JP5906461B2

JP5906461B2 - 密閉型圧縮機

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Publication number: JP5906461B2
Application number: JP2012519240A
Authority: JP
Inventors: 竜一大野; 信吾大八木; 啓晶中井; 健苅野; 裕文吉田; 飯田　登; 飯田　　登
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2031-06-06
Also published as: WO2011155175A1; EP2578880A1; EP2578880A4; CN102933848B; JPWO2011155175A1; EP2578880B1; CN102933848A

Description

本発明は、業務用または家庭用の冷凍空調、あるいは冷凍冷蔵機器などに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

従来、この種の密閉型圧縮機では、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）ゼロのＨＦＣ冷媒を使用しているが、ＨＦＣ冷媒は地球温暖化係数（ＧＷＰ）が大きいという問題点がある。この課題を解決するため、塩素原子を含まず地球温暖化係数の低い、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を使用する事例が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図９は特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。吸入口１と吐出口２を備えた密閉容器３内に電動機部４と圧縮機構部５を設け、シャフト６で連結される。電動機部４の動作により、シャフト６が回転することで、吸入口１から吸入された低圧冷媒は圧縮機構部５内で圧縮され、高圧となり、吐出口２から密閉容器３の外に吐出される。

炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンは理論上の成績係数（ＣＯＰ）も比較的高いことから、地球環境にやさしく、かつ高効率の圧縮機を提供することができる。

特開２００９−２２２００６号公報

しかしながら、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を作動流体として使用する場合、従来のＨＦＣ系冷媒の代表的な作動冷媒であるＨＦＣ４１０Ａ等に比べ、圧縮機内の潤滑油に冷媒が溶け込みやすいため、潤滑油の粘度が低下する傾向にある。これにより、粘度の低い潤滑油が供給され、潤滑不良によって圧縮機の信頼性が低下してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、作動流体に炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を使用する場合においても、信頼性を維持できる密閉型圧縮機の提供を目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、吸入口と吐出口を設けた密閉容器と、前記吸入口からの冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部と前記吐出口と連通する高圧室と、前記高圧室の底部に配置した潤滑油溜めと、前記潤滑油溜めから前記圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた密閉型圧縮機であって、作動流体として炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を用い、かつ、前記潤滑油を加温する熱源を備えた構成としてある。

これにより、潤滑油の温度を維持し、冷媒の溶け込みを抑制することで圧縮機構部の信頼性低下を防止することができる。

本発明の密閉型圧縮機は、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを主体とした冷媒を使用する場合においても、潤滑油の粘度低下に起因する潤滑不良を確実に回避することができる。これにより地球環境にやさしく、かつ高信頼性を実現した密閉型圧縮機の提供が可能となる。

図１は本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図図２は本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機を用いた空気調和機のサイクル図図３は本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図図４は本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機の縦断面図図５は本発明の実施の形態３における潤滑油の温度、冷媒の圧力、および冷媒溶解度の関係を示すグラフ図６は本発明の実施の形態３における潤滑油の温度、粘度、および冷媒溶解度の関係を示すグラフ図７は本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の縦断面図図８は本発明の実施の形態４における他の密閉型圧縮機の縦断面図図９は従来の密閉型圧縮機の縦断面図

第１の発明の空気調和装置は、吸入口と吐出口を設けた密閉容器と、前記吸入口からの冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部と前記吐出口と連通する高圧室と、前記高圧室の底部に配置した潤滑油溜めと、前記潤滑油溜めから前記圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記潤滑油を加温する熱源とを備えた密閉型圧縮機を含み、作動流体として炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を用い、かつ、前記密閉型圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器のそれぞれを冷媒配管で順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記密閉型圧縮機は運転回転数が可変であって、前記密閉型圧縮機の消費電力もしくは前記密閉型圧縮機の電流、または前記密閉型圧縮機を駆動するインバータ回路の出力周波数の増加または減少に応じて、前記熱源への供給電力を制御する制御装置を有するものである。この構成によれば、冷媒の溶け込みを抑制することで圧縮機構部の信頼性低下を防止することができる。また、熱源に積極的に電力を供給し冷媒を蒸発させて、潤滑油の粘度低下を防ぎ、密閉型圧縮機の信頼性を高く保つことができる。

