JPH0271061A - 空気調和装置の油回収装置 - Google Patents

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） 本発明は、空気調和装置に備える圧縮機の潤滑油を冷媒
循環系統から回収する油回収装置の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、空気調和装置においては、容量可変の圧縮機を
備えた場合、その容量を低く設定した低負荷運転時には
、空調サイクル中の冷媒循環量が減少するため、冷媒と
共に圧縮機から吐出された圧縮機用の潤滑油が空調サイ
クル中に滞溜し易くなり、その結果、圧縮機内の潤滑油
量が減少して、圧縮機が過熱し、焼付きが生じる場合が
ある。

そこで、従来、例えば実公昭５７−４１４１６号公報に
開示されるものでは、圧縮機の低容量運転が所定時間継
続した時には、強制的に圧縮機を高容量で運転し冷媒循
環量を増大させて、空調サイクル中に滞溜した潤滑油を
回収するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、精密な機械加工や食品加工を行う場合には、
空調温度を１５〜２０℃の中温範囲に設定し且つ室内温
度を精度良く制御することが望まれる。

そして、この場合には圧縮機や凝縮器等に加えて冷媒循
環系統に別途除湿用の再熱器を設け、再熱器の冷媒流通
量を膨張弁で適宜制御して、室内を良好に除湿すること
が望まれる。

しかるに、上記の如く再熱器を設けた空気調和装置に対
し、上記従来の潤滑油の回収技術を適用した場合には、
単に圧縮機を高容量に制御しても、圧縮機への油回収量
が少なく、空調サイクル中の潤滑油を有効に回収できな
い欠点があることが判った。

そこで、本発明者は、その原因を実験により究明したと
ころ、潤滑油は再熱器にも多く滞溜しており、空調サイ
クル中に滞溜した潤滑油を回収しても、再熱器に滞溜す
る潤滑油の回収は困難であることに起因していることが
判った。このことは再熱器による除湿運転時及びその停
止時に拘らない。即ち、除湿運転の停止時には、再熱器
に連通ずる冷媒配管は閉じられ、再熱器は空調サイクル
に対し閉回路に接続されないから、再熱器に滞溜した潤
滑油はそのまま滞溜し続ける。また、除湿運転時には、
再熱器の冷媒流通量は膨張弁の除湿能力制御により所定
量に制限保持されており、それ故、圧縮機を高容量に制
御しても、再熱器の冷媒流通量は増大せず、滞溜した潤
滑油は有効には回収されない。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、滞溜した潤滑油の回収時には、再熱器に対する冷
媒流通量を増大させることにより、空調サイクル中に滞
溜した潤滑油は勿論のこと、再熱器に溜った潤滑油も有
効に回収することにある。

（課題を解決するための手段） その目的を達成するため、本発明では、滞溜した潤滑油
の回収時には、圧縮機を高容量に制御すると共に除湿能
力制御用の膨張弁の開度を拡大制御して、再熱器に対す
る冷媒流通量をも増大させるようにしている。

つまり、本出願の請求項（１）に係る発明の具体的な構
成は、第１図に示す如く、容量可変の圧縮機（１）、凝
縮器（３又は８）、膨張機構（９）、蒸発器（８又は３
）を閉回路に接続した冷媒循環系統（１２）に対し、除
湿用の再熱器（１５）を接続すると共に、該再熱器（１
５）の冷媒の流通量を調整し除湿能力を制御する膨張弁
（２０）を備えた空気調和装置を前提とする。そして、
上記圧縮機（１）の容量状態を検出する容量検出手段（
２５）と、該容量検出手段（２５）の出力を受け、圧縮
機（１）の低容量運転時において設定時間経過する毎に
該圧縮機（１）の容量を高めると共に再熱器（１５）の
冷媒流通量を増大させるよう上記膨張弁（１５）を強制
的に制御する制御手段（２６）とを設ける構成としてい
る。

その場合、室内の冷房運転のみが行われている（再熱器
（１５）による除湿運転は停止中の）状況では、潤滑油
を回収すべく、膨張弁（１５）の開度を全開にして再熱
器（１５）の冷媒流通量を顕著に増大させると、再熱器
（１５）への冷媒流通に伴い室内空気が加熱されて冷房
能力が低下し、室内快適性が損われることになる。

そのため、本出願の請求項（２）に係る発明では、再熱
器（１５）による除湿運転を停止し冷房運転のみを行っ
ている状況では、制御手段（２Ｇ）により膨張弁（２０
）の開制御を微小開度に制限している。

