(57)【要約】【課題】圧縮機の回転数に関わらずオイルセパレータで確実に冷媒から冷凍機油を分離できる空気調和装置を提供する。【解決手段】吐出管４０の断面積を流出管４１の断面積より小さくする。具体的には、吐出管４０の内径寸法Ｄ１を流出管４１の内径寸法Ｄ２より小さくする。このとき、吐出管４０の内径寸法Ｄ１は、空気調和装置１に搭載される圧縮機２０において、圧縮機２０が制御上取りうる最低回転数で駆動した際に、吐出管４０を流れる冷凍機油を含む冷媒の流速が所定の値となるように決定すればよい。そして、流速の所定値は、オイルセパレータ２１で冷媒から分離されて圧縮機２０に戻る冷凍機油の量が、圧縮機２０の潤滑が確保できる量となるように、オイルセパレータ２１の密閉容器２１の内部で冷凍機油を含む冷媒に働く遠心力の大きさとなるように決定すればよい。【選択図】図２
2020134081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、オイルセパレータと、流路切換弁と、吐出管と、流出管と、吸入管と、油戻し管を室外機に有し、
前記圧縮機の冷媒吐出側と前記オイルセパレータとが前記吐出管で接続され、
前記オイルセパレータと前記流路切換弁とが前記流出管で接続され、
前記圧縮機と前記流路切換弁とが前記吸入管で接続され、
前記オイルセパレータと前記吸入管とが前記油戻し管で接続され、
前記オイルセパレータは、同オイルセパレータに流入する冷凍機油を含む冷媒を旋回流として遠心力により冷媒と冷凍機油とを分離する遠心分離式のオイルセパレータであり、
前記吐出管の流路断面積は、前記流出管の流路断面積より小さくされる、
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記吐出管の流路断面積は、前記圧縮機が制御上取りうる最低回転数で駆動した際に、前記吐出管を流れる冷凍機油を含む冷媒の流速が所定の値となるように定められる、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の冷媒吐出側にオイルセパレータが接続された空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の冷媒吐出側に、圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油を冷媒から分離するオイルセパレータを接続する空気調和装置が存在する。オイルセパレータとしては、円筒形の密閉容器の壁面に接線方向から冷凍機油を含む冷媒を流入させて密閉容器壁面の周方向に流す旋回流を形成し、旋回流によって生じる遠心力で冷媒から冷凍機油を分離する、所謂遠心分離式のオイルセパレータを用いることが一般的である（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１３８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外気温度が低くなる冬季では、圧縮機の内部に滞留するガス冷媒が凝縮して液冷媒となり、この液冷媒が圧縮機の底部に滞留する冷凍機油に溶け込む、所謂冷媒の寝込みが発生することがある。このように、冷媒が寝込んでいる状態で暖房運転を開始するために圧縮機が起動されると、密閉容器内部の温度が上昇して冷凍機油中に溶け込んでいる液冷媒が急激に蒸発して冷凍機油が泡立つ所謂オイルフォーミングが生じ、このオイルフォーミングによって冷媒とともに多量の冷凍機油が圧縮機から吐出される。
【０００５】
上記のように暖房運転開始時に冷凍機油が圧縮機から大量に吐出されても、オイルセパレータで冷媒から冷凍機油を分離し、分離した冷凍機油を圧縮機に戻すことで圧縮機の潤滑に必要な冷凍機油量を確保できれば、圧縮機が潤滑不良となることを防止できる。一方で、外気温度が非常に低い（例えば、−５℃以下）環境下で暖房運転を開始する場合は、圧縮機の吸入側の冷媒圧力（低圧）が圧縮機に固有に定められる使用可能な圧力範囲の下限値を下回らないようにするために、圧縮機は外気温度が通常の温度の場合と比べて回転数をゆっくりと上昇させる。
【０００６】
上述した遠心分離式のオイルセパレータは、このオイルセパレータに冷凍機油を含む冷媒が流入する際の流速が速いほど遠心力が強く働くため、冷媒から冷凍機油が分離されやすくなる。しかし、上述したように、外気温度が非常に低い環境下で暖房運転を開始するときは圧縮機の回転数をゆっくりと上昇させるため、圧縮機の起動直後から圧縮機の回転数がある程度高い回転数となるまでの間、オイルセパレータに冷凍機油を含む冷媒が流入する際の流速が遅くなってオイルセパレータで冷媒からオイルが分離されにくくなる。この結果、圧縮機に戻る冷凍機油量が減少して圧縮機の内部に滞留する冷凍機油量が不足し、圧縮機が潤滑不良を起こす恐れがあった。
【０００７】
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、オイルセパレータで確実に冷媒から冷凍機油を分離できる空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機と、オイルセパレータと、流路切換弁と、吐出管と、流出管と、吸入管と、油戻し管を室外機に有する。圧縮機の冷媒吐出側とオイルセパレータとが吐出管で接続され、オイルセパレータと流路切換弁とが流出管で接続され、圧縮機と流路切換弁とが吸入管で接続され、オイルセパレータと吸入管とが油戻し管で接続される。オイルセパレータは、このオイルセパレータに流入する冷凍機油を含む冷媒を旋回流として遠心力により冷媒と冷凍機油とを分離する遠心分離式のオイルセパレータであり、吐出管の流路断面積は、流出管の流路断面積より小さくされる。
