JPH11108474A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機において、元電源が切られたシー
ズンオフ後の起動時においても圧縮機内の油希釈率増大
現象を防止する。 【解決手段】 吸入した冷媒ガスを圧縮処理して送り出
す圧縮機１１と、該圧縮機１１から送り出された冷媒ガ
スを室外熱交換機１０Ａまたは室内熱交換機１０Ｂへと
選択的に送る四方弁１５と、圧縮機１１内の液冷媒を加
熱するヒータ１２と、前記圧縮機１１と前記ヒータ１２
とを駆動する元電源１４とを備え、圧縮機１１と四方弁
１５との間に、冷媒ガス中の油分を分離するためのオイ
ルセパレータ１６を設けるとともに、該オイルセパレー
タ１６に、貯留された油を圧縮機１１に戻すための返油
管３１を接続し、該返油管３１に、常時は返油管３１の
流路を閉状態とするとともに前記元電源１４がオフから
オンに切り替わる起動時にオイルセパレータ１６内の油
を圧縮機１１に流通させる弁機構３３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒を循環させて
内外気の熱交換を行う空気調和機に関し、特にシーズン
オフ後の起動時における圧縮機の油希釈対策に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機において、室内または
室外熱交換機の複数化、運転能力の拡大および配管長の
増大等のため、必要とされる冷媒のチャージ量が大きく
なっているとともに、運転時の負荷に対する必要冷媒量
の変動が大きくなっている。このため、圧縮機にアキュ
ムレータを接続して、該アキュムレータで冷媒の気液分
離を行うとともに、低負荷で運転を行う場合に余剰冷媒
を貯留させる手段が採用されている。

【０００３】しかしながら、このような空気調和機にお
いて、圧縮機の停止時に室外および室内熱交換機から冷
媒がアキュムレータに戻るとともに、さらにアキュムレ
ータから圧縮機内に液冷媒が多く戻り、油希釈率〔冷媒
量／（潤滑油量＋冷媒量）〕が大きくなって圧縮機内の
潤滑油（冷凍機油）が希釈されてしまう現象（いわゆる
液バック）が生じてしまっていた。このため、圧縮機が
再び起動した際に、潤滑油による効果が低下して摺動部
分にかじりや焼付けが生じるおそれがあった。

【０００４】この対策として、例えば、特開平６−３０
０３７０号公報には、アキュムレータ内の液冷媒が圧縮
機に多量に戻ることを防止する技術が提案されている。

【０００５】この種の空気調和機における冷媒回路を図
２に示す。この空気調和機は、圧縮機１の吸入側にアキ
ュムレータ２を接続するとともに、該アキュムレータ２
の底部と圧縮機１とをキャピラリチューブ３ａを有する
液冷媒戻し回路３で接続し、該液冷媒戻し回路３の圧縮
機１への接続位置を圧縮機１の冷媒ガス供給管４より下
方に配した構造とされている。

【０００６】これによって、空気調和機の運転時に室内
および室外熱交換機からの液冷媒の戻りが多く、アキュ
ムレータ２内に滞留する液冷媒と潤滑油との混合液Ｌが
増加した状態であっても、キャピラリチューブ３ａを有
する液冷媒戻し回路３によって混合液Ｌを流量制御し
て、アキュムレータ２から圧縮機１への液冷媒の戻りを
制限し、圧縮機１内の潤滑油が液冷媒によって希釈され
てしまうことを防止しようとするものである。

【０００７】ところで、圧縮機１の圧縮部１ａが停止状
態では、ガス化した冷媒が冷やされて液化するととも
に、圧縮機１内の潤滑油と液冷媒との混合液Ｌ中に溶け
込む（いわゆる液寝込み）現象が生じ、油希釈率が増大
してしまう場合がある。これを防ぐために、圧縮機１の
ハウジングの下部にヒータ５が設けられ、圧縮部１ａが
停止状態にある場合には、ヒータ５に通電して圧縮機１
内を加熱して、液寝込みを防ぐ手段が採用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の空気調和機には、以下のような課題が残されてい
る。すなわち、圧縮部１ａが運転状態にあるとき、また
は圧縮部１ａが停止状態であってもヒータ５が通電状態
にある場合には、圧縮機１内部の温度が上昇しているの
で、冷媒が気化されているが、シーズンオフ時におい
て、圧縮部１ａおよびヒータ５を駆動する元電源６がオ
フ状態とされている場合には、圧縮機１内部の温度が低
下し、液寝込みが生じて油希釈率が増大してしまい、再
び運転を開始する際に、油膜切れにより圧縮機１が焼き
付くおそれがあった。

