(57)【要約】【課題】  冷凍サイクル装置において、圧縮機内部の潤滑油を適量に維持する。【解決手段】  冷凍サイクル装置の圧縮機１を、冷媒のスクロール型圧縮機構４と、スクロール型圧縮機構４を密閉し底部２ｂに潤滑油と液冷媒との混合液３１が貯留されるハウジング２と、ハウジング２内の混合液３１のレベルを検出するための温度計測手段Ｓ１とを有する構成とし、さらに、圧縮機１の外部に流出した潤滑油をハウジング２内に戻す油戻し手段と、検出されたハウジング２内の混合液３１のレベルに基づいて油戻し手段による油戻し運転を制御する制御部Ｃとを備える構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の圧縮機構、および前記圧縮機構を密閉し底部に潤滑油と液冷媒との混合液が貯留されるハウジングを有する圧縮機と、
前記圧縮機構で圧縮されて前記圧縮機から吐出されたガス冷媒中に混入して外部に流出した前記潤滑油を前記ハウジング内に戻す油戻し手段と、
前記ハウジング内の前記潤滑油の貯留量に基づき、前記油戻し手段での前記潤滑油の前記ハウジングへの油戻し運転を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ハウジングの側壁部分の温度を計測することで、前記ハウジング内の前記混合液のレベルを検出し、検出された前記レベルに基づき、前記油戻し手段での油戻し運転を制御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】
前記制御部は、前記ハウジング内の液相部と気相部の差圧に基づき、前記油戻し手段での油戻し運転を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記圧縮機は、前記ハウジングの底部に設けられ前記混合液の温度を計測する液温度計測手段と、前記ハウジングの底部上方の中間部の圧力を計測する圧力計測手段とを備え、
前記制御部は、計測された前記混合液の温度と前記中間部の圧力とに基づいて前記混合液中の前記潤滑油と前記液冷媒との比率を算出し、該比率と、前記ハウジング内の前記混合液の量とに基づいて前記油戻し手段での油戻し運転を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
冷媒の圧縮機構と、
前記圧縮機構を密閉し底部に潤滑油と液冷媒との混合液が貯留されるハウジングと、
前記ハウジングの側壁部に、上下方向に間隔を隔てて設けられた複数の温度センサと、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置の圧縮機。
【請求項６】
冷凍サイクル装置の圧縮機の外殻を形成するハウジング内に貯留される、潤滑油と液冷媒との混合液または前記潤滑油の量を把握するステップと、
把握された前記混合液または前記潤滑油の量に基づき、前記圧縮機から吐出されたガス冷媒中に混入して前記圧縮機の外部に流出した前記潤滑油を前記ハウジング内に戻す油戻し運転を実行するステップと、
を有することを特徴とする油戻し運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機を備えた冷凍サイクル装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置では、圧縮機から外部に吐出されるガス冷媒中に内部の潤滑油がミスト状になって流出するため、油分離器を設けて吐出ガス冷媒中に含まれる潤滑油を分離し、圧縮機内に戻す油戻し制御が行われている。
従来、この油戻し制御は、圧縮機内部に溜まっている潤滑油の量に関わりなく、一定時間間隔で油戻し運転を実施している。
また、他の従来の油戻し制御としては、例えば、潤滑油の油戻し配管に流量制御弁を設け、始動直後の圧縮機容量増加に応じて流量調整を行う技術が特許文献１に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】実公平７−２５５６４号公報（第１図、第２図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の冷凍サイクル装置には、以下の課題が残されている。すなわち、一定時間間隔で油戻し運転を実施しているため、必要以上に油戻し運転を行ってしまう場合がある。油戻し運転を行っている間は、冷房／暖房運転を停止する必要があることから、冷房／暖房能力が小さくなって電気代が多くかかるおそれがある。また、必要以上の油戻し運転を行うと、室内外の騒音レベルも高くなってしまう。一定時間間隔で油戻し運転を実施していると、逆に、圧縮機内の潤滑油が減少してしまい潤滑油不足の状態になる場合もあり、この場合、潤滑油による十分な潤滑効果・冷却効果等を得ることができなくなってしまい、圧縮機の良好な運転を妨げることになる。
