JP2518358B2

JP2518358B2 - 空気調和装置の油回収装置

Info

Publication number: JP2518358B2
Application number: JP63224066A
Authority: JP
Inventors: 伸郎浜地
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPH0271061A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、空気調和装置に備える圧縮機の潤滑油を冷
媒循環系統から回収する油回収装置の改良に関する。

（従来の技術）一般に、空気調和装置においては、容量可変の圧縮機
を備えた場合、その容量を低く設定した低負荷運転時に
は、空調サイクル中の冷媒循環量が減少するため、冷媒
と共に圧縮機から吐出された圧縮機用の潤滑油が空調サ
イクル中に滞溜し易くなり、その結果、圧縮機内の潤滑
油量が減少して、圧縮機が過熱し、焼付きが生じる場合
がある。

そこで、従来、例えば実公昭57-41416号公報に開示さ
れるものでは、圧縮機の低容量運転が所定時間継続した
時には、強制的に圧縮機を高容量で運転し冷媒循環量を
増大させて、空調サイクル中に滞溜した潤滑油を回収す
るようにしている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、精密な機械加工や食品加工を行う場合に
は、空調温度を15〜20℃の中温範囲に設定し且つ室内温
度を精度良く制御することが望まれる。そして、この場
合には圧縮機や凝縮器等に加えて冷媒循環系統に別途除
湿用の再熱器を設け、再熱器の冷媒流通量を膨張弁で適
宜制御して、室内を良好に除湿することが望まれる。

しかるに、上記の如く再熱器を設けた空気調和装置に
対し、上記従来の潤滑油の回収技術を適用した場合に
は、単に圧縮機を高容量に制御しても、圧縮機への油回
収量が少なく、空調サイクル中の潤滑油を有効に回収で
きない欠点があることが判った。

そこで、本発明者は、その原因を実験により究明した
ところ、潤滑油は再熱器にも多く滞溜しており、空調サ
イクル中に滞溜した潤滑油を回収しても、再熱器に滞溜
する潤滑油の回収は困難であることに起因していること
が判った。このことは再熱器による除湿運転時及びその
停止時に拘らない。即ち、除湿運転の停止時には、再熱
器に連通する冷媒配管は閉じられ、再熱器は空調サイク
ルに対し閉回路に接続されないから、再熱器に滞溜した
潤滑油はそのまま滞溜し続ける。また、除湿運転時に
は、再熱器の冷媒流通量は膨張弁の除湿能力制御により
所定量に制限保持されており、それ故、圧縮機を高容量
に制御しても、再熱器の冷媒流通量は増大せず、滞溜し
た潤滑油は有効には回収されない。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、滞溜した潤滑油の回収時には、再熱器に対する
冷媒流通量を増大させることにより、空調サイクル中に
滞溜した潤滑油は勿論のこと、再熱器に溜った潤滑油も
有効に回収することにある。

（課題を解決するための手段）その目的を達成するため、本発明では、滞溜した潤滑
油の回収時には、圧縮機を高容量に制御すると共に除湿
能力制御用の膨張弁の開度を拡大制御して、再熱器に対
する冷媒流通量をも増大させるようにしている。

具体的に、請求項１に係る発明が講じた手段は、第１
図に示すように、容量可変の圧縮機（１）、凝縮器（３
又は８）、膨張機構（９）、蒸発器（８又は３）を閉回
路に接続した冷媒循環系統（12）に対し、除湿用の再熱
器（15）を接続すると共に、該再熱器（15）の冷媒の流
通量を調整し除湿能力を制御する膨張弁（20）を備えた
空気調和装置を前提としている。

そして、上記圧縮機（１）の容量状態を検出する容量
検出手段（25）が設けられている。

加えて、該容量検出手段（25）の出力を受け、圧縮機
（１）の低容量運転時であって、再熱器（15）による除
湿運転を行っている時には、設定時間が経過する毎に、
圧縮機（１）の容量を高めると共に、再熱器（15）の冷
媒流通量を増大させるように膨張弁（20）を強制的に全
開に開制御する一方、圧縮機（１）の低容量運転時であ
って、再熱器（15）による除湿運転を停止し且つ冷房運
転を行っている時には、設定時間が経過する毎に、圧縮
機（１）の容量を高めると共に、再熱器（15）の冷媒流
通量を増大させるように膨張弁（20）を強制的に微小開
度に開制御する制御手段（26）が設けられている。

