JPS61213556A - スクロール圧縮機を用いた冷凍装置の起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はスクロール圧縮機等の圧縮室が一定方向に移動
しながらガスを圧縮する容積形圧縮機を搭載した空ｖＩ
４機をはじめとする冷凍装置に係シ、特に停止時の吸入
管路への液冷媒寝込みによる起動時の液圧縮を防止する
ための起動方法に関する〔発明の背景〕 従来の空調機ケはじめとする冷凍装ｆは圧縮機への液冷
媒寝込みの防止束としてはアキュムレータによる緩和や
チャンバヒータにより圧ＭｊａＷＡの加熱によるｓ、ｉ
液の気化等の手段が用いられていた。しかし圧縮機の逆
回転による吸入管路内の液冷媒の排除という方法はこれ
までに見当たらない。

スクロール流体機械について見ても、膨張機として作用
することは既に知られているが、これはガスが膨張機に
対して仕事をする機械であり、機械側を駆動してガス全
圧送する使用法はこれまで示されていない。

圧縮機全搬として見ると、マルチベーン式ロータリ圧縮
機の一形態として正逆回転可能としたものが特開５７−
５５９２に示されているが、使用法は不明である。

〔発明の目的〕

不発明の目的は、空調機等の冷凍サイクル全長時間停止
している時に圧縮機が他のサイクル機器よシ低温に保た
れた時に起きる圧１８機吸入管路への液冷媒寝込みによ
シ、起動時に液圧！１を生じて軸トルク過大となったり
、さらには圧縮機破損を引き起こすのを防止し、圧縮機
の信頼性を向上させた冷凍サイクルを提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

スクロール圧縮機に逆回転させると吐出ボートからガス
を吸込み、吸入ボートから排出できる流体機械である。

この原理を利用して、冷凍サイクルの起動時には一担ス
クロール圧１８＠を逆回転させて吸入管路に寝込んだ液
冷媒を押し戻すか、あるいに吸入管路以外へ液を排出し
た後停止し、改めて正回転起動して主にガスを吸入する
ようにして液圧縮を防止する特徴を有する。

〔発明の実施例〕

以下本発明の数例の実施例を第１図〜第９図により説明
する。

第１図は本発明の基本となる実施例である。１ず機器の
構成と作用について説明する。

スクロール圧縮機は密閉容器１内に固定スクロール２、
旋回スクロール３、フレーム４、クランク軸５％動機６
が一体に組み込まれ、旋回スクロールはクランクの偏心
とオルダム機構？ＶＣより、クランク軸が回転すると旋
回スクロールは自転することなく旋回運動し圧縮室８は
クランク軸の回転方向により圧縮または膨張の作用を受
ける。旋回スクロールの背面には背圧室９が設けられ、
旋回スクロール跳板に設けられた背圧口（図示せず）に
より、適切な圧力の圧縮室に連通し、背圧室　□の圧力
をある蒙切な圧力に保って旋回スクロールを固定スクロ
ールに密層させる力を付与している。軸受部、摺動部へ
は油Ｐｔｊ１１０の油がクランク軸内の油通路を通じて
供給され潤滑に供される。

圧縮機として作用するクランク軸の回転方向を正回転と
すると、正回転した時は冷媒ガスが吸入管１１から吸入
室１２へ流れ、圧縮室８へ入って圧縮され、吐出ボート
１３から吐出室１４へ吐出された後、通路１５、下部室
１６を経て吐出管１７から冷凍サイクル側へ吐出される
。

冷凍サイクルは四方弁１８、利用側熱交換器１９、膨張
弁２０、熱源側熱交換器２１から構成されており、四方
弁が実線または破線の回路を形成するのに従って実線矢
印または破線矢印の方向へ冷媒が流几てヒートポンプ作
用をする。

