部７３に伝わるが、偏心軸部７３はシャフ
ト上端近傍であり、回転シャフト７１とロータ６７から
なる回転部分全体の重心から上方にずれているため、主
軸受部材８７内では、Ｆｃが図４の紙面に相当する断面
に平行な向きで働いている場合に、電極８２−２，８２
−１で示したごとく、軸受の上端と下端で特に油膜が薄
くなり、厳しい潤滑状態となる。また、副軸受部材８９
では、Ｆｃが図４の紙面に相当する断面に平行な向きで
働いている場合に、電極８２−３で示した個所で特に油
膜が薄くなり、厳しい潤滑状態となる。したがって、こ
れらの部位で潤滑不良を鋭敏に検出すると潤滑不良の発
生を確実に捕らえ、迅速に対応することが可能となる。

【００３６】また、図５に示す如くＦｃの向きは、回転
シャフト７１の偏心軸部７３方向から、動翼７７の運動
方向と反対に９０°の方向を保って、回転シャフト７７
の回転と共に変わる。また、Ｆｃの大きさは、図６のグ
ラフに示されているように、回転シャフト７１を中心と
した回転の角度によって変わる。図６に示されているよ
うにＦｃにはピークＷがあるが、この時の回転の角度、
すなわち動翼７７の位置は、翼形状の設計によって異な
るものの、常に、最内圧縮室が吐出ポート８０と連通す
るタイミングとなっている。この、Ｆｃが最大となるタ
イミングにおける、電極８２−１，８２−２，８２−３
に述べた位置での負荷の方向は、このタイミングでのＦ
ｃを含む縦断面中で、電極８２−１ではＦｃと正反対の
向き、電極８２−２ではＦｃと同じ向き、電極８２−３
ではＦｃと同じ向きとなる。

【００３７】したがって、本説明で述べたごとくに電極
の位置を決定すると摺動面のうち、最も厳しい負荷を支
える部位すなわち、潤滑状態が最も厳しく潤滑不良が最
初に発生する部位において潤滑不良検出を行なうことと
なり、検出の信頼性がさらに増す。

【００３８】スクロールコンプレッサのスラスト受機構
では、電極６１を設ける位置としては、図７に示す如く
動翼７７の下面に設けるようにする。また、検出する向
きは、最内圧縮室が吐出ポート８０と連通するタイミン
グでの偏心軸部７３の偏心方向と直角方向で、動翼７７
の運動の方向と反対向きに９０°の向きで検出を行なう
ようにすることが望ましい。

【００３９】即ち、動翼７７は半径方向力Ｆｃによって
傾く。この傾きによってスラスト部の負荷が大きくな
り、潤滑不良を引き起こすこととなる。Ｆｃが最大のと
きに傾く力も最も大きく、スラスト面への負荷もこの時
が最大となる。したがって、図６に説明されているＦｃ
が最大となるピークＷになるタイミングの方向で、図７
に示されているような、動翼７７が傾き潤滑が厳しくな
るような方向で、潤滑不良を検出することは、潤滑状態
が最も厳しく潤滑不良が最初に発生する部位において、
潤滑不良検出を行なうこととなり、検出の部位として好
適である。

【００４０】なお、ロータリコンプレッサ、スクロール
コンプレッサの外に図示していないが、レシプロコンプ
レッサに適用することも可能である。一方、電極６１は
絶縁性の接着剤９１を用いて取付けられ、先端の接触面
を除き、外周は絶縁されている。

【００４１】これにより、潤滑不良による摺動面と摺動
面が直接接触し合う金属接触が最も発生しやすい小さな
部位となる電極６１の先端で金属接触の検出を行なうこ
とができる。このことによって、潤滑不良の発生は確実
に検出しつつ、一方、導電性のごみ等による部材間の導
通などの、潤滑不良によらない、摺動する両部材間の導
通現象を誤って検出することが少なくなる。なぜなら、
導通の検出部となる表面積は小さければ小さいほど上記
のような導電性のごみ等による導通は発生し難くなるか
らである。

【００４２】油膜の断裂を通電状態として検出するため
電極に接続する検知回路の一例の図を図８に示す。

【００４３】電極６１，８２は、電源Ｖと、主軸受部材
２１はアース回路９３とそれぞれ接続し、電位差を利用
した検知となっている。出力側には、コンデンサＣを用
いた平均化回路９５を通して潤滑不良検出信号を出力す
るようになっている。

