JP3635720B2 - 冷凍機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、冷媒よりも比重が小さく、かつ、冷媒との相溶性が無い油を圧縮機の潤滑油として用いている冷凍機に関し、詳しくは、圧縮機内で冷媒と潤滑油とが二層に分離したことを検出することができる冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷媒に対して相溶性の無い油を冷凍機に使用する場合、図７(Ａ)に黒い点で示したように、油中に所定の冷媒分率以上の冷媒が溶解すると、油と冷媒とが二層に別れる二層分離が発生する。そして、このとき、（冷媒の比重）＞（油の比重）であるならば、下層は油濃度がきわめて低い冷媒リッチ層になる。
【０００３】
二層分離が発生する運転モードとしては、起動(寝込み起動)や発停やデフロスなどと言った過渡的に液バックが生じるモードがある。そして、冷凍機の圧縮機の油溜まり部で二層分離が生じると、条件によっては図７(Ｂ)に示すように、二層分離面Ｄが給油口Ｓを越える。すると、給油口Ｓからは油が吸い込まれずに、下層の液冷媒リッチ層Ｒの冷媒が給油口Ｓから吸い込まれて圧縮機Ｃの摺動部に供給される。すると、圧縮機Ｃの潤滑不良が発生して、摺動部摩擦や焼付が生じる問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、冷媒と潤滑油とが圧縮機内で二層分離したことを検出できる冷凍機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、冷媒よりも比重が小さく、かつ、上記冷媒との相溶性が実質的に無い油を圧縮機５,２５の潤滑油として用いている冷凍機において、
上記圧縮機５,２５内の油の温度を検出する油温検出手段１５,１６,３１,３３と、
上記圧縮機５,２５内の圧力によって定まる上記冷媒の飽和温度を検出する冷媒飽和温度検出手段７,８,１０,１１,２７,３０,３２,３４と、
上記油温検出手段１５,１６,３１,３３が検出した油温と、上記冷媒飽和温度検出手段７,８,１０,１１,２７,３０,３２,３４が検出した上記冷媒の飽和温度とを比較して、上記油温と上記飽和温度との差α＝（上記油温−上記飽和温度）が零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する二層分離判定手段１２,１８,３５,３７とを備えている。
【０００６】
また、請求項１の発明では、上記二層分離判定手段１２,１８,３５,３７は、
上記圧縮機５,２５の運転周波数が所定値であるときに、上記差αが零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断し、
上記圧縮機５,２５の運転周波数が上記所定値よりも大きくなったときに、この大きくなった分だけ上記差αを増大させた値αａが、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断し、
上記圧縮機５,２５の運転周波数が上記所定値よりも小さくなったときに、この小さくなった分だけ上記差αを減少させた値αａが、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。
【０００７】
また、請求項２の発明は、冷媒よりも比重が小さく、かつ、上記冷媒との相溶性が実質的に無い非相溶油を圧縮機の潤滑油として用いている冷凍機において、
外気温度を検出する外気温度センサ５７と、
起動時に上記圧縮機がオンとオフとを繰り返して発停を行っているときに、 上記圧縮機５５が５分未満のオン状態からオフ状態になる発停回数をカウントする発停回路５８と、
上記外気温度センサ５７からの外気温度を表す信号Ｓoutと、上記発停回路５８からの発停回数を表す信号Ｓｎとが入力され、圧縮機５５の発停の回数が、外気温度によって決まっている所定の判定回数に達したときに、上記圧縮機内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機内の給油口を越える直前であると判断する二層分離判定手段６０を備えていることを特徴としている。
【０００８】
【作用】
図８に示すように、圧縮機内の所定の圧力下において、冷媒と油との溶解域では油温（より正確には油と冷媒との混合液の温度)は、冷媒の飽和温度よりも高い。一方、冷媒と油との二層分離域では油温は、冷媒の飽和温度にほぼ等しくなる。請求項１の発明は、この図８に示した性質を応用したものである。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明の冷凍機は、二層分離判定手段１２,１８,３５,３７が、油温検出手段１５,１６,３１,３３が検出した油温と、上記冷媒飽和温度検出手段７,８,１０,１１,２７,３０,３２,３４が検出した冷媒の飽和温度とを比較する。そして、上記判定手段１２,１８,３５,３７は、上記油温と上記飽和温度との差α＝(上記油温−上記飽和温度)が零以下(α≦０）になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。
【００１０】
したがって、上記判定手段１２,１８,３５,３７が上記二層分離していると判断したときに圧縮機５,２５の潤滑不足を警報して、二層分離回避運転を行うようにすれば、摺動部の摩耗や焼き付きを未然に防止することができる。
【００１１】
また、請求項１の発明の冷凍機では、上記二層分離判定手段１２,１８,３５,３７は、上記圧縮機５,２５の運転周波数が所定値であるときに、上記差αが零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。また、上記判定手段１２,１８,３５,３７は、上記圧縮機５,２５の運転周波数が上記所定値よりも大きくなったときに、この大きくなった分だけ上記差αを増大させた値αａが、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。また、上記判定手段１２,１８,３５,３７は、上記圧縮機５,２５の運転周波数が上記所定値よりも小さくなったときに、この小さくなった分だけ上記差αを減少させた値αａが、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。
【００１２】
圧縮機５,２５の運転周波数が増加したときには、差αが同じ値であっても二層分離し難くなる一方、圧縮機５,２５の運転周波数が減少したときには、差αが同じ値であっても二層分離し易くなる。したがって、請求項１の発明のように、圧縮機５,２５の運転周波数が所定の値に対して増減したときに、判定手段１２,１８,３５,３７が判定基準値である値αを増減させることによって、圧縮機５,２５内の二層分離判断をより正確に行うことができる。
【００１３】
