JP2020134081A - Air conditioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮機の冷媒吐出側にオイルセパレータが接続された空気調和装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner in which an oil separator is connected to the refrigerant discharge side of a compressor.
圧縮機の冷媒吐出側に、圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油を冷媒から分離するオイルセパレータを接続する空気調和装置が存在する。オイルセパレータとしては、円筒形の密閉容器の壁面に接線方向から冷凍機油を含む冷媒を流入させて密閉容器壁面の周方向に流す旋回流を形成し、旋回流によって生じる遠心力で冷媒から冷凍機油を分離する、所謂遠心分離式のオイルセパレータを用いることが一般的である(例えば、特許文献1)。 On the refrigerant discharge side of the compressor, there is an air conditioner that connects an oil separator that separates the refrigerating machine oil discharged from the compressor together with the refrigerant from the refrigerant. The oil separator forms a swirling flow in which a refrigerant containing refrigerating machine oil flows into the wall surface of the cylindrical closed container from the tangential direction and flows in the circumferential direction of the wall surface of the closed container. It is common to use a so-called centrifugal oil separator that separates the oil (for example, Patent Document 1).
外気温度が低くなる冬季では、圧縮機の内部に滞留するガス冷媒が凝縮して液冷媒となり、この液冷媒が圧縮機の底部に滞留する冷凍機油に溶け込む、所謂冷媒の寝込みが発生することがある。このように、冷媒が寝込んでいる状態で暖房運転を開始するために圧縮機が起動されると、密閉容器内部の温度が上昇して冷凍機油中に溶け込んでいる液冷媒が急激に蒸発して冷凍機油が泡立つ所謂オイルフォーミングが生じ、このオイルフォーミングによって冷媒とともに多量の冷凍機油が圧縮機から吐出される。 In winter when the outside air temperature is low, the gas refrigerant that stays inside the compressor condenses into a liquid refrigerant, and this liquid refrigerant dissolves in the refrigerating machine oil that stays at the bottom of the compressor, so-called stagnation of the refrigerant may occur. is there. In this way, when the compressor is started to start the heating operation while the refrigerant is lying down, the temperature inside the closed container rises and the liquid refrigerant dissolved in the refrigerating machine oil evaporates rapidly. So-called oil forming in which the refrigerating machine oil foams occurs, and this oil forming causes a large amount of refrigerating machine oil to be discharged from the compressor together with the refrigerant.
上記のように暖房運転開始時に冷凍機油が圧縮機から大量に吐出されても、オイルセパレータで冷媒から冷凍機油を分離し、分離した冷凍機油を圧縮機に戻すことで圧縮機の潤滑に必要な冷凍機油量を確保できれば、圧縮機が潤滑不良となることを防止できる。一方で、外気温度が非常に低い(例えば、−5℃以下)環境下で暖房運転を開始する場合は、圧縮機の吸入側の冷媒圧力(低圧)が圧縮機に固有に定められる使用可能な圧力範囲の下限値を下回らないようにするために、圧縮機は外気温度が通常の温度の場合と比べて回転数をゆっくりと上昇させる。 Even if a large amount of refrigerating machine oil is discharged from the compressor at the start of heating operation as described above, it is necessary to lubricate the compressor by separating the refrigerating machine oil from the refrigerant with an oil separator and returning the separated refrigerating machine oil to the compressor. If the amount of refrigerating machine oil can be secured, it is possible to prevent the compressor from becoming poorly lubricated. On the other hand, when the heating operation is started in an environment where the outside air temperature is very low (for example, -5 ° C or less), the refrigerant pressure (low pressure) on the suction side of the compressor can be determined uniquely to the compressor. In order not to fall below the lower limit of the pressure range, the compressor slowly increases the rotation speed as compared with the case where the outside air temperature is a normal temperature.