【００４４】図９に示す如く、摺動面と摺動面が直接接
触し合う金属接触検出信号は、Ｖ０から、（この例では
電圧の低い側の）片側に振れる波形をしており（すなわ
ち直流成分を含み）、それに対し、ノイズＮは通常交流
成分であるのでＶ０から電圧の高い側と低い側に均等に
振れる成分となる。したがって、検出信号をコンデンサ
Ｃを用いた平均化回路９５で平均化すると、交流成分か
らなるノイズＮは打ち消され直流成分を含む検出信号の
みを取り出すことができる。

【００４５】また、図１０に示す如く、潤滑不良検出信
号ＳとノイズＮの分離法として電圧に敷居値Ｖｔを設
け、しきい値Ｖｔを基準として、それ以下とそれ以上の
電圧の信号を分離するコンパレータ９７を用いた処理回
路９９を備えることでもまた、ノイズのない明瞭な潤滑
不良検出信号を、制御手段６３に送ることが可能とな
る。

【００４６】即ち、図９に示すような金属接触検出信号
Ｓは、Ｖ０から０ボルトに落ちるパルスのような波形を
している。これに対しノイズＮは通常ある振幅を持った
交流成分であるので、｜（Ｖ０−Ｖｔ）｜の値がノイズ
の振幅より大きいある特定のしきい値Ｖｔを定め、｜
（Ｖ０−Ｖ）｜≧｜（Ｖ０−Ｖｔ）｜となるＶの値のみ
処理回路９９によって取り出すようにすればノイズと検
出信号成分（シグナル）を有効に分離することができ
る。

【００４７】図３及び図１２から図１８は、潤滑不良解
消手段、によって摺動部の潤滑不良の解消を図った具体
的な制御回路図を示したものである。潤滑不良解消手段
は、制御手段と、冷凍サイクルの様々な部分の運転手段
からなり、サイクルの部分の運転手段は、実施の形態ご
とに各図で異なる。

【００４８】図３は、運転周波数の変化によって摺動部
の潤滑不良の解消を図った手段を示したものである。こ
の場合、潤滑不良解消手段として機能する「サイクル部
分運転手段」は、圧縮機電動機部の駆動部１０１とな
る。

【００４９】制御手段６３は、電極６１からの検知信号
に基づき、駆動部１０１に指令信号を出力する制御部と
なっている。駆動部１０１は制御手段６３からの信号に
よって電動機部５を作動制御する。

【００５０】即ち、潤滑不良が発生すると電極６１が通
常状態となり検出手段６２からの信号が制御手段６３に
入力されると、駆動部１０１へ指令信号が伝えられる。

【００５１】駆動部１０１は、制御手段６３からの信号
に基づき電動機部５を制御し、運転周波数を変化させ
る。一般的には、潤滑不良の発生原因は圧力負荷が過大
な場合が多く、冷凍能力を一時的に落として負荷を軽減
するため、運転周波数を下げるように制御する。

【００５２】冷凍サイクルが圧力負荷の検出機構をも
ち、圧力負荷の過大が潤滑不良の原因ではないと判断で
きる場合には、摺動速度を上げて油膜形成を上げること
を目的としてコンプレッサ運転周波数を上げる対応が適
する場合もある。

【００５３】図１２は、冷凍サイクルが、圧力負荷の検
出機構を持つ実施形態を示している。

【００５４】たとえば、家庭用セパレート型空気調和機
の暖房運転の場合、室内熱交換器５１の凝縮温度を検出
するセンサー（Ｔｃ）を持っている場合は、Ｔｃの検出
値で凝縮温度を検出でき、それから吐出圧力Ｐｄを推算
可能であり、吐出圧力Ｐｄの値から冷凍サイクルの圧力
負荷が過大かどうかの信号を制御手段６３に入力し、そ
の信号に基づき、駆動部１０１を介してコンプレッサの
運転周波数を上げたり下げたりすればよい。

【００５５】この場合、運転周波数の変化速度を下げる
ことによって行う場合は、図１１に示す如く運転周波数
の変化速度をｄの如く単位時間あたりゆっくり下げるこ
とによって潤滑不良を解消することが可能となる。

【００５６】また、回転数の低下により、圧力機構部７
から吐出される吐出圧力Ｐｄを下げることによって行っ
てもよい。

【００５７】吐出圧力Ｐｄが低下すると、摺動部が支え
る圧力負荷を低減でき、よって潤滑不良状態を解消する
ことが可能となる。

【００５８】また、圧縮機構部７の運転を一時的に停止
させて、潤滑不良の解消を図るようにしてもよい。

【００５９】図１３は、家庭用セパレート型空気調和機
の暖房運転しておいて、制御手段６３からの信号によ
り、凝縮器である室内熱交換器５１の室内ファン５７の
風量を上げることによって潤滑不良の解消を図ったもの
である。