【０００９】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、元電源が切られたシーズンオフ後の起動時におい
ても圧縮機内の油希釈率増大現象を防止する空気調和機
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸入した冷媒
ガスを圧縮処理して送り出す圧縮機と、該圧縮機から送
り出された冷媒ガスを室外熱交換機または室内熱交換機
へと選択的に送る四方弁と、圧縮機内の液冷媒を加熱す
るヒータと、前記圧縮機と前記ヒータとを駆動する元電
源とを備えた空気調和機であって、圧縮機と四方弁との
間に、冷媒ガス中の油分を分離するためのオイルセパレ
ータを設けるとともに、該オイルセパレータに、貯留さ
れた油を圧縮機に戻すための返油管を接続し、該返油管
に、常時は返油管の流路を閉状態とするとともに前記元
電源がオフからオンに切り替わる起動時にオイルセパレ
ータ内の油を圧縮機に流通させる弁機構を設けたことを
特徴とする。

【００１１】この空気調和機では、元電源がオフの状態
となるシーズンオフ時にガス冷媒が液化して圧縮機内の
油希釈率が増大したとしても、この元電源がオフからオ
ンに切り替わる起動時に返油管の弁機構を開放すること
により、オイルセパレータ内の油を圧縮機に戻して、圧
縮機内の冷媒に対する油の比率を多くし、油希釈率を低
減させるものである。

【００１２】この場合、オイルセパレータにおける返油
管の接続部よりも上位の高さ位置に、貯留された油の液
面付近から油を圧縮機に戻すオーバーフロー管を設けて
おくことが好ましく、このような構成とすることによ
り、運転時にオイルセパレータで分離された油を所定量
ずつ圧縮機に戻して、該圧縮機内の油希釈率をほぼ一定
に維持することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る空気調和機の
一実施形態を図１を参照しながら説明する。この図にあ
って、符号１０Ａは室外熱交換機、１０Ｂは室内熱交換
機、１１は圧縮機、１２はヒータ、１３はアキュムレー
タ、１４は元電源、１５は四方弁、１６はオイルセパレ
ータを示している。

【００１４】この図１の空気調和機は、吸入した冷媒ガ
スを圧縮処理して室外熱交換機１０Ａまたは室内熱交換
機１０Ｂへと送る圧縮機１１と、該圧縮機１１内の液冷
媒を加熱するヒータ１２と、圧縮機１１とヒータ１２と
を駆動する元電源１４と、圧縮機１１の吸入側に接続さ
れ室外熱交換機１０Ａまたは室内熱交換機１０Ｂから戻
る液冷媒を貯留するアキュムレータ１３と、圧縮機１１
の吐出側に接続され各熱交換機１０Ａ・１０Ｂに送られ
る冷媒ガスから潤滑油を分離するオイルセパレータ１６
と、該オイルセパレータ１６を経由した冷媒ガスを室外
熱交換機１０Ａ又は室内熱交換機１０Ｂのいずれかに択
一的に送る四方弁１５とを備えている。

【００１５】前記圧縮機１１は、ハウジング１１ａと、
該ハウジング１１ａの内部上方に設置されるとともに元
電源１４と接続状態の制御部１７に電気的に接続され冷
媒ガスを圧縮する圧縮部１１ｂとを備えている。圧縮部
１１ｂの下方、すなわちハウジング１１ａの内部下方に
は、潤滑油と液冷媒との混合液Ｌが貯留状態とされてい
る。

【００１６】前記ヒータ１２は、ハウジング１１ａの下
部外周に沿って環状に設置され、前記制御部１７に電気
的に接続され、圧縮部１１ｂが停止状態にある場合、液
寝込みを防止するため圧縮機１１内を加熱して冷媒を気
化させ、冷媒の液化による油希釈率の増大を防ぐもので
ある。前記アキュムレータ１３の上部には、冷媒ガス供
給管２３の一端が接続され、その他端が圧縮機１１のハ
ウジング１１ａに接続されており、アキュムレータ１３
内で気液分離した冷媒ガスがアキュムレータ１３から圧
縮機１１へ供給されるように配されている。さらに、ア
キュムレータ１３の上部には、室外熱交換機（暖房運転
時）または室内熱交換機（冷房運転時）からの冷媒を四
方弁１５を介してアキュムレータ１３に流入させる流入
管２４が接続されている。