【０００５】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、圧縮機内部の潤滑油を適量に維持することが可能な冷凍サイクル装置、冷凍サイクル装置の圧縮機、油戻し運転制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒の圧縮機構、および圧縮機構を密閉し底部に潤滑油と液冷媒との混合液が貯留されるハウジングを有する圧縮機と、圧縮機構で圧縮されて圧縮機から吐出されたガス冷媒中に混入して外部に流出した潤滑油をハウジング内に戻す油戻し手段と、ハウジング内の潤滑油の貯留量に基づき、油戻し手段での潤滑油のハウジングへの油戻し運転を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、制御部は、ハウジングの側壁部分の温度を計測することで、ハウジング内の混合液のレベルを検出し、検出されたレベルに基づき、油戻し手段での油戻し運転を制御することができる。
この場合、ハウジング底部の液冷媒が溜まっている液相部とその上方のガス冷媒だけの気相部とでは温度が異なり、前者の方が高い温度となることを利用し、ハウジングの側壁部分の温度を計測することで、ハウジング内の混合液のレベルを検出する。
これにより、ハウジング内の潤滑油の貯留量に相関するハウジング内の混合液のレベルが、所定レベルを下回ると油戻し運転を開始し、混合液のレベルが所定のレベルまで復帰したら油戻し運転を停止させることで、油戻し運転を自動的に行うことができる。
【０００８】
また、制御部は、ハウジング内の液相部と気相部の差圧に基づき、油戻し手段での油戻し運転を制御することもできる。ハウジング底部に溜まっている混合液の量が変動すると、気相部と差圧が発生する。これを利用し、差圧に応じ、ハウジング内の潤滑油の貯留量に相関する混合液量を推算することができるので、これに基づき、油戻し運転の開始および停止を制御するのである。
さらに、圧縮機は、ハウジングの底部に設けられ混合液の温度を計測する液温度計測手段と、ハウジングの底部上方の中間部の圧力を計測する圧力計測手段とを備え、制御部は、計測された混合液の温度と中間部の圧力とに基づいて混合液中の潤滑油と液冷媒との比率を算出し、この比率と、ハウジング内の混合液の量とに基づいて油戻し手段での油戻し運転を制御することもできる。ここで、ハウジング内の混合液の量は、上記したようなハウジングの温度や差圧を検出することで得ることができ、またこれ以外の手法を用いても良い。
【０００９】
本発明は、冷凍サイクル装置の圧縮機単体として捉えることもできる。この圧縮機は、冷媒の圧縮機構と、圧縮機構を密閉し底部に潤滑油と液冷媒との混合液が貯留されるハウジングと、ハウジングの側壁部に、上下方向に間隔を隔てて設けられた複数の温度センサと、を備えることを特徴とする。
このような圧縮機において、複数の温度センサにおいてハウジングの温度を検出することで、ハウジング内の混合液のレベルを検出することができ、これをトリガーとすることで、冷凍サイクル装置における圧縮機への油戻し運転をコントロールすることが可能となる。
【００１０】
本発明は、冷凍サイクル装置の圧縮機の外殻を形成するハウジング内に貯留される、潤滑油と液冷媒との混合液または潤滑油の量を把握するステップと、把握された混合液または潤滑油の量に基づき、圧縮機から吐出されたガス冷媒中に混入して圧縮機の外部に流出した潤滑油をハウジング内に戻す油戻し運転を実行するステップと、を有することを特徴とする油戻し運転制御方法として捉えることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、圧縮機のハウジング内の混合液または潤滑油の量に応じ、油戻し手段による油戻し運転を制御することにより、必要不可欠なときだけ油戻し運転を行って冷房／暖房能力を最大に発揮させ、電気代を節約することができる。また、室内外に平均的騒音レベルを低く抑えることで快適性を向上させることができる。さらに、圧縮機内の潤滑油量が減少すれば時間に関わりなく油戻し運転を実施するので、潤滑油不足にならず圧縮機の良好な運転を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る冷凍サイクル装置の第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
