JPH10288410A

JPH10288410A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH10288410A
Application number: JP9545597A
Authority: JP
Inventors: Ikuji Ishii; 郁司石井; Norio Ashida; 紀雄足田; Shinichi Nakaishi; 伸一中石; Makoto Furuta; 真古田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】現地の施工状態に関わらず、潤滑油を確実に
回収する油戻し運転を行い、圧縮機の信頼性を向上す
る。【解決手段】空気調和装置(30)の制御手段(40)は、油
戻し運転開始後、所定の最小時間(t1)が経過したか否か
を判定する（Ｓ１）。最小時間(t1)経過後、演算部(42)
は、吸入冷媒のスーパーヒート(SH)を演算する（Ｓ
３）。判定部(43)は、吸入スーパーヒート(SH)が所定値
(SH1)以下である状態が所定時間(t2)連続したか否かを
判定する（Ｓ４）。また、油戻し運転が所定の最大時間
(t3)行われたか否かを判定する（Ｓ５）。吸入スーパー
ヒート(SH)が所定値(SH1)以下の状態が所定時間(t2)連
続した場合、または、油戻し運転が所定の最大時間(t3)
行われた場合は、油戻し運転を終了する（Ｓ６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置における
圧縮機の潤滑油の回収に係り、特に、油戻し運転の好適
化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及
び蒸発器を配管で接続して構成される冷媒回路を備えた
冷凍装置が用いられている。ここで、圧縮機は、蒸発器
から流れてきた低圧のガス冷媒をシリンダ内に吸い込
み、この低圧ガス冷媒をピストンで圧縮して高圧のガス
冷媒に昇圧した後、凝縮器に向かって吐出する。圧縮機
の内部には、ピストン等の摺動部分があり、金属同士の
接触を避けてその摩耗を防ぐ等のため、潤滑油が用いら
れている。

【０００３】冷凍機の運転の際には、この潤滑油は、吐
出ガスとともに圧縮機の外に吐出される。通常は、圧縮
機から吐出された潤滑油は、冷媒とともに冷媒回路を循
環し、再び圧縮機に戻る。

【０００４】しかし、冷媒配管が長い場合には、潤滑油
が冷媒回路内に滞留することがあり、圧縮機の潤滑作用
が十分に行えない場合がある。

【０００５】そのため、冷媒回路内に滞留した潤滑油を
強制的に圧縮機に戻す運転、つまり油戻し運転を行うこ
とがある。例えば、特開昭６３−７３０５２号公報に開
示された冷凍装置では、潤滑油が滞留したであろうと想
定される経験的に定めた一定時間の運転の後、所定時間
の油戻し運転を行うようにしている。具体的には、８時
間の連続運転の後、３分間の油戻し運転を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の油戻し
運転には、以下のような課題があった。すなわち、油戻
し運転を一律に所定時間行うこととしているため、冷媒
回路の配管の施工状態によっては、当該所定時間が相対
的に短すぎたり長すぎたりすることがあった。

【０００７】例えば、ビルディングに設置される大規模
な空気調和装置等では、その冷媒回路の配管は、構成が
複雑になるとともに、配管長が長くなる。また、配管の
分岐箇所も多くなる。そのため、現地の施工状態によっ
ては、上記所定時間の油戻し運転を行っても、圧縮機に
十分な量の潤滑油が戻らない場合がある。その結果、潤
滑油の不足により圧縮機の破損を招く等、空気調和装置
の信頼性を損なうことがあった。

【０００８】また、逆に、上記の問題を未然に回避する
ために、厳しい制約のもとで現地の施工を行う必要があ
るので、施工に多くの時間及び費用を要することもあっ
た。

【０００９】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、現地の施工状態に関
わらず、潤滑油を確実に回収する油戻し運転を行い、圧
縮機の信頼性を向上することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、油戻し運転時に、圧縮機に吸入される冷
媒の吸入スーパーヒートに基づいて、潤滑油が圧縮機に
戻っているか否かを判断し、必要に応じて油戻し運転の
運転時間を変更するようにした。

【００１１】具体的には、請求項１に記載の発明が講じ
た手段は、圧縮機(1)、熱源側熱交換器(3)、減圧手段
(4,6)、利用側熱交換器(7)が順に接続されて成る冷媒回
路(20)を備え、冷媒回路(20)内の潤滑油を圧縮機(1)に
回収する油戻し運転を行うように構成された冷凍装置に
おいて、油戻し運転時に、圧縮機(1)に吸入される冷媒
のスーパーヒート(SH)を算出し、該スーパーヒート(SH)
が予め定められた所定値(SH1)以下である状態が所定時
間(t2)連続したときに油戻し運転を終了する制御手段(4
0)が設けられている構成としたものである。

