JP2007322022A - 圧縮機装置および冷媒循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機停止時において、潤滑油が低圧側へ流出するのを防止する圧縮機装置および冷媒循環装置を提供する。
【解決手段】冷媒の吸入圧力よりも高圧の潤滑油を溜める貯油室を有する圧縮機７、凝縮器３、減圧手段４、および蒸発器５を有し、圧縮機７、凝縮器３、減圧手段４、および蒸発器５に冷媒を循環する冷媒循環装置１に用いられ、
圧縮機７を停止する停止指令を検出する停止指令検出手段と、停止指令検出手段により停止指令を検出すると、圧縮機７より吐出される高圧側の冷媒圧力ＰＨと、圧縮機７に吸入される低圧側の冷媒圧力ＰＬとの差圧ΔＰを縮小する差圧縮小手段と、差圧縮小手段により差圧ΔＰａを小さくした後に圧縮機７を停止する停止手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機装置および冷媒循環装置に関し、例えば冷凍サイクル等のシステムに用いる冷媒を圧縮する圧縮機を備える装置に適用して好適なものである。

従来、例えば冷凍サイクル等のシステムにおいて、圧縮した冷媒の吐出圧力が供給される高圧側にセパレータを有し、圧縮機構部などの内部の潤滑を行う圧縮機がある。この種の圧縮機では、停止するときに、システムの冷媒循環回路において高圧と低圧の差圧が生じており、貯油室に溜められている潤滑油が圧縮機構部の吸入・圧縮する作動室へ流れ込むおそれがあるので、次回起動時に過大なオイル圧縮や、貯留室が空となる状態を回避する必要がある。

特許文献１の開示する技術では、貯油室から作動室に至るオイル流路の開閉を行なう弁機構を設けることを提案している。この技術では、圧縮機の電動機部の停止時に、弁機構により貯油室内の潤滑油が作動室に溜まるのを防止するようにしている。

特許文献２の開示する技術では、貯油室から圧縮機構部の給油機構に至る給油通路に、停止時に閉じるための弁機構（逆流防止弁）を設けている。
特開平１０−２０５４７５号公報 特開２００３−３９７１号公報

特許文献１および２による従来技術では、圧縮機の停止時に、オイル流路を弁機構により閉塞することで上記状態を回避することは可能である。しかしながら、弁機構を追加することにより圧縮機構造を複雑化しているので、弁機構の信頼性の確保や、流出防止を確実に行える作動性を確保する必要があるという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、圧縮機停止時において、潤滑油が低圧側へ流出するのを防止する圧縮機装置および冷媒循環装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至８に記載の発明では、冷媒の吸入圧力よりも高圧の潤滑油を溜める貯油室を有する圧縮機、凝縮器、減圧手段、および蒸発器を有し、圧縮機、凝縮器、減圧手段、および蒸発器に冷媒を循環する冷媒循環装置に用いられ、
圧縮機を停止する停止指令を検出する停止指令検出手段と、停止指令検出手段により停止指令を検出すると、圧縮機より吐出される高圧側の冷媒圧力と、圧縮機に吸入される低圧側の冷媒圧力との差圧を縮小する差圧縮小手段と、差圧縮小手段により差圧を小さくした後に圧縮機を停止する停止手段とを備えていることを特徴とする。

これにより、圧縮機停止前に、冷媒循環装置における圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との差圧を小さくした後に、圧縮機を停止させることができる。したがって、圧縮機停止時において、潤滑油が低圧側へ流出するのを防止することができる。

特に、請求項２に記載の発明では、冷媒循環装置に対する外部要求に基づいて冷媒の循環条件が満足しているか否かを判定し、循環条件が外部要求を満足しているとされるとき停止指令を発生する停止信号発生手段を備えていることを特徴とする。

これにより、冷媒循環装置として、例えば空調装置の冷凍サイクルや、給湯装置のヒートポンプサイクルに用いられる場合において、冷凍サイクルの目標空調温度や、ヒートポンプサイクルの目標沸き上げ温度等の外部要求を満足する冷媒の循環条件（高圧と低圧の差圧条件）になったとき、圧縮機を停止する停止指令を検出するので、圧縮機停止時に潤滑油が低圧側へ流出する不適切状態を確実に回避することができる。

また、請求項３から請求項６に記載の発明では、差圧縮小手段は、冷媒状態を変化させる部材（機器）を制御することにより、冷媒循環装置における高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力が均圧するように、差圧を小さくすることができる。具体的には、請求項３に記載の発明では、減圧手段は、圧縮機から吐出する冷媒を減圧する膨張弁であって、差圧縮小手段は、高圧側の冷媒圧力が低下するように、膨張弁を制御することを特徴とする。また、請求項４に記載の発明では、凝縮器内の冷媒の凝縮を促進する送風手段を備え、差圧縮小手段は、凝縮器への送風量を増加するように、送風手段を制御することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明では、凝縮器は、冷媒と水とを熱交換する冷媒水熱交換器であって、冷媒水熱交換器に水を供給する水循環通路に水ポンプを有しており、差圧縮小手段は、冷媒水熱交換器へ流入する水の流量を増加するように、水ポンプを制御することを特徴とする。また、請求項６に記載の発明では、圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部とを備え、差圧縮小手段は、圧縮機に吸入、吐出される冷媒流量が低下するように、電動機部の回転数を制御することを特徴とする。