ところで、起動時に圧縮機がオンとオフとを繰り返して発停を行っているときに、オンのたびに冷媒液が圧縮機に戻ってきて、圧縮機に冷媒が溜まって行く。そして、圧縮機に溜まった冷媒が所定量に達すると冷媒と油とが二層に分離する二層分離が発生する。請求項２の発明は、この発停回数と二層分離発生との相関関係を利用して二層分離を検出するものである。
【００１４】
即ち、請求項２の発明は、二層分離判定手段６０は、圧縮機５５がオン状態からオフ状態になる発停の回数が、外気温度によって決まっている所定の判定回数に達したときに、上記圧縮機５５内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機５５内の給油口を越える直前であると判断する。
【００１５】
したがって、上記判定手段６０が上記二層分離面が給油口を越える直前であると判断したときに、潤滑不足の警報を発し、二層分離回避運転を行うようにすれば、摺動部の摩耗や焼き付きを未然に防止することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。
【００１７】
〔第１実施例〕
図１に、この発明の第１実施例としての空気調和機の構成を示す。この空気調和機は、それぞれ冷媒管路で接続されている室内熱交換器１と室外熱交換器２と絞り膨張部３と四路切替弁４と圧縮機５とアキュムレータ６とを備えている。この空気調和機は、この空気調和機で使用している冷媒よりも比重が小さくて、かつ、上記冷媒との相溶性が無い油を潤滑油として使用している。
【００１８】
上記室内熱交換器１には第１の温度センサ７が取り付けられている。また、上記室外熱交換器２には第２の温度センサ８が取り付けられている。この第１,第２の温度センサ７,８が入力値選択部１０に接続されている。そして、この入力値選択部１０は配管圧損補正計算部１１に接続されている。また、この計算部１１は、比較部１２に接続されている。
【００１９】
一方、上記圧縮機５からの吐出配管１３には第３の温度センサ１５が接続されており、この第３の温度センサ１５は油温補正計算部１６に接続されている。そして、この計算部１６は上記比較部１２に接続されている。
【００２０】
比較部１２は、周波数補正部１７に接続されており、周波数補正部１７は二層分離判定部１８に接続されている。
【００２１】
上記構成の空気調和機が、上記第１,第２,第３の温度センサ７,８,１５が検出した温度に基づいて、圧縮機５内での冷媒と潤滑油との二層分離を判定する動作を説明する。
【００２２】
まず、入力値選択部１０は、第１の温度センサ７から室内熱交換器１の温度Ｔ１を表す信号Ｓ１を受け、第２の温度センサ８から室外熱交換器２の温度Ｔ２を表す信号Ｓ２を受ける。そして、この入力値選択部１０は、図１下に示すように、圧縮機５が高圧ドーム型である場合には、冷房時に室外熱交換器２の温度Ｔ２を表す信号Ｓ２を選択して出力する一方暖房時に室内熱交換器１の温度Ｔ１を表す信号Ｓ１を選択して出力する。また、選択部１０は、圧縮機５が低圧ドーム型である場合には、冷房時に室内熱交換器１の温度Ｔ１を表す信号Ｓ１を選択して出力する一方暖房時には室外熱交換器２の温度Ｔ２を表す信号Ｓ２を選択して出力する。
【００２３】
そして、上記圧縮機５が高圧ドーム型である場合であって、かつ、冷房時には、配管圧損補正計算部１１は、室外熱交換器２の温度(凝縮温度)Ｔ２に、吐出配管１３から室外熱交換器２(凝縮器)までの圧損を温度に換算した圧損換算温度ΔＴpcを加算して、加算値(Ｔ２＋ΔＴpc)を計算する。そして、この加算値(Ｔ２＋ΔＴpc)を圧縮機５のドーム内圧力Ｐcに換算し、この換算したドーム内圧力Ｐｃから上記ドーム内の冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００２４】
また、上記圧縮機５が高圧ドーム型であって、かつ、暖房時には、配管圧損補正計算部１１は、室内熱交換器１の温度(凝縮温度)Ｔ１に、吐出配管１３から室内熱交換器１(凝縮器)までの圧損を温度に換算した圧損換算温度ΔＴphを加算して、加算値(Ｔ１＋ΔＴph)を計算する。そして、この加算値(Ｔ２＋ΔＴph)を圧縮機５のドーム内圧力Ｐhに換算し、この換算したドーム内圧力Ｐhから上記ドーム内の冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００２５】
また、上記圧縮機５が低圧ドーム型である場合であって、かつ、冷房時には、配管圧損補正計算部１１は、室内熱交換器１から吸入配管までの圧損を温度に換算した圧損換算温度ΔＴpcを、室内熱交換器１の温度(蒸発温度)Ｔ１から減算して、減算値(Ｔ１−ΔＴpc)を計算する。そして、この減算値(Ｔ１−ΔＴpc)を圧縮機５のドーム内圧力Ｐｃに換算し、この換算したドーム内圧力Ｐcから上記ドーム内の冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００２６】
また、上記圧縮機５が低圧ドーム型である場合であって、かつ、暖房時には、配管圧損補正計算部１１は、室外熱交換器１から吸入配管までの圧損を温度に換算した圧損換算温度ΔＴphを、室外熱交換器２の温度(蒸発温度)Ｔ２から減算して、減算値(Ｔ２−ΔＴph)を計算する。そして、この減算値(Ｔ２−ΔＴph)を圧縮機５のドーム内圧力Ｐhに換算し、この換算したドーム内圧力Ｐhから上記ドーム内の冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００２７】
一方、上記油温補正計算部１６は、吐出管温度センサ１５が出力した信号Ｓ３を受けて、この信号Ｓ３が表す吐出管の温度Ｔ３を補正して、圧縮機５内の油の温度Ｔｏを計算する。
【００２８】
次に、比較部１２は、上記配管圧損補正計算部１１から飽和温度Ｔｓを表す信号を受け、かつ、上記油温補正計算部１６から上記油の温度Ｔｏを表す信号を受ける。すると、比較部１２は、上記飽和温度Ｔｓと上記油の温度Ｔｏとを比較して、油の温度Ｔｏから飽和温度Ｔｓを差し引いて、差α＝（油温Ｔｏ）−(飽和温度Ｔｓ)を算出する。
【００２９】
次に、周波数補正部１７は、上記圧縮機５の駆動周波数を表す信号を受けて、この駆動周波数に応じて、上記差αに補正値Δを加算して、補正した差αa＝（α＋Δ）を算出する。この補正値Δと上記駆動周波数との関係は正比例であり、図４(Ｂ)に示すように、上記駆動周波数が６０Ｈｚであるときに０℃である。このような、周波数補正を行う理由は、駆動周波数が所定周波数(６０Ｈｚ)よりも低いと圧縮機５のボトムまで撹拌効果が得られず発熱量も小さいので、(油温Ｔｏ)−(飽和温度Ｔｓ)＝αが０以上であってもボトムでは二層分離していることがあり、逆に周波数が所定周波数よりも高いと撹拌効果が大きいから、α≦０であっても溶解域となる可能性があるからである。この周波数補正によって、二層分離の有無をより正確に把握することができる。ここまでの信号処理過程を図４（Ａ）に簡略化して示す。
【００３０】
