JP2649248B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は空気調和装置の冷凍サイクル及び制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の装置として、第３図に示すものがある。

冷房運転時、圧縮機（１）より吐出された高温、高圧
の冷媒と冷凍機油は切換弁（２）を経て非利用側熱交換
器（３）に致り、熱交換して高温、高圧の液となり、デ
イストリビユーター（４）を経て、膨張弁（５）で減圧
されて、接続配管（６）を経て利用側熱交換器（７）で
蒸発し、接続配管（８）を経て切換え弁（２）、アキユ
ムレータ（９）を経て再び圧縮機（１）に吸入される循
環サイクルを形成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明に係る空気調和装置では、特に圧縮機（１）
の起動時に、冷凍機油中に寝込んでいた冷媒がフオーミ
ングを起こし、大量の冷凍機油が吐出され、又連続運転
時もたえず少量の冷凍機油は吐出され、吐出された冷凍
機油は上記循環サイクルによつて、圧縮機（１）の吸入
側に戻つて来るが、接続配管（６），（８）が特に長く
なつた場合、吐出された冷凍機油が循環して戻つて来る
までに時間がかかり、圧縮機（１）内の冷凍機油が少な
くなり、圧縮機の潤滑不良を起こし摺動部の焼付不良を
起こすことになる。又、容量制御を行なつたり低負荷運
転時冷媒循環量が低下し、配管内を流れる冷媒スピード
が低下する為、冷凍機油の戻りが悪くなり同様に圧縮機
（１）の潤滑不良を起こすという欠点を有していた。

又、アキユムレータ内に余剰冷媒が溜まつている場
合、冷媒回路内より戻ってきた冷凍機油が、冷媒内に溶
け込み、薄められるため、圧縮機への冷凍機油の戻りが
悪くなり、同様に圧縮機（１）の潤滑不良が起こすとい
う欠点を有していた。これは暖房時も同様である。また
デフロスト時は、圧縮機（１）より吐出された高温、高
圧の冷媒は、切換え弁（２）を経て非利用側熱交換器
（３）に致り、デフロストを行い熱交換をして高温、高
圧の液となり、デイストリビユーター（４）を経て膨張
弁（５）で減圧され接続配管（６）を経て、利用側熱交
換器（７）、接続配管（８）、切換え弁（２）、アキユ
ムレータ（９）を経て、再び圧縮機（１）に吸入される
循環サイクルを形成する。このデフロスト時においては
利用側熱交換器（７）用フアン（図示せず）は、運転す
ると冷風が吹出すため停止する様にしている。従つて、
膨張弁（５）で減圧された低温、低圧の冷媒は、利用側
熱交換器（７）で熱交換されないため低圧ガスの圧力が
下がり、かつ、そのままアキユムレータ（９）に入り、
液冷媒が溜りこんでしまうために冷媒循環量が減少し
て、デフロスト時間が長くなるという欠点を有してい
た。

この発明は上記の如き従来装置における欠点を除去す
る為になされたものであり、冷凍機油がアキュムレータ
において余剰冷媒液で薄められることがなく、利用側熱
交換器と非利用側熱交換器との設置距離をきわめて長く
することが出来、又、容量可変圧縮機などによる冷媒吐
出量が大巾に低下しても容易に冷凍機油が圧縮機に戻る
ことができる装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わる空気調和装置は、圧縮機より吐出さ
れた冷媒の流れの向きを切換えることにより、冷房運転
或いは暖房運転を行う切換弁、この切換弁を経由し、圧
縮機より供給される冷媒と被熱交換空気とを熱交換させ
る非利用側熱交換器、切換弁を経由し、圧縮機より供給
される冷媒と被熱交換流体とを熱交換させる利用側熱交
換器、切換弁と圧縮機の吐出側とを接続する吐出側冷媒
配管途中に設けられ、圧縮機より吐出される冷媒と冷凍
機油とを分離する油分離器、切換弁と圧縮機の吸入側と
を接続する吸入側冷媒配管途中にそれぞれ直列に接続さ
れた第１、第２のアキュムレータ、電磁弁を介して、油
分離器と第１、第２のアキュムレータ間を接続する接続
配管とを接続するか、または第２のアキュムレータとを
接続する第１のバイパス路、及び、流量調節装置を介し
て油分離器と第１、第２のアキュムレータ間を接続する
接続配管とを接続するか、または第２のアキュムレータ
とを接続する第２のバイパス路を備えたものである。

