WO2011155175A1 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

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WO2011155175A1
WO2011155175A1 PCT/JP2011/003183 JP2011003183W WO2011155175A1 WO 2011155175 A1 WO2011155175 A1 WO 2011155175A1 JP 2011003183 W JP2011003183 W JP 2011003183W WO 2011155175 A1 WO2011155175 A1 WO 2011155175A1
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hermetic compressor
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heat source
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竜一 大野
信吾 大八木
啓晶 中井
健 苅野
裕文 吉田
飯田 登
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パナソニック株式会社
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    • F04C2210/263HFO1234YF

Definitions

  • the present invention relates to a hermetic compressor used for commercial or household refrigeration air conditioning or refrigeration equipment.
  • an HFC refrigerant having an ozone depletion potential (OGP) of zero is used, but the HFC refrigerant has a problem of a large global warming potential (GWP).
  • GWP global warming potential
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional hermetic compressor described in Patent Document 1.
  • An electric motor unit 4 and a compression mechanism unit 5 are provided in a sealed container 3 having a suction port 1 and a discharge port 2, and are connected by a shaft 6.
  • the shaft 6 is rotated by the operation of the electric motor unit 4, the low-pressure refrigerant sucked from the suction port 1 is compressed in the compression mechanism unit 5, becomes high-pressure, and is discharged from the discharge port 2 to the outside of the sealed container 3. .
  • hydrofluoroolefin having a double bond between carbons has a relatively high coefficient of performance (COP), it is possible to provide a compressor that is friendly to the global environment and highly efficient.
  • the lubrication in the compressor is greater than that of HFC410A, which is a typical working refrigerant of conventional HFC refrigerants. Since the refrigerant easily dissolves in the oil, the viscosity of the lubricating oil tends to decrease. As a result, a lubricating oil having a low viscosity is supplied, and the reliability of the compressor is lowered due to poor lubrication.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problem, and even when a refrigerant mainly composed of carbon and a hydrofluoroolefin having a double bond between carbon is used as a working fluid, hermetic compression that can maintain reliability.
  • the purpose is to provide a machine.
  • the present invention provides a sealed container provided with a suction port and a discharge port, a compression mechanism unit that sucks and compresses refrigerant from the suction port, the compression mechanism unit, and the discharge unit.
  • a hermetic compressor comprising a high pressure chamber communicating with an outlet, a lubricating oil reservoir disposed at a bottom of the high pressure chamber, and a lubricating oil supply means for supplying lubricating oil from the lubricating oil reservoir to the compression mechanism.
  • the reliability of the compression mechanism can be prevented from being lowered by maintaining the temperature of the lubricating oil and suppressing the melting of the refrigerant.
  • the hermetic compressor of the present invention reliably avoids poor lubrication due to a decrease in the viscosity of the lubricating oil even when a refrigerant mainly composed of carbon and a hydrofluoroolefin having a double bond between carbons is used. Can do. This makes it possible to provide a hermetic compressor that is friendly to the global environment and achieves high reliability.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cycle diagram of an air conditioner using a hermetic compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between lubricating oil temperature, refrigerant pressure, and refrigerant solubility in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cycle diagram of an air conditioner using a hermetic compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to the second embodiment of
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the temperature, viscosity, and refrigerant solubility of the lubricating oil in Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of another hermetic compressor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional hermetic compressor
  • the present invention according to claim 1 is in communication with the sealed container provided with the suction port and the discharge port, the compression mechanism unit that sucks and compresses the refrigerant from the suction port, and the compression mechanism unit and the discharge port.
  • a hermetic compressor comprising a high-pressure chamber, a lubricating oil reservoir disposed at the bottom of the high-pressure chamber, and lubricating oil supply means for supplying lubricating oil from the lubricating oil reservoir to the compression mechanism,
  • a configuration provided with a heat source for heating the lubricating oil using a single refrigerant composed of a refrigerant based on carbon and a hydrofluoroolefin having a double bond between carbon as a base component or a mixed refrigerant containing the refrigerant is there. According to this configuration, it is possible to prevent a reduction in the reliability of the compression mechanism by suppressing the melting of the refrigerant.
  • the present invention according to claim 2 is the one in which the heat source according to claim 1 is provided in the outer shell of the sealed container. According to this configuration, since a complicated mechanism is not required and it can be easily installed, the temperature of the lubricating oil can be maintained and the refrigerant can be prevented from being melted.
  • the present invention described in claim 3 is the one in which the heat source described in claim 1 is provided in a sealed container.
  • the temperature of the lubricating oil can be controlled at a position closer to the lubricating oil supply means for directly heating the lubricating oil in the sealed container and supplying the lubricating oil to the compression mechanism portion, thereby preventing a decrease in the temperature of the lubricating oil.
  • the reliability can be improved by maintaining the lubricating oil viscosity.
  • the heat source according to any one of the first to third aspects is an electric heater. According to this configuration, since installation is simple and temperature control can be easily performed, it becomes possible to realize temperature stabilization of the lubricating oil, and an appropriate lubricating oil viscosity can be maintained.
  • the heat source according to any one of the first to third aspects is an electromagnetic induction heating device. According to this configuration, since temperature control can be easily performed, it is possible to realize stabilization of the temperature of the lubricating oil and maintain an appropriate lubricating oil viscosity.
  • the heat source according to any one of the first to fifth aspects includes a temperature measuring unit that detects the temperature of the lubricating oil, and a pressure measuring unit that detects the pressure of the fluid discharged from the discharge port. Is controlled by. According to this configuration, by managing the temperature and pressure, it is possible to effectively operate the heat source, prevent the temperature of the lubricating oil from decreasing, and maintain an appropriate lubricating oil viscosity.
  • the present invention described in claim 7 is provided with a heat retaining means for retaining the compressor around the compressor according to any one of claims 1 to 6. According to this configuration, it is possible to prevent the temperature of the lubricating oil in the hermetic container from lowering by keeping the temperature of the hermetic container at a high temperature during operation, and to prevent the refrigerant from being dissolved in the lubricating oil.
  • the present invention described in claim 8 particularly uses the compressor according to any one of claims 1 to 7, and configures a refrigeration cycle by sequentially connecting each of a condenser, a decompressor, and an evaporator with a refrigerant pipe,
  • the hermetic compressor has a variable operating speed, depending on the power consumption of the hermetic compressor or the current of the hermetic compressor, or the increase or decrease of the output frequency of the inverter circuit that drives the hermetic compressor,
  • a control device for controlling power supplied to the heat source is provided. According to this configuration, it is possible to positively supply electric power to the heat source and evaporate the refrigerant to prevent a decrease in the viscosity of the lubricating oil and to keep the reliability of the hermetic compressor high.