次に、二層分離判定部１８は、周波数補正部１７から上記補正差αaを表す信号を受けて、この補正差αaが零以下(αa≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５内で二層に分離していると判断して、二層分離していることを表す信号を出力する。一方、上記二層分離判定部１８は、上記補正値αａが零を越えている(αa＞０)ときには、上記冷媒と潤滑油とが圧縮機５内で二層分離していないと判断して、二層分離していないことを表す信号を出力する。
【００３１】
この二層分離判定部１８が、二層分離していることを表す信号を出力したときに、圧縮機５の潤滑不足警報を発して二層分離回避運転を行うようにすれば、二層分離に起因する圧縮機の摺動部の摩擦や焼付を未然に防止することができる。
【００３２】
〔第２実施例〕
つぎに、図２に第２実施例としての空気調和機の構成を示す。この第２実施例は、それぞれ冷媒管路で接続されている室内熱交換器２１と室外熱交換器２２と絞り膨張部２３と四路切替弁２４と圧縮機２５とアキュムレータ２６とを備えている。この空気調和機は、この空気調和機で使用している冷媒よりも比重が小さくて、しかも上記冷媒との相溶性が無い油を潤滑油として使用している。
【００３３】
アキュムレータ２６への吸入管には吸入圧力センサ２７が取り付けられている。また、吐出管２８には吐出圧力センサ３０と吐出管温度センサ３１が取り付けられている。また、この第２実施例は、上記吸入圧力センサ２７と吐出圧力センサ３０とに接続されている入力値選択部３２と、吐出管温度センサ３１に接続されている油温補正計算部３３を備えている。
【００３４】
上記入力値選択部３２は飽和温度計算部３４に接続されており、この飽和温度計算部３４は比較部３５に接続されている。一方、上記油温補正計算部３３は比較部３５に接続されている。上記比較部３５は周波数補正部３６に接続されており、周波数補正部３６は二層分離判定部３７に接続されている。
【００３５】
上記構成の空気調和機が、上記吸入圧力センサ２７と吐出圧力センサ３０と吐出管温度センサ３１からの信号に基づいて、圧縮機２５内での二層分離を判定する動作を説明する。
【００３６】
まず、上記入力値選択部３２は、吸入圧力センサ２７から吸入管での吸入圧力Ｐｓを表す信号Ｓｓを受け、吐出圧力センサ３０から吐出管での吐出圧力Ｐｄを表す信号Ｓｄを受ける。そして、図２下に示すように、圧縮機２５が高圧ドーム型である場合には、この入力値選択部３２は、冷房時,暖房時共に吐出圧力Ｐｄを表す信号Ｓｄを選択して、この信号Ｓｄを飽和温度計算部３４に出力する。一方、圧縮機２５が低圧ドーム型である場合には、入力値選択部３２は、冷房時,暖房時共に吸入圧力Ｐｓを表す信号Ｓｓを選択して、この信号Ｓｓを飽和温度計算部３４に出力する。
【００３７】
次に、飽和温度計算部３４は、吐出圧力Ｐｄを表す信号Ｓｄを受けたときには、吐出圧力用の飽和温度換算式を使用して上記吐出圧力Ｐｄから圧縮機２５での冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。また、飽和温度計算部３４は、吸入圧力Ｐｓを表す信号Ｓｓを受けたときには、吸入圧力用の飽和温度換算式を使用して上記吸入圧力Ｐｓから圧縮機２５での冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００３８】
一方、上記油温補正計算部３３は、吐出管温度センサ３１が出力した信号Ｓtを受けて、この信号Ｓtが表す吐出管の温度Ｔｄを補正して、圧縮機２５内の油の温度Ｔｏを計算する。
【００３９】
次に、比較部３５は、上記飽和温度計算部３４からの飽和温度Ｔｓを表す信号と、油温補正計算部３３からの油温Ｔｏを表す信号とを受けて、飽和温度Ｔｓと油温Ｔｏとを比較して、油の温度Ｔｏから飽和温度Ｔｓを差し引いて、差α＝(油温Ｔｏ)−(飽和温度Ｔｓ)を算出する。
【００４０】
次に、周波数補正部３６は、圧縮機２５の駆動周波数を表す信号を受けて、この駆動周波数に応じて、上記差αに補正値Δを加算して、補正した差αａ＝(α＋Δ)を算出する。この補正値Δと上記駆動周波数との関係は正比例であり、図４(Ｂ)に示すように、上記駆動周波数が６０Ｈｚであるときに０℃である。ここまでの信号処理過程を図４（Ａ）に簡略化して示す。
【００４１】
次に、二層判定部３８は、周波数補正部３６から上記補正差αａを表す信号を受けて、この補正差αａが零以下(αａ≦０)になったときに、上記冷媒と潤滑油とが圧縮機２５内で二層に分離していると判断して、二層分離していることを表す信号を出力する。一方、上記二層分離判定部３７は、上記補正値αａが零を越えている(αａ＞０)ときには、上記冷媒と潤滑油とが圧縮機２５内で二層分離していないことを表す信号を出力する。
【００４２】
上記二層分離判定部３７が、二層分離していることを表す信号を出力したときに、潤滑不足警報を発して、二層分離回避運転を行うようにすれば、液冷媒潤滑による摺動部摩擦や焼付を未然に防止することができる。
【００４３】
〔第３実施例〕
つぎに、図３に第３実施例としての空気調和機の構成を示す。この空気調和機は、それぞれ冷媒管路で接続されている室内熱交換器５１と室外熱交換器５２と絞り膨張部５３と四路切替弁５４と圧縮機５５とアキュムレータ５６とを備えている。この空気調和機は、この空気調和機で使用している冷媒よりも比重が小さく、かつ、上記冷媒との相溶性が無い油を潤滑油として用いている。
【００４４】
また、この空気調和機は、外気温度を検出する外気温センサ５７を備えている。また、この空気調和機は、発停回路５８と二層分離検出回路６０を備えている。この二層分離検出回路６０には、外気温センサ５７からの外気温度Ｔoutを表す信号Ｓoutと、上記発停回路５８からの発停時間ｔssを表す信号Ｓssと発停回数ｎを表す信号Ｓnが入力されるようになっている。
【００４５】
上記発停回路５８は、圧縮機５５が５分間以上連続運転してから停止した場合には、このオンオフ動作は発停としてカウントしない。また、発停回路５８は、圧縮機５５が１０分以上連続運転した場合には、発停回数のカウント数を零に戻して、新たなカウントを開始する。その理由は、１０分以上連続運転した状態では、冷媒が圧縮機５５から吐出されてしまっているからである。
【００４６】
上記二層分離検出回路６０は、図５に示すように、圧縮機５５の発停回数ｎが外気温度ｔoutによって決まっている判定回数Ｎjを越えたときに、圧縮機５５内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機５５内の給油口を越えていると判断する。
【００４７】
上記構成の空気調和機の二層分離検出回路６０は、外気温センサ５７からの信号Ｓoutを受けて外気温度Ｔoutを検出する。そして、この二層分離検出回路６０は、発停回路５８からの信号ＳssとＳnとを受けて、圧縮機５５がオン状態からオフ状態になる発停の回数ｎが外気温度ｔoutによって決まっている所定の判定回数Ｎjに達したときに、圧縮機５５内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機５５内の給油口を越える直前であると判断する。
【００４８】