また、第１のバイパス路の電磁弁を、デフロスト運転
中常時開路させるか、または、圧縮機起動後の所定時間
開路させる制御手段を備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、余剰冷媒は、上流の第１のアキ
ュムレータに蓄えられ、下流の第２のアキュムレータ内
には、余剰冷媒液がほとんどなく、従って第１のバイパ
ス路においては油分離器から電磁弁を介して比較的多量
の冷凍機油を、第２のバイパス路においては油分離器か
ら流量調節装置を介して比較的小量の冷凍機油を、第
１、第２のアキュムレータ間を接続する接続配管または
第２のアキュムレータに戻すことにより、冷凍機油は第
２のアキュムレータに流入し、液冷媒に薄められること
なく速やかに圧縮機に戻ることにより圧縮機内の冷凍機
油不足による摺動部の焼付等の故障を防ぐことができ
る。

また、デフロスト制御手段の機能によりデフロスト運
転中、電磁弁を常時開路させることにより冷凍機油不足
による圧縮機の故障を防ぐことができる。

さらに、起動用制御手段の機能により圧縮機起動後の
所定時間、電磁弁を開路させることにより、冷凍機油不
足による圧縮機の故障を防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第1,第２図を参照して説
明する。（１）〜（８）は第３図に示す従来装置と全く
同一または相当部分を示す。第１図において（９）は第
１のアキュムレータ、（10）は油分離器、（11）は第１
のバイパス路、（12）は電磁弁、（13）は第２のアキユ
ムレータ、（14）は第２のバイパス路、（15）は、流量
調節装置であり、この実施例では、毛細管を使用してい
る。（16）は、第1,第２のアキユムレータ（９），（1
3）を接続する配管、（17）は上記第２のアキユムレー
タ（13）と上記圧縮機（１）の吸入側とを接続する吸入
側冷媒配管である。

即ち、第１図に図示するように、圧縮機（１）の吐出
側と切換え弁（２）との間に油分離器（10）を設け、該
油分離器（10）より電磁弁（12）を介して第1,第２のア
キユムレータ（９）（13）間を接続する接続配管（16）
に致る第１のバイパス路（11）を、また毛細管（15）等
の流量調節装置を介し、上記第１のバイパス路（11）に
並列に上記油分離器（10）と上記第1,第２のアキュムレ
ータ（９）（13）間を接続する配管（16）に致る第２の
バイパス路（14）を設ける。（19）は制御手段であり、
上記電磁弁（12）をON,OFF制御するものである。

上記の構成において、この発明の動作を説明する。

第１図において実線の矢印は冷房、デフロスト運転時
の冷媒の流れであり、破線の矢印は暖房運転時における
冷媒の流れを示し、又一点鎖線はバイパス路中の冷媒、
冷凍機油の流れを表わすものである。

冷房運転時、圧縮機（１）より吐出された高温、高圧
の冷媒と冷凍機油は油分離器（10）の上部より入り冷凍
機油は分離され、油分離器（10）の底部に貯溜される。
冷凍機油と分離したガス状冷媒は油分離器（10）の上部
より出て切換え弁（２）、非利用側熱交換器（３）に到
り熱交換して高温、高圧の液となり、デイストリビユー
ター（４）を経て膨張弁（５）で減圧され接続配管
（６）を経て、利用側熱交換器（７）で蒸発し、接続配
管（８）を経て切換え弁（２）、第１のアキユムレータ
（９），第２のアキユムレーター（13）を経て再び圧縮
機（１）に帰る。

なおこの運転中、第２のバイパス路（14）の途中にあ
る毛細管（15）等の流量調節装置より、絶えず圧縮機
（１）より吐出される冷凍機油の吐出量に見合う冷凍機
油が流れ、第２のバイパス路（14）を経由して絶えず接
続配管（16），第２のアキユムレータ（13），吸入側冷
媒配管（17）から圧縮機（１）に返される。また、デフ
ロスト運転時も同様である。