  • the present invention according to claim 9 is provided with a compressor temperature measuring means for detecting the temperature of the hermetic compressor of the air conditioner according to claim 8 and a condensation temperature measuring means for detecting the condensation temperature of the air conditioner. It is a thing. According to this configuration, when the temperature of the hermetic compressor or the temperature of the lubricating oil is lower than the condensing temperature during the operation of the air conditioner, the control device controls the power supplied to the heat source and By evaporating the condensed refrigerant, the viscosity of the lubricating oil can be prevented from being lowered, and the reliability of the hermetic compressor can be kept high.
  • the present invention as set forth in claim 10 is particularly effective when a defrosting operation for melting frost adhering to the outdoor heat exchanger is performed during heating operation of the air conditioner according to any of claims 8 to 9.
  • a control device for controlling the power supplied to the heat source during the frost operation is provided. According to this configuration, the defrosting operation can be performed in a short time, and a decrease in room temperature due to a decrease in heating capacity during the defrosting operation can be reduced, and comfort can be improved.
  • the present invention as set forth in claim 11 is particularly characterized in that the working fluid of the air conditioner according to any of claims 8 to 10 is composed of a hydrofluoroolefin having a double bond between carbon and carbon as a base component. This is a refrigerant mixed with hydrofluorocarbon having no double bond. According to this configuration, it is possible to effectively provide a highly reliable and highly efficient hermetic compressor.
  • the present invention described in claim 12 particularly relates to the working fluid of the air conditioner according to any one of claims 8 to 10, wherein the hydrofluoroolefin is tetrafluoropropene or trifluoropropene, and the hydrofluorocarbon is difluoromethane.
  • the hydrofluoroolefin is tetrafluoropropene or trifluoropropene
  • the hydrofluorocarbon is difluoromethane.
  • the working fluid of the air conditioner according to any one of the eighth to tenth aspects is such that the hydrofluoroolefin is tetrafluoropropene or trifluoropropene and the hydrofluorocarbon is pentafluoroethane.
  • This is a mixed refrigerant. According to this configuration, the discharge temperature can be kept low, and a highly reliable and highly efficient hermetic compressor can be provided effectively.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the same components as those of the conventional hermetic compressor of FIG. 1 are identical components as those of the conventional hermetic compressor of FIG.
  • an electric motor unit 4 and a compression mechanism unit 5 driven by the electric motor unit 4 are accommodated inside the hermetic container 3.
  • the stator 4 a of the electric motor unit 4 is fixed to the sealed container 3, and the rotor 4 b is fixed to the upper part of the crankshaft 6.
  • the compression mechanism unit 5 is a so-called rotary type, and includes a crankshaft 6, a rolling piston 7 fitted to a crankpin 6 a of the crankshaft, a cylinder 8 fixed to the sealed container 3, An upper bearing 9 that closes the upper end opening, a lower bearing 10 that closes the lower end opening of the cylinder 8, a vane 11 that is removably inserted into a slot (not shown) provided in the cylinder 8, and the vane 11 includes a spring 12 or the like that is disposed behind 11 and pushes it.
  • the rolling piston 7 is accommodated in the cylinder 8 closed by the upper bearing 9 and the lower bearing 10, and the tip of the vane 11 is brought into contact with the outer peripheral surface of the rolling piston 7, whereby the suction chamber is provided on one side of the vane 11. 13, a compression chamber (not shown) is formed on the other side.
  • the crankshaft 6 is supported by an upper bearing 9 and a lower bearing 10, respectively.
  • the rolling piston 7 is eccentrically rotated in the cylinder 8, and gas is sucked into the suction chamber 13 from the suction chamber 13 along with this, and in the compression chamber (not shown). The gas is compressed.
  • the compressed gas passes through the discharge port 14 provided in the upper bearing 9, pushes up a discharge valve (not shown), enters the discharge muffler chamber formed by the upper bearing 9 and the muffler 15 covering the upper surface, and the muffler 15 Through a hole (not shown) provided in the upper part, the electric motor part 4 passes from the lower part of the electric motor part 4 to the upper part of the electric motor part 4 and is discharged from the high-pressure chamber 16 in the sealed container 3 to the outside through the discharge port 2.
  • Lubricating oil is stored in the lubricating oil reservoir 17 at the bottom of the sealed container 3, and this lubricating oil is sucked by an oil pump 18 incorporated in the crankshaft 6 and cranked through an oil supply path 19 provided in the crankshaft 6. Oil is supplied to the sliding surfaces of the shaft 6, the upper bearing 9, and the lower bearing 10, the sliding surfaces of the crank pin 6a and the rolling piston 7, the sliding surfaces of the rolling piston 7 and the cylinder 8, and the like.
  • the vane 11 and the lower part of the slot are dipped in lubricating oil and supplied.
  • the lubricating oil supplied to the sliding surface between the rolling piston 7 and the cylinder 8 and the lubricating oil contained in the gas sucked from the suction port are used in the compression stroke of the cylinder 8 in the compression stroke of the gas in a compression chamber (not shown). Oil is supplied to the inner peripheral surface, the outer peripheral surface of the rolling piston 7, the tip or side surface of the vane 11, and the upper and lower surfaces.
  • a heater 20 is provided on the outer bottom of the hermetic container 3 so that the lubricating oil stored in the lubricating oil reservoir 17 is heated.
  • FIG. 2 shows a cycle diagram of an air conditioner using the hermetic compressor according to the first embodiment of the present invention.
  • Refrigerant piping includes a hermetic compressor 31 that can change the number of revolutions, a four-way valve 32 that switches a refrigerant circuit during cooling / heating operation, an outdoor heat exchanger 33 that exchanges heat between the refrigerant and the outside air, and a decompressor 34 that depressurizes the refrigerant.
  • An indoor unit 37 having an indoor heat exchanger 36 that connects and constitutes an outdoor unit 35 and exchanges heat between the refrigerant and room air, a liquid connection refrigerant pipe 38 that connects the indoor unit and the outdoor unit, and a gas connection pipe 39
  • the air conditioner 60 is configured to be connected in a ring shape.
  • the outdoor unit 35 includes a compressor temperature sensor 40 that detects the temperature of the hermetic compressor 31, an outdoor refrigerant temperature sensor 41 that detects the refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger 33, and the refrigerant temperature of the indoor heat exchanger 36.
  • An indoor refrigerant temperature sensor 42 for detection is provided, and an operating current detection sensor 43 for detecting the operating current of the hermetic compressor 31 is provided.
  • a microcomputer is mounted on an outdoor control board installed in the outdoor unit 35, and this microcomputer serves as the outdoor control device 50 to give instructions from the user and information from various sensors. , And the rotation control of the compressor 31 and the fan is performed according to the set program based on the preset value stored in advance.
  • the outdoor control device 50 also controls the supply of electric power to the heater 20 and the stop thereof.
  • the outdoor control device 50 communicates with the indoor control device 51, which is also a microcomputer mounted on the indoor control board installed in the indoor unit 37, via the signal line 52, and exchanges information with each other. ing.
  • the refrigerant compressed by the compressor 31 is sent to the outdoor heat exchanger 33 through the four-way valve 32 as a high-temperature and high-pressure refrigerant. Then, it exchanges heat with the outside air to dissipate heat, and becomes a high-pressure liquid refrigerant, which is sent to the decompressor 34.