上述した遠心分離式のオイルセパレータは、このオイルセパレータに冷凍機油を含む冷媒が流入する際の流速が速いほど遠心力が強く働くため、冷媒から冷凍機油が分離されやすくなる。しかし、上述したように、外気温度が非常に低い環境下で暖房運転を開始するときは圧縮機の回転数をゆっくりと上昇させるため、圧縮機の起動直後から圧縮機の回転数がある程度高い回転数となるまでの間、オイルセパレータに冷凍機油を含む冷媒が流入する際の流速が遅くなってオイルセパレータで冷媒からオイルが分離されにくくなる。この結果、圧縮機に戻る冷凍機油量が減少して圧縮機の内部に滞留する冷凍機油量が不足し、圧縮機が潤滑不良を起こす恐れがあった。 In the above-mentioned centrifugal oil separator, the faster the flow velocity when the refrigerant containing the refrigerating machine oil flows into the oil separator, the stronger the centrifugal force acts, so that the refrigerating machine oil is easily separated from the refrigerant. However, as described above, when the heating operation is started in an environment where the outside air temperature is very low, the rotation speed of the compressor is slowly increased, so that the rotation speed of the compressor is high to some extent immediately after the start of the compressor. Until the number reaches the number, the flow speed when the refrigerant containing the compressor oil flows into the oil separator becomes slow, and it becomes difficult for the oil separator to separate the oil from the refrigerant. As a result, the amount of refrigerating machine oil returning to the compressor decreases, the amount of refrigerating machine oil staying inside the compressor becomes insufficient, and the compressor may cause poor lubrication.
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、オイルセパレータで確実に冷媒から冷凍機油を分離できる空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an air conditioner capable of reliably separating refrigerating machine oil from a refrigerant with an oil separator.
上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機と、オイルセパレータと、流路切換弁と、吐出管と、流出管と、吸入管と、油戻し管を室外機に有する。圧縮機の冷媒吐出側とオイルセパレータとが吐出管で接続され、オイルセパレータと流路切換弁とが流出管で接続され、圧縮機と流路切換弁とが吸入管で接続され、オイルセパレータと吸入管とが油戻し管で接続される。オイルセパレータは、このオイルセパレータに流入する冷凍機油を含む冷媒を旋回流として遠心力により冷媒と冷凍機油とを分離する遠心分離式のオイルセパレータであり、吐出管の流路断面積は、流出管の流路断面積より小さくされる。 In order to solve the above problems, the air conditioner of the present invention uses a compressor, an oil separator, a flow path switching valve, a discharge pipe, an outflow pipe, a suction pipe, and an oil return pipe as an outdoor unit. Have. The refrigerant discharge side of the compressor and the oil separator are connected by a discharge pipe, the oil separator and the flow path switching valve are connected by an outflow pipe, the compressor and the flow path switching valve are connected by a suction pipe, and the oil separator and The suction pipe is connected to the oil return pipe. The oil separator is a centrifugal oil separator that separates the refrigerant and the refrigerating machine oil by centrifugal force using the refrigerant containing the refrigerating machine oil flowing into the oil separator as a swirling flow, and the flow path cross section of the discharge pipe is the outflow pipe. It is made smaller than the flow path cross section of.
上記のような本発明の空気調和装置では、圧縮機とオイルセパレータとを接続する吐出管の流路断面積を、オイルセパレータと室外熱交換器とを接続する流出管の流路断面積より小さくする。これにより、オイルセパレータに流入する冷凍機油を含む冷媒の流速が速くなって、オイルセパレータで冷凍機油が冷媒から分離されやすくなるため、圧縮機の潤滑に十分な量の冷凍機油をオイルセパレータから圧縮機に戻すことができる。 In the air conditioner of the present invention as described above, the flow path cross-sectional area of the discharge pipe connecting the compressor and the oil separator is smaller than the flow path cross-sectional area of the outflow pipe connecting the oil separator and the outdoor heat exchanger. To do. As a result, the flow velocity of the refrigerant containing the refrigerating machine oil flowing into the oil separator becomes faster, and the refrigerating machine oil is easily separated from the refrigerant by the oil separator, so that a sufficient amount of refrigerating machine oil is compressed from the oil separator to lubricate the compressor. It can be returned to the machine.
