KR19980070270A - 냉매순환장치, 냉매회로조립방법 - Google Patents

Abstract

냉매로서 예를 들면 HFC(하이드로플루오로카본)계냉매, 냉동기유로서 알킬벤젠계 등을 사용하는 냉매와 냉동기유가 잘 용해하지 않는 냉매회로를 갖는 냉매순환장치에 관한 것으로서, HFC(하이드로플루오로카본)계냉매에 대해서 알킬벤젠 등 약상용성의 냉동기유를 사용한 경우 액상냉매로의 냉동기유의 용해성이 저하한다는 문제점을 해결하기 위해서, 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로에 있어서, 응축압력 및 응축온도조건하에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 갖고, 또한 증발압력 및 증발온도조건에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 가짐과 동시에, 냉매보다 비중이 작은 냉동기유를 사용하여 응축기와 감압장치 사이에 오일방울을 부유시켜 유출시키는 액체저장용기를 접속하는 구성하는 구성으로 하였다.

이렇게 하는 것에 의해서, 압축기에서 유출한 냉동기유를 확실하게 압축기로 되돌려보낼 수 있고 압축요소부의 정상적인 윤활 및 밀봉기능이 유지되기 때문에 압축기의 신뢰성이 높은 장치가 얻어지고, 또 구조가 간단하고 생산성, 비용성능이 우수하며 먼지의 막힘 등에 의한 성능저하도 발생하지 않는다는 효과가 얻어진다.

Description

냉매순환장치, 냉매회로조립방법

냉매로서 예를 들면 HFC(하이드로플루오로카본)계냉매, 냉동기유로서 알킬벤젠계 등을 사용하는 냉매와 냉동기유가 잘 용해하지 않는 냉매회로를 갖는 냉매순환장치에 관한 것이다.

종래의 냉동공조사이클장치의 1예를 도 20에 도시한다. 종래, 예를 들면 일본국 특허공개공보 평성7-208819호에 개시된 바와 같이, HFC(하이드로플루오로카본)계냉매에 대해서 알킬벤젠 등 약상용성의 냉동기유를 사용한 경우, 액상냉매로의 냉동기유의 용해성이 저하하는 저압측에 마련한 어큐뮬레이터로부터의 오일반환이 압축기의 신뢰성상 중요한 과제였다. 도 20은 냉매로서 HFC계냉매, 냉동기유로서 약상용성의 오일을 사용하는 냉동공조사이클장치를 도시한 것으로서, (1)은 냉매가스를 압축하는 압축기, (2)는 냉매의 흐름방향을 역전시키는 기능을 갖는 사방밸브, (5)는 감압장치, (7)은 잉여냉매를 저장하는 어큐뮬레이터이고, (14)는 압축기(1)내에 저장하여 압축기(1)의 슬라이딩부의 윤활 및 압축실의 봉지를 실행하는 냉동기유, (52)는 압축기(1)에서 토출된 고압냉매가스를 응축시키는 응축기, (55)는 증발기이다.

이 냉동공조사이클장치에서 사용하는 약상용성의 냉동기유, 예를 들면 알킬벤젠은 HFC계냉매에 대해 응축압력 및 응축온도 조건하에 있어서의 액상냉매로의 용해율이 0.5∼7wt%, 또는 증발압력 및 증발온도 조건하에 있어서의 액상냉매로의 용해율이 0∼2.0wt%의 비용해성 또는 미약한 용해성을 가짐과 동시에 그의 비중량이 -20℃∼+60℃의 온도영역에 있어서 동일 온도와 그의 포화증기압하에 있어서의 액상냉매의 비중량보다 작은 값으로 된다.

다음에, 냉동기유의 거동에 대해서 설명한다. 압축기(1)에 의해 압축된 고압냉매가스는 응축기(52)로 토출된다. 압축기의 윤활 및 압축실의 봉지에 사용된 냉동기유(14)는 대부분이 밀폐용기바닥부로 되돌아가지만, 오일순환율로 0.3∼2.0wt%정도의 냉동기유는 냉매와 함께 압축기(1)에서 토출된다. 냉매가스가 흐르는 응축기(52)의 관직경은 냉매가스유속이 냉동기유를 하류로 반송하는 데에 충분한 유속을 확보하도록 설정되어 있다. 응축기(52)의 출구부근에서는 대부분의 냉매는 액화하여 관내유속은 현저히 저하하지만, 냉동기유는 응축액상냉매 대해 약한 상용성을 가지므로 액상냉매에 용해되어 감압장치(5)로 반송된다. 감압장치(5)의 하류영역에서는 냉매의 온도와 압력은 현저히 저하하고, 냉동기유는 액상냉매에 대해 비상용성 또는 미약한 용해성으로 변한다. 감압장치(5)의 하류영역에서 발생하는 액상냉매의 일부의 가스화에 의해 냉매유속은 급격히 증가하고, 계속되는 증발기(55)의 관직경은 냉매가스유속이 냉동기유를 하류로 반송하는 데에 충분한 유속을 확보하도록 설정되어 있기 때문에, 냉동기유는 어큐뮬레이터(7)로 반송된다. 냉동기유는 증발압력 및 증발온도조건하에 있어서, 액상냉매로의 용해성이 없거나 또는 미약하기 때문에, 어큐뮬레이터(7)내에서 냉동기유(81)은 액상냉매(13)의 위쪽에 분리층을 형성한다. 이 때문에 어큐뮬레이터내에 있어서 냉매를 외부로 보내는 도출관(71)에 어큐뮬레이터 하단(7a)로부터의 높이가 다른 여러개의 오일반환구멍(72a), (72b), (72c), (72d)를 마련하는 것에 의해 압축기(1)로의 오일반환을 촉진하는 구조로 되어 있다.

한편, 종래의 냉동공조사이클장치의 다른 1예로서 공개특허공보 소화64-19253호에 개시되는 냉동공조사이클장치를 도 21에 도시한다. (1)은 냉매가스를 압축하는 압축기, (52)는 압축기(1)에서 토출된 고압냉매가스를 응축시키는 응축기, (31)은 전단감압장치, (6)은 잉여냉매를 저장하는 리시버, (32)는 후단감압장치, (55)는 증발기, (2)는 냉매의 흐름을 역전시키는 기능을 갖는 사방밸브이다.

다음에, 이 냉동공조사이클장치의 동작에 대해서 설명한다. 압축기(1)에 의해 압축된 고압냉매가스는 응축기(52)를 액화하면서 통과하고, 전단감압장치(31)에 의해 감압되어 리시버(6)으로 들어간다. 여기서, 리시버(6)의 전후의 감압장치를 제어하는 것에 의해 장치의 부하상황에 따라 잉여냉매를 저장시키고, 성능, 효율의 최적화 및 압축기의 신뢰성을 확보한다. 리시버(6)에서 나온 액상냉매는 후단감압장치(32)에 의해 더욱 필요한 증발압력까지 감압되어 계속되는 증발기(54)를 통과해서 압축기(1)에 흡입된다.

종래의 예로 든 도 20의 냉매로서 HFC(하이드로플루오로카본)계냉매, 냉동기유로서 알킬벤젠계의 오일을 사용하는 냉동공조사이클장치에서는 어큐뮬레이터(7)내에 다량의 잉여냉매가 저장되어 액면이 높아진 경우에 있어서 이하와 같은 문제가 있었다.

먼저, 액상냉매에 완전히 용해되지 않는 냉동기유(81)은 액상냉매(13)과 2층분리해서 위쪽에 체류하지만, 어큐뮬레이터(7)내의 도출관(71)의 오일반환구멍(72)에서는 하단에 마련된 구멍(72a)에 비해 위쪽의 구멍(72c), (72d)로부터의 흡인력이 저하하기 때문에, 아래쪽의 액상냉매(13)만이 도출관(71)내로 유입해서 위쪽의 냉동기유(81)은 거의 유입하지 않게 된다. 따라서, 냉동기유(81)은 어큐뮬레이터(7)내에 다량으로 체류하게 되어 버려 압축기(1)내의 냉동기유(81)이 고갈되어 윤활불량을 일으킬 우려가 있었다. 다음에, 액상냉매층의 액면이 높아지면 도출관(71)의 여러개의 오일반환구멍에서 액상냉매가 흡입되기 때문에 압축기(1)로 다량의 액상냉매가 되돌아오게 되고, 압축실내에 비압축성의 액상냉매가 공급되는 것에 의한 압축실내의 급격한 압력상승을 야기시키거나 또 압축실에서 토출된 액상냉매가 압축기밀폐용기내에 체류되는 것에 의해, 냉동기유(81) 대신에 액상냉매가 윤활요소부로 공급되어 압축기(1)의 축받이, 압축요소 슬라이딩부의 소결 등, 신뢰성의 저하를 초래할 우려가 있었다. 또, 압축기(1)에 다량의 액상냉매가 되돌아 오지 않도록 오일반환구멍(72)의 직경을 작게 설정하면, 냉동기유(81)의 반환이 더욱 악화됨과 동시에 회로내의 먼지, 불순물 등이 오일반환구멍(72)에 잘 막히게 되는 우려가 있었다.

종래의 예로서 든 도 21의 냉동공조사이클장치에서는 냉매에 대해서 상용성을 갖는 냉동기유를 사용하는 경우에 있어서는 문제없이 운전할 수 있지만, 비상용성 또는 약상용성의 냉동기유를 사용한 경우, 오일순환율이 큰 운전조건에서는 리시버(54)내에 있어서 액상냉매에 용해불능인 냉동기유가 위쪽으로 분리해서 체류되게 되어 압축기(1)내의 냉동기유가 고갈되어 윤활불량을 일으킬 우려가 있었다.

종래, 냉매로서 R22를 사용하는 압축기의 제조공정중에 기밀시험을 실행할 때에는 토출관과 흡입관을 지그로 막아 28kgf/cm²G의 압력으로 실행하고 있다. 그러나, HFC(하이드로플루오로카본)계냉매로서 R410A등의 고압냉매를 사용하는 경우, 종래냉매에 상당하는 압력은 R410A에서는 45kgf/cm²G로 상당히 고압으로 되기 때문에 기밀시험을 실행할 때에 지그가 쉽게 어긋날 우려가 있었다.

본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 냉매와 냉동기유가 용해하기 어려운 냉매회로를 갖는 경우라도 냉동기유를 확실하게 압축기로 되돌려 보내고 또한 다량의 액상냉매를 압축기로 되돌려 보내는 일이 없도록 잉여액상냉매를 저장할 수 있는 신뢰성이 높은 냉동공조장치를 제공하는 것이다. 또, 냉매회로로 유출한 냉동기유를 확실하게 회수할 수 있는 신뢰성이 높은 제품과 안정성을 확보하는 것이다. 또, 본 발명의 다른 목적은 간단한 구성으로 저렴하고 신뢰성이 높은 장치를 얻는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1을 도시한 냉매순환장치의 개념도,

도 2는 본 발명의 실시예 1 및 2를 도시한 액체저장용기의 개념도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 냉매순환장치의 개념도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 냉매순환장치의 개념도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 액체저장용기의 개념도,

도 6은 본 발명의 기동후의 액체저장용기내의 오일의 체류상태의 변화를 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 냉매순환장치의 개념도,

도 8은 본 발명의 다른 실시예의 냉동공조장치의 구성도,

도 9는 본 발명의 다른 실시예의 냉동공조장치의 구성도,

도 10은 본 발명의 액상냉매로의 냉동기유의 용해율 및 오일순환율과 압축기주파수의 관계 드을 도시한 도면,

도 11은 본 발명의 다른 실시예의 냉동공조장치의 구성도,

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액상냉매로의 냉동기유의 용해율 및 오일순환율과 압축기주파수의 관계 및 응축온도와 리시버내 온도의 관계를 도시한 도면,

도 13은 본 발명의 다른 실시예의 냉동공조장치의 구성도,

도 14는 본 발명의 다른 실시예의 냉동공조장치의 구성도,

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 의한 액상냉매로의 냉동기유의 용해율 및 오일순환율과 압축기주파수의 관계를 도시한 도면,

도 16은 본 발명의 다른 실시예의 냉동공조장치의 구성도,

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 의한 리시버의 구조의 1예를 도시한 도면,

도 18은 본 발명의 다른 실시예에 의한 리시버의 구조의 1예를 도시한 도면,

도 19는 본 발명의 다른 실시예에 의한 장치의 부분설명도,

도 20은 종래의 냉동공조사이클장치의 구성도,

도 21은 종래의 다른 예에 의한 냉동공조사이클장치의 구성도.