本実施形態の冷凍サイクル装置に用いる圧縮機１は、図１に示すように、インバータ制御によって回転数を変更可能なスクロール型密閉圧縮機であり、有底筒形状のハウジング２と、該ハウジング２内部の上部にフレーム３で支持されたスクロール型圧縮機構４と、該スクロール型圧縮機構４の下方に、すなわちハウジング２内部の下部にフレーム３で配設されたモータ５とを備え、該モータ５の回転シャフト６が、スクロール型圧縮機構４の下部に連結されている。
【００１３】
前記ハウジング２は、筒部２ａの下端および上端が底部２ｂおよび蓋部２ｃでそれぞれ閉塞状態とされ、筒部２ａには吸入管７が内部と貫通状態に接続されるとともに、蓋部２ｃには吐出管８が内部に突出状態に接続されている。前記スクロール型圧縮機構４は、フレーム３に固定された固定スクロール９と、フレーム３と固定スクロール９との間にスラスト軸受１０を介して公転旋回運動が可能に支持された旋回スクロール１１と、該旋回スクロール１１の外面に設けられ旋回スクロール１１の公転旋回運動を許容しながらその自転を阻止するオルダムリング等の自転阻止機構１２とを備えている。
【００１４】
前記固定スクロール９は、固定側端板９ａと、該固定側端板９ａの内面に立設された渦巻き状の固定側渦巻体９ｂと、固定側端板９ａの周縁部形成された円筒状の周壁部９ｃとを備えている。
また、固定スクロール９の上面には、吐出カバー１３が固定されており、この吐出カバー１３によって、ハウジング２の内部上方に、吐出キャビティ１７が画成される。吐出カバー１３には、吐出ポート１４が設けられていると共に、上面には吐出ポート１４を開閉する吐出弁１５が設けられている。前記固定側端板９ａには、その中央部に吐出口が上下に貫通状態に形成されて吐出ポート１４に連通している。
【００１５】
また、周壁部９ｃには、固定側端板９ａ内面側とハウジング２側とを連通する吸入通路１８が形成され、該吸入通路１８は、固定スクロール９と旋回スクロール１１との間に形成される吸入室１９に接続される。
前記旋回スクロール１１は、前記固定側端板９ａに対向状態に配された旋回側端板１１ａと、該旋回側端板１１ａの内面に立設され固定側渦巻体９ｂと噛み合わされた渦巻き状の旋回側渦巻体１１ｂとを備えている。前記旋回側端板１１ａには、その外面に円筒形状のボス２０が軸線を同じくして立設され、該ボス２０の内部には、ブッシュ２１が旋回軸受２２を介して回転可能に嵌装されている。
【００１６】
固定スクロール９と旋回スクロール１１とは、互いに所定の距離だけ偏心した状態で、固定側渦巻体９ｂと旋回側渦巻体１１ｂとの互いの側面が複数箇所で線接触するように１８０゜の位相差をもって噛み合わされている。また、この状態で、固定側渦巻体９ｂおよび旋回側渦巻体１１ｂの先端部がそれぞれ旋回側端板１１ａおよび固定側端板９ａの内面に密接して、固定側渦巻体９ｂと旋回側渦巻体１１ｂの中心に対して点対称の位置関係となる複数箇所に密閉空間となる圧縮室が形成される。
【００１７】
前記モータ５の回転シャフト６は、フレーム３の内周面に配された上部軸受２４に軸支され、軸線から所定量偏心された偏心ピン２６が上端に突出状態に設けられている。該偏心ピン２６は、ブッシュ２１に挿入され、ブッシュ２１を回転可能に支持している。
偏心ピン２６および回転シャフト６には、これらを上下に貫通する油通路２９が形成されるとともに、回転シャフト６の下端には潤滑油ポンプ３０が設けられており、油通路２９の下端に接続されている。また、ハウジング２の底部２ｂには、潤滑油と液冷媒との混合液３１が貯留されており、該混合液３１内に回転シャフト６の下端が配されている。さらに、フレーム３には、旋回スクロール１１およびフレーム３との間に形成された室２７とフレーム３下部とを連通する排油孔（図示略）と、フレーム３外周部に配されフレーム３上部と下部とを連通する通路（図示略）とが形成されている。
