JPH0217361A

JPH0217361A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH0217361A
Application number: JP16847188A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ishikawa; 孝浩石川; Setsu Nakamura; 中村　節; Akio Fukushima; 章雄福嶋; Yasuo Nakajima; 康雄中島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-07-05
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1990-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JP2576199B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、空気調和機に使用される冷媒回路における
返油装置の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の装置として第５図に示すものがある０図
において、（１）は圧縮機、（２）は四方弁、（３）は
室外熱交換器、（４）は減圧装置、（５）は室内熱交換
器、’＋６１はアキュムレータ、（６ａ）は前記アキュ
ムレータ（６）の流出管途中にキリ穴をあけて構成され
る返油装置、００および亜はそれぞれガス側延長配管お
よび源側延長配管である０図中、実線矢印は冷房運転時
の冷媒流れ方向を、また破線矢印は暖房運転時の冷媒流
れ方向を示している。

次に、冷房運転時の動作について説明する。圧縮器（１
）でガス冷媒を圧縮し、吐出された高温高圧のガス冷媒
は、四方弁（２）を介して室外熱交換器（３）に流入し
、室外空気に放熱する一方、冷媒は凝縮して高圧の液冷
媒となり、減圧装置（４）で減圧され、低圧の気液混合
冷媒となって、源側延長配管（２）を介して室内熱交換
器（５）に供給される。室内熱交換器（５）では、室内
空気から採熱して冷房する一方、冷媒は蒸発して低圧の
ガス冷媒となり、ガス側延長配管ＯＤおよび四方弁蓼）
を介してアキュムレータ（６）に流入する。アキュムレ
ータ（６）では、室内熱交換器（５）で蒸発し切れなか
った液冷媒とガス冷媒を分離して圧縮機（１）に吸入さ
せる一方、アキュムレータ（６）の底部に溜っている冷
媒と冷凍機油の混合液を返油装置（６ａ）を介して圧縮
機（１１に吸入させ、圧縮機（１）内部の潤滑に必量な
油量を適正に保持する。

次に、暖房運転時の動作について説明する。圧縮ａ（１
１でガス冷媒を圧縮し、吐出された高温高圧のガス冷媒
は、四方弁（２）およびガス側延長配管ＯＤを介して室
内熱交換器（５）に供給され、室内空気に放熱して暖房
する一方、冷媒は凝縮して高圧の液冷媒となる。この液
冷媒は、源側延長配管亜を介し′ζ減圧装置（４）に流
入し、減圧装置（４）で減圧され低圧の気液混合冷媒と
なり室外熱交換器（３）に供給され、室外空気より採熱
して、低圧のガス冷媒となって、四方弁（２）を介して
アキュムレータ（６）に流入する。アキュムレータ（６
）では冷房運転時と同様に、ガス冷媒と液冷媒を分離す
る一方、圧縮機（１）に必要な冷凍機油を返油する。

また、アキュムレータ（６）は冷房運転時と暖房運転時
に必要な冷媒量の差により発生する余剰冷媒量を回収す
る機能がある。つまり、第５図に示す如き冷媒回路構成
の場合、冷房運転時には・源側延長配管りａ内の冷媒状
態は低圧の気液混合冷媒であるため、必要な冷媒量は比
較的少ない・これに対して、暖房運転時には、源側延長
配管側内の冷媒状態は高圧の液冷媒となるため、比重量
も大きく、必要な冷媒量が多くなる。従って、冷房運転
時には、多量の冷媒液がアキュムレータ（６）内に停滞
する。この停滞する余剰冷媒量は、延長配管Ｑｌ）およ
び０乃の配管長が長くなる程多くなる。