※부호의 설명※

1 압축기, 2 사방밸브, 3 실내 열교환기, 4 실외 열교환기, 5 감압장치, 5a 전단감압장치, 5b 후단감압장치, 6 액체저장용기, 7 액체저장용기, 8 액체저장용기 입구배관, 9 액체저장용기 출구배관, 10 액체저장용기, 11 액체저장용기 입구배관, 12 액체저장용기 출구배관, 13 냉매, 14 냉동기유, 15a 전단측 전동팽창밸브, 15b 후단측 전동팽창밸브, 16 실내송풍기, 17 실외송풍기, 52 응축기, 54 리시버, 55 증발기, 7 어큐뮬레이터, 14 냉동기유, 13 냉매, 60 오일분리기, 61 오일분리망, 62 오일반환용 미세관, 63 압축기 토출관의 축관부, 31 전단감압장치, 32 후단감압장치, 41 리시버유입관, 42 리시버유출관, 43 리시버도통구멍, 71 어큐뮬레이터도출관, 72 어큐뮬레이터 도출관의 오일반환구멍, 81 냉동기유, 100 서미스터, 101 머플러, 102 응축기용 팬, 103 압력센서, 104 히터, 110 봉지용 O링, 111 발톱, 112 스프링, 113 지그, 121 실외기, 122 실내기, 123 취출구, 124 연장배관, 125 실외기전기품, 126 실내기전기품.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로에 있어서, 응축압력 및 응축온도조건하에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 갖고, 또한 증발압력 및 증발온도조건에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 가짐과 동시에 냉매보다 비중이 작은 냉동기유를 사용하고, 응축기와 감압장치 사이에 오일방울을 부유시켜 유출시키는 액체저장용기를 접속한다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 냉매의 흐름방향을 전환하는 수단을 구비하고, 냉매가 잉여로 되는 흐름방향에 있어서의 응축기와 감압장치 사이에 오일방울을 부유시켜서 유출시키는 액체저장용기를 접속한다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 압축기, 냉매의 흐름방향을 전환하는 수단, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로에 있어서, 응축압력 및 응축온도조건하에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 갖고, 또한 증발압력 및 증발온도조건에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 갖는 냉동기유를 사용하고 감압장치의 중간에 액체저장용기를 배치한다.

본 발명의 관한 냉매순환장치는 액체저장용기로의 냉매의 입구와 출구의 냉매배관을 용기의 하부에서 용기내에 삽입하고, 액체저장용기내의 냉매를 아래쪽에서 위쪽으로 흐르게 하여 교반시킨다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 잉여냉매를 저장하는 액체저장용기의 입구배관에서 유입하는 위치에서의 냉매의 상(相)상태 또는 압력상태를 변화시켜서 액체저장용기내의 냉매를 교반한다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 응축기출구냉매의 과냉각도에 상당하는 과냉각특성값을 검출하는 과냉각검지수단 및 압축기의 흡입냉매의 과열도에 상당하는 과열특성값을 검지하는 과열검지수단중 적어도 한쪽을 갖고, 이 과열검지수단의 검지결과와 과냉각검지수단의 검지결과중 적어도 한쪽의 검지결과에 대응한 목표값과의 편차값을 연산하는 연산수단 및 이 연산수단의 연산결과에 따라서 고압측과 저압측중 적어도 한쪽의 감압장치의 제어밸브를 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 감압장치로서 제어가능한 제어밸브를 사용하고 용기내의 액상냉매가 일시적으로 비게 되도록 제어밸브의 개구면적을 제어하는 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 감압장치로서 제어가능한 제어밸브를 사용하고, 기동에서 소정 시간후에 상기 제어밸브를 제어하는 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로, 냉매회로에 순환하는 냉매에 대해서 응축압력과 응축온도조건과 증발압력과 증발온도조건에서 액상냉매로 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 냉동기유, 상기 냉매회로에 마련되어 상기 냉매를 저장하는 액체저장용기 및 압축기에서 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해 액체저장용기내의 액상냉매로의 냉동기유의 용해율이 동일 정도 또는 상회하도록 액체저장용기내의 냉매의 온도 및 압력중 적어도 한쪽을 설정하는 오일용해율설정수단을 구비한 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 냉매회로에 마련되어 냉매를 저장하는 액체저장용기의 전후에 감압장치를 마련하고, 이 감압장치에 의해서 압축기에서 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해 액체저장용기내의 액상냉매로의 냉동기유의 용해율이 동일 정도 또는 상회하도록 냉매의 온도 및 압력을 설정하는 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 액체저장용기의 전후의 감압장치중 적어도 전단의 감압장치로서 오일미세화수단을 사용한 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로, 냉매회로에 순환하는 냉매에 대해서 응축압력과 응축온도조건과 증발압력과 증발온도조건에서 액상냉매로 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 냉동기유, 냉매회로에 마련되어 냉매를 저장하는 액체저장용기 및 압축기에서 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율이 액체저장용기내의 액상냉매가 냉동기유를 용해하는 용해율에 대해 동일 정도 또는 하회하도록 압축기의 내부 또는 압축기의 토출측에 마련되어 오일의 순환율을 낮추는 오일회수수단을 구비한 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 냉매회로에서 액체저장용기로 냉매가 유입하는 유입관 및 액체저장용기에서 냉매회로로 냉매가 유출하는 유출관의 각각의 관의 개구부를 액체저장용기하부에 마련함과 동시에 유입관에서 집적 유출관에 냉매가 흐르는 구성으로 한 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치는 압축기의 토출측배관에 마련되어 배관 외직경치수를 변화시킨 걸어맞춤부를 구비한 것이다.

본 발명에 관한 냉매순환장치에 있어서, 냉동기유는 냉매에 대해서 응축압력 및 응축온도조건에서 액상냉매로의 중량용해율이 0.5∼7.0%, 또한 증발압력 및 증발온도조건에서 액상냉매로의 중량용해율이 0∼2.0%의 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 것이다.

본 발명에 관한 냉매회로조립방법은 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로에 순환하는 냉매를 저장하는 액체저장수단을 냉매회로에 마련하는 공정, 액상냉매에 대해 응축압력과 응축온도조건과 증발압력과 증발온도조건에서 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 냉동기유를 냉매회로에 봉입하는 공정 및 액체저장수단내의 액상냉매로의 냉동기유의 용해율이 압축기에서 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해 동일 정도 또는 상회하도록 액체저장수단내의 냉매의 온도 또는 압력을 설정하는 공정을 구비한 것이다.

냉매회로조립방법은 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기 및 냉매를 저장하는 액체저장수단을 냉매배관에서 접속한 냉매회로에 대해 순환하는 냉매의 종류를 봉입된 냉매에서 다른 냉매로 변경하는 공정, 압축기에 봉입된 냉동기유의 종류를 냉매를 변경해도 그대로 봉입을 계속하는 공정 및 변경된 냉매에 대한 냉동기유의 용해율이 압축기에서 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율보다 하회하는 경우 동일 정도 또는 상회하도록 액체저장수단의 냉매의 온도 또는 압력을 설정하는 공정을 구비한 것이다.

[발명의 실시예]

실시예 1

이하, 본 발명에 대응하는 실시예 1을 도 1, 도 2에 따라 설명한다. 도 1은 공조기에 적용되는 냉매순환장치의 1예이고, 도 1에 있어서 (1)은 냉매가스를 압축하는 압축기, (4)는 압축기(1)에서 토출된 고압냉매가스를 응축시키는 실외열교환기, (3)은 실내열교환기, (5)는 감압장치, (6)은 잉여냉매를 저장하는 액체저장용기이다. 또, 도 2는 액체저장용기의 구조를 도시한 것으로서, (7)은 액체저장용기본체, (8)은 입구배관에서 용기의 하측에 접속하고 있고, (9)는 출구배관에서 용기의 상측에 접속하고 있다. (16), (17)은 실내 및 실외열교환기용 송풍기이다.

다음에, 냉매 및 냉동기유의 거동을 냉매가 화살표방향으로 흐르는 경우에 대해서 설명한다. 압축기(1)에 의해 압축된 고압냉매가스가 냉매와의 중량비로 2.0%의 냉동기유와 함께 토출된 냉매를 응축하는 응축기인 실외열교환기(4)로 들어간다. 냉동기유는 충분한 유속을 갖는 냉매가스에 의해서 반송되고, 실외열교환기(4)의 출구부근에서는 액화한 액상냉매중에 일부는 용해하고, 나머지는 오일방울로 되어 냉매와 함께 액체저장용기(6)으로 반송된다. 유로면적이 커지는 액체저장용기본체부(7)에서는 액상냉매의 유속이 저하하고, 오일방울로 된 냉동기유는 냉매보다 비중이 작아 용기위쪽으로 부상한다. 그러나, 냉동기유가 부상하는 방향은 도면의 화살표와 같이 냉매의 흐름과 동일하고, 용기본체부(7)은 기동직후(5분정도)를 제외하고는 통상 만액상태이므로 용기내에 체류하는 일 없이 출구배관(9)에서 용기외로 반송된다. 따라서, 냉동기유가 액체저장용기본체(7)내에 체류하는 일 없이 감압장치(5)까지 반송된다. 감압장치(5)에 의해서 필요한 압력까지 감압되어 액상냉매의 일부가 가스화하는 것에 의해 액체로 존재하는 냉매량이 감소하기 때문에, 가스화한 액상냉매에 용해되어 있는 냉동기유는 분리되어 오일방울로 된다. 그러나, 액상냉매의 일부의 가스화에 의해 냉매유속은 급격히 증가하고 계속되는 냉매를 증발시키는 증발기인 실내열교환기(3)의 관직경은 냉매가스유속이 냉동기유를 하류로 반송하는 데에 충분한 유속을 확보하도록 설정되어 있기 때문에, 냉동기유는 실내열교환기내로 반송되어 압축기(1)로 되돌아간다. 이와 같이, 압축기에서 유출한 냉동기유를 확실하게 압축기로 되돌릴 수 있고, 압축요소부의 정상적인 윤활 및 봉지기능이 유지되기 때문에 압축기의 신뢰성이 높은 장치가 얻어진다. 또, 구조가 간단하고 생산성 및 비용저감의 면에서 우수하고 먼지의 막힘 등에 의한 성능저하도 일으키지 않는다.

실시예 2

이하, 본 발명에 대응하는 실시예 2를 도 2, 도 3에 따라 설명한다. 도 3은 공조기에 적용되는 냉매순환장치의 1예로서, 도 3에 있어서 (1)은 냉매가스를 압축하는 압축기, (2)는 냉매의 흐름방향을 전환하는 기능을 갖는 사방밸브, (18)은 실내기와 실외기를 접속하는 연장배관, (3)은 실내열교환기, (4)는 실외열교환기, (5)는 감압장치, (6)은 잉여냉매를 저장하는 액체저장용기이다. 또, 도 2는 액체저장용기의 구조를 도시한 것으로서, (7)은 액체저장용기본체, (8)은 입구배관에서 용기의 하측에 접속하고 있고, (9)는 출구배관에서 용기의 상측에 접속하고 있다.

