CN103808070B - 空调机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调机，抑制储液器内部的液态制冷剂和润滑油分离以确保向压缩机运送的润滑油量。使用单独的R32制冷剂或含有规定质量百分比以上R32制冷剂的混合型制冷剂作为制冷剂。向室外机（100）所具有的压缩机（104）供给为了使液态制冷剂和润滑油不分离为两层而混合有规定值以上的润滑油的制冷剂。通过使用返油细管（107）使由油分离器（106）分离的润滑油返回储液器（105），抑制在储液器内产生两层分离区域。通过从储液器（105）向压缩机（104）输送含有适量液态制冷剂的气态制冷剂，能够向压缩机（104）供给润滑油。

Description

空调机

技术领域

本发明涉及空调机。

背景技术

使用HFC类制冷剂作为空调机的制冷剂，使用与制冷剂具有相溶性的醚化油作为冷冻机油的技术被众所周知(专利文献1)。另外，作为HFC类制冷剂的R32由于压缩机的排出温度比以往的制冷剂R410A高10～15℃，因此为抑制排出温度，使压缩机入口的制冷剂干燥度为0.65以上且0.85以下的技术也被众所周知(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平11-325620号公报

专利文献2：日本专利第3956589号公报

作为HFC类制冷剂的R32由于温暖化系数GWP(Global Warming Potential)的值低，因此被看作是对环境无害的制冷剂而被期待。但是，若着眼于制冷剂R32和润滑油之间的混合特性，则在与润滑油的混合率小的情况下相溶性下降，存在润滑油和液态制冷剂分离为两层的区域。

另外，控制制冷剂R32，使其在压缩机入口侧的制冷剂干燥度比以往的制冷剂即R410小。因此，在使用R32的情况下，设置于压缩机入口侧的储液器内的液态制冷剂和润滑油的混合液的润滑油混合率变小。因此，在储液器内液态制冷剂和润滑油容易分离为两层，润滑油难以向压缩机返回。由此导致压缩机内润滑油不足，产生润滑不良等，可靠性下降。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种空调机，能够抑制液态制冷剂和润滑油分离为两层并减少润滑不足的产生。

为解决上述课题，本发明提供一种空调机，通过配管连接室内机和室外机，使制冷剂循环，上述空调机的特征在于，使用单独的R32制冷剂或含有规定 质量百分比以上R32制冷剂的混合型制冷剂作为制冷剂，向室外机100所具有的压缩机供给为了使液态制冷剂和润滑油不分离为两层而混合有规定值以上的润滑油的制冷剂。

室外机也可以具备：压缩机；连接于该压缩机排出侧，将从压缩机排出的制冷剂中的油分离并回收的油分离器；连接于上缩机的流入侧，将液态制冷剂从制冷剂中分离并储存，并用于向压缩机供给气态制冷剂的储液器；以及通过使被油分离器分离的润滑油返回储液器，用于将储存于储液器内的液态制冷剂和润滑油的混合液的润滑油混合率调整为规定值以上的供给油量调整部。

本发明的效果如下。

根据本发明，能够抑制液态制冷剂和润滑油分离为两层，能够减少润滑不足而提高可靠性。

附图说明

图1是空调机的电路构成图。

图2是储液器的纵剖视图。

图3是表示制冷剂R32和润滑油的混合特性的图。

图中：1—空调机，100—室外机，101—室外热交换器，103—室外膨胀阀，104—压缩机，105—储液器，106—油分离器，107—返油细管，108—四方阀，109—过冷却热交换器

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，如以下所详述，在使用至少含规定质量百分比以上的HFC类制冷剂即R32的制冷剂的情况下，向压缩机供给混合有规定值以上润滑油的制冷剂。详细来说，在储存于与压缩机的流入侧连接的储液器的混合液(液态制冷剂和润滑油的混合液)中，将润滑油的混合率调整为规定值以上。为了调整储液器内的混合液中润滑油的混合率，使被连接于压缩机的排出侧的油分离器分离的润滑油以满足规定条件的方式返回储液器内。在这里，在本实施方式中，使用含有70质量百分比以上R32制冷剂的混合制冷剂。若R32的比例达到70质量百分比以上，则GWP的值、吸入湿度、与油的相溶性等特性与R32等同。

