JPH05215417A

JPH05215417A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH05215417A
Application number: JP1657892A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Nakamura; 信弘中村
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】【目的】油回収を確実に行えるようにして冷媒配管中の
圧力損失を最少限にし、空調能力の向上を図る。【構成】圧縮機(11)と、凝縮器(12)と、電動膨脹弁(14)
と、蒸発器(15)とが冷媒配管(17)によって冷媒の流通可
能に接続されている。そして、上記蒸発器(15)の冷媒出
口に近接して該蒸発器(15)と圧縮機(11)との間には油分
離器(2) が介設されている。更に、上記蒸発器(15)の出
口冷媒が所定の過熱状態になるように上記電動膨脹弁(1
4)を制御する膨脹制御手段(31)が設けられている。加え
て、上記油分離器(2) 内の油貯溜量に基づいて上記蒸発
器(15)の出口冷媒が所定時間所定の湿り状態になるよう
に上記膨脹制御手段(31)に湿り信号を出力する湿り制御
手段(32)が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置に関し、
特に、油戻し対策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気調和装置には、特公昭４７
−２９４９号公報に開示されているように、圧縮機と、
凝縮器と、電動膨脹弁と、蒸発器とが冷媒配管によって
接続され、該圧縮機で圧縮された高圧冷媒を凝縮器で凝
縮した後、電動膨脹弁で減圧して蒸発器で蒸発させ、低
圧冷媒が圧縮機に戻るようにしている。

【０００３】そして、上記空気調和装置において、冷凍
機油は、圧縮機の潤滑並びにオイルシールために不可欠
であり、圧縮機内で循環すれば十分なものである。しか
し、該圧縮機からの吐出冷媒は、高温で且つ高圧になっ
ていることから、冷凍機油がミスト状になって吐出され
ることになる。この結果、上記圧縮機内の潤滑が不十分
となる場合あり、特に、冷媒サイクル内を冷凍機油が循
環した場合、圧縮機の吸入側の冷媒配管において、圧力
損失を大きくして空調能力を低下させることになる。

【０００４】そこで、上記圧縮機と凝縮器との間には、
油分離器が介設されており、該圧縮機より吐出された冷
凍機油を回収して圧縮機に戻すようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した空気調和装置
において、油分離器は、圧縮機の吐出側に設けていたた
めに、冷凍機油を十分に回収することができないという
問題があった。

【０００６】つまり、上記圧縮機の吐出側の冷媒配管に
おいては、菅壁に沿って油膜が形成されると共に、冷媒
ガス中にミスト状の冷凍機油が混入した環状噴霧流にな
っており、このミスト状の冷凍機油を容易に分離するこ
とができないという問題があった。

【０００７】この結果、冷媒サイクル内を冷凍機油が循
環し、圧縮機の吸入側の冷媒配管において、圧力損失が
大きく、空調能力が低下していた。

【０００８】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、油回収を確実に行えるようにして冷媒配管中の圧力
損失を最少限にし、空調能力の向上を図ることを目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、利用側熱交換器の出口側
に油分離器を設けるようにしたものである。

【００１０】具体的に、図１に示すように、請求項１に
係る発明が講じた手段は、先ず、圧縮機(11)と、熱源側
熱交換器(12)と、膨脹機構(14)と、利用側熱交換器(15)
とが冷媒配管(17)によって冷媒の流通可能に接続された
空気調和装置を前提としている。

【００１１】そして、上記利用側熱交換器(15)の冷媒出
口に近接して該利用側熱交換器(15)と圧縮機(11)との間
には油分離器(2) が介設されている。更に、上記利用側
熱交換器(15)の出口冷媒が所定の過熱状態になるように
上記膨脹機構(14)を制御する膨脹制御手段(31)が設けら
れている。加えて、上記油分離器(2) 内の油貯溜量に基
づいて上記利用側熱交換器(15)の出口冷媒が所定時間所
定の湿り状態になるように上記膨脹制御手段(31)に湿り
信号を出力する湿り制御手段(32)が設けられた構成とし
ている。

【００１２】また、請求項２に係る発明が講じた手段
は、上記請求項１の発明において、膨脹機構(14)は、電
動膨脹弁で構成される一方、膨脹制御手段(31)は、上記
電動膨脹弁の開度を制御するように構成されている。

