JP4027931B2

JP4027931B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4027931B2
Application number: JP2004363160A
Authority: JP
Inventors: 俊二森脇
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: JP2006170515A; KR100589655B1

Description

本発明は、複数の圧縮機を備える空気調和機に関する。

空気調和機には、圧縮機内の潤滑用にオイルが供給されており、このオイルは、圧縮されたガス冷媒と共に、圧縮機から吐出され、管路を通流した後に、圧縮機に回収される。圧縮機を２台備える空気調和機では、ガス冷媒、及びオイルを吸入させる吸入配管が圧縮機ごとに分岐し、そのそれぞれの吸入分岐配管が圧縮機に接続されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、各圧縮機にオイルが均等に戻されるように、各分岐吸入配管は、その長さ、及び形状が同じになるよう構成され、管内抵抗が同じになるように設計されている。
実開昭５０−７６６４８号公報

しかしながら、吸入配管や、分岐吸入配管に曲げや、傾き等がある場合には、オイルの流れが乱れ易くなり、オイルを均等に戻すことが困難になるので、配管形状の自由度が極端に低くなるという問題があった。さらに、実際には、配管製造時の誤差や、空気調和機の運転状態、設置状態などの微妙な変化によって、配管抵抗が異なってしまうので、各圧縮機にオイルを均等に戻すことは困難であった。また、このような問題を解決するために、圧縮機ごとにオイルセパレータを設け、オイルセパレータでガス冷媒から分離したオイルをその圧縮機の分岐吸入配管に直接に戻すように構成することも可能であるが、このような空気調和機は、装置構成が複雑で、高価になるという問題があった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の圧縮機を備える空気調和機において、簡単な構成で各圧縮機に確実にオイルが戻るようにすることである。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、並列に配設された複数の圧縮機と、前記圧縮機の吐出側に接続された吐出配管と、前記吐出配管に吐出される冷媒が供給される室外機の熱交換器、及び室内機の熱交換器と、これら前記熱交換器を通流した冷媒が流入する主吸入配管と、前記主吸入配管から分岐して前記圧縮機のそれぞれに接続される分岐吸入配管と、前記吐出配管中に設けられたオイルセパレータで冷媒から分離させられたオイルを通流させるオイル戻し管とを備え、前記オイル戻し管には、前記主吸入配管に開口し、オイルをミスト状態で前記主吸入配管に噴き出させるオイルミスト化手段が設けられていることを特徴とする空気調和機とした。
この空気調和機では、オイルが主吸入配管に流入する際に、オイルミスト化手段によってオイルがミスト状態にされて、主吸入配管に噴き出される。ミスト状態で噴き出されたオイルは、主吸入配管を流れる冷媒に均一に混合され、分岐部を通って各分岐吸入配管に分配され、それぞれの圧縮機に吸入される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気調和機において、前記オイル戻し管は、前記主吸入配管から前記分岐吸入配管に分岐する分岐部の直前で、前記主吸入配管に接続されていることを特徴とする。
この空気調和機では、オイルセパレータで冷媒から分離させられたオイルが主吸入配管に流入し、冷媒と混合された後に、直ぐに分岐部を通って各分岐吸入配管に分配される。これによって、主吸入配管の管壁などにオイルの液膜が付着することなく、分岐部を通って各分岐吸入配管に分配され、それぞれの圧縮機に吸入される。

