(57)【要約】【課題】高効率に運転できる空気調和機を提供する。【解決手段】エンジン100により駆動する圧縮機101と、室外熱交換器104より流出する冷媒を圧縮機101の吸入側にバイパスさせるバイパス管路404と、バイパス管路404の冷媒の流量を制限する流量調整手段107と、オイルセパレータ102と、分離したオイルを圧縮機101の吸入側に戻すオイル戻し管路405と、吐出側の冷媒の温度を測定する第１温度センサ301と、オイル戻し管路405にはオイルセパレータ102との接続側から順に減圧手段108と第２温度センサ302とを備え、第１温度センサ301と第２温度センサ302の値の差が増加した場合にバイパス管路404の冷媒の流量を小さくする。【選択図】図１
2019078440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機と室外機からなる空気調和機において、エンジンと、前記エンジンの動力により駆動する圧縮機と、前記圧縮機の吐出側には、前記圧縮機の吐出側より順に、圧縮機の吐出側の冷媒が流入する高圧冷媒管路と、前記高圧冷媒管路より前記冷媒が流入する中圧冷媒管路と、前記中圧冷媒管路より前記冷媒が流入するとともに前記冷媒を前記圧縮機の吸入側へ流入させる低圧冷媒管路を備え、前記高圧冷媒管路は、前記圧縮機の吐出側から順に、前記圧縮機より吐出された前記冷媒からオイルを分離するオイルセパレータと、前記高圧冷媒管路に流入する前記冷媒と室外空気とで熱交換を行う室外熱交換器と、室外膨張弁を備え、前記中圧冷媒管路は、前記中圧冷媒管路より流出する前記冷媒を膨張させる室内膨張弁を備え、前記低圧冷媒管路は、前記室内膨張弁により減圧された前記冷媒と室内空気とで熱交換を行う室内熱交換器を備え、前記高圧冷媒管路の前記室外熱交換器よりも下流側の冷媒管路もしくは前記中圧冷媒管路に一端を接続され前記低圧冷媒管路の前記室内熱交換器よりも下流側の冷媒管路に他端を接続されたバイパス管路を備え、前記バイパス管路には、前記バイパス管路へ流入する前記冷媒の流量を制限する流量調整手段を備え、前記オイルセパレータに一端を接続され前記低圧冷媒管路の前記室内熱交換器よりも下流側の冷媒管路もしくは前記バイパス管路に他端を接続されたオイル戻し管路を備え、前記オイル戻し管路には前記オイルを減圧する減圧手段を備え、前記オイル戻し管路の前記減圧手段よりも上流側の管路もしくは前記高圧冷媒管路の前記室外熱交換器よりも上流側の冷媒管路には第１温度センサを備え、前記オイル戻し管路の前記減圧手段よりも下流側の管路には第２温度センサを備え、前記低圧冷媒管路の前記低圧冷媒管路と前記オイル戻し管路の接続部及び前記低圧冷媒管路と前記バイパス管路の接続部よりも下流側の冷媒管路には第３温度センサを備え、前記低圧冷媒管路において前記室内熱交換器よりも下流側の冷媒管路には圧力センサを備え、前記第３温度センサと前記圧力センサの値から前記圧縮機の吸入側の前記冷媒の過熱度を算出する算出手段を備え、前記過熱度が所定値になるように前記バイパス管路の前記冷媒の流量を制御する空気調和機であって、前記第１温度センサと前記第２温度センサの値の差が増加した場合は、前記バイパス管路の前記冷媒の流量を減らすことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記第１温度センサと前記第２温度センサの値の差が増加した場合は、前記流量調整手段を閉とすることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、冷房運転時に室外熱交換器で凝縮した冷媒の一部を分岐させ、バイパス膨張弁で減圧した後に圧縮機の吸入側の冷媒に合流させるバイパス管路と、圧縮機の吸入側の冷媒の温度と圧力から過熱度を算出する手段とを備え、過熱度が所定の値になるようにバイパス膨張弁の開度を制御することを特徴とした空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は、特許文献１に記載された従来の空気調和機を示すものである。図１１に示すように、圧縮機５と、圧縮機5の吐出側の冷媒管路に接続され圧縮機5の吐出側の冷媒からオイルを分離するオイルセパレータ１９と、オイルセパレータ１９に一端を接続され、圧縮機５の吸入側の冷媒管路に他端を接続されたオイル戻し管路３１と、冷房運転時に室外熱交換器１０より中圧の冷媒が流入する中圧冷媒管路４０と、中圧冷媒管路４０に一端を接続され圧縮機５の吸入側の冷媒管路に他端を接続されたバイパス管路３３と、バイパス管路３３に流れる冷媒を膨張させるバイパス膨張弁２１と、吸入冷媒温度センサ８と、吸入冷媒圧力センサ３２から構成されており、吸入冷媒温度センサ８と吸入圧力冷媒センサ３２から得られる圧縮機５の吸入側の冷媒の温度と圧力をもとに算出される圧縮機５の吸入側の過熱度が所定の値になるようにバイパス膨張弁２１の開度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４７５２５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、前記従来の構成では、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度を適正化することを目的としているため、室内機を経由する低圧冷媒管路にオイルが溜まった場合に、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が減り、低圧冷媒管路の冷媒の流速が大きくなるという課題があった。これにより、低圧冷媒管路を流れる冷媒の圧損が増加し、低圧側の冷媒の圧力が低下して圧縮機の吸入側の冷媒の密度が低下するため、同一能力を維持するためには圧縮機の回転数を上げる必要がある。特に、エンジンを圧縮機の駆動源として用いる場合、エンジンは回転数の増加に伴い空気の吸入負圧が大きくなりポンピングロスが増加するので、ガス消費量が増え、効率が低下する。