  • the decompressor 34 the pressure is reduced to form a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant, which is sent to the indoor unit 37 through the liquid connection pipe 38.
  • the refrigerant enters the indoor heat exchanger 36, exchanges heat with the indoor air, absorbs heat, evaporates, and becomes a low-temperature gas refrigerant. At this time, the room air is cooled to cool the room. Further, the refrigerant returns to the outdoor unit 35 through the gas connection pipe 39 and returns to the compressor 31 through the four-way valve 32.
  • the refrigerant compressed by the compressor 31 becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant, passes through the four-way valve 32 and the gas connection pipe 39, and is sent to the indoor unit 37.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant enters the indoor heat exchanger 36, exchanges heat with room air, dissipates heat, and is cooled to become high-pressure liquid refrigerant. At this time, the room air is heated to heat the room.
  • the refrigerant passes through the liquid connection pipe 38 and is sent to the decompressor 34, where it is decompressed to become a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant, sent to the outdoor heat exchanger 33, and exchanges heat with the outside air to evaporate. It is vaporized and returned to the compressor 31 via the four-way valve 32.
  • the four-way valve 32 is switched after the temperature of the outdoor heat exchanger 33 is lowered to a set value or less.
  • the fan of the unit 35 and the indoor unit 37 is stopped.
  • the refrigerant compressed by the compressor 31 becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant, passes through the four-way valve 32, and is sent to the outdoor heat exchanger 33.
  • heat is exchanged to dissipate heat to melt frost, resulting in a high-pressure liquid refrigerant that is sent to the decompressor 34.
  • the decompressor 34 the pressure is reduced to form a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant, which is sent to the indoor unit 37 through the liquid connection pipe 38.
  • the indoor unit 37 the refrigerant enters the indoor heat exchanger 36, but since the fan is stopped, heat is not exchanged with room air, and the outdoor unit passes through the gas connection pipe 39 while keeping the low-temperature liquid gas refrigerant.
  • the flow returns to the compressor 31 via the four-way valve 32. Then, when the low-temperature liquid gas refrigerant is sucked into the compression mechanism unit 5, it absorbs heat from the sealed container 3, the compression mechanism unit 5, and the electric motor unit 4 of the hermetic compressor 31 and becomes a gas refrigerant. Therefore, the heat absorption source for the defrosting operation is heat stored in the sealed container 3 and the compression mechanism unit 5 of the hermetic compressor 31 and electric input to the motor unit 4. Therefore, the temperature of the hermetic compressor 31 decreases after the defrosting operation.
  • the viscosity of the lubricating oil decreases.
  • the refrigerant is compressed in the compression chamber, passes through the discharge port 14, and is discharged into the hermetic container 3 of the hermetic compressor 31. Is condensed in the airtight container 3 and mixed with the lubricating oil in the lubricating oil sump 17 at the bottom of the airtight container 3, and the refrigerant concentration increases, so that the viscosity decreases.
  • the air-conditioning apparatus 60 uses the power (electric power) in the refrigeration cycle, and the hermetic compressor 31 gradually increases the rotational speed from the start, but the power consumption of the hermetic compressor 31 increases as the rotational speed increases. (Input) increases.
  • the temperature of the hermetic compressor 31 is lowered after a long-time stop or a start-up operation after the defrosting operation, the discharge refrigerant pressure rises slowly, so that the power consumption gradually increases. Go.
  • the detected value of the outdoor refrigerant temperature sensor 41 that detects the refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger 33 that is a condenser in the cooling operation, and the refrigerant temperature of the indoor heat exchanger 36 that is a condenser in the heating operation are detected.
  • the detected value of the indoor refrigerant temperature sensor 42 is compared with the detected value of the compressor temperature sensor 40 that detects the temperature of the hermetic compressor 31, and the outdoor refrigerant temperature at which the detected value of the compressor temperature sensor 40 becomes the condensation temperature. It is determined that the refrigerant discharged into the hermetic container 3 of the hermetic compressor 31 is condensed in the hermetic container 3 until the detected value of the sensor 41 or the indoor refrigerant temperature sensor 42 is higher than a certain value.
  • the outdoor control device 50 cooperates with the indoor control device 51 during the time when the input (power consumption) of the hermetic compressor 31 is low and the air conditioning device 60 has sufficient power.
  • the power consumption of the hermetic compressor 31 in which the power consumption is large and the power consumption varies with the rotation speed is set so that the total power consumption of the compressor does not exceed the maximum allowable power consumption of 2000 W (less than 2000 W). Obtained from the output value of the operating current detection sensor 43 for detecting the operating current of the hermetic compressor 31, and based on the power consumption of the hermetic compressor 31, the power supplied to the heater 20 is determined, and the power supplied (input) The heater 20 is positively supplied with electric power commensurate with (electric power).
  • the temperature of the hermetic compressor and the lubricating oil can be raised in a short time, the refrigerant condensed in the hermetic container 3 is evaporated, the viscosity of the lubricating oil is accelerated, and the lubricating oil whose viscosity is recovered is supplied. By doing so, it is possible to prevent a decrease in the reliability of the compression mechanism section 5.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the heater 20 is provided inside the sealed container 3.
  • the lubricating oil in the hermetic container 3 is directly heated by the heater 20, and the temperature of the lubricating oil can be controlled at a position closer to the oil pump 18 that supplies the lubricating oil to the compression mechanism 5.
  • the reliability of the compression mechanism unit 5 is prevented by preventing the temperature from decreasing, evaporating the condensed refrigerant in the vicinity of the oil pump 18, increasing the viscosity of the lubricating oil, and supplying the recovered lubricating oil to the compression mechanism unit 5. Deterioration can be prevented.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 5 is a correlation diagram showing the relationship between the temperature of the lubricating oil, the pressure of the refrigerant, and the solubility of the refrigerant.
  • FIG. 6 is a correlation diagram showing the relationship between the temperature, viscosity, and refrigerant solubility of the lubricating oil.
  • the sealed container 3 is provided with a lubricating oil temperature sensor 21 and a pressure sensor 22. Whether or not the lubricating oil is kept at an appropriate viscosity is constantly monitored by the temperature of the lubricating oil obtained from the lubricating oil temperature sensor 21 and the pressure of the gas refrigerant obtained by the pressure sensor 22.
  • the solubility of the refrigerant in the lubricating oil in that state is uniquely determined.
  • the kinematic viscosity of the lubricating oil in that state is uniquely determined. That is, if the temperature of the lubricating oil stored in the high-pressure chamber 16 and the pressure of the gas refrigerant are known, the viscosity of the lubricating oil can be estimated using these values and the relationships shown in FIGS. 5 and 6.