第２の発明の密閉型圧縮機は、吸入口と吐出口を設けた密閉容器と、前記吸入口からの冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部と前記吐出口と連通する高圧室と、前記高圧室の底部に配置した潤滑油溜めと、前記潤滑油溜めから前記圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた密閉型圧縮機を含み、作動流体として炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を用い、かつ、前記潤滑油を加温する熱源と、潤滑油の温度を検知する潤滑油温度測定手段と、吐出口から吐出される流体の圧力を検知する吐出圧力測定手段とをさらに備え、潤滑油温度測定手段による検出温度と、吐出圧力測定手段による検出圧力とに基づいて熱源への供給電力を制御して、潤滑油の粘度を制御するものである。この構成によれば、冷媒の溶け込みを抑制することで圧縮機構部の信頼性低下を防止することができる。また、温度と圧力を管理することで、熱源を効果的に作動させ、潤滑油の温度低下を防止し、適正な潤滑油粘度を維持できる。

第３の発明の空気調和装置は、第２の発明の密閉型圧縮機を含み、前記密閉型圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器のそれぞれを冷媒配管で順次接続して構成した冷凍サイクルを備えるものである。

第４の発明は、第１または第３の発明の空気調和装置において、熱源は、密閉容器の外郭に設けてなるものである。この構成によれば、複雑な機構が要らず、簡易に設置できることから、潤滑油の温度を維持し、冷媒の溶け込みを抑制することが可能となる。

第５の発明は、第１または第３の発明の空気調和装置において、熱源は、密閉容器内に設けてなるものである。この構成によれば、密閉容器内の潤滑油を直接加温し、圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段により近い位置で潤滑油の温度制御をできることから潤滑油の温度低下を防止し、潤滑油粘度を維持することで、信頼性を高められる。

第６の発明は、第１、第３〜第５のいずれか１つの発明の空気調和装置において、熱源は、電気ヒータとしてなるものである。この構成によれば、設置が簡易であり、温度制御も容易に行えることから、潤滑油の温度安定化の実現が可能となり、適正な潤滑油粘度を維持できる。

第７の発明は、第１、第３〜第５のいずれか１つの発明の空気調和装置において、熱源は、電磁誘導加熱装置としてなるものである。この構成によれば、温度制御も容易に行えることから、潤滑油の温度安定化の実現が可能となり、適正な潤滑油粘度を維持できる。

第８の発明は、第１、第３〜第７のいずれか１つの発明の空気調和装置において、圧縮機の周囲に、前記圧縮機を保温する保温手段を設けてなるものである。この構成によれば、運転時、高温となる密閉容器の温度を保つことで、密閉容器内の潤滑油の温度低下を防ぎ、潤滑油への冷媒の溶け込みを抑制することが可能となる。

第９の発明は、第１、第３〜第８のいずれか１つの発明の空気調和装置において、前記密閉型圧縮機温度を検知する圧縮機温度測定手段と、前期空気調和機の凝縮温度を検知する凝縮温度測定手段を設け、前記空気調和装置の運転中に、前記密閉型圧縮機の温度または潤滑油の温度が、凝縮温度より低い場合、前記制御装置は、前記熱源への供給電力を制御することを特徴とするものである。この構成によれば、空気調和装置の運転中に、密閉型圧縮機の温度または潤滑油の温度が、凝縮温度より低い場合、制御装置は、熱源への供給電力を制御し、密閉容器内に凝縮した冷媒を蒸発させて、潤滑油の粘度低下を防ぎ、密閉型圧縮機の信頼性を高く保つことができる。

第１０の発明は、第１、第３〜第９のいずれか１つの発明の空気調和装置において、前記空気調和装置の冷凍サイクルによるヒートポンプ暖房運転中に、室外機が具備する熱交換器に付着した霜を溶融させる除霜運転が行われる時、前記制御装置は、前記除霜運転中に、前記熱源への供給電力を制御することを特徴とするものである。この構成によれば、除霜運転を短時間で行うことができ、除霜運転中の暖房能力低下による室温低下を少なくすることができ、快適性を向上させることができる。

第１１の発明は、第１、第３〜第１０のいずれか１つの発明の空気調和装置において、作動流体は、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とし、二重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した冷媒としてなるものである。この構成によれば、効果的に高信頼性で高効率な密閉型圧縮機を備える空気調和装置を提供することができる。

第１２の発明は、第１、第３〜第１０のいずれか１つの発明の空気調和装置において、作動流体は、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタンとした、混合冷媒としてなるものである。この構成によれば、流速を抑制することが可能であり、効果的に高信頼性で高効率な密閉型圧縮機を備える空気調和装置を提供できる。