【００１８】
このような圧縮機１では、モータ５を駆動することにより、回転シャフト６の回転が偏心ピン２６、ブッシュ２１、旋回軸受２２およびボス２０を介して旋回スクロール１１に伝達されるとともに、旋回スクロール１１が自転阻止機構１２によって自転が阻止された状態で固定スクロール９に対して公転旋回運動を行う。このとき、ガス冷媒は、吸入管７からハウジング２内に供給されるとともにモータ５を冷却し、さらに吸入通路１８および吸入室１９を経て圧縮室へと供給される。
【００１９】
そして、圧縮室内のガスは、旋回スクロール１１の上記公転旋回運動による圧縮室の容積縮小に伴い、圧縮されながら中央部に移送される。さらに、圧縮されたガスは、吐出ポート１４から吐出弁１５を押し開けて吐出キャビティ１７内に排出され、該吐出キャビティ１７から吐出管８によって外部へと排出される。
また、底部２ｂに貯留された潤滑油と液冷媒との混合液３１は、潤滑油ポンプ３０によって吸い上げられるとともに油通路２９内を通って偏心ピン２６先端から出され、偏心ピン２６、ブッシュ２１、旋回軸受２２、スラスト軸受１０、下部軸受および自転阻止機構１２等を潤滑する。この後、潤滑油は、室２７から排油孔を介してハウジング２の底部２ｂに戻されて貯留される。
【００２０】
次に、本実施形態の冷凍サイクル装置における冷媒回路を、図２を参照して説明する。
【００２１】
図２に示すように、室内ユニット１０１は、室外ユニット１０２に接続されている。なお、室外ユニット１０２に対して順次並列に接続すれば、室内ユニット１０１の台数を増やしても構わない。
室内ユニット１０１は、空気熱交換器１０３と電子膨張弁１０４とが設けられており、冷房時には、冷却器（蒸発器）としての空気熱交換器１０３から冷媒（例えば、４０７Ｃ等）を吐出して室外ユニット１０２へ送り、暖房時には、室外ユニット１０２から送られてくる冷媒を加熱器（凝縮器）としての空気熱交換器１０３に入れるようになされている。
【００２２】
室外ユニット１０２は、アキュムレータ１０５と、能力可変式でインバータ制御される上記圧縮機１と、定速運転される圧縮機１０６と、圧縮機１及び圧縮機１０６に対応したオイルセパレータ１０７Ａ、１０７Ｂと、圧縮機１と圧縮機１０６とを連通する均油管１０８と、冷房時に凝縮器として機能し、暖房時に蒸発器として機能する空気熱交換器１０９と、ストレーナ１１０と、四方切換弁Ｖ４とを備えている。
【００２３】
そして、この冷凍サイクル装置では、冷房時、室内ユニット１０１の空気熱交換器１０３を経た冷媒を、冷媒配管を通して四方切換弁Ｖ４に送り、この四方切換弁Ｖ４を介してアキュムレータ１０５に入れ、このアキュムレータ１０５から、冷媒配管１１１Ａ、１１１Ｂを介してそのとき運転している圧縮機１およびまたは圧縮機１０６に送り込む。
【００２４】
これら圧縮機１、１０６に送られた冷媒は、ここで圧縮され高温高圧のガス冷媒となり、冷媒配管を通って対応するオイルセパレータ１０７Ａ、１０７Ｂを経た後、四方切換弁Ｖ４を介して空気熱交換器１０９に送られる。
【００２５】
このとき、オイルセパレータ１０７Ａ、１０７Ｂでは、それぞれ対応する圧縮機１、１０６から送られてくるガス冷媒中の潤滑油を分離し、そのうちのガス冷媒を、冷媒配管を通して四方切換弁Ｖ４に送るとともに、潤滑油を、油配管を通して対応する各圧縮機１、１０６に戻す。空気熱交換器１０９に送られたガス冷媒は、空気により冷やされて凝縮され液冷媒になった後、冷媒配管を通してストレーナ１１０等を経て、各室内ユニット１０１の電子膨張弁１０４に送られる。
【００２６】
これら電子膨張弁１０４に入った液冷媒は、ここで絞られることにより断熱膨張して気液二相の冷媒となり、冷媒配管を通って空気熱交換器１０３に入り、この空気熱交換器１０３で冷媒の蒸発潜熱で室内空気を冷却することによって蒸発気化する。
このようにして、蒸発気化した冷媒（すなわちガス冷媒）は、冷媒配管を通して再び室外ユニット１０２に送られる。
【００２７】
一方、この冷凍サイクル装置では、暖房時、室内ユニット１０１の空気熱交換器１０３から吐出した冷媒を、冷媒配管を通して電子膨張弁１０４に送り、ここで絞られることにより断熱膨張して気液二相の冷媒とした後、室外ユニット１０２のストレーナ１１０を経て空気熱交換器１０９に入れる。