  • an appropriate lubricating oil viscosity obtained from the lubricating oil temperature and the gas refrigerant pressure value is set in advance as a reference viscosity, and the lubricating oil obtained from the detected values of the lubricating oil temperature sensor 21 and the pressure sensor 22 is set. Compare the viscosity with the reference viscosity. If the viscosity of the lubricating oil obtained from the detection values of the lubricating oil temperature sensor 21 and the pressure sensor 22 is lower than the reference viscosity, it is determined that the proper lubricating oil viscosity is not maintained, and the heater 20 is heated. Adjust the lubricant temperature.
  • This operation is continuously performed until the viscosity of the lubricating oil obtained from the detection values of the lubricating oil temperature sensor 21 and the pressure sensor 22 becomes higher than the reference viscosity, that is, until the viscosity of the lubricating oil is recovered.
  • the detection value of the compressor temperature sensor 40 is compared with the detection value of the compressor temperature sensor 40 that detects the temperature of the hermetic compressor 31 and the saturation temperature (condensation temperature) of the refrigerant obtained from the detection value of the pressure sensor 22. It is determined that the refrigerant discharged into the hermetic container 3 of the hermetic compressor 31 is condensed in the hermetic container 3 until the temperature becomes higher than the saturation temperature of the refrigerant that becomes the condensing temperature. Continue heating.
  • the detected value of the outdoor refrigerant temperature sensor 41 that detects the refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger 33 that becomes a condenser in the cooling operation instead of the output value of the pressure sensor 22, the detected value of the outdoor refrigerant temperature sensor 41 that detects the refrigerant temperature of the outdoor heat exchanger 33 that becomes a condenser in the cooling operation, and the condenser in the heating operation. Even if the detection value of the indoor refrigerant temperature sensor 42 that detects the refrigerant temperature of the indoor heat exchanger 36 is used, the same effect is obtained.
  • the viscosity of the lubricating oil may decrease due to the melting of the refrigerant. If the hermetic compressor 31 is started while the viscosity of the lubricating oil is lowered in this way, the compression mechanism 5 is damaged due to subsequent lubrication failure. Therefore, in such a case, the heater 20 is heated in advance and the lubricating oil is heated before the hermetic compressor 31 is started.
  • the reference viscosity can be freely set according to the environment in which the actual hermetic compressor 31 is used.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the hermetic compressor 31 is configured to cover the hermetic container 3 with a heat insulating material 23. According to this configuration, during operation, the temperature of the airtight container 3 that is at a high temperature is maintained by the heat insulating material 23, thereby preventing a decrease in the temperature of the lubricating oil in the airtight container 3 and suppressing the melting of the refrigerant into the lubricating oil. Is possible.
  • the heater 20 for heating the lubricating oil is an electric heater. Since the installation is simple and the temperature can be easily controlled, the temperature of the lubricating oil can be stabilized.
  • the outdoor control device 50 performs the air conditioner during the defrost operation.
  • the power supplied to the heater 20 is determined based on the power consumption of the hermetic compressor 31 obtained from the output value of the detection sensor 43, and the power corresponding to the power supplied (input power) is positively applied to the heater 20. Supply power.
  • the power consumption of the hermetic compressor 31 is determined from the output value of the operating current detection sensor 43 that detects the operating current of the hermetic compressor 31, but hermetically sealed from the output frequency of the inverter circuit that drives the hermetic compressor. It is also possible to estimate the power consumption of the mold compressor 31 and determine the power supplied to the heater 20.
  • the working fluid it is preferable to use a single refrigerant composed of a refrigerant composed of carbon and a hydrofluoroolefin having a double bond between carbons as a base component, or a mixed refrigerant containing this refrigerant.
  • the temperature of the lubricating oil can be maintained even when the working fluid is a refrigerant mixed with carbon-containing hydrofluoroolefin having a double bond between carbon and a hydrofluorocarbon having no double bond. Reliability can be ensured.
  • a mixed refrigerant is used in which the working fluid is tetrafluoropropene (HFO1234yf or HFO1234ze) or trifluoropropene (HFO1243zf) and the hydrofluorocarbon is difluoromethane (HFC32).
  • the working fluid is tetrafluoropropene (HFO1234yf or HFO1234ze) or trifluoropropene (HFO1243zf)
  • the hydrofluorocarbon is difluoromethane (HFC32).
  • a mixed refrigerant is used in which the working fluid is tetrafluoropropene (HFO1234yf or HFO1234ze) or trifluoropropene (HFO1243zf) and the hydrofluorocarbon is pentafluoroethane (HFC125).
  • the working fluid is tetrafluoropropene (HFO1234yf or HFO1234ze) or trifluoropropene (HFO1243zf)
  • the hydrofluorocarbon is pentafluoroethane (HFC125).
  • a mixture of two or three components is preferably used so that the global warming potential is 5 or more and 750 or less, preferably 350 or less.
  • the refrigerating machine oil used for the working refrigerant includes polyoxyalkylene glycols, polyvinyl ethers, poly (oxy) alkylene glycols or their monoether and polyvinyl ether copolymers, polyol esters, and oxygen-containing compounds of polycarbonates. Or a synthetic oil mainly composed of alkylbenzenes or ⁇ -olefins.
  • the hermetic compressor according to the present invention can increase the reliability of the compressor by maintaining the viscosity of the lubricating oil, and can be applied to applications such as an air conditioner and a heat pump cycle of a water heater. .