（作用）以上の構成により、請求項１に係る発明では、除湿運
転の停止時には、膨張弁（20）が閉制御されて再熱器
（15）は冷媒循環系統（12）に対し一端のみで接続され
た状況となり、潤滑油は再熱器（15）に溜り込む。ま
た、除湿運転時には膨張弁（20）の開度制御により再熱
器（15）の冷媒流通量が制限されるため、再熱器（15）
に潤滑油が滞溜し易くなる。

今、圧縮機（１）の低容量運転が設定時間続行し、空
調サイクル（冷媒循環系統）に溜った潤滑油を回収する
状況になると、制御手段（26）が作動して、圧縮機
（１）が高容量に制御されると共に、膨張弁（20）の開
度が強制的に開かれる。

その結果、冷媒循環量が増大して空調サイクルに溜っ
た潤滑油が圧縮機（１）に回収されると共に、除湿運転
の停止時では再熱器（15）に冷媒が流通し、除湿運転時
には再熱器（15）の冷媒流通量が増大して、除湿運転の
有無に拘らず再熱器（15）に溜った潤滑油が圧縮機
（１）に回収されることになる。

また、室内の冷房運転のみが行われている（再熱器
（15）による除湿運転は停止中の）状況では、潤滑油を
回収すべく、膨張弁（20）の開度を全開にして再熱器
（15）の冷媒流通量を顕著に増大させると、再熱器（1
5）への冷媒流通に伴い室内空気が加熱されて冷房能力
が低下し、室内快適性が損われることになる。

そこで、再熱器（15）による除湿運転を停止し冷房運
転のみを行っている状況では、制御手段（26）により膨
張弁（20）の開制御を微小開度に制御する。この結果、
室内空気の除湿（再熱）能力は小値に留まり、室内の冷
房能力の低下を小さく留めることができる。

（発明の効果）したがって、請求項１に係る発明によれば、空調調和
装置に除湿用の再熱器を備えた場合、冷媒循環系統に滞
溜した潤滑油の回収時には、除湿運転の有無に拘らず、
再熱器の冷媒流通量をも増大制御して、再熱器の溜った
潤滑油を空調サイクルに溜った潤滑油と共に圧縮機に回
収したので、潤滑油を確実に回収し圧縮機内の潤滑油量
を確保して、圧縮機の信頼性の向上を図ることができ
る。

しかも、冷媒循環系統に油分離器を付設する必要がな
く、圧縮機内の潤滑油量を低コストで確保できる。

また、室内の冷房運転のみを行っている状況で潤滑油
の回収を行う場合には、再熱器への冷媒流通量を少なく
制限すれば、冷房能力の低下を小さく留めて室内快適性
を良好に確保しつつ、潤滑油の回収が可能になる。

（実施例）以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基いて説
明する。

第２図において、（Ａ）は室外機、（Ｂ）は室内機で
あって、上記室外機（Ａ）の内部には、圧縮機（１）
と、四路切換弁（２）と、室外熱交換器（３）と、アキ
ュムレータ（４）とが内蔵され、該各機器（１〜４）は
各々冷媒配管（５）で冷媒の流通可能に接続されてい
る。上記圧縮機（１）は、その容量を50％値に低減する
アンロード機構（1a）を有し、圧縮機（１）の容量を０
％,50％,100％の三段階に調整可能としている。

また、上記室内機（Ｂ）は、室内熱交換器（８）と、
膨張弁よりなる膨張機構（９）とを備え、該各機器（8,
9）は冷媒配管（10）で冷媒の流通可能に接続されてい
る。上記膨張弁（９）は、その弁開度が電気的に増減調
整できる空調能力調整用の電動膨張弁で構成されてい
る。

そして、上記室内機（Ｂ）は、冷媒配管（11）で上記
室外機（Ａ）に冷媒の循環可能（閉回路）に接続されて
冷媒循環系統（12）が形成されていて、冷房運転時に
は、四路切換弁（２）を図中実線の如く切換えて冷房サ
イクルとし、冷媒を図中実線矢印の如く循環させること
により、各室内熱交換器（蒸発器）（８）で室内から吸
熱した熱量を室外熱交換器（凝縮器）（３）で外気に放
熱することを繰返して室内を冷房する。一方、暖房運転
時には、四路切換弁（２）を図中破線の如く切換えて暖
房サイクルとし、冷媒を図中破線矢印の如く循環させる
ことにより、熱量の授受を上記とは逆にして、室内を暖
房するようにしている。また、上記冷房又は暖房運転時
には、室内熱交換器（８）前後の冷媒の温度差を設定値
に保持するように膨張機構（９）の開度が増減制御され
る。

