JP2005282946A

JP2005282946A - 空気調和装置

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Publication number: JP2005282946A
Application number: JP2004097484A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kunida; 拓国田; Tsukasa Kasagi; 司笠木; Tadahiro Kato; 忠広加藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】複数の圧縮機が並列に配置された冷房及び暖房運転が切替可能な空気調和装置において、油が不足している圧縮機に短時間で十分な給油を行うこと。
【解決手段】オイルセパレータが分離した油の一部を貯留するオイルリザーブタンクを設ける。さらに、オイルリザーブタンクに接続され、当該オイルリザーブタンク内の油を冷媒回路内の圧力差を利用して移動することによって貯留するオイル分配用タンクを設ける。このオイル分配用タンクは前記複数の圧縮機とそれぞれ給油管によって接続されている。これにより、オイルセパレータで分離された油をオイルリザーブタンク内に貯留しておくことができ、複数の圧縮機への油の供給不足を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に複数の圧縮機が一系統の冷媒回路に並列に配置された空気調和装置に関する。

図３及び図４は、従来の空気調和装置の冷媒回路図である。図３において、第一圧縮機２及び第二圧縮機３は熱源機１の一系統の冷媒回路に並列に配置されている。また、第一圧縮機２及び第二圧縮機３は連通管４によって相互に連通され、吐出管路５及び６をそれぞれ備えている。前記吐出管路５及び６は吐出合流管路７によって合流している。

冷房運転時、冷媒は第一圧縮機２及び第二圧縮機３によって圧縮され、高温高圧となって第一圧縮機２及び第二圧縮機３から吐出される。吐出された高温高圧の冷媒は吐出配管５及び６を通り、吐出合流管路７で合流し、オイルセパレータ８に流入する。オイルセパレータ８でオイルが分離された後、四方切替弁９、第一接続管１０を経て熱源側熱交換器１１に流入する。

そして、熱源側熱交換器１１で気液二層の高温高圧状態となった冷媒は、第二接続管１２を通り、流量制御弁１４によって減圧される。減圧された冷媒は、室内側熱交換器１５へ流入し、気液二層の低温低圧状態となる。

室内側熱交換器１５を出た冷媒は、第三接続管１６、四方切替弁９、第四接続管１７を経てアキュムレータ１８に流入する。アキュムレータ１８に流入した冷媒は、気液分離され、分離された冷媒ガスのみが吸入管路１９及び２０を通って第一圧縮機２及び第二圧縮機３に戻る。

また、暖房運転時、冷媒は第一圧縮機２及び第二圧縮機３によって圧縮され、高温高圧となって第一圧縮機２及び第二圧縮機３から吐出される。吐出された高温高圧の冷媒は吐出配管５及び６を通り、吐出合流管路７で合流し、オイルセパレータ８に流入する。

オイルセパレータ８でオイルが分離された後、四方切替弁９、第三接続管１６を経て室内側熱交換器１５に流入する。そして、室内側熱交換器１５で気液二層の高温高圧状態となった冷媒は、流量制御弁１４によって減圧され、第二接続管１２を経て熱源側熱交換器１１に流入する。

熱源側熱交換器１１で低温低圧の気液二層冷媒とされた冷媒は、第一接続管１０、四方切替弁９、第四接続管１７を経てアキュムレータ１８に流入する。アキュムレータ１８に流入した冷媒は、気液分離され、分離された冷媒ガスのみが吸入管路１９及び２０を通って第一圧縮機２及び第二圧縮機３に戻る。

上記のような冷媒サイクルにおいて、第一圧縮機２及び第二圧縮機３のいずれか一方のみが運転し、一方は停止している時、停止側の圧縮機の内部に冷媒液が滞留した状態で吐出側管路から分岐したガスバイパス回路２４の第二開閉弁２５を開放する。又は、停止側の圧縮機の内部冷媒と油の混合液が連通管４から起動側圧縮機へ流出する状態で、吐出側管路から分岐したガスバイパス回路２４の第二開閉弁２５を開放する。これにより、第一分岐ガスバイパス回路２８及び第二分岐ガスバイパス回路２９からの高温高圧ガスで起動側圧縮機内及び停止側圧縮機内の冷媒を蒸発させて油濃度を上昇させ、停止側圧縮機を起動する時の潤滑不良を防止している。