以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、10台の室内機が室外機に並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As an embodiment, an air conditioner in which 10 indoor units are connected in parallel to the outdoor unit and all the indoor units can be simultaneously cooled or heated will be described as an example. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
図1に示すように、本実施形態における空気調和装置1は、1台の室外機2と、室外機2に液管8およびガス管9で並列に接続された10台の室内機5−1〜5−10(図1では、これらのうちの2台の室内機5−1と5−10のみを描画している)とを備えている。より詳細には、室外機2の閉鎖弁25と各室内機5の液管接続部53とが液管8で接続されている。また、室外機2の閉鎖弁26と各室内機5のガス管接続部54とがガス管9で接続されている。このように、室外機2と10台の室内機5とが液管8およびガス管9で接続されて、空気調和装置1の冷媒回路10が形成されている。
As shown in FIG. 1, the air conditioner 1 in the present embodiment includes one
<室外機の構成>
まずは、室外機2について説明する。室外機2は、圧縮機20と、オイルセパレータ21と、流路切換弁である四方弁22と、室外熱交換器23と、室外機膨張弁24と、液管8が接続された閉鎖弁25と、ガス管9が接続された閉鎖弁26と、アキュムレータ27と、室外機ファン28とを備えている。そして、室外機ファン28を除くこれら各装置が、以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて冷媒回路10の一部をなす室外機冷媒回路20を形成している。
<Outdoor unit configuration>
First, the
圧縮機20は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機20の冷媒吐出側は、後述するオイルセパレータ21と吐出管40で接続されている。また、圧縮機20の冷媒吸入側は、アキュムレータ27の冷媒流出側と吸入管42で接続されている。
The
オイルセパレータ21は、円筒形状の密閉容器21aを有する遠心分離式のオイルセパレータである。図2に示すように、オイルセパレータ21の密閉容器21aの上面部21aaと後述する四方弁22のポートaとが、流出管41で接続されている。具体的には、流出管41の一部が密閉容器21aの上面部21aaを貫通して密閉容器21aの内部に配置され、流出管41の開口端は密閉容器21aの高さ方向の中央部より下方に配置される。また、オイルセパレータ21の密閉容器21aの下面部21abには、後述する油戻し管47の一端が接続されている。具体的には、油戻し管47の一部が密閉容器21aの下面部21abを貫通して密閉容器21aの内部に配置され、油戻し管47の開口端は、上述した流出管41の開口端より下方で、かつ、流出管41の開口端に対向するように配置される。なお、油戻し管47の他端は吸入管42に接続されており、油戻し管47にはキャピラリーチューブ29が設けられている。
The
オイルセパレータ21の密閉容器21aの側面部21acの上部には、吐出管40が接続されている。具体的には、吐出管40の一部が密閉容器21aの側面部21acの上部を貫通して密閉容器21aの内部に配置され、吐出管40の開口端が密閉容器21aの内壁面に向けて配置されている。このように、オイルセパレータ21の密閉容器21aに吐出管40、流出管41、および、油戻し管47がそれぞれ接続されることで、圧縮機20から吐出され吐出管40を介して密閉容器21aの内部に流入した冷凍機油を含む冷媒は、密閉容器21aの内部で冷媒と冷凍機油とに分離され、分離された冷凍機油は油戻し管47を介して圧縮機20に戻り、分離された冷媒は流出管41へと流出する。なお、油戻し管47へは、冷凍機油とともに冷媒も流入するが、油戻し管47に設けられたキャピラリーチューブ29により圧縮機20に流れる冷媒量が規制される。
A
なお、オイルセパレータ21における冷媒と冷凍機油の分離については、後に詳細に説明する。
The separation of the refrigerant and the refrigerating machine oil in the
四方弁22は、冷媒回路10における冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、a、b、c、dの4つのポートを備えている。ポートaは、上述したようにオイルセパレータ21の密閉容器21aと吐出管40で接続されている。ポートbは、室外熱交換器23の一方の冷媒出入口と冷媒配管43で接続されている。ポートcは、アキュムレータ27の冷媒流入側と冷媒配管46で接続されている。そして、ポートdは、閉鎖弁26と室外機ガス管45で接続されている。
The four-
室外熱交換器23は、冷媒と、後述する室外機ファン28の回転により室外機2の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。上述したように、室外熱交換器23の一方の冷媒出入口と四方弁22のポートbが冷媒配管43で接続されている。また、室外熱交換器23の他方の冷媒出入口と閉鎖弁25が室外機液管44で接続されている。室外熱交換器23は、空気調和装置1が冷房運転を行う場合は凝縮器として機能し、空気調和装置1が暖房運転を行う場合は蒸発器として機能する。
