(57)【要約】【課題】  低回転時においても圧縮機の潤滑を十分に行うことができる空気調和装置及び空気調和装置の運転制御方法を提供すること。【解決手段】  圧縮機１で圧縮された冷媒を室内熱交換器６と室外熱交換器３との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置において、前記圧縮機１の吐出管１０に設置されたオイルセパレータ２と、前記オイルセパレータ２で分離された潤滑油をキャピラリチューブ１３（第１の絞り手段）により絞って前記圧縮機１に戻す第１の流路１１と、前記オイルセパレータ２で分離された潤滑油をキャピラリチューブ１４（第２の絞り手段）により絞って前記圧縮機１に戻す第２の流路１２と、前記圧縮機１内の潤滑油の温度が所定以下の場合に前記第２の流路１２を開とする制御部２０とを備える。【選択図】      図１
2005345032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置において、
前記圧縮機の吐出側に設置されたオイルセパレータと、
該オイルセパレータで分離された潤滑油を第１の絞り手段により絞って前記圧縮機に戻す第１の流路と、
前記オイルセパレータで分離された潤滑油を第２の絞り手段により絞って前記圧縮機に戻す第２の流路と、
該第２の流路を開閉する弁体と、
前記圧縮機内の潤滑油の温度が所定以下の場合に前記弁体を開とする制御部と、
を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置において、
前記圧縮機の吐出管に設置されたオイルセパレータと、
該オイルセパレータで分離された潤滑油を第１の絞り手段により絞って前記圧縮機に戻す第１の流路と、
前記オイルセパレータで分離された潤滑油を第２の絞り手段により絞って前記圧縮機に戻す第２の流路と、
該第２の流路を開閉する弁体と、
前記圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度が所定以下の場合に前記弁体を開とする制御部と、
を備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置の運転制御方法において、
前記圧縮機内の潤滑油温度が所定よりも低い場合に、該圧縮機から吐出した冷媒を該圧縮機内に戻し、該冷媒を用いて前記潤滑油を加熱することを特徴とする空気調和装置の運転制御方法。
【請求項４】
圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置の運転制御方法において、
前記圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度が所定以下の場合に、該圧縮機から吐出した冷媒を該圧縮機内に戻し、該冷媒を用いて前記潤滑油を加熱することを特徴とする空気調和装置の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置及びその運転制御方法に関し、特に圧縮機の潤滑にかかる空気調和装置及びその運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４には、従来の空気調和装置の冷媒回路が示されている。同図において符号１はガス冷媒を圧縮する圧縮機である。この圧縮機１から吐出されたガス冷媒は吐出管１０に設置されたサイクロン式オイルセパレータ２に入り、ここでガス冷媒に含まれる潤滑油のミストが遠心分離される。
【０００３】
油が分離されたガス冷媒は、オイルセパレータ２から流出して室外熱交換器３に入り、ここで外気に放熱することによって凝縮液化する。この液冷媒は、レシーバ４を経て膨張弁等からなる絞り機構５に入り、ここで絞られることにより膨張した後、室内熱交換器６に入り、ここで室内空気を冷却することによって蒸発気化し、この状態でアキュムレータ７、吸入管８を経て圧縮機１に戻る。なお、四方弁を設け、冷媒の流れを切り換えることで暖房運転と冷房運転とを切り換えるようにしてもよい。
【０００４】
圧縮機１内には、回転軸周りの摺動部の潤滑のために潤滑油が下方に貯留されており、圧縮機１の運転に伴い冷媒に混入して排出される。
オイルセパレータ２は、サイクロン方式によって圧縮機１から吐出した冷媒から潤滑油を分離し、潤滑油を内部に貯めると共に、オイルセパレータ２の底部から油戻し回路９により圧縮機１に潤滑油を戻すようになっている。このようにして、圧縮機１内の潤滑油量を確保し、回転軸周りの摺動部の焼き付きを防止している。
油戻し回路９には、キャピラリチューブ（第１の絞り手段）１３が設けられた第１の流路１１と、この第１の流路に対して並列に配置されるとともに、キャピラリチューブ（第２の絞り手段）１４と電磁弁（弁体）１５とが設けられた第２の流路１２とを備えている。
【０００５】
圧縮機１から吐出した冷媒に含まれている潤滑油の量は、図５（ａ）に示したように、圧縮機１の回転数が高まるにつれて急激に上昇する。このため、同図（ｂ）に示したように、低回転時には電磁弁１５を閉じて第１の流路１１のみを開き、高回転時には電磁弁１５を開き、第１の流路１１に加えて第２の流路１２を通じて潤滑油を圧縮機１に戻している。つまり、圧縮機１の回転数に基づいて、第２の流路１２の電磁弁１５の開閉を行っている。
