CN104011483A - 空气调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气调节装置，其能够预先储存剩余的冷冻机油，在需要时，使必要量的冷冻机油向压缩机回油。在空气调节装置(100)中，控制装置(50)通过测量压缩机(3)的功率值来判定存在于压缩机(3)内的冷冻机油的量，并基于该结果控制电磁阀(8)的开闭。

Description

空气调节装置

技术领域

本发明涉及将压缩机作为制冷循环的要件设备之一而设置的空气调节装置。

背景技术

以往，在将压缩机作为制冷循环的要件设备之一而设置的空气调节装置中，存在回收从压缩机与制冷剂一起被排出的冷冻机油的技术。一般来说，冷冻机油的封入量一律是以在被封入时假设的空气调节装置中的制冷剂配管最长的空气调节装置为基准设定的。而且，通常，预先封入了加上估算了附着在制冷剂配管等上的量之后的量的冷冻机油。据此，实际上，在冷冻机油多的状态下，执行空气调节装置的运转。尤其，在制冷剂配管的长度短的空气调节装置的情况下，产生大量剩余的冷冻机油。

因此，提出了“基于制冷剂回路的制冷剂配管长度算出被收容在压缩机中的冷冻机油的剩余油量，根据该剩余油量预先设定的每规定时间打开连接管的开闭阀的技术”(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-139001号公报(权利要求4，第9页等)

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1记载的技术是根据算出的剩余油量按每规定时间使冷冻机油向压缩机回油。但是，在专利文献1记载的技术中，基于制冷剂配管长度预先设定开闭阀的开闭间隔，从而根据外气条件、运转状态，有时会使冷冻机油过量地返回压缩机。于是，压缩机的运转效率恶化，另外，溶入制冷剂的油量也增加。其结果，从压缩机流出并附着在制冷剂配管等上的冷冻机油的量增大，导致换热器的性能的降低。另外，在需要输入制冷剂配管长度这样的现场作业，制冷剂配管长度的输入发生错误时，导致冷冻机油不足，存在引起压缩机的故障这样的危险性。

本发明是为解决上述课题而研发的，其目的是提供一种空气调节装置，能够预先储存剩余的冷冻机油，在需要时，使必要量的冷冻机油向压缩机回油。

用于解决课题的技术方案

本发明的空气调节装置具有：压缩机，其压缩并排出制冷剂；冷凝器，其使从所述压缩机排出的制冷剂和热介质之间进行热交换；膨胀阀，其对从所述冷凝器流出的制冷剂进行减压；蒸发器，其使被所述膨胀阀减压的制冷剂和热介质之间进行热交换；油分离器，其被设置在所述压缩机的排出侧，从通过所述压缩机被排出的制冷剂分离冷冻机油；储油器，其被设置在所述油分离器的下游侧，存积由所述油分离器分离的冷冻机油；第一连接配管，其连接所述储油器的底部和所述压缩机的吸入侧；第二连接配管，其连接所述储油器的与所述第一连接配管的连接部分相比靠上部的部位和所述压缩机的吸入侧；电磁阀，其被设置在所述第一连接配管，并开闭所述第一连接配管；和控制装置，其基于存在于所述压缩机内的冷冻机油的量来控制所述电磁阀的开闭。

发明效果

根据本发明的空气调节装置，采用如下结构，预先将剩余的冷冻机油存积在储油器，在需要时，对电磁阀进行打开控制而使必要量的冷冻机油返回压缩机，从而能够不使压缩机的运转效率恶化地抑制剩余的冷冻机油附着在制冷剂配管内，还不会导致换热器的性能降低。

附图说明

图1是概要地表示本发明的实施方式1的空气调节装置的制冷剂回路结构的一例的回路结构图。

图2是表示压缩机内的冷冻机油量和压缩机的功率值之间的关系的关系图。

图3是表示本发明的实施方式1的空气调节装置所执行的回油运转时的处理流程的流程图。

图4是概要地表示本发明的实施方式2的空气调节装置的制冷剂回路结构的一例的回路结构图。

图5是表示本发明的实施方式2的空气调节装置所执行的回油运转时的处理流程的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。此外，包括图1在内，在以下的附图中，存在各构成部件的大小的关系与实际不同的情况。另外，包括图1在内，在以下的图面中，标注同一附图标记的部件是相同或与其相当的部件，这在说明书的全文中通用的。而且，说明书全文所示的构成要素的形态只不过是例示性的，不限于这些记载。

