(57)【要約】【課題】圧縮機内の油面を正確に検出できること。【解決手段】圧縮機２０の底部３１と当該圧縮機に接続された吸込管３０とが連通管３２を用いて連通され、この連通管に冷却装置３３及びキャピラリチューブ３４が、吸込管に向かう下流に沿って順次設けられ、上記冷却装置は、圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮する室外熱交換器２４または室内熱交換器１８からの液冷媒を導いて連通管内の流体を冷却可能とし、上記キャピラリチューブを通過した後の連通管内の流体温度に基づき、この連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたものである。【選択図】　　　図１
2004061056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の底部から連通管を経て上記圧縮機に接続された吸込管へ流れる流体を、上記圧縮機からのガス冷媒が凝縮された液冷媒を用いて冷却装置が冷却し、その後減圧装置が減圧し、
この減圧装置を通過した後の上記連通管内の流体温度に基づき、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出することを特徴とする圧縮機の油面検出方法。
【請求項２】
上記冷却装置の下流側における連通管内の流体温度と、減圧装置の下流側における上記連通管内の流体温度の差を比較することにより、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の油面検出方法。
【請求項３】
圧縮機の底部と当該圧縮機に接続された吸込管とが連通管を用いて連通され、この連通管に冷却装置及び減圧装置が、上記吸込管へ向かう下流に沿って順次設けられ、
上記冷却装置は、上記圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮する熱交換器からの液冷媒を導いて上記連通管内の流体を冷却可能とし、
上記減圧装置を通過した後の上記連通管内の流体温度に基づき、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたことを特徴とする圧縮機の油面検出装置。
【請求項４】
上記連通管には、冷却装置の下流に第１温度センサが、減圧装置の下流に第２温度センサがそれぞれ設置され、これらの第１温度センサおよび第２温度センサが検出する上記連通管内の流体温度の差を比較することにより、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機の油面検出装置。
【請求項５】
上記減圧装置がキャピラリチューブであることを特徴とする請求項３または４に記載の圧縮機の油面検出装置。
【請求項６】
上記冷却装置の下流側に開閉弁が配設され、この開閉弁が所定間隔で適宜開弁されるよう構成されたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の圧縮機の油面検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の油面検出方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置、特に、複数個の圧縮機を備えた空気調和装置では、各圧縮機から冷媒と共に吐出された潤滑油が、同一の冷媒回路内を流れて各圧縮機へ戻されることになるので、各圧縮機内の潤滑油量が不均一となる場合が生ずる。
【０００３】
このため、このような空気調和装置にあっては、圧縮機内の潤滑油の油面を検出する油面検出装置が設置されて、各圧縮機内の潤滑油量を適正に保持できるようにしたものがある。
【０００４】
上述の油面検出装置は、従来、特開平６‐３２３６４５号公報に記載のようなフロート式の油面検出装置や、温度式の油面検出装置が提案されている。この温度式の油面検出装置では、検出用管路内を流れる流体の温度を検出して、温度低下が著しい場合に上記流体がガス冷媒であって、圧縮機内の潤滑油が少ないことを検出できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、フロート式の油面検出装置では、フロートなどの真円度や肉厚、加工精度などの不具合から検出精度が低下してしまう恐れがある。
【０００６】