（作用） 以上の構成により、本発明では、除湿運転の停止時には
、膨張弁（２０）が閉制御されて再熱器（１５）は冷媒
循環系統（１２）に対し一端のみで接続された状況とな
り、潤滑油は再熱器（１５）に溜り込む。また、除湿運
転時には膨張弁（２０）の開度制御により再熱器（１５
）の冷媒流通量が制限されるため、再熱器（１５）に潤
滑油が滞溜し易くなる。

今、圧縮機（１）の低容量運転が設定時間続行し、空調
サイクル（冷媒循環系統）に溜った潤滑油を回収する状
況になると、制御手段（２６）が作動して、圧縮機（１
）が高容量に制御されると共に、膨張弁（１５）の開度
が強制的に開かれる。その結果、冷媒循環量が増大して
空調サイクルに溜った潤滑油が圧縮機（１）に回収され
ると共に、除湿運転の停止時では再熱器（１５）に冷媒
が流通し、除湿運転時には再熱器（１５）の冷媒流通量
が増大して、除湿運転の有無に拘らず再熱器（１５）に
溜った潤滑油が圧縮機（１）に回収されることになる。

特に、室内の冷房運転のみが行われている場合には、再
熱器（１５）の冷媒流通量は少量に制限されるので、室
内空気の除湿（再熱）能力は小値に留まり、室内の冷房
能力の低下を小さく留めることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の空気調和装置の油回収装
置によれば、空調調和装置に除湿用の再熱器を備えた場
合、冷媒循環系統に滞溜した潤滑油の回収時には、除湿
運転の有無に拘らず、再熱器の冷媒流通量をも増大制御
して、再熱器の溜った潤滑油を空調サイクルに溜った潤
滑油と共に圧縮機に回収したので、潤滑油を確実に回収
し圧縮機内の潤滑油量を確保して、圧縮機の信頼性の向
上を図ることができる。しかも、冷媒循環系統に油分離
器を付設する必要がなく、圧縮機内の潤滑油量を低コス
トで確保できる。

特に、室内の冷房運転のみを行っている状況で潤滑油の
回収を行う場合には、再熱器への冷媒流通量を少なく制
限すれば、冷房能力の低下を小さく留めて室内快適性を
良好に確保しつつ、潤滑油の回収が可能になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基いて説明
する。

第２図において、（Ａ）は室外機、（Ｂ）は室内機であ
って、上記室外機（Ａ）の内部には、圧縮機（１）と、
四路切換弁（２）と、室外熱交換器（３）と、アキュム
レータ（４）とが内蔵され、該各機器（１）〜（４）は
各々冷媒配管（５）・・・で冷媒の流通可能に接続され
ている。上記圧縮機（１）は、その容量を５０％値１こ
低減するアンロード機構（１ａ）を有し、圧縮機（１）
の容量を０．５０．１００％の三段階に調整可能として
いる。

また、上記室内機（Ｂ）は、室内熱交換器（８）と、膨
張弁よりなる膨張機構（９）とを備え、該各機器（８）
　、　（９）は冷媒配管（１０）・・・で冷媒の流通可
能に接続されている。上記膨張弁（９）は、その弁開度
が電気的に増減調整できる空調能力調整用の電動膨張弁
で構成されている。

そして、上記室内機（Ｂ）は、冷媒配管（１１）で上記
室外機（Ａ）に冷媒の循環可能（閉回路）に接続されて
冷媒循環系統（１２）が形成されていて、冷房運転時に
は、四路切換弁（２〉を図中実線の如く切換えて冷房サ
イクルとし、冷媒を図中実線矢印の如く循環させること
により、各室内熱交換器（蒸発器）（８）で室内から吸
熱した熱量を室外熱交換器（凝縮器）（３）で外気に放
熱することを繰返して室内を冷房する。一方、暖房運転
時には、四路切換弁（２）を図中破線の如く切換えて暖
房サイクルとし、冷媒を図中破線矢印の如く循環させる
ことにより、熱量の授受を上記とは逆にして、室内を暖
房するようにしている。また、上記冷房又は暖房運転時
には、室内熱交換器（８）前後の冷媒の温度差を設定値
に保持するように膨張機構（９）の開度が増減制御され
る。

