JP4374755B2 - ヒートポンプシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のコンプレッサと該複数のコンプレッサに連絡したオイルセパレータを備えたヒートポンプシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のヒートポンプシステムは、図９に示されるように複数のコンプレッサＣを用いて一つの冷媒回路ＣＣを構成するシステムで、空調負荷が小さい場合には、コンプレッサＣの運転台数を減らすことにより冷媒循環量を調整するもので、幅広い空調能力の容量制御を可能にするものであった。
【０００３】
上記従来のヒートポンプシステムにおける冷媒回路構成では、一台のコンプレッサＣのみが運転される片肺運転時においては、停止側のコンプレッサＣへの冷凍機油の流失を防ぐため、複数のコンプレッサの吐出側にそれぞれ逆止弁（チェック弁）Ｓが配設され、該逆止弁Ｓを通過した後、回路を合流して、特開平９−７２６３５に示されるようなオイルセパレータＯによって、冷媒から冷凍機油を分離するものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のヒートポンプシステムは、一台のコンプレッサＣのみが運転される片肺運転時においては、停止側のコンプレッサＣへの冷凍機油の流失を防ぐため、複数のコンプレッサＣの吐出側にそれぞれ逆止弁（チェック弁）Ｓが配設されるものであるため、構成要素が多く、構造が複雑となり、コストアップになるという問題があった。
【０００５】
上記従来のシステムにおいて、従来冷媒循環量を減らすのに、コンプレッサの回転数をダウンし、更に循環量を減らす場合には、コンプレッサＣの片肺（１台）運転を行う従来の方法では、この片肺運転を行うのに、コンプレッサＣとオイルセパレータＯまでの配管Ｔに逆止弁Ｓが必要であった。
【０００６】
この逆止弁Ｓがないと、運転側の冷媒が停止側のコンプレッサＣ側へ流れ込む。この時コンプレッサＣは、冷媒と冷凍機油を分離するオイルセパレータＯより上流に位置するため、配管Ｔ中には冷凍機油が含まれており、停止側コンプレッサＣへの冷凍機油の寝込みが発生し、この冷凍機油の寝込みは、コンプレッサＣのオイル圧縮を起こさせ、寝込み量が多い場合には、コンプレッサＣの破損を招くこともあった。
【０００７】
そこで本発明者は、複数のコンプレッサと該複数のコンプレッサに連絡したオイルセパレータを備えたヒートポンプシステムにおいて、前記オイルセパレータを複数の配管を介して前記複数のコンプレッサに独立に連絡させるとともに、前記オイルセパレータの前記複数の配管に連絡する複数の開口の間に介在させた分離手段によって冷媒中に含まれる冷凍機油が分離され、一台のコンプレッサのみが運転される片肺運転時における停止側のコンプレッサへの冷凍機油の流失を防ぐという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、２個の逆止弁を不要にすることにより構成要素を減らし、構造をシンプルにして、コストダウンを可能にするとともに、冷凍機油の寝込みを防止して、コンプレッサの破損を防止するという目的を達成する本発明に到達した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１に記載の第１発明）のヒートポンプシステムは、
複数のコンプレッサと該複数のコンプレッサに連絡したオイルセパレータを備えたヒートポンプシステムにおいて、
前記オイルセパレータを複数の配管を介して前記複数のコンプレッサに独立に連絡させるとともに、前記オイルセパレータの前記複数の配管に連絡する複数の開口の間に冷媒と冷凍機油を分離する分離手段を介在させた
ものである。
【０００９】
本発明（請求項１に記載の第１発明）のヒートポンプシステムは、
前記オイルセパレータの前記複数の開口を構成する複数の入口管の端部に、複数の前記分離手段が配設されている
ものである。
【００１１】
本発明（請求項１に記載の第１発明）のヒートポンプシステムは、
前記複数の入口管の間が、閉じられたデミスタによって連結され、前記複数の入口管の一方の入口管から供給された冷媒を前記デミスタを通過させることにより、冷凍機油が分離された冷媒が他方の入口管に供給可能にされるように構成されている
ものである。
【００１５】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第１発明のヒートポンプシステムは、複数のコンプレッサと該複数のコンプレッサに連絡したオイルセパレータを備えたヒートポンプシステムにおいて、前記オイルセパレータを複数の配管を介して前記複数のコンプレッサに独立に連絡させるとともに、前記オイルセパレータの前記複数の配管に連絡する複数の開口の間に介在させた前記分離手段によって冷媒に含まれる冷凍機油が分離され、一台のコンプレッサのみが運転される片肺運転時における停止側のコンプレッサへの冷凍機油の流失を防ぐものであるので、２個の逆止弁を不要にすることにより構成要素を減らし、構造をシンプルにして、コストダウンを可能にするとともに、冷凍機油の寝込みを防止して、コンプレッサの破損を防止するという効果を奏する。