다음에, 실내기에 의해 난방을 실행하는 냉매 및 냉동기유의 거동을 냉매가 화살표방향으로 흐르는 경우에 대해서 설명한다. 압축기(1)에 의해 압축된 고압냉매가스가 냉매와의 중량비로 2.0%의 냉동기유와 함께 토출되어 사방밸브(2)를 통해서 응축기인 실내열교환기(3)으로 들어간다. 냉동기유는 충분한 유속을 갖는 냉매가스에 의해서 반송되고, 실내열교환기(3)의 출구부근에서는 액화한 액상냉매중에 일부는 용해하고 나머지는 오일방울로 되어 냉매와 함께 액체저장용기(6)으로 반송된다. 유로면적이 커지는 액체저장용기본체(7)에서는 액상냉매의 유속이 저하하고, 오일방울로 된 냉동기유는 냉매보다 비중이 작아 용기위쪽으로 부상한다. 그러나, 냉동기유가 부상하는 방향은 도면의 화살표와 같이 냉매의 흐름과 동일하고, 용기본체부(7)은 기동직후(5분정도)를 제외하고는 통상 만액상태이므로 용기내에 체류하는 일 없이 출구배관(9)에서 용기외로 반송된다. 따라서, 냉동기유가 액체저장용기본체(7)내에 체류하는 일 없이 감압장치(5)까지 반송된다. 감압장치(5)에 의해서 필요한 압력가지 감압되어 액상냉매의 일부가 가스화하는 것에 의해 액체로 존재하는 냉매량이 감소하기 때문에, 가스화한 액상냉매에 용해되어 있는 냉동기유는 분리되어 오일방울로 된다. 그러나, 액상냉매의 일부의 가스화에 의해 냉매유속은 급격히 증가하고 계속되는 증발기인 실외열교환기(4)의 관직경은 냉매가스유속이 냉동기유를 하류로 반송하는 데에 충분한 유속을 확보하도록 설정되어 있기 때문에, 냉동기유는 실내열교환기내로 반송되어 압축기(1)로 되돌아간다.

난방의 경우, 일반적으로 실내열교환기를 실외열교환기에 비해 작게 하고 있기 때문에 냉매량이 냉방에 비해 작아도 되므로 잉여냉매가 발생하기 쉽다.

한편, 사방밸브(2)를 전환하는 것에 의해서 냉매를 역방향으로 흐르게 하고 실내기에 의해 냉방을 실행하는 경우, 실외, 실내열교환기의 응축과 증발의 역할이 바뀌고, 감압장치(5)에서 감압되어 일부 가스화해서 액체와 가스가 혼합된 냉매가 출구배관(9)에서 용기본체부(7)로 유입되지만, 냉매는 용기의 위에서 아래로 흐르기 때문에 액상냉매가 체류하는 일 없이 입구배관(8)에서 용기외로 반송된다. 이 때문에 냉매량을 많이 사용하는 냉방의 경우, 액체저장용기로서의 기능은 없어지지만 그럴 필요성도 없고 냉매와 함께 반송되는 냉동기유도 용기내에 체류하는 일 없이 반송된다. 이 때문에, 압축기(1)에서 토출된 냉동기유는 사이클중에 체류하지 않고 압축기(1)로 되돌아간다.

이상에 의해 흐름방향에 의해서 필요냉매량이 다른 경우라도 잉여냉매를 저장할 수 있기 때문에 흐름방향에 관계없이 효율적인 운전이 가능하고, 또한 압축기에서 유출한 냉동기유를 확실하게 압축기로 되돌릴 수 있고, 압축요소부의 정상적인 윤활 및 봉지기능이 유지되기 때문에 압축기의 신뢰성이 높은 장치가 얻어진다.

실시예 3

이하, 본 발명에 대응하는 실시예 3을 도 4에 따라 설명한다. 도 4는 공조기에 적용되는 냉매순환장치의 1예로서, 도 4에 있어서 (1)은 냉매가스를 압축하는 압축기, (2)는 냉매의 흐름방향을 전환하는 기능을 갖는 사방밸브, (4)는 실외열교환기, (16)은 실내송풍기, (3)은 실내열교환기, (17)은 실외송풍기, (5a)및 (5b)는 감압장치, (6)은 잉여냉매를 저장하는 액체저장용기이다.

다음에, 냉매 및 냉동기유의 거동에 대해서 설명한다. 압축기(1)에 의해 압축된 고압냉매가스는 냉매와의 중량비로 예를 들면 1.0%의 냉동기유와 함께 토출되어 사방밸브(2)를 통해서 응축기인 실내열교환기(3)으로 들어간다. 냉동기유는 충분한 유속을 갖는 냉매가스에 의해서 반송되고, 실내열교환기(3)의 출구부근에서는 액화한 액상냉매중에 완전히 용해한다. 단, 알킬벤젠계오일은 응축압력 및 응축온도조건하에서의 냉동기유의 냉매로의 용해한계는 1.5%정도이다. 그리고, 냉매와 함께 감압장치(5b)를 통과하여 액체저장용기(6)으로 반송된다. 감압장치(5a)에서의 압력과 온도의 저하를 용해한계가 1% 미만으로 되지 않는 범위로 설정하는 것에 의해, 냉동기유는 액체저장용기(6)내에서 냉매에서 분리되는 일 없이 냉매에 용해된 채 용기외로 반송된다. 따라서, 냉동기유는 액체저장용기(6)내에 체류하는 일 없이 감압장치(5b)까지 반송된다. 감압장치(5b)에서는 필요한 압력까지 감압되어 온도가 급격히 저하하기 때문에, 냉동기유의 액상냉매로의 용해한계가 0.5%로 감소하고, 액상냉매중에 완전히 용해되지 않는 냉동기유는 분리되어 오일방울로 된다. 또, 실외열교환기(4)에서는 대부분의 냉매가 가스화해서 액체상태로 존재하는 냉매량이 감소하기 때문에 용해할 수 없었던 냉동기유가 분리된다. 그러나, 감압장치를 나온 후에는 냉매의 가스화에 의해 냉매의 유속은 분리한 냉동기유를 하류로 반송하기 위해 충분한 유속으로 되기 때문에 냉동기유는 압축기(1)까지 반송된다. 또, 사방밸브(2)에 의해서 역방향으로 흐르게 한 경우도 마찬가지이다.

일반적으로 냉매회로에 액체저장부를 마련하면 예를 들면 하이드로플루오로카본을 사용한 냉매에 용해되기 어려운 냉동기유, 예를 들면 HFC계냉매에 대해서 응축압력 및 응축온도조건하에 있어서의 액상냉매로의 중량용해율이 0.5∼7.0%, 또 증발압력 및 증발온도조건하에 있어서의 액상냉매로의 중량용해율이 0∼2.0%의 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 냉동기유, 일킬벤젠, 광유, 에스테르오일, 에테르오일 등을 사용하면, 냉매의 이동속도가 느려지는 액체저장부, 즉 잉여냉매를 저장하기 위한 액체저장용기를 갖는 냉매회로에 있어서, 이 용기내에 냉매와 함께 혼합해 온 오일이 체류하게 된다.

냉매로의 오일의 중량용해율은 먼저 냉매와 오일의 종류에 의해서 변화한다. 예를 들면, HFC계냉매인 액상냉매R407C로의 HAB오일인 냉동기유알킬벤젠(점도등급VG = 8∼32)의 용해율 및 오일순환율과 압축기주파수의 관계에서는 응축온도범위의 액상냉매에 대해 1.0∼4.0wt%의 용해율을 나타내지만, 증발온도범위의 액상냉매에 대해서는 0.2∼1.8wt%의 미소한 용해율로 된다. 이 용해율은 각종 냉매와 각종 오일의 조합에 의해 변화한다.

일반적으로는 압축기에서 냉매와 함께 유출하는 냉동기유의 냉매와의 중량비인 오일순환율은 0.3∼2.0wt% 정도의 값으로 되어 압축기주파수의 상승과 함께 증가하는 경향이 있다.

냉매회로내에는 이 오일순환율로 나타내지는 양의 냉동기유가 순한하고 있어 특히 액체저장용기내에 체류하기 쉽고, 용기내의 액상냉매중에는 그의 온도에 있어서의 용해율의 범위내에서 냉동기유가 용해되어 있다. 그러나, 냉매가 존재하는 개소에서의 운전조건에 있어서 오일순환율이 액상냉매로의 냉동기유의 용해율을 상회한 경우, 순환하는 냉동기유의 양은 액상냉매로의 허용용해량을 초과해버리기 때문에, 냉동기유는 액상냉매와 분리되고, 예를 들면 액체저장용기내에서 오일방울 또는 오일층의 상태로 되어 액체저장용기내에 체류하고 압축기로 되돌아가지 않게 된다. 이것에 대해, 예를 들면 용기내의 액상냉매의 온도를 서미스터로 검지하고, 냉매의 온도가 오일의 용해에 필요한 온도보다 낮아진 경우에 감압장치(5a)를 닫는 방향으로 이동시켜 설정하는 것에 의해 오일을 용해시킬 수가 있다.

물론, 감압장치로서 제어가능한 전동식 팽창벱브와 같은 것이 아니라 캐필러리튜브를 사용하여 각종 운전상황에 있어서 액체저장용기내에서 온도의 하한이나 압력의 하한을 일정값으로 억제하도록 처음부터 설정해 두어도 좋다.

이상의 설명은 HFC계냉매를 예로 해서 설명하였지만 이것에 한정되는 것은 아니고 HC계냉매를 사용해도 냉매에 용해되기 어려운 냉동기유를 사용하는 경우에는 동일한 효과를 얻는 것은 명확하다.

압축기의 운전주파수가 낮은 경우 응축온도가 저하하고 냉동기유의 냉매로의 용해도가 저하하지만, 동시에 압축기에서 토출되는 냉동기유의 양도 감소하기 때문에 순환하는 냉동기유는 액체저장용기(6)에서 모두 냉매에 용해할 수 있다.

이상에 의해, 냉방, 난방중 어느 쪽의 흐름방향에 있어서도 잉여냉매를 액체저장에 체류시킬 수 있기 때문에, 효율적인 운전을 실행할 수 있고 또한 액체저장용기에 냉동기유가 체류하는 일 없이 압축기로 되돌릴 수 있으므로, 압축기의 신뢰성이 높은 장치를 얻을 수가 있다.

특히, 여러개의 실내기를 갖고 냉방 및 난방의 각 운전상태에서 실내기의 운전대수에 의해 필요냉매량이 크게 변화하는 멀티식의 공조장치에 유효하다.

실시예 4

이하, 본 발명에 대한 실시예 4를 도 4, 도 5, 도 6에 따라 설명한다. 도 5는 액체용기의 구조를 도시한 것으로서, 액체용기(10)의 하면에서 입구배관(11), 출구배관(12)가 용기내에 삽입되어 있고, 용기의 위쪽을 향해 개구되어 있다. 또, 입구배관(11), 출구배관(12)의 용기내로의 들어간 길이는 5mm이고 배관의 외경은 모두 9.52mm이다.