具体的に外気温が−２℃であるときには、発停回路５８は、図６に示すように、圧縮機５５がオンオフする発停パターンに応じて発停回数ｎをカウントする。そして、この発停回数ｎが１,２…と増加して行くにしたがって、給油口での油の濃度(wt％)が低下する。そして、発停回数ｎが３回になると、上記二層分離検出回路６０は、発停回路５８から発停回数ｎ＝３であることを表す信号Ｓｎを受けて、圧縮機５５内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機５５内の給油口を越える直前であると判断する。この判断をしたときに、二層分離検出回路６０が潤滑不足警報信号を出力して、二層分離回避運転を行うようにすれば、潤滑不良による圧縮機の摺動部摩擦や焼付を未然に防止することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍機は、二層分離判定手段が、油温検出手段が検出した油温と、冷媒飽和温度検出手段が検出した冷媒の飽和温度とを比較する。そして、上記判別手段は、上記油温と上記飽和温度との差α＝(上記油温−上記飽和温度)が零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機内で二層に分離していると判断する。
【００５０】
したがって、この発明によれば、圧縮機内での二層分離の有無を判定することができる。また、上記判別手段が上記二層分離していると判断したときに圧縮機の潤滑不足を警報して、二層分離回避運転を行うようにすれば、摺動部の摩耗や焼き付きを未然に防止することができる。
【００５１】
また、請求項１の発明の冷凍機では、上記二層分離判定手段は、上記圧縮機の運転周波数が所定値であるときに、上記差αが零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機内で二層に分離していると判断する。また、上記判定手段は、上記圧縮機の運転周波数が上記所定値よりも大きくなったときに、この大きくなった分だけ上記差αを増大させた値が、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機内で二層に分離していると判断する。また、上記判定手段は、上記圧縮機の運転周波数が上記所定値よりも小さくなったときに、この小さくなった分だけ上記差αを減少させた値が、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機内で二層に分離していると判断する。
【００５２】
圧縮機の運転周波数が増加したときには、差αが同じ値であっても二層分離し難くなる一方、圧縮機の運転周波数が減少したときには、差αが同じ値であっても二層分離し易くなる。従って、請求項１の発明のように、圧縮機の運転周波数が所定の値に対して増減したときに、判定手段が判定基準値である値αを増減させることによって、圧縮機内の二層分離判断をより正確に行うことができる。
【００５３】
また、請求項２の発明は、二層分離判定手段は、圧縮機がオン状態からオフ状態になる発停の回数が、外気温度によって決まっている所定の判定回数に達したときに、上記圧縮機内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機内の給油口を越える直前であると判断する。
【００５４】
従って、この発明によれば、圧縮機内での二層分離の有無を判別することができる。また、上記判定手段が上記二層分離面が給油口を越える直前であると判断したときに、潤滑不足の警報を発し、二層分離回避運転を行うようにすれば、摺動部の摩耗や焼き付きを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の冷凍機の第１実施例としての空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の第２実施例としての空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の第３実施例としての空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図４】 図４(Ａ)はこの発明の信号処理の流れを示す図であり、図４(Ｂ)は周波数補正特性図である。
【図５】 この発明の第３実施例において、外気温が高くなるほど二層分離面が給油口を越えるまでの発停回数が多くなることを示す図である。
【図６】 外気温が−２℃のときに、圧縮機の発停にしたがって給油口の油濃度が徐々に低下して二層分離が発生する様子を示すタイムチャートである。
【図７】 図７(Ａ)は温度と冷媒分率に対する二層分離域を示す二層分離線図であり、図７(Ｂ)は圧縮機内での二層分離状態を示す模式図である。
【図８】 圧縮機内での冷媒の飽和温度を破線で示し、油の温度を実線で示した溶解度線図である。
【符号の説明】
１,２１,５１…室内熱交換器、２,２２,５２…室外熱交換器、
３,２３,５３…絞り膨張部、４,２４,５４…四路切替弁、
５,２５,５５…圧縮機、６,２６,５６…アキュムレータ、
７…第１の温度センサ、８…第２の温度センサ、
１０,３２…入力値選択部、１１…配管圧損補正計算部、
１２,３５…比較部、１３…吐出配管、１５…第３の温度センサ、
１６,３３…油温補正計算部、１７,３６…周波数補正部、
１８,３７…二層分離判定部、２７…吸入圧力センサ、
３０…吐出圧力センサ、３１…吐出管温度センサ、３４…飽和温度計算部、
５７…外気温センサ、５８…発停回路、６０…二層分離検出回路。
【産業上の利用分野】
この発明は、冷媒よりも比重が小さく、かつ、冷媒との相溶性が無い油を圧縮機の潤滑油として用いている冷凍機に関し、詳しくは、圧縮機内で冷媒と潤滑油とが二層に分離したことを検出することができる冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷媒に対して相溶性の無い油を冷凍機に使用する場合、図７(Ａ)に黒い点で示したように、油中に所定の冷媒分率以上の冷媒が溶解すると、油と冷媒とが二層に別れる二層分離が発生する。そして、このとき、（冷媒の比重）＞（油の比重）であるならば、下層は油濃度がきわめて低い冷媒リッチ層になる。
【０００３】
二層分離が発生する運転モードとしては、起動(寝込み起動)や発停やデフロスなどと言った過渡的に液バックが生じるモードがある。そして、冷凍機の圧縮機の油溜まり部で二層分離が生じると、条件によっては図７(Ｂ)に示すように、二層分離面Ｄが給油口Ｓを越える。すると、給油口Ｓからは油が吸い込まれずに、下層の液冷媒リッチ層Ｒの冷媒が給油口Ｓから吸い込まれて圧縮機Ｃの摺動部に供給される。すると、圧縮機Ｃの潤滑不良が発生して、摺動部摩擦や焼付が生じる問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、冷媒と潤滑油とが圧縮機内で二層分離したことを検出できる冷凍機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、冷媒よりも比重が小さく、かつ、上記冷媒との相溶性が実質的に無い油を圧縮機５,２５の潤滑油として用いている冷凍機において、
