(57)【要約】【課題】効率的に潤滑油を加熱することにより省電力で起動までの時間を早いできる冷凍サイクル装置を提案すること【解決手段】圧縮機と前記圧縮機に接続される放熱器と膨張装置と吸熱器を備え、前記圧縮機は冷媒が充満し、且つ、底部に潤滑油が貯留される油溜まり部が設けられる密閉ケースと、前記密閉ケース内に収容され前記冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を作動させることなく前記潤滑油を前記密閉ケース外と密閉ケース内間で循環可能に構成された油回路と、前記油回路内の前記潤滑油を加熱する加熱手段を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と前記圧縮機に接続される放熱器と膨張装置と吸熱器を備え、
前記圧縮機は冷媒が充満し、且つ、底部に潤滑油が貯留される油溜まり部が設けられる密閉ケースと、
前記密閉ケース内に収容され前記冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を作動させることなく前記潤滑油を前記密閉ケース外と密閉ケース内間で循環可能に構成された油回路と、
前記油回路内の前記潤滑油を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記油回路は前記潤滑油を循環させる強制循環手段を有することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置
【請求項３】
前記油回路は、前記密閉ケースを貫通する下部接続管と該下部接続管よりも上方に位置する上部接続管を有し
前記上部接続管は油溜まり部の油面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記油回路を形成するパイプは、前記密閉ケース内面よりも内側に突出するとともに前記密閉ケースよりも熱伝導率が高い材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記圧縮機構部の動作中に前記密閉ケース外の前記油回路内の潤滑油を冷却する冷却手段を有することを特徴とする請求項１ないし４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷却手段は、前記冷凍サイクル内を流動する低圧冷媒を用いることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
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【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置を低温の環境下で使用する際に、始動前の圧縮機内の潤滑油中には、冷媒が液化して溶け込み、潤滑油の粘度が低下する不具合が生じることがある。
【０００３】
そこで、圧縮機の密閉ケースの下部外周面に帯状のヒーターを設け、運転開始前に加熱することで起動時の潤滑不良を未然に防ぐ方法が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９７６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構造では、圧縮機の密閉ケース全体を温めることになり、余分な電力を消費していた。また、一般的な圧縮機の密閉ケースは３〜４ミリの厚さがあり、潤滑油に熱が伝わるまでに時間がかかっていた。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、効率的に潤滑油を加熱することにより省電力で起動までの時間を早いできる冷凍サイクル装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と前記圧縮機に接続される放熱器と膨張装置と吸熱器を備え、前記圧縮機は冷媒が充満し、且つ、底部に潤滑油が貯留される油溜まり部が設けられる密閉ケースと、前記密閉ケース内に収容され前記冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を作動させることなく前記潤滑油を前記密閉ケース外と密閉ケース内間で循環可能に構成された油回路と、前記油回路内の前記潤滑油を加熱する加熱手段を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態における、断面で示した圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。
【図２】圧縮機構部を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は冷凍サイクル装置１を示しており、この冷凍サイクル装置１は、圧縮機２と、圧縮機２に接続された放熱器である凝縮器３と、凝縮器３に接続された膨張装置４と、膨張装置４に接続された吸熱である蒸発器５と、蒸発器５に接続されたアキュムレータ６とを有し、アキュムレータ６が圧縮機２に接続されている。圧縮機２では作動流体であるガス冷媒が圧縮されて高温高圧になり、放熱器３では高温高圧のガス冷媒から放熱されて凝縮する。膨張装置４では冷媒が減圧され、蒸発器５では減圧された液冷媒が気化されてガス冷媒となる。アキュムレータ６では、ガス冷媒中に含まれる液冷媒が分離され、ガス冷媒のみが圧縮機２に供給される。