本発明によれば、複数の圧縮機から冷媒と共に吐出されるオイルを、主吸入配管を経て圧縮機に戻す際に、主吸入配管に開口するオイルミスト手段を設けたので、主吸入配管にミスト状のオイルを噴き出させることが可能になり、オイルと冷媒とを均一に混合することが可能になる。したがって、各圧縮機にオイルを適正に分配することが可能になり、圧縮機の容量が異なる場合でも、圧縮機ごとに適正なオイルの戻り量を確保することができる。また、主吸入配管から各圧縮機に分岐する分岐部の直前でオイルが流入するようにすると、主吸入配管の形状によるオイルの偏流が防止され、圧縮機ごとに適正なオイルの戻り量を確保することができる。このため、圧縮機ごとにオイルセパレータを接続する必要がなくなり、装置構成を簡略化することができる。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１にシステム構成を示すように、空気調和機１は、室外機２に配管３，４で室内機５が接続された構成になっている。室外機２は、第１圧縮機１０と、第１圧縮機１０よりも容量が大きい第２圧縮機１１とを備えており、これら圧縮機１０，１１は、均油管１２で連結されている。なお、均油管１２は、本実施の形態に必須の構成要素ではない。各圧縮機１０，１１の吐出側には、吐出配管１３が接続されており、吐出配管１３は、オイルセパレータ１４を介して四方弁１５の第１のポート１５Ａに接続されている。四方弁１５の第１のポート１５Ａは、第２のポート１５Ｂ、又は第３のポート１５Ｃの一方に接続可能で、これに対応して第４のポート１５Ｄは、第３のポート１５Ｃ、又は第２のポート１５Ｂに接続されるようになっている。第２のポート１５Ｂは、配管１６を介して室外熱交換器１７に接続されており、室外熱交換器１７は、配管３によって室内機５の室内熱交換器１８に接続されている。この配管３中には、室外熱交換器１７側に膨張弁１９が設けられ、室内熱交換器１８側に膨張弁２０が設けられている。さらに、室内熱交換器１８は、配管４を介して第３のポート１５Ｃに接続されている。第４のポート１５Ｄは、主吸入配管２１に接続されており、主吸入配管２１は、主吸入配管分岐部２２にて第１圧縮機１０の吸入側に接続される第１分岐吸入配管２３と、第２圧縮機１１の吸入側に接続される第２分岐吸入配管２４とに分岐している。

ここで、第１、第２圧縮機１０，１１の吐出側に配置されているオイルセパレータ１４には、高圧のガス冷媒と共に第１、第２圧縮機１０，１１から吐出されるオイルを回収するためのオイル戻し管２５が接続されている。図２に詳細に示すように、このオイル戻し管２５は、主吸入配管２１の主吸入配管分岐部２２の直前に接続されており、このオイル戻し管２５には、主吸入配管２１との接続部分にノズル３０が設けられている。図３に断面図で示すように、ノズル３０は、オイル戻し管２５の内径と同径の入力ポート３１を有し、入力ポート３１の先端部には、縮径する絞り部３２が設けられたオイルミスト化手段である。絞り部３２は、テーパ状に縮径した後に、その形状を保ちつつ、出力ポート３３に連なっている。出力ポート３３は、主吸入配管２１に開口する噴出部３４を有し、噴出部３４には、主吸入配管２１に向かって拡径するテーパが設けられている。なお、噴出部３４の最大径は、オイル戻し管２５の内径よりも小さくなっている。

このようなオイル戻し管２５、主吸入配管２１との接続位置の例としては、主吸入配管分岐部２２において冷媒が実際に分流する分岐点からオイル戻し管２５までの距離が、５０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下の範囲内であり、主吸入配管分岐部２２からオイル戻し管２５の接続点までの間で、主吸入配管２１が湾曲しない範囲内であることが望ましい。

この実施の形態の作用について説明する。
まず、冷房運転時には、四方弁１５の第１のポート１５Ａと第２のポート１５Ｂとを接続させる。第１、第２圧縮機１０，１１から吐出される高圧のガス冷媒は、吐出配管１３を通り、オイルセパレータ１４でオイルが分離された後に、四方弁１５を通って室外熱交換器１７に供給される。室外熱交換器１７では熱交換によって高圧の液冷媒が形成され、この液冷媒は膨張弁１９，２０で減圧された後に室内機５の室内熱交換器１８に供給される。そして、室内熱交換器１８で蒸発して低圧のガス冷媒となり、このとき吸収する熱で室内を冷房する。ガス冷媒は、配管４から四方弁１５の第３、第４のポート１５Ｃ，１５Ｄを通って主吸入配管２１に導かれ、主吸入配管分岐部２２から各分岐吸入配管２３，２４を通って第１、第２圧縮機１０，１１に吸入される。

暖房運転時には、四方弁１５の第１のポート１５Ａと第３のポート１５Ｃとを接続させる。第１、第２圧縮機１０，１１から吐出される高圧のガス冷媒は、四方弁１５から配管４を通って室内熱交換器１８に供給され、熱交換によって凝縮して高圧の液冷媒になると共に、このとき放出される熱で室内が暖房される。液冷媒は、膨張弁１９，２０で減圧させられた後に、室外熱交換器１７において気化させられ、第２，第４のポート１５Ｂ，１５Ｄ、主吸入配管２１、各分岐吸入配管２３，２４を通って第１、第２圧縮機１０，１１に回収される。

