(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に圧縮機構及び該圧縮機構を回転軸を介して駆動する電動機を備え、前記圧縮機構を構成する可動部材の摺動部及び前記回転軸を支持する軸受部などの潤滑箇所に冷媒混合潤滑油を供給する冷凍空調圧縮機において、前記潤滑箇所の潤滑油中に超音波を発信するとともに、発信した超音波が反射して前記潤滑油中を伝播して戻ってくる超音波を受信する超音波プローブと、前記超音波プローブの発信した超音波の強度と受信した超音波の強度を計測する計測手段と、該計測した超音波の発信強度と受信強度から発信強度に対する受信強度の超音波減衰率を算出し、受信した超音波の伝播距離に対応させて予め求められている超音波減衰率と潤滑油中の気泡含有率との関係に基づいて、前記潤滑箇所の潤滑油の気泡含有率を求める演算手段と、前記演算手段が求めた気泡含有率が設定値より大きい時に前記電動機の回転数を下げるもしくは停止するように制御する制御手段とを有し、超音波減衰率と気泡含有率との前記関係は、前記超音波減衰率が大きくなると前記気泡含有率が大きくなる関係であることを特徴とする冷凍空調圧縮機。
【請求項２】
固定スクロールと該固定スクロールに対して偏心旋回する旋回スクロールと該偏心旋回時に前記旋回スクロールの自転防止のため直線動作するキー・キー溝摺動機構を有するオルダムリングと前記固定スクロール、前記旋回スクロール及び前記オルダムリングを所定位置に保持するフレームとから構成される圧縮機構と、前記旋回スクロールを偏心旋回させる回転軸を有する電動機とを密閉容器中に備え、前記固定スクロール下面と前記旋回スクロールの上面が互いに摺動する摺動部、前記オルダムリングのキー・キー溝摺動部及び前記フレーム内に設置され前記回転軸を支持する軸受部などの潤滑箇所に冷媒混合潤滑油を供給する冷凍空調圧縮機において、前記潤滑箇所の潤滑油中に超音波を発信するとともに、発信した超音波が反射して前記潤滑油中を伝播して戻ってくる超音波を受信する超音波プローブと、前記各超音波プローブの発信した超音波の強度と受信した超音波の強度を計測する計測手段と、該計測した超音波の発信強度と受信強度から発信強度に対する受信強度の超音波減衰率を算出し、受信した超音波の伝播距離に対応させて予め求められている超音波減衰率と潤滑油中の気泡含有率との関係に基づいて、前記潤滑箇所の潤滑油の気泡含有率を求める演算手段と、前記演算手段が求めた気泡含有率が設定値より大きい時に前記電動機の回転数を下げるもしくは停止するように制御する制御手段とを有し、超音波減衰率と気泡含有率との前記関係は、前記超音波減衰率が大きくなると前記気泡含有率が大きくなる関係であることを特徴とする冷凍空調圧縮機。
【請求項３】
前記摺動部である潤滑箇所に設置された超音波プローブは摺動部の可動側部材の相手方である静止側部材に埋め込み、超音波プローブから発信した超音波は潤滑油を介して前記可動側部材から反射して戻るように配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍空調圧縮機。
【請求項４】
シリンダと該シリンダ内に収納された偏心軸部と前記シリンダ両端に設置された各すべり軸受とを有する圧縮機構と、前記偏心軸部に接続し前記すべり軸受に支持される回転軸を有する電動機とを備え、前記すべり軸受に冷媒混合潤滑油を供給する冷凍空調圧縮機において、各すべり軸受のすべり面に埋め込まれた超音波プローブと、該各超音波プローブから発信され前記回転軸表面から反射して冷媒混合潤滑油を介して戻る超音波の発信強度と受信強度を計測する計測手段と、該計測した超音波の発信強度と受信強度から発信強度に対する受信強度の超音波減衰率を算出し、受信した超音波の伝播距離に対応させて予め求められている超音波減衰率と潤滑油中の気泡含有率との関係に基づいて、前記潤滑箇所の潤滑油の気泡含有率を求める演算手段と、前記演算手段が求めた気泡含有率が設定値より大きい時に前記