第１３の発明は、第１、第３〜第１０のいずれか１つの発明の空気調和装置において、作動流体は、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、ハイドロフルオロカーボンをペンタフルオロエタンとした、混合冷媒としてなるものである。この構成によれば、吐出温度を低く抑えることが可能となり、効果的に高信頼性で高効率な密閉型圧縮機を備える空気調和装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図を示すものである。図１において、図９の従来の密閉型圧縮機と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。

密閉容器３の内部には電動機部４と、この電動機部４によって駆動される圧縮機構部５が収容されている。

電動機部４の固定子４ａは密閉容器３に固定され、回転子４ｂはクランクシャフト６の上部に固定されている。

圧縮機構部５は、いわゆるロータリ式であって、クランクシャフト６と、このクランクシャフトのクランクピン６ａに嵌合されたローリングピストン７と、密閉容器３に固定されたシリンダ８と、このシリンダ８の上端開口を閉塞する上部軸受９と、シリンダ８の下端開口を閉塞する下部軸受１０と、シリンダ８に設けられたスロット（図示せず）内に出没自在に嵌挿されたベーン１１と、このベーン１１の背後に配設されてこれを押推するばね１２等からなる。

上部軸受９と下部軸受１０とによって閉塞されたシリンダ８内にローリングピストン７を収容し、このローリングピストン７の外周面にベーン１１の先端を当接せしめることによって、このベーン１１の片側に吸入室１３が、他側に図示しない圧縮室が形成されている。

クランクシャフト６は上部軸受９、及び下部軸受１０によってそれぞれ軸承される。クランクシャフト６が電動機部４によって回転駆動されると、ローリングピストン７はシリンダ８内で偏心回転運動し、これに伴って吸入室１３内に吸入口１からガスが吸入され、図示しない圧縮室内のガスが圧縮される。

圧縮されたガスは上部軸受９に設けられた吐出ポート１４を通り、図示しない吐出弁を押し上げて、上部軸受９と、この上面を被覆するマフラー１５によって形成された吐出マフラー室内に入り、マフラー１５に設けられた図示しない穴を経て電動機部４の下方から電動機部４の上方を通り、密閉容器３内の高圧室１６から吐出口２を経て外部に吐出される。

密閉容器３内底部の潤滑油溜め１７には潤滑油が貯溜され、この潤滑油はクランクシャフト６内に組み込まれた油ポンプ１８によって吸引され、クランクシャフト６に設けられた給油経路１９を経てクランクシャフト６と上部軸受９及び下部軸受１０の摺動面、クランクピン６ａとローリングピストン７との摺動面、ローリングピストン７とシリンダ８との摺動面等に給油される。

ベーン１１とスロットの下部は潤滑油中に浸漬され給油される。又、ローリングピストン７とシリンダ８との摺動面に給油された潤滑油及び吸入口から吸入されるガスに含まれる潤滑油が、図示しない圧縮室内でのガスの圧縮行程の中でシリンダ８の内周面、ローリングピストン７の外周面、ベーン１１の先端又は側面、上下面に給油される。

そして、この密閉式圧縮機は前記密閉容器３の外底部にヒータ２０が設けてあり、潤滑油溜め１７に貯留された潤滑油を加熱するようになっている。

図２は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機を用いた空気調和機のサイクル図を示すものである。

回転数を可変可能な密閉型圧縮機３１、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁３２、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器３３、冷媒を減圧する減圧器３４を冷媒配管で接続し室外機３５を構成し、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器３６を有す室内機３７と、室内機と室外機を接続する液接続冷媒配管３８、ガス接続配管３９で環状に接続され、空気調和機６０を構成している。

また、室外機３５に、密閉型圧縮機３１の温度を検知する圧縮機温度センサ４０と、室外熱交換器３３の冷媒温度を検知する室外冷媒温度センサ４１と、密閉型圧縮機３１の運転電流を検出する運転電流検出センサ４３とを設けている。一方、室内機３７には、室内熱交換器３６の冷媒温度を検知する室内冷媒温度センサ４２が設けられている。

