JPH0353553B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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、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
の除霜時には膨張弁５で減圧された低温低圧の２
流の冷媒は室内側熱交換器７では熱交換されな
いため、低圧の冷媒ガスの圧力が下がり、そのま
まアキユームレータ９に入り、これに冷媒液が溜
まり込んでしまい、冷媒の循環量が減少し、圧縮
機１の入力も小さくなり、したがつて除霜時間も
長くなるという欠点もある。

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
ユームレータを電磁弁を介してバイパス路で接続
し、上記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い、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容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。

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を接続するバイパス
路、１２はバイパス路１１の途中に設けられた電
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
れが運転され非導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は電磁弁１２の
コイルであり、このコイル２１Ｃが通電励磁され
ると電磁弁１２が開となり、非通電消磁されると
電磁弁１２が閉となる。２１S₄は四方弁２のコイ
ルで、このコイル２１S₄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、電磁弁１２のコ
イル２１Ｃ、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２
χaが閉じ接点２χb，２χc，２χd，２χeが開き、
非通電消磁されると接点２χaが開き接点２χb，
２χc，２χd，２χeが閉じる。Ｘ３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３
χaが閉じ、非通電消磁されると接点３χa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１χaが閉じ、非通電消磁されると接点
１χaが開く。また、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２χaおよび３χaが
並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が起動され冷暖房切換スイツチ
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５２Ｃ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、電磁弁のコイル２１Ｃが励磁さ
れ、電磁弁１２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、電磁弁の
コイル２１Ｃが消磁されて電磁弁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、電磁弁のコイル２１Ｃ
が励磁されて電磁弁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２３Ｗ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
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３χaが閉となり、電磁弁のコイ
ル２１Ｃが励磁されて電磁弁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、次に霜取
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
が励磁され接点２χc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２χb，２χd，
２χeが開となつて室内側熱交換器７の電動機
F₂Mと室外側熱交換器３の電動機F₂Mが停止し、
接点２χaが閉となつて電磁弁のコイル２１Ｃが
励磁されて電磁弁１２が開となり、バイパス路１
１が開く。また、補助リレーのコイルＸ１は励磁
されて接点１χa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１χa、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、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、冷凍機用の
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だけ電磁弁１２を
開いておくようにしたので、圧縮機１の停止時は
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１０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２χaが閉
じ、電磁弁のコイル２１Ｃが励磁されて電磁弁１
２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の下部からバイパス路１
１を経由し、電磁弁１２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
低圧の冷媒ガスにバイパス路１１を通つて来た高
温高圧の冷媒ガス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３χaが閉じ、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、暖房低温時の電磁弁１
２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と共に圧縮機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、電機式膨張弁、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。

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電磁弁を介してバ
イパス路で接続し、上記電磁弁を開いてバイパス
路から冷凍機油および高温高圧の冷媒ガスをバイ
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ことができ、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機回路図である。 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……室外側熱交換
器、９……アキユームレータ、１０……油分離
器、１１……バイパス路、１２……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，５２Ｆ…
…接触器のコイル、２１Ｃ……電磁弁のコイル、
２１S₄……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、２６
Ｓ……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、この油分離器とアキユムレータを電
   磁弁を介して接続するバイパス路と、上記電磁弁
   を冷房および暖房運転時に定期的に所定時間開い
   て上記油分離器内の冷凍機油を上記バイパス路を
   経由して上記アキユムレータに戻すようにすると
   共に、除霜運転時には上記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
   もつ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。