【００１２】上記発明特定事項により、吸入スーパーヒ
ート(SH)が所定値(SH1)以下になったときには、圧縮機
(1)に若干の液冷媒が吸入されていることが想定され
る。冷媒回路中の潤滑油は液冷媒とともに圧縮機(1)に
戻りやすく、また、経験的にも、液冷媒が吸入されてい
る場合には、潤滑油は圧縮機に戻っていると判断され
る。従って、吸入スーパーヒート(SH)が所定値(SH1)以
下である状態が所定時間(t2)連続したときは、圧縮機に
潤滑油が戻っていることが合理的に判断され、油戻し運
転は終了することになる。

【００１３】請求項２に記載の発明が講じた手段は、請
求項１に記載の冷凍装置において、制御手段(40)は、油
戻し運転を開始後、所定の最小時間(t1)を経過したとき
から吸入冷媒のスーパーヒート(SH)の算出を始め、該ス
ーパーヒート(SH)が所定値(SH1)以下である状態が予め
定められた所定時間(t2)以上連続した場合、または油戻
し運転開始後予め定められた所定の最大時間(t3)を経過
した場合に、油戻し運転を終了する構成としたものであ
る。

【００１４】上記発明特定事項により、少なくとも所定
の最小時間(t1)の間は油戻し運転を行うことになり、一
時的な運転状態の変動等により吸入スーパーヒート(SH)
が所定値(SH1)以下となった場合であって、必要最小限
の油戻し運転は行われる。また、油戻し運転が所定の最
大時間(t3)を経過した場合には、強制的に油戻し運転は
終了することになり、過度の油戻し運転は抑制される。
従って、たとえ運転状態の変動等により吸入スーパーヒ
ート(SH)が安定しない場合であっても、適正量の油戻し
運転が行われることになる。

【００１５】請求項３に記載の発明が講じた手段は、請
求項１に記載の冷凍装置において、制御手段(40)は、圧
縮機(1)の吸入冷媒の圧力を検出する低圧検出手段(12)
と、圧縮機(1)の吸入冷媒の温度を検出する吸入温度検
出手段(15)と、低圧検出手段(12)で検出した吸入冷媒の
圧力に対する相当飽和温度を演算し、吸入温度検出手段
(15)から検出した吸入冷媒温度と該相当飽和温度とから
吸入冷媒のスーパーヒート(SH)を演算する演算手段(42)
と、上記吸入冷媒のスーパーヒート(SH)が予め定められ
た所定値(SH1)以下か否かを判定する判定手段(43)と、
油戻し運転が開始された後の経過時間、または上記判定
手段(43)が吸入冷媒のスーパーヒート(SH)は所定値(SH
1)以下であると判定している状態の継続時間を計測する
運転タイマー(45)と、上記判定手段(43)が吸入冷媒のス
ーパーヒート(SH)は上記所定値(SH1)以下であると判定
する状態が予め定められた所定時間(t2)連続したときに
油戻し運転を終了させる運転制御手段(44)とを備えてい
る構成としたものである。

【００１６】上記発明特定事項により、具体的な構成に
より、制御手段(40)が得られることになる。具体的に
は、油戻し運転時に、低圧検出手段(12)は吸入冷媒の圧
力を検出し、吸入温度検出手段(15)は吸入冷媒の温度を
検出する。演算手段(42)は吸入冷媒圧力に対する相当飽
和温度を演算し、この相当飽和温度と吸入冷媒温度とか
ら、吸入冷媒のスーパーヒート(SH)を演算する。そし
て、演算手段(42)の演算結果は判定手段(43)に送られ、
判定手段(43)の判定結果及び運転タイマー(45)の計測時
間に基づいて、運転制御手段(44)は油戻し運転を終了す
るか否かを判定することになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】−空気調和装置(30)の構成− 図１に示すように、本実施形態に係る空気調和装置(30)
は、冷媒回路(20)及び制御手段(40)を備えている。