また、図４において、オイルセパレータ８と油分配器３２は第一油戻し管３１によって接続されている。さらに、油分配器３２は、第一圧縮機２の吸入管路１９及び第二圧縮機３の吸入管路２０と第二油戻し管３３及び第三油戻し管３４によって接続されている。ここで、第二油戻し管３３及び第三油戻し管３４の油分配器側開口はそれぞれ油分配器３２内の油面より下側で同じ高さの位置に開口している。図４において、上述の図３の構成と同一の構成には同符号を付し、詳細な説明は省略する。

上記のような構成において、圧縮機の運転中にオイルセパレータ８により分離され、第一油戻し管３１を介して油分配器３２内に滞留した油は、第二油戻し管３３及び第三油戻し管３４からそれぞれ第一圧縮機２及び第二圧縮機３に均等に返油される構造となっている。（例えば特許文献１参照）
特開平９−２８７８３４（第４−６頁、第１図、第３図）

しかしながら、上記図３のような構成では、冷媒回路におけるガスバイパス回路２４を介し、停止圧縮機内冷媒の高温高圧ガスによる蒸発作用によって油濃度を確保するためには、長時間がかかる欠点があった。

また、上記図４のような構成では、複数の圧縮機のうち、停止している側の圧縮機には潤滑油が十分に返油しないという欠点があった。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、複数の圧縮機と、オイルセパレータとを有する空気調和装置において、当該オイルセパレータに接続され、オイルセパレータが分離した油の一部を貯留するオイルリザーブタンクを設けるとともに、当該オイルリザーブタンクに接続され、当該リザーブタンク内の油を冷媒回路内の圧力差を利用して移動し、貯留するオイル分配用タンクを設け、当該オイル分配用タンクは前記複数の圧縮機とそれぞれ給油管によって接続されていることを特徴とする。

このような構成によれば、オイルセパレータで分離された油をオイルリザーブタンク内に貯留しておくことができ、複数の圧縮機への油の供給不足を防止することができる。

また、本発明は、前記オイル分配用タンクと前記オイルセパレータ上流側とを加圧管で接続し、本加圧管に絞り装置を付加したことを特徴とする。

このような構成によれば、上記の効果に加え、オイル分配用タンクの圧力を調整することができ、かつ油が不足している圧縮機への給油量を調整することが可能となる。

本発明により、一系統に構成された冷媒回路に複数の圧縮機が並列に配置された冷房及び暖房運転が切替可能な空気調和装置において、複数の圧縮機の内の少なくとも一台が運転していれば、その他の圧縮機の運転及び停止に関わらず、油が不足している圧縮機に短時間で十分な給油を行うことができる。

［第一実施形態］
以下に、本発明にかかる第一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態にかかる空気調和装置の基本的な構成は上記図３及び３の空気調和装置と同様であり、同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。

まず、本実施形態に係る冷媒の流れを説明する。図１は、本発明の空気調和装置に係る冷媒回路図である。図１において、冷房運転時、第一圧縮機２及び第二圧縮機３から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、吐出管路５及び６を通ってオイルセパレータ８に流入する。

オイルセパレータ８で油を分離された冷媒ガスは、四方切替弁９を経て室外熱交換器１１に流入し、気液二相の高温高圧冷媒となる。そして、室外側熱交換器１１を出た気液二相の高温高圧冷媒は流量制御弁１４によって減圧され、室内側熱交換器１５へ流入して低温低圧の気液二相冷媒となる。

