特許 5696084 空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5696084

(24)【登録日】2015年2月13日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 43/00 20060101AFI20150319BHJP

   F25B 43/02 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   F25B43/00 B

   F25B43/02 E

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-75400(P2012-75400)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-204951(P2013-204951A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2014年2月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立アプライアンス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100310

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 学

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】浦田 和幹

(72)【発明者】

【氏名】吉田 康孝

(72)【発明者】

【氏名】内藤 宏治

(72)【発明者】

【氏名】谷 和彦

(72)【発明者】

【氏名】古田 裕貴

【審査官】 柿沼 善一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２０３７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５６４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０９０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３０９５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４３／００

Ｆ２５Ｂ ４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機と、油分離器と、室外熱交換器と、減圧装置と、アキュムレータと、前記油分離器から前記アキュムレータへの冷媒配管に設置され冷凍機油が流れる油循環量調整装置と、を有した室外機と、
室内熱交換器と減圧装置と、を有した室内機と、を接続して成る空気調和装置において、
前記アキュムレータは、油流量調整機構として容器内の導出管の下部に第１油戻し穴が形成されるとともに、前記第１油戻し穴によるかわき度をＸ１、該第１油戻し穴の径をｄ１、前記導出管の内径をＤ、前記圧縮機の最大油上がり率をα、前記アキュムレータ内の冷媒溶解度をＣｒとした場合、ｄ１＝Ａ×（Ｄ）^0.9、且つ０.１＜Ａ＜０.１６で、且つα＜（１−Ｘ１）×（１−Ｃｒ）となるように前記導出管の内径Ｄ、前記第１油戻し穴の径ｄ１が設定され、
（前記油循環量調装置を流れる油流量）≧（アキュムレータの第１油戻し穴で圧縮機に戻る油流量）となるように前記油循環量調装置の内径及び長さを設定し、余剰油がアキュムレータ内に貯留されるようにしたことを特徴とする空気調和装置。

【請求項2】

請求項１に記載の空気調和装置において、
前記第１油戻し穴で流出される冷媒かわき度が０．９３〜０．９７に設定されることを特徴とする空気調和装置。

【請求項3】

圧縮機と、油分離器と、室外熱交換器と、減圧装置と、アキュムレータと、前記油分離器から前記アキュムレータへの冷媒配管に設置され冷凍機油が流れる油循環量調整装置と、を有した複数台の室外機と、
室内熱交換器と減圧装置と、を有した複数台の室内機と、を接続して成る空気調和装置において、
前記アキュムレータは、第１の油流量調整機構として容器内の導出管の下部に第１油戻し穴が形成されるとともに、第２の油流量調整機構として前記導出管の中部に第２油戻し穴が形成され、
前記第１油戻し穴の径をｄ１、前記第２油戻し穴の径をｄ２、前記導出管の内径をＤ、とした場合に、
ｄ２≦（（０.２５×（Ｄ）^0.9）²−（ｄ１）²）^0.5、且つ（前記油循環量調整装置を流れる油循環量）＜（前記第１油戻し穴及び前記第２油戻し穴の両方から前記圧縮機に戻る油循環量）となるように設定され、且つ、
前記第２油戻し穴の高さ位置から底面までのアキュムレータ内容積をＶＡ２、該空気調和装置に封入する油体積量をＶ０、前記圧縮機に保有される油体積量をＶＣ、前記アキュムレータ内の冷媒溶解度をＣｒとした場合に、ＶＡ２＞（Ｖ０−ＶＣ）／（１−Ｃｒ）となるように前記第２油戻し穴の高さ位置が設定されたことを特徴とする空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、空気調和装置を簡単に大容量化する方法として、室外機を複数台接続する方法が提案されており、現地での据付工事性を向上するために、各室外機の接続方法として均油管を用いない方式が種々提案されており、その１つの方法として特許文献１に記載の方法がある。