【００１９】冷媒回路(20)は、圧縮機(1)、四路切換弁
(2)、熱源側熱交換器である室外側熱交換器(3)、室外側
電子膨張弁(4)、レシーバ(5)、複数の室内側電子膨張弁
(6,6,…)、利用側熱交換器である複数の室内側熱交換器
(7,7,…)、及びアキュムレータ(8)が配管(21)によって
接続されて構成されている。複数の室内側電子膨張弁
(6,6,…)及び室内側熱交換器(7,7,…)は、互いに並列に
設けられ、それぞれが室内ユニット(U2,U2,…)に収納さ
れて各部屋に設置されている。一方、圧縮機(1)、四路
切換弁(2)、室外側熱交換器(3)、室外側電子膨張弁
(4)、レシーバ(5)、及びアキュムレータ(8)は、室外ユ
ニット(U1)に収納されている。

【００２０】そして、冷媒回路(20)には、以下に説明す
る圧力センサ及び温度センサが取り付けられている。

【００２１】すなわち、圧縮機(1)の吐出側配管には、
圧縮機(1)の吐出冷媒の圧力を検出する高圧センサ(11)
が設けられ、吸入側配管には、圧縮機(1)の吸入冷媒の
圧力を検出する低圧検出手段たる低圧センサ(12)が設け
られている。

【００２２】また、圧縮機(1)の吐出側配管には、圧縮
機(1)の吐出冷媒の温度を検出する吐出温度センサ(13)
が取り付けられている。圧縮機(1)の吸入側配管には、
圧縮機(1)の吸入冷媒の温度を検出する吸入温度検出手
段である吸入温度センサ(15)が取り付けられている。室
内側電子膨張弁(6)と室内側熱交換器(7)との間には、第
１温度センサ(14)が設けられ、室内側熱交換器(7)と四
路切換弁(2)との間には、第２温度センサ(16)が設けら
れている。

【００２３】そして、室外側電子膨張弁(4)、室内側電
子膨張弁(6,6,…)、各圧力センサ(11,12)、及び各温度
センサ(13〜16)は、制御手段(40)に接続されている。次
に、制御手段(40)について説明する。

【００２４】図２に示すように、制御手段(40)は、入力
部(41)、演算部(42)、判定部(43)、運転制御部(44)、及
び運転タイマー(45)を備えている。

【００２５】入力部(41)は、各圧力センサ(11),(12)か
ら冷媒圧力の情報を、各温度センサ(13)〜(16)から冷媒
温度の情報を受け取る。

【００２６】演算部(42)は、入力部(41)から受け取った
吸入冷媒圧力に基づいてその相当飽和温度（相当飽和ガ
ス温度）を演算し、この相当飽和温度と入力部(41)から
受け取った吸入冷媒温度とから、吸入スーパーヒート(S
H)を演算する。

【００２７】判定部(43)は、演算部(42)から吸入スーパ
ーヒート(SH)の情報を受け取り、この吸入スーパーヒー
ト(SH)と予め定められた所定値(SH1)との大小関係を判
定する。

【００２８】運転タイマー(45)は、油戻し運転が開始さ
れた後の経過時間、または吸入スーパーヒート(SH)が所
定値(SH1)以下の状態の継続時間をカウントする。

【００２９】運転制御部(44)は、判定部(43)の結果を受
け、圧縮機(1)、室外側電子膨張弁(4)及び室内側電子膨
張弁(6,6,…)を制御することにより、空気調和装置(30)
の運転を制御する。

【００３０】−空気調和装置(30)の動作− 空気調和装置(30)は、四路切換弁(2)を切り換えること
により、冷房運転または暖房運転を選択的に行うととも
に、冷媒回路(20)内の潤滑油を圧縮機(1)に戻す油戻し
運転を行う。本発明の特徴は油戻し運転にあるので、こ
こでは冷房運転及び暖房運転の説明は省略し、油戻し運
転のみについて説明する。

【００３１】油戻し運転は、例えば８時間ごとに、周期
的に行われる。室外側電子膨張弁(4)及び室内側電子膨
張弁(6,6,…)は全開に設定され、図示しない室外ユニッ
ト(U1)及び室内ユニット(U2)の送風機は停止させる。

【００３２】この状態で、圧縮機(1)を運転し、冷媒回
路(20)に冷媒を循環させる。このように冷媒を循環させ
ることにより、冷媒回路(20)中に滞留している潤滑油は
冷媒の流れに乗って圧縮機(1)に吸入され、圧縮機(1)に
戻ることになる。