【０００６】
また、エンジンを圧縮機の駆動源として用いる場合、外部の動力により駆動する開放型の圧縮機を利用することになる。開放型の圧縮機は、吐出する冷媒を旋回させてオイルを分離する機構を持たないため、圧縮機からの高温のオイルの吐出量が多くなる。吐出されたオイルはオイルセパレータで大部分が冷媒から分離され、オイルセパレータに溜まるが、圧縮機のオイルを枯渇させないためには、より多くのオイルを圧縮機の吸入側の冷媒に合流させる必要がある。これにより圧縮機の吸入側の冷媒の受熱量が増えるので、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度を適正化するために、圧縮機の吸入側にバイパスさせる冷媒の流量を増やして圧縮機の吸入側の冷媒をより冷却する必要があるが、これに伴って室内機を経由する低圧側の冷媒の流量がさらに少なくなり、オイルを回収しにくくなるため、さらに低圧冷媒管路の圧損が増加し、圧縮機の吸入側の密度が低下する。故に、同一能力を維持するには、エンジンの回転数を更に上げる必要があるので、特に効率が低下する。
本発明は、前記の従来課題を解決するもので、低圧冷媒管路にオイルが溜まった場合にも、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増え、低圧冷媒管路の冷媒の流速が小さくなる空気調和機を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、エンジンにより駆動する圧縮機と、室外熱交換器より流出する冷媒を圧縮機の吸入側にバイパスさせるバイパス管路と、バイパス管路へ流入する冷媒の流量を制限する流量調整手段と、オイルセパレータと、分離したオイルを圧縮機の吸入側に戻すオイル戻し管路と、吐出側の冷媒の温度を測定する第１温度センサと、オイル戻し管路にはオイルセパレータとの接続側から順に減圧手段と第２温度センサとを備え、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度が所定になるようにバイパス管路の冷媒の流量を調整する空気調和機であって、第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合に、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度によらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らすとしたものである。
【０００８】
ここで、オイルセパレータにおいて、オイル戻し管路とオイルセパレータの接続部よりも上にオイルの液面が存在する場合、つまり、オイルセパレータにオイルが溜まっている場合、オイル戻し管路にはオイルが流入する。オイルは非圧縮性流体であり、減圧に伴う温度低下がないので、減圧手段を通過する際は温度低下せず、第１温度センサと第２温度センサの温度差はほとんどない。また、能力一定の場合ではオイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部よりも上にある限り、温度差は一定となる。このとき、オイルは低圧冷媒管路に溜まっていないと判断する。
【０００９】
一方で、運転中にオイルセパレータのオイルが減ると、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部に近づく。このとき、冷媒の循環に伴って、オイルセパレータに溜まっているオイルの液面が揺れるため、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部よりも低くなることがある。この場合オイル戻し管路には、圧縮性流体である冷媒が一時的に流入するため、減圧手段の通過の際に、減圧による温度低下を生じ、第２温度センサにおいては、冷媒の流入に応じて温度が低下し、第１温度センサと第２温度センサの温度差が一時的に大きくなる。オイルの液面の揺れによって、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部よりも上に存在するようになると、オイル戻し管路にはオイルのみが流入するため、第１温度センサと第２温度センサの温度差は小さくなる。このように、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部の付近にある場合、第１温度センサと第２温度センサの温度差は大小を繰り返し、オイルの液面が更に下がっていくと、オイル戻し管路に流入する冷媒量が増えるので、第１温度センサと第２温度センサの温度差は大小を繰り返しながら徐々に大きくなっていく。このとき、オイルは低圧冷媒管路に溜まっていると判断する。
【００１０】
これによって、第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らす。バイパス管路の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路の冷媒の流量が一時的に増えるので、一時的に流速が増加し、低圧冷媒管路に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の空気調和機は、室内機を経由する低圧冷媒管路にオイルが溜まった場合に、冷媒の流路面積が増え、低圧冷媒管路の冷媒の流速が小さくなる。そのため、低圧冷媒管路における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が上昇する。これにより、同一能力時において、エンジンの回転数を下げることができるので、エンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を