また、室内機（Ｂ）内には、図中矢印で示す風吹出し
方向で室内熱交換器（８）下流側に除湿用の再熱器（1
5）が配置されている。該再熱器（15）は、その一端が
冷媒配管（16〜18）を介して冷媒循環系統（12）におけ
る四路切換弁（２）と室外熱交換器（３）との間に連通
接続されていると共に、他端は冷媒配管（19）を介して
冷媒循環系統（12）における室内熱交換器（８）と膨張
機構（９）との間に連通接続されている。また、後者の
冷媒配管（19）の途中には、その通路面積を調整して再
熱器（15）の冷媒流通量を調整する膨張弁（20）が配置
されていて、該膨張弁（20）により、再熱器（15）を流
通する高温の冷媒が室内空気に与える熱量、つまり除湿
能力を制御するようにしている。而して、該再熱器（1
5）による除湿運転は、単独で又は室内の冷房運転と共
に行われる。また、この除湿運転は、吸込空気温度が設
定値になるよう除湿能力を制御して行われる。

さらに、第２図において、（TH1）は室内の空気の温
度（吸込空気温度）を検出する室温センサ、（TH2）及
び（TH3）は各々室内熱交換器（８）前後で冷媒の温度
を検出する温度センサであって、該各温度センサ（TH1
〜TH3）の温度信号は、内部にCPU等を備えたコントロー
ラ（22）に入力され、該コントローラ（22）により上記
圧縮機（１）のアンロード機構（1a）及び２個の膨張弁
（9,20）を開度制御するように構成されている。

次に、冷媒循環系統（12）に滞溜した圧縮機（１）用
の潤滑油の回収制御を第３図の制御フローに基いて説明
する。

該制御フローは室内の冷房運転又は再熱（除湿）運転
時にスタートし、ステップS1で圧縮機（１）の50％容量
の運転継続時間Ｔが設定時間T₁（例えば３時間）以上経
過したか否かを判別し、Ｔ＜T₁の場合にはそのまま冷房
運転又は再熱運転を続行する。

一方、Ｔ≧T₁の場合には、冷房サイクル中又は再熱器
（15）中に溜った圧縮機（１）用の潤滑油を回収すべ
く、ステップS2で圧縮機（１）のアンロード機構（1a）
の作動を停止させて100％容量運転とする。更に、再熱
運転の有無に応じて再熱器（15）の冷媒流通量を増大制
御すべく、先ずステップS3で再熱用の膨張弁（20）の開
度を判別し、全閉時（冷房運転のみを行っている場合）
には、除湿運転に起因する冷房能力の低下を少なく抑え
るべく、ステップS4で再熱用の膨張弁（20）の開度を設
定開度値Ａ（例えば全開値の1/5開度値）に開制御し
て、ステップS5でこの開制御を設定時間T₂（例えば５
分）の間だけ維持してステップS1に戻る。

一方、再熱用の膨張弁（20）の開度が全閉でない（再
熱運転時）の場合には、ステップS6で再熱用の膨張弁
（20）の開度を全開に制御し、この状態をステップS7で
設定時間T₃（例えば１分）の間だけ維持して、ステップ
S1に戻る。

よって、上記第３図の制御フローにおいて、ステップ
S1により、アンロード機構（1a）の作動状態でもって圧
縮機（１）の容量状態を検出するようにした容量検出手
段（25）を構成している。

また、同制御フローのステップS1〜S7により、上記容
量検出手段（25）の出力を受け、圧縮機（１）の50％の
低容量運転時において設定時間T₁の間だけ経過する毎に
該圧縮機（１）の容量を100％容量に高めると共に、再
熱器（15）の冷媒流通量を増大させるよう再熱用の膨張
弁（20）の開度を強制的に、再熱運転の停止時には設定
開度Ａに、再熱運転時には全開値に制御するようにした
制御手段（26）を構成している。

したがって、上記実施例においては、再熱運転は停止
し且つ圧縮機（１）の50％容量での冷房運転のみが行わ
れている場合には、四路切換弁（２）は実線の如く切換
わり、除湿能力制御（再熱）用の膨張弁（20）は閉制御
される。それ故、圧縮機（１）から吐出された冷媒は実
線矢印の如く循環し、この冷媒中に含まれる潤滑油は冷
房サイクル中に溜り込み易くなると共に、再熱器（15）
下流側が膨張弁（20）で閉じられているので、上記循環
する冷媒の一部が冷媒配管（18〜16）及び再熱器（15）
に溜り込み易くなる状況である。