【００３３】具体的には、図３のフローチャートに示す
ように、まず、油戻し運転を開始した（ステップＳ１）
後、所定の最小時間(t1)が経過したか否かが判定される
（ステップＳ２）。本実施形態では、最小時間(t1)は、
３．５分に設定されている。

【００３４】最小時間(t1)が経過している場合には、ス
テップＳ３に進み、制御手段(40)の演算部(42)におい
て、吸入スーパーヒート(SH)の演算が行われる（ステッ
プＳ３）。

【００３５】そして、制御手段(40)の判定部(43)におい
て、吸入スーパーヒート(SH)が、所定時間(t2)の間、予
め定めた所定値(SH1)以下か否かが判定される（ステッ
プＳ４）。この所定値(SH1)は、圧縮機(1)に油が十分に
戻ったときの吸入スーパーヒートであり、本実施形態で
は、実験その他の経験に基づき、５度に設定している。
また、所定時間(t2)も経験に基づき、本実施形態では３
０秒に設定している。すなわち、吸入スーパーヒートが
５度以下の状態が３０秒間継続すれば、圧縮機(1)には
潤滑油が十分に戻っているとみなされる。

【００３６】そして、吸入スーパーヒート(SH)が所定値
(SH1)以下の状態が所定時間(t2)連続した場合には、圧
縮機(1)には十分な量の潤滑油が戻ったと判断し、運転
制御部(44)が油戻し運転を終了する（ステップＳ６）。

【００３７】一方、吸入スーパーヒート(SH)が所定値(S
H1)よりも大きい場合には、ステップＳ５に進み、油戻
し運転開始から所定の最大時間(t3)が経過しているか否
かが判定される（ステップＳ５）。たとえ、吸入スーパ
ーヒート(SH)が所定値(SH1)よりも小さい場合であって
も、油戻し運転を長時間続けることは圧縮機(1)への液
バック等の弊害を招くので、好ましくない。そのため、
最大時間(t3)は、油戻し運転の継続を許容する最大の時
間を設定するものであり、本実施形態では、実験その他
の経験に基づき、７分に設定している。

【００３８】油戻し運転開始から最大時間(t3)が経過し
ている場合には、油戻し運転を継続すべきでないと判断
し、ステップＳ６に進んで、運転制御部(44)が油戻し運
転を終了する（ステップＳ６）。一方、油戻し運転から
最大時間(t3)時間経過していない場合には、ステップＳ
３に戻り、再び吸入スーパーヒート(SH)の演算以降の処
理が行われる。

【００３９】以上のようにして、油戻し運転が行われ
る。油戻し運転が終了すると、制御手段(40)の運転制御
部(44)は、圧縮機(1)、室外側電子膨張弁(4)及び室内側
電子膨張弁(6,6,…)を制御し、空気調和装置(30)を油戻
し運転前の運転状態に復帰させる。

【００４０】−空気調和装置(30)の効果− このように、本空気調和装置(30)によれば、油戻し運転
を一律に一定時間行うのではなく、圧縮機(1)の吸入ス
ーパーヒート(SH)を演算し、この吸入スーパーヒート(S
H)の値に基づいて、潤滑油が戻っているか否かの推定を
行っている。そのため、配管長が長い場合や分岐部が多
い場合など、配管(21)の施工状態が油が戻りにくい状態
となる場合であっても、油が十分に圧縮機(1)に返らな
いまま油戻し運転を終了することがなく、潤滑油不足に
よる圧縮機(1)の破損等を有効に防止することができ
る。

【００４１】また、施工状態が良好で、冷媒回路(20)の
潤滑油が圧縮機(1)に戻りやすい場合には、従来よりも
短期に油戻し運転を終了することができる。すなわち、
本実施形態では、最も短い場合では、最小時間(t1)の経
過の後、油戻し運転が終了する。従って、通常運転への
復帰を早期に行うことができる。

【００４２】以上のように、本空気調和装置(30)では、
施工状態に応じた好適な運転時間で油戻し運転を行うこ
とができるとともに、油戻しを確実に行うことができる
ので、圧縮機(1)の信頼性を向上することができる。

【００４３】なお、最小時間(t1)、所定時間(t2)、及び
最大時間(t3)は、上記の値に限定されるものではなく、
冷凍装置の種類に応じて任意に設定することができる。
実験や経験則に基づいて設定することができる。

【００４４】また、本発明でいうところの冷凍装置は、
狭義の冷凍装置に限られず、ヒートポンプ式空気調和装
置、冷房専用機、暖房専用機、冷蔵装置等を含む広い意
味での冷凍装置である。従って、上記の油戻し運転の適
用対象は、空気調和装置(30)に限定されるものではな
い。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。

