JP4169620B2 - 冷媒サイクル装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離して密閉容器内に戻すためのオイル分離器を備えた冷媒サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年地球環境問題に対応するためにカーエアコンなどの空調機器の冷媒サイクル装置に冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が用いられてきている（特許文献１参照）。そして、係る冷媒サイクル装置では例えば内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサが使用される。このロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と回転圧縮機構部を備え、この回転圧縮機構部を構成する第１の回転圧縮要素の吸込ポートからガス冷媒がシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となり、シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。
【０００３】
そして、この密閉容器内の中間圧のガス冷媒は第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧のガス冷媒となり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て冷媒吐出管より外部に吐出されるものであった。
【０００４】
このロータリコンプレッサから吐出されたガス冷媒は冷媒回路のガスクーラに流入して放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器（エバポレータ）で蒸発し、ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素に吸入される冷媒サイクルを繰り返す。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２９４５８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、このようなロータリコンプレッサを備えた冷媒サイクル装置では第２の回転圧縮要素から吐出されたガス冷媒はそのまま外部の熱交換器に吐出されるため、冷媒回路へのオイルの流出が多くなる。係るオイル吐出量が多くなると、冷媒回路の冷媒循環に支障を来すと共に、ロータリコンプレッサ内のオイルレベルも低下し、摺動性能やシール性が低下してしまう問題がある。また、この問題は係る内部中間圧型のロータリコンプレッサに限らず、密閉容器内に吸い込んだ冷媒を回転圧縮要素で圧縮し、外部に吐出する内部低圧型のロータリコンプレッサでも同様に生じる。
【０００７】
そこで、従来よりロータリコンプレッサから出た冷媒吐出管にオイル分離器を接続して吐出ガス冷媒からオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻す工夫が成されているが、オイル分離器内は高圧となるため、それより低い中間圧或いは低圧の密閉容器内にオイルを戻すために圧力調整が必要となる。そのため、従来ではオイル戻し管に通常キャピラリチューブを設けていたが、駆動要素の回転数が低くなってオイル吐出量が少なくなると、オイル戻し管内にオイルが無くなり、このオイル戻し管を介して冷媒サイクル装置の高圧側と中間圧側（低圧側）とが連通され、バイパスされてしまう。これによって著しい効率の低下が発生する。
【０００８】
一方、駆動要素の回転数が高くなってオイル吐出量が多くなると、今度はオイル戻り量が不足してオイルレベルが低下し、オイル枯渇が生じて摺動性能やシール性の低下が生じる問題があった。
【０００９】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ロータリコンプレッサへのオイル戻しを的確に行うことができる冷媒サイクル装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、オイル戻し管に設けられた電動膨張弁と、この電動膨張弁の開度を制御する制御装置を備え、制御装置は、電動膨張弁の開度を駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、回転数が低くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、回転数が高くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を多くするので、駆動要素の回転数が高い状態における密閉容器内のオイル枯渇を防止できるようになる。
【００１１】
請求項２の発明では、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、オイル戻し管に設けられた電磁弁と、この電磁弁の開時間若しくは開回数を制御する制御装置を備え、制御装置は、電磁弁の開時間若しくは開回数を駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、回転数が低くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、回転数が高くなると、オイル戻し管から前記密閉容器内に帰還するオイル量を多くするので、駆動要素の回転数が高い状態における密閉容器内のオイル枯渇を防止できるようになる。
【００１２】
これらにより、常時最適なオイル戻しを実現できるようになり、ロータリコンプレッサの信頼性の向上と性能及び効率の著しい改善を図ることが可能となるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した冷媒サイクル装置１に使用されるロータリコンプレッサの実施例としての内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図、図２は本発明の冷媒サイクル装置１の冷媒回路図をそれぞれ示している。尚、実施例の冷媒サイクル装置１は高圧側が超臨界となる遷臨界冷媒サイクルである。
【００１４】
図中１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された駆動要素１４及びこの駆動要素１４の下側に配置され、駆動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００１５】