【００１３】また、請求項３に係る発明が講じた手段
は、上記請求項１又は２の発明において、油分離器(2)
には、油戻し管(23)の一端が接続され、該油戻し管(23)
の他端は、油分離器(2) と圧縮機(11)との間の冷媒配管
(17)に続されると共に、該油戻し管(23)には開閉弁(24)
が介設されている。更に、湿り制御手段(32)の湿り信号
を受けて上記開閉弁(24)を開放する開閉制御手段(33)が
設けられた構成としている。

【００１４】

【作用】上記の構成により、請求項１に係る発明では、
先ず、空調運転時において、膨脹制御手段(31)は、利用
側熱交換器(15)の出口冷媒温度が一定になるように膨脹
機構(14)を制御する。そして、圧縮機(11)より吐出した
高圧の冷媒は、熱源側熱交換器(12)で凝縮して液化し、
膨脹機構(14)において減圧された後、利用側熱交換器(1
5)で蒸発して気化し、圧縮機(11)に戻ることになる。

【００１５】また、上記空調運転時において、利用側熱
交換器(15)の吐出冷媒には、冷凍機油が混入しており、
該冷凍機油は、油分離器(2) 内において冷媒より分離さ
れて該油分離器(2) 内に貯溜される。そして、該冷凍機
油量が所定量になると、湿り制御手段(32)が湿り信号を
出力し、上記膨脹制御手段(31)が利用側熱交換器(15)の
出口側における冷媒を湿り状態にする。

【００１６】例えば、請求項２に係る発明では、膨脹制
御手段(31)が電動膨脹弁(15)の開度を大きくし、具体的
に、過熱度が一定になる電動膨脹弁(15)の開度に300pls
を加算した開度に制御することになり、この結果、利用
側熱交換器(15)の出口側における冷媒を湿り状態にす
る。

【００１７】この結果、上記油分離器(2) に溜った冷凍
機油が冷媒液に溶け込み、該油分離器(2) 内の冷凍機油
が圧縮機(11)に戻ることになり、その後、通常の空調運
転を行うことになる。

【００１８】また、請求項３に係る発明では、上記湿り
制御手段(32)が湿り信号を出力すると、開閉制御手段(3
3)が、開閉弁(24)を開動させ、油戻し管(23)を導通させ
て油分離器(2) 内の冷凍機油を冷媒液に溶け込ますと共
に、油戻し管(23)を介して圧縮機(11)に戻すことにな
る。

【００１９】

【発明の効果】従って、請求項１に係る発明によれば、
利用側熱交換器(15)の出口側に油分離器(2) を設けて冷
凍機油を回収するようにしたために、従来のように圧縮
機(11)の吐出側で油分離する場合に比して冷凍機油を容
易に分離することができる。この結果、上記圧縮機(11)
の吸込側の冷媒配管(17)における圧力損失を低減するこ
とができるので、空調能力の低下を防止することができ
る。

【００２０】また、上記油分離器(2) に貯溜した冷凍機
油を湿り運転によって圧縮機(11)に戻すようにしている
ので、該冷凍機油を確実に圧縮機(11)に戻すことがで
き、該圧縮機(11)の潤滑及びオイルシールを確実に行う
ことができる。

【００２１】また、請求項２に係る発明によれば、電動
膨脹弁(15)を用いているので、冷媒を確実に所定の湿り
状態にすることができることから、確実な油戻しを行う
ことができる。

【００２２】また、請求項３に係る発明によれば、油分
離器(2) に油戻し管(23)を設けているので、該油分離器
(2) に貯溜した冷凍機油をスムーズに圧縮機(11)に戻す
ことができることから、湿り運転を短時間で終了させる
ことができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２４】図２に示すように、 (1)は、空気調和装置
の冷媒回路であって、冷房運転専用回路に構成されてい
る。