電動機の回転数を下げるもしくは停止するように制御する制御手段とを有し、超音波減衰率と気泡含有率との前記関係は、前記超音波減衰率が大きくなると前記気泡含有率が大きくなる関係であることを特徴とする冷凍空調圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫や空気調和機等に用いる容積型冷凍空調圧縮機に係り、特に圧縮機内の潤滑油の状態を局所的に検知して、潤滑油の不良時に圧縮機を保護するように制御する容積型冷凍空調圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍空調圧縮機では、通常、摺動部の焼き付きを防止あるいは摩耗低減のために潤滑油が用いられている。
しかしながら、このような冷凍空調圧縮機にあっては次のような問題があった。ケーシング内部の圧力変化及び温度変化に際して、潤滑油に溶け込む冷媒の量が変化するため、潤滑油の粘度が大きく変化するほか、潤滑油中に過剰に溶け込んだ冷媒が潤滑油中から離脱するときに油中に気泡を発生する。この気泡を含む潤滑油は一般に潤滑性に乏しく、この結果、摺動部において潤滑不良を生じさせる危惧があった。このような潤滑不良が発生すると、摺動部に摩耗が起こり性能低下、騒音の増大、信頼性の低下等につながった。さらには、摺動部分が焼き付いたりして故障する心配があった。そこで、圧縮機運転中に潤滑油に混入した気泡量を把握できれば、潤滑油の潤滑能力が損なわれる前に冷凍空調圧縮機の運転を止め、または軸の回転速度を変化させ、潤滑不良状態を回避することができる。また、信頼性評価の視点においては、圧縮機の長期試験による故障を待たずに故障の危惧のある異常な潤滑状態を発見できる。
【０００３】
摺動部における潤滑不良の発生を検知する手段として、特開平８−１５１９９２号公報に記載のように、アコースティックエミッション(ＡＥ)信号を用いて検知する手段や、特開平１０−２８８１８２号公報に記載のように通電信号を用いて検知する手段が知られている。これらのＡＥ信号や通電信号は、摺動面と摺動面とが接触して初めて発生するために、摩耗の発生を未然に予測する事が困難であった。
【０００４】
また、超音波を利用して圧縮機内の計測を行う例としては、特開平６−９４６８７公報に記載のように、圧縮機の外部から圧縮機内の油溜めにおける潤滑油への冷媒混入量を計測する装置がある。しかし、この装置においては、計測される超音波信号の感度が圧縮機容器の材質及び表面あらさによりばらつくため正確な計測が難しいこと、また、摺動部における潤滑油中への気泡の進入を検知し圧縮機の潤滑不良を未然に予測することは非常に困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、冷凍空調圧縮機においては、気泡の発生に起因した潤滑不足や局所的な潤滑不良による摩耗の増加等の信頼性の低下を回避するのが困難であった。
【０００６】
また、運転中に潤滑油の点検を行うことが困難であり、周期的に運転を停止して潤滑油、及び摺動部の点検を行なう必要があった。
【０００７】
そこで、本発明は、圧縮運転を継続したままで摺動部における潤滑油の状態を把握して、潤滑油不良に応じて圧縮機の運転を制御する装置を付加した冷凍空調圧縮機の実現を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の冷凍空調圧縮機は、密閉容器内に圧縮機構及び該圧縮機構を回転軸を介して駆動する電動機を備え、前記圧縮機構を構成する可動部材の摺動部及び前記回転軸を支持する軸受部などの潤滑箇所に冷媒混合潤滑油を供給する冷凍空調圧縮機において、前記潤滑箇所の潤滑油中に超音波を発信するとともに、発信した超音波が反射して前記潤滑油中を伝播して戻ってくる超音波を受信する超音波プローブと、前記超音波プローブの発信した超音波の強度と受信した超音波の強度を計測する計測手段と、該計測した超音波の発信強度と受信強度から発信強度に対する受信強度の超音波減衰率を算出し、受信した超音波の伝播距離に対応させて予め求められている超音波減衰率と潤滑油中の気泡含有率との関係に基づいて、前記潤滑箇所の潤滑油の気泡含有率を求める演算手段と、前記演算手段が求めた気泡含有率が設定値より大きい時に前記電動機の回転数を下げるもしくは停止するように制御する制御手段とを有し、超音波減衰率と気泡含有率との前記関係は、前記超音波減衰率が大きくなると前記気泡含有率が大きくなる関係であることを特徴とする。
