JP2001124444A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 起動時の液圧縮を防止して圧縮機をはじめと
する冷凍サイクル機器の十分な安全を確保できる安全性
および信頼性にすぐれた冷凍サイクル装置を提供する。 【解決手段】 サクションカップ１０内のサクションパ
イプ１２の上部および下部に冷媒および潤滑油を通すた
めの戻し孔１３，１４を設ける。液冷媒が下部の戻し孔
１４を越えて上部の戻し孔１３に達すると、液冷媒は戻
し孔１３を通じてサクションパイプ１２内に徐々に流入
する。これにより、液冷媒がサクションパイプ１２の上
端開口１２ａから一気に流入する事態を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧縮機の吸込側
配管にサクションカップを設けた冷凍サイクル装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機などに搭載される冷凍サイク
ル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次に配
管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルを備え、圧縮
機の吸込側配管にサクションカップを設けている。

【０００３】サクションカップは、容器の上部に冷媒流
入口を備え、その冷媒流入口に網状の気液分離板を介し
てサクションパイプの上端開口を対向させ、そのサクシ
ョンパイプを略鉛直方向に配設して容器外に導出してい
る。サクションパイプの下部には、容器内に溜まった冷
媒や潤滑油を通すための孔、いわゆる戻し孔を形成して
いる。

【０００４】蒸発器から流出する冷媒は、このサクショ
ンカップを通り、圧縮機に吸込まれる。

【０００５】サクションカップでは、流入する冷媒が気
液分離板によってガス冷媒と液冷媒に分かれ、ガス冷媒
は容器内のサクションパイプの上端開口に流入して圧縮
機へと流れるが、液冷媒は容器内に溜まり込む。溜まり
込む液冷媒には、圧縮機から冷媒といっしょに吐出され
た潤滑油が溶け込んでいる。

【０００６】溜まり込んだ液冷媒および潤滑油の液面が
サクションパイプの戻し孔まで上昇すると、その戻し孔
を通じて液冷媒および潤滑油が徐々にサクションパイプ
内に流入する。このとき、流入する液冷媒は、サクショ
ンパイプ内を通るガス冷媒の勢いを受けてガス状とな
る。

【０００７】こうして、サクションカップに溜まった液
冷媒および潤滑油が圧縮機に戻ることにより、冷凍サイ
クル中の冷媒循環量不足が解消されるとともに、圧縮機
における潤滑油不足が解消される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】圧縮機の運転停止時、
外気温度が低いと、冷媒が液化して圧縮機や熱交換器に
溜まり込む、いわゆる冷媒寝込みを生じる。

【０００９】この状態で圧縮機を起動すると、サクショ
ンカップの容器内に溜まり込んでいる液冷媒が急激に蒸
発し、その蒸発に伴い、潤滑油が熱量を奪われる。熱量
を奪われて冷えた潤滑油は、粘度が増大し、サクション
パイプの戻し孔における液冷媒および潤滑油の流通を妨
げてしまう。

【００１０】こうして、戻し孔における流通が妨げられ
ると、圧縮機への液冷媒および潤滑油の戻り量が減少
し、反面、冷凍サイクル中に存在する液冷媒がサクショ
ンカップの容器に次々に流れ込む。このため、サクショ
ンカップの容器に多量の液冷媒が溜まり込むようにな
り、その液冷媒の液面がサクションパイプの上端まで達
して上端開口を一気にオーバーフローしてしまう。

【００１１】オーバーフローした液冷媒はサクションパ
イプを通して急激に圧縮機に吸込まれ、いわゆる液圧縮
を生じてしまう。この液圧縮は、圧縮機故障の大きな要
因となる。

【００１２】すなわち、液圧縮が生じると、圧縮室内の
圧力が異常上昇し（リギッドハンマリング現象）、吐出
弁の破損、シャフト軸のかじり、シリンダの破損、吐出
マフラの破損などに波及する。圧縮機ばかりでなく、圧
縮機に接続の配管や部品が破損するなど、冷凍サイクル
全体の故障に波及することもある。

【００１３】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、起動時の液圧縮を防止して圧
縮機をはじめとする冷凍サイクル機器の十分な安全を確
保できる安全性および信頼性にすぐれた冷凍サイクル装
置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の冷
凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を
順次に配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルを備
え、圧縮機の吸込側配管にサクションカップを設けたも
のであって、サクションカップ内のサクションパイプの
上部および下部に、冷媒および潤滑油を通すための孔を
設けている。

【００１５】請求項２に係る発明の冷凍サイクル装置
は、請求項１に係る発明におけるサクションパイプの各
孔に関するもので、上部の孔の開口面積を下部の孔の開
口面積より大きくしている。

