(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の吐出ラインにオイルセパレータを設け、オイルセパレータから圧縮機へのオイル戻しラインを設け、室外熱交換器または室内熱交換器で凝縮した液冷媒を貯留するレシーバを設け、前記オイル戻しラインに前記レシーバの液冷媒と前記圧縮機への戻しオイルとの熱交換器を設けた空調機において、
前記オイル戻しラインに前記圧縮機の発停と連動して開閉する開閉弁を設け、
前記熱交換器上流の冷媒ラインに液冷媒量を調整する電動膨張弁を設け、
前記開閉弁下流にオイル温度センサを設け、
前記オイル温度センサの検出温度が第１所定温度以上のときに前記電動膨張弁を所定開度だけ増加させ、
前記オイル温度センサの検出温度が第１所定温度よりも低温の第２所定温度以下のときに前記電動膨張弁を所定開度だけ減少させ、
前記圧縮機への冷媒吸入ラインに冷媒圧力センサを設け、
前記熱交換器下流の冷媒ラインを前記圧縮機への冷媒吸入ラインと接続し、
前記接続部の下流に冷媒温度センサを設け、
前記冷媒温度センサと前記冷媒圧力センサのそれぞれの検出値に基づき算出される過熱度が所定値以下の状態を所定時間継続して検知したときには前記オイル温度センサの検出温度に基づいて定まる開度の増減指令に替えて前記過熱度に基づいて定まる所定開度だけ前記電動膨張弁の開度を減少させることを特徴とする空調機。
【請求項２】
請求項１記載の空調機において、
筒状部材の一方の開口からオイル戻し管を挿入し、前記筒状部材内部で一つまたは複数の曲がり部を設けて挿入面側からオイル戻し管を取出し、前記筒状部材の他方の開口から取出したオイル管を内部へ再挿入し、前記筒状部材内部で一つまたは複数の曲がり部を設けて再挿入面からオイル戻し管を再度取出し、再度取出したオイル管を前記圧縮機へのオイル戻しラインへ接続し、前記筒状部材の一方の開口から挿入したオイル戻し管と他方の開口から再挿入したオイル戻し管とを筒状部材の軸方向で離間し、前記筒状部材の一方の開口から挿入したオイル戻し管を一方の開口面で片持ち支持し、他方の開口から再挿入したオイル戻し管を他方の開口面で片持ち支持し、前記筒状部材に冷媒の流入管および流出管を設けて前記熱交換器を構成したことを特徴とする空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却機能を有するオイルセパレータを設けた空調機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空調機において、圧縮機で使用される潤滑用のオイルは、冷媒に混じって吐出されるため、圧縮機の吐出側に設けたオイルセパレータで、冷媒から分離した後、再度圧縮機へと戻すように構成されている。
【０００３】
従来より、このオイルセパレータから圧縮機へとオイルを戻すのに当たり、室外熱交換器で凝縮した液冷媒を利用して冷却する冷凍装置の構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３０４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の冷凍装置は、オイル冷却に使用した冷媒が液化することが懸念されるため、２段圧縮型圧縮機の中間段に吸入する構成しか開示されておらず、オイル冷却に使用した冷媒を圧縮機吸入ラインへ導く構成を開示していない。
【０００６】
そこで、本発明は、冷媒の液化を防止しながらオイル冷却に使用した冷媒を圧縮機吸入ラインへ導くことを可能にする構成を提示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の空調機は、圧縮機の吐出ラインにオイルセパレータを設け、オイルセパレータから圧縮機へのオイル戻しラインを設け、室外熱交換器または室内熱交換器で凝縮した液冷媒を貯留するレシーバを設け、前記オイル戻しラインに前記レシーバの液冷媒と前記圧縮機への戻しオイルとの熱交換器を設けた空調機において、前記オイル戻しラインに前記圧縮機の発停と連動して開閉する開閉弁を設け、前記熱交換器上流の冷媒ラインに液冷媒量を調整する電動膨張弁を設け、前記開閉弁下流にオイル温度センサを設け、前記オイル温度センサの検出温度が第１所定温度以上のときに前記電動膨張弁を所定開度だけ増加させ、前記オイル温度センサの検出温度が第１所定温度よりも低温の第２所定温度以下のときに前記電動膨張弁を所定開度だけ減少させ、前記圧縮機への冷媒吸入ラインに冷媒圧力センサを設け、前記熱交換器下流の冷媒ラインを前記圧縮機への冷媒吸入ラインと接続し、前記接続部の下流に冷媒温度センサを設け、前記冷媒温度センサと前記冷媒圧力センサのそれぞれの検出値に基づき算出される過熱度が所定値以下の状態を所定時間継続して検知したときには前記オイル温度センサの検出温度に基づいて定まる開度の増減指令に替えて前記過熱度に基づいて定まる所定開度だけ前記電動膨張弁の開度を減少させるものである。
【０００８】
また、上記課題を解決するための本発明は、上記空調機において、筒状部材の一方の開口からオイル戻し管を挿入し、前記筒状部材内部で一つまたは複数の曲がり部を設けて挿入面側からオイル戻し管を取出し、前記筒状部材の他方の開口から取出したオイル管を内部へ再挿入し、前記筒状部材内部で一つまたは複数の曲がり部を設けて再挿入面からオイル戻し管を再度取出し、再度取出したオイル管を前記圧縮機へのオイル戻しラインへ接続し、前記筒状部材の一方の開口から挿入したオイル戻し管と他方の開口から再挿入したオイル戻し管とを筒状部材の軸方向で離間し、前記筒状部材の一方の開口から挿入したオイル戻し管を一方の開口面で片持ち支持し、他方の開口から再挿入したオイル戻し管を他方の開口面で片持ち支持し、前記筒状部材に冷媒の流入管および流出管を設けて前記熱交換器を構成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、請求項１記載の本発明によると、圧縮機への液バックを防止しながらオイル冷却にレシーバの液冷媒を使用することができる。
【００１０】
請求項２記載の本発明によると、熱交換器をコンパクトにしながらオイルと冷媒との熱交換面積を確保でき、オイル戻し管の片持ち支持によって熱膨張に対する遊びも確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る空調機の冷房時の冷媒の流れを説明する冷媒回路図である。
【図２】本発明に係る空調機の暖房時の冷媒の流れを説明する冷媒回路図である。
【図３】（ａ）は熱交換器による冷媒の温度制御を説明する概略図、（ｂ）は熱交換器周辺の冷媒回路を簡略化した冷媒回路図である。
【図４】本発明に係る空調機に用いられる熱交換器の全体構成の概略を示す部分省略斜視図である。
【図５】図４に示す熱交換器の冷媒通過経路とオイル通過経路とを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１および図２は空調機１の冷媒回路の概略を示し、図３は同空調機１の冷媒とオイルとの熱交換器６による制御を示している。
【００１４】
この空調機１は、圧縮機１ａ，１ｂの吐出ライン１１にオイルセパレータ２を設け、オイルセパレータ２から圧縮機１ａ，１ｂへのオイル戻しライン１２を設け、室外熱交換器３ａ，３ｂまたは室内熱交換器４で凝縮した液冷媒を貯留するレシーバ５を設け、オイル戻しライン１２にレシーバ５の液冷媒と圧縮機１ａ，１ｂへの戻しオイルとの熱交換器６を設けて構成されており、熱交換器６の上流の冷媒ライン１３に電動膨張弁ＥＶ１を設け、オイル戻しライン１２に開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２を設け、開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２の下流にオイル温度センサＴＯ１，ＴＯ２を設け、圧縮機１ａ，１ｂへの冷媒吸入ライン１４に冷媒圧力センサＰＬ１を設け、熱交換器６の下流の冷媒ライン１５を圧縮機１ａ，１ｂへの冷媒吸入ライン１４と接続し、この接続部分の下流に冷媒温度センサＴＳ１を設けて構成されている。
【００１５】
この空調機１は、オイル温度センサＴＯ１，ＴＯ２の検出温度が第１所定温度以上のときに電動膨張弁ＥＶ１を所定開度だけ増加させ、オイル温度センサＴＯ１，ＴＯ２の検出温度が第１所定温度よりも低温の第２所定温度以下のときに電動膨張弁ＥＶ１を所定開度だけ減少させ、冷媒温度センサＴＳ１と冷媒圧力センサＰＬ１のそれぞれの検出値に基づき算出される過熱度が所定値以下の状態を所定時間継続して検知した場合はオイル温度センサＴＯ１，ＴＯ２の検出温度に基づいて定まる開度の増減指令に替えて前記過熱度に基づいて定まる所定開度だけ前記電動膨張弁ＥＶ１の開度を減少させるようになされている。