また、回転数が低い状態ではオイルセパレータ２中に十分な潤滑油が溜まっていないため、電磁弁１５を開くと潤滑油だけではなく圧縮後の冷媒ガスが圧縮機１に戻ってしまい、空調効率が低下する。したがって、回転数に応じて第２の流路１２の電磁弁１５を開閉しているのが通常である。
【特許文献１】特開平９−３１８１６６号公報
【特許文献２】特開平５−１２６４１６号公報
【特許文献３】特開平１０−３１１６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、立ち上げ時や回転数が低い場合に、圧縮機１内が温まらずに油温が低いままとなってしまう状態がある。一般に、図６に示したように、油温が低いほど冷媒は潤滑油に溶け込みやすい。つまり、油温が低ければ圧縮機１内の潤滑油に冷媒が多量に溶け込んだ状態となり、これにより潤滑油が冷媒に希釈されてしまい、潤滑性能が低下して軸受等の摺動部が焼き付いてしまう。上記の従来技術では、圧縮機１の回転数が低い場合には、第１の流路１１から潤滑油を戻すだけであり、圧縮機１内に貯留する潤滑油の油温を上昇させるには至っていなかった。
さらに、近年では圧縮機の高効率化が進み、モータの放熱量が小さく、モータの放熱による潤滑油の速やかな温度上昇も期待できない。
【０００７】
また、圧縮機１に吸入される吸入冷媒の過熱度が十分にとれない場合（湿り蒸気に近い場合）、吸入冷媒中の湿り蒸気となった冷媒は、圧縮機１内を降下して圧縮機１の下方に貯留された潤滑油に溶け込まれやすい。このように、吸入冷媒の過熱度が十分にとれない場合であっても、潤滑油が冷媒によって希釈されてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機の潤滑を十分に行うことができる空気調和装置及びその運転制御方法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】
【０００９】
本発明においては上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置において、前記圧縮機の吐出側に設置されたオイルセパレータと、該オイルセパレータで分離された潤滑油を第１の絞り手段により絞って前記圧縮機に戻す第１の流路と、前記オイルセパレータで分離された潤滑油を第２の絞り手段により絞って前記圧縮機に戻す第２の流路と、該第２の流路を開閉する弁体と、前記圧縮機内の潤滑油の温度が所定以下の場合に前記弁体を開とする制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、圧縮機内の潤滑油温度に基づいて弁体を制御する。つまり、圧縮機内の潤滑油温度が所定以下となり弁体が開とされ第２の流路が開くと、オイルセパレータから圧縮機へ戻る潤滑油量が増え、圧縮後の比較的高温となった冷媒ガスも圧縮機に戻される。この冷媒ガスが圧縮機内の潤滑油を暖めることで、潤滑油に溶け込んだ冷媒が潤滑油から追い出される。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置において、前記圧縮機の吐出管に設置されたオイルセパレータと、該オイルセパレータで分離された潤滑油を第１の絞り手段により絞って前記圧縮機に戻す第１の流路と、前記オイルセパレータで分離された潤滑油を第２の絞り手段により絞って前記圧縮機に戻す第２の流路と、該第２の流路を開閉する弁体と、前記圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度が所定以下の場合に前記弁体を開とする制御部と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、制御部は圧縮機に吸入される冷媒の過熱度を計算する。冷媒の過熱度が十分にあれば、吸入冷媒中に湿り蒸気となった冷媒が含まれておらず、この湿り蒸気となった冷媒が潤滑油に溶け込むことがない。一方、過熱度が所定値以下の場合は、吸入冷媒中に含まれる湿り蒸気となった冷媒が圧縮機内に潤滑油に溶け込みやすいので、制御部が第２の流路を開く。
第２の流路が開かれると、オイルセパレータから圧縮機へ戻る潤滑油量が増え、高温の冷媒ガスも圧縮機に戻される。高温の冷媒ガスが圧縮機内の潤滑油を暖めることで、潤滑油に溶け込んだ冷媒が潤滑油から追い出される。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置の運転制御方法において、前記圧縮機内の潤滑油温度が所定よりも低い場合に、該圧縮機から吐出した冷媒を該圧縮機内に戻し、該冷媒を用いて前記潤滑油を加熱することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、圧縮機で圧縮された冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器との間で循環させることにより、室内の空気調和を行う空気調和装置の運転制御方法において、前記圧縮機の吸入側の冷媒の過熱度が所定以下の場合に、該圧縮機から吐出した冷媒を該圧縮機内に戻し、該冷媒を用いて前記潤滑油を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、圧縮機内の潤滑油温度または吸入冷媒の過熱度によって潤滑油の冷媒による希釈を予測・検出することとしたので、潤滑油の希釈を未然に防ぎ、圧縮機を十分に潤滑することができる。したがって、圧縮機の軸の焼き付きを防ぎ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお従来技術と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図１には、本実施形態にかかる空気調和装置の全体が示されている。
