JP2014020613A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機内の冷媒の寝込み状態による冷凍機油の濃度の低下を防止した空気調和装置を提供する。
【解決手段】内部高圧型の圧縮機１０と、冷凍機油１５を貯留できるレシーバ７０と、オイル濃度検知手段１２１，１２２とを設け、圧縮機の運転時、オイル濃度検知手段により検出された検出値が設定値以上となったら圧縮機内の冷凍機油の一部を圧縮機とレシーバとの油面レベル差によってレシーバに溜め込み、圧縮機の起動時、オイル濃度検知手段により検出された検出値が設定値以下であればレシーバに貯留した高濃度の冷凍機油を圧縮機とレシーバとの差圧によって圧縮機に供給し、圧縮機の運転停止中、レシーバはサイクルから遮断する。
【選択図】図２

Description

この発明は、圧縮機の起動時に冷凍機油を圧縮機に供給し、圧縮機の起動時の寝込み状態によるオイル濃度の低下を防止する機能を搭載した空気調和装置に関する。

従来、空気調和装置における圧縮機は、ケース内に潤滑用の冷凍機油を充填している。一般的に、冷凍機油には冷媒が溶け込みやすいものが使われている。そのため、圧縮機を低外気温下で長時間運転停止した場合、冷凍サイクル内の冷媒が冷凍機油を溜め込んでいる圧縮機に戻り、その後圧縮機内で冷媒が液化して圧縮機内の冷凍機油に溶け込んだ寝込み状態となる。この状態で圧縮機を起動すると、冷媒が溶け込んだ低濃度で粘度の低い冷凍機油が圧縮機内の摺動部に供給されるため、潤滑不良となり焼き付けを起こすという問題が生じる。また、寝込み状態により生じるオイルフォーミングが起こり、冷凍機油が圧縮機外に持出されるため、圧縮機内の冷凍機油面が低下し、冷凍機油が正常に圧縮機内の圧縮機構部等の摺動部に供給されなくなる問題が生じる。

なお、圧縮機から吐出側配管に吐出されたガス冷媒と冷凍機油を分離し、冷凍機油だけを吸入側配管に戻すオイルセパレータを設けたものがあるが（例えば、特開平６−２９６２号公報）、これだと冷凍機油の油面低下を防ぐことはできるものの、圧縮機の起動直後に戻された冷凍機油は液冷媒で希釈されており粘度が低く、さらに、オイルセパレータは圧縮機の運転中に機能するものであり、起動時においては戻す冷凍機油が存在しない。したがって、潤滑不良を防止することができない。

上記した冷凍機油への冷媒の寝込みを防止する方法として、運転停止中の圧縮機をヒータにより加熱するものが提案されている。（例えば、特開平１１-１０８４７３号公報）

しかし、この方法ではヒータを使って圧縮機を加熱しているため、消費電力を増大させてしまうという問題がある。また、電源遮断時には使用できない。

一方、冷凍機油の粘度低下を防ぐ方法として、冷凍機油の濃度を検出し、濃度が所定値以下となったら減圧装置により圧縮機内に流入する冷媒量を調節するものが提案されている。（例えば、特開平５−５５６２号公報）

しかし、この方法では、圧縮機の運転を開始してから所定時間経過後に初めて機能するため、圧縮機の起動時には機能しない。

特開平６−２９６２号公報 特開平１１−１０８４７３号公報 特開平５−５５６２号公報

そこで、本発明の目的は、上記の問題点を解決することであり、電力を使うことなく、圧縮機の起動時に寝込み状態による冷凍機油の粘度の低下を防止した空気調和装置を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１の空気調和装置は、内部高圧型の圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器とが冷媒配管により順次接続された冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、底面が少なくとも前記圧縮機の運転停止時の前記圧縮機内の冷凍機油の油面のどの状態においても上方に位置し、前記圧縮機内の冷凍機油を貯留するレシーバと、前記レシーバと前記圧縮機の吸入側配管とを接続し前記レシーバに低圧冷媒を供給する減圧管と、前記レシーバと前記圧縮機内の少なくとも前記圧縮機の運転停止時に冷凍機油が浸からない位置に接続し前記レシーバと前記圧縮機とを均圧する圧力バランス管と、前記レシーバの底面近傍と前記圧縮機内の給油口近傍とを接続冷凍機油を流通させる油移動管と、前記減圧管と前記圧力バランス管と前記油移動管とにそれぞれ設けられた第１開閉弁、第２開閉弁及び第３開閉弁と、制御手段と、前記制御手段に含まれ、前記圧縮機内の冷凍機油の濃度を検出するオイル濃度検知手段とを備え、前記圧縮機の運転中に、前記オイル濃度検知手段により検出された検出値が予め設定した設定値Ａ以上の場合、前記第１開閉弁を開けて前記減圧管内を流通可能にすることで前記レシーバ内を減圧し、前記第３開閉弁を開けて前記油移動管内を流通可能にすることで前記圧縮機内の冷凍機油の一部を前記圧縮機の圧力と前記レシーバ内の圧力との差圧によって前記レシーバに溜め込み、前記圧縮機の起動時に、前記オイル濃度検知手段により検出された検出値が予め設定した設定値Ｂ以下であれば前記第３開閉弁を開けて前記油移動管内を流通可能にすることで前記レシーバに貯留した高濃度の冷凍機油を前記圧縮機内の冷凍機油と前記レシーバ内の冷凍機油との油面レベル差によって前記圧縮機に供給し、前記圧縮機の運転停止中は、前記第１開閉弁、第２開閉弁及び第３開閉弁は閉めることを特徴としている。