【００２５】該冷媒回路(1) は、圧縮機(11)と、熱源側
熱交換器である凝縮器(12)と、レシーバ(13)と、膨脹機
構である電動膨脹弁(14)と、利用側熱交換器である蒸発
器(15)と、アキュームレータ(16)とが冷媒配管(17)によ
って冷媒の流通可能に接続されて構成されている。そし
て、上記圧縮機(11)から吐出された冷媒は、凝縮器(12)
で凝縮して液化し、レシーバ(13)を介して電動膨脹弁(1
4)で減圧した後、蒸発器(15)で蒸発して気化し、アキュ
ームレータ(16)を介して圧縮機(11)に戻ることになる。

【００２６】また、上記冷媒回路(1) には、蒸発器(15)
の出口冷媒温度を検出する温度センサ(Th)が設けられて
おり、該温度センサ(Th)の温度信号はコントローラ(3)
に入力されている。そして、該コントローラ(3) には、
膨脹制御手段(31)が設けられており、該膨脹制御手段(3
1)は、上記蒸発器(15)の出口冷媒温度の過熱度が一定に
なるように電動膨脹弁(14)の開度を制御するように構成
されている。

【００２７】上記冷媒回路(1) において、本発明の特徴
として、蒸発器(15)とアキュームレータ(16)との間に
は、油分離器(2) が介設されている。

【００２８】該油分離器(2) は、重力式などの油分離器
であって、図３に示すように、上記蒸発器(15)の冷媒出
口に近接して接続されており、ケーシング(21)の上部よ
り蒸発器(15)からの出口側の冷媒配管(17)の一端部が導
入されると共に、上記アキュームレータ(16)への入口側
の冷媒配管(17)の一端部が導入されている。そして、該
油分離器(2) のケーシング(21)内には、上記蒸発器(15)
で気化した気相の冷媒が流入し、該冷媒に混入している
冷凍機油が分離されるようになっている。

【００２９】また、上記油分離器(2) には、液柱管(22)
が立設されており、該液柱管(22)の上端部には、フロー
トスイッチ等の液面感知センサ(4) が設けられている。
該液面感知センサ(4) は、上記ケーシング(21)内に所定
量の冷凍機油が貯溜されると、上記コントローラ(3) に
検知信号を出力するように構成されている。

【００３０】また、上記コントローラ(3) には、湿り制
御手段(32)が設けられており、該湿り制御手段(32)は、
上記液面感知センサ(4) の検知信号を受けると、上記蒸
発器(15)の出口冷媒が所定の湿り状態になるように湿り
信号を上記膨脹制御手段(31)に出力するように構成され
ている。例えば、該膨脹制御手段(31)は、湿り信号を受
けると、過熱度一定制御の電動膨脹弁(14)の開度に300p
lsを加えた大きい開度に設定するようになっている。

【００３１】ここで、上記蒸発器(15)の出口側に油分離
器(2) を設けると共に湿り運転を行う原理について説明
する。

【００３２】先ず、上記蒸発器(15)の出口側の冷媒配管
(17)において、冷媒には冷凍機油が混入しており、そし
て、該冷凍機油は、低速で且つ冷媒配管(17)の菅壁全体
に沿って流れる一方、冷媒ガスは、高速で且つ冷媒配管
(17)の中心を流れることになり、該冷媒配管(17)内は環
状流になっている。この結果、上記蒸発器(15)の出口側
の冷媒配管(17)においては、冷凍機油を冷媒より容易に
分離できることになる。そこで、上記蒸発器(15)の出口
側に油分離器(2) を設けている。

【００３３】また、上記湿り運転を行うのは、冷凍機油
は冷媒液に容易に溶け込むので、湿り運転を行うことに
よって油分離器(2) に溜った冷凍機油を冷媒液に溶け込
まして冷凍機油を圧縮機(11)に戻すようにしたものであ
る。

【００３４】次に、上記冷媒回路(1) の運転動作につい
て、図４に示す制御フローに基づいて説明する。

【００３５】先ず、冷房運転をスタートすると、ステッ
プST１において、コントローラ(3)の膨脹制御手段(31)
は、温度センサ(Th)の検知信号を受けて、蒸発器(15)の
出口冷媒温度が一定になるように電動膨脹弁(14)の開度
を制御する。

【００３６】そして、圧縮機(11)より吐出した高圧の冷
媒は、凝縮器(12)で凝縮して液化し、電動膨脹弁(14)に
おいて減圧された後、蒸発器(15)で蒸発して気化し、圧
縮機(11)に戻ることになり、該蒸発器(15)で室内空気な
どを冷却する。