上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図
【図２】本発明の実施の形態１における冷房運転時の冷媒流路を示す冷凍サイクル図
【図３】本発明の実施の形態１におけるオイルセパレータの断面図
【図４】本発明の実施の形態１における流量調整手段の制御フロー図
【図５】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図
【図６】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図
【図７】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図
【図８】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図
【図９】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図
【図１０】本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図
【図１１】従来の空気調和機の冷凍サイクル図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、本発明の空気調和機は、室内機と室外機からなる空気調和機において、エンジンと、エンジンの動力により駆動する圧縮機と、圧縮機の吐出側には、圧縮機の吐出側より順に、圧縮機の吐出側の冷媒が流入する高圧冷媒管路と、高圧冷媒管路より冷媒が流入する中圧冷媒管路と、中圧冷媒管路より冷媒が流入するとともに冷媒を圧縮機の吸入側へ流入させる低圧冷媒管路を備え、高圧冷媒管路は、圧縮機の吐出側から順に、圧縮機より吐出された冷媒からオイルを分離するオイルセパレータと、高圧冷媒管路に流入する冷媒と室外空気とで熱交換を行う室外熱交換器と、室外膨張弁を備え、中圧冷媒管路は、中圧冷媒管路より流出する冷媒を膨張させる室内膨張弁を備え、低圧冷媒管路は、室内膨張弁により減圧された冷媒と室内空気とで熱交換を行う室内熱交換器を備え、高圧冷媒管路の室外熱交換器よりも下流側の冷媒管路もしくは中圧冷媒管路に一端を接続され低圧冷媒管路の室内熱交換器よりも下流側の冷媒管路に他端を接続されたバイパス管路を備え、バイパス管路には、バイパス管路へ流入する冷媒の流量を制限する流量調整手段を備え、オイルセパレータに一端を接続され低圧冷媒管路の室内熱交換器よりも下流側の冷媒管路もしくはバイパス管路に他端を接続されたオイル戻し管路を備え、オイル戻し管路にはオイルを減圧する減圧手段を備え、オイル戻し管路の減圧手段よりも上流側の管路もしくは高圧冷媒管路の室外熱交換器よりも上流側の冷媒管路には第１温度センサを備え、オイル戻し管路の減圧手段よりも下流側の管路には第２温度センサを備え、低圧冷媒管路の低圧冷媒管路とオイル戻し管路の接続部及び低圧冷媒管路とバイパス管路の接続部よりも下流側の冷媒管路には第３温度センサを備え、低圧冷媒管路において室内熱交換器よりも下流側の冷媒管路には圧力センサを備え、第３温度センサと圧力センサの値から圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度を算出する算出手段を備え、過熱度が所定値になるように流量調整手段の開度を制御する空気調和機であって、第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、バイパス管路へ流入する冷媒の流量を下げるとしたものである。
【００１４】
ここで、オイルセパレータにおいて、オイル戻し管路とオイルセパレータの接続部よりも上にオイルの液面が存在する場合、つまり、オイルセパレータにオイルが溜まっている場合、オイル戻し管路にはオイルが流入する。オイルは非圧縮性流体であり、減圧に伴う温度低下がないので、減圧手段を通過する際は温度低下せず、第１温度センサと第２温度センサの温度差はほとんどない。また、能力一定の場合ではオイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部よりも上にある限り、温度差は一定となる。このとき、オイルは低圧冷媒管路に溜まっていないと判断する。
【００１５】
運転中にオイルセパレータのオイルが減ると、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部に近づく。このとき、冷媒の循環に伴って、オイルセパレータに溜ま
っているオイルの液面が揺れるため、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部よりも低くなることがある。この場合オイル戻し管路には、圧縮性流体である冷媒が一時的に流入するため、減圧手段の通過の際に、減圧による温度低下を生じ、第２温度センサにおいては、冷媒の流入に応じて温度が低下し、第１温度センサと第２温度センサの温度差が一時的に大きくなる。オイルの液面の揺れによって、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部よりも上に存在するようになると、オイル戻し管路にはオイルのみが流入するため、第１温度センサと第２温度センサの温度差は小さくなる。
