JPH0225114B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、室内側と室外側のユニツトを有す
る分離形空気調和機のようなヒートポンプ方式の
空気調和機の冷凍サイクルに関するものである。

〔従来技術〕

従来、上記のような空気調和機の冷凍サイクル
として第１図に示すものがあつた。

第１図において、１は圧縮機、２は四方弁、３
は室外側熱交換器、４はデイストリビユータ、５
は膨張弁、６は接続配管、７は室内側熱交換器、
８は接続配管、９はアキユームレータであり、分
離形空気調和機では少なくとも室内側熱交換器７
が室内側ユニツトに設けられ、室内側ユニツトに
設けられていない各部材が室外側ユニツトに設け
られている。

このような冷凍サイクルは、空気調和機の冷房
運転時に圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒
とこの冷媒に混入された潤滑用の冷凍機油が四方
弁２を経て室外側熱交換器３に至り、ここで熱交
換されて高温高圧の液冷媒となり、この液冷媒が
デイストリビユータ４を経て５で減圧され、接続
配管６を経て室内側熱交換器７に至り、ここで蒸
発して接続配管８を通り四方弁２、アキユームレ
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。

しかし、このような冷凍サイクルでは、接続配
管６，８が長くなつた場合には、圧縮機の起動時
に冷凍機油中に混入しいわゆる寝込み状態になつ
ていた冷媒がフオーミングを起し、大量の冷凍機
油が吐出され、また圧縮機１の連続運転中にも、
冷媒が混入された冷凍機油が絶えず吐出され、吐
出された冷凍機油が冷凍サイクルを循環して圧縮
機１に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つて、圧縮機の潤滑不良
を起し、摺動部の焼付などを起す欠点がある。ま
た、このような欠点は暖房運転時にも同様であ
る。さらに、圧縮機の容量制御運転や低負荷運転
を行なつた時に、冷媒の循環量が少なくなり、配
管内を流れる冷媒の速度が低下するために、冷凍
機油の圧縮機への戻りが悪くなつて、上述したと
同様な圧縮機の潤滑不良を起す欠点がある。

そして、室外側熱交換器３の除霜（デフロス
ト）時には、圧縮機１から吐出された高温高圧の
冷媒ガスは、四方弁２を経て室外側熱交換器３に
至り、これに付着した霜を溶解、除去し、この熱
交換で冷媒液となつてデイストリビユータ４を経
て膨張弁５で減圧され、接続配管６、室内側熱交
換器７、接続配管８、四方弁２、アキユームレー
タ９を経て圧縮機１に吸入される循環サイクルを
形成すると共に、室内側熱交換器７の送風機を、
これを運転すると冷風が室内に吹出すので停止し
て、逆サイクル除霜を行なつている。しかし、こ
の除霜時開始時には、圧縮機より吐出された冷媒
は室外側熱交換器３内で凝縮され、どんどん室外
側熱交換器内に溜まつていき、低圧側は冷媒不足
状態となり低圧の冷媒ガスの圧力が下がり、冷媒
の循環量が減少し、圧縮機の入力も少さくなり、
したがつて除霜時間も長くなるという欠点があつ
た。

〔発明の概要〕

この発明は、上述した従来のものの欠点を除去
しようとするものであつて、圧縮機の吐出側と四
方弁の間に油分離器を設け、この油分離器とアキ
ユームレータを第１電磁弁を介して第１バイパス
路で接続し、又室外側熱交換器と膨張弁の間から
アキユームレータを第２電磁弁を介して第２バイ
パス路で接続し、上記第１電磁弁を開いて冷凍機
油をアキユームレータに戻すことにより、冷凍機
油の不足による圧縮機の潤滑不良を防止でき、ま
た制御装置によつて除霜時に上記第１電磁弁、第
２電磁弁を開くと共に四方弁を切換えて逆サイク
ルを行ない、室外側熱交換器と膨張弁の間からア
キユームレータへ液冷媒を戻し、冷媒不足を補う
とともに圧縮機から吐出した冷媒ガスの一部をア
キユームレータに戻し、低圧圧力を上昇させかつ
比溶積の小さい濃度の高い冷媒を圧縮機に吸入さ
せることにより、除霜能力を大幅に向上させ、短
時間で除霜が完了するようにした空気調和機の冷
凍サイクルを提供することを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第２図、第３図に
ついて説明する。