室内側熱交換機１５を出た低温低圧の気液二相冷媒は、四方切替弁９を経てアキュムレータ１８に流入して気液分離される。分離された液はアキュムレータ１８内に溜められ、ガスのみが吸入合流管路３０から分岐した吸入管路１９及び２０を経てそれぞれに対応した第一圧縮機２及び第二圧縮機３に戻る。

ここで、前記オイルセパレータ８には、隣接するようにオイルリザーブタンク３５が配置されている。また、オイルセパレータ８とオイルリザーブタンク３５は上部接続管３６及び下部接続管３７により接続されており、それぞれの接続管には第一開閉弁３８及び第二開閉弁３９が設けられている。

上記オイルリザーブタンク３５は、当該オイルセパレータ８で分離され捕集された潤滑油の一部を一時的に確保するためのタンクである。さらに、オイルリザーブタンク３５には逆止弁４０が設けられた給油管４１が接続されている。この給油管４１の先には、第一圧縮機２及び第二圧縮機３に対して高低差Ｈの位置にオイル分配用タンク４２が配置されている。当該オイル分配用タンク４２には、オイルセパレータ８と四方切替弁９とを接続する接続管４３から分岐し、第三開閉弁４４が設けられた加圧管４５が接続されている。さらに、当該オイル分配用タンク４２には第四開閉弁４６が設けられた均圧管４７及び給油管４８が接続されている。

当該給油管４８は、第五開閉弁４９が設けられた第一給油管５０及び第六開閉弁５１が設けられた第二給油管５２に分岐する。当該第一給油管５０及び第二給油管５２は、第五開閉弁４９及び第六開閉弁５１が設けられており、それぞれ第一油戻し管５３及び第二油戻し管５４に接続されている。

次に、本実施形態に係る潤滑油の流れについて説明する。
上記のような構成の空気調和装置において、まず、オイルセパレータ８に流入した冷媒ガスは、冷媒ガスと冷媒ガスに含まれる潤滑油とに分離され、分離された油はオイルセパレータ８内に捕集される。ここで、第一開閉弁３８及び第二開閉弁３９を開く。すると、オイルセパレータ８で分離された油の一部がオイルリザーブタンク３５内に流入し、オイルリザーブタンク３５内に潤滑用の油が一時的に確保される。この時、第三開閉弁４４、第四開閉弁４６、第五開閉弁４９及び第六開閉弁５１は何れも閉状態とする。

次にこの状態で、上記第二開閉弁３９を閉じ、オイル分配用タンク４２と吸入合流管３０を接続する均圧管４７に配置した第三開閉弁４６を開放すると、オイル分配用タンク４２内は前記均圧管４７を通して冷凍サイクルの低圧側の圧力に維持されるので、高圧側圧力状態にあるオイルリザーブタンク３５内に溜まった油は、この圧力差を利用して給油管４１を通ってオイル分配用タンク４２に汲み上げられる。油を汲み上げた後、第一開閉弁３８及び第四開閉弁４６を閉じ、第三開閉弁４４を開いてオイル分配用タンク４２内を高圧側の圧力状態に維持する。

オイル分配用タンク４２とオイルリザーブ３５を接続する給油管４１には逆止弁４０が設けられているので、オイルリザーブタンク３５への油の逆流は阻止されている。この時、第一圧縮機２及び第二圧縮機３にそれぞれの油量を検知する図示しない油量検知手段を設けることによって油不足を検知し、その信号により給油が必要な圧縮機を検知する。そして制御装置が油不足の第一圧縮機２又は第二圧縮機３に対応する第一給油管５０に配置した第五開閉弁４９又は第二給油管５２に配置した第六開閉弁５１を開放する。このとき、油不足検知後の動作については、あらかじめオイル分配用タンク４２にオイルをためておきただちに第五開閉弁４９又は第六開閉弁５１を開放する必要はなく、オイル分配用タンク４２にオイルを汲み上げる動作からはじめても良い。