なお、暖房運転時には、切換え弁（２）の切換えによ
り、圧縮機（１）より吐出された高温，高圧の冷媒と冷
凍機油は、油分離器（10）で冷凍機油が分離されガス冷
媒は切換え弁（２）、接続配管（８）、利用側熱交換器
（７）に到り高温高圧の液冷媒となり、接続配管（６）
を経て膨張弁（５）で減圧され、デイストリビユータ
（４）を経て非利用側熱交換器（３）に流入し蒸発して
低圧のガス冷媒となる。更に、切換え弁（２），第１の
アキユムレータ（９），第２のアキユムレータ（13）を
経て、低圧のガス冷媒は圧縮機（１）に帰る。また、第
２のバイパス路（14）の途中にある流量調整装置（15）
より、圧縮機（１）から吐出される冷凍機油は、接続配
管（16），第２のアキユムレータ（13），吸入側冷媒配
管（17）を経て圧縮機（１）に返る。

次に、第２図に示す電気回路，特にその制御手段（1
9）に基づき、第１のバイパス路（11）に設けられた電
磁弁（12）の動作につき説明する。第２図において交流
電源Ｅの電源ラインL₁,L₂間には、圧縮機（１）の運転
を制御する圧縮機運転出力接点（20）、および圧縮機
（１）の電磁接触器（23）が接続されている。（26）は
電磁接触器（23）に並列に接続された遅延タイマーであ
り、遅延常閉接点（26b）を有する。（21）は暖房時に
閉路し、冷房時に開路する冷暖切換接点、（22）は通常
暖房運転時に接点（22）との直列回路を構成して、切換
弁コイル（24）に電源供給し、デフロスト運転時に接点
（22）との直列回路を構成して電磁弁コイル（25）に電
源供給するデフロスト出力接点である。上記構成におい
て、冷房運転時には冷暖切換接点（21）は開路した状態
より、圧縮機運転出力接点（20）が閉路すると、電磁接
触器（23）は励磁し圧縮機（１）が起動すると共に、遅
延タイマー（26）に通電され設定時間、例えば１分間の
カウントを開始する。遅延タイマー（26）のタイムカウ
ント中、電磁コイル（25）は圧縮機運転出力接点（2
0），遅延常閉接点（26b）を介して通電されるので電磁
弁（12）は開路する。次いで、遅延タイマー（26）が所
定時間のタイムカウントを終了すると遅延常閉接点（26
b）が開路するので、電磁弁コイル（25）の通電が解除
され、電磁弁（12）が閉路して、以後閉路状態で圧縮機
（１）の運転は継続される。

また、暖房運転時には、冷暖切換接点（21）が閉路し
ており圧縮機運転出力接点（20）が閉路すると、接点
（20）（21）（22）を介して切換え弁コイル（24）が通
電されるので切換え弁（２）が切換わり暖房運転サイク
ルとなる。また、電磁弁コイル（25）は冷房運転時同様
に、圧縮機（１）の電磁接触器（23）励磁後、遅延タイ
マー（２）の設定時間だけ、通電されるので、電磁弁
（12）は起動時の設定時間開路する。尚、前記運転状態
より、非利用側熱交換器（３）への着霜が進行した場合
にはデフロスト出力接点（22）が切換り、切換え弁コイ
ル（24）は通電が解除されるので、冷房運転サイクルと
なる一方、電磁弁コイル（25）が接点（20）（21）（2
2）を介して通電されるので、電磁弁（12）は開路す
る。このデフロスト運転が終了した場合には、デフロス
ト出力接点（22）が切換わるので、切換え弁コイル（2
4）は励磁、電磁弁コイル（25）は消磁し、再度通常の
暖房運転サイクルに戻る。

従つて、圧縮機（１）の起動時に所定時間電磁弁（1
2）が開路するので停止中に冷凍機油に寝込んでいた冷
媒のフオーミング作用により、多量の冷凍機油が吐出さ
れた場合でも、第１のバイパス路（11）並びに第２のバ
イパス路（14）を介して、油分離器（10）内部に貯溜し
た冷凍機油が第２のアキユムレータ（13）に流入し、短
時間で圧縮機（１）に戻る。また、上記油分離器（10）
内部に冷凍機油と共に溜つた液冷媒も、バイパス路（1
1）（14）を介して、第２のアキユムレータ（13）に流
入するので直接圧縮機（１）に戻ることなく、徐々に戻
るため、液ハンマー等に起因する圧縮機（１）の故障を
防止できる。

