(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の吐出管に高圧容器からなるオイルセパレータを備えると共に、このオイルセパレータの高圧容器本体の底部と上記圧縮機の吸込側とを連通するオイル戻し管、前記オイルセパレータの底部よりも上側で上記圧縮機の吸込側と連通するオイル戻し管、および前記底部よりも上側に位置するオイル戻し管よりも上位で前記圧縮機の吸込側と連通するガス冷媒戻し管を備え、
前記底部よりも上側のオイル戻し管に第１温度センサを設置すると共に、前記ガス冷媒戻し管に第２温度センサを設置し、それぞれのセンサの温度差に基づいてオイル量を判定し、前記底部と連通するオイル戻し管に第３温度センサを備え、この第３温度センサの検出温度と、上記圧縮機の吐出温度との温度差が所定値に達した場合、オイル切れ信号を出力する制御手段を備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記オイルセパレータを具備する複数の室外ユニットを備え、前記底部と連通するオイル戻し管のそれぞれをバランス管で接続し、いずれかの室外ユニットのオイル量が不足した場合、前記バランス管によって他の室外ユニットからオイルを回収して、室外ユニット間のオイル量をバランスさせ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オイルセパレータを備えた空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮機等の高圧容器のオイルレベルは、フロートスイッチ型の油面センサ等を用いて計測されている。この種のものでは、例えば、容器本体内にフロートを有し、容器本体内の油面が下がった場合、フロート内の磁石がスイッチを吸引して、通電検知する仕組みとなっている。
【０００３】
しかし、従来の構成では、油面センサが高圧側に使用される場合、その圧力でフロートがつぶれる等、耐圧信頼性に問題があった。
【０００４】
そこで、本出願人は、高圧容器本体のオイル検知レベル位置に接続されて低圧側に連通するオイル戻し管を有し、このオイル戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流に設けられた第１温度センサとを有するとともに、オイル検知レベル位置よりも上位に接続されて低圧側に連通するガス冷媒戻し管を有し、このガス冷媒戻し管は流路抵抗器とこの流路抵抗器の下流に設けられた第２温度センサとを有し、オイル検知レベル位置よりも下方にオイルが存在する場合、オイル戻し管にガス冷媒が供給されて、第１、第２温度センサの検出温度が略等しくなることを利用して、オイルレベルを検知する検知手段を有したオイルレベル検知装置を提案した（特願２０００−１４３１２５号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成のものでは、オイル検知レベル位置よりも下方にオイルが存在する場合、オイル不足であると一応判定されるものの、どの程度までオイルが不足しているかを判定できない。すなわち、高圧容器本体内に、ある程度はオイルが存在するのか、或いはオイル切れ直前であって、殆どオイルが存在しないのかを判定することができないという問題がある。
【０００６】
この問題を解消するため、種々の工夫が考えられるが、可能な限り、コストアップにつながる技術は採用したくない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、ほとんどコストアップすることなく、オイルセパレータ内のオイル切れを検出することができる機構を備えた空気調和装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、圧縮機の吐出管に高圧容器からなるオイルセパレータを備えると共に、このオイルセパレータの高圧容器本体の底部と上記圧縮機の吸込側とを連通するオイル戻し管、前記オイルセパレータの底部よりも上側で上記圧縮機の吸込側と連通するオイル戻し管、および前記底部よりも上側に位置するオイル戻し管よりも上位で前記圧縮機の吸込側と連通するガス冷媒戻し管を備え、前記底部よりも上側のオイル戻し管に第１温度センサを設置すると共に、前記ガス冷媒戻し管に第２温度センサを設置し、それぞれのセンサの温度差に基づいてオイル量を判定し、前記底部と連通するオイル戻し管に第３温度センサを備え、この第３温度センサの検出温度と、上記圧縮機の吐出温度との温度差が所定値に達した場合、オイル切れ信号を出力する制御手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記オイルセパレータを具備する複数の室外ユニットを備え、前記底部と連通するオイル戻し管のそれぞれをバランス管で接続し、いずれかの室外ユニットのオイル量が不足した場合、前記バランス管によって他の室外ユニットからオイルを回収して、室外ユニット間のオイル量をバランスさせることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【００１０】