【0003】

この従来技術のものは、圧縮機、油分離器、室外熱交換器、減圧装置、アキュムレータを有して成る室外機と、室内熱交換器と減圧装置を有して成る室内機を、それぞれ並列に複数台接続して成る空気調和装置において、前記アキュムレータ内に貯留される液量によってアキュムレータから流出する油循環量が可変可能となるようにアキュムレータ油流出調整手段と、前記アキュムレータと前記油分離器の下部とを接続するバイパス回路と、該バイパス回路にはバイパス回路を流れる油循環量が前記アキュムレータに貯留される液量の上限値と下限値で決定されるアキュムレータから流出する油循環量の上限値と下限値の間となるように調整する油循環量調整手段とを設けたことにより、アキュムレータと油分離器の下部とを接続するバイパス回路を流れる油循環量が、アキュムレータに貯留される液量の下限値で決定されるアキュムレータから流出する油循環量よりも多いため、油分離器内に余剰の冷凍機油が貯留されず、全ての余剰の冷凍機油はアキュムレータに貯留されることになり、各室外機に対して冷凍機油が不均一に戻される場合、各室外機でのアキュムレータに貯留される冷凍機油の量が可変し、アキュムレータに貯留される冷凍機油が上限値を越えた室外機からは冷凍機油が多く排出されるため冷凍機油が減った室外機に対して冷凍機油を供給することができ、均油管を用いなくても各室外機の油量を一定量以上確保することができ、現地での据付工事性を向上することができる。また、均油のために新たな冷媒回路を用いていないため、室外機の製造コストを安価に抑えることもできる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２０３７３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載のものは、複数台の室外機の均油方法として各室外機を接続する均油管を必要とせず均油のために新たな冷媒回路を用いていないため、現地での据付工事性の向上及び室外機の製造コストを安価にすることはできるが、アキュムレータから圧縮機に流出する油循環量に対しては考慮されていないため、アキュムレータから圧縮機に流出する油循環量が多くなると、油分離器で分離した油をアキュムレータに戻すバイパス回路を流れる油及び冷媒ガスの流量が増大し、圧縮機吸入冷媒のガス温度が上昇して冷媒密度が低下するため、圧縮機から流出する冷媒循環量が低下し性能が低下するという問題が生じる。

【0006】

本発明の目的は、冷凍サイクル中への冷凍機油の流出を抑制すること又は均油管を用いずに室外機を複数台接続して成る空気調和装置の油分配性能を維持することができ、且つ空気調和装置としての性能を最大限に向上できる安価な空気調和装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために本発明の空気調和装置では、圧縮機、油分離器、室外熱交換器、減圧装置、アキュムレータを有した室外機と、室内熱交換器と減圧装置を有した室内機を接続して成る空気調和装置において、前記アキュムレータには、油流量調整機構として容器内の導出管の下部に第１油戻し穴を形成し、前記第１油戻し穴によるかわき度をＸ１、第１油戻し穴径をｄ１、導出管内径をＤ、圧縮機最大油上がり率をα、アキュムレータ内冷媒溶解度をＣｒとした場合、ｄ１＝Ａ×（Ｄ）^0.9、且つ０.１＜Ａ＜０.１６で、且つα＜（１−Ｘ１）×（１−Ｃｒ）となるように前記アキュムレータの導出管内径Ｄ、第１油戻し穴径ｄ１を設定すると共に、（返油回路を流れる油流量）≧（アキュムレータの第１油戻し穴で圧縮機に戻る油流量）となるように返油回路のキャピラリチューブの内径及び長さを設定し、余剰油が常にアキュムレータ内に貯留されるようにしたことを特徴とするものである。