また、定常運転中においては、第２のバイパス路（1
4）を介して、圧縮機（１）より吐出された冷凍機油を
第２のアキユムレータ（13）に戻すようにしているの
で、接続配管（６）（８）が長い時でも、圧縮機（１）
の冷凍機油不足を起こすことがない。また、冷媒回路中
の余剰液冷媒は、第１のアキユムレータ（９）に流入
し、徐々に第２のアキユムレータ（13）に移動するた
め、第２のアキユムレータ（13）内の停滞液量は、第１
のアキユムレータ（９）内の停滞液量に比べて少量とな
る。そこで、油分離器（10）からバイパス路（11）（1
4）を介して、第２のアキユムレータ（13）に流入した
冷凍機油は、液冷媒により希釈されることなく、圧縮機
（１）に返油されるので、冷凍機油不足に起因する軸受
部等の焼付を防止止することができる。

更に、暖房運転時にデフロスト運転になると、切換え
弁（２）に切換わりにより、利用側熱交換器（７）内の
高圧冷媒が急激に第１のアキユムレータ（９）に流入
し、運転状態によつては、液冷媒が第１のアキユムレー
タ（９）に直接流入した場合でも、第２のアキユムレー
タ（13）で液冷媒を回収し圧縮機（１）へ、液冷媒を戻
すことがなく圧縮機（１）の不良事故を防止できる。ま
た、デフロスト運転開始直後には、圧縮機（１）内部圧
力が急激に低下するので、冷凍機油中に溶け込んだ冷媒
がフオーミングを起こし、多量の冷凍機油を油分離器
（10）に流出するが、電磁弁（12）を開路しているの
で、バイパス路（11）（14）を介して第２のアキユムレ
ータ（13）に返油し、油不足状態が防止できる。尚、デ
フロスト運転中に、電磁弁（12）を介して、冷凍機油と
共に高温，高圧のガス冷媒を、第２のアキユムレータ
（13）に供給するため、低圧圧力が上昇し、圧縮機
（１）への吸入ガス冷媒の比容積が小さくなり、圧縮機
（１）の仕事量が増加し、結果的に短時間でデフロスト
運転を終了することができる。なお、上記実施例では、
第１のバイパス路（11）、及び第２のバイパス路（14）
を上記油分離器（10）と上記第1,第２のアキユムレータ
間を接続する接続配管（16）に連通するものを示した
が、第１のバイパス路（11）、及び第２のバイパス路
（14）を油分離器（10）と第２のアキユムレータ間に連
通させても同様な効果を得ることができる。また、上記
実施例では圧縮機（１）が室外側にあるスプリツト型に
ついて説明したが、圧縮機（１）が室内側にあるリモー
ト型においてもよく、また紋り装置として、膨張弁を用
いたが、毛細管でも電気式膨張弁でも、オリフイスでも
よく、取り付位置も、室内側熱交換器と室外側熱交換器
のどの位置に取りつけてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本願発明による空気調和装置によ
れば、切換弁と圧縮機の吐出側とを接続する吐出側冷媒
配管途中に設けられ、上記圧縮機より吐出される冷媒と
冷凍機油とを分離する油分離器、上記切換弁と上記圧縮
機の吸入側とを接続する吸入側冷媒配管途中にそれぞれ
直列に接続された第１、第２のアキュムレータ、電磁弁
を介して、上記油分離器と上記第１、第２のアキュムレ
ータ間を接続する接続配管とを接続するか、または上記
第２のアキュムレータとを接続する第１のバイパス路、
及び、流量調節装置を介して上記油分離器と上記第１、
第２のアキュムレータ間を接続する接続配管とを接続す
るか、または上記第２のアキュムレータとを接続する第
２のバイパス路を備えたので、流量調節装置を調節し
て、絶えず圧縮機より吐出される冷凍機油の吐出量に見
合う冷凍機油を第２のバイパス路により、また、多量の
冷凍機油が圧縮機より吐出され油分離器に溜った場合
は、電磁弁を開いて、冷凍機油を第１のバイパス路も合
わせて使用することにより、第１、第２のアキュムレー
タのうち液冷媒量の溜りが非常に少ない、圧縮機に近い
ほうの第２のアキュムレータに戻し、ガス冷媒とともに
圧縮機に戻すため、冷凍機油はアキュムレータに溜った
液冷媒により薄められることがなく、圧縮機に戻ること
ができ、圧縮機の冷凍機油の不足による軸受部の焼付け
等が防止でき信頼性の高い圧縮機が得られる。