다음에, 냉매 및 냉동기유의 거동에 대해 설명한다. 압축기(1)에 의해 압축된 고압냉매가스는 정상시에는 냉매와의 중량비로 예를 들면 1.0%의 냉동기유와 함께 토출되어 사방밸브(2)를 통해서 응축기인 실내열교환기(3)으로 들어간다. 냉동기유는 충분한 유속을 갖는 냉매가스에 의해서 반송되고, 실내열교환기(3)의 출구부근에서는 액화한 액상냉매중에 완전히 용해한다. 이것에 대해서, 압축기(1)의 기동시에는 일시적으로 2% 이상의 냉동기유가 냉매가스와 함께 토출되는 경우가 있다. 이 경우, 실내열교환기(3)에서 액상냉매에 용해되지 않았던 냉동기유는 오일방울로 되어 액상냉매와 함께 액체저장용기(6)으로 반송된다. 단, 응축압력 및 응축온도조건하에서의 냉동기유의 냉매로의 용해한계는 1.5%정도이다. 입구배관(11)에서 용기(10)에 유입한 액상냉매는 용기(10)내에서 유속이 저하하기 때문에, 액상냉매와 함께 용기내로 유입한 오일방울은 부상하여 오일층(14)를 형성한다. 그리고, 운전상태가 안정되어 냉동기유의 토출량이 용기(10)에서의 압력 및 온도조건하에서의 냉동기유의 냉매로의 용해량 이하까지 감소하면, 오일층(14)의 오일이 용기내의 냉매(13)에 용해하고 서서히 오일층(14)의 두께가 감소한다. 압축기 기동후의 오일층(14)의 두께의 변화를 도 6에 도시한다. 이 때, 용기(10)내의 액상냉매(10)내에는 냉동기유의 용해농도에 분포가 발생하고, 오일층(14)에 가까울 수록 농도가 높아진다. 이것에 대해서, 용기의 하부에 마련한 입구배관(11)은 오일층(14)의 방향을 향해서 아래에서 위로 개구되어 있기 때문에, 유입한 냉매의 유속은 오일층(14)의 하면을 치고 오일층(14)는 냉매(13)과 교반되고 동시에 냉매(13)도 교반된다. 이 때문에, 오일층(14)에 접하는 냉매(13)에서의 냉동기유의 농도가 감소하고 오일층(14)의 냉동기유의 냉매(13)으로의 용해가 촉진된다. 용해한 오일은 용기의 하부에 마련한 출구배관에서 냉매와 함께 용기외로 반송되어 압축기로 되돌아 간다.

또한, 냉매보다 무거운 오일을 사용해도 상기 설명의 구성이나 교반동작에 의해 오일을 냉매에 용해시킬 수 있어 압축기로의 오일의 반환에 유효한 것은 당연하다.

실시예 5

본 발명의 다른 실시예를 도 7을 사용해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 1실시예를 도시한 냉매순환장치의 개략구성을 도시한 도면으로서, 도 7에 있어서 (1)은 냉매가스를 압축하는 압축기, (2)는 냉매의 흐름방향을 전환하는 기능을 갖는 사방밸브로서 난방운전의 위치, (4)는 압축기(1)에서 토출된 고압냉매가스를 응축시키는 실외열교환기, (16)은 실내송풍기, (3)은 실내열교환기, (17)은 실외송풍기, (5a) 및 (5b)는 감압장치, (6)은 잉여냉매를 저장하는 액체저장용기, (18)은 실내기와 실외기를 접속하는 연장배관, (19)는 압력검지수단, (20)은 실내열교환기의 출구온도를 검지하는 온도검지수단, (21)은 실외열교환기의 입구온도를 검지하는 온도검지수단, (22)는 압축기흡입온도를 검지하는 온도검지수단, (23)은 (19)에서 (22)의 검지수단의 검지데이타에 따라 감압장치(15a), (15b)의 개구면적을 제어하는 연산 및 제어장치이다.

본 발명에 있어서의 냉매순환장치에 있어서, 감압장치(15a)와 (15b)가 임의의 개구면적으로 제어되어 액체저장용기(6)에는 액상냉매가 체류하고, 그 체류된 액면이 안정한 상태를 유지하고 있는 것으로 한다. 이 때, 감압장치(15a)와 (15b) 사이의 액체저장용기를 포함하는 유로내의 냉매압력은 응축압력과 증발압력 사이의 압력, 즉 중압으로 되어 있어 액체저장용기(6)내에 체류된 액상냉매는 포화액상상태로 되어 있다.

또한, 압축기흡입냉매 과열도는 압축기흡입냉매온도 검지수단(22) 및 실외열교환기 입구온도검지수단(21)이 각각 검지한 온도에서 그의 편차값을 연산 및 제어장치(23)이 연산해서 구한다. 또한, 이 편차값을 과열도라 한다.

또, 실내열교환기 출구과냉각도는 압력검지수단(19)가 검지한 압력과 대응한 냉매의 포화온도와 실내열교환기 출구냉매온도검지수단(20)이 검지한 검지온도의 차를 연산 및 제어장치(23)이 연산해서 구한다. 또한, 이 편차값을 과냉각도라 한다.

또한, 실내열교환 출구냉매의 과냉각도에 상당하는 과냉각특성을 검지하는 과냉각검지수단으로서는 실내열교환기 출구냉매온도를 검지하는 검지수단(20)과 압력검지수단(19)가 검지한 압력과 대응한 냉매의 포화온도에 상당하는 실내열교환기중앙부근의 온도를 검지하는 실내외열교환기 중앙온도검지수단(도시하지 않음)의 조합으로 이루어지고, 실내열교환기 중앙부근의 냉매온도와 실내열교환기 출구냉매온도의 편차값을 과냉각도로 해도 좋다.

또, 압축기냉매의 흡입냉매의 과열도에 상당하는 과열특성값을 검지하는 과열도검지수단으로서는 실외열교환기 출구냉매온도를 검지하는 실외열교환기 출구온도검지수단(도시하지 않음)과 실외열교환기 입구냉매온도를 검지하는 실외열교환기 입구온도검출수단(21)의 조합으로 이루어지고, 이 실외열교환기의 출입구온도의 편차값을 과열도로 해도 좋다.

여기서, 고압측 감압장치(15a)를 조이면 감압장치(15a)의 출구에서는 압력이 내려가고, 냉매는 기체 및 액체 2상의 상태로 되어 액체저장용기(6)으로 유입한다. 이 때, 액체저장용기(6)에서는 중력의 작용에 의해 가스냉매는 상부로 액상냉매는 하부로 분리되기 때문에 액체저장용기(6)의 입구관 및 출구관 모두 액체저장용기의 하부에 배치해 두면, 감압장치(15b)로는 항상 액상냉매만이 보내진다. 또, 냉매의 기체 및 액체 2상화에 의해 기화한 냉매가 액체저장용기(6)내의 액상냉매를 감소시키고 액면을 저하시킨다.

그리고, 액체저장용기(6)에서 내동사이클중에 방출된 액상냉매는 실내열교환기(3)의 출구에 체류되기 때문에, 냉동사이클에 있어서의 과냉각도가 커진다.

이 때문에, 액체저장용기(6)내의 냉매의 온도가 저하하고, 냉동기유의 냉매로의 용해도는 감소한다. 또, 반대로 고압측감압장치(15a)를 열면 조인 경우의 반대의 변환가 일어나고, 액면이 상승함과 동시에 액체저장용기(6)내의 냉매의 온도가 상승하고 냉동기유의 냉매로의 용해도는 증가한다. 이와 같이 운전상황이나 주위환경에 의해 설정되는 목표값, 즉 외기온도나 실내의 설정온도에 따라서 공조기의 성능을 완전히 발휘할 수 있도록 설정된 과냉각도의 목표설정값에 따라 고압측 밸브장치의 개구면적을 증감시키면 좋다.

이와 같이, 고압측 감압장치(15a)를 제어하는 것에 의해 과냉각도 및 액체저장용기내의 냉매의 온도를 제어할 수가 있다.

실시예 6

한편, 저압측 감압장치(15b)를 열면 고압측 감압장치(15a)의 출구에서는 압력이 하강하고, 냉매는 기체 및 액체의 2상의 상태로 되어 액체저장용기(6)으로 유입한다. 이 때, 액체저장용기(6)에서는 중력의 작용에 의해 가스냉매는 상부로, 액상냉메는 하부로 분리되기 때문에, 액체저장용기(6)의 입구관, 출구관 모두 액체저장용기의 하부에 배치해 두면, 감압장치(15b)로는 항상 액상냉매만이 보내진다. 또, 냉매의 기체 및 액체로의 2상화에 의해 기화한 냉매가 액체저장용기(6)내의 액상냉매를 감소시켜 액면을 저하시킨다.

그리고, 저압측 감압장치(15b)의 출구에서의 냉매유량이 증가하기 때문에, 압축기흡입에서의 과열도가 저하한다.

반대로, 저압측 감압장치(15b)를 조이면, 압축기 흡입에서의 과열도가 증가한다. 이와 같이, 운전상황이나 주위환경에 의해 설정되는 목표값 즉 외기온도나 실내의 설정온도에 따라서 공조기의 성능을 충분히 발휘할 수 있도록 설정된 과열도의 목표설정값에 따라서 저압측 밸브장치의 개구면적을 증감시키면 좋다.

이와 같이, 저압측 감압장치(15b)를 제어하고 압축기흡입에서의 과열도 즉 건조도를 최적한 값으로 제어하는 것에 의해서, 이용할 수 있는 압력과 온도를 한층 확대할 수 있어 효율이 좋은 장치로 할 수 있으며 에너지가 적은 운전상태를 유지할 수가 있다.

실시예 7

또, 고압측 감압장치(15a)와 저압측 감압장치(15b)를 연동시켜 제어하는 것에 의해서, 과냉각도와 과열도를 동시에 소정의 값으로 제어하는 것에 의해 입력에너지가 작은 상태의 운전상태를 유지할 수 있다. 이것은 주어진 조건에서 최소한 에너지의 운전으로 될 수 있다.

실시예 8

이하에 본 발명의 다른 실시예를 도 5 및 도 7에 따라서 설명한다. 감압장치(15a), (15b)로서 도 7에 도시한 바와 같이, 마이컴에 의해 제어되는 전동식 팽창밸브를 사용한다. 그리고, 액체저장용기부의 압력과 온도의 상태가 포화상태로 되도록 제어하고, 이 상태에 따라 입구측 팽창밸브(15a)의 개구면적을 작게, 출구측 팽창밸브(15b)의 개구면적을 크게 하도록 제어하면, 도 5에 도시한 입구배관(11)을 통과하는 냉매의 상태가 포화액에서 기체 및 액체의 2상상태로 변화한다. 이 때문에, 입구배관(11)에서 기포가 발생하고, 발생한 기포는 용기내의 냉매(13)중을 상승하면서 냉매(13)을 교반하며, 오일층(14)에 도달하면 오일층(14)와 냉매(13)을 교반한다.

이 상태가 계속되면 용기내에 체류할 수 있는 냉매량이 감소하기 때문에, 임의의 시간 경과후에 팽창밸브(15a), (15b)의 개구면적을 입구배관(11)에서의 냉매의 상태가 과냉각액으로 되도록 제어한다.

이와 같이, 용기내에 기포를 발생시켜 기포에 의해 냉매(13) 및 오일층(14)를 교반하는 것에 의해서, 체류한 냉동기유의 냉매로의 용해를 촉진시킨다. 또한, 기포를 발생시켜서 교반한다고 설명을 했지만, 압력변화에 따른 유속의 변화에 의해서 교반시켜도 좋다. 이 제어는 운전중 예를들면 일정시간마다 또는 소정의 압축기 운전시간마다와 같이 적절히 실시해도 좋고, 오일이 용기내에 체류된 것을 용기의 높이방향의 온도를 검출해서 실행해도 좋다.