【００１６】請求項３に係る発明の冷凍サイクル装置
は、請求項１に係る発明におけるサクションパイプの各
孔に関するもので、各孔の開口面積を同じにし、かつ上
部の孔の個数を下部の孔の個数より多くしている。

【００１７】請求項４に係る発明の冷凍サイクル装置
は、請求項３に係る発明におけるサクションパイプの上
部の各孔に関するもので、各孔の高さ位置を略同じにし
ている。

【００１８】請求項５に係る発明の冷凍サイクル装置
は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次に配管接続
して冷媒を循環させる冷凍サイクルを備え、圧縮機の吸
込側配管にサクションカップを設けたものであって、サ
クションカップ内のサクションパイプの上端開口面を同
サクションパイプの軸方向に対し斜めに形成している。

【００１９】

【発明の実施の形態】［１］以下、この発明の第１実施
形態について、空気調和機への適用を例に図面を参照し
て説明する。図２に示すように、圧縮機１の吐出口に四
方弁２を介して室外熱交換器３を配管接続する。この室
外熱交換器３に減圧器たとえばキャピラリチューブ４を
介して室内熱交換器５を配管接続する。そして、室内熱
交換器５に上記四方弁２を介して圧縮機１の吸込口を配
管接続する。

【００２０】この配管接続により、冷房および暖房が可
能なヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している。冷房
時は、圧縮機１から吐出される冷媒を図示実線矢印の方
向に流し、室外熱交換器３を凝縮器、室内熱交換器５を
蒸発器として機能させる。暖房時は、四方弁２の切換に
より、圧縮機１から吐出される冷媒を図示破線矢印の方
向に流し、室内熱交換器５を凝縮器、室外熱交換器３を
蒸発器として機能させる。

【００２１】圧縮機１は、図１に示すように、密閉ケー
ス３０の下部に吸込側配管３１を取付け、上部に吐出側
配管３２およびターミナル端子３３を設けている。

【００２２】密閉ケース３０の内部には、電動機部とし
てブラシレス直流モータ４０を収容するとともに、圧縮
機部５０を収容している。

【００２３】ブラシレス直流モータ４０は、ステータ４
１およびロータ４２からなる。ステータ４１の内周面に
は多数の巻線収容スロットを配列し、これらスロットに
複数の相巻線４３が埋め込み装着している。ロータ４２
は、円盤状の多数枚の鋼板を軸方向に積層し、芯となる
部分にシャフト４４を通すとともに、そのシャフト４４
を囲む位置にたとえば４つの永久磁石片を収容してい
る。

【００２４】ステータ４１の各相巻線４３に対する通電
が順次切換えられることにより（転流）、各相巻線４３
に順次に磁界が生じ、それとロータ４２の各永久磁石片
が作る磁界との相互作用により、ロータ４２に回転トル
クが生じる。

【００２５】圧縮機部５０は、上記シャフト４４を支持
するためのメインベアリング５１およびサブベアリング
５２を有し、この両ベアリング５１，５２間にシリンダ
５３を有する。シリンダ５３内にはシャフト４４の偏心
部４４ａを収容し、その偏心部４４ａの外周にローラ５
４を装着し、そのローラ５４の周りに圧縮室５５を形成
している。圧縮室５５には吸込口５６が連通し、その吸
込口５６に上記吸込管３１を連通している。また、シリ
ンダ５３において、圧縮室５５と対応する位置に吐出口
（図示しない）を形成している。

【００２６】ブラシレス直流モータ４０が駆動されてロ
ータ４２およびシャフト４４が回転することにより、圧
縮機部５０のローラ５４が偏心回転し、圧縮室５５に吸
入圧が生じる。この吸入圧によって吸込側配管３１から
圧縮室５５に冷媒が吸込まれる。吸込まれた冷媒は圧縮
室５５で圧縮された後、上記吐出口から密閉ケース３０
内へ吐出される。密閉ケース３０内へ吐出された冷媒
は、吐出側配管３２から上記冷凍サイクルに供給され
る。

【００２７】密閉ケース３０の内底部には潤滑油（図示
しない）を収容している。この潤滑油は、圧縮機部５０
の機械的な潤滑作用を確保するとともに、圧縮機部５０
を冷却するためのものである。

【００２８】密閉ケース３０内へ吐出された冷媒が吐出
側配管３２から冷凍サイクルに供給されるのに伴い、潤
滑油の一部もいっしょに吐出側配管３２を介して冷凍サ
イクルへと流出する。