密閉容器１２は、底部をオイル溜めＴとし、駆動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されている。このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには駆動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００１６】
エンドキャップ１２Ｂのターミナル２０周囲には、座押成形によって所定曲率の段差部１２Ｃが環状に形成されている。また、ターミナル２０は端子１３９、１３９が貫通して取り付けられた円形のガラス部２０Ａと、このガラス部２０Ａの周囲に形成され、斜め外下方に鍔状に張り出した金属製の取付部２０Ｂとから構成されている。そして、ターミナル２０は、そのガラス部２０Ａを下側から取付孔１２Ｄに挿入して上側に臨ませ、取付部２０Ｂを取付孔１２Ｄの周縁に当接させた状態でエンドキャップ１２Ｂの取付孔１２Ｄ周縁に取付部２０Ｂを溶接することで、エンドキャップ１２Ｂに固定されている。
【００１７】
駆動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隙を設けて挿入配置されたロータ２４とから構成されている。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。
【００１８】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６に形成された図示しない歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して構成されている。
【００１９】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第２の回転圧縮要素３４と第１の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置されたシリンダ３８、シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画する後述する上下ベーン（図示せず）と、上シリンダ３８の上側（駆動要素１４側）の開口面及び下シリンダ４０の下側（駆動要素１４とは反対側）の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。
【００２０】
上部支持部材５４および下部支持部材５６には、吸込ポート１６１、１６２にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、凹陥した吐出消音室６２、６４が形成されると共に、これら両吐出消音室６２、６４の開口部はそれぞれカバーにより閉塞される。即ち、吐出消音室６２はカバーとしての上部カバー６６、吐出消音室６４はカバーとしての下部カバー６８にて閉塞される。
【００２１】
この場合、上部支持部材５４の中央には駆動要素１４方向に突出する長軸受けとなる軸受け５４Ａが起立形成されており、この軸受け５４Ａ内面には筒状のブッシュ１２２が装着されている。このブッシュ１２２は、回転軸１６と軸受け５４Ａ間に介在し、当該ブッシュ１２２の内面が回転軸１６に摺動自在に接触している。ブッシュ１２２は給油が不十分な状況でも良好な摺動性を保持できる耐摩耗性の高いカーボン材料にて構成されている。
【００２２】
また、下部支持部材５６の中央には軸受け５４Ａと比較して短軸受けとなる軸受け５６Ａが貫通形成されており、この軸受け５６Ａ内面にもブッシュ１２２同様のブッシュ１２４が装着されている。このブッシュ１２４も、回転軸１６と軸受け５６Ａ間に介在し、当該ブッシュ１２４の内面が回転軸１６に摺動自在に接触している。これにより、回転軸１６は、回転圧縮機構部１８の駆動要素１４側（上側）ではブッシュ１２２を介して上部支持部材５４の軸受け５４Ａに保持され、駆動要素１４と反対側（下側）はブッシュ１２４を介して下部支持部材５６の軸受け５６Ａに保持される。
【００２３】
下部カバー６８は、ドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４カ所を主ボルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固定され、第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開口部を閉塞する。この主ボルト１２９・・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。
【００２４】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内における上部カバー６６の駆動要素１４側は、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する孔である図示しない連通路にて連通されている。この連通路の上端には中間吐出管１２１が立設されており、この中間吐出管１２１は上方の駆動要素１４のステータ２２に巻装された相隣接するステータコイル２８、２８間の隙間に指向している。
【００２５】
また、上部カバー６６は第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と連通する吐出消音室６２の上面開口部を閉塞し、密閉容器１２内を吐出消音室６２と駆動要素１４側とに仕切る。この上部カバー６６は周辺部が４本の主ボルト７８・・・により、上から上部支持部材５４に固定されている。この主ボルト７８・・・の先端は下部支持部材５６に螺合する。
【００２６】
次に、上シリンダ３８の下側の開口面及び下シリンダ４０の上側の開口面を閉塞する中間仕切板３６内には、上シリンダ３８内の吸込側に対応する位置に、外周面から内周面に至り、外周面と内周面とを連通して給油路を構成する貫通孔１３１が穿設されており、この貫通孔１３１の外周面側に封止材１３２を圧入して外周面側の開口を封止している。また、この貫通孔１３１の中途部には上側に延在する連通孔１３３が穿設されている。
【００２７】
一方、上シリンダ３８の吸込ポート１６１（吸込側）には中間仕切板３６の連通孔１３３に連通する連通孔１３４が穿設されている。また、回転軸１６内には軸中心に鉛直方向に設けられたオイル孔（図示せず）と、このオイル孔に連通する横方向の給油孔８２、８４が形成されており（図示しないが回転軸１６の上下偏心部４２、４４にも給油孔が形成されている）、中間仕切板３６の貫通孔１３１の内周面側の開口は、これらの給油孔８２、８４を介して前記オイル孔に連通している。
【００２８】