さらに、図示しないが、室外機３５内に設置される室外制御基板上に、マイクロコンピュータを搭載しており、このマイクロコンピュータが室外制御装置５０となって、使用者の指示や各種センサからの情報、および予め記憶されている設定値等に基づき、設定されたプログラムに従って、圧縮機３１やファンの回転制御等を行う。また、上記のヒータ２０への電力の供給やその停止も、この室外制御装置５０によって制御される。また、この室外制御装置５０は、室内機３７に設置される室内制御基板上に搭載されている同じくマイクロコンピュータである室内制御装置５１と信号線５２を介して通信し、互いに情報のやり取りを行っている。

以上のように構成された密閉型圧縮機３１を有する空気調和機において、その動作、作用を説明する。

冷房運転時には、圧縮機３１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁３２を通って室外熱交換器３３に送られる。そして、外気と熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器３４に送られる。減圧器３４では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、液接続配管３８を通って室内機３７に送られる。室内機３７では、冷媒は室内熱交換器３６に入り室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒はガス接続配管３９を通って、室外機３５に戻り、四方弁３２を経由して圧縮機３１に戻される。

暖房運転時には、圧縮機３１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁３２、ガス接続配管３９を通り、室内機３７に送られる。高温高圧の冷媒は室内熱交換器３６に入り、室内空気と熱交換して放熱し、冷却され高圧の液冷媒となる。この時、室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は液接続配管３８を通って、減圧器３４に送られ、減圧器３４において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器３３に送られて外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁３２を経由して圧縮機３1へ戻される。

この時、圧縮機の吐出冷媒のスーパーヒートが十分に大きく安定した状態では、潤滑油に溶解する冷媒は少なく、潤滑油の粘度は、信頼性を確保できる基準粘度である1.0cPより低下することはない。

低外気温時の暖房運転により室外熱交換器３３に着霜し、その霜を溶かす除霜運転は、室外熱交換器３３の温度が設定値以下に低下した後、四方弁３２を切り替え、室外機３５、および室内機３７のファンを停止し、行われる。その時、圧縮機３１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁３２を通り、室外熱交換器３３に送られる。そして、霜を溶かすため熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器３４に送られる。減圧器３４では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、液接続配管３８を通って室内機３７に送られる。室内機３７では、冷媒は室内熱交換器３６に入るが、ファンは止まっているため、室内空気と熱交換することはなく、低温の液ガス冷媒のままガス接続配管３９を通って、室外機３５に戻り、四方弁３２を経由して圧縮機３１に戻される。そして、低温の液ガス冷媒は圧縮機構部５に吸入される時に、密閉型圧縮機３１の密閉容器３や圧縮機構部５および電動機部４から吸熱し、ガス冷媒となる。従って、除霜運転の吸熱源は、密閉型圧縮機３１の密閉容器３や圧縮機構部５に蓄えられた熱および電動機部４への電気入力である。そのため、除霜運転後は密閉型圧縮機３１の温度は低下してしまう。

次に、長時間停止した後の起動運転や、除霜運転後に暖房運転を開始した場合等の動作、作用を説明する。

長時間停止した後の起動運転では、特に潤滑油に多量の冷媒が溶け込んだ場合、潤滑油の粘度が低下する。また、除霜運転終了時は、密閉型圧縮機３１の温度が低くなっているため、圧縮室内で圧縮され、吐出ポート１４を通り、密閉型圧縮機３１の密閉容器３内に吐出された冷媒は、密閉容器３内で凝縮し、密閉容器３内底部の潤滑油溜め１７の潤滑油と混合し、冷媒濃度が高くなるため粘度は低下する。

この時、空気調和装置６０は、冷凍サイクルで動力（電力）を使う密閉型圧縮機３１は、起動から徐々に回転数を高めていくが、回転数の増加とともに密閉型圧縮機３１の消費電力（入力）が増加していく。しかし、長時間停止した後や除霜運転後の起動運転のような密閉型圧縮機３１の温度が低下している場合は、吐出冷媒圧力上昇も遅く、そのため、消費電力は徐々に増加していく。その時、冷房運転であれば凝縮器となる室外熱交換器３３の冷媒温度を検知する室外冷媒温度センサ４１の検出値、暖房運転であれば凝縮器となる室内熱交換器３６の冷媒温度を検知する室内冷媒温度センサ４２の検出値と、密閉型圧縮機３１の温度を検知する圧縮機温度センサ４０の検出値とを比較し、圧縮機温度センサ４０の検出値が凝縮温度となる室外冷媒温度センサ４１または室内冷媒温度センサ４２の検出値より一定値以上高くなるまで、密閉型圧縮機３１の密閉容器３内に吐出された冷媒が、密閉容器３内で凝縮していると判断する。