第２図において、第１図と同一部分は同符号を
つけてこれらの説明を省略する。１０は油分離器
であり、この油分離器１０は冷凍サイクルの圧縮
機１の吐出側と四方弁２の間にこれらと上部が接
続されて設けられている。１１は油分離器１０の
下部とアキユームレータ９を接続する第１バイパ
ス路、１２は第１バイパス路１１の途中に設けら
れた第１電磁弁１３は室外側熱交換器３と膨張弁
５の間からアキユームレータ９を接続する第２バ
イパス路１４は第２バイパス路の途中に設けられ
た第２電磁弁である。

第３図はこの実施例による制御装置の電気回路
を示す。第３図において、CMは圧縮機１用電動
機、F₁Mは室外側熱交換器３に送風するための
送風機用電動機、F₂Mは室内側熱交換器７に送
風するための送風機用電動機、SW₁は運転スイツ
チ、SW₂は冷暖房切換スイツチ、２３Ｗは室内温
度サーモスイツチであり、室内温度が設定値より
高い時は上記サーモスイツチ２３Ｗの接点がハ−
イに、設定値より低い時はその接点がロ−ハに切
換えられるようになつている。５２Ｆは送風機用
電動機F₂M用の接触器のコイルであり、このコ
イル５２Ｆが通電励磁されるとその接点５２ｆが
閉となり、送風機用電動機F₂Mに通電されてこ
れが運てされ非通電消磁されると接点５２ｆが開
となり送風機用電動機F₂Mが停止される。また、
５２Ｃは圧縮機用電動機CMと送風機用電動機
F₁Mの接触器のコイルであり、このコイル５２
Ｃが通電励磁されるとその接点５２Ｃが閉とな
り、圧縮機用電動機CMおよび送風機用電動機
F₁Mが運転され、非通電消磁されると接点５２
ｃが開となり、圧縮機用電動機CM、送風機用電
動機F₁Mが停止される。２１Ｃは第１電磁弁１
２のコイルであり、このコイル２１Ｃが通電励磁
されると第１電磁弁１２が開となり、非通電消磁
されると第１電磁弁１２が閉となる。２１c′は第
２電磁弁１４のコイルであり、このコイル２１
c′が通電励磁されると、第２電磁弁１４が開とな
り、非通電消磁されると第２電磁弁１４が閉とな
る。２１S₄は四方弁２のコイルで、このコイル２
１S₄が通電励磁されると第２図の破線矢印のよう
に冷媒が流れる暖房運転となり、非通電消磁され
ると第２図の実線矢印のように冷媒が流れる冷房
運転（またはデフロスト運転）となるように四方
弁２が切換えられる。

TMはタイマのモータであり、このモータTM
は通電されると回転し、非通電にされると回転が
停止する。tmはタイマの接点であり、設定時間
（tm₁＋tm₂）でタイマ用モータが１回転し、この
時に設定時間tm₁の間は接点tmが開、次の設定時
間tm₂の間は接点tmが閉となり、これを繰返す。
Ｙは限時継電器であり、この限時継電器Ｙは通電
されると一定時間tm₃だけ、その接点ｙが閉とな
り、その後は通電されている限り接点ｙが開とな
る。そして、接触器のコイル５２Ｃ、第１電磁弁
１２のコイル２１Ｃ第２電磁弁１４のコイル２１
c′タイマのモータTM、限時継電器Ｙは室内温度
サーモスイツチ２３Ｗの接点ハに対し並列に接続
されている。

２６Ｓは吸入配管に取付けられたサーモスタツ
トの接点であつて、温度がある設定値以下になる
と閉じ、設定値より高いと開く。２６D₁は霜取
開始サーモスタツトの接点であつて、温度が設定
値以下になると閉じ、設定値より高いと開く。