实施方式1

图1是概要地表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的制冷剂回路结构的一例的回路结构图。基于图1说明实施方式1的空气调节装置100的结构及动作。

如图1所示，空气调节装置100具有室外机单元1和室内机单元2。室外机单元1和室内机单元2通过制冷剂配管被连接而联系。此外，在图1中，作为例子示出了室外机单元1为1台的情况，但没有特别限定设置台数，也可以是2台以上。另外，在图1中，作为例子示出了室内机单元2为1台的情况，但没有特别限定设置台数，也可以是2台以上。

室外机单元1具有向室内机单元2提供热能或冷能的功能。在该室外机单元1中搭载了压缩机3、油分离器4、四通阀11、室外换热器12、储液器17、储油器5、电磁阀8、第一减压构件9、第二减压构件10、送风机13、功率计18和控制装置50。其中，压缩机3、油分离器4、四通阀11、室外换热器12、储液器17、储油器5、电磁阀8、第一减压构件9和第二减压构件10通过配管被连接。

压缩机3用于压缩制冷剂而使其成为高温、高压的制冷剂。油分离器4被设置在压缩机3的排出侧，用于将从压缩机3与制冷剂一起被排出的冷冻机油从制冷剂分离。四通阀11被设置在油分离器4的制冷剂流路下游侧，根据空气调节装置100的运转(制冷运转、制热运转)被控制，用于切换制冷剂的流动。室外换热器12用于在从压缩机3排出的制冷剂或被吸入压缩机3的制冷剂和从送风机13供给的空气之间进行热交换。储液器17被设置在压缩机3的吸入侧，用于存积在制冷循环中循环的制冷剂中的剩余制冷剂。

储油器5被设置在油分离器4的油流路下游侧，用于存积在油分离器4中被分离的冷冻机油。在储油器5上，除了油分离器4的连接配管以外，还连接有两条配管(连接配管6、连接配管7)。电磁阀8被设置在连接配管6上，通过被控制来开闭连接配管6。第一减压构件9被设置在电磁阀8的下游侧的连接配管6上，对在连接配管6中流动的冷冻机油进行减压，用于调整流量，即，回油量。第二减压构件10被设置在连接配管7上，对在连接配管7中流动的冷冻机油进行减压，用于调整流量，即，回油量。此外，第一减压构件9及第二减压构件10也可以由毛细管等构成。这里，说明了电磁阀8和第一减压构件9串联地被配置的情况，但通过使第一减压构件9的流路阻力充分大，即回油量充分小，电磁阀8和第一减压构件9也可以并联地配置。

连接配管6用于连接储油器5的底部和压缩机3的吸入配管。换言之，存积在储油器5中的冷冻机油经由连接配管6返回压缩机3。连接配管7用于连接储油器5的上部(比连接配管6的连接部分更靠上部)和压缩机3的吸入配管。该连接配管7具有作为使不能存积在储油器5中的冷冻机油从储油器5流出时所利用的溢流管的功能。连接配管7的储油器5的连接位置采用从储油器5的底部到连接配管7的连接位置中的储油器5的内容积比压缩机3的内容积小的位置。送风机13被设置在室外机单元1内的室外换热器12附近，用于向室外换热器12供给空气。功率计18被连接在压缩机3上，用于测量压缩机3的功率。

控制装置50用于综合控制空气调节装置100的系统整体。具体来说，控制装置50控制压缩机3的驱动频率、送风机13及后述的送风机16的转速、四通阀11的切换、电磁阀8的开闭、后述的膨胀阀14的开度等。换言之，控制装置50基于省略图示的各种检测元件的检测信息及来自遥控器的指示，控制各执行机构(压缩机3、四通阀11、送风机13、电磁阀8、膨胀阀14、送风机16等驱动部件)。

室内机单元2具有通过从室外机单元1被供给的热能或冷能对室内等的空调对象空间进行制热或制冷的功能。在该室内机单元2中搭载有膨胀阀14、室内换热器15和送风机16。其中，膨胀阀14、室内换热器15通过配管连接。换言之，在空气调节装置100中，压缩机3、室外换热器12、膨胀阀14和室内换热器15通过配管连接而形成了制冷循环。

