JPWO2017130321A1

JPWO2017130321A1 - 圧縮機

Info

Publication number: JPWO2017130321A1
Application number: JP2017563452A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　幸一; 幸一佐藤; 茗ヶ原　将史; 将史茗ヶ原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2018-08-30
Also published as: KR20180086460A; CN108474369A; KR102044315B1; WO2017130321A1

Abstract

安価で簡素な構成により静電容量を検知して冷凍機油の油量を測定できる圧縮機を提供する。密閉容器と、密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、密閉容器の内外を貫通させて設けられ、密閉容器と電気絶縁された一つの接続端子と、密閉容器内において接続端子に電気的及び機械的に接続され、電極面を密閉容器の内側面に対向させて設置されており、電極面と密閉容器の内側面との間に静電容量を発生させる一つの電極と、を備えている。

Description

本発明は、空気調和機、冷凍庫等の冷凍空調装置の冷凍サイクルに用いられ、冷媒ガスを圧縮する圧縮機に関するものである。

一般に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機は、空気調和機、冷凍庫等の冷凍空調装置の冷凍サイクルに用いられている。圧縮機を運転させるためには、冷媒の圧縮を行う圧縮機構部に十分な冷凍機油を供給し、良好な潤滑状態を確保する必要がある。圧縮機は、圧縮機構部に十分な冷凍機油が供給されていないと、圧縮機構部の各部および軸受け対して隙間を完全にシールすることができず、圧縮室から冷媒ガスが漏れ出して、冷凍空調装置の冷凍能力の低下を招く。また、圧縮機は、圧縮機構部を構成する軸受けに十分な冷凍機油が供給されないと、流体潤滑が確保できず軸と軸受けが固定接触して異常摩耗、焼き付きにより運転不可能となるおそれがある。

圧縮機は、圧縮機構部に十分な冷凍機油を供給するために、密閉容器内に貯溜される冷凍機油を十分な量確保しておく必要がある。しかし、圧縮機は、冷凍回路に組み込まれた場合、例えば起動時や高流量の運転時において、冷凍機油が冷媒ガスにより密閉容器外に持ち出される。そのため、圧縮機は、油量が不足して圧縮機構部及び軸受けに十分な冷凍機油を供給できなくなるおそれがある。

上記課題を解決するため、例えば下記特許文献１に開示された圧縮機は、一対の端子及び一対の電極を密閉容器の内側面の法線方向に設置した構成である。この圧縮機は、一対の電極間の静電容量が検知されることで密閉容器内の冷凍機油の濃度が測定され、その測定値に基づいて冷媒回路の運転が制御され、圧縮機内に冷凍機油が戻るような運転が行われる構成である。

特開２００２−３１７７８５号公報

上記特許文献１の圧縮機は、密閉容器に一対の電極を設けた構成なので、部品点数が増えて構造が複雑になり、製造コストが上昇する問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、安価で簡素な構成により静電容量を検知して冷凍機油の油量を測定できる圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係る圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、前記密閉容器の内外を貫通させて設けられ、前記密閉容器と電気絶縁された一つの接続端子と、前記密閉容器内において前記接続端子に電気的及び機械的に接続され、電極面を前記密閉容器の内側面に対向させて設置されており、前記電極面と前記密閉容器の内側面との間に静電容量を発生させる一つの電極と、を備えているものである。

本発明の圧縮機は、一つの接続端子と、一つの電極とによる簡素な構成で、静電容量を検知して冷凍機油の油量を測定することができるので、製造にかかる材料費および加工費等を抑えることができ、経済的効果に優れている。

本発明の実施の形態に係る圧縮機の縦断面図である。図１で指示したＡ部拡大図である。

実施の形態
以下に、本発明に係る圧縮機の構成及び動作を図示した実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る圧縮機の縦断面図である。図２は、図１で指示したＡ部拡大図である。

図１に示す本実施の形態の圧縮機１００は、一例として回転式圧縮機を示している。この圧縮機１００は、圧縮機１００、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器、及びアキュムレータ１２等と、を順次配管で接続し、封入された冷媒を循環させる冷媒回路を備えた空気調和機、冷凍庫等の冷凍空調装置の冷凍サイクルに用いられるものである。