また、請求項２の空気調和機は、内部高圧型の圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器とが冷媒配管により順次接続された冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、底面が前記圧縮機の底面と同一の高さの面となるように併設され、少なくとも前記圧縮機の運転停止時の前記圧縮機内の冷凍機油の油面のどの状態においても上方の位置でレシーバ上段とレシーバ下段とに分割された、前記圧縮機内の冷凍機油を貯留するレシーバと、前記レシーバ上段の上部と前記圧縮機の吸入側配管とを接続し前記レシーバ上段に低圧冷媒を供給する減圧管と、前記レシーバ上段の上部と前記圧縮機内の少なくとも前記圧縮機の運転停止時に冷凍機油に浸からない位置に接続し前記レシーバと前記圧縮機とを均圧する圧力バランス管と、前記レシーバ上段の底面近傍と前記圧縮機内の給油口近傍とを接続する油移動管と、前記レシーバ下段の上部と前記圧縮機の吐出側配管とを接続し前記レシーバ下段に高圧冷媒を供給する加圧管と、前記レシーバ下段の底面近傍と前記圧縮機内の前記圧縮機の運転時や停止時に関わらず冷凍機油に浸かる位置に接続する油回収管と、一端が前記レシーバ下段の底面近傍に接続され他端が前記レシーバ上段の少なくとも前記圧縮機の運転停止時に前記レシーバ内の冷凍機油の油面のどの状態においても上方の位置に接続し、レシーバ上段とレシーバ下段とを導通する差圧管と、前記減圧管、前記均圧管、前記油移動管、前記加圧管および前記油回収管にそれぞれ設けられた第１開閉弁、第２開閉弁、第３開閉弁、第４開閉弁および第５開閉弁と、制御手段と、前記制御手段に含まれ、前記圧縮機内の冷凍機油の濃度を検出するオイル濃度検知手段とを備え、前記圧縮機の運転中に、前記オイル濃度検知手段により検出された検出値が予め設定した設定値Ａ以上の場合、前記第２開閉弁を開けて前記均圧管を流通可能にすることで前記圧縮機と前記レシーバとを均圧にし、前記第５開閉弁を開けて前記油回収管を流通可能にすることで前記圧縮機内の冷凍機油の一部を前記圧縮機内と前記レシーバ下段との油面レベル差によって前記レシーバ下段へ溜め込み、前記第１開閉弁を開けて減圧管を流通可能にすることで前記レシーバ上段内が減圧され、前記第４開閉弁を開けて加圧管を流通可能にすることで前記レシーバ下段内が加圧され、前記レシーバ上段内の圧力と前記レシーバ下段内の圧力との差圧により、冷凍機油を前記差圧管を介して前記レシーバ上段に押し上げ、前記圧縮機の起動時に、前記オイル濃度検知手段により検出された検出値が予め設定した設定値Ｂ以下であれば、前記第２開閉弁を開けて前記均圧管を流通可能にすることで前記圧縮機と前記レシーバとを均圧にし、前記第３開閉弁を開けて前記油移動管を流通可能にすることで前記レシーバ上段に貯留した高濃度の冷凍機油を圧縮機内の冷凍機油と前記レシーバ上段内の冷凍機油との油面レベル差によって前記圧縮機に供給し、前記圧縮機の運転停止中は、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁、前記第３開閉弁、前記第４開閉弁および前記第５開閉弁は閉めることを特徴としている。

また、請求項３の空気調和機は、請求項１もしくは請求項２の構成を持つものにおいて、圧縮機の運転停止後、冷凍サイクル内が均圧となったら第１開閉弁を開け、冷凍サイクルとレシーバとが均圧となったら第１開閉弁を閉めることを特徴としている。

上記のように構成した本発明の空気調和装置では、圧縮機の運転中にレシーバ内に高濃度の冷凍機油を溜め込み、前記圧縮機の運転停止中に前記レシーバを冷凍サイクルから遮断するようにしているので、冷凍サイクル内の冷媒が前記レシーバ内へ流入しないので、前記レシーバ内の冷凍機油は電源遮断時でも高濃度を保ち粘度の低下を起こさない。

また、圧縮機の起動時に高濃度の冷凍機油を前記圧縮機に直接供給するようにしているので、前記圧縮機への冷凍機油の供給が円滑に行われ、潤滑不良を起こさない。また、オイルフォーミングにより冷凍機油が圧縮機外へ持ち出されてもレシーバから冷凍機油を供給するので油面低下の心配がない。

本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置の全体的な構成を示す概略図。 本発明の第１の実施形態に係る空気調和装置の圧縮機とレシーバとの関係を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置の全体的な構成を示す概略図。 本発明の第２の実施形態に係る空気調和装置の圧縮機とレシーバとの関係を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。