【００６０】即ち、潤滑不良信号を検出し、制御手段６
３からの信号によって室内ファン５７の風量を上げたと
ころ、熱交換性能の向上により、空気と冷媒の温度差が
少なくても十分な熱交換が行えるようになり、結果とし
て凝縮温度が下がり、吐出圧力Ｐｄも低下し、潤滑不良
を解消することが可能となる。

【００６１】図１４は、制御手段６３からの信号によ
り、絞り弁５３の開度を開くことによって潤滑不良の解
消を図ったものである。

【００６２】即ち、潤滑不良信号を検出し、制御手段６
３からの信号により絞り弁５３の開度を開いたところ、
吐出圧力Ｐｄと、吸込圧力Ｐｓの圧力差がつきにくくな
り、吸込圧力Ｐｓが上昇すると共に吐出圧力Ｐｄが低下
し、潤滑不良を解消することが可能となる。

【００６３】図１５は、制御手段６３からの信号によ
り、冷凍サイクルの回路に設けられたホットガスバイパ
ス除霜回路１０３のホットガスバイパス弁１０５を開き
吐出圧力Ｐｄを下げることで、潤滑不良の解消を図った
ものである。

【００６４】即ち、潤滑不良信号を検出し、制御手段６
３からの信号により、ホットガスバイパス弁１０５を開
き、高圧サイドを、絞り機構をバイパスして低圧サイド
に接続したところ、吐出圧力Ｐｄと、吸込圧力Ｐｓの圧
力差がつきにくくなり、吸込圧力Ｐｓが上昇すると共に
吐出圧力Ｐｄが低下し、潤滑不良を解消することが可能
となる。

【００６５】図１６は、制御手段６３からの信号によ
り、冷凍サイクルの回路に設けられた吐出圧レリース弁
１０７を開き吐出圧力Ｐｄをレリースすることで潤滑不
良の解消を図ったものである。

【００６６】即ち、潤滑不良信号を検出し、制御手段６
３からの信号により、吐出圧レリース弁１０７を開き、
コンプレッサ吐出サイドを、吸込サイドにレリースした
ところ、吐出圧力Ｐｄと、吸込圧力Ｐｓの圧力差が減
り、吸込圧力Ｐｓが上昇すると共に吐出圧力Ｐｄが低下
し、潤滑不良を解消することが可能となる。

【００６７】図１７は、制御手段６３からの信号によ
り、冷凍サイクルのスーパーヒート吸込温度（吸込温度
Ｔｓ−蒸発温度Ｔｅ）を拡大することによって行うこと
で、潤滑不良の解消を図ったものである。図は家庭用セ
パレート型空気調和機の暖房運転の場合を例にとり構成
している。

【００６８】即ち、スーパーヒート（（吸込温度Ｔｓ）
−（蒸発温度Ｔｅ））が０℃に近くなると、冷媒ガスが
蒸発器である室内熱交換器５５で蒸発しきれずに一部液
のまま吸い込まれ、圧縮機構部７の圧縮室３９内に入っ
て圧縮されることとなる（いわゆる、液バック）。この
ような場合は、液圧縮による過大な圧縮負荷が発生す
る。また、潤滑油４５の冷媒希釈で粘度が低下しておこ
る、油膜形成力の低下により潤滑不良が発生しやすくな
る。従って、潤滑不良の解消策として、スーパーヒート
を拡大することで、液バックを解消するものである。

【００６９】スーパーヒートを拡大する手段としては、
例えば、蒸発器である室外熱交換器５５の室外ファン５
９の風量を上げることで、熱交換性の向上を図り、作動
ガスが十分に蒸発し、スーパーヒートが拡大すること
で、潤滑不良の解消が可能となる。

【００７０】なお、スーパーヒートを拡大するその他の
手段としては、コンプレッサ吸込ガスラインをヒーター
等で加熱する等の方法がある。

【００７１】あるいは、絞り弁５３の開度を絞る等の方
法がある。この方法は、潤滑不良信号を検出し、制御手
段６３からの信号により、絞り弁５３の開度を絞ったと
ころ、吐出圧力Ｐｄと、吸込圧力Ｐｓの圧力差が大きく
なり、吸込圧力Ｐｓが下降しそれに伴って蒸発温度Ｔｅ
も下降し、室外熱交換器５５の通過空気との温度差が拡
大し、その結果、熱交換効率が上がり、作動ガスが十分
蒸発し、スーパーヒートが拡大し潤滑不良の解消が図れ
るようになる。