【００１０】
上記各冷凍空調圧縮機においては、冷媒や気泡の混入した潤滑油中を伝播した超音波の強度あるいは音速との関係から摺動部に存在する冷媒油中に存在する気泡量あるいは潤滑油の粘度を算出し、異常な低粘度状態あるいは油膜の断裂状態といった異常状態を検出して、圧縮機を制御して潤滑不良状態を回避する。
【００１１】
冷凍空調圧縮機の潤滑箇所である摺動部としては、例えば、スクロール圧縮機においては、固定スクロールの下面と該固定スクロールに対して偏心旋回する旋回スクロールの上面により形成される摺動部や偏心旋回時に旋回スクロールの自転防止のため直線動作するキー・キー溝摺動機構を有するオルダムリングにおけるキーとキー溝により形成される摺動部などがある。また、ロータリ圧縮機においては、偏心軸部を収納するシリンダの両端面に設けられすべり軸受で偏心部と接続する回転軸を支持するすべり軸受などがある。
【００１２】
ところで、摺動部に設置された超音波プローブは、摺動部の可動側部材の相手方である静止側部材に埋め込み、超音波プローブから発信した超音波は潤滑油を介して前記可動側部材から反射して戻るように配置するのがよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図１０を参照しながら本発明の冷凍空調圧縮機を具体的に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態１となるスクロール圧縮機の縦断面図、図２は図１Ａ−Ａ断面図のである。
このスクロール圧縮機は、空調に用いた後の冷媒ガスを吸入し、そして圧縮して高温高圧の冷媒ガスとして空調用に供給するものである。このスクロール圧縮機は、機能的に大別して、円筒形の密閉容器１と、容器１内で圧縮空気を生成する圧縮機構２と、圧縮機構２を駆動する電動機３と、圧縮機構２を構成する部品や部材間で形成される各摺動面に供給する冷媒混合潤滑油を貯える潤滑油溜め１６と、潤滑油溜め１６から圧縮機構２の各摺動面に至る潤滑油循環経路の各所に設置されて潤滑油の性状を検出する超音波プローブとから構成されている。密閉容器１は、その上部に圧縮機構２を、中間部に電動機３を収納し、下部に潤滑油溜め１６を設けている。
【００１５】
圧縮機構２は、概略、渦巻き状のラップ４ｂを有する固定スクロール４と、固定スクロール４のラップ４ｂと噛み合わせるラップ５ｂを有して両ラップ間４ｂ、５ｂ間に圧縮室を形成する旋回スクロール５と、旋回スクロール５を固定スクロール４に対して自転することなく旋回運動させるように両者を４、５を組み立てるオルダムリング１０と、固定スクロール４、旋回スクロール５、オルダムリング１０を所定の位置に保持するフレーム８とから構成されている。
【００１６】
さらに詳しく圧縮機構２を構成する要素について説明する。固定スクロール４は、鏡板４ａと、該鏡板４ａの下部（背面側）に形成された凹部内にインボリュート曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラップ４ｂとから構成されている。一方、旋回スクロール５は、固定スクール４のラップ４ｂと噛み合う渦巻き状のラップ５ｂを鏡板５ａ上面から突出させ、鏡板５ａ下面には電動機３の回転軸９先端の偏心軸部を挿入させる穴を有するボス５ｃを突出させてなり、鏡板５ａ上面の周部を固定スクロール４の下面と摺動しながら旋回するように構成されている。フレーム８は、下すぼまり状の容器であって、固定スクロール４を上面にボルトにより固定し、内部空間に旋回スクロール５及びオルダムリングを収納し、下部には電動機３の回転軸に直結する主軸９を支持するころがり軸受け２１を設置して構成され、かつ自らは容器１内に固定されている。オルダムリング１０は、固定スクロール４に対して偏心運動する旋回スクロール５を自転させないように、旋回スクロール５に形成されたキー溝５ｄおよびフレーム８内部に形成されたキー溝８ａとそれぞれ嵌合する２つのキーを回転軸９の偏心軸に関して対称に設け、キー溝とキーが摺動して直線的な往復運動を行うように構成されている。