そして、密閉容器１２内は後述する如く中間圧となるため、２段目で高圧となる上シリンダ３８内にはオイルの供給が困難となるが、中間仕切板３６を係る構成としたことにより、密閉容器１２内底部のオイル溜めＴから汲み上げられたオイルは、前記オイル孔を上昇して給油孔８２、８４から出て中間仕切板３６の貫通孔１３１に入り、連通孔１３３、１３４から上シリンダ３８の吸込側（吸込ポート１６１）に供給される。
【００２９】
ところで、回転軸１６と一体に１８０度の位相差を持って形成される上下偏心部４２、４４の相互間を連結する連結部９０は、その断面形状を回転軸１６の円形断面より断面積を大きくして剛性を持たせるために非円形状の例えばラグビーボール状とされている。即ち、回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面形状は上下偏心部４２、４４の偏心方向に直交する方向でその肉厚を大きくしている。
【００３０】
これにより、回転軸１６に一体に設けられた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面積を大きくし、断面２次モーメントを増加させて強度（剛性）を増し、耐久性と信頼性を向上させている。特に、使用圧力の高い冷媒を２段圧縮する場合、高低圧の圧力差が大きくなるために回転軸１６にかかる荷重も大きくなるが、連結部９０の断面積を大きくしてその強度（剛性）を増しているので、回転軸１６が弾性変形してしまうのを防止できる。
【００３１】
そして、このロータリコンプレッサ１０には冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性および毒性等を考慮して自然冷媒である前記二酸化炭素（ＣＯ2）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等既存のオイルが使用される。
【００３２】
密閉容器１２の側面（容器本体１２Ａの側面）には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０、吐出消音室６２及び上部カバー６６の上側（駆動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。また、スリーブ１４４はスリーブ１４１と略９０度ずれた位置にある。
【００３３】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８にガス冷媒を導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８に連通される。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の外側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００３４】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０にガス冷媒を導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０に連通される。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２に連通される。容器本体１２Ａの側面となる冷媒吐出管９６と駆動要素１４との間には後述するオイル戻し管１９０の一端が溶接固定されて密閉容器１２内に開口し、他端は後述するオイル冷却通路１８４出口に溶接固定され、連通している。
【００３５】
また、スリーブ１４１、１４３、１４４の外面周囲には配管接続用のカプラが係合可能な鍔部１５１（スリーブ１４４の鍔部は図示せず）が形成されており、スリーブ１４２の外面には配管接続用のネジ溝１５２が形成されている。これにより、スリーブ１４１、１４３、１４４にはロータリコンプレッサ１０の製造工程における完成検査で気密試験を行う場合に試験用配管の図示しないカプラを鍔部１５１に容易に接続できるようになると共に、スリーブ１４２にはネジ溝１５２を使用して試験用配管を容易にネジ止めできるようになる。特に、上下で隣接するスリーブ１４１と１４２は、一方のスリーブ１４１に鍔部１５１が、他方のスリーブ１４２にネジ溝１５２が形成されていることで、狭い空間で試験用配管を各スリーブ１４１、１４２に接続可能となる。
【００３６】
そして、上記ロータリコンプレッサ１０は、例えば図２に示すような冷蔵庫、ルームエアコン、カーエアコン、パッケージエアコンなどの冷媒サイクル装置１の冷媒回路の一部を構成する。即ち、ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６はオイル分離器１７０に接続され、このオイル分離器１７０の冷媒出口はガスクーラ１５４の入口に接続される。このガスクーラ１５４の出口側の配管１５３は減圧装置としての膨張弁１５６を経て蒸発器（エバポレータ）１５７の入口に至り、蒸発器１５７の出口は冷媒導入管９４に接続される。
【００３７】
オイル分離器１７０のオイル出口にはオイル戻し管１９０の一端が接続されている。このオイル戻し管１９０には流路制御装置としての電動膨張弁１７２が接続されており、オイル戻し管１９０の他端は密閉容器１２内に連通接続されている。また、１７１は制御装置としてインバータを有するコントローラであり、このコントローラ１７１はインバータを用いてロータリコンプレッサ１０の駆動要素１４の回転数（運転周波数）を制御する。また、コントローラ１７１はこの駆動要素１４の回転数（運転周波数）を用いて後述する如く電動膨張弁１７２の弁開度を制御する。
【００３８】
以上の構成で、次に冷媒サイクル装置１の動作を説明する。コントローラ１７１によりロータリコンプレッサ２の駆動要素１４に通電され、それによって第１及び第２の回転圧縮要素５２、５３が駆動されると、ロータリコンプレッサ１０からは前述した如く二段圧縮され、超臨界圧力となったガス冷媒（ＣＯ2）が冷媒吐出管９６内に吐出される。吐出されたガス冷媒は冷媒吐出管９６からオイル分離器１７０に入り、そこで冷媒中に混入したオイルが分離され、オイル分離器１７０内底部に溜まる。
【００３９】
このオイル分離器１７０でオイルが分離された高温高圧のガス冷媒は、ガスクーラ１５４に流入して空冷される（ここで加熱作用を発揮）がこの時点では冷媒は依然超臨界域にあり、凝縮しない。ガスクーラ１５４内で所定の温度に冷却された冷媒は、配管１５３から膨張弁１５６に入り、そこで減圧される過程で凝縮する。液化した冷媒はその後蒸発器１５７に入り、そこで蒸発して冷却作用を発揮する。蒸発器１５７を出た冷媒はその後、ロータリコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２に吸入されるサイクルを繰り返す。
【００４０】
一方、オイル分離器１７０で分離されたオイルはオイル戻し管１９０に入り、電動膨張弁１７２を経て密閉容器１２内に帰還する。ここで、コントローラ１７１による電動膨張弁１７２の弁開度制御を図３に基づいて説明する。