今本冷陳サイクルは空調機であるとすると、利用９ＩＩ
ｌ熱９．換器１９は室内熱交換器であり、西方弁の実線
の回路の時暖房運転となシ、破線の回路の時冷房運転と
なる。圧動機が室外にあるとし、現在暖房運転の状態で
あると仮定する。空調機の運転を停止して長時間放置す
ると、室外に置かれた機器は室内の機器より低温とな９
、この低温の部分で冷媒の＃縮が進み、いわゆる液冷媒
の寝込み塊成が生じる。さらに圧ｍ機と室外の機器の間
でも温度差および高低差により特に圧縮＠に多菫に寝込
む場合がある。ｆＰＫ吸入管路への寝込みは起動時に欣
圧動を生じ、過負荷によるモータや軸受の破損や過大圧
力による圧細部の破損等を引き起しやすい。このような
状態は夜間あるいは数日間空ａｌｌ１機を停止しておい
た後の最初の起動時に発生する。

次に第１図に示した液圧縮防止法について説明する。圧
縮機の電動機は電源２２から正逆回転制御手段２３を介
して結線されている。制御手段２３は空調機の圧縮機電
源回路のスイッチが投入されるとまず圧縮機を通常の圧
縮運転とは逆回転で１勧機を起動する。この時圧縮機内
の冷媒ガスの流れは正回転の時と逆に流れ、吐出管１７
から吸入し、吸入管１１へ吐出する。圧縮機に連通する
管路内に液冷媒が寝込んでいた場合、吐出管１７側に寝
込んでいた液は密閉容器１内に落ち、吐出ポート１３か
らはガスのみが吸入される。従って吸入管１１からもガ
スのみが吐出され、吸入室１２、吸入管１１およびこれ
に接続されたＩｆ路内に寝込んだ液はガスと共に押し戻
さｎる。正逆回転制御手段には逆転期間決定手段２４が
付随しておりその決定に基づいて逆回転運転を終了して
停止する。この時吸入管路内の液冷媒は相当の所まで押
し戻されておシ、例えばこの場合熱源側熱交換器２１す
なわち室外熱交換器の中途まで押し戻されているとする
。この状態で今度は正逆回転制御換器２１は蒸発器とし
て働くので、ここに押し戻された液冷媒も気化し、もは
や液圧縮は生じない室温制御中の圧縮機のＯＮ−ＯＦＦ
運転中の停止期間は短く、液冷媒の寝込みはほとんど生
じないから、正逆回転制御手段２３は圧縮機回路の電源
スィッチが投入されて１回目の起動時のみ逆回転による
起動を実行するようにしてもよく、この方が無駄な逆回
転運転をしないですむ。また逆回転の期間は必ずしも液
冷媒を熱源側熱交換器の中途まで戻す期間でなくてもよ
く、例えば吸入室１２と吸入管１１およびこれに接続さ
れた吸入配管の一部までの液を排除するだけでも次の正
回転起動時にはガスが相当量混入した状態で吸入され、
さらに減圧による液冷媒の気化も期待できるので、湿シ
圧縮とはなっても液圧縮を防止することができる。

第２図の実施例は逆回転による起ｍｋ圧縮磯部に液冷媒
が騰込んでいると判定された時のみ行うようにした例で
ある。

本冥施例は第１図の実施例に加えて圧ｍ機代表部として
液冷媒の擾込みが液圧ｆｉ１を引き起す部分である吸入
管内の温度検出手段２５と他の機器の代表部として熱源
側熱変換器の温度検出手段２６と全備え、正逆回転制御
手段２３はこの２つの温度の比較手段とこれに基づいて
逆回転起動が必要かどうかの判定手段を有している。温
度検出手段２５の温度が温に検出手段２６の温度より低
い時は吸入管路への液冷媒の寝込みが促進される。その
逆の時は吸入管路内の冷媒は気化されている。

従って本実施例では正逆回転制御手段２３は温度検出手
段２５の温度が温良検出手段２６の温度より低い時のみ
逆回転起動が必要であると判定してこれを実行する。

第３図の実施例は逆回転の期間を決定する手段としてタ
イマー２７ｔ−有しておシ、吸入管路に寝込んだ液冷媒
を次の正回転起動の時液圧ａｔ生じない所まで押し戻す
のに必要な時間が設定される。逆回転による起動はこの
タイマーで決められた期間性われる。