２６D₂は霜取終了サーモスタツトの接点であ
つて、温度が設定値以下になると閉じ、設定値よ
り高いと開く。なお、霜取開始サーモスタツトの
設定値は霜取終了サーモスタツトの設定値よりも
低い。Ｘ２は補助リレーのコイルであつて、サー
モスタツト２６D₁，２６D₂と直列に接続され、
通電励磁されるとその接点２Xa２Xfが閉じ接点
２Xb，２Xc，２Xd，２Xeが開き、非通電消磁
されると接点２Xa２Xfが開き接点２Xb，２Xc，
２Xd，２Xeが閉じる。Ｘ３は補助リレーのコイ
ルであつて、サーモスタツトの接点２６Ｓと直列
に接続され、通電励磁されるとその接点３Xaが
閉じ、非通電消磁されると接点3Xaが開く。Ｘ１
は補助リレーのコイルであつてサーモスタツトの
接点２６D₁，２６D₂と直列で補助リレーのコイ
ルＸ２と並列に接続され、通電励磁されるとその
接点１Xaが閉じ、非通電消磁されると接点１Xa
が開く。また、第１電磁弁１２のコイル２１にタ
イマの接点tm限時継電器Ｙの接点ｙ、補助リレ
ーＸ２およびＸ３の接点２Xaおよび３Xaが並列
に接続されている。第２電磁弁コイル２１c′は接
点２Xfと直列に接続されている。

そして、室内温度がサーモスイツチ２３Ｗの設
定値よりも高い冷房時には、運転スイツチSW₁を
投入すると、接触器のコイル５２Ｆが励磁されて
接点５２ｆが閉となり、室内側熱交換器の送風機
用電動機F₂Mが起動され冷房切換スイツチSW₂
が冷房側ニとなり、サーモスイツチ２３Ｗの接点
イとハが接続されているので、接触器のコイル５
２Ｃが励磁されて接点５２ｃが閉となり、圧縮機
の電動機CMが駆動し始め圧縮機１が起動され
る。

また、限時継電器Ｙも励磁されるので、接点ｙ
は閉となつて、第１電磁弁のコイル２１Ｃが励磁
され、電磁弁１２が開となり、バイパス路１１が
開く。さらに、設定時間tm₃を経過した後に限時
継電器Ｙが消磁されて接点ｙが開となり、第１電
磁弁のコイル２１Ｃが消磁されて第１電磁弁１２
が閉となり、バイパス路１１は閉じる。なお、こ
れは暖房時の起動でも同様である。タイマのモー
タTMは通電されて回転し続け、設定時間tm₁が
経過すると、接点tmが閉となり、第１電磁弁の
コイル２１Ｃが励磁されて第１電磁弁１２が開と
なり、設定時間tm₂の経過後に接点tmが開となり
コイル２１Ｃが消磁されて第１電磁弁１２が閉
じ、以後上述した動作を繰返えす。なお、これは
暖房時も同様である。

室内温度がサーモスイツチ２３Ｗの設定値より
も低い暖房時には、運転スイツチSW₁を投入する
と、接触器のコイル５２Ｆが励磁されて接点５２
ｆが閉となり、室内側熱交換器の送風用電動機
F₂Mが起動され、冷暖房切換スイツチSW₂が暖
房側ホとなり、四方弁２のコイル２１S₄が励磁さ
れて暖房運転となり、サーモスイツチ２８Ｗの接
点ロとハが接続されているので、接触器のコイル
５２Ｃが励磁されて接点５２ｃが閉となり、圧縮
機１が起動される。

限時継電器Ｙも励磁されるので、接点ｙは閉と
なつて電磁弁のコイル２１Ｃが励磁され、電磁弁
１２が開となりバイパス路１１が形成される。さ
らに、設定時間tm₃後に限時継電器Ｙが消磁され
て接点ｙが開となり、コイル２１Ｃが消磁されて
第１電磁弁１２が閉となり、バイパス路１１は閉
じる。