【発明の効果】
【０００９】
上記のような本発明の空気調和装置では、圧縮機とオイルセパレータとを接続する吐出管の流路断面積を、オイルセパレータと室外熱交換器とを接続する流出管の流路断面積より小さくする。これにより、オイルセパレータに流入する冷凍機油を含む冷媒の流速が速くなって、オイルセパレータで冷凍機油が冷媒から分離されやすくなるため、圧縮機の潤滑に十分な量の冷凍機油をオイルセパレータから圧縮機に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態における空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施形態における、圧縮機とオイルセパレータの接続状態を表す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、１０台の室内機が室外機に並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【実施例】
【００１２】
図１に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、１台の室外機２と、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された１０台の室内機５−１〜５−１０（図１では、これらのうちの２台の室内機５−１と５−１０のみを描画している）とを備えている。より詳細には、室外機２の閉鎖弁２５と各室内機５の液管接続部５３とが液管８で接続されている。また、室外機２の閉鎖弁２６と各室内機５のガス管接続部５４とがガス管９で接続されている。このように、室外機２と１０台の室内機５とが液管８およびガス管９で接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１０が形成されている。
【００１３】
＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２０と、オイルセパレータ２１と、流路切換弁である四方弁２２と、室外熱交換器２３と、室外機膨張弁２４と、液管８が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９が接続された閉鎖弁２６と、アキュムレータ２７と、室外機ファン２８とを備えている。そして、室外機ファン２８を除くこれら各装置が、以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路２０を形成している。
【００１４】
圧縮機２０は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２０の冷媒吐出側は、後述するオイルセパレータ２１と吐出管４０で接続されている。また、圧縮機２０の冷媒吸入側は、アキュムレータ２７の冷媒流出側と吸入管４２で接続されている。
【００１５】
オイルセパレータ２１は、円筒形状の密閉容器２１ａを有する遠心分離式のオイルセパレータである。図２に示すように、オイルセパレータ２１の密閉容器２１ａの上面部２１ａａと後述する四方弁２２のポートａとが、流出管４１で接続されている。具体的には、流出管４１の一部が密閉容器２１ａの上面部２１ａａを貫通して密閉容器２１ａの内部に配置され、流出管４１の開口端は密閉容器２１ａの高さ方向の中央部より下方に配置される。また、オイルセパレータ２１の密閉容器２１ａの下面部２１ａｂには、後述する油戻し管４７の一端が接続されている。具体的には、油戻し管４７の一部が密閉容器２１ａの下面部２１ａｂを貫通して密閉容器２１ａの内部に配置され、油戻し管４７の開口端は、上述した流出管４１の開口端より下方で、かつ、流出管４１の開口端に対向するように配置される。なお、油戻し管４７の他端は吸入管４２に接続されており、油戻し管４７にはキャピラリーチューブ２９が設けられている。
【００１６】
オイルセパレータ２１の密閉容器２１ａの側面部２１ａｃの上部には、吐出管４０が接続されている。具体的には、吐出管４０の一部が密閉容器２１ａの側面部２１ａｃの上部を貫通して密閉容器２１ａの内部に配置され、吐出管４０の開口端が密閉容器２１ａの内壁面に向けて配置されている。このように、オイルセパレータ２１の密閉容器２１ａに吐出管４０、流出管４１、および、油戻し管４７がそれぞれ接続されることで、圧縮機２０から吐出され吐出管４０を介して密閉容器２１ａの内部に流入した冷凍機油を含む冷媒は、密閉容器２１ａの内部で冷媒と冷凍機油とに分離され、分離された冷凍機油は油戻し管４７を介して圧縮機２０に戻り、分離された冷媒は流出管４１へと流出する。なお、油戻し管４７へは、冷凍機油とともに冷媒も流入するが、油戻し管４７に設けられたキャピラリーチューブ２９により圧縮機２０に流れる冷媒量が規制される。
【００１７】