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Abstract

 吐出口2を設けた密閉容器3に、圧縮機構部5と、圧縮機構部5と吐出口2とを連通する高圧室16と、高圧室16の底部に位置するよう潤滑油溜り17を配し、更に潤滑油溜り17から圧縮機構部5へ潤滑油を供給する油ポンプ18と、潤滑油を加温するヒータ20を設けた構成としてある。これにより潤滑油粘度を維持でき、作動流体を、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または混合冷媒としたものでも、圧縮機構部の信頼性低下の防止が可能となる。

Description

密閉型圧縮機
 本発明は、業務用または家庭用の冷凍空調、あるいは冷凍冷蔵機器などに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。
 従来、この種の密閉型圧縮機では、オゾン破壊係数(OGP)ゼロのHFC冷媒を使用しているが、HFC冷媒は地球温暖化係数(GWP)が大きいという問題点がある。この課題を解決するため、塩素原子を含まず地球温暖化係数の低い、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を使用する事例が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 図9は特許文献1に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。吸入口1と吐出口2を備えた密閉容器3内に電動機部4と圧縮機構部5を設け、シャフト6で連結される。電動機部4の動作により、シャフト6が回転することで、吸入口1から吸入された低圧冷媒は圧縮機構部5内で圧縮され、高圧となり、吐出口2から密閉容器3の外に吐出される。
 炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンは理論上の成績係数(COP)も比較的高いことから、地球環境にやさしく、かつ高効率の圧縮機を提供することができる。
特開2009-222006号公報
 しかしながら、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を作動流体として使用する場合、従来のHFC系冷媒の代表的な作動冷媒であるHFC410A等に比べ、圧縮機内の潤滑油に冷媒が溶け込みやすいため、潤滑油の粘度が低下する傾向にある。これにより、粘度の低い潤滑油が供給され、潤滑不良によって圧縮機の信頼性が低下してしまうという課題を有していた。
 本発明は、前記従来の課題を解決するもので、作動流体に炭素と炭素間に2重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を使用する場合においても、信頼性を維持できる密閉型圧縮機の提供を目的とする。
 前記従来の課題を解決するために、本発明は、吸入口と吐出口を設けた密閉容器と、前記吸入口からの冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部と前記吐出口と連通する高圧室と、前記高圧室の底部に配置した潤滑油溜めと、前記潤滑油溜めから前記圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた密閉型圧縮機であって、作動流体として炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を用い、かつ、前記潤滑油を加温する熱源を備えた構成としてある。
 これにより、潤滑油の温度を維持し、冷媒の溶け込みを抑制することで圧縮機構部の信頼性低下を防止することができる。
 本発明の密閉型圧縮機は、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を使用する場合においても、潤滑油の粘度低下に起因する潤滑不良を確実に回避することができる。これにより地球環境にやさしく、かつ高信頼性を実現した密閉型圧縮機の提供が可能となる。
図1は本発明の実施の形態1における密閉型圧縮機の縦断面図 図2は本発明の実施の形態1における密閉型圧縮機を用いた空気調和機のサイクル図 図3は本発明の実施の形態2における密閉型圧縮機の縦断面図 図4は本発明の実施の形態3における密閉型圧縮機の縦断面図 図5は本発明の実施の形態3における潤滑油の温度、冷媒の圧力、および冷媒溶解度の関係を示すグラフ 図6は本発明の実施の形態3における潤滑油の温度、粘度、および冷媒溶解度の関係を示すグラフ 図7は本発明の実施の形態4における密閉型圧縮機の縦断面図 図8は本発明の実施の形態4における他の密閉型圧縮機の縦断面図 図9は従来の密閉型圧縮機の縦断面図
 請求項1に記載の本発明は、吸入口と吐出口を設けた密閉容器と、前記吸入口からの冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部と前記吐出口と連通する高圧室と、前記高圧室の底部に配置した潤滑油溜めと、前記潤滑油溜めから前記圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた密閉型圧縮機であって、作動流体として炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を用い、かつ、前記潤滑油を加温する熱源を備えた構成としてある。この構成によれば、冷媒の溶け込みを抑制することで圧縮機構部の信頼性低下を防止することができる。
 請求項2に記載の本発明は、特に、請求項1に記載の熱源を密閉容器の外郭に設けたものである。この構成によれば、複雑な機構が要らず、簡易に設置できることから、潤滑油の温度を維持し、冷媒の溶け込みを抑制することが可能となる。
 請求項3に記載の本発明は、特に、請求項1に記載の熱源を密閉容器内に設けたものである。この構成によれば、密閉容器内の潤滑油を直接加温し、圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段により近い位置で潤滑油の温度制御をできることから潤滑油の温度低下を防止し、潤滑油粘度を維持することで、信頼性を高められる。
 請求項4に記載の本発明は、請求項1から3いずれかに記載の熱源を電気ヒータとしたものである。この構成によれば、設置が簡易であり、温度制御も容易に行えることから、潤滑油の温度安定化の実現が可能となり、適正な潤滑油粘度を維持できる。
 請求項5に記載の本発明は、請求項1から3いずれかに記載の熱源を電磁誘導加熱装置としたものである。この構成によれば、温度制御も容易に行えることから、潤滑油の温度安定化の実現が可能となり、適正な潤滑油粘度を維持できる。
 請求項6に記載の本発明は、請求項1から5いずれかに記載の熱源を、潤滑油の温度を検知する温度測定手段と、吐出口から吐出される流体の圧力を検知する圧力測定手段によって制御するものである。この構成によれば、温度と圧力を管理することで、熱源を効果的に作動させ、潤滑油の温度低下を防止し、適正な潤滑油粘度を維持できる。
 請求項7に記載の本発明は、特に請求項1から6いずれかに記載の圧縮機の周囲に、該圧縮機を保温する保温手段を設けたものである。この構成によれば、運転時、高温となる密閉容器の温度を保つことで、密閉容器内の潤滑油の温度低下を防ぎ、潤滑油への冷媒の溶け込みを抑制することが可能となる。
 請求項8に記載の本発明は、特に、請求項1から7いずれかに記載の圧縮機用い、凝縮器、減圧器、蒸発器のそれぞれを冷媒配管で順次接続して冷凍サイクルを構成し、密閉型圧縮機は運転回転数が可変であって、密閉型圧縮機の消費電力もしくは密閉型圧縮機の電流、または密閉型圧縮機を駆動するインバータ回路の出力周波数の増加または減少に応じて、熱源への供給電力を制御する制御装置を設けるものである。この構成によれば、熱源に積極的に電力を供給し冷媒を蒸発させて、潤滑油の粘度低下を防ぎ、密閉型圧縮機の信頼性を高く保つことができる。
 請求項9に記載の本発明は、特に請求項8記載の空気調和機の密閉型圧縮機温度を検知する圧縮機温度測定手段と、空気調和機の凝縮温度を検知する凝縮温度測定手段を設けたものである。この構成によれば、空気調和装置の運転中に、密閉型圧縮機の温度または潤滑油の温度が、凝縮温度より低い場合、制御装置は、熱源への供給電力を制御し、密閉容器内に凝縮した冷媒を蒸発させて、潤滑油の粘度低下を防ぎ、密閉型圧縮機の信頼性を高く保つことができる。
