JPH0217360A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、空気調和機に使用される冷媒回路における
返油装置の改良に関するもの・であり、特に容量制御運
転可能な圧縮機を良好な状態で運転させることを目的と
する。

〈従来の技術〉 従来、この種の装置として第５図に示すものがある０図
において、（１１は圧ｉｉ、［２１は四方弁、（３）は
室外熱交換器、（４）は減圧装置、（５）は室内熱交換
器、（６）はアキュムレータ、　（６ａ）は前記アキュ
ムレータ（６）の流出管途中にキリ穴をあけて構成され
る返油装置、αＤおよび（１，５はそれぞれガス側延長
配管および濃側延長配管である０図中、実線矢印は冷房
運転時の冷媒流れ方向を、また破線矢印は暖房運転時の
冷媒流れ方向を示して、いる。

次に、冷房運転時の動作について説明する。圧縮機（１
）でガス冷媒を圧縮し、吐出された高温高圧のガス冷媒
は、四方弁（２）を介して室外熱交換器（３）に流入し
、室外空気に放熱する一方、冷媒は凝縮して高圧の液冷
媒となり、減圧装置（４）で減圧され、低圧の気液混合
冷媒となって、源側延長配管０乃を介して室内熱交換器
（５ンに供給される。室内熱交換器（５）では、室内空
気から採熱して冷房する一方、冷媒は蒸発して低圧のガ
ス冷媒となり、ガス側延長配管０υおよび四方弁（２）
を介してアキュムレータ（６）に流入する。アキュムレ
ータ（６）では、室内熱交換器（５）で蒸発し切れなか
った液冷媒とガス冷媒を分離して圧縮機（１）に吸入さ
せる一方、アキュムレータ（６）の底部に溜まっている
冷媒と冷凍機油の混合液を返油装置（６ａ）を介して圧
縮機＋１１に吸入させ、圧縮機（１）内部の潤滑に必要
な油量を適正に保持する。

次に、暖房運転時の動作について説明する。圧縮機（１
１でガス冷媒を圧縮し、吐出された高温高圧のガス冷媒
は、四方弁（２）およびガス側延長配管０υを介して室
内熱交換器（５）に供給され、室内空気に放熱して暖房
する一方、冷媒はａ縮して高圧の液冷媒となる。この液
冷媒は、源側延長配管（ロ）を介して減圧装置（４）に
流入し、減圧装置（４）で残圧され低圧の気液混合冷媒
となり室外熱交換器（３）に供給され、室外空気より採
熱して、低圧のガス冷媒となって、四方弁（２）を介し
てアキュムレータ（６１に流入する。アキュムレータ（
６）では冷房運転時と同様に、ガス冷媒と液冷媒を分離
する一方、圧縮機＋１１に必要な冷凍機油を返油する。

また、アキュムレータ（６）は冷房運転時と暖房運転時
に必要な冷媒量の差により発生する余剰冷媒量を回収す
る機能がある。つまり、第５図に示す如き冷媒回路構成
の場合、冷房運転時には、源側延長配管０３内の冷媒状
態は低圧の気液混合冷媒であるため、必要な冷媒量は比
較的少ない。これに対して、暖房運転時には、源側延長
配管（ロ）内の冷媒状態は高圧の液冷媒となるため、比
重量も大きく、必要な冷媒量が多くなる。従って、冷房
運転時には、多量の冷媒液がアキュムレータ（６）内に
停滞する。この停滞する余剰冷媒量は、延長配管ａｌｌ
および０２１の配管長が長くなる程多くなる。

なお、返油装置（６ａ）を介して圧縮機（］）に流入す
る液冷媒と冷凍機油の混合液流量は簡易的に下記圧力式
を満足するように変動する。

△Ｐ１＋△ｐｚ＝△Ｐ。

△Ｐ１　：ガス冷媒がアキュム流出管に流入する際に発
生する損失および流出 管内の管摩擦損失 △Ｐ２　：アキュムレータ内液面高さによる液柱圧 △Ｐ３　：返油装置（キリ穴）前後に発生する差圧 つまり、ガス冷媒の流速が速くなる程へＰ、が大きくな
り、且つ、アキュムレータ（６）内部の余剰冷媒液量が
多くなる程△Ｐ２が大きくなるので、返油装置（６ａ）
の前後差圧ΔＰ、が大きくなり、結果的に混合液流量が
増加する。従って、冷房運転時には、暖房運転時に比べ
て多量の混合液が、圧縮機（１１に流入することになる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、従来の空気調和機では、アキュムレータ
（６）の返油装置（６ａ）を一義的に構成しているので
、アキュムレータ（６）内の余剰冷媒液が多い場合には
、返油装置（６ａ）の返油能力が過大となり、結果的に
圧縮機（１）へ流入する液バンク量が多くなり、圧縮機
＋１１の故障を誘発したり、圧縮機（１）の運転効率を
低下させたりするという問題があった。