The
室外機膨張弁24は、室外機液管44に設けられている。室外機膨張弁24は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整されることで、室外熱交換器23に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器23から流出する冷媒量が調整される。室外機膨張弁24の開度は、空気調和装置1が暖房運転を行っている場合は、圧縮機21から吐出される冷媒の温度である吐出温度が、室内機5−1〜5−1の各々で要求される暖房能力に基づいて決定される目標温度となるように、その開度が調整される。また、室外機膨張弁24の開度は、冷房運転を行っている場合は全開とされる。
The outdoor
アキュムレータ27は、前述したように、冷媒流入側が四方弁22のポートcと冷媒配管46で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機20の冷媒吸入側と吸入管42で接続されている。アキュムレータ27は、冷媒配管46からアキュムレータ28の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機20に吸入させる。
As described above, in the
室外機ファン28は樹脂材で形成されており、室外熱交換器23の近傍に配置されている。室外機ファン28は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室外機2の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器23において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機2の外部へ放出する。
The
以上説明した構成の他に、室外機2には各種のセンサが設けられている。図1に示すように、吐出管40には、圧縮機20から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ31と、圧縮機20から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ33が設けられている。冷媒配管46におけるアキュムレータ28の冷媒流入口近傍には、圧縮機20に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ32と、圧縮機20に吸入される冷媒の温度を検出する吸込温度センサ34とが設けられている。
In addition to the configuration described above, the
室外機液管44における室外熱交換器23と室外機膨張弁24との間には、室外熱交換器23に流入する冷媒の温度、あるいは、室外熱交換器23から流出する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ35が設けられている。そして、室外機2の図示しない吸込口付近には、室外機2の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ36が備えられている。
The temperature of the refrigerant flowing into the
<各室内機の構成>
次に、10台の室内機5−1〜5−10について説明する。10台の室内機5−1〜5−10は全て同じ構成を有しており、室内熱交換器51と、室内機膨張弁52と、液管接続部53と、ガス管接続部54と、室内機ファン55とを備えている。そして、室内機ファン55を除くこれら各構成装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室内機冷媒回路50を構成している。
<Configuration of each indoor unit>
Next, 10 indoor units 5-1 to 5-10 will be described. The 10 indoor units 5-1 to 5-10 all have the same configuration, and include an
室内熱交換器51は、冷媒と、後述する室内機ファン55の回転により図示しない吸込口から室内機5の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器51の一方の冷媒出入口と液管接続部53とが室内機液管71で接続され、他方の冷媒出入口とガス管接続部54aとが室内機ガス管72で接続されている。室内熱交換器51は、空気調和装置1が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、空気調和装置1が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部53やガス管接続部54は、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。
The
室内機膨張弁52は、室内機液管71に設けられている。室内機膨張弁52は電子膨張弁であり、室内熱交換器51が蒸発器として機能する場合すなわち室内機5が冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器51の冷媒出口(ガス管接続部54側)での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内機膨張弁52は、室内熱交換器51が凝縮器として機能する場合すなわち室内機5が暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器51の冷媒出口(液管接続部53側)での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度とは、室内機5−1〜5−10の各々で十分な冷房能力あるいは暖房能力を発揮するのに必要な冷媒過熱度および冷媒過冷却度である。