【0009】

また、上記のものにおいて、室外機及び室内機を複数台接続して成る空気調和装置のアキュムレータに第２の油流量調整機構として容器内の導出管の中部に第２油戻し穴を形成し、前記第２油戻し穴径ｄ２、導出管内径Ｄ、アキュムレータ内冷媒溶解度Ｃｒとした場合、ｄ２≦（（０.２５×（Ｄ）^0.9）²−（ｄ１）²）^0.5、且つ（返油量調整装置を流れる油循環量）＜（アキュムレータの第１油戻し穴と第２油戻し穴の両方で圧縮機に戻る油循環量）となるように第２油戻し穴径ｄ２の寸法を設定し、且つ第２油戻し穴の高さ位置から底面までのアキュムレータ内容積をＶＡ２、該空気調和装置に封入する油体積量をＶ０、圧縮機に保有される油体積量をＶＣ、アキュムレータ内冷媒溶解度をＣｒとした場合に、ＶＡ２＞（Ｖ０−ＶＣ）／（１−Ｃｒ）の関係が成り立つように前記第２油戻し穴の高さ位置を設定した構造が望ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、余剰油が常にアキュムレータ内に貯留されるように返油量調整装置を流れる油流量を調整することで、以下に示すような効果がある。
（１）アキュムレータから圧縮機に流出する油循環量の最大値を抑制することにより、圧縮機吸入側の冷媒ガス過熱度が抑制されるため、圧縮機吸入側の冷媒ガス密度の低下を抑制することができ、同一周波数で運転される圧縮機から流出する冷媒量を多くすることができるため、該空気調和装置の能力を向上することができる。また、この能力向上分を圧縮機周波数を抑制するように制御すれば、運転周波数を下げることができるため、圧縮機への電気入力量が低減でき、この電気入力の低減分だけ省エネルギー性が向上する。
（２）また、余剰油を常にアキュムレータ内に貯留しているため、油分離器内を常に空の状態で使用するため、油分離器の分離効率を常に最大で使用することができ、冷凍サイクル内に流出する油量を低減することができる。更に油分離器に流入する油循環量は、アキュムレータから圧縮機に流出する油循環量と等しいことから、油分離器に流入する油循環量の最大値を抑制しているため、油分離器の分離効率が同等の場合でも、油分離器に流入する油循環量を低減しているため、更に冷凍サイクル内に流出する油量を低減でき、接続配管や熱交換器等での圧力損失が軽減され、且つ熱交換器の配管内に油膜が形成されにくいため熱交換効率も高くなり、冷凍サイクルの効率向上が可能となる。

【0011】

また、本発明によれば、室外機及び室内機を複数台接続して成る空気調和装置のアキュムレータに第２の油流量調整機構として容器内の導出管の中部に第２油戻し穴を形成し、前記第２油戻し穴径をｄ２、導出管内径をＤ、アキュムレータ内冷媒溶解度をＣｒとした場合、ｄ２≦（（０.２５×（Ｄ）^0.9）²−（ｄ１）²）^0.5、且つ（返油回路を流れる油流量）＜（アキュムレータの第１油戻し穴と第２油戻し穴の両方で圧縮機に戻る油流量）となるように第２油戻し穴径ｄ２の寸法を設定し、且つ第２油戻し穴の高さ位置から底面までのアキュムレータ内容積をＶＡ２、該空気調和装置に封入する油体積量をＶ０、圧縮機に保有される油体積量をＶＣ、アキュムレータ内冷媒溶解度をＣｒとした場合に、ＶＡ２＞（Ｖ０−ＶＣ）／（１−Ｃｒ）の関係が成り立つように前記第２油戻し穴の高さ位置を設定したことにより、各室外機に対して冷凍機油が不均一に戻される場合は、各室外機でのアキュムレータに貯留される冷凍機油の量が可変し、アキュムレータに貯留される冷凍機油が第２油戻し穴を越えた室外機からは冷凍機油が多く排出されるため冷凍機油が減った室外機に対して冷凍機油を供給することができ、均油管を用いなくても各室外機の油量を一定量以上確保することができる。また、第２油戻し穴径の最大値をアキュムレータに付設する導出管内径と第１油戻し穴径の関係を用いて、冷媒かわき度が所定の値以下とならないように設定しているため、第２油戻し穴を越えてアキュムレータに液冷媒が戻った場合でも、圧縮機内の冷凍機油の粘度を確保可能な液量に調整されるため、圧縮機の信頼性を確保できる。更に、本室外機を単体で用いた場合や、複数台で用いた場合に各室外機に対して冷凍機油が均一に戻される場合は、アキュムレータ内に貯留される油と冷媒の混合流体の容積は、常に第２油戻し穴の位置よりも低いため、アキュムレータから圧縮機に流出する油循環量は、第１油戻し穴のみで決定されるため、圧縮機吸入側の冷媒ガス過熱度が抑制されるため、圧縮機吸入側の冷媒ガス密度の低下を抑制することができ、同一周波数で運転される圧縮機から流出する冷媒量を多くすることができるため、該空気調和装置の能力を向上することができる。また、この能力向上分を圧縮機周波数を抑制するように制御すれば、運転周波数を下げることができるため、圧縮機への電気入力量が低減でき、この電気入力の低減分だけ省エネルギー性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の空気調和装置に係る一実施形態を示す空気調和装置の冷媒回路図である。