【００１６】
このように、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータの接続部の付近にある場合、第１温度センサと第２温度センサの温度差は大小を繰り返し、オイルの液面が更に下がっていくと、オイル戻し管路に流入する冷媒量が増えるので、第１温度センサと第２温度センサの温度差は大小を繰り返しながら徐々に大きくなっていく。このとき、オイルは低圧冷媒管路に溜まっていると判断する。
【００１７】
これによって、第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らす。バイパス管路の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路の冷媒の流量が一時的に増えるので、低圧冷媒管路の冷媒の流速が一時的に増加し、低圧冷媒管路に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増える。そのため、低圧冷媒管路における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が上昇する。これにより、同一能力時において、エンジンの回転数を下げることができるので、エンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合に流量調整手段を閉じるとしたものである。
【００１９】
これにより、第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず流量調整手段を閉じることで、バイパス管路に冷媒が流れなくなるので、一時的に増加する低圧冷媒管路の冷媒の流量が更に増える。低圧冷媒管路の冷媒の流量が更に増えることで、低圧冷媒管路の冷媒の流量が増えるので、低圧冷媒管路において冷媒によって回収されるオイルの量が増え、低圧冷媒管路の冷媒の圧損が低下するまでにかかる時間が短縮される。したがって、圧縮機の吸入側の冷媒の圧力が素早く上昇することに伴い、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が素早く上昇するため、エンジンの回転数を下げるのにかかる時間が短縮され、より素早く効率を向上させることができる。
【００２０】
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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（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空気調和機の冷凍サイクル図を示すものである。
【００２１】
図１において、第１の実施の形態における空気調和機は、エンジン１００と、エンジン１００の動力により冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、圧縮機１０１の吐出側には、圧縮機１０１の吐出側より順に、圧縮機１０１の吐出側の冷媒が流入する高圧冷媒管路４０１と、高圧冷媒管路４０１より冷媒が流入する中圧冷媒管路４０２と、中圧冷媒管路４０２より冷媒が流入するとともに冷媒を圧縮機１０１の吸入側へ流入させる低圧冷媒管路４０３とを備え、高圧冷媒管路４０１は、圧縮機１０１の吐出側から順に、圧縮機１０１より吐出された冷媒からオイルを分離するオイルセパレータ１０２と、高圧冷媒管路４０１に流
入する冷媒と室外空気とで熱交換を行う室外熱交換器１０４と、室外膨張弁１０６と、を備え、中圧冷媒管路４０２は、中圧冷媒管路４０２より流出する冷媒を膨張させる室内膨張弁２００を備え、低圧冷媒管路４０３は、室内膨張弁２００により減圧された冷媒と室内空気とで熱交換を行う室内熱交換器２０１を備え、高圧冷媒管路４０１の室外熱交換器１０４よりも上流側の冷媒管路には、を備え、中圧冷媒管路４０２に一端を接続され低圧冷媒管路４０３の室内熱交換器２０１よりも下流側の冷媒管路に他端を接続されたバイパス管路４０４を備え、バイパス管路４０４には、バイパス管路４０４へ流入する冷媒の流量を制限する流量調整手段１０７を備え、オイルセパレータ１０２に一端を接続され低圧冷媒管路４０３の室内熱交換器２０１よりも下流側の冷媒管路に他端を接続されたオイル戻し管路４０５を備え、オイル戻し管路４０５にはオイルを減圧する減圧手段１０８を備え、高圧冷媒管路４０１の室外熱交換器１０４よりも上流側の冷媒管路には第１温度センサ３０１を備え、オイル戻し管路４０５の減圧手段１０８よりも下流側の管路には第２温度センサ３０２を備え、低圧冷媒管路４０３において低圧冷媒管路４０３とオイル戻し管路４０５の接続部及び低圧冷媒管路４０３とバイパス管路４０４の接続部よりも下流側の冷媒管路には第３温度センサ３０３を備え、低圧冷媒管路４０３において室内熱交換器２０１よりも下流側の冷媒管路には圧力センサ３０４を備える。
【００２２】
以上のように構成された空気調和機について、以下、その動作、作用を説明する。
図２は本発明の実施の形態１における冷房運転時の冷媒流路を示すものである。エンジン１００の動力により駆動する圧縮機１０１で圧縮された高温高圧の冷媒は、圧縮機１０１の内部のオイルと共に圧縮機１０１より吐出し、オイルセパレータ１０２に流入する。オイルセパレータ１０２においては、高温高圧の冷媒に含まれるオイルの大部分が分離され高温高圧の冷媒の多くは四方弁１０３へ流入し、分離されたオイルはオイル戻し管路４０５に流入し減圧手段１０８によって減圧された後に低圧冷媒管路４０３に流入する。
【００２３】