タイマのモータTMは通電されて回転を続け、
上述した冷房時と同様に設定時間tm₁が経過する
とコイル２１Ｃが励磁され、設定時間tm₂の経過
後に消磁されて第１電磁弁１２が開閉される動作
を繰返えす。

また、暖房低温時に、吸入配管に取付けられた
サーモスタツトの温度が設定値以下になると、そ
の接点２６Ｓが閉じ、補助リレーのコイルＸ３が
励磁されて接点３Xaが閉となり、電磁弁のコイ
ル２１Ｃが励磁されて第１電磁弁１２が開となり
バイパス路１１が開く。

さらに、除霜（デフロスト）は、まず設定温度
が高い方の霜取終了サーモスタツトの設定値以下
になるとその接点２６D₂が閉となり、次の霜取
開始サーモスタツトの設定値以下になるとその接
点２６D₁が閉となり、補助リレーのコイルＸ２
が、励磁されて接点２Xcが開となるので、四方
弁２のコイル２１S₄が消磁されて除霜を開始す
る。同時に補助リレーのコイルＸ２の接点２Xd，
２Xeが開となつて室内側熱交換器７の電動機
F₁Mが停止し、接点２Xa，２Xfが閉となつて第
１電磁弁のコイル２１Ｃ第２電磁弁コイル２１
c′が励磁されて第１電磁弁１２、第２電磁弁１４
が開となり、第１バイパス路１１第２バイパス路
１３が開く。また、補助リレーのコイルＸ１は励
磁されて接点１Xaが閉となり、霜取開始サーモ
スタツトの接点２６D₁と並列に接続される。除
霜が開始されると、すぐに霜取開始サーモスタツ
トの設定値より温度が上昇してその接点２６D₁
は開となり、霜取終了サーモスタツトの接点２６
D₂、接点１Xa、補助リレーのコイルＸ２，Ｘ１
の回路が形成される。霜取サーモスタツトの設定
値よりも温度が上昇した時に、その接点２６D₂
が開となり、補助リレーのコイルＸ２，Ｘ１が消
磁されて霜取が終了する。

次に、第２図に示す冷凍サイクルの動作を説明
する。第２図中、実線矢印は冷房、除霜運転時の
冷媒の流れ、破線矢印は暖房時の冷媒の流れ、１
点鎖線はバイパス路中の冷媒、冷凍機油の流れを
示す。

冷房運転時には、圧縮機１から吐出された高温
高圧の冷媒ガスと冷凍機油が油分離器１０に上部
から入り、冷凍機油は冷媒ガスと分離されて油分
離器１０の底に溜まつている。冷凍機油と分離し
た冷媒ガスは油分離器１０の上部から出て四方弁
２を通り室外側熱交換器３に至り、ここで熱交換
して高温高圧の冷媒液となり、デイストリビユー
タ４を通り膨張弁５で減圧され、接続配管６を経
て室内側熱交換器７で蒸発し、さらに接続配管
８、四方弁２、アキユームレータ９を経て圧縮機
に戻る。

この運転中は、バイパス路１１の途中にある第
１電磁弁１２が閉じられているが、油分離器１０
に冷凍機油が溜まると信号により第１電磁弁１２
が開かれて、油分離器１０の下部に溜まつた冷凍
機油がバイパス路１１を通り、第１電磁弁１２を
介してアキユームレータ９に戻され、室内側熱交
換器７から戻つて来た低温低圧の冷媒ガスと共
に、圧縮機１に戻ることになり、冷凍機油の循環
回路が大幅に短縮される。この動作は暖房運転時
もほぼ同様である。

したがつて、空気調和機の室内側ユニツトと室
外側ユニツトの距離が遠く離れている場合、すな
わち接続配管６，８が長い場合でも、冷凍機油の
循環回路はバイパス路１１を通り短いため、圧縮
機１の冷凍機油不足を起すことがない。また、圧
縮機１が容量制御形の場合に、圧縮機から吐出さ
れる冷媒の循環量が大幅に減少して少量になる運
転時、すなわち冷媒の配管内を動く速度が低くな
つた時にも、冷凍機油が循環する回路の距離が短
いために、冷凍機油の戻り不足を起すことはな
い。