또한, 이 냉매에 부여하는 변화로서 감압장치에 의해 실행하는 것을 설명했지만, 입구배관의 출구부에 전환회로를 마련하여 오리피스에 의한 압력변화를 반복해서 부가하는 등의 각종 방법에 의해 냉매의 상태를 변화시켜도 좋다.

실시예 9

이하에, 다른 발명의 실시예를 도 5 및 도 7에 따라 설명한다. 감압장치(15a), (15b)로서 도 7에 도시한 바와 같이 마이컴에 의해 제어되는 전동식 팽창밸브를 사용한다. 그리고, 액체저장용기부의 압력과 온도의 상태가 포화상태로 되도록 제어한다. 이 상태에 따라서 입구측 팽창밸브(15a)의 개구면적을 작게, 출구측 팽창밸브의 개구면적을 크게 하도록 제어하면, 도 5에 도시한 입구배관(11)을 통과하는 냉매의 상태가 포화액에서 기체 및 액체의 2상상태로 변화한다. 이 상태에서는 용기내의 냉매(13)은 서서히 감소하여 냉매(13)이 없어질 때까지 이 상태를 계속한다. 그 후, 다시 냉매를 저장하기 위해서 입구배관(11)에서의 냉매의 상태가 과냉각액으로 되도록 팽창밸브를 제어한다. 냉매(13)의 액면이 없어지는 것에 의해 오일층(14)는 출구배관(12)에서 용기외로 반송된다. 그리고, 냉동기유를 용기밖으로 반송한 곳에서 용기에 냉매를 저장하기 위한 제어를 실행한다. 이 제어를 압축기의 기동후의 용기내에 오일층두께가 두꺼운 조건일 때에 1번 실행하는 것에 의해서, 용기내에 체류한 냉동기유를 용기밖으로 반송하여 압축기로 되돌려보낼 수가 있다. 또한, 액면의 유무에 대해서는 용기의 높이방향의 온도를 검지하는 것 등에 의해 실행할 수가 있다.

이상과 같이, 본 발명에서는 냉매에 용해하기 어려운 오일을 사용하고 또한 액체저장용기인 리시버나 어큐물레이터, 헤더 등을 냉매회로에 마련해도 용기내에 오일을 체류시키지 않는 회로나 제어방법이 가능하게 된다. 이 결과, 액체저장용기내에 다량의 오일을 체류시키지 않고 확실하게 압축기로 되돌려 보낼 수 있고, 압축기내의 정상적인 윤활이나 밀봉기능을 유지할 수 있음과 동시에 냉매회로내의 잉여냉매를 저장해서 부하상태에 적합한 성능을 확실하게 유지할 수 있다. 또, 장치의 냉매의 흐르는 방향에 따라서 잉여냉매를 저장할 수 있으며, 장치의 능력을 충분히 활용할 수 있음과 동시에 유연한 운전이 가능하게 되고, 또 압축기에 불필요한 냉매를 흐르게 하지 않아도 좋아 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

또, 본 발명은 냉매의 흐름방향에 관계없이 오일을 체류시키지 않고 액상냉매를 액체저장용기부에 저장하거나 액체저장용기부를 빈 것으로 할 수 있으며, 압축기의 신뢰성을 유지한 채 기동시나 부하상태의 변화에 대응해서 최적한 운전상태를 설정할 수가 있다. 또, 일시적으로 오일이 액체저장용기내에 체류해도 급속하게 압축기로 되돌려보내는 것이나 또 운전성능에 영향을 미치지 않고 서서히 오일을 냉매에 용해시켜서 체류량을 감소시키는 것도 가능하다. 유입하는 냉매의 유속을 이용해서 용기내의 냉매를 교반해서 냉매로의 용해를 촉진시킬 수 있고, 압축기의 신뢰성을 손상시키지 않고 오일변경(變油)를 확실하게 할 수가 있다.

또한, 액체저장용기를 좁고 깊은 형태로 하여 교반하기 쉬운 구조로 해도 좋다.

또, 용기로 유입하는 냉매의 유속이 느리고 교반효과가 작은 경우에는 용기내의 냉매의 상태를 변화시켜서 오일의 냉매로의 용해를 촉진시킬 수도 있다.

실시예 10

이하, 본 발명에 대응하는 실시예10을 도 8, 도 9 및 도 10에 의해 설명한다.

도 8은 냉동공조장치의 냉매를 순환시키는 냉매회로의 구성을 도시한 것으로서, (1)은 압축기, (52)는 응축기, (54)는 잉여냉매를 저장하는 리시버(액체저장용기), (55)는 증발기, (32)는 고압측의 냉매를 감압하는 감압장치인 개폐밸브, (100)은 포화상태인 리시버(4)내의 온도를 검출하는 서미스터, (101)은 냉매의 흐름을 느리게 하는 압축기(1)의 일부인 머플러,(102)는 응축기용 팬이다.

도 8에 있어서 냉매회로를 도 9와 같이 공조장치인 에어컨으로 하면, 도 9에 있어서 (121)은 응축기인 열교환기(52), 전기품(125), 압축기(1), 및 리시버(54)를 내장한 실외기, (122)는 증발기인 열교환기(55), 전기품(126), 취출구(123)을 갖는 실내기, (124)는 실외기(121)과 실내기(122) 사이의 냉매를 순환시키는 연장배관이다.

도 9에 있어서 도 9의 (a)는 실외기(121) 1대에 대해 실내기(122)가 1대인 보통의 룸에어컨에 대응하는 것이며, 도 9의 (b)는 실외기 1대에 대해 실내기가 여러대 마련된 멀티식 공조기의 예를 도시한 것이다.

압축기(1)에서 압축된 냉매는 응축기(52)에서 응축되고 팽창개폐밸브(32)에서 감압되며 증발기(55)에서 증발해서 압축기(1)로 되돌려보내진다.

압축기(1)내에는 압축기의 슬라이딩부의 윤활유로서 냉동기유가 저장되어 있다. 냉매와 함께 약간의 냉동기유가 압축기에서 냉매회로로 유출하지만, 하이드로플루오로카본을 사용한 냉매에 거의 용해하지 않는 냉동기유 예를들면 HFC계 냉매에 대해서 응축압력 및 응축온도 조건하에 있어서의 액상냉매로의 중량용해율이 0.5∼7.0%, 또 증발압력 및 증발온도조건하에 있어서의 액상냉매로의 중량용해율이 0∼2.0%의 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 냉동기유, 알킬벤젠, 광유, 에스테르유, 에테르유 등을 사용하면, 냉매의 이동속도가 느려지는 액체저장부 즉 잉여냉매를 저장하기 위한 리시버를 갖는 냉매회로에 있어서, 이 리시버에 냉매와 함께 혼합해 온 냉동기유가 저장되게 된다.

상기에서 설명한 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율은 냉매와 냉동기유의 종류에 따라서 변화한다. HFC계 냉매 전반과 상기에서 열기한 바와 같은 수종의 냉동기유에 대해서 다양한 조합을 고려해서 상기 중량용해율이 얻어진다.

도 10은 본 실시예의 HFC계 냉매인 액상냉매R407C로의 냉동기유 알킬벤젠(점도등급: VG = 8∼32)의 용해율 및 오일순환율과 압축기 주파수의 관계를 도시한 것이다. 도 10의 (a)와 같이 냉동기유는 응축온도범위 +20℃∼+70℃의 액상냉매에 대해서 1.0∼4.0wt%의 용해율을 보이지만, 증발온도범위 -20℃∼+15℃의 액상냉매에 대해서는 0.2∼1.8wt%의 미소한 용해율로 된다. 또, 냉동기유의 점도가 낮을 수록 액상냉매로의 용해율은 커진다. 도 10의 (b)와 같이 일반적으로는 압축기에서 냉매와 함께 유출하는 냉동기유의 냉매와의 중량비인 오일순환율은 0.3∼2. 0wt%정도의 값으로 되어 압축기 주파수의 상승과 함께 증가하는 경향에 있다.

이와 같이, 냉매회로내에서는 오일순환율로 표시되는 양의 냉동기유가 순환하고 있고, 리시버(54)내의 액상냉매중에는 그 온도에 있어서의 용해율의 범위내에서 냉동기유가 용해하고 있다. 그러나, 임의의 운전조건에 있어서 오일순환율이 액상냉매로의 냉동기유의 용해율을 상회한 경우, 순환하는 냉동기유의 양은 리시버(54)내의 액상냉매로의 허용용해량을 초과해 버리기 때문에, 냉동기유는 액상냉매와 분리해서 오일방울 또는 오일층의 상태로 된다. 그러면, 리시버내에서는 배관내에 비해 냉매유속이 현저하게 낮기 때문에, 냉동기유가 반송되지 않고 대량으로 체류해 버리고 압축기로는 되돌아가지 않게 된다. 따라서, 리시버내의 냉동기유를 확실하게 되돌려보내기 위해서는 냉동기유를 액상냉매중에 용해시키는 것이 필요하게 된다.

예를들면, 도 8과 같은 회로에 있어서 리시버(54)내의 액상냉매의 온도를 서미스터(100)에 의해 검지하고, 액상냉매의 온도가 냉동기유의 용해에 필요한 온도보다 낮아진 경우에는 전자기팽창밸브(32)를 폐쇄하는 방향 또는 응축기(52)의 팬(102)의 회전수를 저하시키는 것에 의해 리시버(54)내의 액상냉매의 온도가 상승해서 냉동기유를 용해시킬 수가 있다.

또는, 리시버(54)내의 액상냉매온도를 저하시키기 위해서는 팽창밸브(32)를 개방하는 방향이나 또는 응축기(52)의 팬(102)의 회전수를 높이는 방향 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 실행하면 좋고, 이들 제어는 도 9의 실외기(121)내의 전기품(125)에 의해 실행되게 된다.

또한, 상기 설명에서는 리시버내의 냉매온도를 검지하는 것에 의헤 제어를 실행하는 예를 설명했지만, 리시버내의 냉매가 가스와 액체의 2상 상태인 경우 압력에 대해서 온도가 일의적으로 결정되므로 압력센서 등에 의해서 압력을 검지하는 것에 의해 마찬가지 제어를 실행해도 좋다.

본 발명의 냉동사이클장치는 도 10에 도시한 바와 같은 액상냉매로의 냉동기유의 용해율 및 오일순환율과 압축기 주파수의 관계를 근거로 한 상태에서 운전중 항상 냉동기유가 액상냉매중에 용해한 상태를 유지하도록 리시버내의 액상냉매의 온도, 압력 및 냉동기유의 점도등급을 설정한다. 예를들면, 응축기와 감압장치 사이에 리시버를 배치한 냉동사이클장치에 있어서 점도등급 VG32의 냉동기유를 적용한 경우, 도 10에 도시한 바와 같이 압축기 주파수가 120Hz일 때에는 리시버내 액상냉매의 온도를 화살표로 나타내는 영역의 범위내로 제어하므로, 냉동기유는 액상냉매중에 용해된다. 따라서, 냉동기유는 리시버에 체류하는 일이 없고 액상냉매중에 용해된 상태에서 확실히 반송된다. 이 냉동사이클장치에 점도등급 VG8의 냉동기유를 적용한 경우에는 점선으로 표시되는 바와 같이 냉동기유의 용해범위가 확대하고, 상기한 오일반환의 제어범위에 여유가 발생해서 더욱더 오일반환이 확실하게 됨과 동시에, 장치의 부하상황에 따라서 서브쿨(과냉각도)을 제어할 수 있어 냉동공조장치의 효율 및 성능이 향상된다. 서브쿨을 작게 하기 위해서는 팽창밸브를 개방방향으로 하거나 팬회전수를 낮게 하는 것 중의 어느 한쪽 또는 양쪽을 실행하면 좋다. 한편, 서브쿨을 크게 하기 위해서는 이것과는 반대로 실행하면 좋다.