膨胀阀14用于对在制冷循环中循环的制冷剂进行减压而使其膨胀，由能够可变地控制开度的部件例如电子式膨胀阀等构成。室内换热器15用于在从压缩机3排出的制冷剂或在膨胀阀14中被减压的制冷剂和从送风机16供给的空气之间进行热交换。送风机16被设置在室内机单元2内的室内换热器15附近，用于向室内换热器15供给空气。

这里，与制冷剂的流动一起说明空气调节装置100的空调动作。

首先，说明空气调节装置100所执行的制冷运转时的制冷剂的流动。由压缩机3压缩的高温高压的气体制冷剂经由四通阀11流入室外换热器12，通过与从送风机13被供给的室外空气之间的热交换而散热，由此成为高压液体制冷剂，并从室外换热器12流出。从室外换热器12流出的高压液体制冷剂从室外机单元1流出并流入室内机单元2。流入室内机单元2的高压液体制冷剂流入膨胀阀14，被减压成为低压二相制冷剂。

从膨胀阀14流出了的低压二相制冷剂流入室内换热器15，通过与从送风机16供给的室内空气之间的热交换而蒸发，由此成为低压气体制冷剂，并从室内换热器15流出。从室内换热器15流出的低压气体制冷剂从室内机单元2流出并流入室外机单元1。流入室外机单元1的低压气体制冷剂经由四通阀11及储液器17最终返回压缩机3。在制冷运转时，室外换热器12作为冷凝器(散热器)发挥作用，室内换热器15作为蒸发器发挥作用。

其次，说明空气调节装置100所执行的制热运转时的制冷剂的流动。被压缩机3压缩的高温高压的气体制冷剂经由四通阀11流入室内换热器15，通过与从送风机16供给的室内空气之间的热交换而散热，由此成为高压液体制冷剂，并从室内换热器15流出。从室内换热器15流出的高压液体制冷剂流入膨胀阀14，被减压成为低压二相状态。

从膨胀阀14流出的低压二相制冷剂从室内机单元2流出并流入室外机单元1。流入室外机单元1的低压二相制冷剂流入室外换热器12。流入室外换热器12的低压二相制冷剂通过与从送风机13供给的室外空气之间的热交换而蒸发，由此成为低压气体制冷剂，并从室外换热器12流出。从室外换热器12流出的低压气体制冷剂经由四通阀11及储液器17最终返回压缩机3。在制热运转时，室外换热器12作为蒸发器发挥作用，室内换热器15作为冷凝器(散热器)发挥作用。

图2是表示压缩机3内的冷冻机油量和压缩机3的功率值之间的关系的关系图。基于图2说明压缩机3内的冷冻机油量和压缩机3的功率值之间的关系。在图2中，纵轴表示功率比(％)，横轴表示冷冻机油量(ml)。另外，在图2中，(a)表示压缩机3的驱动频率为50Hz的情况，(b)表示压缩机3的驱动频率为70Hz的情况，(c)表示压缩机3的驱动频率为90Hz的情况。

从图2可知，无论压缩机3的驱动频率为何种情况，都是压缩机3内的冷冻机油量越多，压缩机3的功率比越大。即，通过测量压缩机3的功率，能够从此时的压缩机3的驱动频率判定存在于压缩机3内的冷冻机油的量。因此，在空气调节装置100中，将功率计18连接在压缩机3，测量压缩机3的功率，实时地判定存在于压缩机3内的冷冻机油的量。控制装置50基于预先存储的图2所示的关系，从测量了的功率值判定冷冻机油量。

优选将被吸入压缩机3时的制冷剂的吸入压力、从压缩机3排出时的制冷剂的排出压力作为存在于压缩机3内的冷冻机油的量的判定参数之一加入。另外，优选将从压缩机3排出时的制冷剂的干度作为存在于压缩机3内的冷冻机油的量的判定参数之一加入。在该情况下，在压缩机3的吸入侧及排出侧设置压力传感器及温度传感器，将这些信息输入控制装置50即可。