根据本实施方式，通过调整储液器内制冷剂R32和润滑油的混合液中润 滑油的混合率，能够抑制储液器内液态制冷剂和润滑油分离为两层。其结果，使从储液器向压缩机供给的制冷剂中含有的润滑油的量增加，能够减少压缩机内润滑油不足的事态的发生，能够提高压缩机以及空调机的可靠性。

(实施例1)

使用图1～图3说明实施例。图1表示本实施例的空调机1的冷冻循环的构成例。

空调机1所具有的冷冻循环具备至少一个室外机100和至少一个室内机200。在图1中，虽然表示了多个室内机200A、200B，但是在未特意区分的情况下，统称室内机200。在图1中，虽然表示了连接一个室外机100和两个室内机200的例子，但是并不限于此，也可以连接两个以上的室外机100和三个以上的室内机200。

室外机100例如构成为包括室外热交换器101、室外风扇102、室外膨胀阀103、压缩机104、储液器105、油分离器106、返油细管107、四方阀108、过冷却热交换器109、过冷却分支膨胀阀110以及各配管112～117。

室内机200例如构成为包括室内热交换器201、室内风扇202、室内膨胀阀203。室外机100和室内机200通过液体配管301和气体配管302连接。

在这里，在本实施方式中，使用仅由R32构成的制冷剂或含有70质量百分比以上R32制冷剂的混合制冷剂。接下来对动作进行说明。

压缩机104例如具备机轴箱和设置于机轴箱内的压缩机主体(均未图示)，并且在机轴箱的底部侧蓄积有润滑油。在压缩机主体的压缩动作中，机轴箱内的润滑油在泵作用下被吸起，向需要润滑的地方供给。润滑油的一部分与制冷剂一起被排出配管112排出。

低压气状的制冷剂通过配管117从储液器105流向压缩机104。压缩机104通过将制冷剂压缩，从而将高温高压的气状制冷剂从排出口排出。从压缩机104的排出口向配管112内排出的高压气状的制冷剂通过配管112流入作为“油分离器”的油分离器106。在从压缩机104排出的高温高压的气状制冷剂中混有润滑油。

油分离器106回收高压气状制冷剂所含的润滑油，将回收的润滑油通过返油细管107以及配管116返回储液器105。配管116是用于连接四方阀108的 压缩机流入口侧的气口和储液器105的流入口的管道。作为“供给油量调整部”的例子的返油细管107是用于调整从油分离器106返回储液器105的润滑油的油量以及压力的装置。

四方阀108是用于切换是将高压气状的制冷剂引导至室外热交换器101还是引导至室内机200内的室内热交换器201的方向切换阀。四方阀108在冷气设备运行时，沿图1中的箭头标记线C的方向使高压气状的制冷剂流动。高压气状的制冷剂通过连接四方阀108的室外热交换器侧气口和室外热交换器101的入口侧的配管113流入作为冷凝器工作的室外热交换器101。

高温高压的气状制冷剂在通过室外热交换器101期间，与由室外风扇102送来的室外空气进行热交换而冷凝，成为高温高压的液状制冷剂(液态制冷剂)。高温高压的液态制冷剂通过连接于室外热交换器101的出口侧的配管114，流入室外膨胀阀103。从室外膨胀阀103流出的低压液态制冷剂产生分支，其中一部分液态制冷剂流入过冷却分支膨胀阀110。其他的液态制冷剂通过过冷却热交换器109进一步被冷却后流入液体配管301。液体配管301是连接室外机100的热交换器101和室内机200的热交换器201的配管。

流入过冷却分支膨胀阀110的液态制冷剂被过冷却分支膨胀阀110降压后流入过冷却热交换器109。流入过冷却热交换器109的液态制冷剂在通过过冷却热交换器109期间与其他的液态制冷剂进行热交换并蒸发，成为低压气状的制冷剂。低压气状制冷剂通过与配管116连接的返回管道115流入储液器105。

被输送至室内机200的低压液态制冷剂被室内膨胀阀203降压后，流入室内热交换器201。流入室内热交换器201的低压液态制冷剂在通过室内热交换器201期间与被室内风扇202输送来的室内空气进行热交换并蒸发，成为气状的制冷剂(气态制冷剂)。