즉, 본 발명의 냉동공조장치는 냉매로 HFC(하이드로플루오르카본)계 냉매, 압축기내에 봉입하는 냉동기유로서 HFC계 냉매에 대해 약상용성을 갖는 알킬벤젠 등의 오일을 사용하고, 잉여냉매를 저장하는 리시버를 갖는 냉매회로에 있어서, 압축기에서 냉매와 함께 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해서 액상냉매로의 냉동기유의 용해도가 상회하도록 리시버내의 온도 또는 압력 및 냉동기유의 점도등급을 설정한다.

이것에 의해, 냉동기유가 리시버내에 대량으로 체류하는 일은 없고 액상냉매중에 용해한 상태로 확실하게 반송된다.

실시예 11

이하, 본 발명에 대응하는 실시예 11을 도 11 및 도 12에 의해 설명한다.

도 11은 냉동공조장치의 냉매를 순환시키는 냉매회로의 구성을 도시한 것으로서, (1)은 압축기, (52)는 응축기, (54)는 잉여냉매를 저장하는 리시버, (55)는 증발기, (32)는 고압측의 냉매를 감압하는 감압장치인 개폐밸브, (100)은 온도를 검출하는 서미스터로서 (100a)는 응축기 중간, (100b)는 응축기 출구와 리시버(54) 사이, (100c)는 리시버(54), (100d)는 리시버(54)와 감압장치(32) 사이에 마련되어 있다. (102)는 응축기용 팬이다. (103)은 압력을 검출하는 센서로서, (103a)는 압축기 토출관과 응축기(52) 사이, (103b)는 응축기(52)와 감압장치(32) 사이에 마련되어 있다. (104)는 리시버(54)내의 냉매를 가열하기 위한 히터이다.

또, 도 12는 액상냉매R407C로의 냉동기유 알킬벤젠(점도등급 22)의 용해율(도 12의 (a)) 및 오일순환율과 압축기 주파수의 관계(도 12의 (b)), 응축온도와 리시버내 온도의 관계(도 12의 (c))를 도시한 것이다.

상술한 바와 같이, 리시버내의 액상냉매에 냉동기유를 용해시키기 위해서는 냉동기유의 오일순환율에 대해서 액상냉매로의 냉동기유의 용해율이 상회하도록 리시버내의 온도를 설정한다. 이를 위해서는 리시버내의 온도를 검지하고 그것을 제어하는 수단이 필요하게 된다.

리시버내의 온도를 검지하기 위해서는 도 11에 도시한 서미스터(100a)∼(100d) 및 압력센서(103a), (103b)중 적어도 1개를 마련하면 좋다.

서미서터(100b)∼(100d)를 마련한 경우, 응축기 출구에서 감압장치까지 냉매의 온도는 변화하지 않으므로, 리시버내의 온도를 직접적으로 검지할 수가 있다. 또, 서미스터(100a) 및 압력센서(103)을 마련한 경우, 냉매의 응축온도를 검지할 수 있기 때문에 리시버내의 온도를 추정할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 압축기 주파수가 120Hz일 때에는 도 12의 (a)에서 리시버내 액상냉매의 온도를 화살표로 표시되는 범위내로 제어하면 좋고, 이를 위해서는 도 12의 (c)에서 응축온도를 화살표로 표시되는 범위내로 제어하면 좋다.

또, 리시버내의 액상냉매의 온도를 제어하기 위해서는 상술한 감압장치나 응축기팬을 사용하는 것 이외에, 도 11에 도시한 바와 같은 히터(104)에 의해 직접 가열하는 방법으로 해도 좋다.

실시예 12

이하, 본 발명에 대응하는 실시예12를 도 12 및 도 13에 의해 설명한다.

도 13은 예를 들어 공조기에 적용되는 냉동공조장치의 다른 1예를 도시한 것으로서, 도 13에 있어서 (1)은 냉매가스를 압축하는 압축기, (52)는 압축기(1)에서 토출된 고압냉매가스를 응축시키는 응축기, (31)은 전단감압장치, (54)는 잉여냉매를 저장하는 리시버, (32)는 후단감압장치, (55)는 증발기, (2)는 냉매의 흐름방향을 역전시키는 기능을 갖는 사방밸브이며, (14)는 압축기(1)내에 저장하고 압축기(1)의 슬라이딩부의 윤활 및 압축실의 밀봉을 실행하는 냉동기유, (13)은 리시버(54)에 저장된 잉여액상냉매이다. 또, 도 12는 본 실시예의 액상냉매 R407C로의 냉동기유 알킬벤젠(점도등급 VG22)의 용해율(도 12의 (a)) 및 오일순환율과 압축기 주파수의 관계(도 12의 (b))를 도시한 것이다. 냉동기유는 응축온도범위 +20℃∼+70℃의 액상냉매에 대해서 1.3∼2.8wt%의 용해율을 보이지만, 증발온도범위 -20℃∼+15℃의 액상냉매에 대해서는 0.2∼1.2wt%의 미소한 용해율로 된다. 또, 압축기에서 냉매와 함께 유출하는 냉동기유의 냉매와의 중량비인 오일순환율은 0.3∼2.0wt%정도의 값으로 되어 압축기 주파수의 상승과 함께 증가하는 경향에 있다.

다음에, 냉매 및 냉동기유의 거동에 대해서 설명한다. 압축기(1)에 의해 압축된 고압냉매가스는 응축기(52)로 토출된다. 압축기의 윤활 및 압축실의 밀봉에 사용된 냉동기유(14)는 대부분이 밀폐용기 바닥부로 되돌아가지만, 오일순환율로 0.3∼2.0wt% 정도의 냉동기유는 냉매와 함께 압축기(1)에서 노출되어 응축기(52)로 유입한다. 냉동기유는 충분한 유속을 가진 냉매가스에 의해서 반송되고, 응축기(52)의 출구부근에서는 액화한 액상냉매중에 용해해서 전단감압장치(31)로 반송된다. 전단감압장치(31)에 의해 소위 중간압으로 감압된 액상냉매는 리시버(오일저장용기)(54)로 유입한다. 여기에서, 리시버(54)의 전후의 감압장치를 제어하는 것에 의해 장치의 부하상황에 따라서 잉여냉매를 체류시킬 수가 있다. 또, 오일순환율에 대해서 리시버(54)내의 액상냉매(13)중으로의 냉동기유의 용해율이 상회하도록, 감압장치에 의해 중간압을 제어하여 리시버(54)내의 온도를 설정한다. 예를 들어, 도 12의 (a)에서 압축기 주파수가 120Hz인 경우, 도 12의 (b)에서 점섬으로 표시되는 바와 같이 리시버(54)내의 액상냉매(13)의 온도를 화살표로 표시되는 영역의 범위내에서 제어하므로, 냉동기유는 액상냉매(13)중에 용해된다. 따라서, 냉동기유가 리시버(54)내에 대량으로 체류하는 일은 없고, 액상냉매(13)중에 용해한 상태로 확실하게 반송된다. 리시버(54)에서 유출한 액상냉매는 후단감압장치(32)에 의해 또 다시 필요한 증발압력까지 감압되어 온도는 급격히 저하하기 때문에, 냉동기유는 액상냉매에 대해서 비상용성 또는 미약한 용해성으로 변화해서 액상냉매중에 완전히 용해되지 않는 냉동기유는 분리해서 오일방울로 된다. 그러나, 후단감압장치(32)에서 발생하는 액상냉매의 일부의 가스화에 의해 냉매유속은 급속하게 증가하고, 예를 들어 계속되는 증발기(55)의 관직경은 냉매가스유속이 냉동기유를 하류로 반송하는데 충분한 유속을 확보하도록 설정되어 있기 때문에, 냉동기유는 증발기(55)내로 반송된다. 그리고, 압축기(1)에 흡입된 냉동기유는 밀폐용기 바닥부로 되돌아간다.

상술한 전단 및 후단의 감압장치로서 도 13에서는 조임밸브인 팽창밸브 대신에 캐필러리튜브를 사용한 예로 설명하고 있다.

감압장치로서 캐필러리튜브를 사용하는 경우에는 어떠한 운전조건에 있어서도 리시버내의 액상냉매중에 냉동기유가 용해되도록 캐필러리튜브의 내경과 길이를 설정한다. 내경이 작을 수록 또 길 수록 감압효과가 크기 때문에, 밸브를 폐쇄하는 것과 마찬가지 효과가 얻어진다.

모세관에 의한 감압팽창은 임의의 온도범위에 걸쳐서 자기조정의 능력을 갖고 있으므로, 소정의 냉매와 소정의 냉동기유에 따라서 미리 선택하여 설정한 영역에서 운전을 실행할 수 있으며, 확실하게 냉동기유를 압축기로 되돌려 보내는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 해서 설정된 캐필러리튜브를 냉매회로에 적용해서 소정의 냉동기유와 냉매를 봉입하는 것에 의해, 이 냉매회로를 내장한 냉장고나 에어컨과 같은 냉동공조장치를 조립할 수 있다.

도 13과 같은 본 발명의 냉동공조장치는 압축기, 냉매의 흐름방향을 역전시키는 기능을 갖는 사방밸브, 응축기, 전단감압장치, 잉여냉매를 저장하는 리시버, 후단감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 구성으로 해서 압축기에서 냉매와 함께 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해 액상냉매로의 냉동기유의 용해율이 상회하도록, 리시버내의 액상냉매의 온도 및 압력을 리시버전후의 감압장치에 의해서 설정한다. 따라서, 냉동기유가 리시버내에 대량으로 체류하지 않고 액상냉매중에 용해한 상태로 확실하게 반송된다.

실시예 13

이하, 본 발명에 대응하는 실시예 13을 도 14 및 도 15에 의해 설명한다.

도 14는 예를 들어 공조기에 적용되는 냉동공조장치의 1예로서, (60)은 오일분리기, (61)은 오일분리망, (62)는 오일반환용 미세관이다. 압축기(1)에서 토출된 냉매가스는 오일분리기(60)의 정상부에서 유입해서 오일분리망(61)을 통과하여 오일분리기 중간정도까지 삽입된 도출관을 통해 응축기(52)측으로 향해 있다. 이 때, 냉매가스에 포함된 냉동기유는 오일분리망(61)에 부착하여 낙하해서 오일분리기 바닥부에 체류된다. 분리된 냉동기유(81)은 오일반환용 미세관(62)에 의해 저압측의 압축기흡입관으로 되돌려 보내진다. 도 15에 도시한 바와 같이 오일분리기(60)의 효과에 의해 오일순환율은 저감되기 때문에, 리시버(54)내에서 냉동기유를 액상냉매(13)에 용해시키기 위해 실행하는 중간압의 제어허용범위가 확대되어 여유가 생긴다. 따라서, 냉동기유는 액상냉매(13)에 용이하게 용해하여 확실히 압축기(1)로 되돌아감과 동시에, 장치의 부하상황에 따라서 서브쿨을 제어할 수 있어 냉동공조사이클장치의 효율 및 성능이 향상된다.

도 14에서는 감압장치(31), (32)에 전기식 팽창밸브를 사용하고 있다. 리시버내의 액상냉매온도를 저하시키는 경우에는 전단의 밸브(31)을 폐쇄방향, 후단의 밸브(32)를 개방방향으로 하거나 응축기 팬의 회전수를 증가시키면 좋다. 만약, 액상냉매온도를 상승시키는 설정을 하고자 하는 경우에는 전단감압장치를 개방방향, 후단감압장치를 폐쇄방향으로 개구도를 변경하거나 또는 응축기팬의 회전수를 저하시키면 좋다.