【００７２】なお、摺動部の潤滑不良の解消を、コンプ
レッサモーター入力電圧の低下、または、インバータ駆
動の場合のデューティの低下によって、回転トルクを低
下させることによって行うようにしてもよい。

【００７３】即ち、図１８に示す如く、第１の実施例と
して、制御手段６３となる制御回路内に、電動機部５の
入力の電圧可変機能を有する回路１０９と、リレー等の
回路切換器を設ける一方、駆動部１０１に複数のトラン
ス回路１１１を持たすようにすることで、潤滑不良の発
生を検出した場合に、コンプレッサの運転周波数を変え
ずに駆動電圧のみを低下させ、コンプレッサのモータト
ルクを低下させるものである。これにより、過大な圧縮
負荷が生じたために起こった潤滑不良の発生時には、モ
ーターの回転に必要な力も増大するため、本実施例で
は、潤滑不良の発生時にはモーターがトルク不足のため
脱調して回転しなくなり、過大な圧力負荷等が運転停止
のため減少し潤滑不良が発生しない程度になると、回転
に必要な力が低下してから再びモータが動き出し、潤滑
不良状態を解消するようになる。

【００７４】また、第２の実施例としては、制御手段６
３に、回転数の制御を図る情報が入力されたマイコン
が、駆動部１０１に、インバータ回路が設けられ、潤滑
不良検出信号によって、インバーターのデューティーを
減少させる機能を持たせ、潤滑不良の発生を検出した場
合にコンプレッサの運転周波数を変えずに駆動デューテ
ィーのみを低下させ、コンプレッサのモータトルクを低
下させるものである。これにより、過大な圧縮負荷が生
じたために起こった潤滑不良の発生時には、モーターの
回転に必要な力も増大するため、本実施例で潤滑不良の
発生時にはモーターがトルク不足のため脱調して回転し
なくなり、過大な圧力負荷等が運転停止のため減少し潤
滑不良が発生しない程度になると、回転に必要な力が低
下してから再びモーターが動き出し、潤滑不良状態を解
消するようになる。

【００７５】また、作動ガスには、ＨＦＣ系冷媒を用い
る場合に本発明を実施することも好適となる。

【００７６】従来のＨＣＦＣ、ＣＦＣ冷媒は、分子中に
塩素を含み極圧添加剤としての効果を持っていた。すな
わち、摺動部材同士が潤滑不良で万が一接触しても、そ
の摩擦熱で化学反応し、摩擦係数の低い塩化物皮膜を作
り潤滑することで、摩耗の進行を食い止める作用があっ
た。

【００７７】しかし、オゾン層保護のためＨＣＦＣ、Ｃ
ＦＣ冷媒は分子中に塩素を含まないＨＦＣ冷媒に切り替
えられることとなったが、ＨＦＣはＨＣＦＣ、ＣＦＣ等
のような優れた極圧添加剤作用を持たない。したがっ
て、摺動部の潤滑不良の発生量を従来の冷媒使用時と同
程度になるように冷凍装置の設計を行っても、摺動部の
磨耗の進行は速くコンプレッサの機能が損なわれる確率
が高くなってしまう。このような冷凍装置に、本発明を
実施したところ、摺動部の直接接触を潤滑不良として検
出し即座に解消し、磨耗の進行を起させないので、ＨＦ
Ｃを使用しているにもかかわらず、極圧剤効果のあるＨ
ＣＦＣ、ＣＦＣ等を用いた場合と同等の優れた信頼性を
持つ冷凍装置を実現できた。

【００７８】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の冷凍
装置によれば、潤滑不良が発生するとすぐにそれに対す
る解消策を採ることが可能となり、潤滑不良が磨耗等に
つながり冷凍装置の性能に悪影響を与える程度まで進行
することを避けることができ、信頼性に優れたコンプレ
ッサを実現することができる。

【００７９】また、潤滑不良の発生が直接制御にフィー
ドバックできるので、従来、冷凍サイクル側で行ってい
た解消手段の設計負荷を軽減することができる。この結
果、冷凍サイクルの設計の負荷は大幅に軽減され、空
調、冷凍機器としての開発費低減、開発時間の短縮を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る冷凍装置のロータリコンプレッ
サを示した概要な断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線を断面図。