低压液态制冷剂在室内热交换器201内气化时，室内的空气被冷却，对室内制冷。从室内热交换器201流出的气态制冷剂通过气体配管302被输送至室外机100。

进入室外机100的气态制冷剂通过四方阀108以及配管116流入储液器105。储液器105通过蓄积未蒸发的液态制冷剂，阻止液态制冷剂流入压缩机104。这是因为，若压缩机104将液态制冷剂压缩，则存在压缩机104的部件 破损的可能性。

气状制冷剂、液态制冷剂以及从油分离器106返回的润滑油流入储液器105。气态制冷剂和润滑油在储液器105内混合后被输送至压缩机104。液态制冷剂滞留在储液器105。

对暖房运行时的动作进行说明。暖房运行时的制冷剂的流动用箭头线H表示。从压缩机104排出的高温高压的气态制冷剂被油分离器106将润滑油分离后，通过四方阀108被输送至气体配管302。被油分离器106分离的润滑油通过返油细管107被输送至储液器105。

来自室外机100的高温高压的气态制冷剂通过气体配管302被输送至室内机200。进入室内机200的高温气态制冷剂在流经室内热交换器201内期间与被室内风扇202输送来的室内空气进行热交换并液化，成为液态制冷剂。液态制冷剂通过室内膨胀阀203从室内机200排出。通过高温高压的气态制冷剂和室内空气在室内热交换器200进行热交换，进行暖房。

室内机200排出的液态制冷剂通过液体配管301流向室外机100。进入室外机100的液态制冷剂在通过室外膨胀阀103，分为两部分，一部分的液态制冷剂流向过冷却分支膨胀阀110，并通过配管115、116被输送至储液器105。

其他的制冷剂被室外膨胀阀103降压后，流入室外热交换器101。流入室外热交换器101的液态制冷剂在流经室外热交换器101期间与被室外风扇102输送的室外空气进行热交换并蒸发，成为气态制冷剂。气态制冷剂通过四方阀108并借助于配管116流入储液器105。如上所述，在储液器105内，气态制冷剂和润滑油流入并混合，溶入了润滑油的气态制冷剂被输送至压缩机104。

图2是表示图1的冷冻循环的室外机100所示的储液器105的图。

在储液器105内，插入并安装有导入用的配管116(导入管)和导出用的配管117(导出管)。导入管116是用于将气态制冷剂以及/或润滑油导入储液器105内的配管。

导出管117其前端侧形成为大致U字状，是用于将来自储液器105的混合了润滑油的气态制冷剂输送至压缩机104的配管。导出管117以其U字状的弯曲部位于储液器105的底部侧的方式安装。由此，导出管117的U字状弯曲部能够浸入蓄积于储液器105的液态制冷剂中。

在导出管117的U字状弯曲部上，形成有第一液体返回口121A。在导出管117上的、位于比第一液体返回口121A更靠上的位置形成有第二液体返回口121B。在导出管117的上侧的、位于储液器105内的上侧的位置形成有用于调整导出管117内压力的均压孔122。

从导入管116流入储液器105内的制冷剂和润滑油分离为液体和气体。气态制冷剂通过导出管117输送至压缩机104。通过气态制冷剂的流通，液体从第一液体返回口121A被吸入导出管117内，并以规定的液体混合率从储液器105输送至压缩机104。

若储液器105的液面位于比第二液体返回口121B还靠上，则也从第二液体返回口121B吸入液体，液体混合率增加。液体混合率由两个液体返回口121A、121B的孔径和均压孔122的孔径调整。

在这里，在本实施例中，制冷剂从以往的R410A变更为温暖化系数更小的R32。若使用R32作为制冷剂，则压缩机104的排出温度提高10～15℃。在本实施例中，为了抑制排出温度的上升，压缩机104的入口干燥度设定为比以往更小。

为此，本实施例的储液器105蓄积液态制冷剂比以往的制冷剂R410更多。若储液器105蓄积了比以往更多的液态制冷剂，则滞留于储液器105内下部的混合液的润滑油混合率变小。

图3表示在使用R32作为制冷剂的情况下的制冷剂和润滑油的混合特性。若制冷剂R32的润滑油的混合比例变为40％以下，则在低温区域能发现液态制冷剂和润滑油的两层分离区域。即，储液器105的下侧滞留有液态制冷剂，在液态制冷剂层上出现润滑油层。