【００１６】
この空調機１の暖房時および冷房時における冷媒およびオイルの流れについて説明する。
【００１７】
空調機１は、圧縮機１ａ、１ｂで圧縮した冷媒を、当該圧縮機１ａ、１ｂからの吐出ライン１１を介してオイルセパレータ２に導入し、冷媒とオイルに分離するようになされている。
【００１８】
このうち、図１に示すように、暖房運転の場合、冷媒は、四方弁７を介して室内熱交換器４で放熱して凝縮液化した後、ブリッジ回路１６を経てレシーバ５に貯留される。この液冷媒は、再度ブリッジ回路１６を経て電動膨張弁ＥＶ２の開度調整により、室外熱交換器３ａ，３ｂで蒸発気化した後、アキュームレータ９に入る。この際、冷媒は、冷媒吸入ライン１４に設けた圧力センサＰＬ１と温度センサＴＳ２とから冷媒の飽和蒸気圧温度を算出し、この算出温度よりもアキュームレータ９に入る手前の温度センサＴＳ１から測定される実際の冷媒の温度が所定温度以上となるように電動膨張弁ＥＶ２の開度が制御されて供給される。
【００１９】
それでも、このアキュームレータ９に入る手前の温度センサＴＳ１から測定される実際の冷媒の過熱度が小さすぎる場合は、電動膨張弁ＥＶ３の開度制御によりサブエバポレータ８へと冷媒を流し、当該サブエバポレータ８においてエンジン（図示省略）の廃熱によって充分に過熱されたガス冷媒としてからアキュームレータ９に供給される。この際、サブエバポレータ８を経て供給される冷媒の温度は温度センサＴＳ３によって測定される。ここで、電動膨張弁ＥＶ３の開度制御は、温度センサＴＳ３から測定される実際の冷媒の温度が温度センサＴＳ１から測定される実際の冷媒温度よりも所定温度以上となるように行われる。こうすることで、電動膨張弁ＥＶ２の開度を保ちながら、即ち、室外熱交換器３ａ、３ｂへの冷媒流量を確保してサブエバポレータ８での圧損を抑えながら、合流後の冷媒の過熱度を所定温度に維持できる。
【００２０】
また、上記した室外熱交換器３ａ，３ｂやサブエバポレータ８の経路とは別にレシーバ５内の液冷媒は、電動膨張弁ＥＶ１の開度調整によって冷媒ライン１３から熱交換器６に供給される。この熱交換器６に供給された冷媒が、蒸発気化することでオイルを冷却した後、冷媒ライン１５から冷媒吸入ライン１４に合流し、その後、アキュームレータ９へ入る。この冷媒ライン１５が冷媒吸入ライン１４に合流する接続部は、サブエバポレータ８からの冷媒が冷媒吸入ライン１４に合流する接続部よりも下流側に設けられている。ただし、この冷媒ライン１５が冷媒吸入ライン１４に合流する接続部は、サブエバポレータ８からの冷媒が冷媒吸入ライン１４に合流する接続部よりも上流側に設けられていてもよい。
【００２１】
その後、冷媒は、アキュームレータ９から冷媒吸入ライン１４を通って再度圧縮機１ａ、１ｂへと吸引される。
【００２２】
一方、オイルは、オイル戻しライン１２に設けられた熱交換器６で冷却された後、開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２、キャピラリＣＴ１，ＣＴ２、オイル温度センサＴＯ１，ＴＯ２を経て圧縮機１ａ、１ｂへと返送される。
【００２３】
冷房運転の場合、図２に示すように、冷媒は、四方弁７を介して室外熱交換器３ａ，３ｂで放熱して凝縮液化した後、レシーバ５に貯留される。この液冷媒は、ブリッジ回路１６を経て電動膨張弁４１の開度調整により、室内熱交換器４で蒸発気化した後、アキュームレータ９に入る。このアキュームレータ９に入ったガス冷媒の過熱度が小さすぎる場合は、電動膨張弁ＥＶ３の開度制御によりサブエバポレータ８へと冷媒を流し、当該サブエバポレータ８においてエンジン（図示省略）の廃熱によって充分に過熱されたガス冷媒としてからアキュームレータ９に供給される。
【００２４】
また、上記した室外熱交換器３やサブエバポレータ８の経路とは別にレシーバ５内の液冷媒は、電動膨張弁ＥＶ１の開度調整によって熱交換器６でオイルを冷却して蒸発気化した後、アキュームレータ９へ入る。
【００２５】