만약, 단일 또는 R410A, 407C와 같은 혼합HFC나 HC 등 각종 냉매와 알킬벤젠 이나 광유 등 각종 냉동기유 종류의 관계에 의해 액상냉매로의 냉동기유의 용해율의 조건이 변경되거나 또는 압축기의 종류(왕복, 회전, 스크롤)이나 구조의 변경 등에 의해 오일순환율이 용해율보다 커지는 경우에는 먼저 팽창밸브와 응축기 팬의 제어방법의 변경에 의해 조정을 실행한다. 그러나, 또 히터를 작동시키더라도 오일순환율이 액상냉매로의 냉동기유의 용해율을 상회하는 경우에는 회수에 필요한 특성을 갖는 오일분리기를 냉매회로 조립시에 마련하면 좋다. 단, 냉매와 냉동기유의 종류에 따라서는 오일순환율에 대해 사전에 오일회수수단을 선택하여 필요에 따라 팽창밸브 등의 조정을 실행한다. 오일분리기로서의 종류를 증가시키지 않기 위해서, 오일순환율의 저하가 필요범위에 도달하지 않는 경우에는 오일분리기를 여러개 직렬로 배치하면 좋다.

상기와 같은 사양결정의 프로세스는 다음과 같은 수순에 의해서 계산 및 검토를 실행하는 것에 의해 사전에 결정할 수도 있다.

먼저 미리 결정된 사양, 운전조건, 회로조건 등에 의해 냉매의 종류와 냉동기유의 종류를 선택한다. 다음에, 각 조건에 있어서의 리시버내의 냉매액의 온도나 냉매압력을 연산하고, 액상냉매로의 냉동기유의 용해율이 예상되는 오일순환율보다 크거나 작은지를 검토하고, 오일분리기의 필요수, 히터의 유무 등의 사양을 결정하면 좋다. 이들 설정은 미리 데이타를 입력하고 있는 프로그램에 의해 구해도 좋다.

원래 오일의 선정에는 냉매와의 용해성, 윤활성능, 전기절연성, 대슬러지성, 수분이나 산소나 온도나 수명 등에 대한 안정성, 저온 유동성, 환경에 대한 영향, 비용 등 많은 고려해야 할 요소가 존재한다. 상기와 같이 조립의 수순으로서 제어에 있어서의 조정과 오일분리기를 추가하는 것에 의해, 냉동기유의 선택의 폭이 확대되기 때문에 상기에서 설명한 각 성능에 있어서 우수한 냉동기유의 적용이 가능하게 된다. 또, 환경대책 등의 이유에 의해 사용중인 기기에 대한 냉매의 종류의 변경이 발생한 경우, 새로 삽입하는 냉매와 냉동기유의 상용성이 손실되거나 또는 오일반환에 문제가 발생하는 바와 같은 경우가 있더라도 오일을 교환하지 않고 제어의 변경에 의해서 대응이 가능하게 된다.

또, 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기 및 냉매를 저장가능한 액체저장수단을 배관에 의해 접속한 냉매회로내의 냉매를 도중에 종류를 변경하는 경우, 냉동기유의 냉매에 용해하는 비율도 변화한다. 또, 예를 들어 냉매의 밀도가 높아지면 압축기에서 회로로 유출하는 유량도 많아진다.

즉, 오일순환율이 커지므로, 냉동기유가 압축기로 되돌아가지 않아 문제가 발생하기 때문에, 본 발명과 같이 액체저장수단내의 냉매의 온도나 압력을 액체저장수단내에서 액상냉매로 냉동기유가 용해하도록 설정값을 변경하도록 제어내용을 변경하면 좋다. 또한, 이와 같은 냉매종류의 변경시에는 과거의 데이타에서 용해율을 간단히 파악할 수가 있다.

한편, 냉매와 냉동기유의 새로운 조합에 따라서 모델기에 의해 실험해 보면, 어느 정도 오일이 많이 흐르게 되는지를 추측할 수가 있다. 또는, 운전시켜 회로내로 유출하는 유량이 많은 경우나 압축기내의 유량을 체크해서 확인하고 판단해서 결정해도 좋다. 이 문제는 미리 충분히 사양을 검토할수 있는 신설의 경우와는 달리, 예를 들어 단일냉매를 여러 종류의 냉매로 변경하고자 하는 경우도 있으며, 지금까지 설명해 온 바와 같은 약상용의 숫자레벨을 초과하는 용해도를 갖는 냉매와 냉동기유의 관계에 의해서도 발생한다. 본 발명은 어떠한 경우에 대해서도 오일을 교환하지 않고 제어에 의해서 대응할 수 있기 때문에, 환경대책 등에 대해서 간단하고 또한 유연하게 대응할 수가 있다.

오일분리기는 압축기토출구 근방에 마련되지만, 압축기의 구조에 따라서는 내부에 마련할 수도 있다.

이 냉동공조장치에서는 압축기내의 냉동기유의 응축기, 리시버 및 증발기로의 유출이 억제되므로, 리시버내의 액상냉매에 냉동기유를 용해시키기 위해서 실행하는 제어의 허용범위가 확대되어 리시버내의 냉동기유는 확실하게 압축기로 되돌려보내진다. 또, 응축기 및 증발기의 관벽에 부착하는 냉동기유가 감소하기 때문에, 열교환효율이 저하하지 않는다.

실시예 14

이하, 본 발명에 대응하는 실시예14를 도 16에 따라서 설명한다. 도 16은 예를 들어 공조기에 적용되는 냉동공조장치의 1예로서, (31)은 오리피스에 의해 구성된 전단감압장치이다. 취침(sleeping)기동시 등 과도적으로 압축기(1)에서 다량의 냉동기유가 토출된 경우, 응축기(2)의 출구부근에서는 액상냉매와 액상냉매중에 완전히 용해하지 않는 다량의 냉동기유가 유동한다. 그러나, 배관내에서 용해하지 않는 냉동기유는 전단감압장치(31)의 오리피스부를 통과할 때에 미세한 분무형상으로 되어 리시버(54)로 유입한다. 이 때문에, 냉매보다 비중이 작은 냉동기유를 사용한 경우에 있어서도 리시버(54)내에서는 냉동기유가 당장은 분리층을 형성하지 않고 액상냉매중에 부유한 상태로 되며, 액상냉매의 흐름과 함께 냉동기유도 유출한다. 따라서, 리시버(54)에 유입해 온 다량의 냉동기유가 그대로 체류하는 일은 없고 신속하게 압축기로 되돌려보내진다.

또한, 오일방울을 미세화시키기 위해서는 좁은 부분을 급속하게 통과시키면 좋고, 예를 들어 슬러지필터와 같은 구조품을 대용시켜도 좋다.

실시예 15

이하, 본 발명에 대응하는 실시예 15를 도 16, 도 17 및 도 18에 따라서 설명한다.

도 17 및 도 18은 본 발명에 적용되는 도 16의 리시버(54)의 구조의 1예를 도시한 것으로서, (41)은 리시버(54)로의 냉매유입관, (42)는 냉매유출관, (43)은 각 관에서 리시버로의 도통의 개구이다. 취침기동시 등 과도적으로 압축기(1)에서 다량의 냉동기유가 토출된 경우, 액상냉매와 액상냉매중에 완전히 용해하지 않는 다량의 냉동기유가 유동하고, 전단감압장치(31)을 통과해서 리시버(54)로 유입한다. 그러나, 도 17에 도시한 바와 같이 유입관(41)과 유출관(42)가 대항하는 형상으로 했기 때문에, 대부분의 냉동기유는 리시버(54)에 체류하지 않고 유출하여 신속하게 압축기로 되돌아간다. 또, 도 18에 도시한 예에서는 배관과 리시버(54) 사이의 액상냉매의 출입은 도통구멍(43)에 의해 실행되기 때문에, 냉동기유는 리시버(54)에 유입하지 않고 배관내를 흘러서 신속하게 압축기로 되돌아간다. 액상냉매에 대해서 비중이 큰 냉동기유를 사용하는 경우, 도통구멍(43)은 가로방향 또는 위쪽방향, 반대로 액상냉매에 대해서는 비중이 작은 냉동기유를 사용하는 경우에는 도통구멍(43)을 가로방향 또는 아래방향에 마련해도 좋다.

본 발명의 냉동공조장치는 리시버내 바닥부에서 유입관 개구부와 유출관 개구부를 대항시키는 구조로 해서 액상냉매중에 용해하지 않는 냉동기유의 리시버내로의 유입을 억제하므로, 과도적으로 리시버내로 다량의 냉동기유가 유입한 경우에 있어서도 유입관과 유출관이 대항하는 형상으로 되어 있는 것에 의해서 대부분의 냉동기유는 리시버에 체류하지 않고 유출하여 신속하게 압축기로 되돌아간다.

실시예 16

이하, 본 발명에 대응하는 실시예 16을 도 16 및 도 19에 따라서 설명한다. 압축기(1)의 토출관을 밀폐용기 외부에서 축관부(63)을 갖는 구조로 하고, 압축기의 제조공정중의 기밀시험에 있어서 토출관을 폐쇄하는 지그(113)의 발톱(111)을 축관부(13)에 스프링(112)에 의해 밀어넣어 거는 방식으로 하였다. HFC계 냉매로서 R410A 등의 고압냉매를 사용하는 경우, 종래 R22를 사용하는 압축기에 있어서는 28kgf/cm²G의 압력에서 실행하고 있던 기밀시험을 R410A 사용시에는 45kgf/cm²G로 매우 고압에서 실행할 필요가 있었지만, 이것에 의해 고압이 인가되더라도 지그가 거의 이탈하지 않아 안전하고 또한 확실하게 기밀시험을 실행할 수가 있다.

종래에는 압축기내를 고압으로 한 경우, 토출관을 폐쇄한 지그는 압력차에 의해서 이탈하려고 하므로, 종래 사용하고 있는 지그는 토출관에 발톱을 눌러 접촉시켜 그 마찰력에 의해 고정되도록 되어 있었다.

한편, 본 발명에서는 도 16과 같이 압축기의 토출관에 요철을 마련하였다. 토출관에 축관부(잘록한 부분)(63)이 있으면, 지그의 발톱이 걸려 종래 이상으로 거의 이탈하지 않게 된다.

이것에 의해, 압축기의 기밀시험을 안전하고 또한 확실하게 실행할 수가 있다.

이상까지의 실시예의 설명에 있어서 리시버(54)를 중간압부에 마련했지만, 오일의 회수가 가능하면 어느 위치라도 좋고, 결국 리시버 내부의 액상냉매의 압력 및 온도를 압축기에서 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해서 액상냉매로의 냉동기유의 용해율이 상회하도록 설정해 두면, 비록 대량으로 일시적으로 오일이 유출하더라도 확실하게 오일이 되돌아가게 된다. 또한, 도 11과 같이 흡입머플러(101)을 압축기의 흡입측에 마련해서 비상용유를 채용했다고 하더라도, 이 내부의 오일은 종래 알려져 있는 회수구조로 확실하게 회수할 수가 있다. 즉, 본 발명은 바람직하게는 회로의 상류측에서 오일을 냉매에 용해시켜 흐르게 하는 것에 의해 예를 들어, 에어컨의 실내기 등에 오일의 덩어리가 흘러 냉난방의 능력을 저하시키는 일이 없고 또한 캐필리러튜브 등에서의 막힘을 발생시키지 않는 신뢰성이 높은 장치가 얻어지게 된다.