そして、圧縮機１の起動時には、限時継電器Ｙ
によつて、起動後一定時間tm₃だけ第１電磁弁１
２を開いておくようにしたので、圧縮機１の停止
時に冷凍機油中に混入して寝込んでいる冷媒が圧
縮機の起動によつてフオーミングを起し、通常の
連続運転時に比べて大量の冷凍機油が圧縮機１か
ら吐出しても、油分離器１１によつて冷凍機油が
冷媒から分離してこの冷媒の回路を循環すること
なく、バイパス路１１を経由し、開いている第１
電磁弁１２を介してアキユームレータ９に戻り、
低圧のガスと共に圧縮機１に戻り、圧縮機の冷凍
機油の不足を短時間で補うことができる。

さらに、暖房運転から除霜運転になると、補助
リレーのコイルＸ２が励磁され、接点２Xa２Xf
が閉じ、第１電磁弁のコイル２１Ｃ第２電磁弁コ
イル２１C′が励磁されて第１電磁弁１２第２電磁
弁１４が開き、これと共に四方弁２が切換えられ
る。このため、圧縮機１で圧縮された高温高圧の
冷媒ガスは、油分離器１０を経て四方弁２を通り
室外側熱交換器３に至り、これの除霜を行なつた
後にデイストリユータ４を経て膨張弁５で減圧さ
れ、接続配管６、室内側熱交換器７、接続配管８
を経て四方弁２を通りアキユームレータ９に戻さ
れる。同時に圧縮機１から出た高温高圧の冷媒ガ
スの一部は、油分離器１０の下部から第１バイパ
ス路１１を経由し、第１電磁弁１２を通つてアキ
ユームレータ９に戻される。又同時に室外側熱交
換器３からデイストリビユーター４を経た高圧液
冷媒は第２バイパス路１３を経由して、第２電磁
弁を通つてアキユームレータ９に戻される。アキ
ユームレータ９では、蒸発器として働く室内側熱
交換器７を通つて来た低温低圧の冷媒ガスに第１
バイパス路１１を通つて来た高温高圧の冷媒ガス
と、第２バイパス路１３を通つてきた高圧液が混
合されるために、低圧冷媒ガスの圧力が上昇して
圧縮機１に戻る。この結果、冷媒不足もなく冷媒
ガスに比容積が小さく循環量が多い状態を作るこ
とができ、したがつて室外側熱交換器３に付着し
た霜を短時間で溶解して除去することができる。

暖房低温時には、室外側熱交換器３にすぐに着
霜する恐れがあるため、吸入配管に取付けられた
サーモスタツトの設定値以下の温度になるとその
接点２６Ｓが閉となり、補助リレーのコイルＸ３
が励磁されてその接点３Xaが閉じ、第１電磁弁
のコイル２１Ｃを励磁させて電磁弁１２を開き、
圧縮機１から出た高温高圧の冷媒ガスの一部が油
分離器１０、バイパス路１１を経てアキユームレ
ータ９にバイパスして戻され、これによつて暖房
低温時の暖房能力が増加する。

そして、容量可変形の圧縮機１を使用している
場合には、上述した除霜、暖房低温時の第１電磁
弁１２が開いている状態で、圧縮機を能力が最大
の運転状態にすることにより、除霜能力、暖房能
力の増加に一層効果的である。

冷房、暖房運転時に、圧縮機１の起動後に一定
時間tm₁の連続運転を行ない、その後にタイマモ
ータTMの接点tmが閉となり、タイマモータTM
が回転を続けることにより、設定時間tm₂間隔で
設定時間tm₃だけコイル２１Ｃが励磁されて電磁
弁１２が開くので、油分離器１０に溜められてい
る冷凍機油は、油分離器１０からバイパス路１１
を経由し第１電磁弁１２を介してアキユームレー
タ９に戻され、蒸発器となつている熱交換器から
戻つて来た低温低圧の冷媒ガスト共に圧縮機１に
戻されて、圧縮機に冷凍機油が補充されるので、
その不足が生じない。