The indoor
室内機ファン55は樹脂材で形成されており、室内熱交換器51の近傍に配置されている。室内機ファン55は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機5の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器51において冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ放出する。
The
以上説明した構成の他に、室内機5には各種のセンサが設けられている。室内機液管71における室内熱交換器51と室内機膨張弁52との間には、室内熱交換器51に流入あるいは室内熱交換器51から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ61が設けられている。室内機ガス管72には、室内熱交換器51から流出あるいは室内熱交換器51に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ62が設けられている。室内機5の図示しない吸込口付近には、室内機5の内部に流入する室内空気の温度を検出する室内温度センサ63が備えられている。
In addition to the configuration described above, the indoor unit 5 is provided with various sensors. A liquid
<冷媒回路の動作>
次に、本実施形態における空気調和装置1の空調運転時の冷媒回路10における冷媒の流れや各部の動作について、図1を用いて説明する。尚、以下の説明ではまず、空気調和装置1が暖房運転を行う場合について説明し、次に、空気調和装置1が冷房運転を行う場合について説明する。尚、図1における実線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。また、図1における破線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。
<Operation of refrigerant circuit>
Next, the flow of the refrigerant and the operation of each part in the
<暖房運転>
図1に示すように、空気調和装置1が暖房運転を行う場合は、四方弁22が実線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートdとが連通するように、また、ポートbとポートcとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路10は、各室内熱交換器51が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器23が蒸発器として機能する暖房サイクルとなる。
<Heating operation>
As shown in FIG. 1, when the air conditioner 1 performs the heating operation, the four-
冷媒回路10が暖房サイクルとして機能する状態で圧縮機20が駆動すると、圧縮機20から吐出された冷媒は、吐出管40を流れてオイルセパレータ21へと流入し、オイルセパレータ21から流出管41へと流れて四方弁22に流入する。そして、四方弁22から流出した冷媒は、室外機ガス管45を流れて、閉鎖弁26を介してガス管9へと流入する。なお、オイルセパレータ21では、冷媒とともに圧縮機20から吐出された冷凍機油が冷媒から分離され、分離された冷凍機油は、図1に一点鎖線矢印で示すようにオイルセパレータ21から流出して油戻し管47を流れ、吸入管42を介して圧縮機20へと戻される。
When the
ガス管9を流れる冷媒は、各ガス管接続部54を介して室内機5−1〜5−10に分流する。室内機5−1〜5−10に流入した冷媒は、各室内機ガス管72を流れて各室内熱交換器51に流入する。各室内熱交換器51に流入した冷媒は、各室内機ファン55の回転により各室内機5の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。
The refrigerant flowing through the
このように、各室内熱交換器51が凝縮器として機能し、各室内熱交換器51で冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機5−1〜5−10が設置された室内の暖房が行われる。
In this way, each
各室内熱交換器51から各室内機液管71に流入した冷媒は、各室内熱交換器51の冷媒出口側での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように開度が調整された各室内機膨張弁52を通過する際に減圧される。ここで、目標冷媒過冷却度は、室内機5−1〜5−10の各々で要求される暖房能力に基づいて定められるものである。また、暖房能力は、各室内機5−1〜5−10において、設定された設定温度と検出した室内温度との温度差に基づいて決定されるものである。
The opening degree of the refrigerant flowing from each