 請求項10に記載の本発明は、特に請求項8から9いずれかに記載の空気調和機が暖房運転中に、室外熱交換器に付着した霜を溶融させる除霜運転が行われる時、除霜運転中に、熱源への供給電力を制御する制御装置を設けたものである。この構成によれば、除霜運転を短時間で行うことができ、除霜運転中の暖房能力低下による室温低下を少なくすることができ、快適性を向上させることができる。
 請求項11に記載の本発明は、特に、請求項8から10のいずれかに記載の空気調和機の作動流体を、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とし、二重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した冷媒としたものである。この構成によれば、効果的に高信頼性で高効率な密閉型圧縮機を提供することができる。
 請求項12に記載の本発明は、特に、請求項8から10のいずれかに記載の空気調和機の作動流体を、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタンとした、混合冷媒としたものである。この構成によれば、流速を抑制することが可能であり、効果的に高信頼性で高効率な密閉型圧縮機を提供できる。
 請求項13に記載の本発明は、特に、請求項8から10のいずれかに記載の空気調和機の作動流体を、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、ハイドロフルオロカーボンをペンタフルオロエタンとした、混合冷媒としたものである。この構成によれば、吐出温度を低く抑えることが可能となり、効果的に高信頼性で高効率な密閉型圧縮機を提供できる。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1における密閉型圧縮機の縦断面図を示すものである。図1において、図9の従来の密閉型圧縮機と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。
 密閉容器3の内部には電動機部4と、この電動機部4によって駆動される圧縮機構部5が収容されている。
 電動機部4の固定子4aは密閉容器3に固定され、回転子4bはクランクシャフト6の上部に固定されている。
 圧縮機構部5は、いわゆるロータリ式であって、クランクシャフト6と、このクランクシャフトのクランクピン6aに嵌合されたローリングピストン7と、密閉容器3に固定されたシリンダ8と、このシリンダ8の上端開口を閉塞する上部軸受9と、シリンダ8の下端開口を閉塞する下部軸受10と、シリンダ8に設けられたスロット(図示せず)内に出没自在に嵌挿されたベーン11と、このベーン11の背後に配設されてこれを押推するばね12等からなる。
 上部軸受9と下部軸受10とによって閉塞されたシリンダ8内にローリングピストン7を収容し、このローリングピストン7の外周面にベーン11の先端を当接せしめることによって、このベーン11の片側に吸入室13が、他側に図示しない圧縮室が形成されている。
 クランクシャフト6は上部軸受9、及び下部軸受10によってそれぞれ軸承される。クランクシャフト6が電動機部4によって回転駆動されると、ローリングピストン7はシリンダ8内で偏心回転運動し、これに伴って吸入室13内に吸入口1からガスが吸入され、図示しない圧縮室内のガスが圧縮される。
 圧縮されたガスは上部軸受9に設けられた吐出ポート14を通り、図示しない吐出弁を押し上げて、上部軸受9と、この上面を被覆するマフラー15によって形成された吐出マフラー室内に入り、マフラー15に設けられた図示しない穴を経て電動機部4の下方から電動機部4の上方を通り、密閉容器3内の高圧室16から吐出口2を経て外部に吐出される。
 密閉容器3内底部の潤滑油溜め17には潤滑油が貯溜され、この潤滑油はクランクシャフト6内に組み込まれた油ポンプ18によって吸引され、クランクシャフト6に設けられた給油経路19を経てクランクシャフト6と上部軸受9及び下部軸受10の摺動面、クランクピン6aとローリングピストン7との摺動面、ローリングピストン7とシリンダ8との摺動面等に給油される。
 ベーン11とスロットの下部は潤滑油中に浸漬され給油される。又、ローリングピストン7とシリンダ8との摺動面に給油された潤滑油及び吸入口から吸入されるガスに含まれる潤滑油が、図示しない圧縮室内でのガスの圧縮行程の中でシリンダ8の内周面、ローリングピストン7の外周面、ベーン11の先端又は側面、上下面に給油される。
 そして、この密閉式圧縮機は前記密閉容器3の外底部にヒータ20が設けてあり、潤滑油溜め17に貯留された潤滑油を加熱するようになっている。
 図2は、本発明の実施の形態1における密閉型圧縮機を用いた空気調和機のサイクル図を示すものである。
 回転数を可変可能な密閉型圧縮機31、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁32、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器33、冷媒を減圧する減圧器34を冷媒配管で接続し室外機35を構成し、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器36を有す室内機37と、室内機と室外機を接続する液接続冷媒配管38、ガス接続配管39で環状に接続され、空気調和機60を構成している。
 また、室外機35に、密閉型圧縮機31の温度を検知する圧縮機温度センサ40と、室外熱交換器33の冷媒温度を検知する室外冷媒温度センサ41、室内熱交換器36の冷媒温度を検知する室内冷媒温度センサ42を設け、密閉型圧縮機31の運転電流を検出する運転電流検出センサ43を設けている。
 さらに、図示しないが、室外機35内に設置される室外制御基板上に、マイクロコンピュータを搭載しており、このマイクロコンピュータが室外制御装置50となって、使用者の指示や各種センサからの情報、および予め記憶されている設定値等に基づき、設定されたプログラムに従って、圧縮機31やファンの回転制御等を行う。また、上記のヒータ20への電力の供給やその停止も、この室外制御装置50によって制御される。また、この室外制御装置50は、室内機37に設置される室内制御基板上に搭載されている同じくマイクロコンピュータである室内制御装置51と信号線52を介して通信し、互いに情報のやり取りを行っている。
 以上のように構成された密閉型圧縮機31を有する空気調和機において、その動作、作用を説明する。
 冷房運転時には、圧縮機31によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁32を通って室外熱交換器33に送られる。そして、外気と熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器34に送られる。減圧器34では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、液接続配管38を通って室内機37に送られる。室内機37では、冷媒は室内熱交換器36に入り室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒はガス接続配管39を通って、室外機35に戻り、四方弁32を経由して圧縮機31に戻される。
 暖房運転時には、圧縮機31によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁32、ガス接続配管39を通り、室内機37に送られる。高温高圧の冷媒は室内熱交換器36に入り、室内空気と熱交換して放熱し、冷却され高圧の液冷媒となる。この時、室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は液接続配管38を通って、減圧器34に送られ、減圧器34において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器33に送られて外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁32を経由して圧縮機31へ戻される。
 この時、圧縮機の吐出冷媒のスーパーヒートが十分に大きく安定した状態では、潤滑油に溶解する冷媒は少なく、潤滑油の粘度は、信頼性を確保できる基準粘度である1.0cPより低下することはない。