【００２９】このような構成の圧縮機１に対し、吸込側
配管３１にサクションカップ１０を設けている。サクシ
ョンカップ１０は、容器の上部に冷媒流入口１０ａを備
え、その冷媒流入口１０ａに網状の気液分離板１１を介
してサクションパイプ１２の上端開口１２ａを対向さ
せ、そのサクションパイプ１２ａを略鉛直方向に配設し
て容器２０の底部から外に導出している。冷媒流入口１
０ａは、配管６を介して上記四方弁２に接続している。
そして、サクションパイプ１２の上部および下部に、容
器１０内に溜まった冷媒や潤滑油を通すための孔、いわ
ゆる戻し孔１３，１４をそれぞれ設けている。

【００３０】つぎに、上記の構成の作用を説明する。圧
縮機１の運転時、蒸発器（室内熱交換器５または室外熱
交換器３）から流出する冷媒は、四方弁２を通り、さら
にサクションカップ１０を通り、圧縮機１に吸込まれ
る。

【００３１】サクションカップ１０では、冷媒が容器上
部の冷媒流入口１０ａから容器内に流入し、それが気液
分離板１１にぶつかる。このとき、ガス冷媒は気液分離
板１１を通過してサクションパイプ１２の上端開口１２
ａに流入するが、液冷媒は気液分離板１１の周縁部に流
れてそこから垂れ落ち、容器内に溜まり込む。溜まり込
む液冷媒には、圧縮機１から冷媒といっしょに吐出され
た潤滑油が溶け込んでいる。

【００３２】溜まり込んだ液冷媒および潤滑油の液面が
サクションパイプ１２の戻し孔１４まで上昇すると、そ
の戻し孔１４を通じて液冷媒および潤滑油が徐々にサク
ションパイプ１２内に流入する。このとき、流入する液
冷媒は、サクションパイプ１２内を通るガス冷媒の勢い
を受けてガス状となる。

【００３３】こうして、サクションカップ１０に溜まっ
た液冷媒および潤滑油が圧縮機１に戻ることにより、冷
凍サイクル中の冷媒循環量不足が解消されるとともに、
圧縮機１における潤滑油不足が解消される。

【００３４】ところで、圧縮機１の運転停止時、外気温
度が低いと、冷媒が液化して圧縮機１や熱交換器３，５
に溜まり込む、いわゆる冷媒寝込みを生じる。

【００３５】この状態で圧縮機１を起動すると、サクシ
ョンカップ１０の容器内に溜まり込んでいる液冷媒が急
激に蒸発し、その蒸発に伴い、潤滑油が熱量を奪われ
る。熱量を奪われて冷えた潤滑油は、粘度が増大し、サ
クションパイプ１２の戻し孔１４における液冷媒および
潤滑油の流通を妨げてしまう。

【００３６】こうして、戻し孔１４における流通が妨げ
られると、圧縮機１への液冷媒および潤滑油の戻り量が
減少し、反面、冷凍サイクル中に存在する液冷媒がサク
ションカップ１０の容器に次々に流れ込み、容器内の液
冷媒の液面がどんどん上昇して戻し孔１４を越えるよう
になる。

【００３７】液冷媒の液面が上部の戻し孔１３に達する
と、液冷媒が戻し孔１３を通じて徐々にサクションパイ
プ１２内に流入する。流入した液冷媒は、サクションパ
イプ１２内を通るガス冷媒の勢いを受けてガス状とな
る。

【００３８】このように、一旦はサクションカップ１０
に多量の液冷媒が溜まり込むものの、その溜まり込んだ
液冷媒が上部の戻し孔１３を通じて徐々にサクションパ
イプ１２内に流入することにより、液冷媒の液面がサク
ションパイプ１２の上端開口１２ａを一気にオーバーフ
ローする事態を回避することができる。

【００３９】したがって、液冷媒が急激に圧縮機１に吸
込まれて液圧縮を生じる不具合を未然に防止することが
でき、ひいては圧縮機１をはじめとする冷凍サイクル機
器の十分な安全を確保でき、安全性および信頼性の向上
が図れる。

【００４０】［２］第２実施形態について説明する。図
３に示すように、サクションパイプ１２の上部および下
部に、容器１０内に溜まった冷媒や潤滑油を通すための
戻し孔１５，１６をそれぞれ設けている。そして、上部
の戻し孔１５の開口面積を下部の戻し孔１６の開口面積
より大きくしている。

【００４１】下部の戻し孔１６については、通常時の液
冷媒の戻り量が多くなると困るので、開口面積をあまり
大きくできない。これに対し、上部の戻し孔１５につい
ては、オーバーフローを確実に回避するための非常用で
あることを考慮し、開口面積を戻し孔１６よりも大きく
している。