なお、返油装置（６ａ）を介して圧縮機（１）に流入す
る液冷媒と冷凍機油の混合液流量は簡易的に下に示す圧
力式により求まる。

△Ｐ、＋ΔＰＨ鱈ΔＰ。

へＰ１：ガス冷媒がアキエム流出管に流入する際に発生
する損失および流出管内の管摩擦損失 △Ｐｔ：アキュムレータ内液面高さによる液柱圧 ΔＰ、：返油装置（キリ穴）前後に発生する差圧つまり、ガス冷媒の流速が速くなる程ΔＰＩが大きくな
り、且つ、アキュムレータ（６）内部の余剰冷媒液量が
多くなる程△Ｐ８が大きくなるので、返油装Ｗ（６ａ）
の前後差圧△Ｐ、が大きくなり、結果的に混合液流量が
増加する。従って、冷房運転時には、１１運転時に比べ
て多量の混合液が、圧縮機（１）に流入することになる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、従来の空気調和機では、アキュムレータ
（６）の返油装ｖ、（６ａ）を一義的に構成しているの
で、アキュムレータ（６）内の余剰冷媒液が多い場合に
は、返油装置（６ａ）返油能力が過大となり、結果的に
圧ｌ１１１ｍ　（１１へ流入する液バック四が多くなり
、圧縮機ｉｌ＋の故障を誘発したり、圧縮ａ　（１１の
運転効率を低下させたりするという問題があった。

なお、前述の如き、過度の液バンクを回避するため、返
油装置（６）のキリ穴サイズを小さくすることが考えら
れるが、この場合には、アキュムレータ＋６１内の余剰
冷媒液が少ない場合には、十分な返油能力が得られず、
アキュムレータ（６）内に多量の冷凍機油が停滞し、圧
縮機（１）の潤滑が十分でなく事故を引き起こしたりす
るという問題がある。更に、吐出ガス温度が上昇しやす
い、高圧縮比運転時に、適度な液バツク量が確保されな
いので、吐出ガス温度が加熱し、空気調和機の寿命に悪
影響を与える。

尚、空気調和機に使用する圧縮機（１）を容量可変形と
した場合には、ガス流速の範囲が広くなり、ガス流速小
の場合はアキュムレータ（６）内の余剰冷媒液によって
発生する液柱圧ΔＰ、の影響度が大きくなるので、返油
装置（６ａ）を高容量運転時に合わせて選定した場合に
は、小容量運転時に極端な液バツクとなる。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、アキュムレータ内の余剰冷媒液並びに圧縮機の運
転容量に左右されないで、適度な液バツクと十分な返油
量を確保して、圧縮機の運転状態を良好に維持する空気
調和機を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わる空気調和機は、アキュムレータ底部と
圧縮機吸入配管の間に接続された返油装置と、この返油
装置と並列関係に接続された電気式膨張弁とを設け、こ
の電気式膨張弁の弁開度を圧縮機の運転容量あるいは圧
縮機の吐出温度に応じて制御するようにしたものである
。

Ｃ作用）この発明では、圧縮ａＭ転容量増加に応じて、電気式膨
張弁の弁開度を増加したり、吐出温度検出手段による検
知温度が設定温度範囲外を所定時間継続した場合に電気
式膨張弁の弁開度を増加あるいは減少して電気式膨張弁
を通過する冷媒液上冷凍機油の混合液量を変化させ、適
度な返油量並びに液バンク量を得ることができる。

〔実施例）第１図は、この発明の一実施例による空気調和機の全体
ｊ１！成図である０図において、（１）　（２）　＋３
＋　４４＞　（５）および０００コは第５図に示す従来
の空気調和機と同様のものであり、ｃ６）はアキュムレ
ータであり、流出管は上部に位置している。（７）はア
キュムレータ（６）底部と吸入配管Ｏ１に配管接続され
た返油装置であり、毛細管あるいはオリフィスにより構
成されると共に、流量特性的には圧縮機（１）の最小運
転容量に合致させている。（８）は返油装置（７）と並
列に配管接続された電気式膨張弁であり、電気信号によ
り通過流量が変更できる。０υは圧１ｉｉ　ｉ　（１１
と四方弁（２）を接続する吐出配管（９）部に設けられ
た吐出温度検出手段、（２３）は前記吐出温度検出手段
αＯによる検出温度が設定温度範囲外のとき時間を計時
する計時手段、（２２）は室内熱交換気（５）部におけ
る温度状態並びに運転モードにより圧縮機＋１）の運転
容量を決定する運転容量制御手段、（２１）は上記運転
容量制御手段（２２）および計時手段（２３）の出力信
号に基づき、電気式膨張弁（８）の弁開度を制御する弁
開度制御手段である。

尚、図中実線矢印は冷房運転時の冷媒流れ方向を示し、
破線矢印は暖房運転時の冷媒流れ方向を示す、冷房運転
時並びに暖房運転時の冷媒側の動作については第５図に
示す従来の空気調和機と全く同様なので説明を省略し、
電気式膨張弁（８）の動作について説明する。