本実施形態にかかる空気調和装置は、電磁弁１５の開閉を制御する制御部２０を備えている。この制御部２０には、圧縮機１内の潤滑油温度を検出する温度センサ２１と、圧縮機の低圧圧力を検出する圧力センサ２２の出力とがそれぞれ与えられる。
温度センサ２１は、図２に示したように、圧縮機１のケーシング１ａの下部であって内部の潤滑油溜まり室１ｂの外側に位置した外壁に固定され、間接的に潤滑油の温度を計測する。また、圧力センサ２２は、吸入管８内の冷媒圧力を計測する。
さらに、制御部２０には、圧縮機１の回転数が入力され、従来と同様に回転数に基づいて電磁弁１５を開閉する図５に示した制御を行う。この制御については従来と同様であるため説明を省略する。
【００１７】
制御部２０は、温度センサ２１が検出した潤滑油の温度ｔと、圧力センサ２２が検出した低圧圧力Ｌｐとに基づき、吸入冷媒の過熱度を計算する。つまり、（過熱度）＝ｔ−ＴＬｐに基づき、図３に示した制御が行われる。なおＴＬｐは低圧圧力Ｌｐにおける飽和温度である。
すなわち、過熱度が所定の値よりも大きければ、冷媒は完全な過熱蒸気となっており、湿り蒸気とされた冷媒が潤滑油に溶け込むおそれはない。したがって、制御部２０によって電磁弁１５を開く必要はない。
一方、過熱度が所定の値よりも小さい場合、湿り状態の冷媒が潤滑油に溶解するおそれがある。そこで、冷媒を潤滑油から排出すべく制御部２０によって電磁弁１５を開く。オイルセパレータ２内には、特に低回転数の場合には潤滑油が下部にほとんど貯留していないため、潤滑油だけでなく圧縮後の高温とされた冷媒ガスが第２の流路１２を通過して圧縮機１へと流れる。このように、オイルセパレータ２内の潤滑油及び高温の冷媒ガスを圧縮機１内に導入し、圧縮機１内に貯留された潤滑油の温度を上げる。潤滑油の温度が上昇すると、溶け込んでいた冷媒が蒸発し（図６参照）、潤滑油から排出される。その後、過熱度が十分に上がれば電磁弁１５を閉じる。
なお、本制御の条件と図５に示した従来の圧縮機１回転数による制御条件とのいずれか一方において電磁弁１５を開く必要がある場合に、電磁弁１５が開弁される。
【００１８】
以上のように制御部２０が電磁弁１５を開閉することで、圧縮機の回転数にかかわらず、圧縮機１内の潤滑油の冷媒による希釈状態を予測・検出して潤滑油の希釈を防止することとしたので、圧縮機を確実に潤滑することができる。したがって、圧縮機の軸受け等の摺動部の焼き付きを防ぎ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
なお、本実施形態では、オイルセパレータ２内の冷媒ガスを圧縮機１に戻す際に、第２の流路１２に電磁弁１５及びキャピラリチューブ１４を用いているが、これらを一体とした電子膨張弁に置き換えてもよい。ただし、耐久性上、キャピラリチューブ１４を用いる方が高温の冷媒ガスを流すのに適している。
また、第１の流路１１は、キャピラリチューブ１３のみであり弁体を備えていない。これにより、もし電磁弁１５が損傷して開くことができなくなった場合であっても、一方の流路１１を通じて潤滑油が戻される流路を確保することができる。
【００２０】
また、本実施形態では過熱度を基準として電磁弁１５を開閉制御しているが、温度センサ２１による潤滑油の温度のみを基準として電磁弁１５を開閉するようにしてもよい。すなわち、温度センサ２１が計測した潤滑油の温度が所定以下であれば電磁弁１５を開とし、十分に温度が上がれば閉とする。このような制御によっても、潤滑油の希釈状態が予測・検出できるので、潤滑油不足を防止し、確実に圧縮機１の摺動部を潤滑することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態として示した空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】同空気調和装置が備える圧縮機と該圧縮機に取付けられた温度センサについて示した縦断面図である。
【図３】過熱度に応じて電磁弁を開閉する制御について示した図である。
【図４】従来の空気調和装置の冷媒回路図である。
【図５】（ａ）は圧縮機の回転数に応じて圧縮機から吐出する冷媒に含まれている潤滑油量を示したグラフ、（ｂ）は圧縮機の回転数に応じて電磁弁を開閉する制御について示した図である。
【図６】冷媒溶解量と圧力、温度の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１    圧縮機
２    オイルセパレータ
１１  第１の流路
１２  第２の流路
１３  キャピラリチューブ（第１の絞り手段）
１４  キャピラリチューブ（第２の絞り手段）
１５  電磁弁（弁体）
２０  制御部
２１  温度センサ
２２  圧力センサ
【図１】
2005345032.tif 000003
【図２】
2005345032.tif 000004
【図３】
2005345032.tif 000005
【図４】
2005345032.tif 000006
【図５】
2005345032.tif 000007
【図６】
2005345032.tif 000008