なお、オイルセパレータ２１における冷媒と冷凍機油の分離については、後に詳細に説明する。
【００１８】
四方弁２２は、冷媒回路１０における冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したようにオイルセパレータ２１の密閉容器２１ａと吐出管４０で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２７の冷媒流入側と冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管４５で接続されている。
【００１９】
室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外機ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。上述したように、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と四方弁２２のポートｂが冷媒配管４３で接続されている。また、室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口と閉鎖弁２５が室外機液管４４で接続されている。室外熱交換器２３は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は凝縮器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は蒸発器として機能する。
【００２０】
室外機膨張弁２４は、室外機液管４４に設けられている。室外機膨張弁２４は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒量が調整される。室外機膨張弁２４の開度は、空気調和装置１が暖房運転を行っている場合は、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度が、室内機５−１〜５−１の各々で要求される暖房能力に基づいて決定される目標温度となるように、その開度が調整される。また、室外機膨張弁２４の開度は、冷房運転を行っている場合は全開とされる。
【００２１】
アキュムレータ２７は、前述したように、冷媒流入側が四方弁２２のポートｃと冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２０の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２７は、冷媒配管４６からアキュムレータ２８の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２０に吸入させる。
【００２２】
室外機ファン２８は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外機ファン２８は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。
【００２３】
以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１に示すように、吐出管４０には、圧縮機２０から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、圧縮機２０から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２８の冷媒流入口近傍には、圧縮機２０に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３２と、圧縮機２０に吸入される冷媒の温度を検出する吸込温度センサ３４とが設けられている。
【００２４】
室外機液管４４における室外熱交換器２３と室外機膨張弁２４との間には、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ３５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３６が備えられている。
【００２５】
＜各室内機の構成＞
次に、１０台の室内機５−１〜５−１０について説明する。１０台の室内機５−１〜５−１０は全て同じ構成を有しており、室内熱交換器５１と、室内機膨張弁５２と、液管接続部５３と、ガス管接続部５４と、室内機ファン５５とを備えている。そして、室内機ファン５５を除くこれら各構成装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路５０を構成している。
【００２６】
室内熱交換器５１は、冷媒と、後述する室内機ファン５５の回転により図示しない吸込口から室内機５の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器５１の一方の冷媒出入口と液管接続部５３とが室内機液管７１で接続され、他方の冷媒出入口とガス管接続部５４ａとが室内機ガス管７２で接続されている。室内熱交換器５１は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部５３やガス管接続部５４は、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。
