JP2004353904A

JP2004353904A - アキュームレータおよび空気調和装置

Info

Publication number: JP2004353904A
Application number: JP2003150007A
Authority: JP
Inventors: Taku Sekine; 卓関根
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Commercial Service Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Commercial Service Co Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】圧縮機の運転状態に基づいて、前記圧縮機へ最適な量の潤滑油を供給する。
【解決手段】アキュームレータ１４の本体容器３０の天部付近に接続され、該本体容器３０内に貯留されたガス冷媒を圧縮機１０の吸込口１０ａへと流入させる２次管３２へ、本体容器３０の潤滑油（液体成分）が貯留される位置に一端が接続され、流量調節機構３４を備えたバイパス管３３を接続位置Ａで接続する。そして、圧縮機１０の運転状態に基づいて、前記流量調節機構３４の開度を制御することにより、圧縮機１０の運転状態に基づいた最適な量の潤滑油（液体成分）を圧縮機１０へと戻すことが可能となる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷媒の気液分離を行うアキュームレータを備える空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、冷媒と、この冷媒を圧縮して吐出する圧縮機の潤滑油とを混合して封入し、循環させている冷媒回路が知られている。この様な、圧縮機では、上記の様に、冷媒と潤滑油とが混合されているため、圧縮機の吸込口側へ前記冷媒の気体成分と液体成分とを分離するアキュームレータを備えている。このアキュームレータは、エバポレータで蒸発して戻った冷媒をこのアキュームレータ内へ流入させる１次管と、このアキュームレータ内の冷媒を圧縮機へ流出させる２次管とを有する本体容器を備えており、この本体容器内で前記１次管より流入する冷媒のガス冷媒（気体成分）と潤滑油（液体成分）の分離を行い、主に前記ガス冷媒を圧縮機の吸込口へと流入させると共に、前記潤滑油を前記ガス冷媒に適量混合させて前記圧縮機へと流入させる様にしている。これは、もし、前記潤滑油のみが前記圧縮機へと流入した場合、前記圧縮機が液圧縮をし、破損に至ることを防止していると共に、前記潤滑油が前記圧縮機へと戻らず、前記圧縮機が潤滑油切れを起こしてしまうことを防止するためである。
【０００３】
そのため、前記圧縮機の吸込口へと接続される２次管を、前記本体容器内の底部付近まで下降するＵの字型の配管として設け、前記本体容器内の上部付近に開口部を備えた配管とし、このＵの字部から前記開口部までの２次管上へ、高さ位置の異なる複数の小孔を設けている。
【０００４】
これにより、前記１次管よりアキュームレータの本体容器内に流入した冷媒は、２次管の前記開口部から前記ガス冷媒が吸込まれると共に、前記潤滑油が前記小孔から適量前記２次管内へと吸込まれて、前記ガス冷媒と共に前記潤滑油が前記圧縮機の吸込口へと供給されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記小孔を制御装置から選択可能とさせて、前記潤滑油の量を制御することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
実公平０５−０３９４０９号公報（第１図）
【０００７】
【特許文献２】
特開平０９−００４９３４号公報（第１図、第２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、アキュームレータの本体容器内に貯留された前記潤滑油の量に基づいて圧縮機へと吸込まれる潤滑油の流量が決定されてしまうため、圧縮機の運転状態に基づいて前記潤滑油を圧縮機へと戻すことが出来なかった。
【０００９】
また、昨今、地球温暖化対策などにより、空気調和装置などに用いられる冷媒が、これまでのＲ２２からＲ４０７ｃやＲ４１０ａへと置き換えられて来ている。このＲ４０７ｃやＲ４１０ａの場合、使用される潤滑油がエーテル油系であるため、前記冷媒が液状態である場合、潤滑油と液冷媒とが分離されずに混在して前記アキュームレータの本体容器内に貯留されてしまう。
【００１０】
このため、従来技術を以ってしても、液冷媒が圧縮機へと戻ってしまい、該圧縮機が液圧縮を行い、破損してしまうという問題の可能性があった。
【００１１】