［全体構成について］
図１は、第１の実施形態による冷凍サイクルの一例としての空気調和装置１の全体構成を示す概略図である。本実施例の空気調和装置１の冷媒回路は、圧縮機１０と、凝縮器２０と、膨張手段４０と、蒸発器５０とが冷媒配管により順次接続されている。また、圧縮機１０と蒸発器５０とを接続する吸入側配管８２と、圧縮機１０とがそれぞれ後述する配管を介してレシーバ７０に接続されている。

図１において、圧縮機１０で圧縮された高温高圧のガス冷媒は吐出側配管８１を介して凝縮器２０に流入し、凝縮器２０内で外気と熱交換することによって凝縮し、高圧の液冷媒となって冷媒配管８３へと流出する。凝縮器２０から流出した高圧の液冷媒が膨張手段４０を通過すると、減圧され膨張し、低温低圧の液冷媒となって冷媒配管８４へと流出する。膨張手段４０から流出した低温低圧の液冷媒が蒸発器５０に流入すると、冷媒が外気と熱交換することによって蒸発し低圧のガス冷媒となる。その後、吸入側配管８２を介して圧縮機１０へと吸入される。本実施例の冷凍サイクル主回路は上記したように構成されている。

なお、この冷凍サイクルは、冷媒の流通方向が一定の非可逆サイクルであるが、冷媒の流通方向を変更可能な可逆サイクルであってもよい。

次に、圧縮機１０とレシーバ７０と吐出側配管８１および吸入側配管８２との関係を図２を用いて説明する。

［圧縮機］
図２は、第１の実施形態による圧縮機１０とレシーバ７０と吐出側配管８１および吸入側配管８２の関係を示す断面図である。圧縮機１０は、制御手段６０により回転数が制御されるモータ（例えば、三相ブラシレスモータ）によって駆動される能力可変型圧縮機である。本実施例では、内部高圧型のロータリ圧縮機を例として説明する。ただし、本発明は内部高圧型であればこれに限定されず、例えば、スクロール圧縮機等の他の形式の圧縮機であってもよい。圧縮機１０は、図示しない室外機筐体内に縦置きされる円筒状の密閉容器１１（シェル）を備える。密閉容器１１は、円筒状の胴部１１ａと、胴部１１ａの上端側に一体的に被せられる上蓋１１ｂと、胴部１１ａの底部を塞ぐ底蓋１１ｃとから構成され、通常、胴部１１ａは鋼板を円筒形状に加工したもので、上蓋１１ｂと底蓋１１ｃは鋳物製である。密閉容器１１内には、冷媒の圧縮機構部１２と、圧縮機構部１２を駆動する電動機１３とが収納されているが、ロータリ圧縮機の場合、圧縮機構部１２が下部に配置され、電動機１３は圧縮機構部１２の上部に配置される。

圧縮機構部１２は、図示しないシリンダ筐体と、電動機１３によりシリンダ筐体内で偏心して回転するロータリピストンとを含み、シリンダ筐体に形成されている冷媒吸入ポートに吸入側配管８２が接続されている。

また、シリンダ筐体にはロータリピストンによって圧縮された冷媒を密閉容器１１内に向けて吐出する冷媒吐出ポート１４が形成されており、その冷媒吐出ポート１４から吐出された冷媒は、密閉容器１１の上蓋に連結されている吐出側配管８１により冷凍サイクルに供給されている。

通常、電動機１３には、ステータコア１３ａ（固定子）の内側にロータ１３ｂ（回転子）を配置してなるインナーロータ型電動機が用いられる。ステータコア１３ａは、胴部１１ａの内周面に例えば焼き嵌め等により固定される。ロータ１３ｂは、ロータリピストンに連結される出力軸１３ｃを有し、出力軸１３ｃを介して図示しない軸受け部材によりステータコア１３ａ内に回転可能に保持される。

密閉容器１１内には、上記軸受け部材等の圧縮機１０内の摺動部を潤滑するための冷凍機油１５が所定量封入される。冷凍機油１５は底蓋１１ｃ側に貯留されるが、出力軸１３ｃには、図示しない例えば容積型ポンプに連通する油吸い上げ穴が全長にわたって形成されており、下端部には給油口１３ｄが設けられている。冷凍機油１５は上述した容積型ポンプにより、ロータ１３ｂの回転に伴って電動機１３の上部側にまで吸い上げられ、上記摺動部を潤滑した後、例えばステータコア１３ａと胴部１１ａとの間に形成されている図示しない隙間を通って底蓋１１ｃ側に戻される。

吸入側配管８２の低圧冷媒は、シリンダ筐体に設けられた冷媒吸入ポート１４を通って直接圧縮機構部１２に吸入される。圧縮機構部１２で圧縮され高圧冷媒となった後冷媒吐出ポートから密閉容器１１内へと吐出される。その後、密閉容器１１の上蓋１１ｂを貫通し密閉容器１１内に開口している吐出側配管８１を通り冷凍サイクルに供給されている。したがって、密閉容器１１内は高圧の冷媒が充満している。

また、密閉容器１１を構成する胴部１１ａにおける少なくとも圧縮機１０の運転停止時に冷凍機油が浸からない位置に第１圧縮機開口部１６が設けられ、底蓋１１ｃに第２圧縮機開口部１７が設けられており、第１圧縮機開口部１６には後述する圧力バランス管９２が接続され、第２圧縮機開口部１７には後述する油移動管９３が接続されている。