各室内機膨張弁52で減圧された冷媒は、各室内機液管71から各液管接続部53を介して液管8に流出する。液管8で合流し閉鎖弁25を介して室外機2に流入した冷媒は室外機液管44を流れ、圧縮機20の吐出温度が目標温度となるように開度が調整された室外機膨張弁24を通過する際にさらに減圧される。
The refrigerant decompressed by each indoor
室外機膨張弁24で減圧された冷媒は、室外機液管44を流れて室外熱交換器23に流入し、最大回転数とされている室外機ファン28の回転によって室外機5の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器23から冷媒配管43へと流入した冷媒は、四方弁22、冷媒配管46、アキュムレータ27、吸入管42の順に流れ、圧縮機20に吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant decompressed by the outdoor
<冷房運転>
空気調和装置1が冷房運転を行う場合は、図1に示すように、四方弁22が破線で示す状態、すなわち、四方弁22のポートaとポートbとが連通するように、また、ポートcとポートdとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路10は、各室内熱交換器51が蒸発器として機能するとともに、室外熱交換器23が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。
<Cooling operation>
When the air conditioner 1 performs the cooling operation, as shown in FIG. 1, the four-
冷媒回路10が冷房サイクルとして機能する状態で圧縮機20が駆動すると、圧縮機20から吐出された冷媒は、吐出管40を流れてオイルセパレータ21へと流入し、オイルセパレータ21から流出管41へと流れて四方弁22に流入する。そして、四方弁22から流出した冷媒は、冷媒配管43を流れて室外熱交換器23へと流入する。室外熱交換器23へと流入した冷媒は、室外機ファン28の回転によって室外機2の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器23から室外機液管44へと流出した冷媒は、開度が全開とされている室外機膨張弁24を通過し、閉鎖弁25を介して液管8に流出する。なお、オイルセパレータ21では、冷媒とともに圧縮機20から吐出された冷凍機油が冷媒から分離され、分離された冷凍機油は、図1に一点鎖線矢印で示すようにオイルセパレータ21から流出して油戻し管47を流れ、吸入管42を介して圧縮機20へと戻される。
When the
液管8を流れる冷媒は、各液管接続部53を介して室内機5−1〜5−10に流入する。室内機5−1〜5−10に流入した冷媒は各室内機液管71を流れ、各室内熱交換器51の各々の冷媒出口での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように開度が調整された各室内機膨張弁52を通過する際に減圧される。ここで、目標冷媒過熱度は、室内機5−1〜5−10の各々で要求される冷房能力に基づいて定められるものである。また、冷房能力は、各室内機5−1〜5−10において、設定された設定温度と検出した室内温度との温度差に基づいて決定されるものである。
The refrigerant flowing through the liquid pipe 8 flows into the indoor units 5-1 to 5-10 via each liquid
各室内機液管71から各室内熱交換器51に流入した冷媒は、各室内機ファン55の回転により室内機5−1〜5−10の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、各室内熱交換器51が蒸発器として機能し、各室内熱交換器51で冷媒と熱交換を行って冷却された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機5−1〜5−10が設置された室内の冷房が行われる。
The refrigerant flowing from each indoor unit
各室内熱交換器51から各室内機ガス管72に流出した冷媒は、各ガス管接続部54を介してガス管9に流出する。ガス管9で合流し閉鎖弁26を介して室外機2に流入した冷媒は、室外機ガス管45、四方弁22、冷媒配管46、アキュムレータ27、吸入管42の順に流れ、圧縮機20に吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant flowing out from each
<吐出管と流入管の内径寸法の違いが、オイルセパレータでの冷凍機油の分離に及ぼす作用>
次に、主に図2を用いて、本実施形態におけるオイルセパレータ21での冷媒と冷凍機油の分離について詳細に説明する。
<Effect of the difference in inner diameter between the discharge pipe and the inflow pipe on the separation of refrigerating machine oil by the oil separator>
Next, the separation of the refrigerant and the refrigerating machine oil in the