また、室内機（Ｂ）内には、図中矢印で示す風吹出し方
向で室内熱交換器（８）下流側に除湿用の再熱器（１５
）が配置されている。該再熱器（１５）は、その一端が
冷媒配管（１６）〜（１８）を介して冷媒循環系統（１
２）における四路切換弁（２）と室外熱交換器（３〉と
の間に連通接続されていると共に、他端は冷媒配管（１
９）を介して冷媒循環系統（１２）における室内熱交換
器（８）と膨張機構（９）との間に連通接続されている
。また、後者の゛冷媒配管（１９）の途中には、その通
路面積を調整して再熱器（１５）の冷媒流通量を調整す
る膨張弁（２０）が配置されていて、該膨張弁（２０）
により、再熱器（１５）を流通する高温の冷媒が室内空
気に与える熱量、つまり除湿能力を制御するようにして
いる。而して、該再熱器（１５）による除湿運転は、単
独で又は室内の冷房運転と共に行われる。また、この除
湿運転は、吸込空気温度が設定値になるよう除湿能力を
制御して行われる。

さらに、第２図において、（ＴＨＩ）は室内の空気の温
度（吸込空気温度）を検出する室温センサ、（Ｔ１１２
）及び（Ｔ１１３）は各々室内熱交換器（８）前後で冷
媒の温度を検出する温度センサてあって、該３１３度セ
ンサ（ＴＨＩ）〜（Ｔｌ３）の温度信号は、内部にＣＰ
Ｕ等を備えたコントローラ（２２〉に入力され、該コン
トローラ（２２）により上記圧縮機（１）のアンロード
機構（１ａ）及び２個の膨張弁（９）　、　（２０）を
開度制御するように構成されている。

次に、冷媒循環系統（１２）に滞溜した圧縮機（１）用
の潤滑油の回収制御を第３図の制御フローに基いて説明
する。

該制御フローは室内の冷房運転又は再熱（除湿）運転時
にスタートし、ステップＳ１で圧縮機（１）の５０％容
量の運転継続時間Ｔが設定時間Ｔ＋　（例えば３時間）
以上経過したか否かを判別し、Ｔ＜Ｔｌの場合にはその
まま冷房運転又は再熱運転を続行する。

一方、Ｔ≧Ｔ１の場合には、冷房サイクル中又は再熱器
（１５）中に溜った圧縮機（１）用の潤滑油を回収すべ
く、ステップＳ２で圧縮機（１）のアンロード機構（ｌ
ａ）の作動を停止させて１００％容量運転とする。更に
、再熱運転の有無に応じて再熱器（１５）の冷媒流通量
を増大制御すべく、先ずステップＳ３で再熱用の膨張弁
（２０）の開度を判別し、全開時（冷房運転のみを行っ
ている場合）には、除湿運転に起因する冷房能力の低下
を少なく抑えるべく、ステップＳ４で再熱用の膨張弁（
２ｏ）の開度を設定開度値Ａ（例えば全開値の１１５開
度値）に開制御して、ステップＳ５でこの開制御を設定
時間Ｔ２（例えば５分）の間だけ推持してステップｓ１
に戻る。

一方、再熱用の膨張弁（２ｏ）の開度が全開でない（再
熱運転時）の場合には、ステップＳ６で再熱用の膨張弁
（２０）の開度を全開に制御し、この状態をステップＳ
７で設定時間Ｔ３（例えば１分）の間だけ維持して、ス
テップＳ１に戻る。

よって、上記第３図の制御フローにおいて、ステップＳ
１により、アンロード機構（１ａ）の作動状態でもって
圧縮機（１）の容量状態を検出するようにした容量検出
手段（２５）を構成している。また、同制御フローのス
テップ５ｌ−５７により、上記容量検出手段（２５）の
出力を受け、圧縮機（１）の５０％の低容量運転時にお
いて設定時間Ｔ１の間だけ経過する毎に該圧縮機（１）
の容量を１００％容量に高めると共に、再熱Ｗ（１５）
の冷媒流通量を増大させるよう再熱用の膨張弁（２０）
の開度を強制的に、再熱運転の停止時には設定開度Ａに
、再熱運転時には全開値に制御するようにした制御手段
（２６）を構成している。

したがって、上記実施例においては、再熱運転は停止し
且つ圧縮機（１）の５０％容量での冷房運転のみが行わ
れている場合には、四路切換弁（２）は実線の如く切換
わり、除湿能力制御（再熱）用の膨張弁（２０）は閉制
御される。それ故、圧縮機（１）から吐出された冷媒は
実線矢印の如く循環し、この冷媒中に含まれる潤滑油は
冷房サイクル中に溜り込み易くなると共に、再熱器（１
５）下流側が膨張弁（２０）で閉じられているので、上
記循環する冷媒の一部が冷媒配管（１８）〜（１６）及
び再熱器（１５）に溜り込み易くなる状況である。