【００１０】
この冷凍サイクル装置１では、冷媒がガス冷媒と液冷媒とに相変化しながら循環し、その過程で放熱と吸熱とが行われ、これらの放熱と吸熱とを利用して暖房、冷房、加熱、冷却等が行われる。
【００１１】
圧縮機２は、略円筒状に形成されて気密状態とされる密閉ケース７を有し、この密閉ケース７内にガス冷媒を圧縮する部分である圧縮機構部８と、この圧縮機構部８を駆動する部分である電動機部９とが収容されている。電動機部９には回転軸１０が設けられ、この回転軸１０を介して圧縮機構部８が電動機部９により駆動される。密閉ケース７内の底部には、潤滑油１１が貯留されている。
【００１２】
電動機部９は、回転軸１０に固定された回転子１２と、密閉ケース７の内周面に固定されて回転子１２を囲む位置に配置された固定子１３とを有している。回転子１２には永久磁石（図示せず）が設けられ、固定子１３には通電用のコイル（図示せず）が巻かれている。回転軸１０は、電動機部９と圧縮機構部８との間に位置する主軸受１４と、圧縮機構部８を挟んで主軸受１４の反対側に位置する副軸受１５とにより中心線回りに回転可能に軸支されている。
【００１３】
圧縮機構部８は、上下方向の両端が開口されたシリンダ１６と、シリンダ１６の上端側の開口部分を閉塞する閉塞部材を兼ねる主軸受１４と、シリンダ１６の下端側の開口部分を閉塞する閉塞部材を兼ねる副軸受１５とを有し、シリンダ１６の両端が主軸受１４と副軸受１５とで閉塞されることによりシリンダ１６の内部にシリンダ室１７が設けられている。シリンダ室１７には回転軸１０が挿通され、回転軸１０におけるシリンダ室１７内に位置する部分に偏心部１８が設けられている。偏心部１８にはローラ１９が嵌合され、ローラ１９は回転軸１０の回転に伴ってシリンダ室１７内で偏心回転するように設けられている。
【００１４】
シリンダ１６には、図２に示すように、ブレード溝２０が設けられ、このブレード溝２０には二つのブレード部材２１、２２が往復移動可能に挿入されている。二つのブレード部材２１、２２は、図１に示すように、回転軸１０の軸方向に重ねて設けられ、ブレード部材２１、２２の先端部はローラ１９の外周面に当接され、ブレード部材２１、２２の後端側にはブレード部材２１、２２を付勢するコイルスプリング２３が配置されている。
【００１５】
そして、ブレード部材２１、２２の先端部がローラ１９の外周面に当接されることにより、図２に示すように、シリンダ室１７内は吸込室２４と圧縮室２５とに区画されている。また、シリンダ１６には、吸込室２４に吸込まれるガス冷媒が流れる吸込通路２６が設けられている。
【００１６】
図１に戻って、主軸受１４には、圧縮室２５で圧縮されたガス冷媒が吐出される吐出孔（図示せず）が設けられている。さらに主軸受１４には、吐出孔を開閉する吐出弁２８と、吐出孔及び吐出弁２８を覆う吐出マフラ２９とが設けられている。吐出マフラ２９には、吐出マフラ２９内と密閉ケース７内とを連通する連通孔３０が形成されている。
【００１７】
圧縮されたガス冷媒の圧力が設定圧に達すると、吐出弁２８が開弁され、圧縮されたガス冷媒が吐出孔（図示せず）から吐出マフラ２９内に吐出される。吐出マフラ２９内に吐出された高圧のガス冷媒は、連通孔３０を通過して密閉ケース７内に流入し、密閉ケース７内が高圧のガス冷媒で満たされる。密閉ケース７内の高圧のガス冷媒は、吸熱器３、膨張装置４、蒸発器５を順に経由して再び圧縮機２へと循環することにより、冷凍サイクルが実行される。
【００１８】
密閉ケース７の下部には、油回路４１が設けられている。油回路４１は外観略コの字状の中空のパイプ（配管）で形成され、密閉ケース７の側面を上下2か所で垂直に貫通して密閉ケース７内の潤滑油１１中に開口するように構成されている。すなわち、油回路４１は、一端部が密閉ケース７の内壁面より内側に突出して潤滑油１１中に開口するとともに、密閉ケース７の側面を垂直に貫通して直線状に延出された下部接続管４１ａと、下部接続管４１ａの他端部で略９０度上方にＬ字状に曲げられ、密閉ケース７と略平行に延出された潤滑油伝熱部４１ｂと、潤滑油伝熱部４１ｂの先端部で略９０度Ｌ字状に曲げられ、密閉ケース７の側面を垂直に貫通して密閉ケース７の内壁面より内側に突出し、潤滑油１１の油面より下方に開口する上部接続管４１ｃで構成されている。
【００１９】
ところで、密閉ケース７内においては、圧縮機構部８に吸入される吸入冷媒または圧縮機構部８から吐出された圧縮冷媒が充満している。運転が停止されると、密閉ケース７の温度が次第に低下し、密閉ケース８内に充満している冷媒が液化しやすくなる。液化した液冷媒は、油溜まり部４４に貯留されている潤滑油１１中に溶け込み潤滑油の粘度が低下する。この状態で運転を開始（始動）すると、摺動部へ粘度の低い潤滑油１１が供給され、潤滑不良が起こってしまう。
【００２０】