このことより、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機の運転状態に基づいて、前記圧縮機へ最適な量の潤滑油を供給可能とするアキュームレータ、および、空気調和装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、冷媒を一時的に貯留し、前記冷媒の気体成分と液体成分との分離を行わせる本体容器へ、前記冷媒をエバポレータ側から流入させる１次管と、前記冷媒を流出させる２次管とを備えるアキュームレータにおいて、前記２次管と、前記本体容器の前記液体成分が貯留される液面位置より低い位置とを接続するバイパス管を設け、このバイパス管に流量調節機構を備えて、前記本体容器から前記２次管へ流出させる前記液体成分の流量を制御することを特徴するものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記２次管の一端は前記本体容器の天部付近に接続されると共に、この天部付近で開口し、他端は前記本体容器の外側で下方へ延びて途中に前記バイパス管が接続されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のものにおいて、前記２次管と前記バイパス管との接続位置および前記流量調節機構は、前記液面位置よりも低い位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、冷媒を一時的に貯留し、前記冷媒の気体成分と液体成分との分離を行わせる本体容器へ、前記冷媒をエバポレータ側から流入させる１次管と、前記冷媒を圧縮機へ流出させる２次管とを有するアキュームレータを備え、この本体容器内で前記冷媒の気体成分と液体成分との分離を行わせる空気調和装置において、前記アキュームレータの本体容器から前記圧縮機の吸込口へと延びる２次管と、前記本体容器の前記液体成分が貯留される液面位置より低い位置とを接続するバイパス管を設け、このバイパス管に流量調節機構を備えて、前記アキュームレータから前記圧縮機へと流入する前記冷媒の液体成分の流量を制御することを特徴するものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のものにおいて、前記２次管の一端は前記本体容器の天部付近に接続されると共に、この天部付近で開口し、他端は前記本体容器の外側で下方へ延びて途中に前記バイパス管が接続されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載のものにおいて、前記２次管と前記バイパス管との接続位置および前記流量調節機構は、前記液面位置よりも低い位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のものにおいて、前記２次管と前記バイパス管とが接続される前記接続位置は、前記圧縮機の吸込口の位置よりも高い位置とされていることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれかに記載のものにおいて、前記２次管と前記バイパス管との接続位置から下流側の位置に温度センサを設け、この温度センサからの温度信号により前記流量調節機構の開度を制御することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項４乃至８のいずれかに記載のものにおいて、前記温度センサの位置を、前記２次管と前記バイパス管との接続位置から下流側で、かつ、この接続位置から十分離れた前記２次管上の位置としたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれかに記載のものにおいて、前記圧縮機から吐出された冷媒が流通する吐出管へ温度センサを設け、この温度センサからの温度信号により前記バイパス管に設けた流量調節機構を調節したことを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるアキュームレータ１４、および、空気調和装置５０の冷媒回路図である。
【００２３】
空気調和装置５０は、室外ユニット１と、室内ユニット２とを液管３ａおよびガス管３ｂからなるユニット間配管３、および、ユニット間配線４で接続されて構成されている。
【００２４】
室外ユニット１には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１０と、この圧縮機１０から吐出された冷媒の循環方向を反転させる四方弁１１と、冷媒と外気との熱交換を行わせる室外熱交換器１２と、冷媒の減圧を行う室外減圧弁１３と、後述する室内ユニット２を循環して戻った冷媒の気液分離を行わせるアキュームレータ１４とが冷媒配管で接続されて収納されており、さらに、室外ユニット１の制御と後述する室内ユニット２に備えられた室内制御部２２との通信とを行う室外制御部１５が収納されている。
【００２５】
また、室内ユニット２には、上記圧縮機１０から吐出され、外気と熱交換された冷媒を室内空気と熱交換させる室内熱交換器２０と、冷媒の減圧を行わせる室内減圧弁２１とが冷媒配管で接続されて収納されており、さらに、室内ユニット２の制御と上記室外制御部１５との通信とを行う室内制御部２２が収納されている。