 低外気温時の暖房運転により室外熱交換器33に着霜し、その霜を溶かす除霜運転は、室外熱交換器33の温度が設定値以下に低下した後、四方弁32を切り替え、室外機35、および室内機37のファンを停止し、行われる。その時、圧縮機31によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁32を通り、室外熱交換器33に送られる。そして、霜を溶かすため熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器34に送られる。減圧器34では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、液接続配管38を通って室内機37に送られる。室内機37では、冷媒は室内熱交換器36に入るが、ファンは止まっているため、室内空気と熱交換することはなく、低温の液ガス冷媒のままガス接続配管39を通って、室外機35に戻り、四方弁32を経由して圧縮機31に戻される。そして、低温の液ガス冷媒は圧縮機構部5に吸入される時に、密閉型圧縮機31の密閉容器3や圧縮機構部5および電動機部4から吸熱し、ガス冷媒となる。従って、除霜運転の吸熱源は、密閉型圧縮機31の密閉容器3や圧縮機構部5に蓄えられた熱および電動機部4への電気入力である。そのため、除霜運転後は密閉型圧縮機31の温度は低下してしまう。
 次に、長時間停止した後の起動運転や、除霜運転後に暖房運転を開始した場合等の動作、作用を説明する。
 長時間停止した後の起動運転では、特に潤滑油に多量の冷媒が溶け込んだ場合、潤滑油の粘度が低下する。また、除霜運転終了時は、密閉型圧縮機31の温度が低くなっているため、圧縮室内で圧縮され、吐出ポート14を通り、密閉型圧縮機31の密閉容器3内に吐出された冷媒は、密閉容器3内で凝縮し、密閉容器3内底部の潤滑油溜め17の潤滑油と混合し、冷媒濃度が高くなるため粘度は低下する。
 この時、空気調和装置60は、冷凍サイクルで動力(電力)を使う密閉型圧縮機31は、起動から徐々に回転数を高めていくが、回転数の増加とともに密閉型圧縮機31の消費電力(入力)が増加していく。 しかし、長時間停止した後や除霜運転後の起動運転のような密閉型圧縮機31の温度が低下している場合は、吐出冷媒圧力上昇も遅く、そのため、消費電力は徐々に増加していく。その時、冷房運転であれば凝縮器となる室外熱交換器33の冷媒温度を検知する室外冷媒温度センサ41の検出値、暖房運転であれば凝縮器となる室内熱交換器36の冷媒温度を検知する室内冷媒温度センサ42の検出値と、密閉型圧縮機31の温度を検知する圧縮機温度センサ40の検出値とを比較し、圧縮機温度センサ40の検出値が凝縮温度となる室外冷媒温度センサ41または室内冷媒温度センサ42の検出値より一定値以上高くなるまで、密閉型圧縮機31の密閉容器3内に吐出された冷媒が、密閉容器3内で凝縮していると判断する。
 また、同時に密閉型圧縮機31の入力(消費電力)が低く、空気調和装置60が電力的に余裕がある時間に、室外制御装置50は、室内制御装置51と協働し、空気調和装置60の全体消費電力が最大許容消費電力である2000Wを超えないよう(2000W以下であるよう)に、特に、消費電力が大きく、その回転数とともに消費電力が変化する密閉型圧縮機31の消費電力を、密閉型圧縮機31の運転電流を検出する運転電流検出センサ43の出力値から得て、その密閉型圧縮機31の消費電力に基づき、ヒータ20への供給電力を決定し、供給電力(投入電力)に見合った電力を、積極的にヒータ20に電力を供給する。
 その結果、密閉型圧縮機や潤滑油の温度を短時間で上昇させることができ、密閉容器3内で凝縮した冷媒を蒸発させ、潤滑油の粘度上昇を早め、粘度の回復した潤滑油を供給することで圧縮機構部5の信頼性低下を防止できる。
 (実施の形態2)
 図3は本発明の実施の形態2における密閉型圧縮機の縦断面図である。図3に示すように、ヒータ20は密閉容器3の内部に設けてある。この構成によれば、密閉容器3内の潤滑油をヒータ20によって直接加温し、圧縮機構部5へ潤滑油を供給する油ポンプ18により近い位置で潤滑油の温度制御をできることから潤滑油の温度低下を防止し、さらに、油ポンプ18付近の凝縮した冷媒を蒸発させ、潤滑油の粘度上昇を早め、粘度の回復した潤滑油を圧縮機構部5に供給することで圧縮機構部5の信頼性低下を防止できる。
 (実施の形態3)
 図4は本発明の実施の形態3における密閉型圧縮機の縦断面図であり、図5は潤滑油の温度、冷媒の圧力、および冷媒溶解度の関係を示す相関図である。また図6は潤滑油の温度、粘度、および冷媒溶解度の関係を示す相関図である。
図4に示すように、密閉容器3には、潤滑油温度センサ21と圧力センサ22を設けている。潤滑油温度センサ21より得られる潤滑油の温度と、圧力センサ22により得られるガス冷媒の圧力とによって、潤滑油が適正な粘度に保たれているかどうかが常に監視する構成としてある。
 図5に示すように、潤滑油と冷媒の種類を特定した場合において、温度および圧力の値が分かれば、その状態での潤滑油に対する冷媒の溶解度(即ち冷媒溶解度)が一義的に決まる。また、図6に示すように、ある温度および冷媒溶解度の値が分かれば、その状態での潤滑油の動粘度が一義的に決まる。つまり、高圧室16に貯留する潤滑油の温度とガス冷媒の圧力が分かれば、それらの値と図5、及び図6に示すような関係を利用して、その潤滑油の粘度を推測できる。
 そこで、潤滑油の温度とガス冷媒の圧力の値から求められる適正な潤滑油の粘度を予め基準粘度として設定しておき、潤滑油温度センサ21と圧力センサ22の検出値から求められる潤滑油の粘度と基準粘度とを比較する。そして、潤滑油温度センサ21と圧力センサ22の検出値から求められる潤滑油の粘度が基準粘度よりも低い場合は、適正な潤滑油の粘度が保たれていないと判断し、ヒータ20を加熱して潤滑油の温度を調整する。なお、この動作は、潤滑油温度センサ21と圧力センサ22の検出値から求められる潤滑油の粘度が基準粘度よりも高くなるまで、つまり潤滑油の粘度が回復するまで、継続して行われる。
 また、密閉型圧縮機31の温度を検知する圧縮機温度センサ40の検出値と圧力センサ22の検出値から求められる冷媒の飽和温度(凝縮温度)を比較し、圧縮機温度センサ40の検出値が凝縮温度となる冷媒の飽和温度より一定値以上高くなるまで、密閉型圧縮機31の密閉容器3内に吐出された冷媒が、密閉容器3内で凝縮していると判断し、ヒータ20の加熱を継続する。
 なお、圧力センサ22の出力値の代わりに、冷房運転であれば凝縮器となる室外熱交換器33の冷媒温度を検知する室外冷媒温度センサ41の検出値、暖房運転であれば凝縮器となる室内熱交換器36の冷媒温度を検知する室内冷媒温度センサ42の検出値を用いても、同様の効果を奏す。
 また、密閉型圧縮機31の停止中においても、冷媒の溶け込みにより潤滑油の粘度が低下する場合がある。このように潤滑油の粘度が低下したままで密閉型圧縮機31を起動すると、その後の潤滑不良により圧縮機構部5の損傷を招く。そこで、このような場合には、密閉型圧縮機31の起動前に予めヒータ20を加温し、潤滑油を加熱する。
 なお、これらの動作は、潤滑油温度センサ21と圧力センサ22の検出値から求められる潤滑油の粘度が基準粘度よりも高くなるまで、つまり潤滑油の粘度が回復するまで、継続して行われる。
 従来の検討結果から、基準粘度が1.0cp以下とならないよう潤滑油粘度を制御することで信頼性を維持することができる。
 なお、基準粘度が高いほど、信頼性が維持できるのはいうまでもない。基準粘度は実際の密閉型圧縮機31の使用される環境によって自由に設定することができる。
 このように、温度と圧力の管理により、ヒータ20を効果的に作動させることで、潤滑油の温度低下を防ぎ、圧縮機構部5に送る潤滑油粘度を維持できる。
 (実施の形態4)
 図7は、本発明の実施の形態4における密閉型圧縮機縦断面図である。図7に示すように、この密閉型圧縮機31は密閉容器3を保温材23で覆う構成としてある。この構成によれば、運転時、高温となる密閉容器3の温度を保温材23により保つことで、密閉容器3内の潤滑油の温度低下を防ぎ、潤滑油への冷媒の溶け込みを抑制することが可能となる。
 また、潤滑油を加熱するヒータ20を電気ヒータとする。設置が簡易であり、温度制御も容易に行えることから、潤滑油の温度安定化を実現することができる。
 また、空気調和装置60の冷凍サイクルによる暖房運転中に、室外熱交換器33に付着した霜を溶融させる除霜運転が行われる時、室外制御装置50は、除霜運転中に、空気調和装置60の全体消費電力が最大許容消費電力である2000Wを超えないよう(2000W以下であるよう)に、特に密閉型圧縮機31の消費電力を、密閉型圧縮機31の運転電流を検出する運転電流検出センサ43の出力値から得て、その密閉型圧縮機31の消費電力に基づき、ヒータ20への供給電力を決定し、供給電力(投入電力)に見合った電力を、積極的にヒータ20に電力を供給する。