なお、前述の如き、過度の液バンクを回避するため、返
油装置（６）のキリ穴サイズを小さ（することが考えら
れるが、この場合には、アキュムレータ（６）内の余剰
冷媒液が少ない場合には、十分な返油能力が得られず、
アキュムレータ（６）内に多量の冷凍機油が停滞し、圧
縮機（１）の潤滑が十分でなく事故を引き起こしたりす
るという問題がある。更に、吐出ガス温度が上昇しやす
い、高圧縮比運転時に適度な液バンク量が確保されない
ので、吐出ガス温度が過熱し、空気調和機の寿命に悪影
響を与える。

尚、空気調和機に使用する、圧縮機（１）を容量可変形
とした場合には、ガス流速の範囲が広くなり、ガス流速
率の場合は、アキュムレータ（６）内の余剰冷媒液によ
って発生する液柱圧△Ｐ２の影響度が大きくなるので、
返油装置（６ａ）を高容量運転時に合わせて選定した場
合には、小容量運転時に極端な液バツクとなる。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、アキュムレータ（６）内の余剰冷媒液並びに圧縮
機（１１の運転容量に左右されないで、適度な液バンク
と十分な返油量を確保して、圧縮機（１）の運転状態を
良好に維持す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機は、アキュムレータ底部と
圧縮機吸入配管の間に接続された返油装置と、この返油
装置と並列関係に接続された電気式膨張弁と、圧縮機吐
出配管温度を検出する吐出温度検出手段と、前記電気式
膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段と、圧縮機運
転容量を制御する運転容量制御手段、及び上記吐出温度
検出手段による検知温度が設定温度範囲外の時間を計時
する計時手段とを設けたものである。

〔作　用〕

この発明では、圧縮機の運転容量増加に応じて、電気式
膨張弁の弁開度を増加すると共に、吐出温度が設定温度
範囲外を所定時間継続した場合に、上記電気式膨張弁の
弁開度を補正するようにしたものである。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例による空気調和機の全体
構成図である。図において、ｆｌ）　（２１＋３１　（
４１（５１及びＱｌ）（１２１は第５図に示す従来の空
気調和機と同様のものである。（６）はアキュムレータ
であり、流出管は上部に位置している。（７）はアキュ
ムレータ（６）底部と吸入配管Ｑｌに配管接続された返
油装置であり、毛細管あるいは管オリフィスにより構成
されると共に、流量特性的には圧縮機ｆｉ＋の最小運転
容量に合致させている。（８）は返油装置（７）と並列
に配管接続された電気式膨張弁であり、電気信号により
通過流量が変更できる。α湯は圧縮機ｆｉｌと四方弁（
２）を接続する吐出配管（９）部に設けられた吐出温度
検出手段、（２３）は前記吐出温度検出手段０３による
検出温度が設定温度範囲外のとき時間を計時する計時手
段、（２２）は室内熱交換器（５）部における温度状態
並びに運転モードにより圧縮機（１）の運転容量を決定
する運転容量制御手段、（２１）は上記運転容量制御手
段（２２）および計時手段（２３）の出力信号に基づき
、電気式膨張弁（８）の弁開度を制御する弁開度制御手
段である。

向、図中実線矢印は冷房運転時の冷媒流れ方向を示し、
破線矢印は暖房運転時の冷房流れ方向を示す。冷房運転
時並びに暖房運転時の冷媒側の動作については第５図に
示す従来の空気調和機と全く同様なので説明を省略し、
電気式膨張弁（８）の動作について説明する。

第２図は、弁開度制御手段（２１）による電気式膨張弁
（８）の基準開度Ｓａを圧縮機（１）の運転容量Ｑに応
じて設定する特性回であり、（２５）は冷房運転時の基
準開度線図、　（２６）は暖房運転時の基準開度線図を
示し、圧縮＠　ｆｌ）の運転容ｆｆ１Ｑが所定の値以下
では基準開度Ｓａが０となるように設定される。

返油装置（７）、並びに電気式膨張弁（８）を介して流
れる冷媒液と冷凍機油の混合ｖｉ、流量は従来の空気調
和機同様に、筒易的に下記圧力式を満足するだけの流量
となる。