【００４１】
コントローラ１７１は前記蒸発器１５７にて要求される冷却能力或いはガスクーラ１５４にて要求される加熱能力などに基づいてロータリコンプレッサ１０の駆動要素１４の回転数（運転周波数）を制御している。そして、コントローラ１７１はこの駆動要素１４の回転数（運転周波数）の二乗に比例して電動膨張弁１７２の弁開度を制御する。図３において横軸Ｘは駆動要素１４の運転周波数（回転数）、縦軸Ｙは電動膨張弁１７２の弁開度を示しており、制御に用いる関数はＹ＝Ｆ（Ｘ2）で表される。
【００４２】
これにより、オイル分離器１７０からオイル戻し管１９０を介して密閉容器１２内に帰還するオイル量は駆動要素１４の回転数（運転周波数）の二乗に比例して変化することになる。即ち、駆動要素１４の回転数が２倍となると電動膨張弁１７２の弁開度は２の二乗に比例して拡大され、それによってオイル戻し管１９０から帰還するオイル量は増量される。また、駆動要素１４の回転数が１／２となると電動膨張弁１７２の弁開度は１／２の二乗に比例して狭められ、それによって帰還オイル量は減少される。
【００４３】
ここで、第２の回転圧縮要素３４から冷媒吐出管９６に吐出されるオイル量は駆動要素１４の回転数の二乗に比例して増大することが分かっているが、本発明によれば、駆動要素１４の回転数が高いときに多量のオイルを密閉容器１２に帰還させることができるので、オイル枯渇が生じなくなる。これにより、係る高回転時における回転圧縮機構部１８におけるシール性や摺動性が低下する不都合も回避される。
【００４４】
また、駆動要素１４の回転数が低くなると第２の回転圧縮要素３４からのオイル吐出量もその二乗に比例して少なくなるので、オイル分離器１７０内に溜まるオイル量も減る。従って、オイル分離器１７０からオイル戻し管１９０に入るオイル量も減少する。そして、オイル戻し管１９０内にオイルが存在しなくなると、オイル分離器１７０内と密閉容器１２内とが連通され、冷媒回路の高圧側と中間圧側とがバイパスされてしまうが、本発明ではコントローラ１７１が電動膨張弁１７２の弁開度を狭めて係るバイパス現象の発生を回避する。これにより、冷媒サイクル装置１の効率悪化を防止する。
【００４５】
尚、実施例では電動膨張弁１７２をオイル戻し管１９０の流路制御装置として用いたが、それに限らず、通常の電磁弁を用いてもよい。その場合には、単位時間当たりに電磁弁が開いている時間や、単位時間当たりに開く回数（一回の開時間は固定）を駆動要素１４の回転数の二乗に比例してコントローラ１７１により制御することになる。
【００４６】
また、実施例では内部中間圧型の２段圧縮式ロータリコンプレッサを例にとって説明したが、それに限らず、蒸発器１５７からの冷媒を密閉容器内に吸い込み、この密閉容器内の低圧冷媒を回転圧縮要素で圧縮して外部に吐出する所謂内部低圧型のロータリコンプレッサにも本発明は有効である。係る内部低圧型のロータリコンプレッサも回転圧縮要素からのオイル吐出が多くなるので、ロータリコンプレッサのオイル枯渇を確実に防止できると共に、高圧となるオイル分離器１７０内と低圧の密閉容器内とのバイパスを防止して効率の改善も実現できるようになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、オイル戻し管に設けられた電動膨張弁と、この電動膨張弁の開度を制御する制御装置を備え、制御装置は、電動膨張弁の開度を駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、回転数が低くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、回転数が高くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を多くするので、駆動要素の回転数が高い状態における密閉容器内のオイル枯渇を防止できるようになる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、オイル戻し管に設けられた電磁弁と、この電磁弁の開時間若しくは開回数を制御する制御装置を備え、制御装置は、電磁弁の開時間若しくは開回数を駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、回転数が低くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、回転数が高くなると、オイル戻し管から前記密閉容器内に帰還するオイル量を多くするので、駆動要素の回転数が高い状態における密閉容器内のオイル枯渇を防止できるようになる。
【００４９】
これらにより、常時最適なオイル戻しを実現できるようになり、ロータリコンプレッサの信頼性の向上と性能及び効率の著しい改善を図ることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した冷媒サイクル装置の一実施例の冷媒回路に使用される内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】 本発明の冷媒サイクル装置の一実施例の冷媒回路図である。
【図３】 図２の電動膨張弁の弁開度制御を説明する図である。
【符号の説明】
１ 冷媒サイクル装置
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 駆動要素
１８ 回転圧縮機構部
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
９６ 冷媒吐出管
１５４ ガスクーラ
１５６ 膨張弁
１５７ 蒸発器
１７０ オイル分離器
１７１ コントローラ（制御装置）
１７２ 電動膨張弁
１９０ オイル戻し管
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離して密閉容器内に戻すためのオイル分離器を備えた冷媒サイクル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年地球環境問題に対応するためにカーエアコンなどの空調機器の冷媒サイクル装置に冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が用いられてきている（特許文献１参照）。そして、係る冷媒サイクル装置では例えば内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサが使用される。このロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と回転圧縮機構部を備え、この回転圧縮機構部を構成する第１の回転圧縮要素の吸込ポートからガス冷媒がシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となり、シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。
