(57)【要約】【課題】高圧シェル型圧縮機の起動時に生じる冷凍機油の流出を防止し、信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１と、オイルセパレータ６と、油戻し回路８と、オイルセパレータ予熱手段９と、外気温度検出手段１０と、制御手段１１とを備え、圧縮機１が停止中に外気温度に応じてオイルセパレータ６を予熱することにより、オイルセパレータ６への液冷媒の滞留を防止できるので、起動初期段階に圧縮機１から過渡的に液冷媒が流出されてもオイルセパレータ６で液成分を分離回収し放熱器への流出を防止できるので、圧縮機１が冷凍機油の不足状態となることを回避できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、絞り機構、蒸発器を連結して形成した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管に配設したオイルセパレータと、前記オイルセパレータで分離した冷凍機油を、前記圧縮機の吸入管に戻す油戻し回路と、前記オイルセパレータを予熱する予熱手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、制御手段とを備え、前記外気温度検出手段によって検出された外気温度に基づいて、前記予熱手段の動作を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
外気温度検出手段によって検出された外気温度が所定の温度以下のとき、オイルセパレータを予熱することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
圧縮機、放熱器、絞り機構、蒸発器を連結して形成した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管に配設したオイルセパレータと、前記オイルセパレータで分離した冷凍機油を、前記圧縮機の吸入管に戻す油戻し回路と、前記オイルセパレータを予熱する予熱手段と、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記オイルセパレータの外郭温度を検出する温度検出手段と、制御手段とを備え、前記吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力と前記オイルセパレータ温度検出手段で検出した温度とに基づいて、前記予熱手段の動作を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力に対応する飽和温度と、オイルセパレータ温度検出手段で検出した温度との温度差が所定範囲内となるように、予熱手段の予熱量を調整することを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧シェル型圧縮機を搭載した冷凍サイクル装置に関するもので、特に起動初期段階での圧縮機からの冷凍機油の流出を防止する必要のある冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の空気調和装置では、停止中に圧縮機の温度が低下して、冷媒が圧縮機内部の冷凍機油に溶け込み溜まることを防止するために、圧縮機の予熱を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の冷凍サイクル装置の運転停止中に行う圧縮機の予熱処理を示すフローチャートである。図５に示すように、所定の時間間隔で外気温度を検知し外気温度に応じて予熱量を設定する予熱量制御部を設け、圧縮機の予熱処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１１４３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高圧シェル型の圧縮機では、停止中の圧縮機シェル内部への液冷媒の滞留を防止していても、起動初期段階においては圧縮機シェル内部の圧力上昇に対して圧縮機の構造体の温度上昇が遅れるため、圧縮機シェル内部で冷媒の凝縮が起こり、液冷媒が生じて圧縮機シェル内部の液面が上昇し、圧縮機から多量の液冷媒とともに多量の冷凍機油を流出させてしまう。また、前記従来の構成では、圧縮機の予熱手段しか備えておらず、停止中に圧縮機内部への液冷媒の滞留は防止できていても、オイルセパレータへの液冷媒の滞留は防止できなかった。
【０００６】