【００１７】
圧縮機構２により圧縮される冷媒ガスは、密閉容器２外の冷凍サイクル系から容器２に設けた吸入管１１を通じて容器１内の固定スクロール４の吸入口7から取り入れられ、両スクロール４、５のラップ４ｂ、５ｂ間に形成される圧縮室で圧縮され、そして固定スクロール４の鏡板４ａの中心に形成された吐出口６から密閉容器１の上部の吐出室１２に吐出される。吐出室１２に吐出された高温高圧の冷媒ガスは、通路を介してフレーム８と密閉容器1間に形成された下の部屋に流入し、そして密閉容器１の外壁に設けられた吐出管１３を通じて、冷凍サイクル系に供給される。
【００１８】
他方、旋回スクロール５の背面とフレーム８でかこまれた空間（背圧室）１４には吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力が作用している。この中間圧力は、旋回スクロール５の鏡板５ａに細孔（背圧孔）１５を設け、この細孔１５を介してスクロール内部の圧縮途中のガスを空間（背圧室）１４に導き、旋回スクロール５の背面にガスを作用させる。この背面からのガスにより、旋回スクロール５を固定スクロール４に押し付け、各圧縮室の密封を行うとともに両スクロール部材４、５の外周鏡板面の密封をも行う。
【００１９】
密閉容器１底部の油溜め１６の冷媒混合潤滑油は、フレーム８外の吐出圧力とフレーム８内の背圧室１４の圧力の圧力差により、電動機３の回転軸９の下に取り付けられた給油管１７から、該回転軸９の軸心を貫通する給油孔９ａ及び給油孔９ａから回転軸９の径方向に分岐する給油孔を経て、フレーム８内のころがり軸受２１、オルダムリングのキー・キー溝、両スクロール４、５などの摺動部へ給油される。そして各摺動部より排出された潤滑油は、フレーム８の背圧室１４から旋回スクロール５の鏡板５ａに設けた背圧孔１５、両スクロール４、５間の圧縮室を経て固定スクロール４の鏡板４ａに設けた吐出口６から吐出室１２に吐出される。このとき、潤滑油は冷媒ガスに伴って吐出される。これら冷媒ガスと潤滑油は、吐出室１２から通路、ガイド（図示せず）により密閉容器１に添って電動機部３に向かって流れ、電動機部３上部のコイルエンド３ａで分離された潤滑油は下方の油溜め１６へ流れ、一方、冷媒ガスは容器１内壁に添って流れ吐出管１３より冷凍サイクル系へ送り出される。
【００２０】
オルダムリング１０の摺動部への給油は、フレーム８内外の差圧により油溜め１６から主軸９の給油孔９ａを通過して旋回軸受の潤滑に利用し、フレーム８のバランスウェイト１８に落下した潤滑油がフレーム８の背圧室１４内にはねかけられることにより行われ、キー・キー溝の摺動部に流体油膜が形成される。
【００２１】
冷媒混合潤滑油の性状を検出する超音波プローブ１９（超音波プローブを総称して符合１９を付す）として、電動機３の回転軸を支持するころがり軸受け２１部に超音波プローブ１９ｇが配置され、該軸受け２１近傍の潤滑油流路に超音波プローブ１９ｂが、オルダムリング１０のキー・キー溝の摺動部には超音波プローブ１９ｄ、１９ｅが、固定スクロール４の鏡板４ｂと旋回スクロール５の鏡板５ｂの摺動部に超音波プローブ１９ａが、フレーム８内の背圧室１４の底部に超音波プローブ１９ｈが、容器１底部の潤滑油溜め１６内に超音波プローブ１９ｃが配置されている。その他任意の箇所に配置する。超音波プローブ１９は、スクロール圧縮機内の潤滑油経路の各所における潤滑油中の泡の量あるいは潤滑油の粘度を計測する。超音波プローブ１９は絶縁性の接着剤を用いて取り付けられ、外周は絶縁されている。
