JPH05157381A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、冷凍サイクルがたとえ低循環領域に
なっても、圧縮機への潤滑油分の戻り量を充分確保し
て、この潤滑性を保証し、信頼性の向上を得られる空気
調和機を提供する。 【構成】圧縮機１Ａ，１Ｂ、室外熱交換器４Ａ，４Ｂ、
減圧装置５ａ，５ｂ、室内熱交換器および気液分離器１
３を接続した冷凍サイクルを備え、圧縮機吐出側と気液
分離器とを直接連通し、圧縮機から吐出される高圧冷媒
ガスを直接気液分離器にバイパスして冷媒ガスおよび冷
媒ガスに含まれる潤滑油分の圧縮機への戻り量を増大さ
せるバイパス回路２０を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機から吐出された
冷媒ガスに含まれる潤滑油分の、圧縮機への戻り量を増
大させた空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、これまでのような一室単位の空気
調和ばかりでなく、多室を同時に、しかも要求される設
定条件に応じた空気調和を可能とする、いわゆるマルチ
タイプと呼ばれる大型の空気調和機が多用される傾向に
ある。

【０００３】この種の空気調和機は、当然、大きな空気
調和容量を確保しなければならないので、冷凍サイクル
を構成する各機能部品の数が多くなり、かつ大型化す
る。それにともない、各機能部品を接続する配管や弁類
などの補助機能部品も大型化する。このような現象は、
特に、高循環量を必要とする低圧側において著しい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷凍サイク
ルの低圧側には、蒸発器と圧縮機吸込側との間に気液分
離器が備えられる。

【０００５】上記気液分離器は、蒸発器で蒸発した冷媒
を圧縮機に戻す前に、ここで冷媒ガスに含まれる液冷媒
を分離し、ガス冷媒だけが圧縮機に吸込まれるようにし
て、圧縮機の液圧縮による弁損傷等の事故発生を未然に
阻止する。大容量の空気調和機においては、上記気液分
離器も大型化して、気液分離効果を確実なものにしてい
る。

【０００６】一方、圧縮機は、多くの摺動部品から構成
されていると言っても過言ではなく、そのため、常に、
各摺動部品へ潤滑油を給油して円滑な動作を保証しなけ
ればならない。

【０００７】上記圧縮機は、密閉ケース内に各摺動部品
からなる電動圧縮機本体を収容して構成され、さらに、
必要量の潤滑油も集溜される。そして、電動圧縮機本体
の作動にともなって潤滑油が集溜部から吸上げられ、各
摺動部品へ給油されてから、再び集溜部に戻る。

【０００８】このように、本来、潤滑油は密閉ケース内
を循環するようになっているが、密閉ケース内には低圧
もしくは高圧の冷媒ガスが充満しており、ここに給油さ
れてミスト状になった潤滑油分が混入する。

【０００９】普通、圧縮機には、上記密閉ケースに接続
される吐出管の直前の位置に、油分離機構が備えられ、
吐出される高圧冷媒ガスから潤滑油分を分離し、ガスだ
け吐出し、油分は上記集溜部に戻すようにしている。

【００１０】しかしながら、この油分離機構を完全に機
能させることは不可能であって、一部は高圧冷媒ガスと
ともに密閉ケース外部に、すなわち圧縮機から冷凍サイ
クル中へ吐出されてしまう。ここから吐出される潤滑油
分は、冷媒ガスとともに閉回路である冷凍サイクルを循
環して、いずれは圧縮機に吸込まれ、集溜部へ戻る。

【００１１】すなわち、上記気液分離器内には、比重の
相違から、分離された液冷媒の下部に、戻ってきた潤滑
油分が溜まる。気液分離器内には、略Ｕ字状に曲成され
た戻し管が収容されていて、この開口端から分離された
ガス冷媒が吸込まれ、圧縮機に導かれる。