オイルセパレータの液冷媒の滞留が防止できていない状態では、前述したように起動初期段階に過渡的に圧縮機から多量の液冷媒とともに多量の冷凍機油が流出してオイルセパレータに流入すると、オイルセパレータの液面が上昇し、多量の冷凍機油をオイルセパレータで回収することができないまま放熱器に液冷媒とともに流出させてしまう。放熱器に流出させた冷凍機油はシステム内を循環して圧縮機に戻ることになるので、圧縮機に戻るまでに長い時間が必要となり、その間に圧縮機内部の冷凍機油不足が生じるという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、起動時に過渡的に増大する圧縮機からの冷凍機油の流出に対して、オイルセパレータからの流出を防止し、圧縮機内部の冷凍機油不足を常に回避できる信頼性の高い冷凍サイクル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】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、絞り機構、蒸発器を連結して形成した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管に配設したオイルセパレータと、前記オイルセパレータで分離した冷凍機油を、前記圧縮機の吸入管に戻す油戻し回路と、前記オイルセパレータを予熱する予熱手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、制御手段とを備え、前記外気温度検出手段によって検出された外気温度に基
づいて、前記予熱手段の動作を制御することを特徴とするもので、停止中におけるオイルセパレータへの液冷媒の滞留を防止し、起動時に過渡的に圧縮機からの冷凍機油の流出量が増大しても、オイルセパレータで液成分を分離し一旦滞留できるだけの容積を確実に確保することにより、オイルセパレータにて冷凍機油を圧縮機吸入管に戻すことができ、オイルセパレータからの冷凍機油の流出を防止できるものとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、起動時に過渡的に増大する圧縮機からの冷凍機油の流出に対して、オイルセパレータからの流出を防止し、圧縮機内部の冷凍機油不足を常に回避できる信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置のサイクル構成図
【図２】同冷凍サイクル装置の制御手段のオイルセパレータの予熱動作のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置のサイクル構成図
【図４】同冷凍サイクル装置の制御手段のオイルセパレータの予熱動作のフローチャート
【図５】従来の冷凍サイクル装置の予熱動作のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、圧縮機、放熱器、絞り機構、蒸発器を連結して形成した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管に配設したオイルセパレータと、前記オイルセパレータで分離した冷凍機油を、前記圧縮機の吸入管に戻す油戻し回路と、前記オイルセパレータを予熱する予熱手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、制御手段とを備え、前記外気温度検出手段によって検出された外気温度に基づいて、前記予熱手段の動作を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１２】
第２の発明は、外気温度検出手段によって検出された外気温度が所定の温度以下のとき、オイルセパレータを予熱することを特徴とするものである。
【００１３】
第３の発明は、圧縮機、放熱器、絞り機構、蒸発器を連結して形成した冷媒回路と、前記圧縮機の吐出管に配設したオイルセパレータと、前記オイルセパレータで分離した冷凍機油を、前記圧縮機の吸入管に戻す油戻し回路と、前記オイルセパレータを予熱する予熱手段と、前記圧縮機の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記オイルセパレータの外郭温度を検出する温度検出手段と、制御手段とを備え、前記吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力と前記オイルセパレータ温度検出手段で検出した温度とに基づいて、前記予熱手段の動作を制御することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１４】
第４の発明は、吐出圧力検出手段で検出した吐出圧力に対応する飽和温度と、オイルセパレータ温度検出手段で検出した温度との温度差が所定範囲内となるように、予熱手段の予熱量を調整することを特徴とするものである。
【００１５】
これによれば、オイルセパレータを予熱する予熱手段を有することにより、停止中のオイルセパレータへの液冷媒の滞留を防止でき、起動時に圧縮機から過渡的に多量の冷凍機油が液冷媒とともに流出してきても、オイルセパレータに一旦液成分を滞留させ、液成分を分離して圧縮機の吸入管に戻すことにより、冷凍機油の放熱器への流出を防止し、圧縮機に確実に戻すことができる。