上記圧縮機５,２５内の油の温度を検出する油温検出手段１５,１６,３１,３３と、
上記圧縮機５,２５内の圧力によって定まる上記冷媒の飽和温度を検出する冷媒飽和温度検出手段７,８,１０,１１,２７,３０,３２,３４と、
上記油温検出手段１５,１６,３１,３３が検出した油温と、上記冷媒飽和温度検出手段７,８,１０,１１,２７,３０,３２,３４が検出した上記冷媒の飽和温度とを比較して、上記油温と上記飽和温度との差α＝（上記油温−上記飽和温度）が零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する二層分離判定手段１２,１８,３５,３７とを備えている。
【０００６】
また、請求項１の発明では、上記二層分離判定手段１２,１８,３５,３７は、
上記圧縮機５,２５の運転周波数が所定値であるときに、上記差αが零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断し、
上記圧縮機５,２５の運転周波数が上記所定値よりも大きくなったときに、この大きくなった分だけ上記差αを増大させた値αａが、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断し、
上記圧縮機５,２５の運転周波数が上記所定値よりも小さくなったときに、この小さくなった分だけ上記差αを減少させた値αａが、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。
【０００７】
また、請求項２の発明は、冷媒よりも比重が小さく、かつ、上記冷媒との相溶性が実質的に無い非相溶油を圧縮機の潤滑油として用いている冷凍機において、
外気温度を検出する外気温度センサ５７と、
起動時に上記圧縮機がオンとオフとを繰り返して発停を行っているときに、 上記圧縮機５５が５分未満のオン状態からオフ状態になる発停回数をカウントする発停回路５８と、
上記外気温度センサ５７からの外気温度を表す信号Ｓoutと、上記発停回路５８からの発停回数を表す信号Ｓｎとが入力され、圧縮機５５の発停の回数が、外気温度によって決まっている所定の判定回数に達したときに、上記圧縮機内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機内の給油口を越える直前であると判断する二層分離判定手段６０を備えていることを特徴としている。
【０００８】
【作用】
図８に示すように、圧縮機内の所定の圧力下において、冷媒と油との溶解域では油温（より正確には油と冷媒との混合液の温度)は、冷媒の飽和温度よりも高い。一方、冷媒と油との二層分離域では油温は、冷媒の飽和温度にほぼ等しくなる。請求項１の発明は、この図８に示した性質を応用したものである。
【０００９】
すなわち、請求項１の発明の冷凍機は、二層分離判定手段１２,１８,３５,３７が、油温検出手段１５,１６,３１,３３が検出した油温と、上記冷媒飽和温度検出手段７,８,１０,１１,２７,３０,３２,３４が検出した冷媒の飽和温度とを比較する。そして、上記判定手段１２,１８,３５,３７は、上記油温と上記飽和温度との差α＝(上記油温−上記飽和温度)が零以下(α≦０）になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。
【００１０】
したがって、上記判定手段１２,１８,３５,３７が上記二層分離していると判断したときに圧縮機５,２５の潤滑不足を警報して、二層分離回避運転を行うようにすれば、摺動部の摩耗や焼き付きを未然に防止することができる。
【００１１】
また、請求項１の発明の冷凍機では、上記二層分離判定手段１２,１８,３５,３７は、上記圧縮機５,２５の運転周波数が所定値であるときに、上記差αが零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。また、上記判定手段１２,１８,３５,３７は、上記圧縮機５,２５の運転周波数が上記所定値よりも大きくなったときに、この大きくなった分だけ上記差αを増大させた値αａが、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。また、上記判定手段１２,１８,３５,３７は、上記圧縮機５,２５の運転周波数が上記所定値よりも小さくなったときに、この小さくなった分だけ上記差αを減少させた値αａが、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５,２５内で二層に分離していると判断する。
【００１２】
圧縮機５,２５の運転周波数が増加したときには、差αが同じ値であっても二層分離し難くなる一方、圧縮機５,２５の運転周波数が減少したときには、差αが同じ値であっても二層分離し易くなる。したがって、請求項１の発明のように、圧縮機５,２５の運転周波数が所定の値に対して増減したときに、判定手段１２,１８,３５,３７が判定基準値である値αを増減させることによって、圧縮機５,２５内の二層分離判断をより正確に行うことができる。
【００１３】
ところで、起動時に圧縮機がオンとオフとを繰り返して発停を行っているときに、オンのたびに冷媒液が圧縮機に戻ってきて、圧縮機に冷媒が溜まって行く。そして、圧縮機に溜まった冷媒が所定量に達すると冷媒と油とが二層に分離する二層分離が発生する。請求項２の発明は、この発停回数と二層分離発生との相関関係を利用して二層分離を検出するものである。
【００１４】
即ち、請求項２の発明は、二層分離判定手段６０は、圧縮機５５がオン状態からオフ状態になる発停の回数が、外気温度によって決まっている所定の判定回数に達したときに、上記圧縮機５５内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機５５内の給油口を越える直前であると判断する。
【００１５】
したがって、上記判定手段６０が上記二層分離面が給油口を越える直前であると判断したときに、潤滑不足の警報を発し、二層分離回避運転を行うようにすれば、摺動部の摩耗や焼き付きを未然に防止することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。
【００１７】
〔第１実施例〕
図１に、この発明の第１実施例としての空気調和機の構成を示す。この空気調和機は、それぞれ冷媒管路で接続されている室内熱交換器１と室外熱交換器２と絞り膨張部３と四路切替弁４と圧縮機５とアキュムレータ６とを備えている。この空気調和機は、この空気調和機で使用している冷媒よりも比重が小さくて、かつ、上記冷媒との相溶性が無い油を潤滑油として使用している。
【００１８】