【００１２】上記戻し管の曲成底部には小径の穴が穿設
され、分離した液冷媒が極く少量ずつガス冷媒中に混入
される。混入する液冷媒量は、戻されるガス冷媒量と比
較して僅かであるから、圧縮機に吸込まれる間に蒸発
し、ガス化する。分離した液冷媒が分離器内に充満する
ことがなく、しかも、圧縮機へ液バックすることなく、
効率よく戻せる。そしてまた、気液分離器内底部には潤
滑油分も溜っているところから、その一部は液冷媒とと
もに小径の穴から戻し管内に導かれ、圧縮機に戻され
る。

【００１３】しかしながら、先に説明したように、熱交
換容量が大きくなる傾向にあり、ここに配備される圧縮
機の圧縮容量も大となって、当然、圧縮機から吐出され
る冷媒ガス中に混入する潤滑油分の量も無視できなくな
る。

【００１４】しかも、冷凍サイクルは、必ずしも高循環
量域を保持するばかりでなく、運転条件によっては低循
環量域に変わることもあり、このときには、気液分離器
内に溜った潤滑油分が小径の穴から戻し管内に吸い上げ
られ難くなる。

【００１５】このような運転条件によっては、圧縮機へ
の潤滑油分の戻り量が極端に減少し、同じ状態が長時間
継続すると、圧縮機の摺動部品の潤滑性が保証できなく
なる恐れが生じる。

【００１６】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、冷凍サイクルがたと
え低循環量域になっても、圧縮機への潤滑油分の戻り量
を充分確保して、この潤滑性を保証し、信頼性の向上を
得られる空気調和機を提供するものである。

【００１７】

【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、圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内
熱交換器および気液分離器を接続した冷凍サイクルを具
備する空気調和機において、上記圧縮機吐出側から気液
分離器へ連通し、圧縮機から吐出される高圧冷媒ガスを
直接気液分離器にバイパスさせるバイパス回路を備えた
ことを特徴とする空気調和機である。

【００１８】

【作用】圧縮機から吐出される高圧冷媒ガスを、バイパ
ス回路を介して直接気液分離器にバイパスすることによ
り、気液分離器から圧縮機へ戻る冷媒ガスの戻り量が増
大するとともに、冷媒ガスに含まれる潤滑油分の戻り量
が増大して、圧縮機における潤滑油不足が解消される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。

【００２０】図１は、たとえば大空気調和容量のマルチ
タイプの空気調和機における冷凍サイクル回路を示す。
ここでは室外ユニットＹ内の配管構成のみ示すが、この
ユニットＹから延出される冷媒管Ｐは、図示しない室内
ユニット内の室内熱交換器に接続されることは、勿論で
ある。

【００２１】図中１Ａ，１Ｂは圧縮機であり、それぞれ
インバータ駆動による能力可変圧縮機と、商用電源駆動
による能力固定圧縮機を備える。この能力可変圧縮機
と、能力固定圧縮機は、それぞれ図示しない制御回路か
らの指示信号によって、切換えられて運転し、もしくは
同時運転する制御がなされる。

【００２２】たとえば、能力固定圧縮機のみ運転する場
合は、冷凍サイクルが低循環量域となり、能力可変およ
び能力固定の両圧縮機が同時に運転されるときは、冷凍
サイクルは高循環量域となる。上記圧縮機１Ａ，１Ｂの
ガス吐出側に接続される冷媒管Ｐ1 ，Ｐ1 は、１本の冷
媒管Ｐ2 に集合され、オイルセパレータ２を介して四方
弁３が接続される。

【００２３】上記四方弁３の他方の接続口体に接続され
る冷媒管Ｐ3 は、一対の室外熱交換器４Ａ，４Ｂに分岐
して接続される。各室外熱交換器４Ａ，４Ｂの熱交換容
量は、上記圧縮機１Ａ，１Ｂの最大圧縮容量に対応する
よう極めて大に形成される。