［レシーバ］
図２において、レシーバ７０は、底面が少なくとも圧縮機１０の運転停止中の圧縮機１０内の冷凍機油１５の油面より上方に配置された密閉容器である。なお、圧縮機１０内の冷凍機油１５の油面は、圧縮機の運転時や停止時などで変位するが、冷凍機油１５がいかなる状態においてもレシーバ７０の底面は油面より上方に配置する。レシーバ７０は、上面に第１上面開口部７１と第２上面開口部７２を有し、底面近傍に底面開口部７３を有している。第１上面開口部７１は加圧管９１を介して吐出側配管８１に接続され、第２上面開口部７２は圧力バランス管９２を介して第１圧縮機開口部１６接続されている。底面開口部７３は油移動管９３を介して第２圧縮機開口部１７を通過し圧縮機１０内の給油口１３ｄ近傍に接続されている。上記した減圧管９１、圧力バランス管９２および油移動管９３にはそれぞれ制御手段６０により開閉制御される第１開閉弁１０１、第２開閉弁１０２、第３開閉弁１０３が設けられている。

［オイル濃度検知手段］
次にオイル濃度検知手段１２０について説明する。冷凍機油１５の濃度は、圧縮機１０内の冷凍機油１５が存在する部分の圧力と、その温度とにより一義的に決まる。したがって、本実施例のオイル濃度検知手段１２０は、圧縮機１０の機外で冷凍機油１５貯留部に対応する位置に配置され、密閉容器１１の胴部１１ａを介して冷凍機油１５の温度を検出する温度センサ１２１と、吐出側配管８１に設けられ、圧縮機１０から吐出された冷媒の凝縮圧力を検出する圧力センサ１２２と、制御手段６０に含まれ、温度センサ１２１と圧力センサ１２２との検出値から圧縮機１０内のオイル濃度を推定するオイル濃度推定部１２３とから構成されている。ここで求めた値に基づいて、第１開閉弁１０１、第２開閉弁１０２、第３開閉弁１０３の制御を行う。

温度センサ１２１は、圧縮機１０の機外で好ましくは冷凍機油１５貯留部に対向する位置の胴部１１ａに外付けされる。胴部１１ａは熱伝導率のよい鋼板製であるため、間接的であるにしても密閉容器１１内の冷凍機油１５の温度をほぼ正確に検出できる。

圧力センサ１２２は、吸入側配管８２に接続され、圧縮機１０から吐出された冷媒の凝縮圧力を検出する。

温度センサ１２１と圧力センサ１２２で検出された各検出信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器を介して制御手段６０のオイル濃度推定部１２３に与えられる。

低外気温下での暖房運転起動時には、冷凍機油１５は底蓋１１ｃ側の貯留部に滞留しており（いわゆる寝込んでおり）、温度センサ１２１にて検出される温度は冷凍機油１５の温度とみなしてよい。

温度センサ１２１と圧力センサ１２２により冷凍機油温度と吸入圧力がわかると、圧力飽和温度が算出でき、それと実温度（冷凍機油温度）との差は冷凍機油１５に対する液相冷媒の溶解度を表す。したがって、冷凍機油温度と吸入圧力から冷凍機油１５の濃度を推定できる。オイル濃度推定部１２３は、冷凍機油１５の温度をＴｃｏｍｐ、圧力センサ１２２から出力される冷媒の蒸発飽和圧力をＰｃとして、蒸発飽和圧力Ｐｃを蒸発飽和温度Ｔｃに換算した上で、冷凍機油温度Ｔｃｏｍｐと蒸発飽和温度Ｔｃとの温度差ΔＴ（＝Ｔｃｏｍｐ−Ｔｃ）を求める。冷凍機油１５の濃度はこの温度差ΔTとして推定される。（以下、オイル濃度推定値ΔＴという。）

［制御手段］
図１において、制御手段６０は、主に圧縮機１０の回転数を制御し、さらに、後述するオイル濃度推定部１２３を含み、第１開閉弁１０１、第２開閉弁１０２、第３開閉弁１０３の開閉制御を行う。

また、凝縮器２０の近傍には制御手段６０により回転数が制御されるモータ（によって駆動される室内ファン３０が設けられている。室内ファン３０は、気流を発生させることによって、凝縮器２０に流れる冷媒と外気との熱交換を促進させている。

ところで、圧縮機１０の運転停止時は、冷凍機油１５は、密閉容器１１内で冷媒が溶け込み希釈される。特に、圧縮機１０が低外気温下（例えば−２０℃程度）で長時間停止した状態では、空気調和装置１の冷凍サイクル内の冷媒が冷凍機油１５を多く溜め込んでいる圧縮機１０に集中し、その後圧縮機１０内で冷媒が液化して圧縮機１０内の冷凍機油１５に溶け込んだ寝込み状態となる。この状態で圧縮機１０を起動すると、冷媒が寝込んだ濃度かつ粘度の低い冷凍機油１５が圧縮機１０内の摺動部に供給されるため、潤滑不良となり焼き付けを起こすという問題が生じる。また、寝込み状態により生じるオイルフォーミングが起こり、冷凍機油１５が圧縮機１０外に持出されるため、圧縮機１０内の冷凍機油１５の油面が低下し、冷凍機油１５が正常に圧縮機１０内の摺動部に供給されなくなる問題が生じる。