【００１６】
また、停止中のオイルセパレータへの液冷媒の滞留を防止することによって、起動時の
油戻し回路からの液冷媒の戻りを予熱しない場合に比べて少なくすることができ、圧縮機の吸入ガスの乾き度を高く保つことで圧縮機の過熱を促進し、圧縮機シェル内部での冷媒の凝縮を抑制できるため、圧縮機から冷凍機油が液冷媒と共に流出する量を減少させることができる。
【００１７】
また、起動時の圧縮機からの液冷媒とともに流出する多量の冷凍機油の放熱器への流出を防止することによって、圧縮機の冷凍機油不足が生じることを防止できる。
【００１８】
また、オイルセパレータへの液冷媒の滞留を防止するとともに、予熱手段で消費される電力量を低減することができる。
【００１９】
また、起動時の圧縮機からの過渡的に増加する冷凍機油の流出に対してオイルセパレータで液成分を確実に気液分離し、冷凍機油を吸入管に回収することができ、さらに、停止中のオイルセパレータへの液冷媒の滞留を防止することにより、起動時の油戻し回路からの液冷媒の戻り量を予熱がない場合に比べて少なくすることができる。
【００２０】
また、圧縮機の吸入ガスの乾き度を高く保つことで圧縮機の過熱を促進し、圧縮機のシェル内部での冷媒の凝縮を抑制できるため、圧縮機から冷凍機油が液冷媒と共に流出する量を減少させることができ、これによって、圧縮機の冷凍機油不足の発生を常に防止し、信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置のサイクル構成図を、図２は、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置の制御手段のオイルセパレータの予熱動作のフローチャートを示すものである。
【００２３】
図１において、圧縮機１は高圧シェル型圧縮機であり、室内熱交換器２ａ、２ｂを放熱器、室外膨張弁２２を絞り機構、室外熱交換器４を蒸発器として連結して冷媒回路を形成している。圧縮機１の吐出管５には、オイルセパレータ６が配設されており、オイルセパレータ６で分離された冷凍機油を圧縮機１の吸入管７に戻す油戻し回路８と、オイルセパレータ６を予熱するオイルセパレータ予熱手段９と、外気温度を検出する外気温度検出手段１０と、外気温度検出手段１０によって検出された外気温度に基づいて、所定の外気温度以下の場合に、オイルセパレータ予熱手段１０を使用する制御手段１１とを備えている。
【００２４】
以上のように構成された冷凍サイクル装置について、制御手段１１は図２のフローチャートに示すオイルセパレータの予熱動作を行う。以下、図２のフローチャートに従って説明する。なお、上記圧縮機停止中のオイルセパレータの予熱動作の処理は所定の時間毎に行われる。
【００２５】
まず、外気温度検出手段１０で外気温度を検出する。次に、検出した外気温度Ｔａｉｒが所定の温度Ｔ未満であるかを判定する。そして、室外温度Ｔａｉｒが所定の温度Ｔ以上であった場合には、オイルセパレータ予熱手段をＯＦＦして処理を終え、所定の時間経過後に再度外気温度検出からの処理を行う。室外温度Ｔａｉｒが所定の温度Ｔ未満となった場合には、外気温度に応じてあらかじめ設定したＯＮ／ＯＦＦ時間割合に従いオイルセパレータ予熱手段９をＯＮ／ＯＦＦ制御し、所定の時間が経過すれば処理を終え、再度外気温度検出からの処理を行う。なお、このＯＮ／ＯＦＦ時間割合は外気温度が低くなる程、
ＯＮ時間の割合が増加し、予熱量が増加するように設定している。
【００２６】
このようにオイルセパレータ予熱手段９を制御し、オイルセパレータ６を予熱することによって、圧縮機１が停止中に液冷媒がオイルセパレータ６内に滞留することを防止することができる。
【００２７】
ところで、高圧シェル型の圧縮機１には通常クランクケースヒータ１４が装着されており、圧縮機１への液冷媒の滞留防止のため、上記のオイルセパレータ予熱手段９と同様に制御手段１１によって使用され、圧縮機１を予熱することによって圧縮機シェル内への液冷媒の滞留を防止している。
【００２８】
しかし、停止中に予熱によって液冷媒の滞留を防止されていても、圧縮機１の起動初期段階では、圧縮機１のシェル内の圧力上昇に対して構造体の温度上昇が遅れるために、圧縮機シェル内部で冷媒の凝縮が起こり、圧縮機シェル内部に液冷媒が溜まり、液面が上昇して過渡的に多量の液冷媒と冷凍機油を圧縮機１から流出させる。
【００２９】
上記のように起動時に圧縮機１から多量の液冷媒と冷凍機油が過渡的に流出しても、オイルセパレータ予熱手段９によってオイルセパレータ６内部に液冷媒の滞留が防止できていれば、液成分をオイルセパレータ６で分離してオイルセパレータ６の内部に一旦滞留させることができる。オイルセパレータ６で分離された液成分は油戻し回路８を通じて圧縮機１の吸入管７に戻されるので、放熱器となる室内熱交換器２ａ、２ｂへの冷凍機油の流出を防止することができる。
【００３０】