一方、オイルの大部分が分離された高温高圧の冷媒は、冷房運転時においては、室外熱交換器１０４へ流入する。高温高圧の冷媒は、室外熱交換器１０４で室外空気と熱交換をすることで凝縮し、室外膨張弁１０６を通過した後に、中圧冷媒管路４０２に流入する。中圧冷媒管路４０２においては、中圧冷媒管路４０２に流入した冷媒を室内機２０３を介さずに圧縮機１０１の吸入側の冷媒管路に戻す手段として、バイパス管路４０４が設けられており、バイパス管路４０４には流量調整手段１０７が設けられている。流量調整手段１０７が開となっている場合は、中圧冷媒管路４０２に流入した冷媒の一部がバイパス管路４０４へ流入し、流量調整手段１０７を通過して減圧され温度が低下し低温の冷媒となる。一方、バイパス管路４０４に流入しなかった冷媒は室内機２０３へ流入し、室内膨張弁２００により減圧された後に室内熱交換器２０１で室内空気から吸熱する。その後、吸熱した冷媒は室内機２０３から流出し、室外機１１３に流入した後、圧縮機１０１の吸入側の冷媒管路において、バイパス管路４０４より流入する低温の冷媒及び、オイル戻し管路４０５より流入するオイルと合流する。その後、液冷媒を分離し回収するアキュムレータ１１２を介して圧縮機１０１で再び圧縮される。
【００２４】
ここで、圧縮機１０１の吐出側の冷媒の温度とオイル戻し管路４０５において減圧されたオイルの温度の差、つまり、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値の差によってオイルセパレータ１０２におけるオイルの有無を検知する方法について説明する。図３は、オイルセパレータ１０２の断面図である。オイルセパレータ１０２には圧縮機１０１より吐出した冷媒及びオイルが流入して、オイルセパレータ１０２の内部の壁面に衝突するとともに衝突後に壁面を伝いながら旋回することで冷媒からオイルの大部分が分離され、オイルの大部分が分離された冷媒は室外熱交換器１０４へ流入し、分離されたオイルはオイルセパレータ１０２の下部に溜まる。オイル戻し管路４０５とオイルセパレータ１０２の接続部よりも上にオイルの液面が存在する場合、つまり、オイルセパレータ１０２にオイルが溜まっている場合、オイル戻し管路４０５にはオイルが流入する。オイルは
非圧縮性流体であり、減圧に伴う温度低下がないので、減圧手段１０８を通過する際は温度低下せず、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の温度差はほとんどなくなる。また、能力一定の場合ではオイルの液面がオイル戻し管路４０５とオイルセパレータ１０２の接続部よりも上にある限り、温度差は一定となる。このとき、オイルはオイルセパレータ１０２に溜まっており低圧冷媒管路４０３には溜まっていないと判断する。
【００２５】
一方で、運転中にオイルセパレータ１０２のオイルが減ると、オイルの液面がオイル戻し管路とオイルセパレータ１０２の接続部に近づく。このとき、冷媒の循環に伴って、オイルセパレータ１０２に溜まっているオイルの液面が揺れるため、オイルの液面がオイル戻し管路４０５とオイルセパレータ１０２の接続部よりも低くなることがある。
【００２６】
この場合オイル戻し管路４０５には、圧縮性流体である冷媒が一時的に流入するため、減圧手段１０８の通過の際に、減圧による温度低下を生じ、第２温度センサ３０２においては、冷媒の流入に応じて温度が低下し、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の温度差が一時的に大きくなる。
【００２７】
オイルの液面の揺れによって、オイルの液面がオイル戻し管路４０５とオイルセパレータ１０２の接続部よりも上に存在するようになると、オイル戻し管路４０５にはオイルのみが流入するため、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の温度差は小さくなる。このように、オイルの液面がオイル戻し管路４０５とオイルセパレータ１０２の接続部の付近にある場合、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の温度差は大小を繰り返し、オイルの液面が更に下がっていくと、オイル戻し管路４０５に流入する冷媒量が増えるので、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の温度差は大小を繰り返しながら徐々に大きくなっていく。このとき、オイルは低圧冷媒管路４０３に溜まっていると判断する。
【００２８】
低圧冷媒管路４０３に溜まっているオイルが回収され、オイルセパレータ１０２のオイルの液面が増加する場合は、逆に、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の温度差は大小を繰り返しながら徐々に小さくなっていく。
【００２９】
このとき、一部のオイルは低圧冷媒管路４０３に溜まっているものの、低圧冷媒管路４０３から回収される傾向にあり、低圧冷媒管路４０３における冷媒の圧損は小さくなる方向へ推移していくため、意図的にオイルを回収する必要はない。
【００３０】
次に、バイパス管路４０４における流量調整手段１０７の開度の制御方法について説明する。流量調整手段１０７の開度は、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値の差及び、第３温度センサ３０３と圧力センサ３０４の値から算出される圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度に基づいて制御される。
【００３１】