なお、請求項３から請求項６に記載の発明において、請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の発明によって、冷媒循環装置における高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力が均圧するように、差圧を小さくすることができる。また、請求項３から請求項６に記載の発明を組合せることによって効果的に素早く差圧を小さくすることができる。

また、請求項７に記載の発明では、差圧縮小手段は、差圧を縮小する経過時間が所定時間を過ぎると、均圧のための差圧縮小を中止する強制停止手段を備えていることを特徴とする。

例えば冷媒循環装置に対する外部要求によっては停止指令検出前の差圧が比較的大きい場合がある。また、差圧をある程度小さくする時間に比較して、その差圧を完全均圧するための時間が相当長くなる場合がある。差圧を小さくする時間が比較的長くなると、圧縮機の消費電力や圧縮機へのダメージ等の悪影響を生じるおそれがある。

これに対して請求項７に記載の発明では、差圧縮小手段は、差圧を縮小する経過時間が所定時間を過ぎると均圧のための差圧縮小を中止するので、例えば完全均圧化に費やす過大な時間により生じる悪影響を防止することができる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧縮機に用いる冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ_２）であることを特徴とする。

これによると、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いる圧縮機では、上記差圧が大きくなるため、潤滑油が低圧側へ流出するのを有効に防止することができる。

また、請求項９に記載の発明では、冷媒の吐出圧力を利用して内部の潤滑を行なう圧縮機を有し、圧縮機を含む冷媒循環回路に冷媒を循環する冷媒循環装置の制御方法において、
圧縮機を停止する前に、冷媒循環回路における圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との差圧を小さくした後に、圧縮機を停止させる手段を備えていることを特徴とする。

また、請求項１０乃至１７に記載の発明では、冷媒の吸入圧力よりも高圧の潤滑油を溜める貯油室を有する圧縮機、凝縮器、減圧手段、および蒸発器を備え、圧縮機、凝縮器、減圧手段、および蒸発器に冷媒を循環する冷媒循環装置において、
圧縮機の停止指令を検出し、検出した停止指令に基づいて、圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との差圧を縮小する差圧縮小手段と、
を備えていることを特徴とする。

例えば冷凍サイクルやヒートポンプサイクル等の冷媒循環装置において、目標とする空調温度や給湯温度を満足し、冷媒循環のシステム性能が確保されると、システム駆動源である圧縮機が停止される。

これに対して請求項１０乃至１７に記載の発明では、圧縮機の停止指令に基づいて圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との差圧を縮小する差圧縮小手段を備えているので、従来の圧縮停止時における差圧特性（停止直後の差圧およびその後の差圧が時間経過と共に解消する差圧経過特性）に比べて、圧縮機停止に生じる差圧を小さくすることができる。したがって、システム駆動源の圧縮機停止時において、潤滑油が低圧側へ流出するのを防止することができる。

また、請求項１５に記載の発明では、請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載に冷媒循環装置において、
差圧縮小手段は、圧縮機の停止後に、圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力の差圧が素早く均圧するように、差圧の縮小を行なうことを特徴とする。

これによると、圧縮機の停止後に、圧縮機以外の冷媒循環装置の各機器の少なくともいずれかを駆動させることで冷媒状態を強制的に変化させることができる。例えば、圧縮機停止後に圧縮機の回転数制御以外の手段である、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の発明によって、差圧が素早く均圧するように、差圧縮小を行なうことができる。

また、請求項１６に記載の発明では、請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載に冷媒循環装置において、
前記差圧縮小手段により前記差圧を小さくした後に、前記圧縮機を停止する停止手段と、
を備えていることを特徴とする。

これによると、圧縮機を停止する前に、冷媒循環回路における圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との差圧を小さくした後に、圧縮機を停止させる。これにより、圧縮機停止前に、請求項１２から請求項１４の少なくともいずれか一項に記載の発明による差圧縮小手段によって、差圧が素早く均圧するように、例えば所定差圧以下とする差圧縮小を行なえるとともに、圧縮機停止後も、更なる均圧化のために差圧縮小手段による差圧縮小を継続可能である。

以下、本発明の圧縮機装置を、冷凍サイクル装置に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、実施形態による冷凍サイクル装置の構成を示す構成図である。図２は、本実施形態による冷凍サイクル装置において、圧縮機を停止制御する場合の、冷凍サイクル内の冷媒圧力の変動を示すタイムチャートである。図３は、本実施形態による冷凍サイクル装置において、圧縮機を停止指令を検出した場合に圧縮機の回転数を制御して冷媒高低圧差の縮小を図る処理手順を示す制御フロー図である。なお、図６は、図１中の圧縮機の一例を示す断面図である。

冷凍サイクル装置１は、二酸化炭素（ＣＯ_２）を主成分とする冷媒を使用する冷凍サイクルにおける圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との差圧を小さくした後に、圧縮機を停止させる特有の制御を行うものである。特に車両用冷凍サイクル装置においては、その冷媒圧力の差圧は、定置式冷凍サイクル装置と異なり、車両エンジンの運転により発生する熱の影響によるところが大きい、という点で特異である。

冷凍サイクル装置１は、圧縮機７と、高圧側の冷媒圧力ＰＨを検出する圧力検出手段の一例である吐出圧センサ９と、高圧側熱交換器に相当する凝縮器３と、減圧手段である膨張弁４と、低圧側熱交換器に相当する蒸発器５と、冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力ＰＬを検出する低圧側圧力センサ９ａとが、順次環状に配管接続されて形成されたものである。また、凝縮器３には、対向するように送風手段としてのファン（以下、クーリングファン）２が設けられている。

圧縮機７は、例えばエンジンに連動したベルトで駆動され、吸入した気相冷媒を臨界圧力以上に圧縮して吐出する。この圧縮機７は、電動機により駆動するものであっても、電動機とエンジン駆動を併用するハイブリットのものであってもよい。以下の本実施形態の説明では、圧縮機７は、圧縮機構部と電動機部とが一体になった電動圧縮機とする。

なお、圧縮機７は後述する制御装置１０によって制御され、圧縮機７の回転は、車載バッテリーにより電気駆動される。

また、圧縮機７は、可変容量コンプレッサで構成してもよく、この場合には、制御装置１０が、可変容量コンプレッサに供給される電流を制御することで可変容量コンプレッサの吐出容量を制御して冷媒圧力の制御を行うことになる。

吐出圧センサ８は、圧縮機７と凝縮器３の間に設けられ、冷凍サイクル装置１内の高圧側の冷媒圧力ＰＨを検出するセンサである。また、吸入圧センサ９は、蒸発器５と圧縮機７の間に設けられ、冷凍サイクル装置１内の低圧側の冷媒圧力ＰＬを検出するセンサである。冷凍サイクル装置１の停止指令もしくは圧縮機７の停止指令を検出するとき、吐出圧センサ８と吸入圧センサ９の各検出値が制御装置１０に送信され、ＰＨとＰＬの差圧ΔＰを低下させるように、冷凍サイクル装置１の冷媒状態を変化させる各部材（各機器）を制御する。

差圧ΔＰを低下させる差圧縮小手段の一例としては、圧縮機７の冷媒吐出量を低下させるように、圧縮機７の回転数Ｎの低下度合いを徐変させるように制御する。また、圧縮機７の回転数Ｎの低下の代わりに、クーリングファン２を起動もしくは増速し、凝縮器３を冷却することにより、凝縮器３内の冷媒を冷やして冷凍サイクルの差圧Δを縮小する制御を行う。

また、上記の圧縮機７の回転数Ｎの低下度合いの制御において、検出した差圧ΔＰに基づいて回転数Ｎの低下度合いを決定するようにしてもよい。なお、検出した差圧ΔＰに基づいて差圧ΔＰを縮小する制御を行う場合において、例えば圧縮機７の回転数Ｎの制御と、クーリングファン２の送風量の制御とを組合せることは、差圧Δを素早く縮小することが可能となるので、差圧Δを縮小する手段として有効である。

凝縮器３は、圧縮機７より吐出された高圧・高温冷媒と、クーリングファン２で送風される空気との間で熱交換を行い、前記冷媒は凝縮液化されることになる。

クーリングファン２は、凝縮器３を冷却するものであり、電動式のクーリングファンで構成し、または、エンジン直結式のカップリングファンや油圧駆動モータで駆動するファンで構成している。なお、クーリングファン２は、図示しないラジエータ冷却ファンと共用する形式であってもよいし、凝縮器３専用のファンとしてもよい。また、クーリングファン２は、凝縮器３と一体化して取付けられる構成としてもよいし、図示しない車両側部品に固定される構成としてもよい。

膨張弁４は、凝縮器３から流出された冷媒を弁開度に応じて等エンタルピ的に減圧する減圧手段であり、具体的には弁開度を小さくすることで、より大きな減圧を行う。膨張弁４は、凝縮器３の出口冷媒温度により高圧側冷媒圧力ＰＨを機械的に制御されるもの、または圧縮機７の停止前に制御装置１０の制御により弁開度を可変にできるものでもよい。

なお、膨張弁４が、制御装置１０の制御により弁開度を可変にできるものの場合において、差圧Δを縮小する一つの手段として、圧縮機７の停止前に、弁開度を大きくする制御を行なうようにしてもよい。