このことから、圧縮機１０の起動時における圧縮機１０内の冷凍機油１５の濃度が高い状態であることが重要である。以下に、本発明の圧縮機１０の起動時に高濃度のオイルを供給する動作について図２を用いて説明する。

［オイル回収動作］
まず、圧縮機１０内の冷凍機油１５をレシーバ７０に回収する際の制御手段６０による第１開閉弁１０１、第２開閉弁１０２、第３開閉弁１０３の開閉制御について、図２を用いて説明する。

圧縮機１０の運転中、オイル濃度検知手段１２０によりオイル濃度推定値ΔＴを検出する。制御手段６０は、オイル濃度推定値ΔＴが予め設定されている設定値Ａｄｅｇ．以上である場合には、密閉容器１１の底蓋１１ｃ側に滞留している冷凍機油１５の濃度が十分高いと推定し、第１開閉弁１０１、第３開閉弁１０３を開にする。第１開閉弁１０１を開にすることでレシーバ７０と吸入側配管８２とは減圧管９１を介して連通し、レシーバ７０内が低圧となる。さらに、第３開閉弁１０３を開にすることで密閉容器１１の底蓋１１ｃ側に滞留していた冷凍機油１５がレシーバ７０内の圧力と圧縮機１０内の圧力との差圧により油移動管９３を介してレシーバ７０に流れ込む。その後、制御手段６０は所定時間（予め差圧と油移動管９３の管径とから冷凍機油１５の移動速度の関係を把握し、第３開閉弁１０３の開ける時間を調整する。）が経過したら第１開閉弁１０１、第３開閉弁１０３を閉にする。以上の動作で、圧縮機１０内の高濃度の冷凍機油１５の一部をレシーバ７０に回収することができる。

冷凍機油の回収動作をした後、レシーバ７０は冷凍機油１５と共に高圧冷媒が入ったまま冷凍サイクルから遮断される。また、圧縮機１０は停止すると冷凍サイクル内で差圧がなくなり冷凍サイクル全体で均圧となる。すると、遮断されたレシーバ７０内はサイクル全体で均圧となった圧縮機１０より高圧になる。したがって、レシーバ７０から圧縮機１０へ冷凍機油１５を供給する際に開閉弁１０３を開けると、圧縮機１０に高圧のレシーバ７０が接続され、圧縮機１０内の圧縮機構部１２で冷媒吸入ポート側より冷媒吐出ポート１４側が高圧になり、動作しなくなるという問題が生じる。これを防止するため、圧縮機１０の運転停止後に第１開閉弁１０１を開にする。

その後、均圧になったら第１開閉弁１０１を閉にし、圧縮機１０の運転停止中は、レシーバ７０は冷凍サイクルと接続されていない状態を保つ。これによって、圧縮機１０の運転停止時にレシーバ７０内に冷媒が流入しなくなるので、レシーバ７０内の冷凍機油１５に冷媒が寝込むのを防止し、圧縮機１０の起動時まで冷凍機油１５を高濃度に保つことができる。

［オイル供給動作］
次に、レシーバ７０に回収した冷凍機油１５を圧縮機１０に供給する際の制御手段６０による第１開閉弁１０１、第２開閉弁１０２、第３開閉弁１０３の開閉制御について説明する。

圧縮機１０の起動時、オイル濃度検知手段１２０によりオイル濃度推定値ΔＴを検出する。ΔＴと予め設定され、この値を下回るとレシーバ７０から圧縮機１０へ冷凍機油１５の供給を行う設定値Ｂとの関係がΔＴ＜Ｂだった場合、制御手段６０は、密閉容器１１の底蓋１１ｃ側に滞留している冷凍機油１５が冷媒により希釈され濃度が低下していると推定して、第２開閉弁１０２、１０３を開にする。第２開閉弁１０２を開にすることで、レシーバ７０と圧縮機１０とは圧力バランス管９２を介して連通し、レシーバ７０内の圧力と圧縮機１０内の圧力とが均圧になる。さらに、第３開閉弁１０３を開にすることで、レシーバ７０の底面近傍と圧縮機１０の給油口１３ｄ近傍とが油移動管９３を介して連通する。これにより、底面が少なくとも圧縮機１０運転の運転停止時の圧縮機１０内の冷凍機油の油面より上方に位置しているレシーバ７０から圧縮機１０へ冷凍機油１５が油面のレベル差によって移動する。以上の動作で、レシーバ７０内に回収した高濃度の冷凍機油１５は圧縮機１０内の給油口１３ｄ近傍に供給される。

以上の動作により、圧縮機１０の運転停止中は冷凍サイクルから遮断したレシーバ７０内で高濃度の冷凍機油１５を貯留しているので、サイクル配管内の冷媒が圧縮機１０に集中してもレシーバ７０内の冷凍機油１５に寝込むことはなく、電源遮断時でも高濃度を保つことができる。また、圧縮機１０の起動時に高濃度の冷凍機油１５を圧縮機１０内の給油口１３ｄ近傍に直接供給するようにしているので、圧縮機１０への冷凍機油の供給が円滑に行われ、潤滑不良を防止する。また、オイルフォーミングにより冷凍機油１５が圧縮機１０外へ持ち出されてもレシーバ７０から冷凍機油１５を供給するので油面低下の心配がない。