【００３７】また、上記冷房運転時において、蒸発器(1
5)の吐出冷媒には、冷凍機油が混入しており、該冷凍機
油は、油分離器(2) 内において冷媒より分離されて該油
分離器(2) のケーシング(21)内に貯溜される。そして、
上記ステップST１からステップST２に移り、液面感知セ
ンサ(4) が油分離器(2) 内の貯溜する冷凍機油量を検出
しており、該冷凍機油量が所定量になると、検知信号を
出力するので、該液面感知センサ(4) が検知信号を出力
するまで、該ステップST２の判定がＮＯとなり、上記ス
テップST１に戻り、冷房運転を継続することになる。

【００３８】その後、上記油分離器(2) 内に冷凍機油が
所定量溜ると、上記液面感知センサ(4) が検知信号を出
力することになり、上記ステップST２の判定がＹＥＳと
なって、ステップST３に移ることになる。

【００３９】該ステップST３において、タイマをスター
トさせた後、ステップST４に移り、湿り制御手段(32)が
湿り信号を出力して、膨脹制御手段(31)が電動膨脹弁(1
4)の開度を大きくすることになる。つまり、過熱度が一
定になる電動膨脹弁(14)開度に300plsを加算した開度に
制御することになり、この結果、蒸発器(15)の出口側に
おける冷媒が湿り状態になる。

【００４０】続いて、上記ステップST４からステップST
５に移り、上記タイマがタイムアップしたか否かを判定
し、つまり、該タイマは、油分離器(2) に溜った冷凍機
油が冷媒液に溶け込み、該油分離器(2) 内の冷凍機油が
全て圧縮機(11)に戻るような時間に予め設定されてお
り、該タイマがタイムアップするまでステップST５に待
機する。そして、該タイマがタイムアップすると、上記
ステップST５からステップST６に移り、上記タイマをリ
セットすると共に、上記湿り制御手段(32)の湿り信号出
力を停止させて、リターンすることになる。

【００４１】その後、上記ステップST１からステップST
６までの動作を繰返し、通常の冷房運転を行うと共に、
上記油分離器(2) に冷凍機油が溜ると湿り運転を行うこ
とになる。

【００４２】従って、本実施例によれば、上記蒸発器(1
5)の出口側に油分離器(2) を設けて冷凍機油を回収する
ようにしたために、従来のように圧縮機(11)の吐出側で
油分離する場合に比して冷凍機油を容易に分離すること
ができる。この結果、上記圧縮機(11)の吸込側の冷媒配
管(17)における圧力損失を低減することができるので、
空調能力の低下を防止することができる。

【００４３】また、上記油分離器(2) に貯溜した冷凍機
油を湿り運転によって圧縮機(11)に戻すようにしている
ので、該冷凍機油を確実に圧縮機(11)に戻すことがで
き、該圧縮機(11)の潤滑及びオイルシールを確実に行う
ことができる。

【００４４】また、上記電動膨脹弁(14)を用いているの
で、冷媒を確実に所定の湿り状態にすることができるこ
とから、確実な油戻しを行うことができる。

【００４５】図５は、他の実施例を示し、請求項３に係
る発明の実施例であって、油戻し管(23)を設けたもので
ある。

【００４６】該油戻し管(23)は、図６に示すように、一
端が油分離器(2) のケーシング(21)における底面に接続
される一方、他端が該ケーシング(21)とアキュームレー
タ(16)との間の冷媒配管(17)に接続され、上記ケーシン
グ(21)に溜った冷凍機油をスムーズに戻すようにしてい
る。

【００４７】更に、上記油戻し管(23)には、開閉弁(24)
が介設されており、該開閉弁(24)は、コントローラ(3)
に設けられた開閉制御手段(33)に接続されている。該開
閉制御手段(33)は、湿り制御手段(32)の湿り信号に基づ
いて開閉信号を出力するように構成されており、つま
り、湿り信号が出力されると、上記開閉弁(24)に開動信
号を出力し、湿り信号の出力が停止すると、上記開閉弁
(24)に閉動信号を出力するようになっている。