前述したように、吐出管40は、その一部がオイルセパレータ21の密閉容器21aの側面部21acの上部を貫通して密閉容器21aの内部に配置され、吐出管40の開口端が密閉容器21aの内壁面に向けて配置されている。これにより、圧縮機20から吐出され、吐出管40を流れてオイルセパレータ21の密閉容器21aに流入する冷凍機油を含む冷媒は、オイルセパレータ21の密閉容器21aの内壁面の接線方向に流入して密閉容器21aの内壁面の周方向に旋回流が形成するように流れ、この旋回流によって生じる遠心力で冷媒から冷凍機油が分離される。
As described above, a part of the
上記のように吐出管40からオイルセパレータ21の密閉容器21aへ冷凍機油を含む冷媒が流入するとき、その流速が速いほど冷凍機油を含む冷媒に遠心力が強く働くため、冷媒から冷凍機油が分離されやすくなる。この、密閉容器21aへ流入する冷凍機油を含む冷媒の流速は、圧縮機20の回転数によって変化し、圧縮機20の回転数が高いほど流速は速くなる。
When the refrigerant containing the refrigerating machine oil flows from the
従って、圧縮機20が高い回転数で駆動しているときは、オイルセパレータ21で冷媒から冷凍機油が分離されやすくなることによって、オイルセパレータ21から油戻し管47を介して圧縮機20に多量の冷凍機油が戻されるので、圧縮機20で冷凍機油が不足して圧縮機20が潤滑不良を起こすことはない。
Therefore, when the
しかし、空気調和装置1が空調運転を行っているときは、常に圧縮機20が高い回転数で運転しているとは限らない。例えば、外気温度が非常に低い(例えば、−5℃以下)環境下で空気調和装置1が暖房運転を開始する場合は、圧縮機20の吸入側の冷媒圧力(低圧)が圧縮機20に固有に定められる使用可能な圧力範囲の下限値を下回らないようにするために、圧縮機20は外気温度が通常の温度の場合と比べて回転数をゆっくりと上昇させる。
However, when the air conditioner 1 is operating in air conditioning, the
このように、圧縮機20の回転数をゆっくりと上昇させる場合は、圧縮機20の起動直後から圧縮機20の回転数がある程度高い回転数となるまでの間、オイルセパレータ21に冷凍機油を含む冷媒が流入する際の流速が遅くなってオイルセパレータ21で冷媒からオイルが分離されにくくなる。この結果、オイルセパレータ21から圧縮機20に戻る冷凍機油量が不足して、圧縮機20が潤滑不良を起こす恐れがある。
In this way, when the rotation speed of the
特に、冬季の外気温度が低い環境下で圧縮機20の内部で冷媒の寝込みが発生しており、暖房運転開始時に冷媒とともに多量の冷凍機油が吐出される場合に、オイルセパレータ21で冷凍機油が分離されにくいことに起因する潤滑不良が起こりやすい。また、本実施形態の空気調和装置1のように、1台の室外機2に多数の室内機5が接続されるものでは、排除容積が大きい圧縮機20が室外機2に搭載され、このような排除容積が大きい圧縮機20には多量の冷凍機油が封入されているため、オイルセパレータ21で冷凍機油が分離されにくいことに起因して圧縮機20の内部に滞留する冷凍機油量が減少して潤滑不良が起こりやすい。
In particular, when the refrigerant has fallen inside the
そこで、本実施形態の空気調和装置1では、図2に示すように、吐出管40の内部、すなわち、吐出管40における冷凍機油を含む冷媒が流れる流路の断面積(以降、流路断面積と記載する)を、流出管41の流路断面積より小さくする。具体的には、吐出管40の内径寸法D1を流出管41の内径寸法D2より小さくする。なお、吐出管40と流出管41の管壁の厚さ寸法が同じである場合は、吐出管40の外径寸法を流出管41の外径寸法より小さくしてもよい。例えば、吐出管40の外径寸法を10mm、流出管41の外径寸法を13mmとすればよい。
Therefore, in the air conditioner 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the cross section of the inside of the
一般的な空気調和装置では、圧縮機20の冷媒吐出側にオイルセパレータ21を設ける場合、吐出管40と流出管41は、同じ流路断面積の配管を使用する。これに対し、本実施形態の空気調和装置1では、吐出管40の流路断面積を流出管41の流路断面積より小さくしている。これにより、吐出管40と流出管41を同じ流路断面積の配管とする場合と比べて、吐出管40を流れる際の冷凍機油を含む冷媒の流速が速くなるので、オイルセパレータ21の密閉容器21の内部で冷凍機油を含む冷媒に働く遠心力が大きくなって、冷媒から冷凍機油が分離されやすくなる。
In a general air conditioner, when the
なお、吐出管40の内径寸法D1は、空気調和装置1に搭載される圧縮機20において、圧縮機20が制御上取りうる最低回転数で駆動した際に、吐出管40を流れる冷凍機油を含む冷媒の流速が所定の値となるように決定すればよい。そして、流速の所定値は、オイルセパレータ21で冷媒から分離されて圧縮機20に戻る冷凍機油の量が、常に圧縮機20の潤滑が確保できる量となるように、オイルセパレータ21の密閉容器21の内部で冷凍機油を含む冷媒に働く遠心力の大きさとなるように決定すればよい。
The inner diameter dimension D1 of the