蒸発器５は、凝縮器３で冷却され、膨張弁４で低温低圧状態となった液冷媒を外気から吸熱して蒸発させる熱交換器である。蒸発器５の外部を通過した空気は、熱を奪われ冷却されるとともに除湿されて、送風ファン６により冷房風として図示しない車室内に送り込まれる。

本実施形態の制御手段である制御装置１０には、図示しないイグニッションスイッチの動作、吐出圧センサ８の検出値、吸入圧センサ９の検出値、圧縮機７の動作状態、クーリングファン２の動作状況、および膨張弁４の動作状態が入力され、また、図示しないエアコンスイッチの動作も入力される。

また、制御装置１０は、タイマー機能を有し、冷凍サイクル装置１を構成する各機器における特定の動作状態の経過時間などをカウントすることができる。ここで、各機器における特定の動作状態とは、例えば圧縮機７、クーリングファン２、および膨張弁４のいずれかにおいて、差圧ΔＰを縮小するための動作を行なう状態である。

そして、制御装置１０は、各種入力データ、および予め設定されたプログラムに従って、圧縮機７、クーリングファン２、膨張弁４などを制御する。

なお、本実施形態の図１には、高圧側の冷媒圧力ＰＨを検出する吐出圧センサ８、および低圧側の冷媒圧力ＰＬを検出する吸入圧センサ９の両方を有する冷凍サイクル装置が記載されているが、各発明の作用効果を奏している構成であれば、どちらか一方のセンサを圧力検出手段として有する冷凍サイクル装置であってもよい。また、吐出圧センサ８と吸入圧センサ９の両方を有しない冷凍サイクル装置であってもよい。

なお、本発明を適用する圧縮機７の一例としては、図６に示す一例のように、冷媒を吸入、圧縮する冷媒を吸入、圧縮する圧縮機構部３０と、圧縮機構部３０を回転駆動する電動機部（以下、モータ部）２０と、圧縮機構部３０およびモータ部２０を収容する密閉容器６０とを備え、密閉容器６０が、圧縮機構部３０より吐出された冷媒ガスによる高圧力に耐える耐圧容器からなるいわゆる高圧シェルタイプの圧縮機である。なお、圧縮機７は、これに限らず、密閉容器内が吸気圧雰囲気になるいわゆる低圧シェルタイプのものであっても、吐出圧力が供給される高圧側にオイルセパレータを有する圧縮機でもよい。

なお、上記高圧シェルタイプの圧縮機７において、具体的には、モータ部２０は、ロータ部２１と、ステータ部２２とから構成されており、密閉容器６０内に形成されたモータ室６４に収容されている。モータ室６４は、後述する吐出室６２と連通しており、密閉容器６０の下部に設けられた貯油室６５に溜められている潤滑油に、冷媒の吐出圧力が作用する。

圧縮機構部３０は、固定スクロール部材３６と、可動スクロール部材３５と、固定スクロール部材３６と可動スクロール部材３５が噛み合いを形成することにより内部に冷媒を吸入・圧縮する作動空間（以下、作動室）４２とを備えている。可動スクロール部材３５は、固定スクロール部材３６に対して旋回することにより、作動室４２の体積を拡大・縮小させて冷媒を吸入・圧縮する。圧縮された冷媒は、固定スクロール部材３６に形成された吐出ポート３６ａを介して、吐出室６２へ吐出される。

可動スクロール部材３５の反固定スクロール部材３６側には、駆動シャフト３１の先端部に設けられた偏心部３１ａが図示しない軸受けを介して挿入されている。可動スクロール部材３５は、自転防止機構（図示せず）によって駆動シャフト３１の回転駆動に伴ない固定スクロール部材３６に対して公転する。そして、駆動シャフト３１内にはオイル流路６６が設けられており、貯油室６５内に溜まっている潤滑油は、吐出冷媒ガス噴囲気が作用することにより、オイル流路６６を通過して駆動シャフト３１の各軸受けや、圧縮機構部３０へ吸上げられる構造となっている。

次に、本実施形態の冷凍サイクル装置１の動作について説明する。冷凍サイクル装置の主な動作手順は、イグニッションスイッチがオン、またはエンジン起動中で、かつ圧縮機７が作動している状態において作動する。

Ｓ１０１（Ｓはステップ）では、圧縮機７の停止要求（停止指令）があるか否かを判定する。すなわち、冷凍サイクル装置１における圧縮機７の停止指令を検出し、この検出に基づいて圧縮機７を停止する前にあるかを判断する。圧縮機７の停止指令を検出した場合には、Ｓ１０２に進み差圧ΔＰの縮小制御を行なう。圧縮機７の停止指令を検出しない場合には、圧縮機７の停止指令を検出するまで、Ｓ１０１の判定処理を繰り返す。