【００２４】図示しないが、各室外熱交換器４Ａ，４Ｂ
は２分されていて、その一方に冷媒が直接導かれ、他方
の冷媒入口側には図示しない電磁弁が設けられていて、
制御回路からの指示信号によって開閉制御される。

【００２５】各室外熱交換器４Ａ，４Ｂの他側には、そ
れぞれ自動膨張弁５ａ，５ｂと逆止弁６ａ，６ｂとの並
列回路７Ａ，７Ｂが接続され、これらが１本の冷媒管Ｐ
4 に集合されたところにリキッドタンク８が接続され
る。さらに、ドライヤストレーナ９とパックドバルブ１
０を介して、冷媒管Ｐ4 は室外ユニットＹから延出さ
れ、上記室内ユニットの室内熱交換器に接続されること
となる。

【００２６】また、上記室内熱交換器から室外ユニット
Ｙ内へ延出される冷媒管Ｐ5 には、パックドバルブ１１
とドライヤストレーナ１２を介して、上記四方弁３の他
方の接続口体に接続され、この残りの接続口体に接続さ
れる冷媒管Ｐ6 は気液分離器１３内へ延出される。

【００２７】上記気液分離器１３には、略Ｕ字状に曲成
される戻し管１４が収容され、これは上記各圧縮機１の
吸込側の冷媒管Ｐ7 に接続される。なお、上記戻し管１
４の曲成部には、従来と同様、小径の孔が穿設されてい
て、ここで分離された液冷媒とともに潤滑油分を圧縮機
１Ａ，１Ｂに戻すようになっている。

【００２８】上記オイルセパレータ２の底部には油戻し
管１５が接続されていて、高圧冷媒から分離した潤滑油
分を絞り装置であるキャピラリチューブ１６を介して、
上記気液分離器１３と圧縮機１Ａ，１Ｂの吸込側を連通
する冷媒管Ｐ7の中途部に戻すようになっている。

【００２９】圧縮機１Ａ，１Ｂ吐出側とオイルセパレー
タ２との間には、吐出バイパス回路１７の一端部が接続
される。この回路１７は、絞り量を異ならせた一対の膨
張弁１８，１９を並列に接続してなり、回路１７の他端
部は、上記四方弁３と気液分離器１３との間の冷媒管Ｐ
6 に接続される。

【００３０】また、上記オイルセパータ２と四方弁３と
の間に、バイパス回路２０の一端部が接続される。この
バイパス回路２０は、中途部にキャピラリチューブ２１
が設けられ、上記気液分離器１３上部に接続される。

【００３１】しかして、冷房運転では、圧縮機１Ａ，１
Ｂが駆動され、高圧化した冷媒ガスがオイルセパレータ
２と四方弁３を介して一対の室外熱交換器４Ａ，４Ｂに
導かれ凝縮する。

【００３２】さらに、それぞれ自動膨張弁５ａ，５ｂに
導かれ、最適量に絞られてから、リキッドタンク８に導
かれ、一旦集溜状態となり、ここから室内ユニットの室
内熱交換器に導出されて、冷房作用をなす。上記室内熱
交換器で蒸発した冷媒は四方弁３を介して気液分離器１
３に導かれ、ここで気液分離されてから、圧縮機１Ａ，
１Ｂに吸込まれる。

【００３３】一方、オイルセパレータ２で高圧の冷媒ガ
スに含まれる潤滑油分が分離され、ここから導出された
高圧冷媒ガスの一部は、バイパス回路２０に分流され
る。キャピラリチューブ２１で冷媒ガスの通過量が絞ら
れ、気液分離器１３に導入される。

【００３４】この気液分離器１３内には、室内熱交換器
で蒸発した低圧冷媒が導入され気液分離がなされている
が、ここにバイパス回路２０から直接高圧の冷媒ガスが
導入されて、常に高圧状態を保持される。

