JP4278351B2 - 圧縮機の油面検出方法及び装置 - Google Patents
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Description
【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冷媒または潤滑油を含む流体を、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する冷却装置が冷却し、この冷却装置は上記流体が冷媒を含む場合に機能して冷媒の液化を促し、その後減圧装置が減圧し、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求め、該差と上記圧縮機内の潤滑油の油面が検出基準面以上ある場合に生じる温度差ΔTm1,ΔTm2、及びない場合に生じる温度差ΔTn1,ΔTn2と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、上記圧縮機内の検出基準面に対する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2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冷媒または潤滑油を含む流体を流す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し、この冷却装置は上記流体が冷媒を含む場合に機能して冷媒の液化を促し、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求め、該差と上記圧縮機内の潤滑油の油面が検出基準面以上ある場合に生じる温度差ΔTm1,ΔTm2、及びない場合に生じる温度差ΔTn1,ΔTn2と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、上記圧縮機内の検出基準面に対する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3に記載の発明は、請求項2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4に記載の発明は、請求項2又は3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。請求項5に記載の発明は、請求項2乃至4のいずれかに記載の発明において、上記連通管の圧縮機側は二股に分岐され、この圧縮機内の油面の検出基準面に対して上下位置で上記圧縮機に各々接続される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】
本発明に係る圧縮機の油面検出方法および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
Claims (5)
- 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冷媒または潤滑油を含む流体を、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する冷却装置が冷却し、この冷却装置は上記流体が冷媒を含む場合に機能して冷媒の液化を促し、その後減圧装置が減圧し、
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求め、該差と上記圧縮機内の潤滑油の油面が検出基準面以上ある場合に生じる温度差ΔTm1,ΔTm2、及びない場合に生じる温度差ΔTn1,ΔTn2と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、上記圧縮機内の検出基準面に対する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。 - 圧縮機の底部と当該圧縮機に接続された吸込管とが冷媒または潤滑油を含む流体を流す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し、この冷却装置は上記流体が冷媒を含む場合に機能して冷媒の液化を促し、
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求め、該差と上記圧縮機内の潤滑油の油面が検出基準面以上ある場合に生じる温度差ΔTm1,ΔTm2、及びない場合に生じる温度差ΔTn1,ΔTn2と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、上記圧縮機内の検出基準面に対する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。 - 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2に記載の圧縮機の油面検出装置。
- 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2又は3に記載の圧縮機の油面検出装置。
- 上記連通管の圧縮機側は二股に分岐され、この圧縮機内の油面の検出基準面に対して上下位置で上記圧縮機に各々接続されることを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の圧縮機の油面検出装置。
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