上記室内熱交換器１には第１の温度センサ７が取り付けられている。また、上記室外熱交換器２には第２の温度センサ８が取り付けられている。この第１,第２の温度センサ７,８が入力値選択部１０に接続されている。そして、この入力値選択部１０は配管圧損補正計算部１１に接続されている。また、この計算部１１は、比較部１２に接続されている。
【００１９】
一方、上記圧縮機５からの吐出配管１３には第３の温度センサ１５が接続されており、この第３の温度センサ１５は油温補正計算部１６に接続されている。そして、この計算部１６は上記比較部１２に接続されている。
【００２０】
比較部１２は、周波数補正部１７に接続されており、周波数補正部１７は二層分離判定部１８に接続されている。
【００２１】
上記構成の空気調和機が、上記第１,第２,第３の温度センサ７,８,１５が検出した温度に基づいて、圧縮機５内での冷媒と潤滑油との二層分離を判定する動作を説明する。
【００２２】
まず、入力値選択部１０は、第１の温度センサ７から室内熱交換器１の温度Ｔ１を表す信号Ｓ１を受け、第２の温度センサ８から室外熱交換器２の温度Ｔ２を表す信号Ｓ２を受ける。そして、この入力値選択部１０は、図１下に示すように、圧縮機５が高圧ドーム型である場合には、冷房時に室外熱交換器２の温度Ｔ２を表す信号Ｓ２を選択して出力する一方暖房時に室内熱交換器１の温度Ｔ１を表す信号Ｓ１を選択して出力する。また、選択部１０は、圧縮機５が低圧ドーム型である場合には、冷房時に室内熱交換器１の温度Ｔ１を表す信号Ｓ１を選択して出力する一方暖房時には室外熱交換器２の温度Ｔ２を表す信号Ｓ２を選択して出力する。
【００２３】
そして、上記圧縮機５が高圧ドーム型である場合であって、かつ、冷房時には、配管圧損補正計算部１１は、室外熱交換器２の温度(凝縮温度)Ｔ２に、吐出配管１３から室外熱交換器２(凝縮器)までの圧損を温度に換算した圧損換算温度ΔＴpcを加算して、加算値(Ｔ２＋ΔＴpc)を計算する。そして、この加算値(Ｔ２＋ΔＴpc)を圧縮機５のドーム内圧力Ｐcに換算し、この換算したドーム内圧力Ｐｃから上記ドーム内の冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００２４】
また、上記圧縮機５が高圧ドーム型であって、かつ、暖房時には、配管圧損補正計算部１１は、室内熱交換器１の温度(凝縮温度)Ｔ１に、吐出配管１３から室内熱交換器１(凝縮器)までの圧損を温度に換算した圧損換算温度ΔＴphを加算して、加算値(Ｔ１＋ΔＴph)を計算する。そして、この加算値(Ｔ２＋ΔＴph)を圧縮機５のドーム内圧力Ｐhに換算し、この換算したドーム内圧力Ｐhから上記ドーム内の冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００２５】
また、上記圧縮機５が低圧ドーム型である場合であって、かつ、冷房時には、配管圧損補正計算部１１は、室内熱交換器１から吸入配管までの圧損を温度に換算した圧損換算温度ΔＴpcを、室内熱交換器１の温度(蒸発温度)Ｔ１から減算して、減算値(Ｔ１−ΔＴpc)を計算する。そして、この減算値(Ｔ１−ΔＴpc)を圧縮機５のドーム内圧力Ｐｃに換算し、この換算したドーム内圧力Ｐcから上記ドーム内の冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００２６】
また、上記圧縮機５が低圧ドーム型である場合であって、かつ、暖房時には、配管圧損補正計算部１１は、室外熱交換器１から吸入配管までの圧損を温度に換算した圧損換算温度ΔＴphを、室外熱交換器２の温度(蒸発温度)Ｔ２から減算して、減算値(Ｔ２−ΔＴph)を計算する。そして、この減算値(Ｔ２−ΔＴph)を圧縮機５のドーム内圧力Ｐhに換算し、この換算したドーム内圧力Ｐhから上記ドーム内の冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００２７】
一方、上記油温補正計算部１６は、吐出管温度センサ１５が出力した信号Ｓ３を受けて、この信号Ｓ３が表す吐出管の温度Ｔ３を補正して、圧縮機５内の油の温度Ｔｏを計算する。
【００２８】
次に、比較部１２は、上記配管圧損補正計算部１１から飽和温度Ｔｓを表す信号を受け、かつ、上記油温補正計算部１６から上記油の温度Ｔｏを表す信号を受ける。すると、比較部１２は、上記飽和温度Ｔｓと上記油の温度Ｔｏとを比較して、油の温度Ｔｏから飽和温度Ｔｓを差し引いて、差α＝（油温Ｔｏ）−(飽和温度Ｔｓ)を算出する。
【００２９】
次に、周波数補正部１７は、上記圧縮機５の駆動周波数を表す信号を受けて、この駆動周波数に応じて、上記差αに補正値Δを加算して、補正した差αa＝（α＋Δ）を算出する。この補正値Δと上記駆動周波数との関係は正比例であり、図４(Ｂ)に示すように、上記駆動周波数が６０Ｈｚであるときに０℃である。このような、周波数補正を行う理由は、駆動周波数が所定周波数(６０Ｈｚ)よりも低いと圧縮機５のボトムまで撹拌効果が得られず発熱量も小さいので、(油温Ｔｏ)−(飽和温度Ｔｓ)＝αが０以上であってもボトムでは二層分離していることがあり、逆に周波数が所定周波数よりも高いと撹拌効果が大きいから、α≦０であっても溶解域となる可能性があるからである。この周波数補正によって、二層分離の有無をより正確に把握することができる。ここまでの信号処理過程を図４（Ａ）に簡略化して示す。
【００３０】
次に、二層分離判定部１８は、周波数補正部１７から上記補正差αaを表す信号を受けて、この補正差αaが零以下(αa≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機５内で二層に分離していると判断して、二層分離していることを表す信号を出力する。一方、上記二層分離判定部１８は、上記補正値αａが零を越えている(αa＞０)ときには、上記冷媒と潤滑油とが圧縮機５内で二層分離していないと判断して、二層分離していないことを表す信号を出力する。
【００３１】
この二層分離判定部１８が、二層分離していることを表す信号を出力したときに、圧縮機５の潤滑不足警報を発して二層分離回避運転を行うようにすれば、二層分離に起因する圧縮機の摺動部の摩擦や焼付を未然に防止することができる。
【００３２】
〔第２実施例〕
つぎに、図２に第２実施例としての空気調和機の構成を示す。この第２実施例は、それぞれ冷媒管路で接続されている室内熱交換器２１と室外熱交換器２２と絞り膨張部２３と四路切替弁２４と圧縮機２５とアキュムレータ２６とを備えている。この空気調和機は、この空気調和機で使用している冷媒よりも比重が小さくて、しかも上記冷媒との相溶性が無い油を潤滑油として使用している。
【００３３】
アキュムレータ２６への吸入管には吸入圧力センサ２７が取り付けられている。また、吐出管２８には吐出圧力センサ３０と吐出管温度センサ３１が取り付けられている。また、この第２実施例は、上記吸入圧力センサ２７と吐出圧力センサ３０とに接続されている入力値選択部３２と、吐出管温度センサ３１に接続されている油温補正計算部３３を備えている。
【００３４】