まず、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値の差が一定もしくは減少している場合、つまり低圧冷媒管路４０３にオイルが溜まっていない、もしくは減少傾向にあると判断する場合は、低圧冷媒管路４０３においてオイルによる冷媒の圧損が小さく、低圧冷媒管路４０３からオイルを回収する必要がないので、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度の適正化を優先し、過熱度が所定値になるように流量調整手段１０７の開度を制御する。具体的には、過熱度が所定以上の場合には、流量調整手段１０７の開度を上げて圧縮機１０１の吸入側へバイパスする冷媒の流量を増やし、過熱度を下げ、一方、過熱度が所定未満の場合には、圧縮機１０１の吸入側の冷媒を冷却する必要はないため、流量調整手段１０７の開度を下げて圧縮機１０１の圧縮機１０１の吸入側へバイパスする冷媒の流量を減らし、過熱度を所定に近づける。
【００３２】
一方で、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路４０３にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、低圧冷媒管路４０３からオイルを回収することを目的とし、バイパス管路４０４の冷媒の流量を減らす。バイパス管路４０４の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路４０３の冷媒の流量が一時的に増えるので、低圧冷媒管路４０３の冷媒の流速が一時的に増加し、低圧冷媒管路４０３に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路４０３の冷媒の流路面積が増える。
【００３３】
そのため、低圧冷媒管路４０３における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路４０３の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の密度が上昇する。これにより、同一能力時において、エンジン１００の回転数を下げることができるので、エンジン１００のポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができる。
【００３４】
なお、圧縮機の吐出側の冷媒の温度を検知する温度センサと、オイル戻し管路とを設けている一般的な空気調和機においては、オイル戻し管路において減圧された後のオイルの温度を検知する温度センサのみを追加するだけで、上述した形態を実施することができる。そのため、初期のコストを非常に小さくすることができる。また、温度を検知する際に外部からのエネルギーを必要とせず、不要なエネルギーを消費せずにオイルセパレータにおけるオイルの有無を検知できるので、トータルのコストも小さくすることができる。
【００３５】
図４は、流量調整手段１０７の制御フロー図である。まずＳｔｅｐ１として冷房運転を開始した後に、Ｓｔｅｐ２で第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値の差が増加したかどうかを判断する。第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路４０３にオイルが溜まっていると判断し、Ｓｔｅｐ４−１で流量調整手段１０７の開度を下げる。
【００３６】
これにより、低圧冷媒管路４０３の冷媒の流量が一時的に増え、低圧冷媒管路４０３の冷媒の流速が一時的に増加するため、低圧冷媒管路４０３に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路４０３の冷媒の流路面積が増え、低圧冷媒管路４０３における冷媒の圧損が低下する。
【００３７】
一方、Ｓｔｅｐ２で第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値の差が一定もしくは減少した場合には、低圧冷媒管路４０３にオイルが溜まっていないもしくは低圧冷媒管路４０３に溜まっているオイルが減少傾向にあると判断する場合は、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度の適正化をＳｔｅｐ３で行う。
【００３８】
Ｓｔｅｐ３で第３温度センサ３０３と圧力センサ３０４から算出される圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度が所定未満の場合は、Ｓｔｅｐ４−１として流量調整手段１０７の開度を下げる。
【００３９】
これにより、バイパス管路４０４から合流する低温の冷媒の流量が少なくなるので、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度が上がり、適正化される。また、Ｓｔｅｐ３で第３温度センサ３０３と圧力センサ３０４から算出される圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度が所定以上の場合は、Ｓｔｅｐ４−２で流量調整手段１０７の開度を上げる。これにより、バイパス管路４０４から合流する低温の冷媒の流量が多くなるので、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度が下がり、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の密度が上がるため、同一能力時の圧縮機１０１及びエンジン１００の回転数を下げることができる。
【００４０】