第４図の実施例は逆回転の期間を冷凍サイクルの一部の
温度に基づいて決定するようにしたものである。逆回転
起動の時、吸入管路に寝込んだ液冷媒を次の正回転起動
の時に液圧ｍを生じさせないために押し戻す必要十分な
位置に温度検出手段１８を設けである。正逆回転制御手
段２３は温度検出手段１８から得られる温度の変化量を
知シ、これに基づいて逆回転運転の終了を判断する機能
？有している。吸入管路に液冷媒が寝込んだ状態から逆
回転起動すると、液冷媒は押し戻されるが、温度検出部
に液が充満している間はここの温度は変化しない。この
部分の液が排除されると圧縮により温度上昇し友ガスが
流れるので検出される温度も上昇する。従って正逆回転
制御手段２３は得られた温度が上昇を始めたのを知夛、
液圧縮を防止するのに必要十分な液冷媒の排除が完了し
たと判断して逆回転運転を終了する。

第５図の実施例は逆回転起動後、熱交換器に入った冷媒
ガスかに縮しないようにして液冷媒排除の効果が低減し
ないようにするものである。今暖房運転の開始時とする
と、逆回転起動の時は通常の流れとは逆向きすなわち熱
交換器部分では破線矢印の方向へ冷媒が流れる。従って
熱源側熱交換器２１は凝縮器として作用し、利用側熱交
換器は蒸発器として作用する。この時凝縮器２１では次
の正回転起動の時に圧縮機側へ流れる液冷媒をなるべく
少なくするために冷媒を凝縮させない方がよく、蒸発器
１９でけ液圧脂には％に関係ないが、圧紬氷密閉容器に
多量の液冷媒が流入することは油の希釈による潤滑への
悪影響を生じるので蒸発を促進させる方がよい。そこで
逆回転起動の時は正逆回転制御手段２３は熱交換器用フ
ァンの制御も同時に行い、凝縮器用ファン２９を停止し
、蒸発器用ファン３０は運転するようにする。この制御
により前記の望ましい状態を作ることができる。冷房運
転の開始時の逆回転起動時は熱源側熱交換器２１が蒸発
器として作用し、利用側熱交換器１９が凝縮器として作
用するのでファン３０を停止してファン２９１に運転す
る。

第６図の実施例は寝込んだ液冷媒を熱交換器の中途まで
排除する必要がある場合、その部分の液冷媒のみ完全か
つ確実に排除できるようにしたものである。暖房運転開
始時に液冷媒を排除すべき熱源側熱交換器２１および冷
房運転開始時に液冷媒を排除すべき利用側熱交換器１９
についてそれぞれ液冷媒を排除すべき部分と液冷媒が残
ってもよい部分の分岐点から分岐管を出し、逆止弁３１
．３２を図の矢印の方向を順方向とする向きに接続する
。さらに各逆止弁を連結する管と圧縮機の吐出管路を管
路３３で連結する。このようにすると、例えば暖房開始
時の逆回転起動時には寝込んだ液冷媒は吸入室１２から
吸入管１１およびそれに続く吸入管路、四方弁１８、熱
源側熱交換器の中途へと押し戻されさらに逆止弁３１、
管路３３を通って圧縮機の吐出管路へと流れ、吐出管１
７から圧縮機の密閉容器内へ落ちる。この時膨張弁２０
はキャピラリチューブのように常時開口しているもので
も逆止弁の順方向の通路抵抗よりはるかに抵抗が大きい
のでほとんど冷媒ば流れず、熱源側熱交換器２１の一部
と膨張弁を含む管路および利用側熱交換器の全部とこれ
に続く四方弁までの管路はバイパスされる形になシ、こ
の間にある液冷媒は圧ＮＪ＠の密閉容器にはほとんど流
れ込まないから油の希釈は必要最限度に抑えることがで
きる。膨張弁が電子膨張弁のような制御のできるもので
あれば、逆回転時には閉じ切りにしておけば前記の効果
はより完全となる。

冷房運転開始時の逆回転起動時は前記の熱交換器が入れ
換わるのみで、同じ現象となる。

第７図の実施例は寝込んだ液冷媒を四方弁よシ圧縮機側
の吸入管路まで排除すればよい場合、その部分の液冷媒
のみ完全かつ確実に排除するようにしたものである。四
方弁より圧縮機側の吸入管路に逆止弁３４を、さらに圧
縮機側の吸入管路と吐出管路を結ぶ管路の間に逆止弁３
５をそれぞれ図の矢印の方向全１臓方向とする向きに接
続する。