【００１６】
上記構成より成る第１発明のヒートポンプシステムは、前記オイルセパレータの前記複数の開口を構成する複数の入口管の端部に配設された前記複数の分離手段によって、各入口管から供給された冷媒に含まれる冷凍機油が分離されるという効果を奏する。
【００１８】
上記構成より成る第１発明のヒートポンプシステムは、前記複数の入口管の間が、閉じられたデミスタによって連結されるので、前記複数の入口管の一方の入口管から供給された冷媒を前記デミスタを通過させることにより、冷凍機油が分離された冷媒が他方の入口管に供給可能にされることによって、一台のコンプレッサのみが運転される片肺運転時における停止側のコンプレッサへの冷凍機油の流失を防ぐものであるので、前記分離手段を１個のデミスタによって構成して構成要素を減らし、構造をシンプルにして、コストダウンを可能にするとともに、冷凍機油の寝込みを防止して、コンプレッサの破損を防止するという効果を奏する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
本第１実施形態のヒートポンプシステムは、図１ないし図３に示されるようにエンジンによって駆動される複数のコンプレッサ１と該複数のコンプレッサ１に連絡したオイルセパレータ２を備えたヒートポンプシステムにおいて、前記オイルセパレータ２を複数の配管１１を介して前記複数のコンプレッサ１に独立に連絡させるとともに、前記オイルセパレータ２の前記複数の配管１１に連絡する複数の開口２１の間に介在させる冷媒と冷凍機油を分離する分離手段４として、前記オイルセパレータ２の前記複数の開口２１を構成する複数の入口管２２の端部に複数のデミスタ４１が配設されているものである。
【００２４】
本第１実施形態の冷媒回路５は、図３に示されるような回路構成になっている。本第１実施形態の特徴部分は、冷房・暖房運転に関係ないので、冷房運転にて代表的に説明する。
【００２５】
複数のコンプレッサ１（圧縮器）をでた冷媒は、前記オイルセパレータ２、四方切替弁５１を通過した後、室外熱交換器５２に導かれ、外気により熱を奪われ凝縮し、更に過冷却器５３の過冷却コイルにより冷媒液は過冷却状態となる。この冷媒液は室内機５４に向かい、室内機電子膨張弁５５で減圧され、室内熱交換器５６で蒸発する。この時、室内の熱を奪い気化して冷房する。その後、室外機に戻り、四方切替弁５１およびアキュムレータ５７を経て前記圧縮機１へ戻る。
【００２６】
本第１実施形態におけるオイルセパレータ２においては、図１および図２に示されるように上端にプレート２０１が配設された中空円筒状の本体２０の上部に上面カバー２４が配設されるとともに、本体２０の下部にはオイル戻し管２５１が下部に配設される下面カバー２５が配設される。
【００２７】
前記上面カバー２４は、前記複数のコンプレッサ１に接続された前記複数の配管１１に接続される前記オイルセパレータ２の前記複数の開口２１を構成する複数の入口管２２が配設されるとともに、配管２６１を介して前記四方切替弁５１に連絡される出口管２６が配設される。
【００２８】
前記分離手段４は、前記オイルセパレータ２の前記複数の開口２１を構成する複数の入口管２２の端部に、図８（Ｂ）に示されるような複数の両端に円形開口が形成された中空円錐状の繊維状の金属を編んだ細かいネットによって構成されているデミスタ４１の一端が配設され、該デミスタ４１の他端に円形の端板４１１が配設され閉じられている。
【００２９】
前記オイルセパレータ２は、オイルセパレータの上流側の構成について示す図２に示されるように前記複数の入口管２２が、配管としての前記複数のコンプレッサ１の冷媒を吐出する吐出管である配管１１を介して前記複数のコンプレッサ１にそれぞれ接続され、前記複数のコンプレッサ１は冷媒を吸入する吸入管１２を備えている。オイルセパレータの下流側は従来と同様であるため、図２においては記載が省略されている。
【００３０】
上記構成より成る本第１実施形態のヒートポンプシステムのコンプレッサ片肺運転を行った場合の作用について、以下に述べる。
【００３１】
図１において、前記コンプレッサ１が片肺運転すなわち１台のコンプレッサ１を運転した場合においては、運転している前記コンプレッサ１が前記吐出管１１および前記入口管２２を介して前記オイルセパレータ２内の部屋に冷媒を吐出する。
【００３２】
他方停止している前記コンプレッサ１も前記吐出管１１および前記入口管２２を介して前記オイルセパレータ２内の部屋２００に接続されている場合、停止しているコンプレッサ側に冷媒が流れる。
【００３３】