図１において、１ａ，１ｂは室外ユニットを示し、３ａ，３ｂは室内ユニットを示している。室外ユニット１ａは、アキュームレータ１０ａと、ガスエンジン駆動による圧縮機１１ａと、オイルセパレータ１２ａと、四方弁１３ａと、室外熱交換器１４ａと、室外電動式膨脹弁１５ａとで構成されている。なお、１７ａは室外熱交換器１４ａのファンである。室外ユニット１ｂについては、以下の構成を含めて、室外ユニット１ａと同じであるので、説明を省略する。
【００１１】
また、室内ユニット３ａは、室内熱交換器３４ａと、室内電動式膨脹弁３５ａ（以下「室内メカ弁３５ａ」という。）とで構成されている。なお、室内ユニット３ｂについては、以下の構成を含めて、室内ユニット３ａと同じであるので、説明を省略する。この室内ユニット３ａ，３ｂからは、ガス管５及び液管７からなるユニット間配管が延び出し、このユニット間配管には、室外ユニット１ａ，１ｂが並列に接続されている。
【００１２】
オイルセパレータ１２ａは、圧縮機１１ａから吐出される冷媒中の潤滑油を分離するものであり、ここで分離された潤滑油はオイル戻し管２１ａを通じて圧縮機１１ａに戻される。オイル戻し管２１ａにはキャピラリーチューブ２４ａが設けられ、このキャピラリーチューブ２４ａによって圧縮機１１ａに戻されるオイルに流路抵抗がかけられる。
【００１３】
このオイル戻し管２１ａはオイルセパレータ１２ａの底部につながれ、オイルセパレータ１２ａ内にオイルが存在する限り、このオイル戻し管２１ａを通じてオイルが常時圧縮機１１ａの吸込管に戻される。
【００１４】
オイル戻し管２２ａには開閉弁２３ａ，２５ａが設けられる。このオイル戻し管２２ａは、他の室外ユニットにオイルを供給し、或いは他の室外ユニットからオイルを戻すために接続され、オイルセパレータ１２ａの底部につながれている。室外ユニット１ａ，１ｂのオイル戻し管２２ａ，２２ｂどうしは、バランス管５１によりつながれる。このバランス管５１は、第３の補助管５３ａを通じて、オイルセパレータ１２ａとチェッキ弁１８ａとの間につながれ、第３の補助管５３ａには第３の開閉弁５５ａが設けられる。
【００１５】
この空気調和機では、各室外ユニット１ａ，１ｂにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニット１ａ，１ｂのオイル量が不足した場合、他の室外ユニット１ａ，１ｂからオイルを回収して各室外ユニット１ａ，１ｂ間のオイル量をバランスさせる制御が行われる。
【００１６】
例えば、開閉弁２３ａを閉じ、開閉弁２３ｂを開き、開閉弁２５ｂを閉じ、開閉弁２５ａを開いた場合、他の室外ユニット１ｂからオイルが点線で示すように室外ユニット１ａの圧縮機１１ａに戻される。
【００１７】
さて、本実施形態では、オイルセパレータ１２ａ，１２ｂでのオイルレベルを検知することにより、圧縮機１１のオイルレベルを推定し、各室外ユニット１ａ，１ｂにおけるオイル量を推定する。
【００１８】
図２は、その一実施形態を示す。
【００１９】
なお、図２では一方の室外ユニット１ａのオイルセパレータ１２ａについて説明し、他方の室外ユニット１ｂのオイルセパレータ１２ｂについては構造が同じであるので、その説明を省略する。
【００２０】
この実施形態では、上述したオイル戻し管２１ａの他に、オイル戻し管７３が接続され、このオイル戻し管７３はオイルセパレータ（高圧容器本体）１２ａの底部から距離Ａのレベルに接続され、オイルセパレータ１２ａ内の実際の油面Ｌが、このレベル以上にある場合、オイルセパレータ１２ａ内のオイルは理論上常時キャピラリーチューブ７４ａを介して圧縮機１１ａに戻される。このオイル戻し管７３にはキャピラリーチューブ（流路抵抗器）７４ａが接続され、その下流には第１温度センサ１０１が設けられている。
【００２１】
上記オイル検知レベル位置Ａよりも上位であって、オイルセパレータ（高圧容器本体）１２ａの上方にはガス冷媒戻し管７１が接続され、このガス冷媒戻し管７１は上記圧縮機１１ａの低圧側に連通する。このガス冷媒戻し管７１には、キャピラリーチューブ（流路抵抗器）７２が接続され、このキャピラリーチューブ７２の下流には第２温度センサ１０２が設けられている。
【００２２】
オイルセパレータ（高圧容器本体）１２ａの底部には上記オイル戻し管２１ａが接続され、オイル戻し管２１ａにはキャピラリーチューブ（流路抵抗器）２４ａが接続され、このキャピラリーチューブ２４ａの下流には第３温度センサ１０３が設けられている。
【００２３】
圧縮機１１ａの吐出管には第４温度センサ１０４が設置され、この第４温度センサ１０４によって吐出温度が検知される。
【００２４】
第１、第２、第３および第４温度センサ１０１，１０２，１０３，１０４は、マイクロコンピュータ（検知手段）１０５に接続されている。このマイクロコンピュータ１０５は、各温度センサ１０１〜１０４の検知温度に基づいて、オイルセパレータ１２ａ内のオイルレベルを検知する。
【００２５】
すなわち、ガス冷媒戻し管７１には常時ガス冷媒が供給されるため、第２温度センサ１０２の検知温度はもともと低い。
【００２６】
