JP2006046783A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】油配分路での油戻り量を安定化する油戻り回路を有し、圧縮機内の油面高さを適切な維持する補正機能が確実に働かせる。
【解決手段】油回収集合容器３０に供給されたガス冷媒と油は、油回収集合容器３０内で上部にガス冷媒、下部に油と分離され、ガス冷媒はガス放出回路３５より吸入主配管６に流れ、油回収集合容器３０内の油面は油配分路２３，２４，２５の流入口より高い位置に維持される。油配分路２３，２４，２５は油のみが第２の絞り３１，３２，３３の絞り抵抗に応じて配分されて各圧縮機の吸入側配管２０，２１，２２に供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の圧縮機を並列に接続した冷凍サイクルに関するものである。

従来、３台以上の複数台並列に接続された密閉容器内が高圧側となる圧縮機を備えた空気調和機としては たとえば特許文献１のように構成されたものがあった。図２は前記文献に記載された従来の空気調和機の冷凍サイクルを示すものである。図２において、１０、１１，１２は圧縮機圧縮機、１３は圧縮機１０の第１油回収路、１４は圧縮機１１の第２油回収路、１５は圧縮機１２の第３油回収路、１６、１７，１８は第１、第２、第３油回収路１３，１４，１５のそれぞれの途中に配設された絞り装置、１９は第１、第２、第３油回収路１３，１４，１５を集合する油回収集合配管である。２０は吸入主配管６から圧縮機１０へ至る吸入側配管、２１は吸入主配管６から圧縮機１１へ至る吸入側配管、２２は吸入主配管６から圧縮機１２へ至る吸入側配管、２３は油回収集合配管１９から圧縮機１０の吸入側配管２０に連通する油配分路、２４は油回収集合配管１９から圧縮機１１の吸入側配管２１に連通する油配分路、２５は油回収集合配管１９から圧縮機１２の吸入側配管２２に連通する油配分路である。第１、第２、第３油回収路１３，１４，１５は一端がそれぞれ圧縮機１０，１１，１２の限界油面と最大油面との間の所定の高さで圧縮機密閉容器内に連通し、他端は油回収集合配管１９に連通している。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作を説明する。圧縮機１０，１１，１２はガス冷媒を吸入し、圧縮して密閉容器内に高温、高圧のガス冷媒として吐出する。このとき、圧縮機１０，１１，１２の機械部分の潤滑摺動を良好に行う為の冷凍機油も同時に密閉容器内に吐出され、一部は冷媒と一緒に冷凍サイクル内に吐出される。サイクル内へ流出した冷凍機油は冷媒の流れと共に冷凍サイクルを循環して、アキュームレータ５に戻り、さらにアキュームレータ５から吸入主配管６、吸入側配管２０，２１，２２を経てそれぞれの圧縮機１０，１１，１２に戻ることになる。このとき、サイクル内を循環してきた冷凍機油の圧縮機１０，１１，１２への戻り方は、それぞれの圧縮機１０，１１，１２の吸入側配管２０，２１，２２の長さや、吸入主配管６との位置関係により差が生じる可能性がある。このような場合は、多く戻る圧縮機の油面は高くなり、戻る量の少ない圧縮機の油面は下がることになる。例えば 圧縮機１０の油面高さが十分でない（第１油回収路１３の連通口よりも油面が低い）状態で、圧縮機１１，１２の油面高さが十分ある場合を仮定する。このとき、圧縮機１０から第１油回収路１３への油の持ち出しはなくなり、圧縮機１１，１２から第２、第３油回収路１４，１５へ油は供給され、油回収集合配管１９へ供給されることになる。油回収集合配管１９に供給された油は、油配分路２３，２４，２５の流路抵抗に応じて配分されて各圧縮機の吸入側配管２０，２１，２２に供給される。圧縮機１０，１１，１２はガス冷媒を吸入すると同時に配分された油を吸入することで、圧縮機１０の油面高さは上昇し、十分な状態に修正する方向に働き、圧縮機１１，１２の油面高さは徐々に下降し、適正な油面高さに修正する方向に働くことで、圧縮機１０、１１，１２のそれぞれの油面高さが適切な高さを常に維持する動作が繰り返される補正機能を持っている。
特開平８―００５１６９号公報