また、温度式の油面検出装置では、検出温度の差が小さく、このため、この場合も油面の検出精度が低下してしまう恐れがある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、圧縮機内の油面を正確に検出できる圧縮機の油面検出方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、圧縮機の底部から連通管を経て上記圧縮機に接続された吸込管へ流れる流体を、上記圧縮機からのガス冷媒が凝縮された液冷媒を用いて冷却装置が冷却し、その後減圧装置が減圧し、この減圧装置を通過した後の上記連通管内の流体温度に基づき、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記冷却装置の下流側における連通管内の流体温度と、減圧装置の下流側における上記連通管内の流体温度の差を比較することにより、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、圧縮機の底部と当該圧縮機に接続された吸込管とが連通管を用いて連通され、この連通管に冷却装置及び減圧装置が、上記吸込管へ向かう下流に沿って順次設けられ、上記冷却装置は、上記圧縮機から吐出されたガス冷媒を凝縮する熱交換器からの液冷媒を導いて上記連通管内の流体を冷却可能とし、上記減圧装置を通過した後の上記連通管内の流体温度に基づき、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記連通管には、冷却装置の下流に第１温度センサが、減圧装置の下流に第２温度センサがそれぞれ設置され、これらの第１温度センサおよび第２温度センサが検出する上記連通管内の流体温度の差を比較することにより、当該連通管内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断して、上記圧縮機内の潤滑油の油面を検出するよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、上記減圧装置がキャピラリチューブであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項３乃至５のいずれかに記載の発明において、上記冷却装置の下流側に開閉弁が配設され、この開閉弁が所定間隔で適宜開弁されるよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る圧縮機の油面検出装置が適用された空気調和装置を示す系統図である。
【００１６】
この空気調和装置１０は、室外機１１及び室内機１２を有し、室外機１１の室外冷媒配管１９と室内機１２の室内冷媒配管１６とが接続されて構成される。また、上記室外機１１が備える後述の圧縮機２０は単一ではなく、複数個が並列に設置されたものである。
【００１７】
上記室内機１２は、室内冷媒配管１６に室内膨張弁１７及び室内熱交換器１８が配設されて構成され、室内膨張弁１７は、その弁開度が空調負荷に応じて調整される。上記室内熱交換器１８には、この室内熱交換器１８へ送風する室内ファン２２が隣接して配置されている。
【００１８】
上記室外機１１は、室外冷媒配管１９に圧縮機２０が配設され、この圧縮機２０の吸込側にアキュムレータ２１が配設され、吐出側に四方弁２３が配設され、更に、四方弁２３側の室外冷媒配管１９に室外熱交換器２４、室外膨張弁２５、レシーバタンク２７が順次配設されて構成される。上記室外膨張弁２５は、その弁開度が空調負荷に応じて調整される。また、上記室外熱交換器２４には、この室外熱交換器２４へ送風する室外ファン２６が隣接して配置されている。
【００１９】
上記四方弁２３の切換により空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。
【００２０】
つまり、四方弁２３が冷房側に切り替えられると、冷媒が実線矢印αの如く流れ、室外機１１の圧縮機２０から吐出された冷媒は、四方弁２３を経て室外熱交換器２４に至り、この室外熱交換器２４で凝縮され、室外膨張弁２５及びレシーバタンク２７を経て室内機１２に至り、室内膨張弁１７を経て減圧された後、室内熱交換器１８で蒸発されて室内を冷房する。室内熱交換器１８からの冷媒は室外機１１に流れ、この室外機１１の四方弁２３及びアキュムレータ２１を経て圧縮機２０に戻される。
【００２１】
また、四方弁２３が暖房側に切り替えられると、冷媒が破線矢印βの如く流れ、室外機１１の圧縮機２０から吐出された冷媒は、四方弁２３を経て室内機１２に至り、この室内機１２の室内熱交換器１８にて凝縮して室内を暖房する。室内熱交換器１８にて凝縮された冷媒は、室内膨張弁１７を経て室外機１１に流れ、レシーバタンク２７を経て室外膨張弁２５で減圧され、室外熱交換器２４で蒸発された後、四方弁２３及びアキュムレータ２１を経て圧縮機２０に戻される。
【００２２】
蒸発器として機能する室内熱交換器１８または室外熱交換器２４から圧縮機２０へ冷媒（ガス冷媒）が戻される室外冷媒配管１９のうちの吸込管３０と、上記圧縮機２０とが連通管３２にて連通される。図２に示すように、この連通管３２の圧縮機２０側は二股に分岐され、一方が圧縮機２０の底部３１に、他方が圧縮機２０の鉛直方向ほぼ中央位置にそれぞれ接続されている。
【００２３】
この連通管３２には、合流部から吸込管３０へ向かう下流側に冷却装置３３と、減圧装置としてのキャピラリチューブ３４とが順次配設されている。
【００２４】