【００３５】そして、気液分離器１３から圧縮機１Ａ，
１Ｂに吸込まれ、上述の冷凍サイクルを循環するのであ
るから、上記バイパス回路２０を備えることにより、圧
縮機１Ａ，１Ｂへの冷媒戻り量が大となる。

【００３６】上記気液分離器１３から圧縮機１Ａ，１Ｂ
に導かれる冷媒ガス中には、上記オイルセパレータ２で
分離しきれなかった潤滑油分が含まれており、これがオ
イルセパレータ２から導出されたところで、直ちに気液
分離器１３に導かれ、さらには気液分離器１３内底部に
集溜する時間的な余裕のない状態で圧縮機１Ａ，１Ｂに
吸込まれる。

【００３７】したがって、圧縮機１Ａ，１Ｂから吐出さ
れた潤滑油分が、比較的早く再び圧縮機１Ａ，１Ｂに戻
ることとなり、圧縮機１Ａ，１Ｂにおける潤滑油不足の
発生条件が解消され、圧縮機１Ａ，１Ｂ内の摺動部品に
は常に充分な量の潤滑油が給油される。なお、上記バイ
パス回路２０のキャピラリチューブ２１は、空気調和機
の能力およびサイクル温度への影響に見合った絞り量と
なるよう設定される。

【００３８】また、上記バイパス回路２０では、キャピ
ラリチューブ２１を備えて、常時、高圧の冷媒ガスを導
通させるようにしたが、これに限定されるものではな
く、図２に示すように、キャピラリチューブ２１の上流
側に開閉弁２５を設け、必要に応じて開放制御するバイ
パス回路２０Ａであってもよい。

【００３９】たとえば、上記各圧縮機１Ａ，１Ｂの、イ
ンバータ駆動による能力可変圧縮機のみを駆動し、商用
電源駆動による能力固定圧縮機を停止する、低循環量域
に上記開閉弁２５を開放すると、より効果的になる。

【００４０】図３に示すように、吐出バイパス回路１７
をそのまま用いたものであってもよい。この場合には、
最大絞り量を異ならせた一対の膨張弁１８，１９を並列
に接続し、冷凍サイクルの運転条件に応じて、最適な絞
り量の膨張弁１８，１９を選択し、高圧の冷媒ガスを導
通させることとなる。

【００４１】上記吐出バイパス回路１７は、本来、冷凍
サイクルに備えられるものであり、図１および図２に示
すような、別途、バイパス回路２０，２０Ａを備えたも
のと比べて配管構成が簡素ですみ、しかも同様な効果を
得られる。なお、図２および図３の実施例とも、図１の
実施例と同一部品は同番号を付して新たな説明を省略す
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、圧縮機吐
出側と気液分離器とをバイパス回路で連通したから、圧
縮機から吐出される高圧冷媒ガスを直接気液分離器にバ
イパスして、冷媒ガスに含まれる潤滑油分を効率よく圧
縮機へ戻し、この戻り量を増大させることができる。た
とえ、冷凍サイクルが低循環量域を長時間継続しても、
圧縮機の潤滑油不足がなく、摺動部品の損傷事故などを
確実に防止して、信頼性の向上を図れる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、空気調和機の冷凍サ
イクル構成図。

【図２】他の実施例を示す、冷凍サイクル一部の構成
図。

【図３】他の実施例を示す、冷凍サイクル一部の構成
図。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ…圧縮機、４Ａ，４Ｂ…室外熱交換器、５
ａ，５ｂ…減圧装置、１３…気液分離器、２０…バイパ
ス回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、室外熱交換器、減圧装置、室内熱
   交換器および気液分離器を接続した冷凍サイクルを具備
   する空気調和機において、上記圧縮機吐出側から気液分
   離器へ連通し、圧縮機から吐出される高圧冷媒ガスを直
   接気液分離器にバイパスさせるバイパス回路を備えたこ
   とを特徴とする空気調和機。