 その結果、除霜運転を短時間で行うことができ、除霜運転中の暖房能力低下による室温低下を少なくすることができ、快適性を向上させることができる。
 さらに、図8のように加熱源としてヒータ20の代わりに誘導加熱コイル24を用い、インバータ回路の電流供給回路から高周波数の交流電流を供給し、加熱しても、同様の効果を奏す。
 なお、密閉型圧縮機31の消費電力を、密閉型圧縮機31の運転電流を検出する運転電流検出センサ43の出力値から決定したが、密閉型圧縮機を駆動するインバータ回路の出力周波数から密閉型圧縮機31の消費電力を推定し、ヒータ20への供給電力を決定することもできる。
 作動流体としては、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒あるいはこの冷媒を含む混合冷媒を用いるのが好ましい。
 また、作動流体を、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とし、二重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した冷媒とする場合においても、潤滑油の温度を維持できるため、信頼性を確保することが出来る。
 また、作動流体を、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン(HFO1234yfまたはHFO1234ze)またはトリフルオロプロペン(HFO1243zf)とし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン(HFC32)とした、混合冷媒を使用する。これにより、冷媒の流速を抑制しつつ、かつ潤滑油の温度を維持することが可能となるため、高効率と信頼性を両立できる。
 また、作動流体を、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン(HFO1234yfまたはHFO1234ze)またはトリフルオロプロペン(HFO1243zf)とし、ハイドロフルオロカーボンをペンタフルオロエタン(HFC125)とした、混合冷媒を使用する。これにより、吐出温度を低く抑えながら、潤滑油の温度を安定させることが可能となり、高効率と信頼性を両立できる。
 そして、上記いずれの場合も地球温暖化係数が5以上、750以下となるように、望ましくは350以下となるようにそれぞれ2成分混合もしくは3成分混合したものが好ましい。
 また、上記作動冷媒に用いる冷凍機油としては、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ(オキシ)アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類およびポリカーボネート類の含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油が好ましい。
 なお、上述した実施の形態はロータリ圧縮機を例に取り説明したが、他の形態の圧縮機、例えばスクロール圧縮機やレシプロ圧縮機においても、同様の効果を得ることができる。
 以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、潤滑油の粘度を保持することで、圧縮機の信頼性を高めることが可能となり、エアコン、給湯器のヒートポンプサイクル等の用途に適用できる。
 1  吸入口
 2  吐出口
 3  密閉容器
 4  電動機部
 4a 固定子
 4b 回転子
 5  圧縮機構部
 6  クランクシャフト
 6a クランクピン
 7  ローリングピストン
 8  シリンダ
 9  上部軸受
 10 下部軸受
 11 ベーン
 12 ばね
 13 吸入室
 14 吐出ポート
 15 マフラー
 16 高圧室
 17 潤滑油溜り
 18 油ポンプ
 19 給油経路
 20 ヒータ(熱源)
 21 潤滑油温度センサ
 22 圧力センサ
 23 保温材
 24 誘導加熱コイル(熱源)
 31 密閉型圧縮機
 32 四方弁
 33 室外熱交換器
 34 減圧器
 35 室外機
 36 室内熱交換器
 37 室内機
 38 液接続冷媒配管
 39 ガス接続配管
 40 圧縮機温度センサ
 41 室外冷媒温度センサ
 42 室内冷媒温度センサ
 43 運転電流検出センサ
 50 室外制御装置
 51 室内制御装置
 52 信号線
 60 空気調和装置

Claims (13)

  1. 吸入口と吐出口を設けた密閉容器と、前記吸入口からの冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部と前記吐出口と連通する高圧室と、前記高圧室の底部に配置した潤滑油溜めと、前記潤滑油溜めから前記圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた密閉型圧縮機であって、作動流体として炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を用い、かつ、前記潤滑油を加温する熱源を備えてなる密閉型圧縮機。
  2. 熱源は、密閉容器の外郭に設けてなる請求項1に記載の密閉型圧縮機。
  3. 熱源は、密閉容器内に設けてなる請求項1に記載の密閉型圧縮機。
  4. 熱源は、電気ヒータとしてなる請求項1~3のいずれか1項に記載の密閉型圧縮機。
  5. 熱源は、電磁誘導加熱装置としてなる請求項1~3のいずれか1項に記載の密閉型圧縮機。
  6. 熱源は、潤滑油の温度を検知する潤滑油温度測定手段と、吐出口から吐出される流体の圧力を検知する吐出圧力測定手段によって供給電力を制御してなる請求項1~5のいずれか1項に記載の密閉型圧縮機。
  7. 圧縮機の周囲に、前記圧縮機を保温する保温手段を設けてなる請求項1~6のいずれか1項に記載の密閉型圧縮機。
  8. 請求項1~7のいずれか1項に記載の前記密閉型圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器のそれぞれを冷媒配管で順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記密閉型圧縮機は運転回転数が可変であって、前記密閉型圧縮機の消費電力もしくは前記密閉型圧縮機の電流、または前記密閉型圧縮機を駆動するインバータ回路の出力周波数の増加または減少に応じて、前記熱源への供給電力を制御する制御装置を有す空気調和装置。 
  9. 前記密閉型圧縮機温度を検知する圧縮機温度測定手段と、前期空気調和機の凝縮温度を検知する凝縮温度測定手段を設け、前記空気調和装置の運転中に、前記密閉型圧縮機の温度または潤滑油の温度が、凝縮温度より低い場合、前記制御装置は、前記熱源への供給電力を制御することを特徴とする請求項8に記載の空気調和装置。
  10. 前記空気調和装置の冷凍サイクルによるヒートポンプ暖房運転中に、室外機が具備する熱交換器に付着した霜を溶融させる除霜運転が行われる時、前記制御装置は、前記除霜運転中に、前記熱源への供給電力を制御することを特徴とする請求項8~9のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  11. 作動流体は、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とし、二重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した冷媒としてなる請求項8~10のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  12. 作動流体は、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタンとした、混合冷媒としてなる請求項8~10のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  13. 作動流体は、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、ハイドロフルオロカーボンをペンタフルオロエタンとした、混合冷媒としてなる請求項8~10のいずれか1項に記載の空気調和装置。
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