さらに、この実施例の冷凍サイクルは、上述の
ように構成したので、空気調和機の停止時に接続
配管８に溜まつていた冷媒が圧縮機１の吐出口側
に自重によつて戻つて来ても、油分離器１０に溜
められて、圧縮機１の吐出口に侵入することを防
止でき、したがつて起動時に圧縮機１の弁の破損
を防ぐことができる。

なお、上記実施例では圧縮機が室外側にあるス
プリツト形の空気調和機について述べたが、この
発明は、圧縮機が室内側にあるリモート形のもの
にも適用できる。また、上記実施例では絞り装置
として膨張弁を用いたが、この発明は、キヤピラ
リチユーブ、電気式膨張弁、またはオリフイスの
ような絞り装置を用いることができ、絞り装置の
取付位置も室内側熱交換器と室外側熱交換器間の
どの位置にしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、圧縮
機の吐出側と四方弁の間に油分離器を設け、この
油分離器とアキユームレータを第１電磁弁を介し
て第１バイパス路で接続し又、室外側熱交換器と
膨張弁の間からアキユームレーターを第２電磁弁
を介して第２バイパス路を接続し、上記第１電磁
弁を開いて第１バイパス路から冷凍機油および高
温高圧の冷媒ガスを第１バイパス路を経由してア
キユームレータに戻すようにしたので、室内側と
室外側のユニツトの設置距離すなわちこれらの接
続配管を長くすることが簡単にでき、また、容量
可変形の圧縮機を用いた場合に冷媒吐出量が大幅
に低下する運転をしても、冷凍機油を容易かつ十
分に圧縮機に戻すことができ、とくに除霜時に上
記第１電磁弁第２電磁弁を開くと共に四方弁を切
換えて逆サイクル除霜を行なわせる手段を制御装
置に設けたので、除霜能力を大幅に向上させ、短
時間で除霜を完了させるとができ、したがつてヒ
ートポンプにおける暖房特性、快適性、信頼性が
高く、高精度の冷凍サイクルを簡単な構成で安価
に提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空気調和機の冷凍サイクルを示
す構成説明図、第２図はこの発明の一実施例によ
る冷凍サイクルを示す構成説明図、第３図はこの
発明の一実施例の制御装置の電気回路図である。 １……圧縮機、２……四方弁、３……室外側熱
交換器、４……デイストリビユータ、５……膨張
弁、６，８……接続配管、７……室内側熱交換
器、９……アキユームレータ、１０……油分離
器、１１……第１バイパス路、１２……第１電磁
弁、１３……第２バイパス路、１４……第２電磁
弁、CM……圧縮機用電動機、F₁M，F₂M……室
外側、室内側熱交換器の送風機用電動機、SW₁…
…運転スイツチ、SW₂……冷暖房切換スイツチ、
２３Ｗ……室内温度サーモスイツチ、５２Ｃ，５
２Ｆ……接触器のコイル、２１Ｃ……第１電磁弁
のコイル、２１C′……第２電磁弁のコイル、２１
S₄……四方弁のコイル、TM……タイムのモー
タ、Ｙ……限時継電器、２６D₁，２６D₂……霜
取開始、霜取終了サーモスタツトの接点、２６Ｓ
……サーモスタツトの接点、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３…
…補助リレーのコイル。なお、図中同一符号は同
一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、絞り装
   置、室内側熱交換器およびアキユームレータを環
   状に接続した冷凍サイクルを有する空気調和機に
   おいて、上記圧縮機の吐出側と四方弁の間に設け
   た油分離器と、この油分離器と上記アキユームレ
   ータを第１電磁弁を介して接続する第１バイパス
   路と上記室外側熱交換器と、上記絞り装置の間か
   ら上記アキユームレータを第２電磁弁を介して接
   続する第２バイパス路と、除霜時に上記第１及び
   第２電磁弁を開くと共に四方弁を切換えて逆サイ
   クル除霜を行わせる手段を有する制御装置とを備
   えたことを特徴とする空気調和機の冷凍サイク
   ル。