【００２６】
なお、室外制御部１５と、室内制御部２２とは、上記ユニット間配線４で接続されている。
【００２７】
そして、この空気調和装置５０が、例えば、冷房運転を行う場合には、室外ユニット１の四方弁１１を圧縮機１０の吐出側が室外熱交換器１２へと接続される様に設定して、圧縮機１０で圧縮、吐出された冷媒を室外熱交換器１２へと流入させ、この室外熱交換器１２をコンデンサとして機能させ、前記冷媒を外気と熱交換させて凝縮させ、室外減圧弁１３、ユニット間配管の液管３ａ、室内減圧弁２１を経由させて室内熱交換器２０へと流入させる。
【００２８】
しかる後、この室内熱交換器２０をエバポレータとして機能させて、前記冷媒を前記室内空気と熱交換させ、この室内空気を冷却して室内ユニット２が据付けられた室内空間を冷房すると共に前記冷媒を蒸発させて、ユニット間配管３のガス管３ｂを経由して室外ユニット１へと戻し、四方弁１１を経由させ、アキュームレータ１４を経て、再度、圧縮機１０へと戻す循環経路で循環させる。
【００２９】
また、この空気調和装置５０が、例えば、暖房運転を行う場合には、室外ユニット１の四方弁１１を圧縮機１０の吐出側がユニット間配管３のガス管３ｂへと接続される様に設定して、圧縮機１０で圧縮、吐出された冷媒を前記ガス管３ｂを経由させて室内ユニット２の室内熱交換器２０へと流入させ、この室内熱交換器２０をコンデンサとして機能させ、前記冷媒を室内空気と熱交換させて前記室内空気を加温し、室内ユニット２が据付けられた室内空間を暖房すると共に前記冷媒を凝縮させて、室内減圧弁２１、ユニット間配管３の液管３ａ、室外減圧弁１３を経由させて室外熱交換器１２へと流入させる。
【００３０】
しかる後、室外熱交換器１２をエバポレータとして機能させて、前記冷媒と外気とをこの室外熱交換器１２で熱交換させて、前記冷媒を蒸発させ、四方弁１２を経由させてアキュームレータ１４を経て、再度、圧縮機１０へと戻す循環経路で循環させる。
【００３１】
この時、圧縮機１０から吐出される冷媒には、この圧縮機１０の運転を円滑に行わせるための潤滑油も含まれており、前記潤滑油は圧縮機１０から吐出された前記冷媒と共に、室外ユニット１および室内ユニット２の冷媒配管内を循環している。
【００３２】
このため、本発明では、図２に示す様に、アキュームレータ１４の容器本体３０から圧縮機１０の吸込口１０ａへと接続される２次管３２へ、一端を容器本体３０に接続され、流量調節機構３４を備えたバイパス管３３を接続し、この流量調節機構３４を圧縮機１０の運転状態に基づいて制御し、圧縮機１０へ最適な量の潤滑油を戻すものとしている。
【００３３】
この圧縮機１０とアキュームレータ１４との構成について、図２を参照しながら詳細な説明をする。
【００３４】
圧縮機１０は、図示しない圧縮部を収納した圧縮機容器１０ｃを備えており、この圧縮機容器１０ｃの底部付近には冷媒や潤滑油を流入させる吸込口１０ａが設けられ、圧縮機容器１０ｃの天部には前記図示しない圧縮部で圧縮された冷媒を吐出する吐出管３５を接続した吐出口１０ｂが設けられている。
【００３５】
また、アキュームレータ１４は、冷媒や潤滑油を貯留する本体容器３０を備えており、この本体容器３０へ、冷房運転時の室内熱交換器２０、或いは、暖房運転時の室外熱交換器１２のエバポレータで蒸発したガス冷媒（気体成分）および潤滑油（液体成分）を流入させる１次管３１と、本体容器３０から前記ガス冷媒を圧縮機１０へと流出させる２次管３２とが設けられている。そして、１次管３１の一端は、図１に示す四方弁１１に接続されており、他端は本体容器３０の天部付近へ接続され、この天部付近に開口部３１ａが設けられている。２次管３２の一端は、前記１次管３１と同様、本体容器３０の天部付近に接続され、この天部付近に開口部３２ａが設けられており、他端は、圧縮機１０の吸込口１０ａへと接続されている。
【００３６】
さらに、この２次管３２の途中には、本体容器３０の潤滑油（液体成分）が貯留される液面位置よりも低い位置（図２では底部付近）に一端が接続されたバイパス管３３が２次管３２の接続位置Ａに接続されており、バイパス管３３の前記一端が接続された本体容器３０には開口部３３ａが設けられている。そして、このバイパス管３３は、電子膨張弁などの流量調節機構３４を備えている。なお、この開口部３３ａは、上述の様に本体容器３０の潤滑油（液体成分）が貯留される液面位置よりも低い位置で、かつ、圧縮機１０の吸込口１０ａよりも高い位置へ設けられており、流量調節機構３４および接続位置Ａは、圧縮機１０の運転時、本体容器３０内の前記潤滑油が２次管３２へと流出できる様、本体容器３０内の前記潤滑油が貯留される液面位置よりも低い位置に設けられている。これは、バイパス管３３を流通し、２次管３２へと流出する本体容器３０内に貯留された前記潤滑油が、その自重により圧縮機１０の吸込口１０ａへと流入し易くするためである。また、前記バイパス管３３が接続される本体容器３０内の前記潤滑油が貯留される液面位置とは、圧縮機１０の運転状態により、アキュームレータ１４の本体容器３０内の下方に貯留された前記潤滑油の液面位置は、上昇下降するが、前記液面位置が下降した場合でも、前記潤滑油が貯留されている高さ位置である。