しかし停止している前記コンプレッサ１に流れる冷媒は、前記入口管２２に配設された前記デミスタ４１によって冷媒に含まれる冷凍機油が分離された後の状態であり、前記デミスタ４１を通過した状態の冷凍機油が分離された冷媒が停止側コンプレッサ１に流れ込んだとしても、停止側のコンプレッサ１に流れ込む冷媒には、冷凍機油がほとんど含まれていないのである。
【００３４】
上記構成より成る本第１実施形態のヒートポンプシステムは、前記オイルセパレータ２を複数の配管１１を介して前記複数のコンプレッサ１に独立に連絡させるとともに、前記オイルセパレータ２の前記複数の配管１１に連絡する複数の開口２１の間に介在させた前記分離手段４によって冷媒に含まれる冷凍機油が分離され、一台のコンプレッサ１のみが運転される片肺運転時における停止側のコンプレッサ１への冷凍機油の流失を防ぐものであるので、従来における２個の逆止弁を不要にすることにより構成要素を減らし、構造をシンプルにして、コストダウンを可能にするとともに、冷凍機油の寝込みを防止して、コンプレッサの破損を防止するという効果を奏する。
【００３５】
すなわち結果として、停止しているコンプレッサ１への冷凍機油の寝込みが防止でき、従来のシステムにおいて必要であった逆止弁が不要となり、冷媒回路の単純化、配管ロー付け箇所の低減等の結果として、品質向上、コストダウンが得られる。
【００３６】
また本第１実施形態のヒートポンプシステムは、前記オイルセパレータ２の前記複数の開口２１を構成する前記複数の入口管２２の端部に配設された前記複数の分離手段４によって、各入口管２２から供給された冷媒に含まれる冷凍機油が分離されるという効果を奏する。
【００３７】
さらに本第１実施形態のヒートポンプシステムは、前記複数の入口管２２にそれぞれ配設された前記分離手段４としての前記デミスタ４１によって、各入口管２２から供給された冷媒に含まれる冷凍機油が分離されるという効果を奏する。
【００３８】
すなわち本第１実施形態のシステムにおいては、前記コンプレッサ１から吐出され一方の入口管２２に供給された冷凍機油の循環量をＡ（ｋｇ／ｈ）とした場合の冷凍機油の循環量の実測値は、前記分離手段４としての２個の前記デミスタ４１を通過して他方の入口管２２に供給される冷凍機油の循環量は、０．００２５Ａ（ｋｇ／ｈ）であり、１個の前記デミスタ４１を通過して前記出口管２６から供給される冷凍機油の循環量は、０．０５Ａ（ｋｇ／ｈ）であった。
【００３９】
また本第１実施形態のヒートポンプシステムは、前記デミスタ４１の開口した一端が前記複数の入口管２２に取り付けられ、前記デミスタ４１の他端が閉じられているので、前記複数の入口管２２から供給された冷媒を該デミスタ４１を通過させることにより、冷凍機油が分離された冷媒の前記出口管２６への供給を可能にするという効果を奏する。
【００４０】
（第２実施形態）
本第２実施形態のヒートポンプシステムは、図４および図５に示されるように本第１実施形態におけるオイルセパレータ２の複数の入口管２２の間が、閉じられたデミスタ４２によって連結されている点が、前記第１実施形態との相違点であり、以下相違点を中心に説明する。
【００４１】
前記デミスタ４２は、デミスタを長さ方向に展開して示した図５に示されるように中点において絞って閉じられ、前記複数の入口管２２の一方の入口管から供給された冷媒を前記デミスタ４２を通過させ前記デミスタ４２の外部のオイルセパレータの部屋２００内に排出され、該オイルセパレータの該部屋２００内から再び前記デミスタ４２を通過させ該デミスタ４２内の空間部に侵入した冷凍機油が２回に亘りデミスタにより分離された冷媒が他方の入口管２２に供給されるように構成されている。
【００４２】
上記構成より成る本第２実施形態のヒートポンプシステムは、前記複数の入口管２２の間が、中間で閉じられた前記デミスタ４２によって連結されるので、前記複数の入口管２２の一方の入口管２２から供給された冷媒を前記デミスタ４２を通過させることにより、冷凍機油が分離された冷媒が他方の入口管２２に供給可能にされることによって、一台のコンプレッサのみが運転される片肺運転時における停止側のコンプレッサへの冷凍機油の流失を防ぐものであるので、前記分離手段を１個のデミスタによって構成して構成要素を減らし、構造をシンプルにして、コストダウンを可能にするとともに、冷凍機油の寝込みを防止して、コンプレッサの破損を防止するという効果を奏する。
【００４３】
また本第２実施形態のヒートポンプシステムは、前記複数の入口管２２の一方の入口管から供給された冷媒を前記デミスタ４２を通過させ前記デミスタ４２の外部のオイルセパレータの部屋２００内に排出され、該オイルセパレータの該部屋２００内から再び前記デミスタ４２を通過させ該デミスタ４２内の空間部に侵入した冷凍機油が２回に亘りデミスタにより分離された冷媒が他方の入口管２２に供給されるので、冷媒に含まれた冷凍機油の分離が一層確実に行われるので、冷凍機油の寝込みを有効に防止して、コンプレッサの破損を有効に防止するという効果を奏する。
【００４４】