これによって、オイル分配用タンク４２と第一圧縮機２及び第二圧縮機３との高低差Ｈ及びオイル分配用タンク４２に付加されている高圧側圧力を利用し、オイル分配用タンク４２内の油を第一給油管５０又は第二給油管５１を通して油不足が検知された第一圧縮機２又は第二圧縮機３に供給される。

上記のように、オイルセパレータ８に隣接するようにオイルリザーブタンク３５を設けたことで、オイルセパレータ８で分離された油の一部を常にオイルリザーブタンク３５内に溜めておくことができ、圧縮機への油の供給不足を防止することができる。
また、オイル分配用タンク４２には高圧側圧力が付加されており、この高圧側圧力を用いて圧縮機に給油することにより、より短時間で油を供給することができる。

また、上記オイルリザーブタンク３５をオイルセパレータ８に隣接するように配置し、当該オイルリザーブタンク３５にオイルセパレータで分離された油の一部を貯留するようにしたことにより、オイルセパレータ８から冷媒回路中に流れ出る油含有率を減少させることができる。

［第ニ実施形態］
次に本発明の第二実施形態について図２を用いて説明する。本実施形態にかかる空気調和装置の基本的な構成は上記第一実施形態の空気調和装置と同様であり、同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、これらの構成要素についての詳細な説明は省略する。
図２において、オイル分配用タンク４２とオイルセパレータ８の上流側とを接続する加圧管４５には、絞り装置５５が設けられている。

上記のような構成において、オイルリザーブタンク３５からオイル分配用タンク４２に油を汲み上げた後、第一開閉弁３８及び第四開閉弁４６を閉じ、第三開閉弁４４を開いてオイル分配用タンク４２内を高圧側の圧力状態に維持する。この際、加圧管４５に設けられた絞り装置５５により、オイル分配用タンク４２の圧力が調整される。これにより、油不足の圧縮機への給油量を適宜調整することが可能となる。

本発明の空気調和装置にかかる第一実施形態を示す冷媒回路図である。本発明の空気調和装置にかかる第二実施形態を示す冷媒回路図である。従来の空気調和装置にかかる実施形態を示す冷媒回路図である。従来の空気調和装置にかかる実施形態を示す冷媒回路図である。

符号の説明

１熱源機
２第一圧縮機
３第二圧縮機
４連通管
５，６吐出管路
７吐出合流管路
８オイルセパレータ
９四方切替弁
１０第一接続管
１１熱源側熱交換器
１２第二接続管
１３室内機
１４流量制御弁
１５室内側熱交換器
１６第三接続管
１７第四接続管
１８アキュムレータ
１９，２０吸入管路
２１油戻し管
２２絞り装置
２３第一開閉弁
２４ガスバイパス回路
２５第二開閉弁
２６第一返油穴
２７第二返油穴
２８第一分岐ガスバイパス回路
２９第二分岐ガスバイパス回路
３１、５３第一油戻し管
３２油分配器
３３、５４第二油戻し管
３４第三油戻し管
３５オイルリザーブタンク
３６上部接続管
３７下部接続管
３８第一開閉弁
３９第二開閉弁
４０逆止弁
４１給油管
４２オイル分配用タンク
４３接続管
４４第三開閉弁
４５加圧管
４６第四開閉弁
４７均圧管
４８給油管
４９第五開閉弁
５０第一給油管
５１第六開閉弁
５２第二給油管
５５絞り装置

Claims

複数の圧縮機と、オイルセパレータとを有する空気調和装置において、当該オイルセパレータに接続され、オイルセパレータが分離した油の一部を貯留するオイルリザーブタンクを設けるとともに、当該オイルリザーブタンクに接続され、当該オイルリザーブタンク内の油を冷媒回路内の圧力差を利用して移動させ、貯留するオイル分配用タンクを設け、当該オイル分配用タンクは前記複数の圧縮機とそれぞれ給油管によって接続されていることを特徴とする空気調和装置。
前記オイル分配用タンクと前記オイルセパレータ上流側とを加圧管で接続し、当該加圧管に絞り装置を付加したことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。