しかしながら、前記従来の構成の空気調和機では、油配分路２３，２４，２５は管路抵抗をあわせているが、絞りが入っていないため管路抵抗が小さく、油回収集合配管１９内の油配分路２３，２４，２５に対する油面のアンバランスや、油の表面張力などの影響をうけ易なっている。特に、特定の圧縮機の油面が下がった（上記同様の例で 圧縮機１０の油面が下がった場合）状態の場合、あぶら圧縮機１０から第１油回収路１３への油の持ち出しはなくなり、ガス冷媒が持ち出されるため、油回収集合配管１９内には油とガス冷媒が共存するので、油回収集合配管１９内の油配分路２３，２４，２５の接続口が開口する油面のアンバランスや油の表面張力による特定油配分路へ油の流入阻止などの影響をうけ、油の戻り量に偏りが発生し結果的に圧縮機１０、１１，１２のそれぞれの油面高さが適切な高さを常に維持する補正機能が働かない場合が生じるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、油配分路での油戻り量を安定化する油戻り回路を有し、圧縮機内の油面高さを適切な維持する補正機能が確実に働く空気調和機を提供することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、少なくとも３台以上の複数台並列に接続された密閉容器内が高圧側となる圧縮機と、前記圧縮機吐出側にもうけられた逆止弁と、オイルセパレータと、四方弁と、凝縮側熱交換器と、減圧装置と、蒸発側熱交換器とを順次接続して形成する冷凍サイクルと、前記各圧縮機の給油限界面と最大油面との間の所定の高さで前記密閉容器内に連通し第１の絞り手段を経由する各管路が接続する集合容器と、該集合容器の下面に接続し前記各圧縮機の吸入側配管に第２の絞り手段を経由して接続される各管路と、前記集合容器の上部で接続し第３の絞り手段経由して各圧縮機の吸入側配管に分岐する前の吸入主管に接続する管路を備えている。

さらに、絞り度合いを第１の絞りを第２の絞りより強くしている。

さらに 絞り度合いを第３の絞りを第２の絞りより弱くしている。

本発明の空気調和機は、各圧縮機の給油限界面と最大油面との間の所定の高さで前記密閉容器内に連通し第１の絞り手段を経由する各管路が接続する集合容器から、該集合容器の下面に接続し前記各圧縮機の吸入側配管に連通する各油配分路に第２の絞り手段を設けることにより油配分路に対する油面のアンバランスや、油の表面張力などの影響を受けにくくすることが出来ると共に、集合容器の上部で接続し第３の絞り手段経由して各圧縮機の吸入側配管に分岐する前の吸入主管に接続するガス放出管路をもうけることにより、集合容器内のガス冷媒をガス放出管路によりながすことにより油配分路入り口を常に油で満たし、第２の絞りによる油戻り量の制御が出来るようになる。

第１の発明は、少なくとも３台以上の複数台並列に接続された密閉容器内が高圧側となる圧縮機と、前記圧縮機吐出側にもうけられた逆止弁と、オイルセパレータと、四方弁と、凝縮側熱交換器と、減圧装置と、蒸発側熱交換器とを順次接続して形成する冷凍サイクルと、前記各圧縮機の給油限界面と最大油面との間の所定の高さで前記密閉容器内に連通し第１の絞り手段を経由する油回収路が接続する集合容器と、該集合容器の下面に接続し前記各圧縮機の吸入側配管に第２の絞り手段を経由して接続される油配分路と、前記集合容器の上部で接続し第３の絞り手段経由して各圧縮機の吸入側配管に分岐する前の吸入主管に接続するガス放出管路を備えるものとし、油配分路に対する油面のアンバランスや、油の表面張力などの影響を受けにくくすることが出来ると共に、集合容器内のガス冷媒をガス放出管路によりながすことにより油配分路入り口を常に油で満たし、第２の絞りによる油戻り量の制御が出来るようになる。

第２の発明は、第１の発明の管路の絞り度合いを、第１の絞りを第２の絞りより強くする事により、集合容器内の圧力を下げ、部分的に圧縮機を停止した運転を行っている場合、停止した圧縮機の容器内圧力を再始動可能な圧力まで下げておき、停止中の圧縮機を再始動する場合わざわざ運転中の圧縮機を停止しなくても圧縮機が再始動できるようにしている。