以上説明したように、本実施形態の空気調和装置1では、オイルセパレータ21の密閉容器21aに接続される吐出管40と流出管41において、吐出管40の流路断面積を流出管41の流路断面積より小さくする。これにより、吐出管40を、冷凍機油を含む冷媒が流れる際の流速が速くなり、遠心分離式のオイルセパレータ21に流入した冷凍機油を含む冷媒が受ける遠心力が大きくなるので、オイルセパレータ21で冷媒から冷凍機油が分離しやすくなる。従って、圧縮機20が低い回転数で駆動していても、十分な量の冷凍機油をオイルセパレータ21から圧縮機20に戻すことができるので、圧縮機20が潤滑不良となることを防止できる。
As described above, in the air conditioner 1 of the present embodiment, in the
1 空気調和装置
2 室外機
5−1〜5−10 室内機
20 圧縮機
21 オイルセパレータ
21a 密閉容器
40 吐出管
41 流出管
47 油戻し管
D1 吐出管の内径寸法
D2 流出管の内径寸法
1
Claims (2)
前記圧縮機の冷媒吐出側と前記オイルセパレータとが前記吐出管で接続され、
前記オイルセパレータと前記流路切換弁とが前記流出管で接続され、
前記圧縮機と前記流路切換弁とが前記吸入管で接続され、
前記オイルセパレータと前記吸入管とが前記油戻し管で接続され、
前記オイルセパレータは、同オイルセパレータに流入する冷凍機油を含む冷媒を旋回流として遠心力により冷媒と冷凍機油とを分離する遠心分離式のオイルセパレータであり、
前記吐出管の流路断面積は、前記流出管の流路断面積より小さくされる、
ことを特徴とする空気調和装置。 The outdoor unit has a compressor, an oil separator, a flow path switching valve, a discharge pipe, an outflow pipe, a suction pipe, and an oil return pipe.
The refrigerant discharge side of the compressor and the oil separator are connected by the discharge pipe.
The oil separator and the flow path switching valve are connected by the outflow pipe.
The compressor and the flow path switching valve are connected by the suction pipe.
The oil separator and the suction pipe are connected by the oil return pipe, and the oil separator is connected to the suction pipe.
The oil separator is a centrifugal oil separator that separates the refrigerant and the refrigerating machine oil by centrifugal force using the refrigerant containing the refrigerating machine oil flowing into the oil separator as a swirling flow.
The flow path cross section of the discharge pipe is made smaller than the flow path cross section of the outflow pipe.
An air conditioner characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 The flow path cross section of the discharge pipe is determined so that the flow velocity of the refrigerant containing the refrigerating machine oil flowing through the discharge pipe becomes a predetermined value when the compressor is driven at the minimum rotation speed that can be controlled.
The air conditioner according to claim 1.
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JP2002213843A (en) * | 2001-01-22 | 2002-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | Oil separator |
JP2004169983A (en) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Mitsubishi Electric Corp | Centrifugal oil separator and its manufacturing method, and refrigerant device |
JP2017020768A (en) * | 2015-07-14 | 2017-01-26 | 東芝キヤリア株式会社 | Centrifugal separation-type oil separator and refrigeration cycle device using the same |
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