또, 상술한 액체저장부로서 대형 냉동공조장치를 대상으로 했지만, 냉장고와 같은 소규모회로에서는 배관에 접속하는 드라이어나 필터장치와 같이 액상냉매가 체류하는 개소라도 좋은 것은 물론이다.

이상과 같은 각 실시예의 구성에 의해서 예를 들어 본 발명은 장치의 부하상황에 따라서 실행하는 서브쿨의 제어범위를 확대할 수 있기 때문에, 냉동공조장치의 효율 및 성능을 향상시킨다.

또, 장치의 부하상황에 따라서 잉여냉매를 체류시킬 수 있어 압축기에 다량의 액상냉매를 되돌려보내지 않기 때문에, 압축기의 신뢰성을 향상시킨다. 게다가, 사방밸브의 전환 등에 의한 냉동사이클의 역전에도 대응할 수 있음과 동시에, 구조가 간단하고 생산성, 비용성능이 우수하고 먼지가 막히는 등에 의한 성능저하도 발생하지 않는다.

제1의 발명에 관한 냉매순환장치는 응축기와 감압장치 사이에 오일방울을 부유시켜 유출시키는 액체저장용기를 접속했으므로, 압축기에서 유출한 냉동기유를 확실하게 압축기로 되돌려보낼 수 있고, 압축요소부의 정상적인 윤활 및 밀봉기능이 유지되기 때문에 압축기의 신뢰성이 높은 장치가 얻어진다. 또, 구조가 간단하고 생산성, 비용성능이 우수하며 먼지의 막힘 등에 의한 성능저하도 발생하지 않는다.

제2의 발명에 관한 냉매순환장치는 잉여냉매가 발생하는 흐름방향으로 냉매를 체류시키고 또한 액체저장용기는 오일방울을 부유시켜 유출시키는 구조이기 때문에 압축기에서 유출한 냉동기유를 확실하게 압축기로 되돌려보낼 수 있고, 압축요소부의 정상적인 윤활 및 밀봉기능이 유지되기 때문에 압축기의 신뢰성이 높은 장치가 얻어진다. 또, 냉매의 흐름방향이 반대인 경우에는 냉매가 용기에 체류하지 않기 때문에 냉동기유도 체류되지 않아 압축기로 냉동기유를 되돌려보낼 수가 있다.

제3의 발명에 관한 냉매순환장치는 감압장치의 중간에 액체저장용기를 배치하므로 냉매의 흐름방향에 관계없이 냉매를 체류시킬 수 있고, 또한 냉동기유의 냉매로의 용해도가 높은 고압액체부에 용기를 배치하고 있기 때문에 냉동기유가 냉매에 용해하여 액체저장용기내에 다량의 냉동기유를 체류시키지 않고 압축기로 되돌려보낼 수가 있다.

제4의 발명에 관한 냉매순환장치는 액체저장용기로의 하부의 입구로부터의 냉매가 오일층 하면을 향해 흐르고 냉매의 흐름에 따라 오일층을 교반시키기 때문에, 냉동기유의 냉매로의 용해가 촉진되어 더욱더 하부의 출구에서 유출하므로, 간단한 구성으로 오일을 압축기로 되돌려보낼 수 있어 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

제5의 발명에 관한 냉매순환장치는 용기입구에서 유입한 냉매의 상태에 변화를 부여해서 용기내의 냉매를 교반하기 때문에, 냉매와 냉동기유의 계면의 혼합이 촉진되어 냉동기유의 냉매로의 용해가 촉진된다. 이것에 의해, 용기내에 체류한 냉동기유의 압축기로의 오일반환이 촉진되어 압축기의 신뢰성을 향상시킬 수가 있다.

제6의 발명에 관한 냉매순환장치는 감압장치의 중간에 액체저장용기를 배치하므로 냉매의 흐름방향에 관계없이 냉매를 체류시킬 수가 있고, 또한 냉동기유의 냉매로의 용해도가 높은 고압액체부에 용기를 배치하고 있기 때문에 냉동기유가 냉매에 용해하여 액체저장용기내에 다량의 냉동기유를 체류시키지 않고 압축기로 되돌려보낼 수가 있다.

저압측의 감압장치를 제어하는 것에 의해 소요의 과열도를 얻을 수 있으며, 압축기 흡입에서의 과열도를 제어할 수 있기 때문에 운전효율이 양호한 장치가 얻어진다.

또, 용기내에 저장하는 냉매량 및 냉매온도를 제어하는 것에 의해서 냉동기유의 냉매로의 용해를 촉진시킬 수가 있다.

고압측의 감압장치를 제어하는 것에 의해서 소요의 과냉각도를 얻을 수 있으며 운전효율이 양호한 장치가 얻어진다. 또, 용기내에 저장하는 냉매량 및 냉매온도를 제어하는 것에 의해 냉동기유의 냉매로의 용해를 촉진시킬 수가 있다.

또, 저압측과 고압측의 감압장치를 연동시켜서 제어하는 것에 의해 과열도와 과냉각도를 동시에 적합한 값으로 제어할 수 있으므로, 장치의 능력을 충분히 발휘할 수 있어 운전효율이 양호한 장치가 얻어진다.

제7의 발명에 관한 냉매순환장치는 용기내의 냉매가 한번 빈 상태로 되도록 감압장치를 제어하기 때문에, 대량의 냉동기유가 용기내에 체류해도 확실하게 용기밖으로 유출되기 때문에 냉동기유를 확실하게 되돌려보낼 수가 있다.

제8의 발명에 관한 냉매순환장치는 감압장치로서 제어가능한 제어밸브를 사용하고 기동부터 소정시간후에 제어밸브를 제어하므로, 기동후의 일시적인 냉매의 저장분을 배출할 수 있어 냉매의 취침 등의 불합리에도 대응할 수가 있다.

제9의 발명에 관한 냉매순환장치는 액체저장용기내에 다량의 냉동기유를 체류시키지 않고 확실하게 압축기로 되돌려보낼 수 있기 때문에, 압축기의 압축요소부의 정상적인 윤활 및 밀봉기능이 유지되어 신뢰성이 높은 제품이 얻어진다.

제10의 발명에 관한 냉매순환장치는 열교환기의 효율을 저하시키지 않을 뿐만 아니라 제어범위를 확대할 수 있어 효율이 양호한 장치가 얻어진다.

제11의 발명에 관한 냉매순환장치는 오일을 미세화하여 용해시키므로 오일을 확실하게 회수할 수가 있다.

제12의 발명에 관한 냉매순환장치는 압축기의 윤활, 밀봉 등에 사용되는 냉동기유의 응축기, 오일저장용기 및 증발기로의 유출을 억제시키기 때문에, 유출한 냉동기유를 확실하게 압축기로 되돌려보낼 수 있음과 동시에 응축기 및 증발기의 열교환효율을 저하시키지 않는다.

제13의 발명에 관한 냉매순환장치는 과도적으로 압축기에서 다량의 냉동기유가 토출된 경우에 있어서도 리시버에 냉동기유를 체류시키지 않고 확실하게 압축기로 되돌려보낼 수가 있다.

제14의 발명에 관한 냉매순환장치는 압축기의 제조에 있어서 기밀시험을 안전하고 또한 확실하게 실행할 수가 있다.

제15의 발명에 관한 냉매순환장치는 냉매에 대한 소정의 조건에서의 비용해성 또는 약용해성의 냉동기유를 사용해도 냉동기유를 확실하게 되돌려보낼 수 있으므로, 압축기의 높은 신뢰성이 얻어짐과 동시에 유지가 용이한 장치가 얻어진다.

제16의 발명에 관한 냉매회로조립방법은 액체저장수단내의 액상냉매로의 냉동기유의 용해율이 압축기에서 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해서 동일 정도 또는 상회하도록 액체저장수단내의 냉매의 온도 또는 압력을 설정하므로, 오일회수가 확실한 냉매회로를 간단하게 조립할 수가 있다.

제17의 발명에 관한 냉매회로 조립방법은 에어컨이나 냉장고 등의 오존층 파괴프론 대책으로서 냉매만을 교환하는 작업을 실행하고 냉동기유를 바꾸지 않고, 제어장치의 설정값을 변경하는 것만으로 대응할 수 있으며 간단하게 처리할 수 있기 때문에 환경보호에 유효한 대책으로 할 수가 있다.

Claims (6)

1. 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로에 있어서, 응축압력 및 응축온도조건하에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 갖고, 또한 증발압력 및 증발온도조건에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 가짐과 동시에, 냉매보다 비중이 작은 냉동기유를 사용하여 응축기와 감압장치 사이에 오일방울을 부유시켜 유출시키는 액체저장용기를 접속하는 것을 특징으로 하는 냉매순환장치.
2. 압축기, 냉매의 흐름방향을 전환하는 수단, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로에 있어서, 응축압력 및 응축온도조건하에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 갖고, 또한 증발압력 및 증발온도조건에 있어서의 액상냉매로의 냉동기유의 중량용해율이 비용해성 또는 약용해성을 갖는 냉동기유를 사용하고, 감압장치의 중간에 액체저장용기를 배치하는 것을 특징으로 하는 냉매순환장치.
3. 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로, 상기 냉매회로에 순환하는 냉매에 대해서 응축압력과 응축온도조건과 증발압력과 증발온도조건에서 액상냉매로 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 냉동기유, 상기 냉매회로에 마련되어 상기 냉매를 저장하는 액체저장용기 및

   상기 압축기에서 상기 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해 상기 액체저장용기내의 액상냉매로의 상기 냉동기유의 용해율이 동일 정도 또는 상회하도록 상기 액체저장용기내의 냉매의 온도 및 압력중 적어도 한쪽을 설정하는 오일용해율 설정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 냉매순환장치.
4. 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로, 상기 냉매회로에 순환하는 냉매에 대해서 응축압력과 응축온도조건과 증발압력과 증발온도조건에서 액상냉매로 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 냉동기유, 상기 냉매회로에 마련되어 상기 냉매를 저장하는 액체저장용기 및

   상기 압축기에서 상기 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율이 상기 액체저장용기내의 액상냉매가 상기 냉동기유를 용해하는 용해율에 대해 동일 정도 또는 하회하도록 압축기의 내부 또는 압축기의 토출측에 마련되어 오일의 순환율을 낮추는 오일회수수단을 구비한 것을 특징으로 하는 냉매순환장치.
5. 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기를 냉매배관에 의해 순차 접속한 냉매회로에 순환하는 냉매를 저장하는 액체저장수단을 상기 냉매회로에 마련하는 공정,

   액상냉매에 대해 응축압력, 응축온도조건, 증발압력 및 증발온도조건에서 비용해성 또는 미약한 용해성을 갖는 냉동기유를 상기 냉매회로에 봉입하는 공정 및

   상기 액체저장수단내의 액상냉매로의 상기 냉동기유의 용해율이 상기 압축기에서 상기 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율에 대해 동일 정도 또는 상회하도록 상기 액체저장수단내의 냉매의 온도 또는 압력을 설정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 냉매회로조립방법.
6. 압축기, 응축기, 감압장치, 증발기 및 냉매를 저장하는 액체저장수단을 냉매배관에 의해 접속한 냉매회로에 대해서 순환하는 냉매의 종류를 봉입된 냉매에서 다른 냉매로 변경하는 공정, 상기 압축기에 봉입된 냉동기유의 종류를 냉매를 변경해도 그 대로 봉입을 계속하는 공정 및

   상기 변경된 냉매에 대한 상기 냉동기유의 용해율이 상기 압축기에서 상기 냉매회로로 운전시에 유출하는 냉동기유의 오일순환율보다 하회하는 경우, 동일 정도 또는 상회하도록 상기 액체저장수단내의 냉매의 온도 또는 압력을 설정하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 냉매회로조립방법.