若两层分离区域的条件成立，则混合液在储液器105的下侧分离为液态制冷剂和润滑油。如果润滑油的密度比液态制冷剂的密度小，则润滑油浮于上侧。当润滑油浮于液态制冷剂的上侧时，润滑油从第一液体返回口121A被吸入导出管117内，供给至压缩机104的润滑油量下降。若输送至压缩机104的润滑油量变少，则存在产生润滑不良等问题而使可靠性下降的可能。

因此，在本实施例中，设定返油细管107的形状(管道面积、管道长度等)为，当被油分离器106回收的润滑油在规定量以上则返回储液器105。其调整 方法表示如下。

从储液器105流向压缩机104的液体比例设为R(＝(制冷剂液体流量+润滑油流量)/(制冷剂总流量))，储液器105内的液态制冷剂和润滑油的混合液的两层分离的临界(混合液的溶解域和分离域的界限)的润滑油混合率设为n(＝润滑油量/制冷剂液体量)，流经返油细管107的润滑油返油率设为x(＝润滑油流量/制冷剂总流量)，从油分离器106流向冷冻循环的润滑油循环率设为y(＝润滑油流量/制冷剂总流量)。

流经返油细管107的润滑油返油率x能用下式(1)求得。

x≥n×R－y (1)

在图3所示特性的情况下，若润滑油的混合比例为40％(n＝0.4)以上、优选为在50％(n＝0.5)以上，则认为能够抑制产生两层分离。因此得到下述的式(2)。

x≥0.5×R－y (2)

此外，从储液器105流向压缩机104的液体比例R由储液器105的导出管117的液体返回口121A、121B的孔径和均压孔122的孔径调整。另外，从油分离器106流向冷冻循环的润滑油循环率y由压缩机104和油分离器106的特性决定。

若这样地使用R32作为制冷剂，则有必要使蓄积于储液器105的液态制冷剂量增加，其结果，润滑油混合率下降。但是，在本实施例中，由于被油分离器106回收的润滑油比以往更多地返回储液器105，因此储液器105内的润滑油混合率能够提高至规定值(40％以上，优选50％以上)。因此，根据本实施例，能够阻止在储液器105内产生两层分离区域的条件成立，并抑制液态制冷剂和润滑油分离而向压缩机104内送入充足的润滑油。

此外，本发明并不限定于上述实施例。本领域技术人员在本发明的范围内能够进行种种追加和变更。例如，使润滑油从油分离器返回储液器的方法并不限定于返油细管，也可以使用其他方法。另外，本发明也能够表现为例如“一种空调机所使用的室外机，使用单独的R32制冷剂或含有规定质量百分比以上R32制冷剂的混合型制冷剂作为制冷剂，向压缩机供给为了使液态制冷剂和润滑油不分离为两层而混合有规定值以上的润滑油的制冷剂”。

Claims (4)

1.一种空调机，其通过配管连接室内机和室外机，并使制冷剂循环，该空调机的特征在于，

使用单独的R32制冷剂或含有规定质量百分比以上R32制冷剂的混合型制冷剂作为制冷剂，

向上述室外机所具有的压缩机供给为了使液态制冷剂和润滑油不分离为两层而将润滑油混合率调整为n以上的制冷剂，上述n为液态制冷剂和润滑油的混合液分离为两层的临界的润滑油混合率，即n＝润滑油量/液态制冷剂量。

2.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，

上述室外机具备：

上述压缩机；

连接于该压缩机排出侧，将从上述压缩机排出的制冷剂中的油分离并回收的油分离器；

连接于上述压缩机的流入侧，用于将液态制冷剂从制冷剂中分离并储存，并向上述压缩机供给气态制冷剂的储液器；以及

用于通过使被上述油分离器分离的润滑油返回上述储液器，从而将储存于上述储液器内的液态制冷剂和润滑油的混合液的润滑油混合率调整为n以上的供给油量调整部。

3.根据权利要求2所述的空调机，其特征在于，

在将利用上述供给油量调整部而从上述油分离器返回上述储液器的润滑油的返油率设为x，即x＝润滑油流量/制冷剂总流量，

将从上述储液器向上述压缩机流动的混合液的比率设为R，即R＝(液态制冷剂流量+润滑油流量)/制冷剂总流量，以及将被上述油分离器回收并进行冷冻循环的润滑油的循环率设为y，即y＝润滑油流量/制冷剂总流量时，式子x≥n·R－y成立。

4.根据权利要求1所述的空调机，其特征在于，

上述n的值设定为0.4以上。