さらに本第２実施形態のヒートポンプシステムは、前記複数の入口管２２の間が、１個の前記デミスタ４２によって連結されるものであるので、前記第１実施形態に比べて部品点数を減らすため、構造をシンプルにして、コストダウンを可能にするという効果を奏する。
【００４５】
（第３実施形態）
本第３実施形態のヒートポンプシステムは、図６および図７に示されるようにオイルセパレータが、２個のコンプレッサ１に連絡している２個の配管１１にそれぞれ独立に連絡している２個のオイルセパレータ２Ａ、２Ｂによって構成されている点が、前記第１実施形態との相違点であり、以下相違点を中心に説明する。
【００４６】
前記各オイルセパレータ２Ａ、２Ｂの前記配管１１に連絡した開口を構成する入口管２２の端部に、前記分離手段４としての複数のデミスタ４３が配設されているものである。
【００４７】
上記構成より成る本第３実施形態のヒートポンプシステムは、前記２個のコンプレッサに連絡している２個の配管１１にそれぞれ独立に連絡している前記オイルセパレータ２を構成する前記２個のオイルセパレータ２Ａ、２Ｂによって、前記各コンプレッサ１から前記各配管１１を介して供給された冷媒に含まれる冷凍機油が独立に分離され、冷凍機油が分離された冷媒の独立供給を可能にして、一台のコンプレッサ１のみが運転される片肺運転時における停止側のコンプレッサ１への冷凍機油の流失を完全に防ぐという効果を奏する。
【００４８】
また本第３実施形態のヒートポンプシステムは、前記各オイルセパレータ２Ａ、２Ｂの前記配管１１に連絡した開口を構成する前記入口管２２の端部に配設された前記分離手段４としての前記複数のデミスタ４３によって、供給された冷媒に含まれる冷凍機油が独立に分離されるという効果を奏する。
【００４９】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無い。例えば、上記実施形態では、エンジンによってコンプレッサが駆動されるエンジン駆動式ヒートポンプシステムについて本発明を適用した例を示したが、電気モータ等でコンプレッサを駆動する方式のヒートポンプシステムについても当然適用可能である。本発明は、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００５０】
上述の実施形態においては、一例として図８（Ｂ）に示されるような円形開口が形成された中空円錐状の繊維状の金属を編んだ細かいネットによって構成されているデミスタの例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、図８（Ａ）に示されるような中空円筒状の繊維状の金属を編んだ細かいネットの一端を閉じたデミスタや、その外のデミスタおよび各種フィルタを必要に応じて採用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のヒートポンプシステムにおけるオイルセパレータを示す断面図である。
【図２】本第１実施形態のシステムにおけるオイルセパレータの上流側の回路を示す回路図である。
【図３】本第１実施形態のシステム全体の回路を示す回路図である。
【図４】本発明の第２実施形態のヒートポンプシステムにおけるオイルセパレータを示す断面図である。
【図５】本第２実施形態のシステムにおけるオイルセパレータに用いられるデミスタを展開した展開図である。
【図６】本発明の第３実施形態のヒートポンプシステムにおけるオイルセパレータの前後の回路を示す回路図である。
【図７】本第３実施形態のシステム全体の回路を示す回路図である。
【図８】本発明に用いることが出来る円筒状および円錐状（第１実施形態）のデミスタの例を示す斜視図である。
【図９】従来のヒートポンプシステム全体の回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１ コンプレッサ
２ オイルセパレータ
４ 分離手段
１１ 配管
２１ 開口
２２ 入口管
４１ デミスタ

Claims (1)

1. 複数のコンプレッサと該複数のコンプレッサに連絡したオイルセパレータを備えたヒートポンプシステムにおいて、
   前記オイルセパレータを複数の配管を介して前記複数のコンプレッサに独立に連絡させるとともに、前記オイルセパレータの前記複数の配管に連絡する複数の開口の間に冷媒と冷凍機油を分離する分離手段を介在させ、
   前記オイルセパレータの前記複数の開口を構成する複数の入口管の端部に、複数の前記分離手段が配設され、
   前記複数の入口管の間が、閉じられたデミスタによって連結され、前記複数の入口管の一方の入口管から供給された冷媒を前記デミスタを通過させることにより、冷凍機油が分離された冷媒が他方の入口管に供給可能にされるように構成されている
   ことを特徴とするヒートポンプシステム。

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