【図2】本発明の空気調和装置に係る一実施形態で用いるアキュムレータの構造図である。

【図3】本発明の空気調和装置に係る一実施形態で用いるアキュムレータと返油回路の油循環量の関係を表した特性図である。

【図4】本発明の空気調和装置に係る他の実施形態を示す空気調和装置の冷媒回路図である。

【図5】本発明の空気調和装置に係る他の実施形態で用いるアキュムレータの構造図である。

【図6】本発明の空気調和装置に係る他の実施形態で用いるアキュムレータと返油回路の油循環量の関係を表した特性図である。

【図7】本発明の空気調和装置に係る他の実施形態で用いるシステム内に封入される油封入量とサイクル内油上がり率の関係を表した特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図７を参照して説明する。

【実施例1】

【0014】

図１は、本発明の実施例１における空気調和装置の冷媒回路図である。図１に示す空気調和装置は、少なくとも１台の室外機１と１台の室内機１０から構成されている。室外機１は、圧縮機２、油分離器３、逆止弁４、四方弁５、室外膨張弁６、室外熱交換器７、アキュムレータ８から構成され、図に示す如く順次配管接続されている。また、室外機１には、油分離器３の下部からアキュムレータ８の入口側に対してバイパス回路が形成され、該バイパス回路を流れる油量を調整するために油循環量調整装置９（例えば、キャピラリチューブ）が設けられている。さらに、圧縮機２下部の油貯留部には、圧縮機２内の油量が所定量以上となった場合に、圧縮機２の吐出側配管に油を排出するための排油管１５が設けられている。

【0015】

また、室内機１０は、室内熱交換器１１と室内膨張弁１２から構成され、前記室外機１と室内機１０は、ガス配管と液配管により配管接続されている。

【0016】

次に、本発明の空気調和装置に付設するアキュムレータ８の構造について説明する。

【0017】

図２は、本発明の実施例１における空気調和装置に用いたアキュムレータ８の構造図である。冷媒及び油を貯留するための容器２０に対して、アキュムレータ８内に冷媒及び油を導入するための導入管２１と、アキュムレータ８から圧縮機２に冷媒及び油を排出するための導出管２２を設けた構造である。前記導出管２２には、該導出管２２の最下部に冷媒と油の混合液体を所定量だけ吸い込むための第１油戻し穴２３が、アキュムレータ８の容器２０の最下端部から所定の距離Ｈ１の位置に設けられ、前記導出管２２の上部には導出管２２内部と容器２０内の圧力差を解消するための均圧穴２４が設けられた構造となっている。

【0018】

次に、本発明の空気調和装置の冷媒及び冷凍機油の流れについて説明する。

【0019】

まず、冷房運転の場合は、室外機１の圧縮機２から吐出される高温、高圧の冷凍機油とガス冷媒は油分離器３に流入し、油分離器３で冷凍機油とガス冷媒に分離され、大部分の冷凍機油は油循環量調整装置９で流量が調整されアキュムレータ８に流入する。一方、油分離器３で分離しきれなかった冷凍機油とガス冷媒は、逆止弁４、四方弁５を通り室外熱交換器７に流入する。ここで、室外熱交換器７に流入する空気と熱交換して放熱し高圧の液冷媒となり、室外膨張弁６を通り室外機１を出て液接続配管を通り室内機１０に流入する。室内機１０に流入した液冷媒と冷凍機油は、室内膨張弁１２で減圧され低圧となり、室内熱交換器１１に流入し室内熱交換器１１に流入する空気と熱交換して吸熱しガス化して、室内機１０から流出してガス接続配管を通り室外機１に流入し、四方弁５を通りアキュムレータ８に流入し、アキュムレータ８で圧縮機２に流入する油循環量が調整されガス冷媒と一緒に圧縮機２に戻ることで冷凍サイクルが形成される。