第２図は、弁開度制御手段（２１）による電気式膨張弁
（８）の基準開度Ｓａを圧縮機（１）の運転容ｆｆ１Ｑ
に応じて設定する特性図であり、　（２５）は冷房運転
時の基準開度線図、（２６）は暖房運転時の基準開度線
図を示し、圧縮機（１）の運転容ＩＱが所定の値以下で
は基準開度ＳａがＯとなるよう設定される。返油装置（
７）並びに電気式膨張弁（８）を介して流れる冷媒液と
冷凍機油の混合液流量は従来の空気調和機同様に、簡易
的に下記圧力式を満足するだけの流量となる。

ΔＰ１＋　へＰ□ツ△Ｐ。

ΔＰ、：ガス冷媒がアキュムレータ流出管に流入する際
に発生する損失および流出管内の管摩擦損失 ΔＰ２：アキュムレータ内液面高さによる液柱圧 ΔＰ、：返油装置（７）または電気式膨張弁（８）前後
に発生する差圧つまり、従来の空気調和機で説明した通り、冷房運転時
には源側延長配管（２）内の冷媒状態が低圧の気？＆混
合冷媒となるため、アキュムレータ（６１内部に多量の
余剰に冷媒液が保持され、液面高さにより発生する液柱
圧△ｐｇが大となっている。この状態で、圧１ｉＩＪａ
　ｆｉｌの運転容量Ｑが比較的小さい場合には、電気式
膨張弁（８）の基準開度ＳａをＯと設定し、冷媒液と冷
凍機油の混合液は返油装置（７）のみにより圧縮機（１
）に供給され、且つ返油装置（８）を通過する混合液流
量が適正となるよう返油装置（７）の波路抵抗を選択し
ている。圧縮機（１）の運転容ＩＱが増加した場合には
、冷媒ガス流速が増大するので、アキュムレータ（６）
の流出管内に発生する損失ΔＰ１が増大するので、結果
的に返油装置（７）に発生する差圧へＰ、が増加し混合
液の流量が増加する。しかしながら、返油装置（７）の
混合液流量は圧縮機１１１の運転容ＩＱに対し第３図に
示す如く特性となるので、圧縮ｍ　［１１の運転容１ｉ
Ｑが増加した場合には、γＲ合液流量の割合が小となり
、相対的に流量不足となる。従って、第２図に示す如く
、運転容ＩＱの増加に応じて電気式膨張弁（８）の弁開
度を増大させて電気式膨張弁（８）を通過する冷媒液と
冷凍機油の混合液星を変化させ、あらゆる運転容・ＩＱ
において、適度な返油並びに液バンク量を達成するもの
である。

また、暖房運転時には、板側延長配管ｏ乃内の冷媒状態
が高圧の液冷媒となるため、アキュムレータ（６）内部
の冷奴液は少量となり、液面高さによる液柱圧ΔＰ２が
冷房運転時に比べて小となり、返油装置（７）の返油能
力が小となるので、冷媒液と冷凍機油の１ｄ合液流雇が
小さくなる。従って、暖房運転時には、電気式膨張弁（
８）の基準８８度Ｓａを第２図の如く冷房運転時に対し
て太き目に設定し、適度な返油並びに液バツク量が得ら
れるように設定している。

尚、前述の如き返油液バンク■の調整は、アキュムレー
タ〔６）内の余剰／＆眉に依存するため、室外空気温度
・室内空気温度条件あるいは延長配管ｏ。

閲の長さによっては必ずしも適正値を設定できないこと
も想定されるので、冷媒液と冷凍機油の混合液流量によ
り温度変化する吐出配管（９）部の温度を吐出温度検出
手段Ｑｌｌにより１食出し、設定温度範囲外となってい
る時間を計時手段（２３）により計時し、吐出温度が設
定温度以上を所定時間継続した場合には、混合液流量不
足と判定し、電気式膨張弁（８）の弁開度を増加補正す
る。また、吐出温度が設定温度以下を所定時間継続した
場合には、混合液流量過多と判定し、電気式膨張弁（８
）の弁開度を減少補正する。尚、前述の弁開度補正恭は
、冷房運転時と暖房運転時における電気式膨張弁（８）
の開度による混合液流量変化率が異なるので、（同一弁
開度変化でも、液柱圧△Ｐ２の大きな冷房運転時には？
／ｉ　ｍ変化が大）運転モードにより変更している。