图3是表示空气调节装置100所执行的回油运转时的处理流程的流程图。基于图3说明空气调节装置100所执行的回油运转。

控制装置50基于来自功率计18的信息判定压缩机3内的冷冻机油量(步骤S1)。冷冻机油量的判定通过从功率计18输入的功率值和规定值的比较来进行。该规定值基于图2所示的关系图进行设定。此时，也可以将制冷剂的吸入压力、制冷剂的排出压力、制冷剂的干度用于冷冻机油量的判定。在判定为压缩机3内的冷冻机油量不足的情况下(步骤S1；是)，控制装置50对电磁阀8进行打开控制(步骤S2)。电磁阀8被打开控制，据此，储油器5和压缩机3的吸入配管经由连接配管6连通。因此，被存积在储油器5中的冷冻机油经由连接配管6返回压缩机3。

控制装置50经过一定时间(例如，1分钟左右)之后，再判定压缩机3内的冷冻机油量(步骤S3)。在判定为压缩机3内的冷冻机油量没有不足时(步骤S3；油量OK)，控制装置50对电磁阀8进行关闭控制(步骤S4)。此时，在存积在储油器5中的油量少的情况下，制冷剂主要经由第二减压构件10流过连接配管7，返回压缩机3。另外，在被存积的油量多的情况下，浓度高的油经由第二减压构件10流过连接配管7，返回压缩机3。另一方面，在判定为压缩机3内的冷冻机油量还不足时(步骤S3；油量不足)，控制装置50反复进行判定压缩机3内的冷冻机油量的步骤S3直到判定为冷冻机油的量没有不足。

以上，空气调节装置100采用了如下结构，即，预先将剩余的冷冻机油存积在储油器5中，在需要时通过对电磁阀8进行打开控制使必要量的冷冻机油返回压缩机3，据此，还能够不会使压缩机3的运转效率恶化地，抑制剩余的冷冻机油附着在制冷剂配管内，还不会导致换热器的性能降低。另外，根据空气调节装置100，在现场，安装者也不需要输入制冷剂配管的长度，能够减轻安装作业所需的手续。

实施方式2

图4是概要地表示本发明的实施方式2的空气调节装置100A的制冷剂回路结构的一例的回路结构图。基于图4说明实施方式2的空气调节装置100A的结构及动作。此外，在实施方式2中，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，与实施方式1相同的部分标注相同的附图标记并省略说明。

空气调节装置100A在并联地连接2台室外机单元1、且并联地连接3台室内机单元2这方面与实施方式1的空气调节装置100不同。对2台室外机单元1附加“a”、“b”，随此对搭载在室外机单元1a上的各设备附加“a”，对搭载在室外机单元1b上的各设备附加“b”。另外，对3台室内机单元2附加“a”、“b”、“c”，随此对搭载在室内机单元2a上的各设备附加“a”，对搭载在室内机单元2b上的各设备附加“b”，对搭载在室内机单元2c上的各设备附加“c”。

室外机单元1a、室外机单元1b的基本结构与实施方式1中说明的室外机单元1相同。室外机单元1a和室外机单元1b、四通阀11a和四通阀11b、以及室外换热器12a和室外换热器12b分别通过制冷剂配管被连接并成为并联。室内机单元2a、室内机单元2b、室内机单元2c的基本结构也与实施方式1中说明的室内机单元2相同。室内机单元2a、室内机单元2b和室内机单元2c，室内换热器15a、室内换热器15b和室内换热器15c，以及膨胀阀14a、膨胀阀14b和膨胀阀14c分别通过制冷剂配管被连接并成为并联。

即，在空气调节装置100A中，连接实施方式1的空气调节装置100的室外机单元1和室内机单元2的制冷剂配管分支，多台室外机单元1(室外机单元1a、室外机单元1b)和多台室内机单元2(室内机单元2a、室内机单元2b、室内机单元2c)被连接而构成。此外，在图4中，作为例子示出了仅在室外机单元1a中搭载有控制装置50的状态，但也可以仅在室外机单元1b中搭载控制装置50，也可以分别在室外机单元1a和室外机单元1b中搭载控制装置50。在分别在室外机单元1a、室外机单元1b中搭载控制装置50的情况下，各自的控制装置50优选能够通过无线或有线通信。