また、停止中のオイルセパレータ６の液冷媒の滞留を防止することにより、起動後の油戻し回路８から吸入管７に戻る液冷媒の量を減少させることができ、圧縮機１の吸入ガスの乾き度を高くすることにより、圧縮機１の過熱が取れやすくなり、圧縮機シェル内部での凝縮作用が生じる時間が短くなり液冷媒と冷凍機油の流出量も減少させることができる。
【００３１】
以上のように、本実施の形態においてはオイルセパレータ６を予熱するオイルセパレータ予熱手段９と、外気温度に応じて前記オイルセパレータ予熱手段９を使用する制御手段１１とを備え、停止中のオイルセパレータ６への液冷媒の滞留を防止することにより、冷凍機油の放熱器への流出を防止することとなり、圧縮機１が冷凍機油の不足状態となることを防止することができる。
【００３２】
また、本実施の形態では四方弁１５を切り替えることにより、室外熱交換器４を放熱器、室内熱交換器２ａ、２ｂを蒸発器とすることができ、冷房の低外気温度での起動の際しても冷凍機油の放熱器への流出を防止することができ、圧縮機１が冷凍機油の不足状態となることを防止することができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態の冷凍サイクル装置のサイクル構成図を、図４は、本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置の制御手段のオイルセパレータの予熱動作のフローチャートを示すものである。
【００３４】
図３において、オイルセパレータ温度検出手段１３はオイルセパレータ６の外郭温度を検出する。その他の構成は実施の形態１と同一構成をしており、同一の構成部は同一参照符号を付して説明を省略する。
【００３５】
以上のように構成された冷凍サイクル装置について、制御手段１１は図４のフローチャ
ートに示すオイルセパレータの予熱動作を行う。以下、図４のフローチャートに従って説明する。なお、上記圧縮機停止中のオイルセパレータの予熱動作の処理は所定の時間毎に行われる。
【００３６】
まず、吐出圧力検出手段１２によって検出された吐出圧力に対応する飽和温度とオイルセパレータ温度検出手段１３によって検出された温度との温度差ΔＴを算出する。次に、算出した温度差ΔＴが所定の温度差ＳＨ未満であるかを判定する。
【００３７】
そして、温度差ΔＴが所定の温度差ＳＨ以上であった場合には、オイルセパレータ予熱手段９をＯＦＦして処理を終え、所定の時間経過後に再度温度差ΔＴ算出段階に戻り再び処理を行う。温度差ΔＴが所定の温度Ｔ未満となった場合には、オイルセパレータ予熱手段をＯＮして処理を終え、所定の時間経過後に再度温度差ΔＴ算出段階に戻り再び処理を行う。
【００３８】
このようにオイルセパレータ予熱手段９を制御し、オイルセパレータ６が過熱状態となるように予熱することによって、圧縮機１が停止中に液冷媒がオイルセパレータ６内に滞留することを確実に防止するとともにオイルセパレータ予熱手段９で消費する電力量を低減することができる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態においては、オイルセパレータ６を予熱するオイルセパレータ予熱手段９と、オイルセパレータ６の外郭温度を検出するオイルセパレータ温度検出手段１３と、圧縮機１の吐出圧力を検出する吐出圧力検出手段１２と、吐出圧力検出手段１２で検出された吐出圧力に対応する飽和温度とオイルセパレータ温度検出手段１３で検出されたオイルセパレータ６の外郭温度との温度差ΔＴに応じて前記オイルセパレータ予熱手段９を使用する制御手段１１とを備え、停止中のオイルセパレータ６への液冷媒の滞留を防止するとともにオイルセパレータ予熱手段１３で消費する電力量を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、起動時に過渡的に増加する圧縮機からの冷凍機油の流出に対してオイルセパレータで液成分を確実に分離回収し、圧縮機の冷凍機油不足の発生を防止することが可能となるので、高圧シェル型の圧縮機を用いた冷凍装置、熱源装置等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  圧縮機
２ａ、２ｂ  室内熱交換器
３ａ、３ｂ  室内膨張弁
４  室外熱交換器
５  吐出管
６  オイルセパレータ
７  吸入管
８  油戻し回路
９  オイルセパレータ予熱手段
１０  外気温度検出手段
１１  制御手段
１２  吐出圧力検出手段
１３  オイルセパレータ温度検出手段
１４  クランクケースヒータ
１５  四方弁
１６  アキュームレータ
１７  室外送風機
１８  逆止弁
１９ａ、１９ｂ  室内送風機
２０  電磁弁
２１  減圧機構
２２  室外膨張弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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