【０００３】
そして、この密閉容器内の中間圧のガス冷媒は第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧のガス冷媒となり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て冷媒吐出管より外部に吐出されるものであった。
【０００４】
このロータリコンプレッサから吐出されたガス冷媒は冷媒回路のガスクーラに流入して放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器（エバポレータ）で蒸発し、ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素に吸入される冷媒サイクルを繰り返す。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２９４５８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、このようなロータリコンプレッサを備えた冷媒サイクル装置では第２の回転圧縮要素から吐出されたガス冷媒はそのまま外部の熱交換器に吐出されるため、冷媒回路へのオイルの流出が多くなる。係るオイル吐出量が多くなると、冷媒回路の冷媒循環に支障を来すと共に、ロータリコンプレッサ内のオイルレベルも低下し、摺動性能やシール性が低下してしまう問題がある。また、この問題は係る内部中間圧型のロータリコンプレッサに限らず、密閉容器内に吸い込んだ冷媒を回転圧縮要素で圧縮し、外部に吐出する内部低圧型のロータリコンプレッサでも同様に生じる。
【０００７】
そこで、従来よりロータリコンプレッサから出た冷媒吐出管にオイル分離器を接続して吐出ガス冷媒からオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻す工夫が成されているが、オイル分離器内は高圧となるため、それより低い中間圧或いは低圧の密閉容器内にオイルを戻すために圧力調整が必要となる。そのため、従来ではオイル戻し管に通常キャピラリチューブを設けていたが、駆動要素の回転数が低くなってオイル吐出量が少なくなると、オイル戻し管内にオイルが無くなり、このオイル戻し管を介して冷媒サイクル装置の高圧側と中間圧側（低圧側）とが連通され、バイパスされてしまう。これによって著しい効率の低下が発生する。
【０００８】
一方、駆動要素の回転数が高くなってオイル吐出量が多くなると、今度はオイル戻り量が不足してオイルレベルが低下し、オイル枯渇が生じて摺動性能やシール性の低下が生じる問題があった。
【０００９】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ロータリコンプレッサへのオイル戻しを的確に行うことができる冷媒サイクル装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、オイル戻し管に設けられた電動膨張弁と、この電動膨張弁の開度を制御する制御装置を備え、制御装置は、電動膨張弁の開度を駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、回転数が低くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、回転数が高くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を多くするので、駆動要素の回転数が高い状態における密閉容器内のオイル枯渇を防止できるようになる。
【００１１】
請求項２の発明では、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、オイル戻し管に設けられた電磁弁と、この電磁弁の開時間若しくは開回数を制御する制御装置を備え、制御装置は、電磁弁の開時間若しくは開回数を駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、回転数が低くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、回転数が高くなると、オイル戻し管から前記密閉容器内に帰還するオイル量を多くするので、駆動要素の回転数が高い状態における密閉容器内のオイル枯渇を防止できるようになる。
【００１２】
これらにより、常時最適なオイル戻しを実現できるようになり、ロータリコンプレッサの信頼性の向上と性能及び効率の著しい改善を図ることが可能となるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した冷媒サイクル装置１に使用されるロータリコンプレッサの実施例としての内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断面図、図２は本発明の冷媒サイクル装置１の冷媒回路図をそれぞれ示している。尚、実施例の冷媒サイクル装置１は高圧側が超臨界となる遷臨界冷媒サイクルである。
【００１４】
図中１０は二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された駆動要素１４及びこの駆動要素１４の下側に配置され、駆動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる回転圧縮機構部１８にて構成されている。
【００１５】
密閉容器１２は、底部をオイル溜めＴとし、駆動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されている。このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには駆動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００１６】
エンドキャップ１２Ｂのターミナル２０周囲には、座押成形によって所定曲率の段差部１２Ｃが環状に形成されている。また、ターミナル２０は端子１３９、１３９が貫通して取り付けられた円形のガラス部２０Ａと、このガラス部２０Ａの周囲に形成され、斜め外下方に鍔状に張り出した金属製の取付部２０Ｂとから構成されている。そして、ターミナル２０は、そのガラス部２０Ａを下側から取付孔１２Ｄに挿入して上側に臨ませ、取付部２０Ｂを取付孔１２Ｄの周縁に当接させた状態でエンドキャップ１２Ｂの取付孔１２Ｄ周縁に取付部２０Ｂを溶接することで、エンドキャップ１２Ｂに固定されている。