△ＰＩ＋△Ｐ２−ΔＰコ △Ｐ１　；ガス冷媒がアキュムレータ流出管に流入する
際に発生する損失およ び流出管内の管摩擦損失 ΔＰ２　：アキエムレータ内液面高さによる液柱圧 △Ｐ３　二返油装置（７）、または電気式膨張弁（８）
前後に発生する差圧 つまり、従来の空気調和機で説明した通り、冷房運転時
には源側延長配管０乃内の冷媒状態が低圧の気液混合冷
媒となるため、アキュムレータ（６）内部に多量の余剰
冷媒液が保持され、液面高さにより発生する液柱圧へＰ
！が大となっている。この状態で、圧縮機（１）の運転
容量Ｑが比較的小さい場合には、電気式膨張弁（８）の
基準開度Ｓａを０と設定し、冷媒液と冷凍機油の混合液
は返油装置（７）のみにより圧縮１ｍ　（１１に供給さ
れ、且つ返油装置（７）を通過する混合液ｉ量が適正と
なるよう、返油装置（７）の流路抵抗を選定している。

圧縮１ｉ　ｆｉ＋の運転容量Ｑが増加した場合には、冷
媒ガス流速が増大するので、アキュムレータ（６）の流
出管内に発生する損失ΔＰ、が増大する。この結果返油
装置（方に発生する差圧ΔＰ、が増加し混合液の流量が
増加する。しかしながら、返油装置（７）の混合液流量
は圧縮機ｉｌ＋の運転容量Ｑに対し第３図に示す如き特
性となるので、圧縮機（１１の運転容量Ｑが増加した場
合には、混合液流量の割合が小となり、相対的に流量不
足となる。従って、第２図に示す如く、運転容ｉ１Ｑの
増加に応じて、電気式膨張弁（８）の弁開度を増大させ
て、電気式膨張弁（８）を通過する冷媒液と冷凍機油の
混合液量を変化させ、あらゆる運転容！！ｋＱにおいて
、適度な返油並びに液バツク量を達成するものである。

また、暖房運転時には、源側延長配管＠内の冷媒状態が
高圧の液冷媒となるため、アキュムレータ（６）内部の
冷媒液は少量となり、液面高さによる液柱圧ΔＰ、が冷
房運転時に比べて小となり、返油装置（７）の返油能力
が小となるので、冷媒液と冷凍機油の混合液流量が小さ
くなる。従って、暖房運転時には、電気式膨張弁（８）
の基準開度Ｓａを第２図の如く冷房運転時に対して太き
目に設定し、適度な返油並びに液バンク量が得られるよ
うに設定している。

尚、前述の如き返油・液バツク量の調整は、アキュムレ
ータ（６）内の余剰液量に依存するため、室外空気温度
・室内空気温度条件あるいは延長配管Ｑｌ）０３の長さ
によっては必ずしも適正値を設定できないことも想定さ
れるので、冷媒液と冷凍機油の混合液流量により温度変
化する吐出配管（９）部の温度を吐出温度検出手段αυ
により検出し、設定温度範囲外となっている時間を計時
手段（２３）により計時し、吐出温度が設定温度以上を
所定時間継続した場合には、混合液流量不足と判定し、
電気式膨張弁（８）の弁開度を増加補正する。また、吐
出温度が設定温度以下を所定時間継続した場合には、混
合液流量過多と判定し、電気式膨張弁（８）の弁開度を
減少補正する。尚、前述の弁開度補正量は、冷房運転時
と暖房運転時における電気式膨張弁（８）の開度による
混合液流量変化率が異なるので、（同一弁開度変化でも
、液柱圧△Ｐ２の大きな冷房運転時には流量変化が大）
運転モードにより変更している。

次に、本実施例に基づく空気調和機の電気式膨張弁（８
）の弁開度制御手段（２１）の制？ｎ状態を第４図に示
すフローチャートにより説明する。ステップ（４１）で
圧縮機＋１１が起動し、ステップ（４２）では運転容量
制御手段（２２）により圧縮機Ｔ１＋の運転容量を決定
して所定運転容量で運転し、ステップ（４３）で冷房運
転と暖房運転を判別して第２図に示す基準開度線図（２
５）　（２６）に基づき、圧縮機（１１の運転容１１Ｑ
に応じた基準開度Ｓａをステップ（４４）あるいは（４
５）で設定する。ステップ（４６）では吐出温度検出手
段０による検出温度が所定温度範囲内か否かを判別して
、所定温度範囲内の場合には、ステップ（６０）で計時
手段（２３）のタイマーをリセットし、ステップ（６１
）に進み、開度補正量ΔＳをＯとして、ステップ（５９
）で電気式膨張弁（８）の弁開度Ｓを基準開度Ｓａ　と
して出力する。一方、ステップ（４６）で吐出温度が所
定温度範囲外となった場合には、ステップ（４７）　（
４８）と進み、計時手段（２３）のタイマーをセントし
て、ステップ（４９）で所定温度範囲外の時間が所定時
間経過したか否かを判別し、所定時間経過していない場
合にはステップ（５９）で電気式膨張弁（８）の弁開度
Ｓを基準開度Ｓａのままとする。吐出温度が所定温度範
囲外で所定時間継続した場合には、ステップ（５０）に
進み、タイマーをリセットして、ステップ（５１）に進
み、吐出温度が第１の所定温度以上の場合には、ステッ
プ（５２）　（５３）　（５４）に進み、冷房運転時に
は開度補正量ΔＳにΔＳ、を、暖房運転時には開度補正
量△Ｓに△Ｓ２を加えて、ステップ（５５）　（５９）
に進んで、電気式膨張弁（８）の弁開度Ｓを基準開度Ｓ
ａに対して△Ｓ＋△Ｓ４．またはΔＳ＋Ｓ！　だけ増加
補正する。この開度補正量は、冷房運転時にはアキュム
レータ（６）の液量が大のため、ΔＳ＋＜△Ｓ１となっ
ている。また、吐出温度が第２の所定温度以下の場合に
は、（ただし、第１の所定温度〉第２の所定温度）ステ
ップ（５１）（５５）　（５６）　（５７）　（５８）
と進んで、冷房運転時には開度補正量△Ｓから△Ｓ、を
、暖房運転時には開度補正量△Ｓから△Ｓｓを引いて、
ステップ（５９）に進んで、電気式膨張弁（８）の弁開
度Ｓを基準開度Ｓａに対して△Ｓだけ減少補正する。尚
、タイマーカウント中に、吐出温度が所定温度範囲内に
入った場合には、ステップ（４６）でステップ（６０）
に進んで開度補正量△Ｓを０として補正をキャンセルす
る。