また、第１のバイパス路及び第２のバイパス路を経由
して多量の冷凍機油が戻されても、冷凍機油は、直接圧
縮機に戻ることなく、第２のアキュムレータに入ってか
ら徐々に圧縮機に戻るため、圧縮機がオイルハンマーを
起こして、弁部等が破損することがない。

また、第１のバイパス路の電磁弁をデフロスト運転中
に開路するようにしたので、デフロスト運転中の急激な
低圧低下を緩和し、デフロスト能力を向上して、デフロ
スト時間を短縮して省エネルギーを達成する。

更に、圧縮機起動時、所定時間第１のバイパス路の電
磁弁を開路するようにしたので、起動時に発生する冷媒
のフォーミングに伴う冷凍機油の多量の流出に対して
も、速やかに油回収ができる、という格別の効果を奏す
るものである。

本出願人の特許第2522011号（特開平１−273956号公
報）空気調和装置では油分離器から冷凍機油を電磁弁の
開放に応じて第２のアキュムレータを介して圧縮機に戻
す第１のバイパス路及び上記油分離器と上記圧縮機の吸
入側とを流量調節装置を介して接続する第２のバイパス
路を備えているのに対し、本願発明では第１のバイパス
路または第２のバイパス路が油分離器と圧縮機の吸入側
と接続するようになっていないので、たとえ油分離器に
液冷媒が多量に溜まっていても、起動時にバイパス路に
より直接液冷媒が圧縮機に持ち込まれることはなく、液
バックが生じ難い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す空気調和装置の冷媒回
路図、第２図は同じく要部電気回路図、第３図は従来の
空気調和装置の冷媒回路図である。これらの図において
（１）は圧縮機、（２）は切換え弁、（３）は非利用側
熱交換器、（７）は利用側熱交換器、（９）は第１のア
キユムレータ、（10）は油分離器、（11）は第１のバイ
パス路、（12）は電磁弁、（13）は第２のアキユムレー
タ、（14）は第２のバイパス路、（15）は流量調節装
置、（16）は接続配管、（17）は吸入側冷媒配管、（1
9）は制御手段、（25）は電磁弁コイル、（26）は遅延
タイマーである。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 好信 和歌山県和歌山市手平６丁目５番66号 三菱電機株式会社和歌山製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−147265（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−245966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−128075（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−273956（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−273958（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−291065（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−27074（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−29070（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機より吐出された冷媒の流れの向きを
   切換えることにより、冷房運転或いは暖房運転を行う切
   換弁、この切換弁を経由し、上記圧縮機より供給される
   冷媒と被熱交換空気とを熱交換させる非利用側熱交換
   器、上記切換弁を経由し、上記圧縮機より供給される冷
   媒と被熱交換流体とを熱交換させる利用側熱交換器、上
   記切換弁と上記圧縮機の吐出側とを接続する吐出側冷媒
   配管途中に設けられ、上記圧縮機より吐出される冷媒と
   冷凍機油とを分離する油分離器、上記切換弁と上記圧縮
   機の吸入側とを接続する吸入側冷媒配管途中にそれぞれ
   直列に接続された第１、第２のアキュムレータ、電磁弁
   を介して、上記油分離器と上記第１、第２のアキュムレ
   ータ間を接続する接続配管とを接続するか、または上記
   第２のアキュムレータとを接続する第１のバイパス路、
   及び、流量調節装置を介して上記油分離器と上記第１、
   第２のアキュムレータ間を接続する接続配管とを接続す
   るか、または上記第２のアキュムレータとを接続する第
   ２のバイパス路を備えたことを特徴とする空気調和装
   置。
2. 【請求項２】第１のバイパス路の電磁弁を、デフロスト
   運転中常時開路させるか、または、圧縮機起動後の所定
   時間開路させる制御手段を備えたことを特徴とする請求
   項１記載の空気調和装置。