【0020】

次に、暖房運転の場合は、室外機１の圧縮機２から吐出される高温、高圧の冷凍機油とガス冷媒は油分離器３に流入し、油分離器３で冷凍機油とガス冷媒に分離され、大部分の冷凍機油は油循環量調整装置９で流量が調整されアキュムレータ８に流入する。一方、油分離器３で分離しきれなかった冷凍機油とガス冷媒は、逆止弁４、四方弁５を通り室外機１を出てガス接続配管を通り室内機１０に流入する。室内機１０に流入した冷凍機油とガス冷媒は、室内熱交換器１１に流入し、室内熱交換器１１に流入する空気と熱交換して放熱し液化して、室内膨張弁１２を通り室内機１０ａから流出して液接続配管を通り、室外機１に流入される。そして、室外機１に流入した冷凍機油と液冷媒は室外膨張弁６で減圧され低圧となり室外熱交換器７に流入し、室外熱交換器７に流入する空気と熱交換して吸熱しガス化して、四方弁５を通りアキュムレータ８に流入し、アキュムレータ８で圧縮機２に流入する油循環量が調整されガス冷媒と一緒に圧縮機２に戻ることで冷凍サイクルが形成される。

【0021】

次に、本実施例１の空気調和装置の全運転範囲内における油循環量特性について説明する。

【0022】

図３は、本発明の実施例１で用いられるアキュムレータと返油量調整装置の油循環量の関係を表した特性図である。本図の横軸は冷凍サイクルの吸入圧力Ｐｓを示し、縦軸は図２に示す構造のアキュムレータ８及び油循環量調整装置９を流れる油循環量Ｇｏを示す。

【0023】

本実施例１の空気調和装置の全運転範囲内における油循環量調整装置９を流れる油循環量は、実線矩形で囲まれた範囲内に調整され、図２に示す構造のアキュムレータ８から流出する油循環量は、一点鎖線で示される状態に調整される。

【0024】

本実施例１の空気調和装置では、アキュムレータ８の油循環量は、常に油循環量調整装置９の油循環量よりも少ない状態に調整されるため、油分離器３に流入する油循環量よりも油分離器３から流出する油循環量の方が常に多くなるため、油分離器３内は常に空の状態となり、油循環量調整装置９は冷凍機油とガス冷媒の混合流体として流れることで、油分離器３の流入と流出の油循環量のバランスが保たれる。このため、空気調和装置に封入された冷凍機油の内、冷凍サイクル内を循環する冷凍機油以外の余剰冷凍機油は、全てアキュムレータ８に貯留されることになる。

【0025】

上記のように設定されたアキュムレータ８及び油循環量調整装置９を用いた場合の冷凍サイクル中の油上がり率αｓは、油分離器３内には冷凍機油が溜まらない状態であるため、冷凍機油とガス冷媒を分離する空間を常に最大にすることができ、油分離器３の分離効率を最大に引き出すことが可能となり、冷凍サイクル中に流出する冷凍機油を最小に抑えることができる。

【0026】

本実施例１の冷凍サイクル中の油上がり率をαｓとした場合、以下に示す計算式により求めることができる。
αｓ＝（１−ηｏ）×（１−Ｘ１）×（１−Ｃｒ） …（数式１）

【0027】

ここで、ηｏは、油分離器３の分離効率、Ｘ１はアキュムレータ８の第１油戻し穴２３による冷媒かわき度、Ｃｒはアキュムレータ８内の冷媒と油の溶解比率である冷媒溶解度を表している。前述したように、本実施例１では、余剰冷凍機油を常にアキュムレータ８内に貯留しているため、油分離器３の分離効率を最大（例えば、０.９８）にすることができるため、冷凍サイクル中の油上がり率αｓも小さくすることができる。しかし、アキュムレータ８の第１油戻し穴２３による冷媒かわき度が大きい場合は、油分離器３の分離効率が高い場合でも、冷凍サイクル中の油上がり率は大きくなってしまう。