【００２２】
摺動部（例えばオルダムリング１０のキーとフレーム８のキー溝の摺動部）に介在する潤滑油の計測を目的に超音波プローブを設置する場合、図３に示すように超音波プローブのセンサ面を静止するキー溝８ａ側の摺動面上に露出させて計測を行うか、図４に示すようにセンサ面を露出させずに超音波プローブ１９eの表面とオルダムリングのキー部１０ｂの表面との間に壁部８ｂを介して計測を行う方法がある。前者を実行した場合は後者を実行した場合に比べて高い感度が得られる。超音波プローブ表面を摺動面上に露出させて計測を行う場合には、超音波プローブのセンサ面は摺動面と等しい位置かあるいは摺動面より数マイクロメートルから数十マイクロメートル掘り下げた位置に設置することが望ましい。最適な超音波プローブの取り付け位置を選ぶことによって、摺動面間の流体膜がとぎれた場合でも超音波プローブが保護される他、摺動面の不慮の接触に影響されないより信頼性の高い計測が実現できる。また、互いに摺動する２部材間の接触を検出した超音波センサ１９の部位から潤滑不良の原因を特定出来るので、信頼性の高い圧縮機を実現できる。
【００２３】
スクロール圧縮機内の摺動部に超音波プローブ１９を設ける場合、オルダムリング１０の摺動部では、図２及び図３に示すように、超音波プローブ１９ｅをキー溝８ａの一方の側面に埋め込み、センサ面がキー溝の摺動面にあって摺動方向と直角になるような設置し、キー１０ｂの一方の摺動面を反射面として用いる。キー溝８ａの他方の側面に設置する超音波プローブ１９ｆも超音波プローブ１９ｅと同様に設置し、キー１０ｂの他方の摺動面を反射面として用いる。またキー溝８aの下面に設置された超音波プローブ１９ｄはキー１０ｂの下面に垂直に設置され、キー１０ｂの底面を反射面として用いる。
【００２４】
電動機３の回転主軸９を支持するころがり軸受２１部においては、ころがり軸受２１のスラスト軸受部材の端面に対向するように、フレーム８側に超音波プローブ１９ｇが設置されており、このプローブ１９ｇはスラスト軸受部材の端面を反射面として用いる。また、ころがり軸受２１に至る潤滑油経路の潤滑油、すなわち電動機３の回転主軸９とそれを挿通するフレーム８に設けた穴との間の隙間に流れる潤滑油をチェックするために、超音波プローブ１９ｂがフレーム８側に回転主軸９の表面に垂直な方向に設置され、この超音波プローブ１９ｂは主軸９表面を反射面として用いる。これら超音波プローブ１９ｂ、１９ｇは、軸受２１の摺動部における潤滑油流体膜への気泡の進入、あるいは摺動部における油量不足から発生する潤滑不良を検知する。
【００２５】
潤滑油溜め１６あるいは潤滑油の溜まる場所に超音波プローブ１９を取り付ける場合は、図５に示すように、２つの超音波プローブ１９ｉ、１９ｊを一定距離に直線上に対抗させて、一方を発信側超音波プローブ、他方を受信側超音波プローブと定め、これら２つのプローブの間に計測対象の潤滑油が流れるように設置するか、あるいは図６に示すように、一つの超音波プローブ１９ｃと反射面２０を同様に一定距離に直線上に対向させて設置し、これらの超音波プローブ１９ｃと反射面２０との間を計測対象の潤滑油が流れるようにする。潤滑油溜め１６内と同様に、フレーム８の背圧室１４内にも、超音波プローブ１９ｈとそれに対向する反射面を設けている。超音波プローブ１９ｈは、背圧室１４内の潤滑油中の気泡状態と粘度を計測し、そして超音波プローブ１９ｃは油溜まり１６内の潤滑油の状態を計測する。潤滑油中の気泡量や粘度を一つの計測手段で同時に計測することから、潤滑油中の気泡量の増大及び極度の粘度低下から潤滑状態が悪化するのを事前に予測する。
【００２６】
次に図７により、本発明の冷凍空調用圧縮機の第２の実施の形態となるロータリー圧縮機を説明する。