【００３７】
そして、圧縮機１０が運転を行うと、圧縮機１０の図示しない圧縮部で圧縮された冷媒および潤滑油は、吐出口１０ｂから吐出管３５へと吐出され、室外ユニット１内の室外熱交換器１２や室内ユニット２内の室内熱交換器２０などを循環し、１次管３１を流通してアキュームレータ１４の本体容器３０内へと流入する。
【００３８】
この時、上述の様に、前記冷媒は、エバポレータで蒸発して前記潤滑油と共にガス冷媒（気体成分）として本体容器３０内へと戻り、前記ガス冷媒は比重が軽いため、本体容器３０内の上部に貯留され、前記潤滑油（液体成分）は比重が重いため、本体容器３０内の下部に貯留されることとなる。
【００３９】
しかる後、本体容器３０内に貯留された前記ガス冷媒は、この本体容器３０の天部付近に開口された開口部３２ａから２次管３２へと吸込まれ、この２次管３２を経由して圧縮機１０の吸込口１０ａへと吸込まれていく。そして、圧縮機１０の運転状態に基づいて、流量調節機構３４の開度を制御することにより、本体容器３０内の下部に貯留された前記潤滑油がバイパス管３３を流通して接続位置Ａで２次管３２へと流出し、圧縮機１０の吸込口１０ａへと流入する。
【００４０】
そして、圧縮機１０の運転状態、例えば、圧縮機１０が能力可変の圧縮機であれば、圧縮機１０の回転数などを検出して、図１に示した室外制御部１５から流量調節機構３４の開度を制御することにより、圧縮機１０の運転状態に基づいた最適な量の潤滑油を圧縮機１０へと戻すことができる。
【００４１】
或いは、図３に示す様に、圧縮機１０の吸込口１０ａ付近の２次管３２上に温度センサ３６を備えて、この温度センサ３６で検出される温度信号により、室外制御部１５から流量調節機構３４の開度を制御するものとしても良い。
【００４２】
この温度センサ３６で吸込口１０ａから吸込まれる冷媒の温度信号を検出し、例えば、前記温度信号が予め設定された所定温度以下の信号となっていれば、接続位置Ａから２次管３２内を流通し、圧縮機１０へと流入する潤滑油の量が少ないとして、流量調節機構３４の開度を開放する方向へと制御して、前記温度信号が前記予め設定された所定温度以上の信号となっていれば、接続位置Ａから２次管３２内を流通し、圧縮機１０へと流入する潤滑油の量が多いとして、流量調節機構３４の開度を絞る方向へと制御することにより、圧縮機１０の運転状態に基づいた最適な量の前記潤滑油を圧縮機１０へと戻すことができる。
【００４３】
この時、温度センサ３６の取付け位置は、２次管３２と、バイパス管３３とが接続された接続位置Ａから十分離れた位置とすることが望ましい。それは、僅かではあるが、前記潤滑油内には、上記エバポレータで蒸発し切らない液冷媒が混入されている可能性があるため、２次管３２内で蒸発する前記液冷媒により、温度センサ３６で検出される前記温度信号が変動してしまうのを防止するためである。
【００４４】
また、この温度センサ３６で検出される温度信号と、上述の圧縮機１０の回転数とを組合せて流量調節機構３４を制御することにより、より最適な量の前記潤滑油を圧縮機１０へと戻すことができる。
【００４５】
また、図１で示した冷媒回路が、圧縮機１０で圧縮、吐出した冷媒をエバポレータで蒸発し切らせない冷媒回路である場合には、アキュームレータ１４の本体容器３０内の下方には、蒸発し切らない前記冷媒の液冷媒および潤滑油が液体成分として貯留される。この場合、図４に示す様に、圧縮機１０の吐出管３５へ吐出温度センサ３７を設け、この吐出温度センサ３７で検出される温度信号を検出し、例えば、室外制御部１５から流量調節機構３４の開度を制御することにより、圧縮機１０から吐出される冷媒の冷媒温度を低下させることができる。
【００４６】
例えば、吐出温度センサ３７で検出された温度信号が予め設定された所定温度以上の信号となっていれば、圧縮機１０が加熱気味であると判断して、流量調節機構３４の開度を開放する方向と制御し、吐出温度センサ３７で検出された温度信号が前記予め設定された所定温度以下の信号となっていれば、圧縮機１０の前記加熱気味は回避されたと判断して、流量調節機構３４の開度を絞る方向へと制御することにより、アキュームレータ１４の本体容器３０内に貯留された潤滑油を圧縮機１０内へと流入させることができると共に、前記液冷媒も圧縮機１０内へと流入させられるため、この液冷媒が圧縮機１０内の図示しない圧縮部内で蒸発して圧縮機１０の冷却を行なうことができ、圧縮機１０から吐出される冷媒の温度を低下させることができる。
【００４７】
また、この温度センサ３７を用いた場合でも、上記同様、この温度センサ３７で検出される温度信号と、上述の圧縮機１０の回転数とを組合せることにより、さらに、圧縮機１０の運転状態に基づいた最適な量の前記潤滑油を圧縮機１０へと戻すことができる。
【００４８】