【0028】

そこで、本発明の実施例１では、第１油戻し穴２３による冷媒かわき度をある範囲に規定することで、冷凍サイクル中の油上がり率を小さく抑えて、空気調和装置の性能を向上するようにした。空気調和装置の性能を向上するためには、接続配管や熱交換器等での圧力損失を低減し、且つ熱交換器の配管内の油膜が形成されにくくして熱交換効率を高くする必要があり、そのためには冷凍サイクル中の油上がり率を０.１wt％以下にする必要がある。本実施例では油上がり率を０.１wt％以下とするために冷媒かわき度がある範囲内となるようにするものであり、このための第１油戻し穴２３と導出管２２との関係を特定するものである。なお、空気調和装置の通常運転範囲からアキュムレータの冷媒溶解度Ｃｒを０.３とすると（数式１）から油上がり率を０.１wt％以下するための第１油戻し穴２３による冷媒かわき度は０.９３以上とする必要がある。

【0029】

なお、アキュムレータ８の第１油戻し穴２３による冷媒かわき度は、導出管２２の入口から第１油戻し穴２３までを流れるガス冷媒の抵抗と、第１油戻し穴２３から流入する冷凍機油と冷媒が混合した液体の抵抗のバランスにより決定される。そこで、発明者等は、第１油戻し穴２３の穴径をｄ１、導出管２２の内径をＤ、Ａを比例定数として以下に示す数式１を考え、このＡがどの範囲内にあれば冷媒かわき度が０.９３〜０.９７の範囲内になるか実験により求めた。なお、この場合の冷媒かわき度は、定格運転を行ったときのものである。
ｄ１＝Ａ×（Ｄ）^0.9 …（数式２）

【0030】

空気調和装置の信頼性を確保するためアキュムレータ８から圧縮機２に油を供給する第１油戻し穴２３の詰まり防止から、第１油戻し穴２３の穴径ｄ１は少なくとも１.０mm以上を確保する必要がある。ここで一般的に空気調和装置に用いられているアキュムレータ８の導出管２２の内径寸法としてφ１３.８８mm〜φ２３mmを考えると、第１油戻し穴２３の穴径ｄ１は１mm以上、かつ、導出管２２の内径をＤはφ１３.８８mm以上を満たすためのＡの範囲は０.１＜Ａとなる。本発明者等の実験によれば、Ａを０.１よりわずかに大きな範囲とすると、冷媒かわき度は約０.９７となることが確認された。

【0031】

一方で上記した通り、冷媒かわき度は０.９３以上とする必要があり、この場合のＡの範囲は、発明者等の実験により、Ａを０.１６より小さい範囲とすることで冷媒かわき度が０.９３以上となることが分かった。以上に説明したように、（数式２）に示すＡの値を０.１＜Ａ＜０.１６とすることで冷媒かわき度を０.９３〜０.９７とすることができる。したがって、このＡの範囲となるようにアキュムレータ８の導出管２２及び第１油戻し穴径２３を決定することで、冷凍サイクル中の油上がり率を０.１wt％以下にすることができ、空気調和装置の性能を向上することができる。

【実施例2】

【0032】

図４は、本発明の実施例２における空気調和装置の冷媒回路図である。本実施例２の空気調和装置は、２つの室外機１ａ、１ｂと２つの室内機１０ａ、１０ｂから構成されている。室外機１ａは、圧縮機２ａ、油分離器３ａ、逆止弁４ａ、四方弁５ａ、室外膨張弁６ａ、室外熱交換器７ａ、アキュムレータ８ａから構成され図の如く順次配管接続され、室外機１ｂも室外機１ａと同様に圧縮機２ｂ、油分離器３ｂ、逆止弁４ｂ、四方弁５ｂ、室外膨張弁６ｂ、室外熱交換器７ｂ、アキュムレータ８ｂから構成され図の如く順次配管接続されている。また、室内機１０ａは、室内熱交換器１１ａと室内膨張弁１２ａから構成され、室内機１０ｂも室内機１０ａと同様に室内熱交換器１１ｂと室内膨張弁１２ｂから構成されている。そして、前記室外機１ａ、室外機１ｂと室内機１０ａ、室内機１０ｂは、ガス側分配器１３と液側分配器１４を介して並列に配管接続されている。