上記入力値選択部３２は飽和温度計算部３４に接続されており、この飽和温度計算部３４は比較部３５に接続されている。一方、上記油温補正計算部３３は比較部３５に接続されている。上記比較部３５は周波数補正部３６に接続されており、周波数補正部３６は二層分離判定部３７に接続されている。
【００３５】
上記構成の空気調和機が、上記吸入圧力センサ２７と吐出圧力センサ３０と吐出管温度センサ３１からの信号に基づいて、圧縮機２５内での二層分離を判定する動作を説明する。
【００３６】
まず、上記入力値選択部３２は、吸入圧力センサ２７から吸入管での吸入圧力Ｐｓを表す信号Ｓｓを受け、吐出圧力センサ３０から吐出管での吐出圧力Ｐｄを表す信号Ｓｄを受ける。そして、図２下に示すように、圧縮機２５が高圧ドーム型である場合には、この入力値選択部３２は、冷房時,暖房時共に吐出圧力Ｐｄを表す信号Ｓｄを選択して、この信号Ｓｄを飽和温度計算部３４に出力する。一方、圧縮機２５が低圧ドーム型である場合には、入力値選択部３２は、冷房時,暖房時共に吸入圧力Ｐｓを表す信号Ｓｓを選択して、この信号Ｓｓを飽和温度計算部３４に出力する。
【００３７】
次に、飽和温度計算部３４は、吐出圧力Ｐｄを表す信号Ｓｄを受けたときには、吐出圧力用の飽和温度換算式を使用して上記吐出圧力Ｐｄから圧縮機２５での冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。また、飽和温度計算部３４は、吸入圧力Ｐｓを表す信号Ｓｓを受けたときには、吸入圧力用の飽和温度換算式を使用して上記吸入圧力Ｐｓから圧縮機２５での冷媒の飽和温度Ｔｓを算出する。
【００３８】
一方、上記油温補正計算部３３は、吐出管温度センサ３１が出力した信号Ｓtを受けて、この信号Ｓtが表す吐出管の温度Ｔｄを補正して、圧縮機２５内の油の温度Ｔｏを計算する。
【００３９】
次に、比較部３５は、上記飽和温度計算部３４からの飽和温度Ｔｓを表す信号と、油温補正計算部３３からの油温Ｔｏを表す信号とを受けて、飽和温度Ｔｓと油温Ｔｏとを比較して、油の温度Ｔｏから飽和温度Ｔｓを差し引いて、差α＝(油温Ｔｏ)−(飽和温度Ｔｓ)を算出する。
【００４０】
次に、周波数補正部３６は、圧縮機２５の駆動周波数を表す信号を受けて、この駆動周波数に応じて、上記差αに補正値Δを加算して、補正した差αａ＝(α＋Δ)を算出する。この補正値Δと上記駆動周波数との関係は正比例であり、図４(Ｂ)に示すように、上記駆動周波数が６０Ｈｚであるときに０℃である。ここまでの信号処理過程を図４（Ａ）に簡略化して示す。
【００４１】
次に、二層判定部３８は、周波数補正部３６から上記補正差αａを表す信号を受けて、この補正差αａが零以下(αａ≦０)になったときに、上記冷媒と潤滑油とが圧縮機２５内で二層に分離していると判断して、二層分離していることを表す信号を出力する。一方、上記二層分離判定部３７は、上記補正値αａが零を越えている(αａ＞０)ときには、上記冷媒と潤滑油とが圧縮機２５内で二層分離していないことを表す信号を出力する。
【００４２】
上記二層分離判定部３７が、二層分離していることを表す信号を出力したときに、潤滑不足警報を発して、二層分離回避運転を行うようにすれば、液冷媒潤滑による摺動部摩擦や焼付を未然に防止することができる。
【００４３】
〔第３実施例〕
つぎに、図３に第３実施例としての空気調和機の構成を示す。この空気調和機は、それぞれ冷媒管路で接続されている室内熱交換器５１と室外熱交換器５２と絞り膨張部５３と四路切替弁５４と圧縮機５５とアキュムレータ５６とを備えている。この空気調和機は、この空気調和機で使用している冷媒よりも比重が小さく、かつ、上記冷媒との相溶性が無い油を潤滑油として用いている。
【００４４】
また、この空気調和機は、外気温度を検出する外気温センサ５７を備えている。また、この空気調和機は、発停回路５８と二層分離検出回路６０を備えている。この二層分離検出回路６０には、外気温センサ５７からの外気温度Ｔoutを表す信号Ｓoutと、上記発停回路５８からの発停時間ｔssを表す信号Ｓssと発停回数ｎを表す信号Ｓnが入力されるようになっている。
【００４５】
上記発停回路５８は、圧縮機５５が５分間以上連続運転してから停止した場合には、このオンオフ動作は発停としてカウントしない。また、発停回路５８は、圧縮機５５が１０分以上連続運転した場合には、発停回数のカウント数を零に戻して、新たなカウントを開始する。その理由は、１０分以上連続運転した状態では、冷媒が圧縮機５５から吐出されてしまっているからである。
【００４６】
上記二層分離検出回路６０は、図５に示すように、圧縮機５５の発停回数ｎが外気温度ｔoutによって決まっている判定回数Ｎjを越えたときに、圧縮機５５内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機５５内の給油口を越えていると判断する。
【００４７】
上記構成の空気調和機の二層分離検出回路６０は、外気温センサ５７からの信号Ｓoutを受けて外気温度Ｔoutを検出する。そして、この二層分離検出回路６０は、発停回路５８からの信号ＳssとＳnとを受けて、圧縮機５５がオン状態からオフ状態になる発停の回数ｎが外気温度ｔoutによって決まっている所定の判定回数Ｎjに達したときに、圧縮機５５内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機５５内の給油口を越える直前であると判断する。
【００４８】
具体的に外気温が−２℃であるときには、発停回路５８は、図６に示すように、圧縮機５５がオンオフする発停パターンに応じて発停回数ｎをカウントする。そして、この発停回数ｎが１,２…と増加して行くにしたがって、給油口での油の濃度(wt％)が低下する。そして、発停回数ｎが３回になると、上記二層分離検出回路６０は、発停回路５８から発停回数ｎ＝３であることを表す信号Ｓｎを受けて、圧縮機５５内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機５５内の給油口を越える直前であると判断する。この判断をしたときに、二層分離検出回路６０が潤滑不足警報信号を出力して、二層分離回避運転を行うようにすれば、潤滑不良による圧縮機の摺動部摩擦や焼付を未然に防止することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍機は、二層分離判定手段が、油温検出手段が検出した油温と、冷媒飽和温度検出手段が検出した冷媒の飽和温度とを比較する。そして、上記判別手段は、上記油温と上記飽和温度との差α＝(上記油温−上記飽和温度)が零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機内で二層に分離していると判断する。
【００５０】
したがって、この発明によれば、圧縮機内での二層分離の有無を判定することができる。また、上記判別手段が上記二層分離していると判断したときに圧縮機の潤滑不足を警報して、二層分離回避運転を行うようにすれば、摺動部の摩耗や焼き付きを未然に防止することができる。
【００５１】