【００２７】
室内機膨張弁５２は、室内機液管７１に設けられている。室内機膨張弁５２は電子膨張弁であり、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合すなわち室内機５が冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１の冷媒出口（ガス管接続部５４側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内機膨張弁５２は、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合すなわち室内機５が暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１の冷媒出口（液管接続部５３側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度とは、室内機５−１〜５−１０の各々で十分な冷房能力あるいは暖房能力を発揮するのに必要な冷媒過熱度および冷媒過冷却度である。
【００２８】
室内機ファン５５は樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１の近傍に配置されている。室内機ファン５５は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１において冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ放出する。
【００２９】
以上説明した構成の他に、室内機５には各種のセンサが設けられている。室内機液管７１における室内熱交換器５１と室内機膨張弁５２との間には、室内熱交換器５１に流入あるいは室内熱交換器５１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１が設けられている。室内機ガス管７２には、室内熱交換器５１から流出あるいは室内熱交換器５１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２が設けられている。室内機５の図示しない吸込口付近には、室内機５の内部に流入する室内空気の温度を検出する室内温度センサ６３が備えられている。
【００３０】
＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態における空気調和装置１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１を用いて説明する。尚、以下の説明ではまず、空気調和装置１が暖房運転を行う場合について説明し、次に、空気調和装置１が冷房運転を行う場合について説明する。尚、図１における実線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。また、図１における破線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。
【００３１】
＜暖房運転＞
図１に示すように、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は、四方弁２２が実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄとが連通するように、また、ポートｂとポートｃとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房サイクルとなる。
【００３２】
冷媒回路１０が暖房サイクルとして機能する状態で圧縮機２０が駆動すると、圧縮機２０から吐出された冷媒は、吐出管４０を流れてオイルセパレータ２１へと流入し、オイルセパレータ２１から流出管４１へと流れて四方弁２２に流入する。そして、四方弁２２から流出した冷媒は、室外機ガス管４５を流れて、閉鎖弁２６を介してガス管９へと流入する。なお、オイルセパレータ２１では、冷媒とともに圧縮機２０から吐出された冷凍機油が冷媒から分離され、分離された冷凍機油は、図１に一点鎖線矢印で示すようにオイルセパレータ２１から流出して油戻し管４７を流れ、吸入管４２を介して圧縮機２０へと戻される。
【００３３】
ガス管９を流れる冷媒は、各ガス管接続部５４を介して室内機５−１〜５−１０に分流する。室内機５−１〜５−１０に流入した冷媒は、各室内機ガス管７２を流れて各室内熱交換器５１に流入する。各室内熱交換器５１に流入した冷媒は、各室内機ファン５５の回転により各室内機５の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。
【００３４】
このように、各室内熱交換器５１が凝縮器として機能し、各室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５−１〜５−１０が設置された室内の暖房が行われる。
【００３５】
各室内熱交換器５１から各室内機液管７１に流入した冷媒は、各室内熱交換器５１の冷媒出口側での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように開度が調整された各室内機膨張弁５２を通過する際に減圧される。ここで、目標冷媒過冷却度は、室内機５−１〜５−１０の各々で要求される暖房能力に基づいて定められるものである。また、暖房能力は、各室内機５−１〜５−１０において、設定された設定温度と検出した室内温度との温度差に基づいて決定されるものである。