【００１７】
駆動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隙を設けて挿入配置されたロータ２４とから構成されている。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。
【００１８】
ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６に形成された図示しない歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して構成されている。
【００１９】
前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、第２の回転圧縮要素３４と第１の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置されたシリンダ３８、シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下偏心部４２、４４に嵌合されて偏心回転する上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画する後述する上下ベーン（図示せず）と、上シリンダ３８の上側（駆動要素１４側）の開口面及び下シリンダ４０の下側（駆動要素１４とは反対側）の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成される。
【００２０】
上部支持部材５４および下部支持部材５６には、吸込ポート１６１、１６２にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、凹陥した吐出消音室６２、６４が形成されると共に、これら両吐出消音室６２、６４の開口部はそれぞれカバーにより閉塞される。即ち、吐出消音室６２はカバーとしての上部カバー６６、吐出消音室６４はカバーとしての下部カバー６８にて閉塞される。
【００２１】
この場合、上部支持部材５４の中央には駆動要素１４方向に突出する長軸受けとなる軸受け５４Ａが起立形成されており、この軸受け５４Ａ内面には筒状のブッシュ１２２が装着されている。このブッシュ１２２は、回転軸１６と軸受け５４Ａ間に介在し、当該ブッシュ１２２の内面が回転軸１６に摺動自在に接触している。ブッシュ１２２は給油が不十分な状況でも良好な摺動性を保持できる耐摩耗性の高いカーボン材料にて構成されている。
【００２２】
また、下部支持部材５６の中央には軸受け５４Ａと比較して短軸受けとなる軸受け５６Ａが貫通形成されており、この軸受け５６Ａ内面にもブッシュ１２２同様のブッシュ１２４が装着されている。このブッシュ１２４も、回転軸１６と軸受け５６Ａ間に介在し、当該ブッシュ１２４の内面が回転軸１６に摺動自在に接触している。これにより、回転軸１６は、回転圧縮機構部１８の駆動要素１４側（上側）ではブッシュ１２２を介して上部支持部材５４の軸受け５４Ａに保持され、駆動要素１４と反対側（下側）はブッシュ１２４を介して下部支持部材５６の軸受け５６Ａに保持される。
【００２３】
下部カバー６８は、ドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４カ所を主ボルト１２９・・・によって下から下部支持部材５６に固定され、第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開口部を閉塞する。この主ボルト１２９・・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。
【００２４】
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内における上部カバー６６の駆動要素１４側は、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する孔である図示しない連通路にて連通されている。この連通路の上端には中間吐出管１２１が立設されており、この中間吐出管１２１は上方の駆動要素１４のステータ２２に巻装された相隣接するステータコイル２８、２８間の隙間に指向している。
【００２５】
また、上部カバー６６は第２の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８内部と連通する吐出消音室６２の上面開口部を閉塞し、密閉容器１２内を吐出消音室６２と駆動要素１４側とに仕切る。この上部カバー６６は周辺部が４本の主ボルト７８・・・により、上から上部支持部材５４に固定されている。この主ボルト７８・・・の先端は下部支持部材５６に螺合する。
【００２６】
次に、上シリンダ３８の下側の開口面及び下シリンダ４０の上側の開口面を閉塞する中間仕切板３６内には、上シリンダ３８内の吸込側に対応する位置に、外周面から内周面に至り、外周面と内周面とを連通して給油路を構成する貫通孔１３１が穿設されており、この貫通孔１３１の外周面側に封止材１３２を圧入して外周面側の開口を封止している。また、この貫通孔１３１の中途部には上側に延在する連通孔１３３が穿設されている。
【００２７】
一方、上シリンダ３８の吸込ポート１６１（吸込側）には中間仕切板３６の連通孔１３３に連通する連通孔１３４が穿設されている。また、回転軸１６内には軸中心に鉛直方向に設けられたオイル孔（図示せず）と、このオイル孔に連通する横方向の給油孔８２、８４が形成されており（図示しないが回転軸１６の上下偏心部４２、４４にも給油孔が形成されている）、中間仕切板３６の貫通孔１３１の内周面側の開口は、これらの給油孔８２、８４を介して前記オイル孔に連通している。
【００２８】
そして、密閉容器１２内は後述する如く中間圧となるため、２段目で高圧となる上シリンダ３８内にはオイルの供給が困難となるが、中間仕切板３６を係る構成としたことにより、密閉容器１２内底部のオイル溜めＴから汲み上げられたオイルは、前記オイル孔を上昇して給油孔８２、８４から出て中間仕切板３６の貫通孔１３１に入り、連通孔１３３、１３４から上シリンダ３８の吸込側（吸込ポート１６１）に供給される。
【００２９】
ところで、回転軸１６と一体に１８０度の位相差を持って形成される上下偏心部４２、４４の相互間を連結する連結部９０は、その断面形状を回転軸１６の円形断面より断面積を大きくして剛性を持たせるために非円形状の例えばラグビーボール状とされている。即ち、回転軸１６に設けた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面形状は上下偏心部４２、４４の偏心方向に直交する方向でその肉厚を大きくしている。
【００３０】