このようにすると暖房運転開始時、冷房運転開始時共に
逆回転起動時には寝込んだ液冷媒は吸入室１２から吸入
管１１およびそれに続く吸入管路へと押し戻され、逆止
弁３４は逆方向で流れず、逆止弁３５を通って吐出を路
へ流れ込み、吐出管１７から圧縮機の密閉容器内へ落ち
る。この場合は冷凍サイクル側の冷媒は全く動かないか
ら、圧縮機の密閉容器内へ流入する液冷媒は吸入管及び
吐出管路に寝込んだ分だけであシ、油の希釈は必要最小
限に抑えられる。

第８図の実施例は逆回転時にも冷凍サイクルは正回転運
転時と変わらない運転状態となるようにしたものである
。逆止弁３６．３７，３８．３９を四方弁より圧Ｍ機側
の吸入管路および吐出管路の部分にそれぞれ矢印の方向
を順方向とする向きに図の様に接続する。この回路によ
ると圧縮機が正回転しても逆回転しても四方弁１゛８に
対する冷媒の流れは管路１８ａは西方弁への入口となり
、管路１８ｂは四方弁からの出口となる。丁なわち圧縮
機の回転方向に関係なく冷凍サイクルは正規の運転状態
となる。従って本実施例の場合圧動機の吸入管路に液冷
媒が寝込んでいる時は逆回転で起動し、蒸発器からの液
戻９ｆが規定値以下になるまで運転した後、正回転の運
転に切換えれば確実に液圧縮を防止できる。しかも逆回
転運転中も暖房あるいは冷房も正規に行われるので快適
性の面でも申し分ない。従っである程度長時間運転する
こともでき、ＩｆＭＡ機密閉容器中に寝込んだ液冷媒を
も解消するまで逆回転運転を続けることも可能である。

この場合好都合なことは、逆回転起動と共に圧縮機密閉
容器内は減圧されるため、寝込んだ液はすみやかに気化
し、正回転で起動した場合圧ｊ１ｉ１１１！密閉容器内
が高圧になり、起動後圧縮機が低温のうちはむしろ冷媒
の凝縮が進むの比べてはるかに速く油の希釈が解消され
る。もしフォーミングが起きたとしても逆回転時は膨張
機になりでいるので液圧縮の心配はない。

第９図の実施例は第８図の実施例と同じ運転状態を四方
弁の制御のみで行うものでおる。本実施例では正逆回転
制御手段２３に四方弁１８の切換制御機能を持たせであ
る。その制一方法は以下の通９である。

逆回転起動時は四方弁１８を正規の運転モードとは逆の
回路に切換える。すなわち暖房運転の時は冷房側に、冷
房連転の時は暖房側に切換えるわけである。こうするこ
とによシ圧動機の逆回転時も冷凍サイクルとしては正規
の運転状態と同じになり第８図の実施例で述べたのと全
く同じ作用効果を得ることができる。次に正回転の運転
に入る時は当然四方弁も正規のモードに戻すように制御
する。

以上第１図及び第２図の実施例は本発明の基本概念およ
び圧縮機の逆回転起動選択の方法についての例を示し、
第３図及び第４図の実施例は逆回転運転の終了時期決定
方法の例について、また第６図から第９図までの実施例
は本発明をより効果的に行うためのサイクル構成の具体
例について示した。従って第６図から第９図までの実施
例では第１図または第２図の例の逆回転起動選択方法や
第３図または第４図の例の逆回転終了時期の決定方法を
併用できることは明らかである。

また第６図から第８図までの逆止弁を用いた例では、正
回転の運転時ＶＣは正規の冷凍サイクルがｍ機前後の圧
力がバランスするまで、高圧の吐出側と低圧の吸入側の
圧力の差により圧縮機が逆回転し、音を発したり、油の
一部が吸入管路へ戻って溜まる等の問題が考えられ、従
来は吸入側に逆止弁を設けるなどしてこの現象を避けて
いたが、本発明の実施例の場合は、正規運転停止時には
四方弁を逆側に切り換える制御を付加することにより、
圧縮機の吸入側が高圧、吐出側が低圧となシ、圧縮機の
逆転を防止できる。この時の四方弁切換時の現象は、従
来の空調機における暖房時の除箱運転開始時と同じ現象
であるから、この制御法に問題の無いことは明らかであ
る。