ここで、いずれの運転モードを実施した場合であっても、オイルセパレータ１４で分離されたオイル及び少量の高圧のガス冷媒（以下、単にオイルとする）は、オイル戻し管２５を通って、主吸入配管２１に導かれる。オイル戻し管２５を流動するオイルは、ノズル３０の入力ポート３１から細径の絞り部３２に導かれ、絞り部３２を通流する際に高速の流体となった後に、出力ポート３３の噴出部３４から主吸入配管２１に向けて噴き出される。このときにオイルは、ミスト化（微細化）して主吸入配管２１中に放出され、低圧のガス冷媒と混合し、直ぐに主吸入配管分岐部２２から各分岐吸入配管２３，２４に分流し、そのまま第１、第２圧縮機１０，１１に吸入される。この際に、ミスト状態になっているオイルは、ガス冷媒に略均等に混合するので、各分岐吸入配管２３，２４に流れるガス冷媒の流量に応じて、第１、第２圧縮機１０，１１に回収されるオイルの量も変化する。すなわち、容量比に応じて、第１圧縮機１０よりも第２圧縮機１１の方に多くのガス冷媒、及びオイルが吸入される。

この実施の形態によれば、オイルセパレータ１４から主吸入配管２１に接続されるオイル戻し管２５に主吸入配管２１に開口するノズル３０を設けたので、オイルをミスト状態にしてガス冷媒と混合させることができる。このため、オイルの分配が適正に行えるようになり、第１、第２圧縮機１０，１１の容量が異なる場合であっても、容量比に応じて適正なオイルの戻り量を確保することができる。ここで、ノズル３０は、噴出部３４の開口径がオイル戻し管２５の内径よりも小さくなっているので、細かいミストを形成することが可能であり、オイルをガス冷媒に混合させた状態で第１、第２圧縮機１０，１１に吸入し易くすることができる。
さらに、主吸入配管分岐部２２の直前にオイル戻し管２５を接続したので、オイル戻し管２５から主吸入配管２１に流れ込むオイルを直ぐに各分岐吸入配管２３，２４に分配することができる。したがって、第１、第２圧縮機１０，１１にオイルの戻り量を適正に分配することができる。また、従来のように、主吸入配管分岐部２２とオイル戻し管２５との距離が長いと、主吸入配管分岐部２２に至るまでの主吸入配管２１の形状等によっては、管壁にオイルの液膜が形成され易く、しかも液膜の偏りが生じ易かったが、この実施の形態では、主吸入配管分岐部２２までの距離が短く、主吸入配管２１での液膜の発生が防止されるので、オイルの戻り量を安定させることができると共に、配管設計の自由度が向上する。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、２つの圧縮機１０，１１は、同じ容量でも良いし、少なくとも一方の圧縮機１０，１１が容量可変型であっても良い。
オイル戻し管２５は、ノズル３０の噴出部３４が主吸入配管分岐部２２に向かうように斜めに主吸入配管２１に接続されても良い。さらに、ノズル３０が主吸入配管２１中に突出するように接続することもできる。さらに、オイルミスト化手段は、ノズル３０に限定されずに、オイルをミスト状態にすることができる形状、機構であれば如何なるものでも良い。

本発明の実施の形態に係る空気調和機のシステム構成を示す図である。主吸入配管と、オイル戻し管との接続の一例を示す図である。オイル戻し管のノズルの構成を示す断面図である。

符号の説明

１空気調和機
２室外機
５室内機
１０第１圧縮機
１１第２圧縮機
１３吐出配管
１４オイルセパレータ
１７，１８熱交換器
２１主吸入配管
２２主吸入配管分岐部（分岐部）
２３，２４分岐吸入配管
２５オイル戻し管
３０ノズル（オイルミスト化手段）

Claims

並列に配設された複数の圧縮機と、前記圧縮機の吐出側に接続された吐出配管と、前記吐出配管に吐出される冷媒が供給される室外機の熱交換器、及び室内機の熱交換器と、これら前記熱交換器を通流した冷媒が流入する主吸入配管と、前記主吸入配管から分岐して前記圧縮機のそれぞれに接続される分岐吸入配管と、前記吐出配管中に設けられたオイルセパレータで冷媒から分離させられたオイルを通流させるオイル戻し管とを備え、前記オイル戻し管には、前記主吸入配管に開口し、オイルをミスト状態で前記主吸入配管に噴き出させるオイルミスト化手段が設けられていることを特徴とする空気調和機。
前記オイル戻し管は、前記主吸入配管から前記分岐吸入配管に分岐する分岐部の直前で、前記主吸入配管に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。