【００４８】つまり、上記冷凍機油が油分離器(2) 内に
貯溜して、液面感知センサ(4) が検知信号を出力する
と、湿り制御手段(32)が湿り信号を出力し、膨脹制御手
段(31)が電動膨脹弁(14)の開度を大きくすると共に、開
閉制御手段(33)が開動信号を出力して、開閉弁(24)が開
き、油戻し管(23)が導通する。この結果、上記油分離器
(2) 内の冷凍機油は、湿り状態の冷媒に溶け込むと共
に、油戻し管(23)を通って圧縮機(11)に戻ることにな
る。

【００４９】従って、上記油分離器(2) に油戻し管(23)
を設けているので、該油分離器(2)に貯溜した冷凍機油
をスムーズに圧縮機(11)に戻すことができることから、
湿り運転を短時間で終了させることができ、空調能力の
低下を少なくすることができる。

【００５０】その他の構成並びに作用・効果は図１乃至
図４に示す実施例と同様である。

【００５１】また、図７は、上記液面感知センサ(4) に
代えて、自己発熱サーミスタ(4a)を用いたものである。
つまり、該自己発熱サーミスタ(4a)の取付位置まで冷凍
機油が溜ると、該自己発熱サーミスタ(4a)の発熱量が変
化し、この変化信号を湿り制御手段(32)が受けて湿り信
号を出力することになる。

【００５２】尚、図７に示す油分離器(2) においては、
液柱管(22)は設けられていない。

【００５３】また、上記各実施例は、液面感知センサ
(4) 又は自己発熱サーミスタ(4a)を用いたが、油分離器
(2) の容量に基づいて冷凍機油の貯溜時間を予め設定
し、この貯溜時間毎に湿り運転を行うようにしてもよ
い。

【００５４】尚、本実施例においては、電動膨脹弁(14)
で膨脹機構を構成したが、請求項１又は３の発明におい
ては、複数のキャピラリと開閉弁とを併設したものなど
であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】冷媒回路を示す回路図である。

【図３】油分離器の拡大図である。

【図４】油戻しを示す制御フロー図である。

【図５】第２の実施例の冷媒回路を示す回路図である。

【図６】第２の実施例の油分離器を示す拡大図である。

【図７】第２の実施例の油分離器の変形例を示す拡大図
である。

【符号の説明】

１冷媒回路２油分離器４液面感知センサ 4a 自己発熱サーミスタ 11 圧縮機 12 凝縮器（熱源側熱交換器） 14 電動膨脹弁（膨脹機構） 15 蒸発器（利用側熱交換器） 17 冷媒配管 23 油戻し管 24 開閉弁 31 膨脹制御手段 32 湿り制御手段 33 開閉制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機(11)と、熱源側熱交換器(12)と、
膨脹機構(14)と、利用側熱交換器(15)とが冷媒配管(17)
によって冷媒の流通可能に接続された空気調和装置にお
いて、上記利用側熱交換器(15)の冷媒出口に近接して該利用側
熱交換器(15)と圧縮機(11)との間に介設された油分離器
(2) と、上記利用側熱交換器(15)の出口冷媒が所定の過熱状態に
なるように上記膨脹機構(14)を制御する膨脹制御手段(3
1)と、上記油分離器(2) 内の油貯溜量に基づいて上記利用側熱
交換器(15)の出口冷媒が所定時間所定の湿り状態になる
ように上記膨脹制御手段(31)に湿り信号を出力する湿り
制御手段(32)とを備えていることを特徴とする空気調和
装置。
【請求項２】請求項１記載の空気調和装置において、
膨脹機構(14)は、電動膨脹弁で構成される一方、膨脹制御手段(31)は、上記電動膨脹弁の開度を制御する
ように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の空気調和装置にお
いて、油分離器(2)には、油戻し管(23)の一端が接続さ
れ、該油戻し管(23)の他端は、油分離器(2)と圧縮機(1
1)との間の冷媒配管(17)に続されると共に、該油戻し管
(23)には開閉弁(24)が介設される一方、湿り制御手段(32)の湿り信号を受けて上記開閉弁(24)を
開放する開閉制御手段(33)が設けられていることを特徴
とする空気調和装置。