なお、停止指令とは、エアコンスイッチのオフ動作などによる外部からのシステム停止要求や、冷凍サイクル装置１に対する外部要求の例えば要求空調温度を満足するように、制御装置１０により冷媒循環のシステム性能が確保されたときに制御装置１０内で発生する圧縮機停止信号である。具体的には、制御装置１０は、冷凍サイクル装置１の各機器（凝縮器３のクーリングファン２、膨張弁４、蒸発器６、および圧縮機７等）を制御することで冷媒状態（冷媒循環条件）を変化させ、冷媒循環条件を要求空調温度（目標空調温度）に満足するものにすると、圧縮機停止指令を発生する圧縮機停止信号手段を備えている。

Ｓ１０２では、差圧ΔＰを低下させる差圧縮小手段として、圧縮機７の冷媒吐出流量を低下させるように、圧縮機７の回転数Ｎの低下度合いを徐変させるように制御する（図３参照）。具体的には、実験等により予め求めた所定の回転数Ｎの低下度合いで、回転数Ｎを徐変制御する。圧縮機７の回転数Ｎを徐々に低下させることにより、圧縮機７の吸入、吐出される冷媒流量を小さくするので、圧縮機７の停止前に差圧ΔＰを小さくすることができる。

なお、図３において、停止指令を検出時の差圧をΔＰｂとし、差圧縮小制御を実施後の差圧をΔＰａとして表している（ΔＰｂ＞ΔＰａ）。

Ｓ１０３では、所定の回転数Ｎの低下度合いで回転数Ｎを徐変制御している経過時間Ｔが、所定時間Ｔ１を経過したか否かを判定する。なお、所定時間Ｔ１は、上記所定の回転数Ｎの低下度合いに対応して、実験等により予め求めた縮小予測時間であり、例えば差圧ΔＰａが所定差圧ΔＰａｃ以下となる時間である。

所定時間Ｔ１を経過した場合には、Ｓ１０４へ進み、制御装置１０は、圧縮機７のモータ部２０を駆動制御する駆動信号により圧縮機７の作動を停止させる。所定時間Ｔ１を経過していない場合には、所定時間Ｔ１が経過するまで圧縮機７の上記徐変制御を継続する。これにより、従来技術では圧縮機停止時に差圧ΔＰｂを生じていた（図８参照）のに比べて、圧縮機７停止指令の検出すると、圧縮機停止前の差圧ΔＰａを縮小制御した後に、圧縮機７を作動停止することができる。

以上説明した本実施形態では、冷凍サイクル装置１の停止指令もしくは圧縮機７の停止指令を検出するとき、冷凍サイクル内の高圧側の冷媒圧力ＰＨと低圧側の冷媒圧力ＰＬの差圧ΔＰを低下させるように、冷凍サイクル装置１の冷媒状態を変化させる圧縮機７の回転数Ｎを制御する。この制御により圧縮機７の停止前の差圧ΔＰａを、所定経過時間Ｔ１に対応する所定差圧ΔＰａｃ以下にした後、圧縮機７の作動を実際に停止する。したがって、圧縮機７停止時において潤滑油の低圧側への流出を防止することができる。

また、本実施形態では、上記停止指令を検出する方法として、冷凍サイクル装置１において、冷凍サイクルの目標空調温度を満足する冷媒の循環条件（高圧と低圧の差圧ΔＰ条件）になったとき、圧縮機７を停止する停止指令を検出するので、圧縮機７の停止時に差圧ΔＰにより潤滑油が低圧側へ流出する不適切状態を確実に回避することができる。

また、本実施形態では、冷凍サイクル装置１の冷凍サイクル内を循環させる冷媒として、ＣＯ_２を用いている。このような冷媒を用いる圧縮機では、差圧ΔＰが大きくなるため、潤滑油が低圧側へ流出するのを有効に防止することができる。

また、本実施形態では、停止指令を検出したとき、予め設定した圧縮機７を制御する条件と、その条件で制御を行なう、予め設定した経過時間Ｔ１とによって縮小制御を行なっている。これにより、吐出圧センサ８と吸入圧センサ９の両方を有しない冷凍サイクル装置であってもよいので、冷凍サイクル装置の簡素化が可能である。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態では、図４に示すように、検出した差圧ΔＰａが所定値ΔＰａｃ以下か否かを判定し、判定が成立する場合に、圧縮機７の作動停止するようにする。図４は、本実施形態に係わる冷媒高低圧差の縮小を図る処理手順を示す制御フロー図である。

図４に示すように、Ｓ２０３では、吐出圧センサ８と吸入圧センサ９の検出値に基づいて差圧縮小制御による差圧ΔＰａを算出し、この差圧ΔＰａが所定の差圧ΔＰａｃ以下（ΔＰａ＜ΔＰａｃ）か否かを判定する。

このように差圧縮小制御を行なう構成にすることにより、圧縮機７の停止前の差圧ΔＰａを、確実にΔＰａｃ以下にすることができる。したがって、圧縮機７停止時において潤滑油の低圧側への流出を効果的に防止することができる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、検出した差圧ΔＰａが所定値ΔＰａｃ以下となる判定が成立するまでは、圧縮機７の作動を継続した。