また、同時に密閉型圧縮機３１の入力（消費電力）が低く、空気調和装置６０が電力的に余裕がある時間に、室外制御装置５０は、室内制御装置５１と協働し、空気調和装置６０の全体消費電力が最大許容消費電力である２０００Ｗを超えないよう（２０００Ｗ以下であるよう）に、特に、消費電力が大きく、その回転数とともに消費電力が変化する密閉型圧縮機３１の消費電力を、密閉型圧縮機３１の運転電流を検出する運転電流検出センサ４３の出力値から得て、その密閉型圧縮機３１の消費電力に基づき、ヒータ２０への供給電力を決定し、供給電力（投入電力）に見合った電力を、積極的にヒータ２０に電力を供給する。

その結果、密閉型圧縮機や潤滑油の温度を短時間で上昇させることができ、密閉容器３内で凝縮した冷媒を蒸発させ、潤滑油の粘度上昇を早め、粘度の回復した潤滑油を供給することで圧縮機構部５の信頼性低下を防止できる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の縦断面図である。図３に示すように、ヒータ２０は密閉容器３の内部に設けてある。この構成によれば、密閉容器３内の潤滑油をヒータ２０によって直接加温し、圧縮機構部５へ潤滑油を供給する油ポンプ１８により近い位置で潤滑油の温度制御をできることから潤滑油の温度低下を防止し、さらに、油ポンプ１８付近の凝縮した冷媒を蒸発させ、潤滑油の粘度上昇を早め、粘度の回復した潤滑油を圧縮機構部５に供給することで圧縮機構部５の信頼性低下を防止できる。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機の縦断面図であり、図５は潤滑油の温度、冷媒の圧力、および冷媒溶解度の関係を示す相関図である。また図６は潤滑油の温度、粘度、および冷媒溶解度の関係を示す相関図である。
図４に示すように、密閉容器３には、潤滑油温度センサ２１と圧力センサ２２を設けている。潤滑油温度センサ２１より得られる潤滑油の温度と、圧力センサ２２により得られるガス冷媒の圧力とによって、潤滑油が適正な粘度に保たれているかどうかが常に監視する構成としてある。

図５に示すように、潤滑油と冷媒の種類を特定した場合において、温度および圧力の値が分かれば、その状態での潤滑油に対する冷媒の溶解度（即ち冷媒溶解度）が一義的に決まる。また、図６に示すように、ある温度および冷媒溶解度の値が分かれば、その状態での潤滑油の動粘度が一義的に決まる。つまり、高圧室１６に貯留する潤滑油の温度とガス冷媒の圧力が分かれば、それらの値と図５、及び図６に示すような関係を利用して、その潤滑油の粘度を推測できる。

そこで、潤滑油の温度とガス冷媒の圧力の値から求められる適正な潤滑油の粘度を予め基準粘度として設定しておき、潤滑油温度センサ２１と圧力センサ２２の検出値から求められる潤滑油の粘度と基準粘度とを比較する。そして、潤滑油温度センサ２１と圧力センサ２２の検出値から求められる潤滑油の粘度が基準粘度よりも低い場合は、適正な潤滑油の粘度が保たれていないと判断し、ヒータ２０を加熱して潤滑油の温度を調整する。なお、この動作は、潤滑油温度センサ２１と圧力センサ２２の検出値から求められる潤滑油の粘度が基準粘度よりも高くなるまで、つまり潤滑油の粘度が回復するまで、継続して行われる。

また、密閉型圧縮機３１の温度を検知する圧縮機温度センサ４０の検出値と圧力センサ２２の検出値から求められる冷媒の飽和温度（凝縮温度）を比較し、圧縮機温度センサ４０の検出値が凝縮温度となる冷媒の飽和温度より一定値以上高くなるまで、密閉型圧縮機３１の密閉容器３内に吐出された冷媒が、密閉容器３内で凝縮していると判断し、ヒータ２０の加熱を継続する。

なお、圧力センサ２２の出力値の代わりに、冷房運転であれば凝縮器となる室外熱交換器３３の冷媒温度を検知する室外冷媒温度センサ４１の検出値、暖房運転であれば凝縮器となる室内熱交換器３６の冷媒温度を検知する室内冷媒温度センサ４２の検出値を用いても、同様の効果を奏す。