この場合もオイルは、オイル戻しライン１２に設けられた熱交換器６で冷却された後、開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２、キャピラリＣＴ１，ＣＴ２、オイル温度センサＴＯ１，ＴＯ２を経て圧縮機１ａ、１ｂへと返送される。
【００２６】
なお、圧縮機１ａ，１ｂは、一台のみで運転する場合もあれば、二台ともに運転する場合もある。一台のみの運転の場合は、開閉弁ＳＶ２が閉じられて圧縮機１ｂへのオイルの供給が停止され、圧縮機１ａのみの運転となる。この場合、圧縮機１ａから吐出された冷媒は、圧縮機１ｂの下流側に設けられた逆止弁ＣＶ１によって圧縮機１ｂへの逆流が防止される。開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２の開閉は、圧縮機１ａ，１ｂの発停に連動するようになされている。
【００２７】
次に、この空調機１におけるオイルの温度制御について説明する。
【００２８】
圧縮機１ａ，１ｂの潤滑用のオイルは、高温高酸化環境下で劣化が促進される。圧縮機１ａ，１ｂのメカシール部は軸の摺動による発熱と外気とのシール面であるため、劣化によりスラッジが発生する。そこで、オイルを冷媒で冷却することで、空調犠牲を伴わずにスラッジ発生を防止する。具体的には、図３に示すように、圧縮機１ａ，１ｂでスラッジが発生する温度帯（７５〜６０℃程度）にならないように、レシーバ５から熱交換器６へ流れる冷媒の流量を電動膨張弁ＥＶ１で制御して熱交換器６でのオイルの冷却具合を制御する。この際、電動膨張弁ＥＶ１の開度制御は、オイル戻しライン１２に設けられた温度センサＴＯ１，ＴＯ２の温度に基づいて行われる。この温度センサＴＯ１，ＴＯ１の何れか（一台運転の場合はＴＯ１）の検出温度が５３℃以上ならば、電動膨張弁ＥＶ１を所定ステップ分開けて熱交換器６による冷却効率を高める。この検出温度が４８度以下ならば、電動膨張弁ＥＶ１を所定ステップ分閉じて熱交換器６による冷却効率を低下させる。ただし、冷媒吸入ライン１４に設けられた温度センサＴＳ１の過熱度が３．５℃以下であれば、温度センサＴＯ１，ＴＯ２の温度に基づく電動膨張弁ＥＶ１の制御と無関係に、当該電動膨張弁ＥＶ１は、所定ステップ分閉じられる。
【００２９】
これにより、空調機１は、メカシール部でのオイルスラッジの発生を防止することができるために、圧縮機１ａ，１ｂの回転数を低下させるといったことをしなくても、圧縮機１ａ，１ｂへ戻されるオイルを冷却することで、メカシール部の温度上昇を抑え、スラッジの発生を防止することができることとなる。また、オイルを冷却する冷媒は、冷媒吸入ライン１４に設けた温度センサＴＳ１によって冷媒の過熱度を確認しながらオイルを冷却する構成となっているので、液冷媒のまま圧縮機１ａ，１ｂへと吸入される、いわゆる液バックを防止することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態において、スラッジが発生する温度帯として７５〜６０℃程度を例示しているが、この温度帯については、あくまでも例示であって、使用するオイルや冷媒、空調機１の設置環境などによって異なるため、特にこのような温度帯に限定されるものではない。また、本実施の形態において、オイルは、オイル戻しライン１２に設けられた温度センサＴＯ１，ＴＯ２によって、４８〜５３℃の範囲内となるように制御しているが、この温度については、スラッジが発生する温度帯（７５〜６０℃程度）を考慮して設定された温度帯であって、あくまでも例示である。したがって、スラッジが発生する温度帯が７５〜６０℃程度であっても、冷媒回路の構成によってはオイルの温度を４８〜５３℃の範囲とは別の温度帯で制御しなければならない場合があり、使用するオイルや冷媒、空調機１の設置環境などによって異なるため、特にこのような温度帯に限定されるものではない。さらに、本実施の形態では、温度センサＴＳ１によって測定される冷媒の過熱度が３．５℃以下であれば、電動膨張弁ＥＶ１を所定ステップ分閉じるようになされているが、この設定温度についても、あくまでも例示であって、使用するオイルや冷媒、空調機１の設置環境、冷媒回路の構成などによって異なるため、特にこのような温度に限定されるものではない。
【００３１】