これに対して第３の実施形態では、図５に示すように、差圧縮小制御を行なう経過時間Ｔが所定時間Ｔ２を超える場合には、その差圧縮小制御を中止するようにする。図５は、本実施形態に係わる冷媒高低圧差の縮小を図る処理手順を示す制御フロー図である。

Ｓ２０３において、差圧ΔＰａが所定の差圧ΔＰａｃ以下（ΔＰａ＜ΔＰａｃ）か否かを判定し、差圧ΔＰａが所定の差圧ΔＰａｃ以下でない場合には、Ｓ３０３に進む。

Ｓ３０３では、差圧縮小制御を行なっている時間Ｔが所定経過時間Ｔ２を経過したか否かを判定する。所定経過時間Ｔ２を経過していない場合には、差圧縮小制御を継続してＳ２０３の判定を繰り返す。逆に、Ｓ２０３の差圧ΔＰａが所定の差圧ΔＰａｃ以下となる判定が成立しないまま、所定経過時間Ｔ２が経過した場合には、差圧縮小制御を中止する。

冷凍サイクル装置１の目標空調温度によっては、これを満足する冷媒循環条件となる差圧ΔＰが比較的大きくなる場合がある。比較的大きい差圧ΔＰを小さくするために差圧縮小制御を行なう時間が長くなると、圧縮機７の消費電力や圧縮機７へのダメージ等の悪影響が生じるおそれがある。

これに対して本実施形態では、差圧縮小制御を行なう経過時間が所定経過時間Ｔ２を過ぎると、上記差圧縮小を行なうのを中止するので、差圧縮小のための過大な制御時間を費やすことにより生じる悪影響を防止することができる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態では、圧縮機装置を、冷凍サイクル装置に適用した。

これに対して第４の実施形態では、図７に示すように、ヒートポンプサイクル装置に適用する。図７は、本実施形態によるヒートポンプサイクル装置の構成を示す構成図である。

図７に示すように、ヒートポンプサイクル装置１は、圧縮機７と、吐出圧センサ８と、冷媒と水を熱交換する冷媒水熱交換器３と、膨張弁４と、蒸発器５と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機７の吸入部に送るアキュムレータ１１と、吸入圧センサ９とが、順次環状に配管接続されて形成されたものである。

冷媒水熱交換器３は、圧縮機７より吐出された高温冷媒と、水ポンプ１２により図示しない貯湯タンク内から供給される水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路（図示せず）と、水が流れる水通路（図示せず）とを有し、冷媒通路を流れる冷媒の流れ方向と水通路を流れる水の流れ方向とが対向するように構成されている。なお、冷媒は圧縮機７で臨界圧力以上に加圧されているので、冷媒水熱交換器３を流通する水に放熱して温度低下しても凝縮することはない。

アキュムレータ１１は、蒸発器５より流出された冷媒を気液分離して、気相冷媒のみを圧縮機７に吸入させるとともに、冷凍サイクル中の余剰冷媒を蓄えるレシーバの働きをしている。

差圧ΔＰを低下させる差圧縮小手段の一例としては、圧縮機７の冷媒吐出量を低下させるように、圧縮機７の回転数Ｎの低下度合いを徐変させるように制御する。また、圧縮機７の回転数Ｎの低下の代わりに、冷媒水熱交換器３の水通路に水を流す水ポンプ１２を起動もしくは水量を増加し、冷媒水熱交換器３を冷却することにより、冷媒水熱交換器３内の冷媒を冷やして、ヒートポンプサイクルの冷媒流れの差圧Δを縮小する制御を行う。

また、上記の圧縮機７の回転数Ｎの低下度合いの制御において、検出した差圧ΔＰに基づいて回転数Ｎの低下度合いを決定するようにしてもよい。なお、検出した差圧ΔＰに基づいて差圧ΔＰを縮小する制御を行う場合において、例えば圧縮機７の回転数Ｎの制御と、水ポンプ１２の水流量の制御とを組合せることは、差圧Δを素早く縮小することが可能となるので、差圧Δを縮小する手段として有効である。

また、膨張弁４が、制御装置１０の制御により弁開度を可変にできるものの場合において、差圧Δを縮小する一つの手段として、圧縮機７の停止前に、弁開度を大きくする制御を行なうようにしてもよい。

このような構成にしても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。

（１）例えば以上説明した本実施形態では、差圧ΔＰを低下させる差圧縮小手段の一例として、固定スクロール部材３６と可動スクロール部材３５を有する圧縮機構部３０と電動機部２０を備えた圧縮機７の回転数Ｎの低下度合いを徐変させるように制御した。圧縮機７をこのように回転数制御するものに限らず、圧縮機に吸入、吐出される冷媒流量を低下させるものであればいずれの圧縮機であってもよい。