このロータリー圧縮機は、機能的には、縦型円筒状の密閉容器と、密閉容器内で冷媒ガスを圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機と、圧縮機構を構成する部品や部材の摺動面に供給する冷媒混合潤滑油を蓄える潤滑油溜めと、各摺動面における潤滑油の性状を検出する超音波プローブとから構成されている。密閉容器内では、上から順に電動機、圧縮機構、潤滑油溜めが設置されている。
【００２７】
電動機４７は下方に延びる回転シャフト４２を有している。圧縮機構は回転回転シャフト４２の下方先端部近くに形成された偏心軸部４２ａと、偏心軸部４２ａにより偏心回転が与えられるローラ４６と、偏心軸部４２ａ及びローラ４６を収納するシリンダ４５と、シリンダ４５の上蓋となると共に回転シャフト４２を支持する主軸受部材４１（ジャーナルすべり軸受）と、シリンダ４５の下蓋となると共に回転シャフト４２の先端部を支持する副軸受部材４４（ジャーナルすべり軸受）とから構成されている。そして潤滑油溜めの冷媒混合潤滑油は回転シャフト４２の軸心に形成された軸心孔から径方向に分岐する分岐孔を通じて軸受部材４１、４４に供給され、各軸受部材の摺動部は潤滑油によって流体油膜が作られ、円滑な潤滑が確保される。
【００２８】
超音波プローブ１９は、図７に示す如く、主軸受部材４１で圧縮室４３側の位置に超音波プローブ１９ｋが設置され、また副軸受部材４４で圧縮室４３側近傍の位置に超音波プローブ１９ｌが、副軸受部材４４の下端側に超音波プローブ１９ｍが、さらに主軸受部材４１の上端側に超音波プローブ１９ｎに設置されている。これら超音波プローブは、各軸受部材と回転シャフト４２との摺動面間における潤滑油中の気泡量等を計測する。
【００２９】
なお、潤滑油の性状を検出する超音波プローブは、スクロール圧縮機、ロータリー圧縮機のほかに、レシプロ圧縮機に適用することも可能である。
【００３０】
次に潤滑油内の気泡と超音波強度、音速等の関係及び該関係を利用して上記の各種圧縮機を保護する制御について説明する。ＨＦＣ系冷媒が混合し、気泡の混在するエーテル系潤滑油中に周波数１０ＭＨzの超音波を発射して、気泡量と、その油中において５ｍｍの距離を伝播した超音波の強度（受信強度）との関係を求めた。その結果、超音波の強度は、図８に示すように、気泡量の増大とともに減少する傾向になる。ここで、気泡のない潤滑油における超音波の受信強度を１００とした。超音波の減衰率は、気泡のない潤滑油における受信強度から気泡の含む潤滑油における受信強度を減じた値を、気泡のない潤滑油における受信強度で除して算出する。また、同じ条件において、潤滑油の粘度とその油中の超音波の音速との関係を求めた。その結果、超音波の音速は、図９に示すように、冷媒の混合した潤滑油の粘度の増大とともに増加する傾向になる。この傾向は温度や圧力の変化に大きく左右されない。１０ＭＨzより他の周波数を用いた場合は、図示していないが、超音波プローブより発信する超音波の周波数により潤滑油中の気泡に対する特性が異なる。５ＭＨz以上の高周波の超音波を用いると直径の小さな気泡まで敏感に検知でき、少量の気泡に対しても反射波の強度は大きく減少する。また、数百ｋＨzないしそれ以下の低い周波数の超音波を用いると、反射波の強度の減少が小さくなり、多量の気泡を含む潤滑油の計測に適する。
【００３１】
演算制御装置３０は、図１０に示すように、計測回路３１と演算回路３２と制御手段３３とから構成される。計測回路３１は周期的に各超音波プローブ１９を動作させ、超音波プローブ１９の出力から、超音波プローブ１９が発射した超音波が反射して戻ってきた強度及び反射時間を計測し、その値を演算回路３２に与える。演算回路３２は、冷凍空調用圧縮機内に設置された各超音波プローブについて、その超音波の伝搬距離に応じて図８に示すような冷媒混合の潤滑油中を伝播した超音波の強度と潤滑油中に含まれる気泡量との関係及び減衰率を予め記憶しており、圧縮機稼動中に周期的に各超音波プローブから与えられる超音波の強度から減衰率を算出し、この減衰率から油中の気泡量（％）に対応する値を出力するようにしている。また演算回路３２は、同様に各超音波プローブについて、図９に示すような冷媒混合の潤滑油中を伝播する超音波の音速と潤滑油の粘度との関係を予め記憶しており、圧縮機稼動中に周期的に各超音波プローブから与えられた超音波の音速に基づいて潤滑油粘度の値を出力するようにしている。