【００３６】
各室内機膨張弁５２で減圧された冷媒は、各室内機液管７１から各液管接続部５３を介して液管８に流出する。液管８で合流し閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は室外機液管４４を流れ、圧縮機２０の吐出温度が目標温度となるように開度が調整された室外機膨張弁２４を通過する際にさらに減圧される。
【００３７】
室外機膨張弁２４で減圧された冷媒は、室外機液管４４を流れて室外熱交換器２３に流入し、最大回転数とされている室外機ファン２８の回転によって室外機５の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から冷媒配管４３へと流入した冷媒は、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２０に吸入されて再び圧縮される。
【００３８】
＜冷房運転＞
空気調和装置１が冷房運転を行う場合は、図１に示すように、四方弁２２が破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するように、また、ポートｃとポートｄとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１が蒸発器として機能するとともに、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。
【００３９】
冷媒回路１０が冷房サイクルとして機能する状態で圧縮機２０が駆動すると、圧縮機２０から吐出された冷媒は、吐出管４０を流れてオイルセパレータ２１へと流入し、オイルセパレータ２１から流出管４１へと流れて四方弁２２に流入する。そして、四方弁２２から流出した冷媒は、冷媒配管４３を流れて室外熱交換器２３へと流入する。室外熱交換器２３へと流入した冷媒は、室外機ファン２８の回転によって室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から室外機液管４４へと流出した冷媒は、開度が全開とされている室外機膨張弁２４を通過し、閉鎖弁２５を介して液管８に流出する。なお、オイルセパレータ２１では、冷媒とともに圧縮機２０から吐出された冷凍機油が冷媒から分離され、分離された冷凍機油は、図１に一点鎖線矢印で示すようにオイルセパレータ２１から流出して油戻し管４７を流れ、吸入管４２を介して圧縮機２０へと戻される。
【００４０】
液管８を流れる冷媒は、各液管接続部５３を介して室内機５−１〜５−１０に流入する。室内機５−１〜５−１０に流入した冷媒は各室内機液管７１を流れ、各室内熱交換器５１の各々の冷媒出口での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように開度が調整された各室内機膨張弁５２を通過する際に減圧される。ここで、目標冷媒過熱度は、室内機５−１〜５−１０の各々で要求される冷房能力に基づいて定められるものである。また、冷房能力は、各室内機５−１〜５−１０において、設定された設定温度と検出した室内温度との温度差に基づいて決定されるものである。
【００４１】
各室内機液管７１から各室内熱交換器５１に流入した冷媒は、各室内機ファン５５の回転により室内機５−１〜５−１０の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、各室内熱交換器５１が蒸発器として機能し、各室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って冷却された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５−１〜５−１０が設置された室内の冷房が行われる。
【００４２】
各室内熱交換器５１から各室内機ガス管７２に流出した冷媒は、各ガス管接続部５４を介してガス管９に流出する。ガス管９で合流し閉鎖弁２６を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管４５、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２０に吸入されて再び圧縮される。
【００４３】
＜吐出管と流入管の内径寸法の違いが、オイルセパレータでの冷凍機油の分離に及ぼす作用＞
次に、主に図２を用いて、本実施形態におけるオイルセパレータ２１での冷媒と冷凍機油の分離について詳細に説明する。
【００４４】
前述したように、吐出管４０は、その一部がオイルセパレータ２１の密閉容器２１ａの側面部２１ａｃの上部を貫通して密閉容器２１ａの内部に配置され、吐出管４０の開口端が密閉容器２１ａの内壁面に向けて配置されている。これにより、圧縮機２０から吐出され、吐出管４０を流れてオイルセパレータ２１の密閉容器２１ａに流入する冷凍機油を含む冷媒は、オイルセパレータ２１の密閉容器２１ａの内壁面の接線方向に流入して密閉容器２１ａの内壁面の周方向に旋回流が形成するように流れ、この旋回流によって生じる遠心力で冷媒から冷凍機油が分離される。