【００４６】請求項１に記載の発明によれば、吸入スー
パーヒートを基に、冷媒回路中の潤滑油が圧縮機に戻っ
ているか否かを合理的に判断することができる。そのた
め、吸入スーパーヒートが所定値以下である場合には潤
滑油が戻っていると判断し、ただちに油戻し運転を終了
することができ、早期に元の運転状態に復帰することが
できる。一方、吸入スーパーヒートが所定値よりも大き
い場合には潤滑油が戻っていないと判断し、十分な量の
潤滑油が戻るまで油戻し運転を行うことができる。この
ように、冷凍装置の施工状態に応じて機動的に油戻し運
転を変更することができるので、潤滑油を確実に回収す
る油戻し運転を好適に行うことが可能となる。

【００４７】請求項２に記載の発明によれば、少なくと
も所定の最小時間の間は油戻し運転を行うことになり、
一時的な運転状態の変動等により吸入スーパーヒートが
所定値以下となった場合であって、必要最小限の油戻し
運転を確保することができる。また、油戻し運転が所定
の最大時間を経過した場合には、強制的に油戻し運転を
終了するので、過度の油戻し運転を防止することができ
る。従って、たとえ運転状態の変動等により吸入スーパ
ーヒートが安定しない場合であっても、適正量の油戻し
運転を行うことができる。

【００４８】請求項３に記載の発明によれば、具体的な
構成により、施工状態に応じて好適な油戻し運転を行う
冷凍装置の制御手段を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気調和装置の冷媒回路図である。

【図２】制御手段の構成図である。

【図３】油戻し運転のフローチャートである。

【符号の説明】

(1) 圧縮機 (2) 四路切換弁 (3) 室外側熱交換器 (4) 室外側電子膨張弁 (6) 室内側電子膨張弁 (7) 室内側熱交換器 (11) 高圧センサ (12) 低圧センサ (13) 吐出温度センサ (15) 吸入温度センサ (40) 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中石伸一大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者古田真大阪府堺市金岡町1304番地ダイキン工業株式会社堺製作所金岡工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機(1)、熱源側熱交換器(3)、減圧手
段(4,6)、利用側熱交換器(7)が順に接続されて成る冷媒
回路(20)を備え、冷媒回路(20)内の潤滑油を圧縮機(1)
に回収する油戻し運転を行うように構成された冷凍装置
において、油戻し運転時に、圧縮機(1)に吸入される冷媒のスーパ
ーヒート(SH)を算出し、該スーパーヒート(SH)が予め定
められた所定値(SH1)以下である状態が所定時間(t2)連
続したときに油戻し運転を終了する制御手段(40)が設け
られていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】請求項１に記載の冷凍装置において、制御手段(40)は、油戻し運転を開始後、所定の最小時間
(t1)を経過したときから吸入冷媒のスーパーヒート(SH)
の算出を始め、該スーパーヒート(SH)が所定値(SH1)以
下である状態が予め定められた所定時間(t2)以上連続し
た場合、または油戻し運転開始後予め定められた所定の
最大時間(t3)を経過した場合に、油戻し運転を終了する
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】請求項１に記載の冷凍装置において、制御手段(40)は、圧縮機(1)の吸入冷媒の圧力を検出する低圧検出手段(1
2)と、圧縮機(1)の吸入冷媒の温度を検出する吸入温度検出手
段(15)と、低圧検出手段(12)で検出した吸入冷媒の圧力に対する相
当飽和温度を演算し、吸入温度検出手段(15)から検出し
た吸入冷媒温度と該相当飽和温度とから吸入冷媒のスー
パーヒート(SH)を演算する演算手段(42)と、上記吸入冷媒のスーパーヒート(SH)が予め定められた所
定値(SH1)以下か否かを判定する判定手段(43)と、油戻し運転が開始された後の経過時間、または上記判定
手段(43)が吸入冷媒のスーパーヒート(SH)は所定値(SH
1)以下であると判定している状態の継続時間を計測する
運転タイマー(45)と、上記判定手段(43)が吸入冷媒のスーパーヒート(SH)は上
記所定値(SH1)以下であると判定する状態が予め定めら
れた所定時間(t2)連続したときに油戻し運転を終了させ
る運転制御手段(44)とを備えていることを特徴とする冷
凍装置。