次に第２の実施形態における空気調和装置１を図３ないし４を用いて説明する。図３は、第２の実施形態による冷凍サイクルの一例としての空気調和装置１の全体構成を示す概略図である。本実施例の空気調和装置１の冷媒回路は、圧縮機１０と、凝縮器２０と、膨張手段４０と、蒸発器５０とが冷媒配管により順次接続されているという構成については第１の実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。本実施例が第１の実施形態と異なる点は、圧縮機１０とレシーバ７０と吐出側配管８１と吸入側配管８２との接続構成、および、それらを接続する配管に設けられた後述する開閉弁の開閉制御である。

本実施例の圧縮機１０は、第１圧縮機開口部１６と第２圧縮機開口部１７とに加え、胴部１１ａもしくは底蓋１１ｃの圧縮機１０の運転中や停止中に関わらず常時冷凍機油１５が浸かっている位置に第３圧縮機開口部１８を設けられており、第３圧縮機開口部１８には油回収管９５が接続されている。

本実施例のレシーバ７０は、底面が少なくとも圧縮機の運転停止時の圧縮機内の冷凍機油の油面のどの状態においても上方に位置するレシーバ上段７６と、底面が圧縮機１０の底面と同一の高さの面となるように併設されたレシーバ下段７７とで構成されている。レシーバ上段７６は上面に第１上面開口部７１と第２上面開口部７２とが設けられ、レシーバ上段７６の底面近傍に第１側面開口部７３が設けられている。第１上面開口部７１は吸入側配管８２と減圧管９１を介して接続され、第２上面開口部７２は、第１圧縮機開口部９２と圧力バランス管９２を介して接続されている。第１側面開口部７３には第２圧縮機開口部を通り圧縮機１０内の給油口１３ｄ近傍と油移動管９３を介して接続されている。レシーバ下段７７は側面の上方に第２側面開口部７４が設けられ、側面の底面近傍に第３側面開口部７５が設けられている。第２側面開口部は吐出側配管８１と加圧管９４を介して接続され、第３側面開口部７５は第３圧縮機開口部１８と油回収管９５を介して接続されている。また、レシーバ上段７６とレシーバ下段７７とは差圧管７８で接続されており、差圧管７８はレシーバ下段７７の底面近傍と、レシーバ上段７６の上方に開口している。上述した減圧管９１、圧力バランス管９２、油移動管９３、加圧管９４および油回収管９５には、それぞれ制御手段６０により制御される第１開閉弁１０１、第２開閉弁１０２、第３開閉弁１０３、第４開閉弁１０４および第５開閉弁１０５が設けられている。

次に、圧縮機１０内の冷凍機油１５をレシーバ７０に回収する際の制御手段６０による第１開閉弁１０１、第２開閉弁１０２、第３開閉弁１０３、第４開閉弁１０４および第５開閉弁１０５の開閉制御について、図４を用いて説明する。

［オイル回収動作］
圧縮機１０の運転中、オイル濃度検知手段１２０によりオイル濃度推定値ΔＴを検出する。制御手段６０は、オイル濃度推定値ΔＴが予め設定されている設定値Ａｄｅｇ．以上である場合には、密閉容器１１の底蓋１１ｃ側に滞留している冷凍機油１５の濃度が十分高いと推定し、第２開閉弁１０２、第５開閉弁１０５を開にする。第２開閉弁１０２を開通することでレシーバ上段７６と圧縮機１０とを接続する圧力バランス管９２が連通し、レシーバ７０内の圧力と圧縮機１０内の圧力とが均圧となる。さらに、第５開閉弁１０５を開にすることで密閉容器１１の底蓋１１ｃ側に滞留していた冷凍機油１５が油面のレベル差により油回収管９５を介してレシーバ下段７７に流れ込む。その後、制御手段６０は所定時間（レシーバ７０内の冷凍機油１５の油面と圧縮機１０内の冷凍機油１５の油面が同じレベルになるのに必要な時間）が経過したら第２開閉弁１０２、第５開閉弁１０５を閉にする。

その後、レシーバ下段７７に冷凍機油１５が溜った状態で第１開閉弁１０１と第４開閉弁１０４を開にする。第１開閉弁１０１を開にすることで、吸入側配管８２と接続する減圧管９１が連通され、レシーバ上段７６内が減圧され、第４開閉弁１０４を開にすることで、吐出側配管８１と加圧管９４が連通され、レシーバ上段７７内が加圧される。このようにレシーバ上段７６内の圧力とレシーバ下段７７内の圧力とに差圧が生じるので、レシーバ下段７７に溜った冷凍機油１５は、レシーバ下段７７の底面近傍に開口した差圧管７８を介してレシーバ上段７６に押し上げられる。以上の動作で、圧縮機１０内の高濃度の冷凍機油１５の一部をレシーバ７０に回収することができる。