次に、この空調機１で用いられる熱交換器６について説明する。
【００３２】
図４は、熱交換器６の全体構成の概略を示し、図５は同熱交換器６の内部構成の概略を示している。
【００３３】
この熱交換器６は、筒状部材６１と、この筒状部材６１内に設けられたオイル戻し管６２とによって構成されている。
【００３４】
筒状部材６１は、長尺の円筒状に形成されており、その外周面の両端近傍に冷媒の入口管６１ａおよび出口管６１ｂが設けられている。筒状部材６１の両端は、オイル戻し管６２をそれぞれ片持ち支持する蓋部材６３ａ，６３ｂによって閉塞される。
【００３５】
オイル戻し管６２は、筒状部材６１内に収納される長尺に形成された内部溝付きの細管によって構成されている。このオイル戻し管６２は、筒状部材６１の一端から内部に挿入され、当該筒状部材６１の中央よりも一端寄りの位置で一端側に折り返され、筒状部材６１の一端から外に取り出された後、何度かこの筒状部材６１の一端部の外側と中央よりも一端寄りの位置との間を折り返されて筒状部材６１の一端側半体にオイル戻し管６２が充填された充填部６２ａを構成するようになされている。また、オイル戻し管６２は、筒状部材６１の他端部でも同様に、この筒状部材６１の他端部の外側と中央よりも他端寄りの位置との間を折り返されて筒状部材６１の他端側半体にオイル戻し管６２が充填された充填部６２ｂを構成するようになされている。オイル戻し管６２は、この筒状部材６１の一端部に設けられた充填部６２ａと他端部に設けられた充填部６２ｂとが、筒状部材６１の外側に設けられた連絡部６２ｃによって連絡されており、これによって一本のオイル戻し経路を形成するようになされている。すなわち、オイル戻し管６２の一端側のオイル入口６２１から入ったオイルは充填部６２ａを通過し、連絡部６２ｃを通過した後、充填部６２ｂを通過して他端側のオイル出口６２２から排出される。オイル入口６２１とオイル出口６２２とは逆であっても良い。
【００３６】
なお、連絡部６２ｃには、途中に、筒状部材６１の長さ方向に沿わずに斜め方向に曲げられた屈曲部６２ｄが設けられており、熱による膨張や収縮で連絡部６２ｃの間の距離が変化しても、屈曲部６２ｄで吸収して対応できるようになされている。また、充填部６２ａ，６２ｂも、蓋部材６３ａ，６３ｂに片持ち支持されており、しかも、筒状部材６１の中央は空隙が形成されているので、熱による膨張や収縮でオイル戻し管６２の長さが変化しても対応できるようになされている。さらに、充填部６２ａ，６２ｂは、隣接するオイル戻し管６２同士が接触して熱交換効率が低下しないようにフレート６４によって間隙が維持され、かつ、このプレート６４によって筒状部材６１内を流れる冷媒の流れを乱して熱交換効率の向上を図るようになされている。
【００３７】
この熱交換器６によると、コンパクトな形状ながらオイルと冷媒との熱交換面積を確保でき、しかもオイル戻し管６２を筒状部材６１の両端でそれぞれ片持ち支持することによって熱膨張に対する遊びも確保することができる。したがって、本願発明の空調機１に好適に用いることができる。
【００３８】
なお、熱交換器６の形状として、長尺の円筒状に形成された筒状部材６１を用いて、縦長の熱交換器６を構成しているが、この熱交換器６の形状としては、特にこのような形状のものに限定されるものではなく、空調機１の空きスペースに応じた適宜の形状に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る空調機は、オイルセパレータを有する各種の空調機に用いられる。
【符号の説明】
【００４０】
１  空調機
１ａ、１ｂ  圧縮機
１１  吐出ライン
１２  オイル戻しライン
１３  冷媒ライン
１４  冷媒吸入ライン
１５  冷媒ライン
２  オイルセパレータ
３  室外熱交換器
４  室内熱交換器
５  レシーバ
６  熱交換器
ＴＯ１，ＴＯ２  オイル温度センサ
ＴＳ１  冷媒温度センサ
ＳＶ１，ＳＶ２  開閉弁
ＰＬ１  冷媒圧力センサ
ＥＶ１  電動膨張弁
【図１】
0005551576.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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