これにより、回転軸１６に一体に設けられた上下偏心部４２、４４を連結する連結部９０の断面積を大きくし、断面２次モーメントを増加させて強度（剛性）を増し、耐久性と信頼性を向上させている。特に、使用圧力の高い冷媒を２段圧縮する場合、高低圧の圧力差が大きくなるために回転軸１６にかかる荷重も大きくなるが、連結部９０の断面積を大きくしてその強度（剛性）を増しているので、回転軸１６が弾性変形してしまうのを防止できる。
【００３１】
そして、このロータリコンプレッサ１０には冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性および毒性等を考慮して自然冷媒である前記二酸化炭素（ＣＯ2）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等既存のオイルが使用される。
【００３２】
密閉容器１２の側面（容器本体１２Ａの側面）には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０、吐出消音室６２及び上部カバー６６の上側（駆動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。また、スリーブ１４４はスリーブ１４１と略９０度ずれた位置にある。
【００３３】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８にガス冷媒を導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８に連通される。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の外側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００３４】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０にガス冷媒を導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０に連通される。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２に連通される。容器本体１２Ａの側面となる冷媒吐出管９６と駆動要素１４との間には後述するオイル戻し管１９０の一端が溶接固定されて密閉容器１２内に開口し、他端は後述するオイル冷却通路１８４出口に溶接固定され、連通している。
【００３５】
また、スリーブ１４１、１４３、１４４の外面周囲には配管接続用のカプラが係合可能な鍔部１５１（スリーブ１４４の鍔部は図示せず）が形成されており、スリーブ１４２の外面には配管接続用のネジ溝１５２が形成されている。これにより、スリーブ１４１、１４３、１４４にはロータリコンプレッサ１０の製造工程における完成検査で気密試験を行う場合に試験用配管の図示しないカプラを鍔部１５１に容易に接続できるようになると共に、スリーブ１４２にはネジ溝１５２を使用して試験用配管を容易にネジ止めできるようになる。特に、上下で隣接するスリーブ１４１と１４２は、一方のスリーブ１４１に鍔部１５１が、他方のスリーブ１４２にネジ溝１５２が形成されていることで、狭い空間で試験用配管を各スリーブ１４１、１４２に接続可能となる。
【００３６】
そして、上記ロータリコンプレッサ１０は、例えば図２に示すような冷蔵庫、ルームエアコン、カーエアコン、パッケージエアコンなどの冷媒サイクル装置１の冷媒回路の一部を構成する。即ち、ロータリコンプレッサ１０の冷媒吐出管９６はオイル分離器１７０に接続され、このオイル分離器１７０の冷媒出口はガスクーラ１５４の入口に接続される。このガスクーラ１５４の出口側の配管１５３は減圧装置としての膨張弁１５６を経て蒸発器（エバポレータ）１５７の入口に至り、蒸発器１５７の出口は冷媒導入管９４に接続される。
【００３７】
オイル分離器１７０のオイル出口にはオイル戻し管１９０の一端が接続されている。このオイル戻し管１９０には流路制御装置としての電動膨張弁１７２が接続されており、オイル戻し管１９０の他端は密閉容器１２内に連通接続されている。また、１７１は制御装置としてインバータを有するコントローラであり、このコントローラ１７１はインバータを用いてロータリコンプレッサ１０の駆動要素１４の回転数（運転周波数）を制御する。また、コントローラ１７１はこの駆動要素１４の回転数（運転周波数）を用いて後述する如く電動膨張弁１７２の弁開度を制御する。
【００３８】
以上の構成で、次に冷媒サイクル装置１の動作を説明する。コントローラ１７１によりロータリコンプレッサ２の駆動要素１４に通電され、それによって第１及び第２の回転圧縮要素５２、５３が駆動されると、ロータリコンプレッサ１０からは前述した如く二段圧縮され、超臨界圧力となったガス冷媒（ＣＯ2）が冷媒吐出管９６内に吐出される。吐出されたガス冷媒は冷媒吐出管９６からオイル分離器１７０に入り、そこで冷媒中に混入したオイルが分離され、オイル分離器１７０内底部に溜まる。
【００３９】
このオイル分離器１７０でオイルが分離された高温高圧のガス冷媒は、ガスクーラ１５４に流入して空冷される（ここで加熱作用を発揮）がこの時点では冷媒は依然超臨界域にあり、凝縮しない。ガスクーラ１５４内で所定の温度に冷却された冷媒は、配管１５３から膨張弁１５６に入り、そこで減圧される過程で凝縮する。液化した冷媒はその後蒸発器１５７に入り、そこで蒸発して冷却作用を発揮する。蒸発器１５７を出た冷媒はその後、ロータリコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素３２に吸入されるサイクルを繰り返す。
【００４０】
一方、オイル分離器１７０で分離されたオイルはオイル戻し管１９０に入り、電動膨張弁１７２を経て密閉容器１２内に帰還する。ここで、コントローラ１７１による電動膨張弁１７２の弁開度制御を図３に基づいて説明する。
【００４１】
コントローラ１７１は前記蒸発器１５７にて要求される冷却能力或いはガスクーラ１５４にて要求される加熱能力などに基づいてロータリコンプレッサ１０の駆動要素１４の回転数（運転周波数）を制御している。そして、コントローラ１７１はこの駆動要素１４の回転数（運転周波数）の二乗に比例して電動膨張弁１７２の弁開度を制御する。図３において横軸Ｘは駆動要素１４の運転周波数（回転数）、縦軸Ｙは電動膨張弁１７２の弁開度を示しており、制御に用いる関数はＹ＝Ｆ（Ｘ2）で表される。
【００４２】
これにより、オイル分離器１７０からオイル戻し管１９０を介して密閉容器１２内に帰還するオイル量は駆動要素１４の回転数（運転周波数）の二乗に比例して変化することになる。即ち、駆動要素１４の回転数が２倍となると電動膨張弁１７２の弁開度は２の二乗に比例して拡大され、それによってオイル戻し管１９０から帰還するオイル量は増量される。また、駆動要素１４の回転数が１／２となると電動膨張弁１７２の弁開度は１／２の二乗に比例して狭められ、それによって帰還オイル量は減少される。