【0033】

また、室外機１ａ、１ｂには、油分離器３ａ、３ｂの下部からアキュムレータ８ａ、８ｂの入口側に対してバイパス回路が形成され、該バイパス回路の油循環量を調整する油循環量調整装置９ａ、９ｂ（例えば、キャピラリチューブ）が設けられている。また、圧縮機２ａ、２ｂ下部の油貯留部には、圧縮機２ａ、２ｂ内の油量が所定量以上となった場合に、圧縮機２ａ、２ｂの吐出側配管に油を排出するための排油管１５ａ、１５ｂが設けられている。

【0034】

また、図５は、本実施例２の空気調和装置の室外機１ａ、１ｂに用いたアキュムレータ８ａ、８ｂの断面を示した構造図である。ここで、図２と同符号のものは同一のものを示す。本実施例２のアキュムレータ８ａ、８ｂは、実施例１で用いたアキュムレータ８に対して、第１油戻し穴２３の高さＨ１より高く、均圧穴２４の高さより低い高さＨ２の位置の導出管２２に第２油戻し穴２５を設けた構成となっている。

【0035】

本実施例の空気調和装置は、この室外機１ａ、１ｂと２台を接続するため、一方の室外機への冷凍機油の分配比が少なくなると冷凍機油の保有量が減少し、冷凍機油不足を起こす可能性がある。そこで本実施例では実施例１に比べてアキュムレータ８ａ、８ｂからの油を多く戻すことが望ましい。これにより油分配の多い室外機は、後で説明する図７のＡ点以上の油封入量となるため、室外機から流出する油上がり率は、他方の室外機と比較して多くなるため、分配比の少ない室外機側にも十分な冷凍機油を供給することが可能となり、分配比の少ない室外機側のアキュムレータ内の液面低下が止まり、各室外機の油量を一定量以上確保することができる。

【0036】

ここで、前記第２油戻し穴２５の径をｄ２とした場合、上記の理由からｄ２の径を大きくして多くの冷凍機油を第２油戻し穴２５から戻すことが望ましい。しかしながら、あまりにもｄ２の径を大きくすると、冷凍機油とともに冷媒が圧縮機に戻るため、冷凍機油の粘度低下を招く虞があるため、これを防止する必要がある。そこで、本実施例においては、この粘度低下の限界値として、アキュムレータから戻る冷媒の冷媒かわき度を０.８４以上とする。この冷媒かわき度を０.８４以上とするときの数式２のＡを本発明者等が実験により求めたところ、Ａを０.２５以下とすることが必要であることが分かった。すると導出管２２の内径をＤ、第１油戻し穴２３の径をｄ１とした場合、以下に示す式により第２油戻し穴２５の最大値が決定される。
ｄ２≦（（０.２５×（Ｄ）^0.9）²−（ｄ１）²）^0.5 …（数式３）

【0037】

また、（返油量調整装置を流れる油循環量）＜（アキュムレータの第１油戻し穴と第２油戻し穴の両方で圧縮機に戻る油循環量）となるように第２油戻し穴２５の穴径ｄ２が設定される。また、第２油戻し穴２５の高さ位置Ｈ２から底面までのアキュムレータ８ａ、８ｂの内容積をＶＡ２、該空気調和装置に封入する油体積量をＶ０、圧縮機２ａ、２ｂに保有される油体積量をＶＣ、アキュムレータ８ａ、８ｂ内の冷媒溶解度をＣｒとした場合、以下に示す式が成り立つように第２油戻し穴２５の高さ位置Ｈ２が設定される。
ＶＡ２＞（Ｖ０−ＶＣ）／（１−Ｃｒ） …（数式４）