また、吐出温度が所定温度範囲外に継続している場合に
は、所定時間ごとに、ステップ（５３）　（５４）ある
いはステップ（５７）　（５８）により開度補正を繰り
返す。

なお、この実施例においては、基準開度Ｓａおよび開度
補正量△Ｓの設定を冷房運転時に比べて暖房運転時に大
きくするようにしているが、室内側に減圧装置（４）を
設けた空気調和機の場合には、暖房運転時にアキュムレ
ータ（６）内の余剰冷媒が増加するので、暖房運転時の
基準開度Ｓ２および開度補正量ΔＳ、を小さ（する必要
がある。

また、この実施例においては、返油装置（７）をアキュ
ムレータ（６）の外部に設けているが、従来の空気調和
機同様にアキュムレータ（６）内部の流出管に設けたキ
リ穴で構成してもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、圧縮機への返油回路とし
て、アキュムレータ底部と吸入配管を接続する返油装置
およびこの返油装置と並列関係に電気式膨張弁を設け、
圧縮機の運転容量増加に応じて、上記電気式膨張弁の弁
開度を増加するように設定するので、運転容量に関係な
く、適正な返油量及び液バンク量が得られ圧縮機の運転
状態が良好となる。

また、圧縮機の吐出温度を検出し、吐出温度が所定温度
範囲外の場合には、電気式膨張弁の弁開度に補正を加え
るようにしたので、延長配管長並びに運転条件の差によ
って発生し得る過熱運転や液バンク運転を防止し空気調
和機の信鎖性の向上。

および寿命の長大化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による空気調和機の全体
構成図、第２図は同じく電気式膨張弁の弁開度特性図、
第３図は同じく返油装置の流量特性図、第４図は同じく
電気式膨張弁の弁開度制御手段による制御フローチャー
ト、第５図は従来の空気調和機の全体構成図である。 図中、（１）は圧縮機、（２）は四方弁、（３）は室外
熱交換器、（４）は減圧装置、（５）は室内熱交換器、
（６）はアキュムレータ、（７）は返油装置、（８）は
電気式膨張弁、ＣＩ’１１は吐出温度検出手段、（２１
）は弁開度制御手段、（２２）は運転容量制御手段、（
２３）は計時手段である。 なお、各図中同一符号は、同一または相当部分を示す。 第１図 代理人　　　　大　　岩　　増　　雄 第２図 第３図 運転客量Ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容量制御運転を可能とした圧縮機、四方弁、室外熱交換
   器、減圧装置、室内熱交換器、およびアキュムレータが
   配管接続された冷媒回路、上記アキュムレータと圧縮機
   を接続する吸入配管とアキュムレータ底部とを接続する
   返油装置、この返油装置と並列関係に配管接続された電
   気式膨張弁、上記圧縮機と四方弁とを接続する吐出配管
   に設けられた吐出温度検出手段、前記吐出温度検出手段
   による検出温度が所定温度範囲外の時間を計時する計時
   手段、上記圧縮機の運転容量を制御する運転容量制御手
   段、及び上記電気式膨張弁の弁開度を制御する弁開度制
   御手段を備え、上記圧縮機の運転容量増加に応じて上記
   電気式膨張弁の弁開度を増加すると共に、吐出温度検出
   手段による検知温度が所定温度範囲外で所定時間継続し
   た場合に、上記電気式膨張弁の弁開度を補正するように
   したことを特徴とする空気調和機。