圧縮機１００は、高圧雰囲気の密閉容器１内に、固定子２ａと回転子２ｂとを備えた電動機２と、電動機２により駆動される圧縮機構部３とが収納されている。また、密閉容器１内の底部には、主に圧縮機構部３の摺動を潤滑する冷凍機油１５が貯溜されている。圧縮機１００は、密閉容器１内の圧縮機構部３にアキュムレータ１２と連通した吸入連結管１０が接続されており、アキュムレータ１２から低圧、高温のガス冷媒が圧縮機構部３の圧縮室に取り込まれる。また、圧縮機１００は、密閉容器１の上部に吐出管１１が接続されており、吐出管１１から高圧、高温に圧縮されたガス冷媒が排出される。

電動機２は、密閉容器１内に固定された固定子２ａと、固定子２ａに対して回転自在に取り付けられ、固定子２ａに通電されることにより回転駆動される回転子２ｂとを有し、外部から気密端子を介して電力が供給されて駆動する。前記回転子２ｂには、クランク軸４が焼き嵌められており、クランク軸４を介して圧縮機構部３が連結されている。つまり、電動機２の回転力は、クランク軸４を介して圧縮機構部３に伝達される。

クランク軸４は、電動機２の回転子２ｂに固定される主軸４ａと、圧縮機構部３を挟んで主軸４ａの反対側に設けられる副軸４ｂと、主軸４ａと副軸４ｂとの間に形成される偏芯部４ｃとで構成されている。なお、詳細に図示することは省略したが、クランク軸４は、内部に密閉容器１の底方向に開口した給油孔を有しており、給油孔内に螺旋状の遠心ポンプが設けられ、密閉容器１の底に貯溜された冷凍機油１５を汲み上げ、圧縮機構部３に供給できる構成となっている。

クランク軸４の主軸４ａには、主軸４ａを回転自在に軸支する主軸受け５が設けられ、摺動のためのクリアランスを持って嵌合されている。また、クランク軸４の副軸４ｂには、該副軸４ｂを回転自在に軸支する副軸受け６が設けられ、摺動のためのクリアランスを持って嵌合されている。

圧縮機構部３は、圧縮室を形成するシリンダ７と、圧縮室内においてクランク軸４の偏芯部４ｃに回転自在に嵌合して配置されたピストン８とを備えており、密閉容器１の内部に収納されている。

シリンダ７は、圧縮室として円筒状の内部空間を有し、内部空間においてクランク軸４の偏芯部４ｃに回転自在に嵌合されたピストン８が配置されており、密閉容器１の内周部に外周面が固定されている。シリンダ７には、圧縮室を吸入室と吐出室とに仕切るベーン（図示することは省略）が設けられており、吸入室に吸入連結管１０を通じてアキュムレータ１２からガス冷媒が吸入される。

密閉容器１には、図２に拡大して示すように、冷凍機油１５が貯溜された高圧領域に取付板１６が設けられている。取付板１６には、密閉容器１と電気的に絶縁された一つの接続端子１３が、密閉容器１の外部と内部を貫通させて設けられている。接続端子１３には、密閉容器１の内部側の端部に、一つの電極１４が電気的及び機械的に接続されている。

電極１４は、平板状を成し、密閉容器１の内側面に対向させた電極面を有しており、電極面と密閉容器１の内側面との間に静電容量を発生させる。図示例の場合、電極１４は、密閉容器１の内側面に対し、電極面を平行させた状態を示しているが、密閉容器１の内側面に電極面を対向させていれば良く、必ずしも平行させた状態に限るものではない。また、電極１４の形状は、平板状に限定されず、例えば棒状等であってもよく、実施状況に応じて種々の形状で実施するものとする。

従来の圧縮機では、一対の電極を密閉容器の法線方向に設置した構成なので、静電容量の検知の感度を確保するために電極を大きくすると、電極は容器内部に向かって突き出す量が大きくなる。そのため、電極が圧縮要素あるいは電動機要素に干渉するおそれがあり、電極の拡大には制約がある。電極を大きくする場合には、電極が圧縮要素あるいは電動機要素に干渉しないように、圧縮機の容器を大きくして空間を設けたり、或いは容器の外部に向かって突き出す専用の空間を設けたりする等の必要がある。

一方、本実施の形態の圧縮機１００は、電極１４が電極面を密閉容器１の内側面に対向させて設置されているので、形状の大きな電極１４を使用しても、圧縮要素等の構成部材と干渉するおそれがない。よって、圧縮機１００の容器を大きくしたり、専用空間を設けたりすることなく、電極１４の静電容量の検知の感度を上げて、冷凍機油１５の油面の高さの測定精度を高めて安全で信頼性の向上を図ることができる。