【００４２】他の構成および作用は第１実施形態と同じ
である。 ［３］第３実施形態について説明する。図４に示すよう
に、サクションパイプ１２の上部に２つの戻し孔１７
ａ，１７ｂを設け、サクションパイプ１２の下部に１個
の戻し孔１８を設けている。

【００４３】戻し孔１７ａ，１７ｂは、開口面積が互い
に同じで、かつサクションパイプ１２における高さ位置
が略同じである。

【００４４】下部の戻し孔１８については、通常時の液
冷媒の戻り量が多くなると困るので、開口面積をあまり
大きくできず、個数も制限される。これに対し、上部の
戻し孔１７ａ，１７ｂについては、オーバーフローを確
実に回避するための非常用であることを考慮し、開口面
積は戻し孔１８と同じのまま、個数を戻し孔１８より多
い２つにしている。

【００４５】とくに、戻し孔１７ａ，１７ｂは、サクシ
ョンパイプ１２における高さ位置が略同じなので、貫通
器具をサクションパイプ１２の軸方向と直行する方向に
通すことで同時に形成することができ、形成時の加工が
容易になるという利点がある。

【００４６】他の構成および作用は第１実施形態と同じ
である。 ［４］第４実施形態について説明する。図５および図６
に示すように、サクションパイプ１２の上端開口１２ａ
の開口面をサクションパイプ１２の軸方向に対し斜めに
形成するとともに、サクションパイプ１２の下部に第２
実施形態と同様の戻し孔１６を設けている。

【００４７】斜めの上端開口１２ａは、増量してくる液
冷媒に対する有効開口面積が下縁部ほど小さく、その下
縁部から中央部にかけて有効開口面積が徐々に大きくな
る形状を有している。

【００４８】下部の戻し孔１６については、通常時の液
冷媒の戻り量が多くなると困るので、開口面積をあまり
大きくしていない。

【００４９】他の構成は第１実施形態と同じである。こ
のような構成によれば、下部の戻し孔１６を越えて増量
してくる液冷媒が上端開口１２ａの下縁部に達したと
き、液冷媒はその下縁部を越えてサクションパイプ１２
内に徐々に流入する。これにより、液冷媒がサクション
パイプ１２の上端開口１２ａから一気に流入する事態を
回避することができる。

【００５０】したがって、液冷媒が急激に圧縮機１に吸
込まれて液圧縮を生じる不具合を未然に防止することが
でき、ひいては圧縮機１をはじめとする冷凍サイクル機
器の十分な安全を確保でき、安全性および信頼性の向上
が図れる。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、サ
クションカップ内のサクションパイプの上部および下部
に冷媒および潤滑油を通すための孔を設けたので、起動
時の液圧縮を防止して圧縮機をはじめとする冷凍サイク
ル機器の十分な安全を確保できる安全性および信頼性に
すぐれた冷凍サイクル装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の圧縮機およびサクションカップ
の構成を断面して示す図。

【図２】各実施形態における冷凍サイクルの構成を示す
図。

【図３】第２実施形態におけるサクションカップの構成
を断面して示す図。

【図４】第３実施形態におけるサクションパイプの構成
を示す図。

【図５】第４実施形態におけるサクションカップの構成
を示す図。

【図６】図５におけるサクションパイプの要部を示す斜
視図。

【符号の説明】

１…圧縮機 ２…四方弁 ３…室外熱交換器 ５…室内熱交換器 １０…サクションカップ １１…気液分離板 １２…サクションパイプ １２ａ…上端開口 １３，１４，１５，１６，１７ａ，１７ｂ，１８…戻し
孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次
   に配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルを備え、
   圧縮機の吸込側配管にサクションカップを設けた冷凍サ
   イクル装置において、 前記サクションカップ内のサクションパイプの上部およ
   び下部に、冷媒および潤滑油を通すための孔を設けたこ
   とを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 前記サクションパイプの各孔は、上部の
   孔が下部の孔より開口面積が大きいことを特徴とする請
   求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】 前記サクションパイプの各孔は、互いに
   同じ開口面積を有し、かつ上部の孔が下部の孔より個数
   が多いことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装
   置。
4. 【請求項４】 前記サクションパイプの上部の各孔は、
   高さ位置が略同じであることを特徴とする請求項３記載
   の冷凍サイクル装置。
5. 【請求項５】 圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次
   に配管接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルを備え、
   圧縮機の吸込側配管にサクションカップを設けた冷凍サ
   イクル装置において、 前記サクションカップ内のサクションパイプの上端開口
   面を同サクションパイプの軸方向に対し斜めに形成した
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。