第３の発明は、第１の発明の管路の絞り度合いを第２の絞りを第３の絞りより強くする事により、ガス放出管路からのガス冷媒の流れを多くし、油回収路からのガス冷媒量が多くなった場合でも確実に油配分路入り口を油で満たし、第２の絞りによる油戻り量の制御が出来るようにしている。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。なお、従来と同一構成については 同一符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるシステム全体の系統図である。図１において、１０、１１，１２は圧縮機圧縮機、３ａ、３ｂ、３ｃはそれぞれ圧縮機１０，１１，１２の吐出配管に設けられた逆止弁、１３は圧縮機１０の第１油回収路、１４は圧縮機１１の第２油回収路、１５は圧縮機１２の第３油回収路、３０は第１、第２、第３油回収路１３，１４，１５を集合する油回収集合容器である。２０は吸入主配管６から圧縮機１０へ至る吸入側配管、２１は吸入主配管６から圧縮機１１へ至る吸入側配管、２２は吸入主配管６から圧縮機１２へ至る吸入側配管、２３は油回収集合容器３０から圧縮機１０の吸入側配管２０に連通する第１油配分路、２４は油回収集合容器３０から圧縮機１１の吸入側配管２１に連通する第２油配分路、２５は油回収集合容器３０から圧縮機１２の吸入側配管２２に連通する第３油配分路である。第１、第２、第３油回収路１３，１４，１５は一端がそれぞれ圧縮機１０，１１，１２の限界油面と最大油面との間の所定の高さで圧縮機密閉容器内に連通し、それぞれ第１の絞り１６，１７，１８を介して他端は油回収集合容器３０の上部に連通している。第１、第２、第３油分配路２２，２３，２４は一端がそれぞれ油回収集合容器３０の下部で連通し、それぞれ第２の絞り３１，３２，３３を介してそれぞれ吸入側配管２０，２１，２２に連通している。さらに油回収集合容器３０からは油回収集合容器３０の上部に連接し第３の絞り３４を介して 吸入主配管６に連通するガス放出回路３５が設けられている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作を説明する。圧縮機１０，１１，１２はガス冷媒を吸入し、圧縮して密閉容器内に高温、高圧のガス冷媒として吐出する。このとき、圧縮機１０，１１，１２の機械部分の潤滑摺動を良好に行うための冷凍機油も同時に密閉容器内に吐出され、一部は冷媒と一緒に冷凍サイクル内に吐出される。サイクル内へ流出した冷凍機油は冷媒の流れと共に冷凍サイクルを循環して、アキュームレータ５に戻り、さらにアキュームレータ５から吸入主配管６、吸入側配管２０，２１，２２を経てそれぞれの圧縮機１０，１１，１２に戻ることになる。このとき、サイクル内を循環してきた冷凍機油の圧縮機１０，１１，１２への戻り方は、それぞれの圧縮機１０，１１，１２の吸入側配管２０，２１，２２の長さや、吸入主配管６との位置関係により差が生じる可能性がある。このような場合は、多く戻る圧縮機の油面は高くなり、戻る量の少ない圧縮機の油面は下がることになる。