しかし、５０％容量運転が設定時間ＴＯ！続すると、圧
縮機（１）の容量が１００ｘに高く制御されて冷媒循環
量が増量するので、冷房サイクル中に溜った潤滑油が圧
縮機（１）に回収されると共に、再熱用の膨張弁（２０
）が設定開度Ａに開制御されるので、再熱器（１５）に
冷媒が流通して、その内部に溜った潤滑油が室内熱交換
器（８）を経て圧縮機（１）に回収されることになる。

しかも、膨張弁（２０）の開度は設定開度Ａであるので
、室内空気の再熱による冷房能力の低下は少なく抑えら
れる。

また、冷房運転中での再熱運転時には、再熱用の膨張弁
（２０）が開度制御されて、圧縮機（１）からの冷媒は
室外熱交換器（凝縮器）（３）上流側から分流して再熱
器（１５）に流れ、冷媒配管（１９）を経て室内熱交換
器（蒸発器）（８）に流入する。この際、再熱用の膨張
弁（２０）の開度は、吸込空気温度が設定値未満の場合
には大開度になるので、再熱器（１５）に流れる冷媒流
通量が増量して除湿能力が高まる一方、設定値を越える
場合には小開度になり冷媒流通量が減量して除湿能力は
低く調整されることになるが、この冷媒流通量は再熱用
の膨張弁（２０）で制限された小量の所定流量であるの
で、冷媒はこの再熱器（１５）及び配管（１Ｇ）〜（１
９）部分に溜り易い。

しかし、この再熱運転時には、再熱用の膨張弁（２０）
が全開に制御されるので、再熱器（１５）の冷媒流通量
が増量して、その内部に滞溜した潤滑油がこの流通する
冷媒と共に再熱器（１５）から流れ出て室内熱交換器（
８）を経て圧縮機（１〉に戻ることになる。

よって、再熱（除湿）運転の有無に拘らず、再熱器（１
５）に滞溜した潤滑油を冷房サイクル中に滞溜した潤滑
油と共に圧縮機（１）に回収できるので、圧縮機（１）
内の潤滑油量を確保して圧縮機（１）の信頼性の向上を
図ることができる。しかも、冷媒循環系統（１２）に油
分離器を付設する必要がなく、低コストに済む。

尚、上記実施例では、再熱用の膨張弁（２０）を再熱器
（１５）下流側の冷媒配管（１９）に介設したが、上流
側の冷媒配管（１６）に介設してもよい。この場合には
、潤滑油は室外熱交換器（３）を流通した後の冷媒が冷
媒配管（１９）を経て再熱器（１）に溜り込むことにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図及び第３図は本発明の実施例を示し、第２図は全
体構成を示す冷媒配管系統図、第３図は潤滑油の回収制
御を示すフローチャート図である。 （１）・・・圧縮機、（１ａ）・・・アンロード機構、
（３）・・・室外熱交換器、（８）・・・室内熱交換器
、（９）・・・膨張機構、（１２）・・・冷媒循環系統
、（１５）・・・再熱器、（２０）・・・膨張弁、（２
２）・・・コントローラ、（２５）・・・容量検出手段
、（２６）・・・制御手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　容量可変の圧縮機（１）、凝縮器（３又は８）
   、膨張機構（９）、蒸発器（８又は３）を閉回路に接続
   した冷媒循環系統（１２）に対し、除湿用の再熱器（１
   ５）を接続すると共に、該再熱器（１５）の冷媒の流通
   量を調整し除湿能力を制御する膨張弁（２０）を備えた
   空気調和装置において、上記圧縮機（１）の容量状態を
   検出する容量検出手段（２５）と、該容量検出手段（２
   ５）の出力を受け、圧縮機（１）の低容量運転時におい
   て設定時間経過する毎に該圧縮機（１）の容量を高める
   と共に再熱器（１５）の冷媒流通量を増大させるよう上
   記膨張弁（２０）を強制的に制御する制御手段（２６）
   とを備えたことを特徴とする空気調和装置の油回収装置
   。
2. （２）　制御手段（２６）は、再熱器（１５）による除
   湿運転を停止し且つ冷房運転を行っている時には、膨張
   弁（２０）を微小開度に開制御するものである請求項（
   １）記載の空気調和装置の油回収装置。