【００４５】
上記のように吐出管４０からオイルセパレータ２１の密閉容器２１ａへ冷凍機油を含む冷媒が流入するとき、その流速が速いほど冷凍機油を含む冷媒に遠心力が強く働くため、冷媒から冷凍機油が分離されやすくなる。この、密閉容器２１ａへ流入する冷凍機油を含む冷媒の流速は、圧縮機２０の回転数によって変化し、圧縮機２０の回転数が高いほど流速は速くなる。
【００４６】
従って、圧縮機２０が高い回転数で駆動しているときは、オイルセパレータ２１で冷媒から冷凍機油が分離されやすくなることによって、オイルセパレータ２１から油戻し管４７を介して圧縮機２０に多量の冷凍機油が戻されるので、圧縮機２０で冷凍機油が不足して圧縮機２０が潤滑不良を起こすことはない。
【００４７】
しかし、空気調和装置１が空調運転を行っているときは、常に圧縮機２０が高い回転数で運転しているとは限らない。例えば、外気温度が非常に低い（例えば、−５℃以下）環境下で空気調和装置１が暖房運転を開始する場合は、圧縮機２０の吸入側の冷媒圧力（低圧）が圧縮機２０に固有に定められる使用可能な圧力範囲の下限値を下回らないようにするために、圧縮機２０は外気温度が通常の温度の場合と比べて回転数をゆっくりと上昇させる。
【００４８】
このように、圧縮機２０の回転数をゆっくりと上昇させる場合は、圧縮機２０の起動直後から圧縮機２０の回転数がある程度高い回転数となるまでの間、オイルセパレータ２１に冷凍機油を含む冷媒が流入する際の流速が遅くなってオイルセパレータ２１で冷媒からオイルが分離されにくくなる。この結果、オイルセパレータ２１から圧縮機２０に戻る冷凍機油量が不足して、圧縮機２０が潤滑不良を起こす恐れがある。
【００４９】
特に、冬季の外気温度が低い環境下で圧縮機２０の内部で冷媒の寝込みが発生しており、暖房運転開始時に冷媒とともに多量の冷凍機油が吐出される場合に、オイルセパレータ２１で冷凍機油が分離されにくいことに起因する潤滑不良が起こりやすい。また、本実施形態の空気調和装置１のように、１台の室外機２に多数の室内機５が接続されるものでは、排除容積が大きい圧縮機２０が室外機２に搭載され、このような排除容積が大きい圧縮機２０には多量の冷凍機油が封入されているため、オイルセパレータ２１で冷凍機油が分離されにくいことに起因して圧縮機２０の内部に滞留する冷凍機油量が減少して潤滑不良が起こりやすい。
【００５０】
そこで、本実施形態の空気調和装置１では、図２に示すように、吐出管４０の内部、すなわち、吐出管４０における冷凍機油を含む冷媒が流れる流路の断面積（以降、流路断面積と記載する）を、流出管４１の流路断面積より小さくする。具体的には、吐出管４０の内径寸法Ｄ１を流出管４１の内径寸法Ｄ２より小さくする。なお、吐出管４０と流出管４１の管壁の厚さ寸法が同じである場合は、吐出管４０の外径寸法を流出管４１の外径寸法より小さくしてもよい。例えば、吐出管４０の外径寸法を１０ｍｍ、流出管４１の外径寸法を１３ｍｍとすればよい。
【００５１】
一般的な空気調和装置では、圧縮機２０の冷媒吐出側にオイルセパレータ２１を設ける場合、吐出管４０と流出管４１は、同じ流路断面積の配管を使用する。これに対し、本実施形態の空気調和装置１では、吐出管４０の流路断面積を流出管４１の流路断面積より小さくしている。これにより、吐出管４０と流出管４１を同じ流路断面積の配管とする場合と比べて、吐出管４０を流れる際の冷凍機油を含む冷媒の流速が速くなるので、オイルセパレータ２１の密閉容器２１の内部で冷凍機油を含む冷媒に働く遠心力が大きくなって、冷媒から冷凍機油が分離されやすくなる。
【００５２】
なお、吐出管４０の内径寸法Ｄ１は、空気調和装置１に搭載される圧縮機２０において、圧縮機２０が制御上取りうる最低回転数で駆動した際に、吐出管４０を流れる冷凍機油を含む冷媒の流速が所定の値となるように決定すればよい。そして、流速の所定値は、オイルセパレータ２１で冷媒から分離されて圧縮機２０に戻る冷凍機油の量が、常に圧縮機２０の潤滑が確保できる量となるように、オイルセパレータ２１の密閉容器２１の内部で冷凍機油を含む冷媒に働く遠心力の大きさとなるように決定すればよい。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１では、オイルセパレータ２１の密閉容器２１ａに接続される吐出管４０と流出管４１において、吐出管４０の流路断面積を流出管４１の流路断面積より小さくする。これにより、吐出管４０を、冷凍機油を含む冷媒が流れる際の流速が速くなり、遠心分離式のオイルセパレータ２１に流入した冷凍機油を含む冷媒が受ける遠心力が大きくなるので、オイルセパレータ２１で冷媒から冷凍機油が分離しやすくなる。従って、圧縮機２０が低い回転数で駆動していても、十分な量の冷凍機油をオイルセパレータ２１から圧縮機２０に戻すことができるので、圧縮機２０が潤滑不良となることを防止できる。
【符号の説明】
【００５４】
１  空気調和装置
２  室外機
５−１〜５−１０  室内機
２０  圧縮機
２１  オイルセパレータ
２１ａ  密閉容器
４０  吐出管
４１  流出管
４７  油戻し管
Ｄ１  吐出管の内径寸法
Ｄ２  流出管の内径寸法
【図１】
2020134081.tif 000003
【図２】
2020134081.tif 000004