空気熱交換器１０９に入れられた冷媒は、その蒸発潜熱で冷やされて蒸発しガス冷媒になった後、冷媒配管を通って四方切換弁Ｖ４を介し、アキュムレータ１０５に送られる。
【００２８】
このアキュムレータ１０５に送られたガス冷媒は、そのとき運転している対応する圧縮機１、１０６に入れられ、ここで圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、冷媒配管を通って対応するオイルセパレータ１０７Ａ、１０７Ｂに送られる。
【００２９】
そして、このオイルセパレータ１０７Ａ、１０７Ｂでは、それぞれ対応する圧縮機１、１０６から送られてくるガス冷媒中の潤滑油を分離し、そのうちのガス冷媒を冷媒配管を通して四方切換弁Ｖ４を介し、各室内ユニット１０１の空気熱交換器１０３に入れるとともに、潤滑油を、油配管を通して対応する圧縮機１、１０６に戻す。
各室内ユニット１０１の空気熱交換器１０３に入れられたガス冷媒は、空気により冷やされて凝縮され液冷媒になった後、冷媒配管を通して電子膨張弁１０４に送られ、ここで絞られることにより断熱膨張して気液二相の冷媒となり、冷媒配管を通って再び室外ユニット１０２に送られる。
【００３０】
さて、本実施形態における圧縮機１は、ハウジング２の底部２ｂ及び底部２ｂ近傍の筒部（側壁）２ａに設けられ、ハウジング２内の混合液３１のレベルを検出するための温度計測手段Ｓ１と、ハウジング２の底部２ｂに設けられ混合液３１の温度を計測する液温センサ（液温度計測手段）Ｓ２と、ハウジング２の底部２ｂ上方の中間部２ｄの圧力を計測する圧力センサ（圧力計測手段）Ｓ３とを備えている。
【００３１】
そして、このような圧縮機１を備えた冷凍サイクル装置は、図２に示すように、スクロール型圧縮機構４で圧縮された吐出ガス冷媒中に混入して外部の室内ユニット１０１に流出した潤滑油をハウジング２内に戻す油戻し手段１００と、油戻し手段１００でのハウジング２に潤滑油を戻す油戻し運転を制御する制御部Ｃとを備えている。油戻し手段１００は、一端がアキュムレータ１０５下部に接続され他端が冷媒配管１１１Ａを介して吸入管７に接続された油戻し配管１１２と、該油戻し配管１１２に設けられたキャピラリ１１３及び流量調整弁１１４とを備えている。
【００３２】
温度計測手段Ｓ１は、底部２ｂ及び底部２ｂ近傍の筒部２ａに設置された温度センサ（温度計測手段）Ｓ１１で構成され、各温度センサＳ１１は制御部Ｃに接続されている。なお、前記温度センサＳ１１及び前記液温センサＳ２は、例えば白金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対等が用いられる。
ここで、温度センサＳ１１は、ハウジング２内の混合液３１のレベルが油戻し運転を開始するべきレベルに到達したことを検出するため、油戻し運転を開始するべきレベルの近傍に少なくとも１つ設ける。さらに、温度変化を検出するための基準とするべく、油戻し運転を開始するべきレベルから上方または下方に十分離れた位置にも温度センサＳ１１を設けるのが好ましい。さらに、図１に示したように、ハウジング２の筒部２ａに、上下に間隔を隔てて複数の温度センサＳ１１を備えても良い。このようにすれば、複数の温度センサＳ１１で、ハウジング２の温度分布を計測することができる。計測する温度分布としては、少なくとも混合液３１が溜まっている部位とガス冷媒だけの部位との２点で得られるものでも構わないが、より高精度な計測を行うには本実施形態のように、筒部２ａにおいて上下方向の複数箇所の温度を計測するのが好ましい。なお、油戻し運転を開始するべきレベル近傍については、混合液３１のレベルをより細かく検出するため、温度の計測点をより複数かつ狭ピッチで設定しても良い。
このようにして、温度センサＳ１１における温度変化を監視することで、ハウジング２内の混合液３１のレベルを検出することができるのである。
【００３３】
ハウジング２の底部２ｂに設けられた液温センサＳ２は、混合液３１の温度を計測する。
また、前記圧力センサＳ３は、混合液３１がなくガス冷媒だけの部位であるハウジング２の中間部２ｄの圧力を計測するため、本実施形態では吸入管７の接続部分に取り付けられている。
制御部Ｃでは、液温センサＳ２で計測された混合液３１の温度と中間部２ｄの圧力とに基づいて混合液３１中の潤滑油と液冷媒との比率を算出することができる。さらに、温度計測手段Ｓ１によって検出された混合液３１のレベルから得られる混合液３１の量と、算出された潤滑油と液冷媒との比率とに基づいて、ハウジング２内の混合液３１に混入している潤滑油の量を具体的に推算することもできる。そして、推算された潤滑油の量に基づいて前記油戻し手段１００を制御することもできる。