【００１７】また、アキュムレータ１３の底部には、液
冷媒戻し管２５の一端が接続され、その他端が圧縮機１
１のハウジング１１ａに接続されている。液冷媒戻し管
２５は、その途中に所定の流路抵抗を有するキャピラリ
チューブ２５ａを備え、アキュムレータ１３内で分離し
た液冷媒（潤滑油を含む）を流量制御しながら圧縮機１
１内に戻すように配されている。なお、液冷媒戻し管２
５の他端は、冷媒ガス供給管２３の他端位置より下方に
配されている。

【００１８】前記オイルセパレータ１６は、圧縮機１１
から吐出された冷媒ガスから油分を分離するためのもの
で、分離された潤滑油Ｘはハウジング１６ａの下部に貯
留されるようになっている。そして、該オイルセパレー
タ１６のハウジング１６ａには、圧縮機１１に通じる返
油管３１とオーバーフロー管３２とが接続されている。

【００１９】返油管３１は、その一端がオイルセパレー
タ１６のハウジング１６ａの底部に接続されるととも
に、他端がアキュームレータ１３から圧縮機１１に至る
冷媒ガス供給管２３に接続されており、該返油管３１の
途中に、電磁弁等からなる弁機構３３が設けられてい
る。この弁機構３３は、前記元電源１４と接続状態の制
御部１７に電気的に接続されており、通常時、すなわ
ち、元電源１４がオンとなっている稼働時、及び元電源
１４がオフとなっている電源遮断時は返油管３１の流路
を閉止状態としているが、該元電源１４がオフからオン
に切り替わったときに一定時間の間だけ流路を開放状態
とするように制御されている。この弁機構３３の開放時
間の制御は、前記制御部１７に備えられたタイマー等に
よって行われる。

【００２０】一方、オーバーフロー管３２は、オイルセ
パレータ１６のハウジング１６ａにおいて、返油管３１
の接続部よりも上位の高さ位置であって潤滑油Ｘの液面
付近に相当する高さ位置の側壁に一端が接続されるとと
もに、他端が前記冷媒ガス供給管２３に接続されてお
り、該オーバーフロー管３２の途中に、流路抵抗を付与
するためのキャピラリチューブ３２ａが設けられてい
る。

【００２１】このように構成された空気調和機では、冷
房運転時は、図１に示すように四方弁１５が圧縮機１１
と室外熱交換機１０Ａ、及びアキュームレータ１３と室
内熱交換機１０Ｂとをそれぞれ接続状態としている。こ
の状態で、圧縮機１１から吐出管３５を介して送り出さ
れる高圧の冷媒ガスは、オイルセパレータ１６によって
油分を分離された後、室外側配管３６を経由して室外熱
交換機１０Ａに送られる。この室外熱交換機１０Ａで冷
媒ガスは凝縮されて高圧の液冷媒となり、その高圧の液
冷媒が液側配管３７を経由して膨張弁３８により減圧さ
れてミスト状の冷媒ガスとなった後、室内熱交換機１０
Ｂに送られる。この室内熱交換機において冷媒ガスは蒸
発させられて、室内の冷房に供される。そして、この冷
媒ガスは室内側配管３９から方向切り替え弁１５を介し
てアキュームレータ１３に送られ、気液分離される。

【００２２】一方、暖房運転時は、図１に示す状態から
四方弁１５が流路を切り替えて、圧縮機１１と室内熱交
換機１０Ｂ、及びアキュームレータ１３と室外熱交換機
１０Ａとをそれぞれ接続状態とする。そして、圧縮機１
１から吐出される高圧の冷媒ガスが室内側配管３９を経
由して室内熱交換機１０Ｂに送られ、該室内熱交換機１
０Ｂで凝縮されることにより室内の暖房に供される。こ
の凝縮により液化されて高圧となった液冷媒が液側配管
３７を経由して膨張弁４０により低圧の冷媒ガスとなっ
た後、室外熱交換機１０Ａで蒸発し、四方弁１５を介し
てアキュームレータ１３に送られる。

【００２３】なお、図１中、符号４１は、圧縮機１１か
ら吐出される冷媒ガスを四方弁１５に向けて流通させる
とともに、その逆戻りを防止するための逆止弁、符号４
２は、冷房運転時に室外熱交換機１０Ａからの液冷媒を
流通させるとともに、暖房運転時に室内熱交換機１０Ｂ
から送られる液冷媒の流通を阻止して膨張弁４０を経由
させるための逆止弁、符号４３は、暖房運転時に室内熱
交換機１０Ｂからの液冷媒を流通させるとともに、冷房
運転時に室外熱交換機１０Ａから送られる液冷媒の流通
を阻止して膨張弁３８を経由させるための逆止弁であ
る。