【００３２】
制御手段３３は演算回路３２からの信号に基づき圧縮機の運転周波数を変化させ、電動機部３を制御する。一般的には、圧力負荷が過大な場合に潤滑不良が多く発生するため、回転周波数を下げて負荷を軽減するように制御する。
【００３３】
冷凍サイクルが圧力負荷の検出機構を持ち、圧力負荷の過大が潤滑油不良の原因ではないと判断できる場合には、摺動速度を上げて被膜形成を上げることを目的として圧縮機回転周波数を上げる対応が適する場合もある。圧縮機の吐出圧力と吸入圧力の差が小さい場合には、必要量の給油が出来ないことが潤滑不良の原因と判断されることがあり、この場合には回転数を上げて圧力の差を大きくする。また、圧縮機構部２の運転を一時的に停止させて、潤滑不良の解消を図るようする場合もある。
【００３４】
なお、各超音波プローブについて、演算装置への入力信号、演算内容及び演算装置からの出力信号を表示する表示手段を設けるとよい。これにより、圧縮機運転中の摺動部における冷媒混合潤滑油中の局所的な気泡量や粘度といった要素を連続的かつ定量的に判断でき、従来、長時間にわたる連続運転試験によって生じた摩耗状態によって確認されていた各摺動部の潤滑状態の把握を容易にすることが出来るため、冷凍空調圧縮機の信頼性の向上を実現することが出来る。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、運転を継続したままで圧縮機内の摺動部における潤滑油の状態を、冷媒混合潤滑油中の気泡量や粘度といったパラメータにより定量的に把握して、潤滑油不良に応じて圧縮機を保護するように運転を制御できる冷凍空調圧縮機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１となるスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】摺動面に超音波プローブを露出させない検出部の構成図である。
【図５】背圧室及び油溜めにおける２つの超音波プローブを用いた検出部の構成図である。
【図６】背圧室及び油溜めにおける１つの超音波プローブと反射面を用いた検出部の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態となるロータリー圧縮機を示す断面図である。
【図８】冷媒の混じる潤滑油中の気泡含有量と超音波減衰率との関係を示すグラフである。
【図９】冷媒の混じる潤滑油の粘度とその油中の超音波の音速との関係を示すグラフである。
【図１０】圧縮機に設置した超音波プローブからの信号を処理する演算制御装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  密閉容器
２  圧縮機構
３  電動機
４  固定スクロール
５  旋回スクロール
８  フレーム
８ａ  フレーム側キー溝
８ｂ  超音波プローブ保護壁
９  主軸
９ａ  給油孔
１０  オルダムリング
１０ｂ  オルダムリング側キー部
１６  潤滑油溜め
１９ａ〜１９ｈ  超音波プローブ
２０  反射面
２１  スラスト軸受部材
２２  副軸受部材
３０  演算制御装置
３１  計測回路
３２  演算回路
３３  制御手段
４０  密閉容器
４１  主軸受部材
４２  回転シャフト
４３  圧縮室
４４  副軸受部材
４５  シリンダ
４６  ローラ
４７  電動機
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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