また、密閉型圧縮機３１の停止中においても、冷媒の溶け込みにより潤滑油の粘度が低下する場合がある。このように潤滑油の粘度が低下したままで密閉型圧縮機３１を起動すると、その後の潤滑不良により圧縮機構部５の損傷を招く。そこで、このような場合には、密閉型圧縮機３１の起動前に予めヒータ２０を加温し、潤滑油を加熱する。

なお、これらの動作は、潤滑油温度センサ２１と圧力センサ２２の検出値から求められる潤滑油の粘度が基準粘度よりも高くなるまで、つまり潤滑油の粘度が回復するまで、継続して行われる。

従来の検討結果から、基準粘度が１．０ｃｐ以下とならないよう潤滑油粘度を制御することで信頼性を維持することができる。

なお、基準粘度が高いほど、信頼性が維持できるのはいうまでもない。基準粘度は実際の密閉型圧縮機３１の使用される環境によって自由に設定することができる。

このように、温度と圧力の管理により、ヒータ２０を効果的に作動させることで、潤滑油の温度低下を防ぎ、圧縮機構部５に送る潤滑油粘度を維持できる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機縦断面図である。図７に示すように、この密閉型圧縮機３１は密閉容器３を保温材２３で覆う構成としてある。この構成によれば、運転時、高温となる密閉容器３の温度を保温材２３により保つことで、密閉容器３内の潤滑油の温度低下を防ぎ、潤滑油への冷媒の溶け込みを抑制することが可能となる。

また、潤滑油を加熱するヒータ２０を電気ヒータとする。設置が簡易であり、温度制御も容易に行えることから、潤滑油の温度安定化を実現することができる。

また、空気調和装置６０の冷凍サイクルによる暖房運転中に、室外熱交換器３３に付着した霜を溶融させる除霜運転が行われる時、室外制御装置５０は、除霜運転中に、空気調和装置６０の全体消費電力が最大許容消費電力である２０００Ｗを超えないよう（２０００Ｗ以下であるよう）に、特に密閉型圧縮機３１の消費電力を、密閉型圧縮機３１の運転電流を検出する運転電流検出センサ４３の出力値から得て、その密閉型圧縮機３１の消費電力に基づき、ヒータ２０への供給電力を決定し、供給電力（投入電力）に見合った電力を、積極的にヒータ２０に電力を供給する。

その結果、除霜運転を短時間で行うことができ、除霜運転中の暖房能力低下による室温低下を少なくすることができ、快適性を向上させることができる。

さらに、図8のように加熱源としてヒータ２０の代わりに誘導加熱コイル２４を用い、インバータ回路の電流供給回路から高周波数の交流電流を供給し、加熱しても、同様の効果を奏す。

なお、密閉型圧縮機３１の消費電力を、密閉型圧縮機３１の運転電流を検出する運転電流検出センサ４３の出力値から決定したが、密閉型圧縮機を駆動するインバータ回路の出力周波数から密閉型圧縮機３１の消費電力を推定し、ヒータ２０への供給電力を決定することもできる。

作動流体としては、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒あるいはこの冷媒を含む混合冷媒を用いるのが好ましい。

また、作動流体を、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とし、二重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した冷媒とする場合においても、潤滑油の温度を維持できるため、信頼性を確保することが出来る。

また、作動流体を、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆまたはＨＦＯ１２３４ｚｅ）またはトリフルオロプロペン（ＨＦＯ１２４３ｚｆ）とし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）とした、混合冷媒を使用する。これにより、冷媒の流速を抑制しつつ、かつ潤滑油の温度を維持することが可能となるため、高効率と信頼性を両立できる。

また、作動流体を、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆまたはＨＦＯ１２３４ｚｅ）またはトリフルオロプロペン（ＨＦＯ１２４３ｚｆ）とし、ハイドロフルオロカーボンをペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）とした、混合冷媒を使用する。これにより、吐出温度を低く抑えながら、潤滑油の温度を安定させることが可能となり、高効率と信頼性を両立できる。

そして、上記いずれの場合も地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合したものが好ましい。

また、上記作動冷媒に用いる冷凍機油としては、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類およびポリカーボネート類の含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油が好ましい。

なお、上述した実施の形態はロータリ圧縮機を例に取り説明したが、他の形態の圧縮機、例えばスクロール圧縮機やレシプロ圧縮機においても、同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、潤滑油の粘度を保持することで、圧縮機の信頼性を高めることが可能となり、エアコン、給湯器のヒートポンプサイクル等の用途に適用できる。