【００４３】
ここで、第２の回転圧縮要素３４から冷媒吐出管９６に吐出されるオイル量は駆動要素１４の回転数の二乗に比例して増大することが分かっているが、本発明によれば、駆動要素１４の回転数が高いときに多量のオイルを密閉容器１２に帰還させることができるので、オイル枯渇が生じなくなる。これにより、係る高回転時における回転圧縮機構部１８におけるシール性や摺動性が低下する不都合も回避される。
【００４４】
また、駆動要素１４の回転数が低くなると第２の回転圧縮要素３４からのオイル吐出量もその二乗に比例して少なくなるので、オイル分離器１７０内に溜まるオイル量も減る。従って、オイル分離器１７０からオイル戻し管１９０に入るオイル量も減少する。そして、オイル戻し管１９０内にオイルが存在しなくなると、オイル分離器１７０内と密閉容器１２内とが連通され、冷媒回路の高圧側と中間圧側とがバイパスされてしまうが、本発明ではコントローラ１７１が電動膨張弁１７２の弁開度を狭めて係るバイパス現象の発生を回避する。これにより、冷媒サイクル装置１の効率悪化を防止する。
【００４５】
尚、実施例では電動膨張弁１７２をオイル戻し管１９０の流路制御装置として用いたが、それに限らず、通常の電磁弁を用いてもよい。その場合には、単位時間当たりに電磁弁が開いている時間や、単位時間当たりに開く回数（一回の開時間は固定）を駆動要素１４の回転数の二乗に比例してコントローラ１７１により制御することになる。
【００４６】
また、実施例では内部中間圧型の２段圧縮式ロータリコンプレッサを例にとって説明したが、それに限らず、蒸発器１５７からの冷媒を密閉容器内に吸い込み、この密閉容器内の低圧冷媒を回転圧縮要素で圧縮して外部に吐出する所謂内部低圧型のロータリコンプレッサにも本発明は有効である。係る内部低圧型のロータリコンプレッサも回転圧縮要素からのオイル吐出が多くなるので、ロータリコンプレッサのオイル枯渇を確実に防止できると共に、高圧となるオイル分離器１７０内と低圧の密閉容器内とのバイパスを防止して効率の改善も実現できるようになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、オイル戻し管に設けられた電動膨張弁と、この電動膨張弁の開度を制御する制御装置を備え、制御装置は、電動膨張弁の開度を駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、回転数が低くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、回転数が高くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を多くするので、駆動要素の回転数が高い状態における密閉容器内のオイル枯渇を防止できるようになる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、オイル戻し管に設けられた電磁弁と、この電磁弁の開時間若しくは開回数を制御する制御装置を備え、制御装置は、電磁弁の開時間若しくは開回数を駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、回転数が低くなると、オイル戻し管から密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、回転数が高くなると、オイル戻し管から前記密閉容器内に帰還するオイル量を多くするので、駆動要素の回転数が高い状態における密閉容器内のオイル枯渇を防止できるようになる。
【００４９】
これらにより、常時最適なオイル戻しを実現できるようになり、ロータリコンプレッサの信頼性の向上と性能及び効率の著しい改善を図ることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した冷媒サイクル装置の一実施例の冷媒回路に使用される内部中間圧型多段（二段）圧縮式のロータリコンプレッサの縦断面図である。
【図２】 本発明の冷媒サイクル装置の一実施例の冷媒回路図である。
【図３】 図２の電動膨張弁の弁開度制御を説明する図である。
【符号の説明】
１ 冷媒サイクル装置
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１４ 駆動要素
１８ 回転圧縮機構部
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３６ 中間仕切板
９６ 冷媒吐出管
１５４ ガスクーラ
１５６ 膨張弁
１５７ 蒸発器
１７０ オイル分離器
１７１ コントローラ（制御装置）
１７２ 電動膨張弁
１９０ オイル戻し管
Claims (2)
- 密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して前記密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、
前記オイル戻し管に設けられた電動膨張弁と、該電動膨張弁の開度を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記電動膨張弁の開度を前記駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、
該回転数が低くなると、前記オイル戻し管から前記密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、前記回転数が高くなると、該オイル戻し管から前記密閉容器内に帰還するオイル量を多くすることを特徴とする冷媒サイクル装置。 - 密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮機構部とを備えたロータリコンプレッサと、該ロータリコンプレッサから吐出された冷媒中のオイルを分離し、オイル戻し管を介して前記密閉容器内に戻すためのオイル分離器とを備えた冷媒サイクル装置において、
前記オイル戻し管に設けられた電磁弁と、該電磁弁の開時間若しくは開回数を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記電磁弁の開時間若しくは開回数を前記駆動要素の回転数の二乗に比例して制御すると共に、
該回転数が低くなると、前記オイル戻し管から前記密閉容器内に帰還するオイル量を少なくし、前記回転数が高くなると、該オイル戻し管から前記密閉容器内に帰還するオイル量を多くすることを特徴とする冷媒サイクル装置。
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