また、請求項１の発明の冷凍機では、上記二層分離判定手段は、上記圧縮機の運転周波数が所定値であるときに、上記差αが零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機内で二層に分離していると判断する。また、上記判定手段は、上記圧縮機の運転周波数が上記所定値よりも大きくなったときに、この大きくなった分だけ上記差αを増大させた値が、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機内で二層に分離していると判断する。また、上記判定手段は、上記圧縮機の運転周波数が上記所定値よりも小さくなったときに、この小さくなった分だけ上記差αを減少させた値が、零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機内で二層に分離していると判断する。
【００５２】
圧縮機の運転周波数が増加したときには、差αが同じ値であっても二層分離し難くなる一方、圧縮機の運転周波数が減少したときには、差αが同じ値であっても二層分離し易くなる。従って、請求項１の発明のように、圧縮機の運転周波数が所定の値に対して増減したときに、判定手段が判定基準値である値αを増減させることによって、圧縮機内の二層分離判断をより正確に行うことができる。
【００５３】
また、請求項２の発明は、二層分離判定手段は、圧縮機がオン状態からオフ状態になる発停の回数が、外気温度によって決まっている所定の判定回数に達したときに、上記圧縮機内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機内の給油口を越える直前であると判断する。
【００５４】
従って、この発明によれば、圧縮機内での二層分離の有無を判別することができる。また、上記判定手段が上記二層分離面が給油口を越える直前であると判断したときに、潤滑不足の警報を発し、二層分離回避運転を行うようにすれば、摺動部の摩耗や焼き付きを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の冷凍機の第１実施例としての空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の第２実施例としての空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の第３実施例としての空気調和機の構成を示すブロック図である。
【図４】 図４(Ａ)はこの発明の信号処理の流れを示す図であり、図４(Ｂ)は周波数補正特性図である。
【図５】 この発明の第３実施例において、外気温が高くなるほど二層分離面が給油口を越えるまでの発停回数が多くなることを示す図である。
【図６】 外気温が−２℃のときに、圧縮機の発停にしたがって給油口の油濃度が徐々に低下して二層分離が発生する様子を示すタイムチャートである。
【図７】 図７(Ａ)は温度と冷媒分率に対する二層分離域を示す二層分離線図であり、図７(Ｂ)は圧縮機内での二層分離状態を示す模式図である。
【図８】 圧縮機内での冷媒の飽和温度を破線で示し、油の温度を実線で示した溶解度線図である。
【符号の説明】
１,２１,５１…室内熱交換器、２,２２,５２…室外熱交換器、
３,２３,５３…絞り膨張部、４,２４,５４…四路切替弁、
５,２５,５５…圧縮機、６,２６,５６…アキュムレータ、
７…第１の温度センサ、８…第２の温度センサ、
１０,３２…入力値選択部、１１…配管圧損補正計算部、
１２,３５…比較部、１３…吐出配管、１５…第３の温度センサ、
１６,３３…油温補正計算部、１７,３６…周波数補正部、
１８,３７…二層分離判定部、２７…吸入圧力センサ、
３０…吐出圧力センサ、３１…吐出管温度センサ、３４…飽和温度計算部、
５７…外気温センサ、５８…発停回路、６０…二層分離検出回路。
Claims (2)
- 冷媒よりも比重が小さく、かつ、上記冷媒との相溶性が実質的に無い油を圧縮機(５,２５)の潤滑油として用いている冷凍機において、
上記圧縮機(５,２５)内の油の温度を検出する油温検出手段(１５,１６,３１,３３)と、
上記圧縮機(５,２５)内の圧力によって定まる上記冷媒の飽和温度を検出する冷媒飽和温度検出手段(７,８,１０,１１,２７,３０,３２,３４)と、
上記油温検出手段(１５,１６,３１,３３)が検出した油温と、上記冷媒飽和温度検出手段(７,８,１０,１１,２７,３０,３２,３４)が検出した上記冷媒の飽和温度とを比較して、上記油温と上記飽和温度との差α＝（上記油温−上記飽和温度）が零以下(α≦０)になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機(５,２５)内で二層に分離していると判断する二層分離判定手段(１２,１８,３５,３７)とを備え、
上記二層分離判定手段 ( １２ , １８ , ３５ , ３７ ) は、
上記圧縮機 ( ５ , ２５ ) の運転周波数が所定値であるときに、上記差αが零以下 ( α≦０ ) になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機 ( ５ , ２５ ) 内で二層に分離していると判断し、
上記圧縮機 ( ５ , ２５ ) の運転周波数が上記所定値よりも大きくなったときに、この大きくなった分だけ上記差αを増大させた値 ( α a) が、零以下 ( α≦０ ) になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機 ( ５ , ２５ ) 内で二層に分離していると判断し、
上記圧縮機 ( ５ , ２５ ) の運転周波数が上記所定値よりも小さくなったときに、この小さくなった分だけ上記差αを減少させた値（α a ）が、零以下 ( α≦０ ) になったときに、上記冷媒と上記潤滑油とが上記圧縮機 ( ５ , ２５ ) 内で二層に分離していると判断することを特徴とする冷凍機。 - 冷媒よりも比重が小さく、かつ、上記冷媒との相溶性が実質的に無い非相溶油を圧縮機の潤滑油として用いている冷凍機において、
外気温度を検出する外気温度センサ(５７)と、
起動時に上記圧縮機がオンとオフとを繰り返して発停を行っているときに、上記圧縮機(５５)が５分未満のオン状態からオフ状態になる発停回数をカウントする発停回路(５８)と、
上記外気温度センサ(５７)からの外気温度を表す信号(Ｓout)と、上記発停回路(５８)からの発停回数を表す信号(Ｓｎ)とが入力され、圧縮機(５５)の発停の回数が、外気温度によって決まっている所定の判定回数に達したときに、上記圧縮機内の冷媒と潤滑油とが二層に分離していて、この分離面が圧縮機内の給油口を越える直前であると判断する二層分離判定手段(６０)を備えていることを特徴とする冷凍機。
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-
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