次に、本実施例に基づく空気調和機の電気式膨張弁（８
）の弁開度制御手段（２１）の制御状態を第４図に示す
フローチャートにより説明する。ステップ（４１）で圧
縮機（１）が起動し、ステップ（４２）では運転容［旧
Ｊ手段（２２）により圧縮機（１）の運転容量を決定し
て所定運転容量で運転し、ステップ（４３）で冷房運転
と暖房運転を判別して第２図に示す基準開度線図（２５
）　（２６）に基づき、圧縮機ｆｉｌの運転容量Ｑに応
じた基準開度Ｓａをステップ（４４）あるいは（４５）
で設定する。ステップ（４６）では吐出温度検出手段０
υによる検出温度が所定温度範囲内が否かを判別して、
所定温度Ｒ回内の場合には、ステップ（６ｏ）で計時手
段（２３）のタイマーをリセットし、ステップ（６１）
に進み、開度補正量△ＳをＯとして、ステップ（５９）
で電気式膨張弁（８）の弁開度Ｓを基準開度Ｓａとして
出力する。一方、ステップ（４６）で吐出温度が所定温
度範囲外となった場合には、ステップ（４７）　（４８
）と進み、計時手段（２３）のタイマーをセットして、
ステップ（４９）で所定温度範囲外の時間が所定時間経
過したか否かを判別し、所定時間経過していない場合に
はステップ（５９）で電気式膨張弁（８）の弁開度Ｓ４
：基準開度Ｓａのままとする。吐出温度が所定温度範囲
外で所定時間経続した場合には、ステップ（５０）に進
み、タイマーをリセゾトして、ステップ（５１）に進み
、吐出温度が所定温度以上の場合には、ステップ（５２
）　（５３）　（５４）に進み、冷房運転時には開度補
正量△Ｓに△ｓ１を、暖房運転時には開度補正量△Ｓに
△Ｓｔを加えて、ステップ（５５）（５９）に進んで、
電気式膨張弁（８）の弁開度Ｓを基準開度Ｓａに対して
△Ｓだけ増加補正する。この開度補正量は冷房運転時に
はアキュムレータ（６）の液量が大のため△５．＜△Ｓ
！となっている。また、吐出温度が所定温度以下の場合
には、ステップ（５１）（５５）　（５６）　（５７）
　（５８）と進んで、冷房運転時には開度補正量△Ｓか
ら△Ｓ、を、暖房運転時には開度補正量ΔＳから△Ｓ！
を引いて、ステップ（５９）に進んで、電気式膨張弁（
８）の弁開度Ｓを基準開度Ｓに対してΔＳだけ減少補正
する。尚、タイマーカウント中に、吐出温度が所定温度
範囲内に入った場合には、ステップ（４６）でステップ
（６０）に進んで開度補正量△Ｓを０として補正をキャ
ンセルする。また、吐出温度が所定温度範囲外に継続し
ている場合には、所定時間ごとに、ステップ（５３）　
（５４）あるいはステップ（５７）　（５Ｂ）により開
度補正を繰り返す。

なお、この実施例においては電気式膨張弁（８）の基準
開度Ｓａを運転容ＩＱに応じて決定し、吐出温度により
追加、減少補正するようにしているが、基準開度Ｓａを
運転容量に関係なく運転モードのみで一定値とし吐出１
１！！度のみで制御した場合でも制御結果が安定するま
での時間は長く要するが、（第４図におけるステップ（
５３）　（５４）あるいは（５７）（５８）での演算回
数が増える）最終的に到達する電気式膨張弁（８）の弁
開度は路間−となるので、良好な運転状態を維持できる
。

また、この実施例においては、基準開度Ｓａおよび開度
補正量△Ｓの設定を冷房運転時に比べて暖房運転時に大
きくするようにしているが、室内側に減圧装置（４）を
設けた空気調和機の場合には、暖房運転時にアキュムレ
ータ（６）内の余剰冷媒が増加するので、暖房運転時の
基準開度Ｓ、および開度補正量ΔＳ、を小さくしてもよ
い。