图5是表示空气调节装置100A所执行的回油运转时的处理流程的流程图。基于图5说明空气调节装置100A所执行的回油运转。空气调节装置100A除了实施方式1的空气调节装置100的回油运转以外，还执行将冷冻机油均等地分配到室外机单元1a和室外机单元1b的均油控制。

控制装置50基于来自室外机单元1a的功率计18a的信息判定压缩机3a内的冷冻机油量(步骤S11)。此时，也可以将制冷剂的吸入压力、制冷剂的排出压力、制冷剂的干度用于冷冻机油量的判定。在判定为室外机单元1a的压缩机3a内的冷冻机油量不足的情况下(步骤S11；是)，控制装置50对室外机单元1a的电磁阀8a进行打开控制(步骤S12)。电磁阀8a被打开控制，据此，储油器5a和压缩机3a的吸入配管经由连接配管6a连通。因此，存积在储油器5a中的冷冻机油经由连接配管6a返回压缩机3a。

控制装置50在经过一定时间(例如，1分钟左右)之后，再判定室外机单元1a的压缩机3a内的冷冻机油量(步骤S13)。在判定为压缩机3a内的冷冻机油量没有不足时(步骤S13；油量OK)，控制装置50对电磁阀8a进行关闭控制(步骤S14)。另一方面，在判定为室外机单元1a的压缩机3a内的冷冻机油量还不足时(步骤S13；油量不足)，控制装置50开始室外机单元1a和室外机单元1b的均油控制(步骤S15)。

控制装置50降低(减少)室外机单元1a的压缩机3a的频率(步骤S16)。然后，控制装置50升高(增加)室外机单元1b的压缩机3b的频率，对电磁阀8b进行打开控制(步骤S17)。控制装置50在经过一定时间(例如，1分钟左右)之后，再判定室外机单元1a的压缩机3a内的冷冻机油量(步骤S18)。在判定为压缩机3a内的冷冻机油量没有不足时(步骤S18；油量OK)，控制装置50对电磁阀8a进行关闭控制(步骤S19)。而且，控制装置50使室外机单元1a的压缩机3a、室外机单元1b的压缩机3b的频率复原，对电磁阀8a、电磁阀8b进行关闭控制(步骤S20)。

另一方面，在判定为室外机单元1a的压缩机3a内的冷冻机油量还不足时(步骤S18；油量不足)，控制装置50反复进行判定室外机单元1a的压缩机3a内的冷冻机油量的步骤S18直到判定为冷冻机油的量没有不足。像这样，在空气调节装置100A中，能够使室外机单元1a、室外机单元1b之间的冷冻机油的量的不均消失，执行冷冻机油的均等化。此外，在图5中，作为例子示出了在室外机单元1a中进行了冷冻机油量的判定的情况，当然也可以在室外机单元1b中进行冷冻机油量的判定。

以上，空气调节装置100A采用如下结构，即，预先将剩余的冷冻机油存积在储油器5(储油器5a、储油器5b)中，在需要时通过对电磁阀8(电磁阀8a、电磁阀8b)进行打开控制而使必要量的冷冻机油返回压缩机3(压缩机3a、压缩机3b)，从而不会使压缩机3(压缩机3a、压缩机3b)的运转效率恶化，并能够抑制剩余的冷冻机油附着在制冷剂配管内，还不会导致换热器的性能降低。另外，在空气调节装置100A中，由于执行均油控制，所以冷冻机油不会偏向一方的室外机单元。因此，在全部室外机单元中，不会发生冷冻机油不足或者过剩。另外，根据空气调节装置100A，安装者不需要在现场输入制冷剂配管的长度，能够减轻安装作业所需的工作。

此外，实施方式1及2的空气调节装置所使用的制冷剂的种类没有特别限定，可以使用例如二氧化碳(CO₂)、烃、氦等自然制冷剂，HFC410A、HFC407C、HFC404A等不含氯的代替制冷剂，或者先有产品所使用的R22、R134a等氟类制冷剂中的任意的制冷剂。另外，在实施方式1及2中，以室外换热器12及室内换热器15在制冷剂和空气之间进行热交换的情况为例进行了说明，但也可以与制冷剂和空气以外的热介质例如水、载冷剂等进行热交换。