上記冷却装置３３は、図２及び図３に示すように二重管構造にて構成され、内管が室外冷媒配管１９である。この内管（室外冷媒配管１９）と外管３５とに囲まれた空間３６に連通管３２が接続される。従って、連通管３２内に流入した圧縮機２０内の冷媒、または当該圧縮機２０潤滑用の潤滑油は、連通管３２内を流れて冷却装置３３に至ると、この冷却装置３３の作用で、空間３６を流動する間に、室外熱交換器２４（冷房運転の場合）または室内熱交換器１８（暖房運転の場合）により凝縮された液冷媒と熱交換されて冷却される。
【００２５】
その後、連通管３２内に流入した冷媒または潤滑油は、キャピラリチューブ３４の作用で減圧されて、吸込管３０内へ戻される。このキャピラリチューブ３４は断熱構造にて構成されている。
【００２６】
また、連通管３２には、冷却装置３３の下流側に第１温度センサ３８が設置され、キャピラリチューブ３４の下流側に第２温度センサ３９が設置される。これらの第１温度センサ３８及び第２温度センサ３９は、連通管３２内を流れる流体（つまり冷媒、潤滑油）の温度を検出する。
【００２７】
上述の連通管３２、冷却装置３３、キャピラリチューブ３４、第１温度センサ３８及び第２温度センサ３９を備えて、圧縮機の油面検出装置４０が構成される。
【００２８】
上記第１温度センサ３８、第２温度センサ３９によりそれぞれ検出される連通管３２内の流体の検出温度Ｔ１、Ｔ２について、次に述べる。
【００２９】
圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以上であるときには、連通管３２内の流体の大部分が潤滑油となる。この場合、潤滑油は、熱容量が大きいので冷却装置３３による温度低下が少なく、しかもキャピラリチューブ３４による減圧の影響も受けない。このため、第１温度センサ３８による検出温度Ｔ１は図４の点Ｂの温度となり、第２検出センサ３９による検出温度は、点Ｂから自然放熱分低下して、点Ｃの温度となる。点Ｂは等温線ｂ上にあり、点Ｃは等温線ｃ上にあることから、検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２の温度差は、等温線ｂと等温線ｃとの温度差ΔＴｍ１となる。
【００３０】
なお、図４中の点Ａの温度は、圧縮機２０から連通管３２へ流入し始めた時の連通管３２内の流体温度であり、等温線ａ上に存在する。また、図４中の点Ｄは、冷却装置３３の内管（室外冷媒配管１９）内を流れる液冷媒の温度であり、等温線ｅ上に存在する。
【００３１】
同様に圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以上であって、外気温が非常に低く、且つ空気調和装置１０における冷媒の高圧と低圧との差が小さく、圧縮機２０から連通管３２へ流入する潤滑油量が少ない場合には、連通管３２内に流入してから冷却装置３３に至るまでに、潤滑油の温度は著しく低下してしまう。そのときの温度は、例えば等温線ｇ上の点Ｇの温度まで低下してしまう。しかし、この連通管３２内の潤滑油は、冷却装置３３の作用で点Ｄの温度まで加熱される。この点Ｄの温度が検出温度Ｔ１となる。この連通管３２内の潤滑油は、キャピラリチューブ３４内で自然放熱により冷却されて、等温線ｆ上の点Ｈの温度となり、この温度が検出温度Ｔ２となる。従って、このときの検出温度Ｔ１と検出温度Ｔの温度差は、等温線ｅと等温線ｆとの温度差ΔＴｍ２となる。
【００３２】
また、圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以下であるときには、連通管３２内の流体の大部分が冷媒となる。この冷媒は、冷却装置３３の内管（室外冷媒配管１９）内を流れる液冷媒に比べその流量が著しく少ないため、この冷却装置３３の作用で、図４の飽和液線Ｘ及び飽和ガス線Ｙに囲まれた領域内に至り、点Ｄに近い温度まで冷却されて液化され、その温度は等温線ｄ上に存在する点Ｅの温度となる。この温度が、第１温度センサ３８による検出温度Ｔ１となる。この冷媒は、次にキャピラリチューブ３４により減圧され、このとき蒸発潜熱が奪われるため低圧飽和温度まで低下し、図４の点Ｆの温度となる。この点Ｆの温度が上記検出温度Ｔ２となり、図４の等温線ｈ上に存在する。従って、このときの検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２の温度差は、等温線ｄと等温線ｈの温度差ΔＴｎ１（≫ΔＴｍ１、ΔＴｍ２）となる。
【００３３】
同様に圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以下であって、外気温が非常に低く、且つ圧縮機２０から連通管３２へ流入する冷媒量が少ない場合には、連通管３２に流入してから冷却装置３３に至るまでに、冷媒の温度は、例えば図４の点Ｇの温度まで著しく低下してしまう。しかし、この場合にも、この連通管３２内の冷媒は、冷却装置３３の作用で、例えば点Ｄの温度まで加熱され、この温度が検出温度Ｔ１となる。この点Ｄの温度まで加熱された連通管３２内の冷媒は、キャピラリチューブ３４の減圧作用で、等温線ｈ上の点Ｉの温度まで低下する。この点Ｉの温度が検出温度Ｔ２となる。従って、このときの検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２の温度差は、等温線ｅと等温線ｈとの温度差ΔＴｎ２（≫ΔＴｍ１、ΔＴｍ２）となる。