密閉容器１の外部には、密閉容器１と接続端子１３に接続されて静電容量を検知し、その検知値に基づいて冷凍機油１５の油面高さを測定する油量測定器１７が設けられている。また、密閉容器１の外部には、油量測定器１７で測定した測定値に基づいて、圧縮機１００の運転を制御する制御部９が設けられている。

次に、圧縮機１００の動作について説明する。圧縮機１００は、クランク軸４の偏芯部４ｃが、主軸４ａと共に偏心回転して、偏芯部４ｃに嵌合したピストン８が、ピストン８の外周面を圧縮室の内周面に接して公転する。そして、ピストン８が圧縮室内で公転することに伴って、ベーンが両側面に設けられブッシュ（図示することは省略）によって保持されて進退動する。すると、圧縮機１００は、吸入連結管１０から低圧の冷媒を吸入室に吸入して、吐出室で冷媒を所定圧力まで圧縮し、吐出管１１の弁を開状態に変化させて吐出孔から高圧のガス冷媒を吐出し、冷凍空調装置の冷凍サイクルへ送り出す。

本実施の形態の圧縮機１００は、たとえば起動時や高流量の運転時において、冷凍機油１５が冷媒ガスにより密閉容器１外に持ち出されることが原因で油面が不足し、圧縮機構部３及び軸受けに十分な冷凍機油１５を供給できなくなる場合に、密閉容器１と電極１４との間に冷凍機油１５がなくなることで変化する静電容量を油量測定器１７で検知することができる。そして、圧縮機１００は、検知値に基づいて測定した冷凍機油１５の油面高さの測定値に基づいて圧縮機１００の運転を停止する制御を行うので、圧縮機１００が損傷するような事故を未然に防止することができる。或いは、冷凍回路の運転状態を制御して圧縮機１００に冷凍機油１５が戻りやすくなる運転状態にすることにより、密閉容器内の冷凍機油１５の量を回復することができる。

したがって、本実施の形態に係る圧縮機１００は、冷媒ガスの漏れによる冷凍空調装置の冷凍能力の低下の生じない高効率、及び軸受けの異常摩耗および焼き付きが生じない信頼性を維持することができる。その上、圧縮機１００は、一つの接続端子１３と、一つの電極１４とによる簡素な構成なので、一対の電極で構成した従来の冷凍装置と比較して製造にかかる材料費および加工費等を抑えることができ、経済的効果に優れている。

以上に、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、回転式圧縮機に例に説明したが、これに限定されるものではなく、スクロール形圧縮機、レシプロ圧縮機等、圧縮機構の形式を問わず適用することができ、本発明の技術の範囲内で適宜変更が可能である。要するに、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも本発明の要旨（技術的範囲）に含むことを念のため申し添える。

１密閉容器、２電動機、２ａ固定子、２ｂ回転子、３圧縮機構部、４クランク軸、４ａ主軸、４ｂ副軸、４ｃ偏芯部、５主軸受け、６副軸受け、７シリンダ、８ピストン、９制御部、１０吸入連結管、１１吐出管、１２アキュムレータ、１３接続端子、１４電極、１５冷凍機油、１６取付板、１７油量測定器、１００圧縮機。

本発明に係る圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、前記密閉容器の側面に設けられた取付板と、前記密閉容器の内外を貫通させて前記取付板に取り付けられ、前記密閉容器と電気絶縁された一つの接続端子と、前記密閉容器内において前記接続端子に電気的及び機械的に接続され、電極面を前記密閉容器の内側面に対向させて設置されており、前記電極面と前記密閉容器の内側面との間に静電容量を発生させる一つの電極と、を備えているものである。

Claims

密閉容器と、
前記密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、
前記密閉容器の内外を貫通させて設けられ、前記密閉容器と電気絶縁された一つの接続端子と、
前記密閉容器内において前記接続端子に電気的及び機械的に接続され、電極面を前記密閉ｓ容器の内側面に対向させて設置されており、前記電極面と前記密閉容器の内側面との間に静電容量を発生させる一つの電極と、を備えている、圧縮機。
前記静電容量を検知し、その検知値に基づいて前記密閉容器内の冷凍機油の油量を測定する油量測定手段と、
前記油量測定手段の測定値に基づいて前記圧縮機構部を制御する制御部と、を備えている、請求項１に記載の圧縮機。
前記電極は、平板状又は棒状である、請求項１又は２に記載の圧縮機。