本発明はスクロール圧縮機を用いた冷凍装置ｍを対象と
したが、逆回転すれは逆方向にガスが流れ、吸入室へ直
接吸入ガスを導入するような他の形式の圧動機を用いた
冷凍サイクルへも応用できるクルを長時間停止した時に
圧縮機の吸入管路に冷媒液が騰込んでも、起動時に一担
それを排除する運転ができるので、起動時の液圧縮がな
くなシ、過負荷や過大圧力による軸受、１１ＩＬ動機、
圧縮部などの破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明の夫々異なる実施例を示すス
クロール圧に機の断面図に冷凍サイクルを接続した構成
図である。 １・・・圧に１機密閉容器　　２・・・固定スクロール
３・・・旋回スクロール　　１１・・・吸入管　　１７
・・・吐出ｉｆｆ　　　１８・・・四方弁　　１９・・
・利用側熱交換器　　２０・・・膨張弁　　２１・・・
熱源側熱交換器２２・・・電源　　２３・・・正逆回転
制御手段　　２４・・・逆回転運転期間決足手段　　２
５．２６．２８・・・温度検出手段　　２７・・・タイ
マー　　２９，３０・・・ファン　　３１ｉ・３２，３
４，３５．３６゜３７．３８．３９・・・逆止弁。 弔４（２） ２ｆ 第８図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．駆動軸の回転を反転することによりガスの流れ方向
   が反転する容積形圧縮機を用いた圧縮式冷凍装置におい
   て、起動時にはまず圧縮機の駆動軸を正規の運転時とは
   逆回転で起動して所定時間運転の後停止し、正回転で再
   起動して正規の運転に入ることを特徴とする圧縮式冷凍
   装置の起動方法。
2. ２．圧縮機駆動軸の逆回転による起動は、冷凍装置の圧
   縮機電源回路のスイッチ投入後一回目の起動時のみ行い
   、冷凍装置の制御指令によるＯＮ−ＯＦＦ運転中の起動
   においては直ちに正回転で起動することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の圧縮式冷凍装置の起動方法。
3. ３．圧縮機駆動軸の逆回転による起動は、圧縮機及び吸
   入管路の内の代表部の温度より低い時のみとし、それ以
   外の時は直ちに正回転で起動することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の圧縮式冷凍装置の起動方法。
4. ４．逆回転の期間はタイマーで制御されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のスクロール圧縮機を用
   いた冷凍装置の液圧縮防止法。
5. ５．逆回転の期間は圧縮機又は冷凍サイクルの一部に設
   置された温度検知手段により得られた温度に基いて制御
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
   クロール圧縮機を用いた冷凍装置の液圧縮防止法。
6. ６．逆回転中は圧縮機の吸入管に連なる熱交換器の送風
   機は停止しておくことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のスクロール圧縮機を用いた冷凍装置の液圧縮防
   止法。
7. ７．逆回転時には圧縮機の吸入管に連なる熱交換器の一
   部と吐出管に連なる熱交換器及び膨張弁をバイパスする
   管路が開通することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のスクロール圧縮機を用いた冷凍装置の液圧縮防止
   法。
8. ８．吸入管の一部に圧縮機側へ向ってのみ流れる逆止弁
   を設け、この逆止弁より圧縮機寄りの吸入管と吐出管と
   を逆止弁を介して連通したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のスクロール圧縮機を用いた冷凍装置の
   液圧縮防止法。
9. ９．吸入管の一部と吐出管の一部にそれぞれ逆止弁を設
   け、それぞれの逆止弁の上流側同志及び下流側同志をそ
   れぞれ別の逆止弁を介して連通する通路を設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクロール圧縮
   機を用いた冷凍装置の液圧縮防止法。
10. １０．逆回転時には四方弁を正規運転時と逆の回路に切
    換えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
    クロール圧縮機を用いた冷凍装置の液圧縮防止法。