【００２４】そして、シーズンオフ時等に元電源１４が
オフ状態となると、ヒータ１２による加熱が停止される
ため、圧縮機１１内の温度が低下し、混合液Ｌ中の液冷
媒が増量して油希釈率が増大する、いわゆる液寝込み現
象が生じる。この状態で元電源１４をオン状態とする
と、制御部１７がヒータ１２に通電するとともに、返油
管３１の弁機構３３を閉止状態から開放状態として、オ
イルセパレータ１６内に貯留されている潤滑油Ｘを圧縮
機１１内に流入させる。圧縮機１１内の油希釈率は前述
したように、冷媒量／（潤滑油量＋冷媒量）で表される
から、その潤滑油量が増えれば油希釈率は低減する。し
たがって、この起動時の返油制御によって、圧縮機１１
内の混合液Ｌの油分の比率が高められ、混合液Ｌの油希
釈率が低減する。その後、圧縮機１１を運転状態とすれ
ば、適正な油希釈率により油膜切れを防止することがで
きる。なお、オイルセパレータ１６内の油貯留のための
容量は、この起動時に必要な油の量を想定して設定すれ
ばよい。

【００２５】そして、この起動時の一定時間が経過した
ら、制御部１７によって弁機構３３が再び返油管３１の
流路を閉止状態とする。その後の通常運転時において
は、圧縮機１１から吐出される冷媒ガスはオイルセパレ
ータ１６において潤滑油が分離され、該オイルセパレー
タ１６内に貯留された潤滑油はオーバーフロー管３２を
介して圧縮機１１内に所定量ずつ戻される。したがっ
て、オイルセパレータ１６内の潤滑油の貯留量はほぼ一
定に維持され、圧縮機１１内の油希釈率もほぼ一定に維
持される。

【００２６】なお、上記実施形態では、返油管の弁機構
として電磁弁を用いたが、他の開閉弁を採用してもよ
い。また、圧縮機１１、室外熱交換機１０Ａおよび室内
熱交換機１０Ｂは、それぞれ一つずつ設置した例を示し
たが、それぞれ複数設けたものに適用しても構わない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果を奏する。 （１）本発明の空気調和機によれば、元電源がオフから
オンとなる起動時に弁機構を作動させて、オイルセパレ
ータに貯留された油を返油管を介して圧縮機に供給し得
るので、シーズンオフ時に圧縮機内で寝込み現象が生じ
たとしても、再起動時における潤滑油の希釈を抑制し
て、圧縮機の油膜切れ等を防止することができる。

【００２８】（２）返油管とは別にオーバーフロー管を
設けることにより、運転時にオイルセパレータで分離さ
れた油を所定量ずつ圧縮機に戻して、油希釈率を一定に
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る空気調和機の一実施形態を示す
冷媒回路図である。

【図２】 本発明に係る空気調和機の従来例を示す要部
の冷媒回路図である。

【符号の説明】

１０Ａ 室外熱交換機 １０Ｂ 室内熱交換機 １１ 圧縮機 １２ ヒータ １３ アキュムレータ １４ 元電源 １５ 四方弁 １６ オイルセパレータ １７ 制御部 ３１ 返油管 ３２ オーバーフロー管 ３３ 弁機構 Ｌ 混合液 Ｘ 潤滑油

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入した冷媒ガスを圧縮処理して送り出
   す圧縮機と、 該圧縮機から送り出された冷媒ガスを室外熱交換機また
   は室内熱交換機へと選択的に送る四方弁と、 圧縮機内の液冷媒を加熱するヒータと、 前記圧縮機と前記ヒータとを駆動する元電源とを備えた
   空気調和機であって、 圧縮機と四方弁との間に、冷媒ガス中の油分を分離する
   ためのオイルセパレータを設けるとともに、該オイルセ
   パレータに、貯留された油を圧縮機に戻すための返油管
   を接続し、該返油管に、常時は返油管の流路を閉状態と
   するとともに前記元電源がオフからオンに切り替わる起
   動時にオイルセパレータ内の油を圧縮機に流通させる弁
   機構を設けたことを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 前記オイルセパレータにおける返油管の
   接続部よりも上位の高さ位置に、貯留された油の液面付
   近から油を圧縮機に戻すオーバーフロー管を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の空気調和機。