【００３４】
本実施形態における油戻し運転の制御について、以下に説明する。
本実施形態では、温度計測手段Ｓ１で計測された温度変化に基づいて混合液３１のレベルを検出し、この混合液３１のレベルから潤滑油の過不足を判断して、油戻し手段１００による油戻し運転を制御する。そして、混合液３１のレベルが、ある基準高さ以下になったら、冷房／暖房運転を停止させ、室内ユニット１０１側から潤滑油を圧縮機１に戻す油戻し運転を行い、圧縮機１内の混合液３１のレベルが所定のレベルまで復帰したら、油戻し運転を終了するように制御を行う。これにより、油戻し運転を自動的に行い、圧縮機１内部の潤滑油量を適量に維持することができる。
【００３５】
さらに、この冷凍サイクル装置では、制御部Ｃにおいて、液温センサＳ２で計測された混合液３１の温度と圧力センサＳ３で計測された中間部２ｄの圧力と潤滑油に溶け込む液冷媒量との相関関係から混合液３１中の潤滑油と液冷媒との比率を算出することもできる。そして、温度計測手段Ｓ１によって検出される混合液３１のレベル（量）と、算出された比率とから、混合液３１中の潤滑油量を具体的に推算することもできる。推算された潤滑油量に基づき、油戻し運転の開始・停止を制御することで、より高精度に圧縮機１内の潤滑油量をコントロールすることができる。
【００３６】
ここで、混合液３１の量と、潤滑油と液冷媒との比率とに基づいて、ハウジング２内の混合液３１に混入している潤滑油の量を具体的に推算し、これに基づいて前記油戻し手段１００を制御する場合は、以下のようにする。
まず、中間部２ｄの圧力と潤滑油に溶け込む液冷媒量との相関関係から混合液３１中の潤滑油と液冷媒との比率を算出する。
混合液３１中の潤滑油と液冷媒との比率は、図３に示すような相関関係を有している。この相関関係から、以下のような相関式が得られる。
「冷媒と潤滑油との混合液の定常状態における温度、圧力、溶解度の相関式」
A=exp〔-(R-a)/b〕-c         …（式１−１）
P=Psat(T)×A                …（式１−２）
P:圧力、T:温度
R:溶解度  R=Mref/(Mref+Moil)*100  Mref:冷媒質量、Moil:潤滑油質量
Psat(T):潤滑油の溶解が無い、冷媒のその温度における飽和圧力
exp:指数関数
a,b,c:冷媒、潤滑油の種類によって決まる定数
【００３７】
例えば、上記式１−１及び式１−２において、冷媒がR407、潤滑油が32SAM（ダイヤモンドフリーズMA32「三菱石油製」）のとき、上記定数をa=2,b=22,c=0.0138とすることで、同一の潤滑油における定常状態における温度、圧力、溶解度の相関を近似することができる。その近似式により、図４に示すような曲線が得られる。
なお、図４において、実線は温度７０℃の場合の計算結果であり、三角印点は公知資料による値である。また、破線は温度３０℃の場合の計算結果であり、×印点は公知資料による値である。
上記式１−２に基づき、計測した上記温度及び圧力から、混合液３１への潤滑油の溶解度、すなわち混合液３１中の潤滑油と液冷媒との比率を算出することができる。そして、この比率と、検出された混合液３１のレベルとからハウジング２内の潤滑油量を求めることができるのである。
【００３８】
そして、得られた潤滑油の量が、予め設定されたしきい値を下回ったら、冷房／暖房運転を停止させて油戻し手段１００による油戻し運転を行う。この油戻し運転の間も、同様にしてハウジング２内の潤滑油量の推算を行い、その量が所定のレベルまで復帰したら、油戻し運転を終了するように制御を行うことができる。このようにして、ハウジング２内の潤滑油量を具体的に把握することで、より最適な潤滑油量のコントロールを行うことができる。
【００３９】
ここで、油戻し手段１００で油戻し運転を行う際には、油戻し配管１１２を通し、圧縮機１に潤滑油を戻すわけであるが、以下に示す相関から、戻す潤滑油の量を推算することもできる。
すなわち、以下に示す温度、溶解度、粘度の相関式により、油戻し配管１１２で送られる潤滑油の粘度が算出できる。
「冷媒と潤滑油との混合液の温度、溶解度、粘度の相関式」