冷凍機油の回収動作をした後、レシーバ７０は冷凍機油１５と共に高圧冷媒が入ったまま冷凍サイクルから遮断される。圧縮機１０は停止すると冷凍サイクル内で差圧がなくなり冷凍サイクル全体で均圧となる。すると、遮断されたレシーバ７０内はサイクル全体で均圧となった圧縮機１０より高圧となる。したがって、レシーバ７０から圧縮機１０へ冷凍機油１５を供給する際に開閉弁１０３を開けると、圧縮機１０に高圧のレシーバ７０が接続され、圧縮機１０が逆圧により動作しなくなるという問題が生じる。これを防止するため、運転停止後に第１開閉弁１０１を開にする。

その後、均圧になったら第１開閉弁１０１を閉にし、圧縮機１０の運転停止中は、レシーバ７０は冷凍サイクルと接続されていない状態を保つ。これによって、圧縮機１０の運転停止時にレシーバ７０内に冷媒が流入しなくなるので、レシーバ７０内の冷凍機油１５に冷媒が寝込むのを防止し、圧縮機１０の起動時まで冷凍機油１５を高濃度に保つことができる。

［オイル供給動作］
次に、レシーバ７０に回収した冷凍機油１５を圧縮機１０に供給する際の制御手段６０による第１開閉弁１０１、第２開閉弁１０２、第３開閉弁１０３、第４開閉弁１０４および第５開閉弁１０５の開閉制御について説明する。

圧縮機１０の起動時、オイル濃度検知手段１２０によりオイル濃度推定値ΔＴを検出する。ΔＴと予め設定され、この値を下回るとレシーバ７０から圧縮機１０へ冷凍機油１５の供給を行う設定値Ｂとの関係がΔＴ＜Ｂだった場合、制御手段６０は、密閉容器１１の底蓋１１ｃ側に滞留している冷凍機油１５が冷媒により希釈され濃度が低下していると推定して、第２開閉弁１０２、１０３を開にする。第２開閉弁１０２を開にすることで、レシーバ上段７６と圧縮機１０とは圧力バランス管９２を介して連通し、レシーバ上段７６内の圧力と圧縮機１０内の圧力とが均圧になる。さらに、第３開閉弁１０３を開にすることで、レシーバ上段７６の底面近傍と圧縮機１０の給油口１３ｄ近傍とは油移動管９３を介して連通する。これにより、底面が少なくとも圧縮機１０の運転停止時の圧縮機１０内の冷凍機油の油面より上方に位置しているレシーバ上段７６から圧縮機１０へ冷凍機油１５がレベル差によって移動する。以上の動作で、レシーバ７０内に回収した高濃度の冷凍機油１５を圧縮機１０内の給油口１３ｄ近傍に供給することができる。

以上の動作により、圧縮機１０の運転停止中は冷凍サイクルから遮断したレシーバ７０内で高濃度の冷凍機油１５を貯留しているので、サイクル配管内の冷媒が圧縮機１０に集中してもレシーバ７０内の冷凍機油１５に寝込むことはなく、電源遮断時でも高濃度を保つことができる。また、圧縮機１０の起動時に高濃度の冷凍機油１５を圧縮機１０内の給油口１３ｄ近傍に直接供給するようにしているので、圧縮機１０への冷凍機油の供給が円滑に行われ、潤滑不良を防止する。また、オイルフォーミングにより冷凍機油１５が圧縮機１０外へ持ち出されてもレシーバ７０から冷凍機油１５を供給するので油面低下の心配がない。

１ 空気調和装置
１０ 圧縮機
１１ 密閉容器
１１ａ 胴部
１１ｂ 上蓋
１１ｃ 底蓋
１２ 圧縮機構部
１３ 電動機
１３ａ ステータコア
１３ｂ ロータ
１３ｃ 出力軸
１３ｄ 給油口
１４ 冷媒吸入ポート
１５ 冷凍機油
１６ 第１圧縮機開口部
１７ 第２圧縮機開口部
１８ 第３圧縮機開口部
２０ 凝縮器
３０ 室内ファン
４０ 膨張手段
５０ 蒸発器
６０ 制御手段
７０ レシーバ
７１ 第１上面開口部
７２ 第２上面開口部
７３ 第１側面開口部
７４ 第２側面開口部
７５ 第３側面開口部
７６ レシーバ上段
７７ レシーバ下段
７８ 差圧管
８１ 吐出側配管
８２ 吸入側配管
８３ 冷媒配管
８４ 冷媒配管
９１ 加圧管
９２ 圧力バランス管
９３ 油移動管
１０１ 第１開閉弁
１０２ 第２開閉弁
１０３ 第３開閉弁
１０４ 第４開閉弁
１０５ 第５開閉弁
１２０ オイル濃度検知手段
１２１ 温度センサ
１２２ 圧力センサ
１２３ オイル濃度推定部

Claims (3)