１吸入口
２吐出口
３密閉容器
４電動機部
４ａ固定子
４ｂ回転子
５圧縮機構部
６クランクシャフト
６ａクランクピン
７ローリングピストン
８シリンダ
９上部軸受
１０下部軸受
１１ベーン
１２ばね
１３吸入室
１４吐出ポート
１５マフラー
１６高圧室
１７潤滑油溜り
１８油ポンプ
１９給油経路
２０ヒータ（熱源）
２１潤滑油温度センサ
２２圧力センサ
２３保温材
２４誘導加熱コイル（熱源）
３１密閉型圧縮機
３２四方弁
３３室外熱交換器
３４減圧器
３５室外機
３６室内熱交換器
３７室内機
３８液接続冷媒配管
３９ガス接続配管
４０圧縮機温度センサ
４１室外冷媒温度センサ
４２室内冷媒温度センサ
４３運転電流検出センサ
５０室外制御装置
５１室内制御装置
５２信号線
６０空気調和装置

Claims

吸入口と吐出口を設けた密閉容器と、前記吸入口からの冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部と前記吐出口と連通する高圧室と、前記高圧室の底部に配置した潤滑油溜めと、前記潤滑油溜めから前記圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、前記潤滑油を加温する熱源とを備えた密閉型圧縮機を含み、作動流体として炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を用い、かつ、前記密閉型圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器のそれぞれを冷媒配管で順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記密閉型圧縮機は運転回転数が可変であって、前記密閉型圧縮機の消費電力もしくは前記密閉型圧縮機の電流、または前記密閉型圧縮機を駆動するインバータ回路の出力周波数の増加または減少に応じて、前記熱源への供給電力を制御する制御装置を有する空気調和装置。
吸入口と吐出口を設けた密閉容器と、前記吸入口からの冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部と前記吐出口と連通する高圧室と、前記高圧室の底部に配置した潤滑油溜めと、前記潤滑油溜めから前記圧縮機構部へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段とを備えた密閉型圧縮機を含み、作動流体として炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とした冷媒からなる単一冷媒または前記冷媒を含む混合冷媒を用い、かつ、前記潤滑油を加温する熱源と、潤滑油の温度を検知する潤滑油温度測定手段と、吐出口から吐出される流体の圧力を検知する吐出圧力測定手段とをさらに備え、潤滑油温度測定手段による検出温度と、吐出圧力測定手段による検出圧力とに基づいて熱源への供給電力を制御して、潤滑油の粘度を制御する密閉型圧縮機。
請求項２に記載の密閉型圧縮機を含み、前記密閉型圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器のそれぞれを冷媒配管で順次接続して構成した冷凍サイクルを備える空気調和装置。
熱源は、密閉容器の外郭に設けてなる請求項１または３に記載の空気調和装置。
熱源は、密閉容器内に設けてなる請求項１または３に記載の空気調和装置。
熱源は、電気ヒータとしてなる請求項１、３〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
熱源は、電磁誘導加熱装置としてなる請求項１、３〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
圧縮機の周囲に、前記圧縮機を保温する保温手段を設けてなる請求項１、３〜７のいずれか１項に記載の空気調和装置。
前記密閉型圧縮機温度を検知する圧縮機温度測定手段と、前期空気調和機の凝縮温度を検知する凝縮温度測定手段を設け、前記空気調和装置の運転中に、前記密閉型圧縮機の温度または潤滑油の温度が、凝縮温度より低い場合、前記制御装置は、前記熱源への供給電力を制御することを特徴とする請求項１、３〜８のいずれか１項に記載の空気調和装置。
前記空気調和装置の冷凍サイクルによるヒートポンプ暖房運転中に、室外機が具備する熱交換器に付着した霜を溶融させる除霜運転が行われる時、前記制御装置は、前記除霜運転中に、前記熱源への供給電力を制御することを特徴とする請求項１、３〜９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
作動流体は、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンをベース成分とし、二重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した冷媒としてなる請求項１、３〜１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
作動流体は、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、ハイドロフルオロカーボンをジフルオロメタンとした、混合冷媒としてなる請求項１、３〜１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
作動流体は、ハイドロフルオロオレフィンをテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、ハイドロフルオロカーボンをペンタフルオロエタンとした、混合冷媒としてなる請求項１、３〜１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。