μ=exp〔exp(B×T+C)〕              …（式２−１）
B=d×R２+e×R+f                     …（式２−２）
C=g×R２+h×R+i                     …（式２−３）
μ:粘度、T:温度、R:溶解度（定義は上記と同じ）
exp:指数関数
d,e,f,g,h,i:冷媒、潤滑油の種類によって定まる定数
【００４０】
例えば、上記式２−１、２−２及び式２−３において、冷媒がR407、潤滑油が32SAMのとき、上記定数をd=-4×10-6,e=-0.0001,f=-0.0144,g=-0.0004,h=-0.0268,i=1.7762とすることで、定常状態における温度、溶解度、粘度の相関を近似することができ、図５に示すような相関を得ることができる。なお、図５において、太線は溶解度４０％の場合の計算結果であり、菱形点はハンドブック記載の値である。また、細線は溶解度１０％の場合の計算結果であり、四角黒点はハンドブック記載の値である。
したがって、上記式２−１に基づき、計測した上記温度及び算出した溶解度から粘度を求めることができ、油戻し配管１１２の流量調整弁１１４において、粘度を考慮して油戻し運転時の潤滑油の流量を制御することで、ハウジング２に戻す潤滑油の量をより高精度に把握することができ、より高精度に適量の潤滑油を戻すことができるのである。
【００４１】
以下、本発明に係る冷凍サイクル装置の第２実施形態を、図６を参照しながら説明する。
なお、以下の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４２】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態ではハウジング２内の混合液量を温度計測手段Ｓ１により計測しているのに対し、第２実施形態の圧縮機５０では、図６に示すように、ハウジング２の底部２ｂの液相部と、底部２ｂより上方の中間部２ｄにおける気相部との差圧を計測する差圧計（差圧計測手段）Ｓ４を備え、制御部Ｃが計測された差圧に基づいて混合液３１の量を算出して油戻し手段１００による油戻し運転を制御する点である。
【００４３】
すなわち、差圧計Ｓ４は、ハウジング２の底部２ｂと該底部２ｂ上方の中間部２ｄとに接続され差圧信号を制御部Ｃに送信するようになっている。そして、制御部Ｃが計測された差圧に基づいて混合液３１のレベルを推算し、この混合液３１のレベルから潤滑油の過不足を判断して、油戻し手段１００による油戻し運転を制御する。すなわち、本実施形態では、ハウジング２の底部２ｂに混合液３１が溜まっている量に応じ、中間部２ｄの気相部分と差圧が発生することを利用し、差圧に応じた混合液量を推算し、内部の潤滑油量を適量に維持する油戻し制御が可能になる。
【００４４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る第１実施形態の冷凍サイクル装置における圧縮機を示す断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。
【図３】潤滑油の溶解がない冷媒R407Cの場合の温度、圧力、溶解度の公知の相関データを示すグラフである。
【図４】冷媒がR407C、潤滑油が32SAMのとき、混合液の定常状態における温度、圧力、溶解度の相関を示すグラフである。
【図５】冷媒がR407C、潤滑油が32SAMのとき、混合液の定常状態における温度、溶解度、粘度の相関を示すグラフである。
【図６】本発明に係る第２実施形態の冷凍サイクル装置における圧縮機を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、５０…圧縮機、２…ハウジング、２ｂ…底部、２ｄ…中間部、４…スクロール型圧縮機構、３１…混合液、１００…油戻し手段、１０５…アキュムレータ、１１４…流量調整弁、Ｃ…制御部、 Ｓ１…温度計測手段、Ｓ１１…温度センサ（温度計測手段）、Ｓ２…液温センサ（液温度計測手段）、Ｓ３…圧力センサ（圧力計測手段）、Ｓ４…差圧計（差圧計測手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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