一方、オイル検知レベル位置Ａよりも上方にオイルが存在して、上記オイル戻し管７３にオイルが供給されている場合、第１温度センサ１０１の検知温度は、第２温度センサ１０２の検知温度よりも高くなっている。そして、オイルセパレータ１２ａ内の油面Ｌが、オイル検知レベル位置Ａよりも下回って、上記オイル戻し管７３にガス冷媒が供給された場合、第１温度センサ１０１の検知温度が低下して、第２温度センサ１０２の検知温度と略等しくなる。
【００２７】
上記第１温度センサ１０１および第２温度センサ１０２により検出された温度は、マイクロコンピュータ（制御手段）１０５に送られ、このマイクロコンピュータ１０５は、第１および第２温度センサ１０１，１０２の検知温度を比較し、これら温度が略等しくなった場合、オイルセパレータ１２ａ内の油面Ｌが、オイル検知レベル位置Ａよりも下回ったことを検知する。
【００２８】
図３は、処理フローを示す。
【００２９】
室外ユニットが運転中であるか否かを見て（Ｓ１）、これが運転中であれば、運転後３分間経過しているか否かを見る（Ｓ２）。ここで、運転後３分間経過していなければ、以下に示す取得温度に変化が現れないため、以下の制御は実行されない。運転後３分間経過した場合、オイルセパレータ上温度Ｔｕ（第２温度センサ１０２）と、オイルセパレータ下温度Ｔｌ（第１温度センサ１０１）とを取得して（Ｓ３）、これら温度差を比較する（Ｓ４）。
【００３０】
これら温度差が１０℃よりも大きい場合、オイルセパレータ１２ａ内の油面Ｌは、オイル検知レベル位置Ａよりも上回っていると判断し、オイルセパレータ内の油量＝多とされる（Ｓ５）。上記温度差が１０℃よりも小さい場合、ついで、当該温度差が５℃と比較される（Ｓ６）。
【００３１】
そして、温度差が５℃よりも大きい場合、オイルセパレータ１２ａ内の油量＝適量とされ（Ｓ７）、温度差が５℃よりも小さい場合、オイルセパレータ１２ａ内の油量＝不足と判断される（Ｓ８）。
【００３２】
上記温度差を５℃と１０℃の二段階に亘って比較するため、オイルセパレータ１２ａ内の油量を適量と不足に区別できる。
【００３３】
ところで、このままでは、オイル検知レベル位置Ａよりも下方にオイルが存在する場合、オイル不足であると一応判定されるものの、どの程度までオイルが不足しているかを判定できない。すなわち、オイルセパレータ１２ａ内に、ある程度はオイルが存在するのか、或いはオイル切れ直前であって、殆どオイルが存在しないのかを判定することができない。
【００３４】
本実施形態では、マイクロコンピュータ１０５によって、オイル戻し管２１ａを流れるキャピラリーチューブ２４ａ下流でのオイル温度が常時監視される。そして、このマイクロコンピュータ１０５は、第３温度センサ１０３の検知温度と、図２に示す圧縮機１１ａの吐出管に設置された第４温度センサ１０４による検知温度（吐出温度）とを比較し、これら温度差が所定値（例えば、２０〜５０℃）に達した場合、オイルセパレータ１２ａ内がオイル切れに至ったと判定し、オイル切れ信号を出力する。これが出力された場合、例えば、圧縮機１１ａの運転が緊急停止される。オイル戻し管２１ａをオイルが流れている場合、上記温度差が小さくなり、オイル戻し管２１ａをガスが流れている場合（オイル切れ）、上記温度差が大きくなることが利用されている。
【００３５】
上記構成では、高圧側と低圧側とをつなぐ管路が、オイル戻し管２１ａを含めて三本の管路２１ａ，７１，７３で構成される。この管路の本数が増加した場合、性能に影響を与える。
【００３６】
本実施形態では、高圧側と低圧側とをつなぐ管路の本数を増加させることなく、従来から設置されていたオイル戻し管２１ａを利用して、このオイル戻し管２１ａのキャピラリーチューブ２４ａの下流に、第３温度センサ１０３を追加するだけの簡単な構成で、オイルセパレータ１２ａ内のオイル切れを検知するため、性能に影響を与えることがない。
【００３７】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、オイルセパレータ１２ａ，１２ｂ内のオイル切れを検知するものであり、オイル切れに至るまでのオイルレベル検知は、上記実施形態に限定されるものでなく、例えば、従来のように、フロートスイッチ型の油面センサを用いることも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明では、オイル戻し管に流路抵抗器と温度センサを設けるだけの簡単な構成であるため、安価なセンサとなり、高圧容器本体内のオイル切れを確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空気調和装置の一例を示す系統図である。
【図２】オイルセパレータ近傍の冷媒回路図である。
【図３】一実施形態の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  室外ユニット
３  室内ユニット
５  ガス管
７  液管
１１ａ，１１ｂ  圧縮機
１２ａ，１２ｂ  オイルセパレータ
２１ａ，２１ｂ  戻し管
４２ａ，４２ｂ  キャピラリーチューブ（流路抵抗器）
１０１  第１温度センサ
１０２  第２温度センサ
１０３  第３温度センサ（温度センサ）
１０４  第４温度センサ
１０５  検知手段
【図１】
0004115094.tif 000002
【図２】
0004115094.tif 000003
【図３】
0004115094.tif 000004