【図３】冷凍装置を用いた全体の回路図。

【図４】冷凍装置のスクロールコンプレッサを示した概
要断面図。

【図５】スクロールコンプレッサの動翼と静翼の説明
図。

【図６】回転角に対する動翼に作用する力を示した説明
図。

【図７】スクロールコンプレッサのスラスト受機構に電
極を設けた説明図。

【図８】電極を用いた検知手段の回路説明図。

【図９】ジャーナル軸受機構において潤滑不良を起して
いる状態の説明図。

【図１０】ノイズを取除く処理回路を備えた図８と同様
の回路説明図。

【図１１】圧縮機運転周波の変化速度を示した説明図。

【図１２】凝縮器の凝縮温度を検出する温度センサから
の信号を制御手段へ送り込み、その信号に基づいて摺動
部の潤滑不良の解消を図る回路説明図。

【図１３】潤滑不良解消の制御手段からの信号により凝
縮器ファンの回転数を利用して、摺動部の潤滑不良の解
消を図る回路説明図。

【図１４】潤滑不良解消の制御手段からの信号により絞
り弁の開度を制御して、摺動部の潤滑不良の解消を図る
回路説明図。

【図１５】潤滑不良解消の制御手段からの信号によりホ
ットガスバイパス除霜回路のホットガスバイパス弁を制
御して、摺動部の潤滑不良の解消を図る回路説明図。

【図１６】潤滑不良解消の制御手段からの信号により吐
出圧力のレリース弁を制御することで、摺動部の潤滑不
良の解消を図る回路説明図。

【図１７】潤滑不良解消の制御手段からの信号により蒸
発器ファンの回転数を制御して、摺動部の潤滑不良の解
消を図る色説明図。

【図１８】潤滑不良解消の制御手段からの信号により、
回転トルクを低下させることで、摺動部の潤滑不良の解
消を図る説明図。

【符号の説明】

７圧縮機構部１１回転シャフト（摺動部）２１主軸受部材（摺動部）２３副軸受部材（摺動部）４５潤滑油６１電極（検知手段）６３潤滑不良解消の制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂田寛二神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摺動部の相対する摺動面の間に潤滑油に
よって流体油膜を作る圧縮機構部を有し、圧縮機構部か
ら吐出された作動ガスが凝縮器、絞り器、蒸発器を通り
再び圧縮機構部に戻る冷凍サイクルを構成する冷凍装置
において、この冷凍装置は、前記摺動部に設けた摺動面
に形成された油膜が断裂状態になったとき通電状態とな
る油膜の状態検知手段と、この検知手段により油膜の断
裂状態を検知したとき、この検知信号で前記冷凍サイク
ルを制御して上記油膜の断裂状態を回復する制御手段と
を具備して成ることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】摺動部は、圧縮機構部のジャーナル軸受
機構であることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】摺動部は、圧縮機構部のスラスト受機構
であることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項４】制御手段は、圧縮機構部の運転周波数の
制御によって行なうことを特徴とする請求項１記載の冷
凍装置。
【請求項５】制御手段は、圧縮機構部の運転周波数の
変化速度を緩やかに下げることによって行なうことを特
徴とする請求項１，４記載の冷凍装置。
【請求項６】制御手段は、圧縮機構部の吐出圧力を下
げることによって行なうことを特徴とする請求項１記載
の冷凍装置。
【請求項７】制御手段は、凝縮器の通風量を上げるこ
とによって行なうことを特徴とする請求項１，６記載の
冷凍装置。
【請求項８】制御手段は、絞り器の開度を大きくする
ことによって行なうことを特徴とする請求項１，６記載
の冷凍装置。
【請求項９】制御手段は、冷凍サイクルに設けたホッ
トガスバイパス除霜回路を開き、吐出圧力を下げること
によって行なうことを特徴とする請求項１，６記載の冷
凍装置。
【請求項１０】制御手段は、冷凍サイクルに設けた吐
出圧力レリース回路を開き、吐出圧力を下げることによ
って行なうことを特徴とする請求項１，６記載の冷凍装
置。
【請求項１１】制御手段は、冷凍サイクルのスーパヒ
ート（（吸込温度）−（蒸発温度））を拡大させること
によって行なうことを特徴とする請求項１記載の冷凍装
置。
【請求項１２】スーパヒートの拡大は、絞り弁の開度
を絞ることによって行なうようにしたことを特徴とする
請求項１１記載の冷凍装置。
【請求項１３】スーパヒートの拡大は、蒸発器の通風
量を上げることによって行なうことを特徴とする請求項
１１記載の冷凍装置。
【請求項１４】制御手段は、圧縮機構部の一時的な運
転停止によって行なうことを特徴とする請求項１記載の
冷凍装置。