例えばストロークを可変にする斜板式圧縮機などの可変容量圧縮機では、容量を低下させるように圧縮機を制御する。この場合、圧縮機７の上記回転制御による差圧を小さくした後、圧縮機を停止させることに代えて、可変容量圧縮機の容量を低下させた後、圧縮機を停止させてもよい。

（２）また、以上説明した本実施形態では、差圧ΔＰを低下させる差圧縮小手段の一例として、圧縮機７の回転数Ｎの低下度合いを徐変させるように制御した。この差圧縮小手段は、これに限らず、圧縮機７以外の冷媒循環装置の機器である、高圧側熱交換器としての凝縮器３または冷媒水熱交換３、膨張弁４において、凝縮器３を冷却するようにクーリングファン２の送風量を増加するようにするもの、あるいは冷媒水熱交換３の水通路へ水を流す水ポンプ１２の水流量を増加させるもの、膨張弁４の弁開度を大きくするもののいずれであってもよい。

（３）なお、上記各差圧縮小手段を組合せることは、差圧Δを素早く縮小することが可能となるので、差圧Δを縮小する手段として有効である。

（４）本実施形態では、冷凍サイクル装置またはヒートポンプサイクル装置の冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いていた。このような冷媒を用いる圧縮機に限らず、比較的高い高圧側冷媒圧力ＰＨを用いる冷媒であればいずれでもよい。差圧ΔＰが大きくなるため、潤滑油が低圧側へ流出するのを有効に防止することができる。

（５）上記差圧縮小手段において、差圧ΔＰを低下させるため、膨張弁４の弁開度を制御するとしたが、冷凍サイクルにこの膨張弁とは別に、バイパス弁を設けてバイパス弁の開度を制御するようにしてもよい。

（６）上記差圧縮小手段において、冷凍サイクルにおける凝縮器３を冷却するように、クーリングファン２の送風量を増加するようにするもの、あるいはヒートポンプサイクルにおける冷媒水熱交換３の水通路へ水を流す水ポンプ１２の水流量を増加させるものとした。これに限らず、熱交換器３の熱交換を助長して高圧側の冷媒圧力を下げる手段であればいずれの手段であってもよい。

（７）また、以上説明した本実施形態において、圧縮機停止前に、圧縮機７を上記回転数制御することにより差圧ΔＰを低下させた後、圧縮機を停止させるようにした。これに対して、圧縮機７以外の冷媒循環装置の機器である、凝縮器３のクーリングファン２、冷媒水熱交換３の水ポンプ１２、および膨張弁４においては、圧縮機７の停止前後に係わらず、差圧ΔＰを小さくするために、それぞれ、クーリングファン２、水ポンプ１２、膨張弁４を制御装置１０により独立して制御することが可能である。

（８）例えば具体的には、差圧縮小手段は、圧縮機７停止後（例えば１０秒以内）に制御装置１０によって膨張弁４を開く制御を行なうことによって実現してもよい。

また、差圧縮小手段は、圧縮機７停止後に凝縮器３に送風するようにクーリングファン２を制御して実現してもよい。

さらにまた、差圧縮小手段は、圧縮機７停止後に冷媒水熱交換３への水（冷却水）供給を行なうように水ポンプ１２を制御して実現してもよい。

（９）また、以上説明した本実施形態の圧縮機では、外郭ハウジング自体が吐出高圧を受けるいわゆる高圧シェルタイプとしたが、外郭ハウジング自体は吸入圧力を受けるいわゆる低圧シェルタイプで吐出側にオイルセパレータを有する型式に使用しても有効である。

本発明の第１の実施形態による冷凍サイクル装置の構成を示す構成図である。 第１の実施形態による冷凍サイクル装置において、圧縮機を停止制御する場合の、冷凍サイクル内の冷媒圧力の変動を示すタイムチャートである。 第１の実施形態による冷凍サイクル装置において、圧縮機を停止指令を検出した場合に圧縮機の回転数を制御して冷媒高低圧差の縮小を図る処理手順を示す制御フロー図である。 第２の実施形態に係わる冷媒高低圧差の縮小を図る処理手順を示す制御フロー図である。 第３の実施形態に係わる冷媒高低圧差の縮小を図る処理手順を示す制御フロー図である。 図１中の圧縮機の一例を示す断面図である。 第４の実施形態によるヒートポンプサイクル装置の構成を示す構成図である。 従来例の冷凍サイクル内の冷媒圧力の変動を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 冷凍サイクル装置（冷媒循環装置）
２ ファン（送風手段）
３ 凝縮器（高圧側熱交換器）
４ 膨張弁（減圧手段）
５ 蒸発器（低圧側熱交換器）
６ ファン
７ 圧縮機
８ 吐出圧センサ（高圧側の冷媒圧力の圧力検出手段）
９ 吸入圧センサ（低圧側の冷媒圧力の圧力検出手段）
１０ 制御装置（制御手段）
２０ モータ部（電動機部）
３０ 圧縮機構部
６０ 密閉容器
６１ 吸入管
６２ 吐出室
６４ モータ室
６５ 貯油室
６６ オイル流路
６７ 吐出管