1. 内部高圧型の圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器とが冷媒配管により順次接続された冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、
   底面が少なくとも前記圧縮機の運転停止時の前記圧縮機内の冷凍機油の油面のどの状態においても上方に位置し、前記圧縮機内の冷凍機油を貯留するレシーバと、
   前記レシーバと前記圧縮機の吸入側配管とを接続し前記レシーバに低圧冷媒を供給する減圧管と、
   前記レシーバと前記圧縮機内の少なくとも前記圧縮機の運転停止時に冷凍機油が浸からない位置に接続し前記レシーバと前記圧縮機とを均圧する圧力バランス管と、
   前記レシーバの底面近傍と前記圧縮機内の給油口近傍とを接続冷凍機油を流通させる油移動管と、
   前記減圧管と前記圧力バランス管と前記油移動管とにそれぞれ設けられた第１開閉弁、第２開閉弁及び第３開閉弁と、
   制御手段と、前記制御手段に含まれ、前記圧縮機内の冷凍機油の濃度を検出するオイル濃度検知手段とを備え、
   前記圧縮機の運転中に、前記オイル濃度検知手段により検出された検出値が予め設定した設定値Ａ以上の場合、前記第１開閉弁を開けて前記減圧管内を流通可能にすることで前記レシーバ内を減圧し、前記第３開閉弁を開けて前記油移動管内を流通可能にすることで前記圧縮機内の冷凍機油の一部を前記圧縮機の圧力と前記レシーバ内の圧力との差圧によって前記レシーバに溜め込み、
   前記圧縮機の起動時に、前記オイル濃度検知手段により検出された検出値が予め設定した設定値Ｂ以下であれば前記第３開閉弁を開けて前記油移動管内を流通可能にすることで前記レシーバに貯留した高濃度の冷凍機油を前記圧縮機内の冷凍機油と前記レシーバ内の冷凍機油との油面レベル差によって前記圧縮機に供給し、
   前記圧縮機の運転停止中は、前記第１開閉弁、第２開閉弁及び第３開閉弁は閉めることを特徴とした空気調和装置。
2. 内部高圧型の圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器とが冷媒配管により順次接続された冷凍サイクルを備えた空気調和装置において、
   底面が前記圧縮機の底面と同一の高さの面となるように併設され、少なくとも前記圧縮機の運転停止時の前記圧縮機内の冷凍機油の油面のどの状態においても上方の位置でレシーバ上段とレシーバ下段とに分割された、前記圧縮機内の冷凍機油を貯留するレシーバと、
   前記レシーバ上段の上部と前記圧縮機の吸入側配管とを接続し前記レシーバ上段に低圧冷媒を供給する減圧管と、
   前記レシーバ上段の上部と前記圧縮機内の少なくとも前記圧縮機の運転停止時に冷凍機油に浸からない位置に接続し前記レシーバと前記圧縮機とを均圧する圧力バランス管と、
   前記レシーバ上段の底面近傍と前記圧縮機内の給油口近傍とを接続する油移動管と、
   前記レシーバ下段の上部と前記圧縮機の吐出側配管とを接続し前記レシーバ下段に高圧冷媒を供給する加圧管と、
   前記レシーバ下段の底面近傍と前記圧縮機内の前記圧縮機の運転時や停止時に関わらず冷凍機油に浸かる位置に接続する油回収管と、
   一端が前記レシーバ下段の底面近傍に接続され他端が前記レシーバ上段の少なくとも前記圧縮機の運転停止時に前記レシーバ内の冷凍機油の油面のどの状態においても上方の位置に接続し、レシーバ上段とレシーバ下段とを導通する差圧管と、
   前記減圧管、前記均圧管、前記油移動管、前記加圧管および前記油回収管にそれぞれ設けられた第１開閉弁、第２開閉弁、第３開閉弁、第４開閉弁および第５開閉弁と、
   制御手段と、前記制御手段に含まれ、前記圧縮機内の冷凍機油の濃度を検出するオイル濃度検知手段とを備え、
   前記圧縮機の運転中に、前記オイル濃度検知手段により検出された検出値が予め設定した設定値Ａ以上の場合、前記第２開閉弁を開けて前記均圧管を流通可能にすることで前記圧縮機と前記レシーバとを均圧にし、前記第５開閉弁を開けて前記油回収管を流通可能にすることで前記圧縮機内の冷凍機油の一部を前記圧縮機内と前記レシーバ下段との油面レベル差によって前記レシーバ下段へ溜め込み、
   前記第１開閉弁を開けて減圧管を流通可能にすることで前記レシーバ上段内が減圧され、前記第４開閉弁を開けて加圧管を流通可能にすることで前記レシーバ下段内が加圧され、前記レシーバ上段内の圧力と前記レシーバ下段内の圧力との差圧により、冷凍機油を前記差圧管を介して前記レシーバ上段に押し上げ、
   前記圧縮機の起動時に、前記オイル濃度検知手段により検出された検出値が予め設定した設定値Ｂ以下であれば、前記第２開閉弁を開けて前記均圧管を流通可能にすることで前記圧縮機と前記レシーバとを均圧にし、前記第３開閉弁を開けて前記油移動管を流通可能にすることで前記レシーバ上段に貯留した高濃度の冷凍機油を圧縮機内の冷凍機油と前記レシーバ上段内の冷凍機油との油面レベル差によって前記圧縮機に供給し、
   前記圧縮機の運転停止中は、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁、前記第３開閉弁、前記第４開閉弁および前記第５開閉弁は閉めることを特徴とした空気調和装置。
3. 圧縮機の運転停止後、冷凍サイクル内が均圧となったら第１開閉弁を開け、冷凍サイクルとレシーバとが均圧となったら第１開閉弁を閉めることを特徴とした請求項１又は２に記載の空気調和装置。
   

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