附图标记的说明

1室外机单元，1a室外机单元，1b室外机单元，2室内机单元，2a室内机单元，2b室内机单元，2c室内机单元，3压缩机，3a压缩机，3b压缩机，4油分离器，4a油分离器，4b油分离器，5储油器，5a储油器，5b储油器，6连接配管(第一连接配管)，6a连接配管(第一连接配管)，6b连接配管(第一连接配管)，7连接配管(第二连接配管)，7a连接配管(第二连接配管)，7b连接配管(第二连接配管)，8电磁阀，8a电磁阀，8b电磁阀，9第一减压构件，9a第一减压构件，9b第一减压构件，10第二减压构件，10a第二减压构件，10b第二减压构件，11四通阀，11a四通阀，11b四通阀，12室外换热器，12a室外换热器，12b室外换热器，13送风机，13a送风机，13b送风机，14膨胀阀，14a膨胀阀，14b膨胀阀，14c膨胀阀，15室内换热器，15a室内换热器，15b室内换热器，15c室内换热器，16送风机，16a送风机，16b送风机，16c送风机，17储液器，17a储液器，17b储液器，18功率计，18a功率计，18b功率计，50控制装置，100空气调节装置，100A空气调节装置。

Claims (6)

1.一种空气调节装置，其特征在于，具有：

压缩机，其压缩并排出制冷剂；

冷凝器，其使从所述压缩机排出的制冷剂和热介质之间进行热交换；

膨胀阀，其对从所述冷凝器流出的制冷剂进行减压；

蒸发器，其使被所述膨胀阀减压的制冷剂和热介质之间进行热交换；

油分离器，其被设置在所述压缩机的排出侧，从通过所述压缩机被排出的制冷剂分离冷冻机油；

储油器，其被设置在所述油分离器的下游侧，存积由所述油分离器分离的冷冻机油；

第一连接配管，其连接所述储油器的底部和所述压缩机的吸入侧；

第二连接配管，其连接所述储油器的与所述第一连接配管的连接部分相比靠上部的部位和所述压缩机的吸入侧；

电磁阀，其被设置在所述第一连接配管，并开闭所述第一连接配管；和

控制装置，其基于存在于所述压缩机内的冷冻机油的量来控制所述电磁阀的开闭。

2.如权利要求1所述的空气调节装置，其特征在于，

所述控制装置在判定为存在于所述压缩机内的冷冻机油的量不足时，对所述电磁阀进行打开控制，将存积在所述储油器中的冷冻机油供给到所述压缩机。

3.如权利要求1或2所述的空气调节装置，其特征在于，

所述第二连接配管的所述储油器的连接位置为从所述储油器的底部到所述第二连接配管的连接位置的所述储油器的内容积比所述压缩机的内容积小的位置。

4.如权利要求1所述的空气调节装置，其特征在于，

将所述压缩机、作为所述冷凝器或所述蒸发器发挥作用的室外换热器、所述油分离器、所述储油器、所述第一连接配管、所述第二连接配管及所述电磁阀搭载在室外机单元中，

将所述膨胀机构及作为所述蒸发器或所述冷凝器发挥作用的室内换热器搭载在室内机单元中，

将多台所述室内机单元分别并联地连接于多台所述室外机单元，

所述控制装置在判定为搭载在所述室外机单元中的规定的室外机单元上的所述压缩机内的冷冻机油的量不足时，减小该压缩机的驱动频率，并增加搭载在所述室外机单元中的其他的室外机单元上的所述压缩机的驱动频率，通过对搭载在该室外机单元上的所述电磁阀进行打开控制，使室外机单元间的冷冻机油的量均等化。

5.如权利要求1～4中任一项所述的空气调节装置，其特征在于，

所述控制装置将所述压缩机的功率值、所述压缩机的驱动频率、从所述压缩机排出的制冷剂的排出压力、被吸入所述压缩机的制冷剂的吸入压力、及从所述压缩机排出的制冷剂的干度中的至少一个用于存在于所述压缩机内的冷冻机油的量的判定。

6.如权利要求1～5中任一项所述的空气调节装置，其特征在于，

在所述第一连接配管及所述第二连接配管上分别设有减压构件，

在与连接有所述第一连接配管及所述第二连接配管的所述压缩机的吸入侧相比靠上游侧的位置设置储液器。