以上説明した様に、本実施形態によれば、アキュームレータ１４の本体容器３０から圧縮機１０の吸込口１０ａへと接続される２次管３２へ、一端を本体容器３０の液体成分が貯留される位置へ接続し、流量調節機構３４を備えたバイパス管３３を接続しているため、圧縮機１０の運転状態に基づいて本体容器３０内に貯留された潤滑油を圧縮機１０へと流入させることができ、圧縮機１０の円滑な運転を行わせることができる。
【００４９】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様にすぎず、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の範囲内で任意に変形可能であることは勿論である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、圧縮機の運転状態に基づいて、前記圧縮機へ最適な量の潤滑油を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる空気調和装置の構成を示す図である。
【図２】同圧縮機とアキュームレータの構成を示す図である。
【図３】同圧縮機の吸込側に温度センサを設けて流量調節機構を制御させた図である。
【図４】同圧縮機の吐出側に温度センサを設けて流量調節機構を制御させた図である。
【符号の説明】
１０圧縮機
１０ａ吸込口
１０ｂ吐出口
１５室外制御部
３０本体容器
３１１次管
３１ａ開口部
３２２次管
３２ａ開口部
３３バイパス管
３４流量調節機構
３６温度センサ
３７温度センサ
５０空気調和装置

Claims

冷媒を一時的に貯留し、前記冷媒の気体成分と液体成分との分離を行わせる本体容器へ、前記冷媒をエバポレータ側から流入させる１次管と、前記冷媒を流出させる２次管とを備えるアキュームレータにおいて、
前記２次管と、前記本体容器の前記液体成分が貯留される液面位置より低い位置とを接続するバイパス管を設け、このバイパス管に流量調節機構を備えて、前記本体容器から前記２次管へ流出させる前記液体成分の流量を制御することを特徴するアキュームレータ。
前記２次管の一端は前記本体容器の天部付近に接続されると共に、この天部付近で開口し、他端は前記本体容器の外側で下方へ延びて途中に前記バイパス管が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアキュームレータ。
前記２次管と前記バイパス管との接続位置および前記流量調節機構は、前記液面位置よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のアキュームレータ。
冷媒を一時的に貯留し、前記冷媒の気体成分と液体成分との分離を行わせる本体容器へ、前記冷媒をエバポレータ側から流入させる１次管と、前記冷媒を圧縮機へ流出させる２次管とを有するアキュームレータを備え、この本体容器内で前記冷媒の気体成分と液体成分との分離を行わせる空気調和装置において、
前記アキュームレータの本体容器から前記圧縮機の吸込口へと延びる２次管と、前記本体容器の前記液体成分が貯留される液面位置より低い位置とを接続するバイパス管を設け、このバイパス管に流量調節機構を備えて、前記アキュームレータから前記圧縮機へと流入する前記冷媒の液体成分の流量を制御することを特徴する空気調和装置。
前記２次管の一端は前記本体容器の天部付近に接続されると共に、この天部付近で開口し、他端は前記本体容器の外側で下方へ延びて途中に前記バイパス管が接続されていることを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
前記２次管と前記バイパス管との接続位置および前記流量調節機構は、前記液面位置よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の空気調和装置。
前記２次管と前記バイパス管とが接続される前記接続位置は、前記圧縮機の吸込口の位置よりも高い位置とされていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の空気調和装置。
前記２次管と前記バイパス管との接続位置から下流側の位置に温度センサを設け、この温度センサからの温度信号により前記流量調節機構の開度を制御することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の空気調和装置。
前記温度センサの位置を、前記２次管と前記バイパス管との接続位置から下流側で、かつ、この接続位置から十分離れた前記２次管上の位置としたことを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の空気調和装置。
前記圧縮機から吐出された冷媒が流通する吐出管へ温度センサを設け、この温度センサからの温度信号により前記バイパス管に設けた流量調節機構を調節したことを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の空気調和装置。