特にエンジンを動力源として用いるガスヒートポンプの場合、回転数を下げることでエンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができ
る。
【００４１】
なお、本実施の形態において、流量調整手段１０７は、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値が増加した場合には、Ｓｔｅｐ４−１で流量調整手段１０７を閉としてもよい。これにより、低圧冷媒管路４０３に溜まっているオイルを回収する時間が短縮されるため、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の密度が上昇するまでの時間が短くなり、効率を素早く向上させることができる。さらに、流量調整手段１０７は、第１温度センサ３０１と第２温度センサ３０２の値が所定値を超えた場合にＳｔｅｐ４−１で流量調整手段１０７の開度を小さくするもしくは閉としてもよく、これにより、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の過熱度の適正化を極力行いながらも低圧冷媒管路４０３に溜まったオイルを回収し、低圧冷媒管路４０３の圧損を低減し、圧縮機１０１の吸入側の冷媒の密度を上げることができるので、エンジン１００の回転数を下げ、ガス消費量を下げることができるので効率を向上させることができる。
【００４２】
また、以下に説明する図５、図６、図７、図８、図９、図１０に示す冷凍サイクルにしても同様の作用及び効果が得られる。
【００４３】
図５は、本発明の第１の実施の形態において、アキュムレータ１０９を、低圧冷媒管路４０３とオイル戻し管路４０５との接続部及び低圧冷媒管路４０３とバイパス管路４０４との接続部よりも上流側に設けた空気調和機の冷凍サイクル図である。以上のように構成された空気調和機については、低圧冷媒管路４０３において、アキュムレータ１０９の下流側の冷媒にオイル戻し管路４０５からオイルが合流し、かつ、アキュムレータ１０９の下流側の冷媒にバイパス管路４０４から冷媒が合流する。
【００４４】
これによって、第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らす。バイパス管路の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路の冷媒の流量が一時的に増えるので、低圧冷媒管路の冷媒の流速が一時的に増加し、低圧冷媒管路に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増える。そのため、低圧冷媒管路における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が上昇する。
【００４５】
これにより、同一能力時において、エンジンの回転数を下げることができるので、エンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができる。
【００４６】
図６は、本発明の第１の実施の形態において、アキュムレータ１０９を、低圧冷媒管路４０３とオイル戻し管路４０５との接続部よりも上流側かつ低圧冷媒管路４０３とバイパス管路４０４との接続部よりも下流側に設けた空気調和機の冷凍サイクル図である。以上のように構成された空気調和機については、低圧冷媒管路４０３において、アキュムレータ１０９の上流側の冷媒にバイパス管路４０４から冷媒が合流し、かつ、アキュムレータ１０９の下流側の冷媒にオイル戻し管路４０５からオイルが合流する。
【００４７】
第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らす。バイパス管路の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路の冷媒の流量が一時的に増えるので、低圧冷媒管路の冷媒の流速が一時的に増加し、低圧冷媒管路に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増える。そのため、低圧冷媒管路における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が上昇する。
【００４８】
これにより、同一能力時において、エンジンの回転数を下げることができるので、エンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができる。
【００４９】
図７は、本発明の第１の実施の形態において、アキュムレータ１０９を、低圧冷媒管路４０３とオイル戻し管路１０７との接続部よりも下流側かつ低圧冷媒管路４０３とバイパス管路１０７との接続部よりも上流側に設けた空気調和機の冷凍サイクル図である。以上のように構成された空気調和機については、低圧冷媒管路４０３において、アキュムレータ１０９の上流側の冷媒にオイル戻し管路４０５からオイルが合流し、かつ、アキュムレータ１０９の下流側の冷媒にバイパス管路４０４から冷媒が合流する。
【００５０】
第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らす。バイパス管路の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路の冷媒の流量が一時的に増えるので、低圧冷媒管路の冷媒の流速が一時的に増加し、低圧冷媒管路に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増える。
【００５１】