そこで、油回路４１の潤滑油伝熱部４１ｂの近傍には、加熱手段４３が設けられている。これは、圧縮機２の始動する前に、潤滑油１１を加熱して潤滑油１１内に含まれる液化した冷媒を気化させるためである。加熱手段４３としては、例えば公知のリボンヒーターやテープヒーターを用いることができ、これらを潤滑油伝熱部４１ｂの外周面に巻き付けたり、貼り付けたりすることで潤滑油伝熱部４１ｂを直接加熱する。これにより、その熱が油回路４１を流れる潤滑油１１に伝わることで加熱される。これにより、油溜まり部４４の潤滑油１１中に含まれる冷媒が気化されることで潤滑油１１の粘度が高くなる。結果として圧縮機２を始動する際には、油吸入部４５から所定の粘度の潤滑油を供給することができ、摺動部での潤滑不足を防ぐことができる。また、本実施形態ではケース全体を温める従来の方法と比較して、潤滑油１１を効率的に加熱することでるので暖機運転が短縮でき、省電力化が図れる。
【００２１】
また、加熱手段４３にはその動作を制御する制御手段４６が設けられている。圧縮機２に始動の信号が入った際に、制御手段４６は密閉ケース７下部に設けられている油温センサー４７から潤滑油の温度を測定する。その温度が所定値以下だった場合には、加熱手段４３に通電し、潤滑油１１を加熱する。潤滑油１１の温度が設定値を超えた場合には、加熱手段４３への通電を停止し、圧縮機２を起動する。こうすることで、潤滑油１１の温度を常に正常に保つことができ、圧縮機２の信頼性と性能を高めることができる。また必要な際にだけ加熱するため、無駄な電力を消費することなく省エネ化が図れる。
【００２２】
油回路４１を形成するパイプは、密閉ケース７の材料である鋼材よりも熱伝導率が高い材料である銅やアルミニウム合金等で構成されている。したがって、油回路４１を形成するパイプの方が密閉ケース７よりも熱伝達率が良いため、加熱手段４３の熱を効率良く潤滑油伝熱部４１ｂ内の潤滑油１１に伝えることができる。また加熱手段４３で加熱された潤滑油伝熱部４１ｂの熱は油回路４１の上部接続管４１ｃ、下部接続管４１ａを伝って、密閉ケース内の油溜まり部４４にも伝わるため、より効率的に潤滑油１１を加熱することができる。
【００２３】
また、下部接続管４１ａの中間には、潤滑油１１を強制的に循環させるための循環手段としてポンプ４２が設けられており、これにより密閉ケース７内の潤滑油１１が油回路４１を循環される。このように構成することで、圧縮機２を運転することなく、潤滑油１１を循環させることができ、尚且つ短時間で油溜まり部４４の潤滑油１１中に溶け込んだ冷媒を気化させることができる。
【００２４】
なお、ポンプ４２は必須の構成ではなくてもよい。ポンプ４２を用いなくとも、潤滑油伝熱部４１ｂで加熱手段４３によって加熱された潤滑油１１は自然対流により油溜まり部４４の上部に流れる。これにより油溜まり部４４の冷えた潤滑油１１は下方向に押し下げられ、下部接続管４１ａに流入する。このようにして自然対流を循環手段として利用することにより、ポンプ４２を用いずに潤滑油１１を循環・加熱することが可能である。この場合、ポンプ４２を用いないため、更なる省電力可が実現できる。なお、循環手段として自然対流を用いる場合には、下部接続管４１ａよりも上部接続管４１ｃの方が上側にある必要があり、かつ上部接続管４１ｃは油溜まり部４４の油面よりも下にある必要がある。  
【００２５】
また、本実施形態では、膨張装置４と放熱器５を接続する配管には、第一の制御弁５１ａが設けられ、当該第一の制御弁５１ａを迂回するように、膨張装置４と第一の制御弁５１ａの間と、第一の制御弁５１ａと放熱器５の間を連通し、第二の制御弁５１ｂを有するとともに、途中が潤滑油伝熱部４１ｂの近傍に延出したバイパス回路５０が設けられている。通常時は、第二の制御弁５１ｂは閉じられており、第一の制御弁５１ａが開いている。圧縮比の高い運転条件や外気温度が高い夏場などで圧縮機２を運転させる場合には、潤滑油１１が高温になる。そこで、圧縮機２から圧縮された冷媒の温度を検出する吐出温度センサー４８を吐出配管に設け、冷媒の吐出温度が設定値を超えた際には、第二の制御弁５１ｂを開け、第一の制御弁５１ａを閉じることで、膨張装置４によって減圧された低圧低温の冷媒をバイパス回路５０に流すことにより、低圧冷媒部５２と潤滑油伝熱部４１ｂの間において冷媒と潤滑油１１とを熱交換させる。これにより潤滑油１１は冷却される。冷媒の吐出温度が規定値を下回った場合には、第二の制御弁５１ｂを閉じ、第一の制御弁５１ａを開け通常運転に戻す。なお、低温冷媒部５２と潤滑油伝熱部４１ｂとの熱交換は、公知のフィンチューブ熱交換器を用いても良いし、低圧冷媒部５２を潤滑油伝熱部４１ｂに巻きつける方法であっても良い。また、低圧冷媒部５２近傍にファンを設けて熱交換をさせてもよい。
【００２６】
なお、本実施形態は回転式圧縮機で説明をしたが、スクロール式の圧縮機であっても同様の効果を得ることができる。
【００２７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１…冷凍サイクル装置、２…圧縮機、３…吸熱器、４…膨張装置、５…蒸発器、７…密閉ケース、８…圧縮機構部、１１…潤滑油、４１…油回路、４２…ポンプ、４３…加熱手段、４４…油溜まり部、４５…油吸入部、５２…低圧冷媒部
【図１】
2019167910.tif 000003
【図２】
2019167910.tif 000004