しかし、50％容量運転が設定時間T₁継続すると、圧縮
機（１）の容量が100％に高く制御されて冷媒循環量が
増量するので、冷房サイクル中に溜った潤滑油が圧縮機
（１）に回収されると共に、再熱用の膨張弁（20）が設
定開度Ａに開制御されるので、再熱器（15）に冷媒が流
通して、その内部に溜った潤滑油が室内熱交換器（８）
を経て圧縮機（１）に回収されることになる。しかも、
膨張弁（20）の開度は設定開度Ａであるので、室内空気
の再熱による冷房能力の低下は少なく抑えられる。

また、冷房運転中での再熱運転時には、再熱用の膨張
弁（20）が開度制御されて、圧縮機（１）からの冷媒は
室外熱交換器（凝縮器）（３）上流側から分流して再熱
器（15）に流れ、冷媒配管（19）を経て室内熱交換器
（蒸発器）（８）に流入する。この際、再熱用の膨張弁
（20）の開度は、吸込空気温度が設定値未満の場合には
大開度になるので、再熱器（15）に流れる冷媒流通量が
増量して除湿能力が高まる一方、設定値を越える場合に
は小開度になり冷媒流通量が減量して除湿能力は低く調
整されることになるが、この冷媒流通量は再熱用の膨張
弁（20）で制限された小量の所定流量であるので、冷媒
はこの再熱器（15）及び配管（16〜19）部分に溜り易
い。

しかし、この再熱運転時には、再熱用の膨張弁（20）
が全開に制御されるので、再熱器（15）の冷媒流通量が
増量して、その内部に滞溜した潤滑油がこの流通する冷
媒と共に再熱器（15）から流れ出て室内熱交換器（８）
を経て圧縮機（１）に戻ることになる。

よって、再熱（除湿）運転の有無に拘らず、再熱器
（15）に滞溜した潤滑油を冷房サイクル中に滞溜した潤
滑油と共に圧縮機（１）に回収できるので、圧縮機
（１）内の潤滑油量を確保して圧縮機（１）の信頼性の
向上を図ることができる。しかも、冷媒循環系統（12）
に油分離器を付設する必要がなく、低コストに済む。

尚、上記実施例では、再熱用の膨張弁（20）を再熱器
（15）下流側の冷媒配管（19）に介設したが、上流側の
冷媒配管（16）に介設してもよい。この場合には、潤滑
油は室外熱交換器（３）を流通した後の冷媒が冷媒配管
（19）を経て再熱器（１）に溜り込むことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
及び第３図は本発明の実施例を示し、第２図は全体構成
を示す冷媒配管系統図、第３図は潤滑油の回収制御を示
すフローチャート図である。（１）……圧縮機、（1a）……アンロード機構、（３）
……室外熱交換器、（８）……室内熱交換器、（９）…
…膨張機構、（12）……冷媒循環系統、（15）……再熱
器、（20）……膨張弁、（22）……コントローラ、（2
5）……容量検出手段、（26）……制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】容量可変の圧縮機（１）、凝縮器（３又は
８）、膨張機構（９）、蒸発器（８又は３）を閉回路に
接続した冷媒循環系統（12）に対し、除湿用の再熱器
（15）を接続すると共に、該再熱器（15）の冷媒の流通
量を調整し除湿能力を制御する膨張弁（20）を備えた空
気調和装置において、上記圧縮機（１）の容量状態を検出する容量検出手段
（25）と、該容量検出手段（25）の出力を受け、圧縮機（１）の低
容量運転時であって、再熱器（15）による除湿運転を行
っている時には、設定時間が経過する毎に、圧縮機
（１）の容量を高めると共に、再熱器（15）の冷媒流通
量を増大させるように膨張弁（20）を強制的に全開に開
制御する一方、圧縮機（１）の低容量運転時であって、
再熱器（15）による除湿運転を停止し且つ冷房運転を行
っている時には、設定時間が経過する毎に、圧縮機
（１）の容量を高めると共に、再熱器（15）の冷媒流通
量を増大させるように膨張弁（20）を強制的に微小開度
に開制御する制御手段（26）とを備えたことを特徴とする空気調和装置の油回収装置。