例えば、圧縮機１０の油面高さが十分でない（第１油回収路１３の連通口よりも油面が低い）状態で、圧縮機１１，１２の油面高さが十分ある場合を仮定する。このとき、圧縮機１０から第１油回収路１３への油の持ち出しはなくなりガス冷媒が油回収集合容器３０へ供給され、圧縮機１１，１２から第２、第３油回収路１４，１５へ油は供給され、油回収集合容器３０へ供給されることになる。油回収集合容器３０に供給されたガス冷媒と油は、油回収集合容器３０内で上部にガス冷媒、下部に油と分離され、ガス冷媒はガス放出回路３５より吸入主配管６に流れ、油回収集合容器３０内の油面は油配分路２３，２４，２５の流入口より高い位置に維持される。油配分路２３，２４，２５は油のみが第２の絞り３１，３２，３３の絞り抵抗に応じて配分されて各圧縮機の吸入側配管２０，２１，２２に供給される。圧縮機１０，１１，１２はガス冷媒を吸入すると同時に配分された油を吸入することで、圧縮機１０の油面高さは上昇し、十分な状態に修正する方向に働き、圧縮機１１，１２の油面高さは徐々に下降し、適正な油面高さに修正する方向に働くことで、圧縮機１０、１１，１２のそれぞれの油面高さが適切な高さを常に維持する動作が繰り返される補正機能を持っている。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態においては 管路の絞り度合いを 第１の絞りを第２の絞りより強くている。油回収集合容器３０内の圧力は並列に接続された第１の絞り１６，１７，１８の合成抵抗Ａと、並列に接続された第２の絞り３１，３２，３３の合成抵抗Ｂと、第３の絞り３４の抵抗Ｃの関係で決まり、冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差を合成抵抗Ａ対合成抵抗Ｂと抵抗Ｃの合成抵抗の比で分割した圧力となっている。従って、第１の絞り度合いを大きくし、第２の絞り具合を小さくすると、油回収集合容器３０内の圧力は低くなる。圧縮機１０、１１を運転し圧縮機１２を停止した運転状態では圧縮機１２の吐出側には逆止弁３ｃがあるので、圧縮機１２の圧縮機密閉容器内は高圧側からは遮断されているので油配分路２５を介して油回収容器３０と同じ圧力に保たれる。ここで、圧縮機１２を起動しようとすると圧縮機１２は冷凍サイクルの低圧と圧縮機密閉容器内圧力すなわち油回収容器３０内の圧力との差圧にうち勝って起動しなくてはならないが、第１の絞り度合いを大きくし、第２の絞り具合を小さくして油回収集合容器３０内の圧力を下げ、圧縮機１２が始動できる圧力差にしているのでそのまま始動することが出来る。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態においては管路の絞り度合いを第３の絞りを第２の絞りより弱くしている。圧縮機内の油面が２台の圧縮機で低い場合、油回収集合容器３０に流入してくるガス冷媒量は多くなり、ガス放出回路３５から吸入主配管６に流すガス冷媒量が少ないと油回収集合容器３０内の油面は油配分路２３，２４，２５の流入口より高い位置に維持出来なくなる。本実施形態では第３の絞りを第２の絞りより弱くし、常にガス放出管路３５からの流れを優勢にしてあるので、油回収路からのガス冷媒量が多くなった場合でも確実に油配分路入り口を油で満たし、第２の絞りによる油戻り量の制御が出来るようにしている。

本発明の空気調和機は、複数の圧縮機を並列に接続した冷凍サイクルを採用した空気調和機に係わり、圧縮機内の冷凍機油の均等化を図った空気調和機に適用できる。

本発明の実施の形態１における冷凍サイクルを示す図 従来例の冷凍サイクルを示す図

符号の説明

１０、１１、１２ 圧縮機
１３、１４、１５ 油回収路
１６、１７、１８ 絞り装置
２０、２１、２２ 吸入側配管
２３、２４、２５ 油分配路
３０ 油回収集合容器
３１，３２、３３ 絞り装置
３４ 絞り装置
３５ ガス放出回路

Claims (3)

1. 少なくとも３台以上の複数台並列に接続された密閉容器内が高圧側となる圧縮機と、前記圧縮機吐出側にもうけられた逆止弁と、オイルセパレータと、四方弁と、凝縮側熱交換器と、減圧装置と、蒸発側熱交換器とを順次接続して形成する冷凍サイクルと 前記各圧縮機の給油限界面と最大油面との間の所定の高さで前記密閉容器内に連通し第１の絞り手段を経由する各管路が接続する集合容器と、該集合容器の下面に接続し前記各圧縮機の吸入側配管に第２の絞り手段を経由して接続される各管路と、前記集合容器の上部で接続し第３の絞り手段経由して各圧縮機の吸入側配管に分岐する前の吸入主管に接続する管路を備えた空気調和機。
2. 絞り度合いを、第１の絞りを第２の絞りより強くした請求項１に記載の空気調和機。
3. 絞り度合いを、第３の絞りを第２の絞りより弱くした請求項１に記載の空気調和機。