【００３４】
これらの結果、検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２との温度差が、上述の温度差ΔＴｍ１、ΔＴｍ２の如く小さい場合には、圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以上で、圧縮機２０内に「潤滑油有り」と判断でき検出できる。また、検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２との温度差が、上述の温度差ΔＴｎ１、ΔＴｎ２の如く大きい場合には、圧縮機２０内の潤滑油の油面が検出基準面Ｈ以下で、圧縮機２０内に「潤滑油無し」と判断でき検出できる。上記温度差ΔＴｍ１、ΔＴｍ２と温度差ΔＴｎ１、ΔＴｎ２との温度差が大きなことから、検出誤差が少なく、圧縮機２０内での潤滑油の有無の検出が正確となる。
【００３５】
従って、上記実施の形態によれば、次の効果▲１▼及び▲２▼を奏する。
【００３６】
▲１▼圧縮機２０の底部３１から連通管３２を経て吸込管３０へ流れる流体を、圧縮機２０から吐出されたガス冷媒を凝縮する室外熱交換器２４または室内熱交換器１８からの液冷媒を用いて冷却装置３３が冷却し、キャピラリチューブ３４が減圧し、第１温度センサ３８による検出温度Ｔ１と第２温度センサ３９による検出温度Ｔ２との温度差を、圧縮機２０内に潤滑油が検出基準面Ｈ以上ある場合（温度差ΔＴｍ１、ΔＴｍ２）とない場合（温度差ΔＴｎ１、ΔＴｎ２）とで比較することによって、連通管３２内の流体の大部分が潤滑油であるか冷媒であるかを判断し、これにより、圧縮機２０内に潤滑油が検出基準面Ｈ以上あるか否かを検出することから、圧縮機２０内での潤滑油の有無を正確に検出できる。
【００３７】
▲２▼圧縮機２０の底部３１と吸込管３０とを連通する連通管３２にキャピラリチューブ３４が配設されたことから、このキャピラリチューブ３４の上流側の連通管３２内における流体圧力を適正に確保できるので、圧縮機２０の能力低下を防止できる。
【００３８】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
例えば、図１に示すように、連通管３２において冷却装置３３と第１温度センサ３８との間に開閉弁（電磁弁）４１を設けてもよい。この開閉弁４１は、所定間隔（例えば１０分間に１回）で適宜時間開弁され、開弁時に圧縮機２０から連通管３２内へ流入した潤滑油や冷媒が、閉弁時に冷却装置３３の空間３６内に貯溜可能とされる。
【００４０】
従って、圧縮機２０から連通管３２内へ液冷媒が流入した場合にも、この液冷媒は、冷却装置３３内で室外冷媒配管１９（内管）を流れる液冷媒により確実に熱交換されて冷却され、図４に示す飽和液線Ｘと飽和ガス線Ｙとで囲まれた領域内の温度となる。この温度が検出温度Ｔ１となる。このため、開閉弁４１が開弁された時に、キャピラリチューブ３４の減圧作用で、このキャピラリチューブ３４内に至った液冷媒は低圧飽和温度（等温線ｈ上の温度）まで低下し、この温度が検出温度Ｔ２となる。この結果、この場合にも、検出温度Ｔ１と検出温度Ｔ２との温度差を大きくできるので、圧縮機２０内の潤滑油の有無の検出精度を向上させることができる。
【００４１】
また、圧縮機２０と吸込管３０とを連通する連通管３２に、所定間隔で開弁される開閉弁４１が設置されたので、この開閉弁４１の閉弁時に圧縮機２０の高圧状態が良好に確保されて、圧縮機２０の能力低下を防止できる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の発明に係る圧縮機の油面検出方法によれば、圧縮機内の油面を正確に検出できる。また、請求項３乃至６に記載の発明に係る圧縮機の油面検出装置によれば、圧縮機内の油面を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る圧縮機の油面検出装置が適用された空気調和装置を示す系統図である。
【図２】図１の圧縮機の油面検出装置を示す回路図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図１の空気調和装置の冷凍サイクルを示す圧力（Ｐ）‐エンタルピ（ｈ）線図である。
【符号の説明】
１８　室内熱交換器
２４　室外熱交換器
２０　圧縮機
３０　吸込管
３１　底部
３２　連通管
３３　冷却装置
３４　キャピラリチューブ（減圧装置）
３８　第１温度センサ
３９　第２温度センサ
４０　圧縮機の油面検出装置
４１　開閉弁
Ｔ１　検出温度
Ｔ２　検出温度
Ｈ　検出基準面
【図１】
2004061056.tif 000003
【図２】
2004061056.tif 000004
【図３】
2004061056.tif 000005
【図４】
2004061056.tif 000006