更に、この実施例においては、返油装置（７）を７４−
ユムレータ（６）の外部に設けているが、従来の空気調
和機同様にアキュムレータ（６）内部の流出管に設けた
キリ穴で構成してもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したよう構成されているので、以下
に記載されるような効果を奏する。圧縮機運転容量増加
に応じて電気式膨張弁の弁開度を増加するように制御す
ることにより、圧縮機の運転容量に応じた返油量および
液バンク量が得られ、圧縮機の運転状態が良好となり、
空気調和機の信頼性向上および寿命の長大が図れる。ま
た圧縮機の吐出温度が所定温度範囲外で所定時間継続し
た場合に、電気式膨張弁の弁開度を増加あるいは減少す
るように制御することにより、圧縮機の運転容量・延長
配管長などにより発生する過熱運転や液バンク運転を適
正に防止できる。

また、冷房運転時および暖房運転時における弁開度制御
量を変更した場合には、各運転モードにより発生するア
キュムレータ内の余剰冷媒量の差に関係なく適正な返油
量および液バツク量が得られるのできめ細かい制御が達
成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による空気調和機の全体
構成図、第２図は同じく電気式膨張弁の弁開度特性図、
第３図は同じく返油装置の流量特性図、第４図は同じ（
電気式膨張弁の弁開度制御手段による制御フローチャー
ト、第５図は従来の空気調和機の全体構成図である。図中、（１）は圧縮機、（２）は四方弁、（３）は室外
熱交換器、（４）は減圧装置、（５）は室内熱交換器、
（６）はアキュムレータ、（７）は返油装置、（８）は
電気式膨張弁、０υは吐出温度検出手段、（２１）は弁
開度制御ｎ手段、（２２）は運転容量制御手段、（２３
）は計時手段である。なお、各図中同一符号は、同一または相当部分を示す。代理人　　　　大　　岩　　増　　雄第１図１：ノ三Ｅｌｎ≧）ｊ１１閂）。第４図第２図第３図Ｊ転容童Ｑ第５図手続補正書（自発）昭和　　年　　月２、発明の名称空ｇＩＣ調和機３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉４、代埋入５、補正の対象明細書の発明の詳細な説明の欄６、　補正の内容（１）明細書中の第７頁第５行に「温度が加熱し」とあ
るのを「温度が過熱し」と訂正する。（２）同書中第９頁第１０行に「（社）は室内熱交換気
（５）部」とあるのを「□□□は室内熱交換器（５）部
」と訂正する。（３）同書中部１１頁Ｎ１１行に「冷媒ガス流速が」と
あるのを「冷媒ガス流速が」と訂正する。（４）同書中ＷＭ１４頁第１６行に「所定時間経続した
」とあるのを「所定時間継続した」と訂正する。（５）同書中第１５頁第１Ｏ行に「基準開度Ｓに」とあ
るのを「基準開度Ｓｓに」と訂正する。（６）同書中Ｎ１７頁第１ｚないし第１６行の「また、
・・・・・・達成できる。」を削除する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧縮容量調整可能な圧縮機、四方弁、室外熱交換
器、減圧装置、室内熱交換器、及びアキュムレータが配
管接続された冷媒回路、上記アキュムレータと圧縮機を
接続する吸入配管と上記アキュムレータ底部を接続する
返油装置、この返油装置と並列関係に接続された電気式
膨張弁、上記圧縮機の運転容量を制御する運転容量制御
手段、及び上記運転容量制御手段による運転容量に応じ
て上記電気式膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段
を備え、上記圧縮機の運転容量増加に応じて上記電気式
膨張弁の弁開度を増加するようにしたことを特徴とする
空気調和器。
（２）圧縮容量調整可能な圧縮機、四方弁、室外熱交換
器、減圧装置、室内熱交換器、及びアキュムレータが配
管接続された冷媒回路、上記アキュムレータと圧縮機を
接続する吸入配管と上記アキュムレータ底部を接続する
返油装置、この返油装置と並列関係に接続された電気式
膨張弁、上記圧縮機と四方弁を接続する吐出配管に設け
られた吐出温度検出手段、前記吐出温度検出手段による
検出温度が所定温度範囲外の時間を計時する計時手段、
及び上記電気式膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手
段を備え、上記吐出温度検出手段による検知温度が所定
温度範囲外で所定時間継続した場合に、上記電気式膨張
弁の弁開度を制御するようにしたことを特徴とする空気
調和機。