そのため、低圧冷媒管路における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が上昇する。これにより、同一能力時において、エンジンの回転数を下げることができるので、エンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができる。
【００５２】
図８は、本発明の第１の実施の形態において、オイル戻し管路４０５の下流側の接続部をバイパス管路４０４に設けた空気調和機の冷凍サイクル図である。以上のように構成された空気調和機については、バイパス管路４０４の冷媒はオイル戻し管路４０５からオイルが合流してから低圧冷媒管路４０３の冷媒に合流する。
【００５３】
第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らす。バイパス管路の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路の冷媒の流量が一時的に増えるので、低圧冷媒管路の冷媒の流速が一時的に増加し、低圧冷媒管路に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増える。
【００５４】
そのため、低圧冷媒管路における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が上昇する。これにより、同一能力時において、エンジンの回転数を下げることができるので、エンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができる。
【００５５】
図９は、本発明の第１の実施の形態において、オイル戻し管路４０５の減圧手段１０８をキャピラリーチューブ５０１とした空気調和機の冷凍サイクル図である。以上のように構成された空気調和機については、オイル戻し管路４０５を流れるオイルがキャピラリーチューブ５０１によって減圧される。
【００５６】
第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らす。
【００５７】
バイパス管路の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路の冷媒の流量が一時的に増えるので、低圧冷媒管路の冷媒の流速が一時的に増加し、低圧冷媒管路に溜まっているオイルが
回収され、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増える。そのため、低圧冷媒管路における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が上昇する。
【００５８】
これにより、同一能力時において、エンジンの回転数を下げることができるので、エンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができる。
【００５９】
図１０は、本発明の第１の実施の形態において、第１温度センサ３０１をオイル戻し管路４０５において減圧手段１０８よりも上流側の管路に設けた空気調和機の冷凍サイクル図である。以上のように構成された空気調和機については、以上のように構成された空気調和機については、第１温度センサ３０１を圧縮機１０１の吐出側の冷媒管路に備えた場合と同様に、減圧される前のオイルの温度が測定される。
【００６０】
第１温度センサと第２温度センサの値の差が増加した場合は、低圧冷媒管路にオイルが溜まっていると判断し、圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度にかかわらず、バイパス管路の冷媒の流量を減らす。バイパス管路の冷媒の流量が減った分、低圧冷媒管路の冷媒の流量が一時的に増えるので、低圧冷媒管路の冷媒の流速が一時的に増加し、低圧冷媒管路に溜まっているオイルが回収され、低圧冷媒管路の冷媒の流路面積が増える。そのため、低圧冷媒管路における冷媒の圧損が低下し、低圧冷媒管路の冷媒の圧力が上昇し、圧縮機の吸入側の冷媒の密度が上昇する。
【００６１】
これにより、同一能力時において、エンジンの回転数を下げることができるので、エンジンのポンピングロスが小さくなり、ガス消費量が減るため、効率を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、高効率で冷熱を生み出すことが可能であるため、室内空気を冷却する直膨式のみならず、水やブライン等の二次冷媒を冷却して冷熱を輸送するセントラル式にも展開可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００    エンジン
１０１    圧縮機
１０２    オイルセパレータ
１０３    四方弁
１０４    室外熱交換器
１０５    室外ファン
１０６    室外膨張弁
１０７    流量調整手段
１０８    減圧手段
１０９    アキュムレータ
１１０    室外機
２００    室内膨張弁
２０１    室内熱交換器
２０２    室内ファン
２０３    室内機
３０１    第１温度センサ
３０２    第２温度センサ
３０３    第３温度センサ
３０４    圧力センサ
４０１    高圧冷媒管路
４０２    中圧冷媒管路
４０３    低圧冷媒管路
４０４    バイパス管路
４０５    オイル戻し管路
５０１    キャピラリーチューブ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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