Claims (17)

1. 冷媒の吸入圧力よりも高圧の潤滑油を溜める貯油室を有する圧縮機、凝縮器、減圧手段、および蒸発器を備え、前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧手段、および前記蒸発器に冷媒を循環する冷媒循環装置に用いられ、
   前記圧縮機を停止する停止指令を検出する停止指令検出手段と、
   前記停止指令検出手段により停止指令を検出すると、前記圧縮機より吐出される高圧側の冷媒圧力と、前記圧縮機に吸入される低圧側の冷媒圧力との差圧を縮小する差圧縮小手段と、
   前記差圧縮小手段により前記差圧を小さくした後に前記圧縮機を停止する停止手段と、
   を備えていることを特徴とする圧縮機装置。
2. 前記冷媒循環装置に対する外部要求に基づいて冷媒の循環条件が満足しているか否かを判定し、前記循環条件が前記外部要求を満足しているとされるとき停止指令を発生する停止信号発生手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機装置。
3. 前記減圧手段は、前記圧縮機から吐出する冷媒を減圧する膨張弁であって、
   前記差圧縮小手段は、高圧側の冷媒圧力が低下するように、前記膨張弁を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧縮機装置。
4. 前記凝縮器内の冷媒の凝縮を促進する送風手段を備え、
   前記差圧縮小手段は、前記凝縮器への送風量を増加するように、前記送風手段を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
5. 前記凝縮器は、冷媒と水とを熱交換する冷媒水熱交換器であって、
   前記冷媒水熱交換器に水を供給する水循環通路に、水ポンプを有しており、
   前記差圧縮小手段は、前記冷媒水熱交換器へ流入する水の流量を増加するように、前記水ポンプを制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
6. 前記圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機部とを備え、
   前記差圧縮小手段は、前記圧縮機に吸入、吐出される冷媒流量が低下するように、前記電動機部の回転数を制御することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
7. 前記差圧縮小手段は、
   差圧を縮小する経過時間が所定時間を過ぎると、均圧のための差圧縮小を中止する強制停止手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の圧縮機装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧縮機に用いる冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ_２）であることを特徴とする圧縮機装置。
9. 冷媒の吐出圧力を利用して内部の潤滑を行なう圧縮機を有し、前記圧縮機を含む冷媒循環回路に冷媒を循環する冷媒循環装置の制御方法において、
   前記圧縮機を停止する前に、前記冷媒循環回路における前記圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との差圧を小さくした後に、前記圧縮機を停止させる手段を備えていることを特徴とする冷媒循環装置の制御方法。
10. 冷媒の吸入圧力よりも高圧の潤滑油を溜める貯油室を有する圧縮機、凝縮器、減圧手段、および蒸発器を備え、前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧手段、および前記蒸発器に冷媒を循環する冷媒循環装置において、
    前記圧縮機の停止指令を検出し、当該検出した停止指令に基づいて、前記圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との差圧を縮小する差圧縮小手段と、
    を備えていることを特徴とする冷媒循環装置。
11. 請求項１０に記載の冷媒循環装置において、
    外部要求に基づいて冷媒の循環条件が満足しているか否かを判定し、前記循環条件が前記外部要求を満足しているとされるとき停止指令を発生する停止信号発生手段と、
    を備えていることを特徴とする冷媒循環装置。
12. 前記減圧手段は、前記圧縮機から吐出する冷媒を減圧する膨張弁であって、
    前記差圧縮小手段は、高圧側の冷媒圧力が低下するように、前記膨張弁を制御することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の冷媒循環装置。
13. 前記凝縮換器内の冷媒の凝縮を促進する送風手段を備え、
    前記差圧縮小手段は、前記凝縮器への送風量を増加するように、前記送風手段を制御することを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の冷媒循環装置。
14. 前記凝縮器は、冷媒と水とを熱交換する冷媒水熱交換器であって、
    前記冷媒水熱交換器に水を供給する水循環通路に、水ポンプを有しており、
    前記差圧縮小手段は、前記冷媒水熱交換器へ流入する水の流量を増加するように、前記水ポンプを制御することを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の冷媒循環装置。
15. 請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載に冷媒循環装置において、
    前記差圧縮小手段は、前記圧縮機の停止後に、前記圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力の差圧が素早く均圧するように、前記差圧の縮小を行なうことを特徴とする冷媒循環装置。
16. 請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載に冷媒循環装置において、
    前記差圧縮小手段により前記差圧を小さくした後に、前記圧縮機を停止する停止手段と、
    を備えていることを特徴とする冷媒循環装置。
17. 前記圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機部とを備え、
    前記差圧縮小手段は、前記圧縮機に吸入、吐出される冷媒流量が低下するように、前記電動機部の回転数を制御することを特徴とする請求項１６に記載の冷媒循環装置。

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