【0038】

次に、本実施例２の空気調和装置の全運転範囲内における油循環量特性について説明する。

【0039】

図６は、本発明の実施例２で用いられるアキュムレータ８ａ、８ｂと油循環量調整装置９ａ、９ｂの油循環量の関係を表した特性図である。本図の横軸は冷凍サイクルの吸入圧力Ｐｓを示し、縦軸は図２に示す構造のアキュムレータ８ａ、８ｂ及び油循環量調整装置９ａ、９ｂを流れる油循環量Ｇｏを示す。

【0040】

本実施例２の空気調和装置の全運転範囲内における油循環量調整装置９ａ、９ｂを流れる油循環量は、実線矩形で囲まれた範囲内に調整され、図５に示す構造のアキュムレータ８ａ、８ｂの第２油戻し穴２５の位置Ｈ２よりも少ない液量の場合、すなわち第１油戻し穴２３のみで流出する油循環量は、油循環量調整装置９ａ、９ｂを流れる油循環量よりも少ない一点鎖線で示される状態に調整される。また、第２油戻し穴２５位置Ｈ２よりも多い液量の場合、すなわち第１油戻し穴２３と第２油戻し穴２５の両方で流出する油循環量は、油循環量調整装置９ａ、９ｂを流れる油循環量よりも多い破線の状態に調整される。

【0041】

次に、本実施例２の空気調和装置の冷凍サイクル中の油上がり率αｓについて説明する。

【0042】

図７は、本実施例２の空気調和装置において、冷凍サイクルシステム内に封入される油封入量Ｗｏとサイクル内油上がり率αｓの関係を表した特性図である。本図に示すＡ点は、アキュムレータ８ａ、８ｂ内に貯留される冷凍機油と冷媒の混合液体が、第２油戻し穴２５の位置Ｈ２の状態を表している。

【0043】

すなわち、アキュムレータ８ａ、８ｂ内に貯留される液量が、第２油戻し穴２５の位置Ｈ２よりも少なくなるようなシステム内の油封入量Ｗ１の場合、アキュムレータ８ａ、８ｂと油循環量調整装置９ａ、９ｂの油循環量の関係が図６に示す一点鎖線の状態となるため、常に油分離器３ａ、３ｂ内には冷凍機油が溜まらない状態となり、冷凍機油とガス冷媒を分離する空間を常に最大にすることができ、油分離器３ａ、３ｂの分離効率を最大に引き出すことが可能となり、冷凍サイクル中に流出する冷凍機油を最小に抑えることができる。また、本図に示すＡ点を越えるようなシステム内の油封入量Ｗ２の場合は、アキュムレータ８ａ、８ｂと油循環量調整装置９ａ、９ｂの油循環量の関係が図６に示す破線の状態となるため、返油量調整装置の油循環量よりも常にアキュムレータから流出する油循環量が多くなるため、アキュムレータ内に貯留されている冷凍機油が油分離器内に移動し、冷凍機油とガス冷媒を分離する空間が減少するため、油分離器３ａ、３ｂの分離効率が低下するため冷凍サイクル内の油上がり率αｓも急激に多くなる特性となる。

【0044】

すなわち、各室外機への油分配が均一な場合は、それぞれの室外機の油封入量は、Ａ点以下に調整されるため、各々の室外機から流出する油上がり率は、非常に小さな値となるため、冷凍サイクルの性能を向上することができる。また、各室外機への油分配が不均一な場合は、油分配の少ない室外機は、Ａ点以下の油封入量となるため室外機から流出する油上がり率は非常に小さな値となるが、（室外機からの油流出量）＞（室内から戻される油流入量）となるため、この室外機の冷凍機油の保有量が減少し、冷凍機油不足を起こす可能性がある。但し、油分配の多い室外機は、Ａ点以上の油封入量となるため、室外機から流出する油上がり率は、他方の室外機と比較して多くなるため、分配比の少ない室外機側にも十分な冷凍機油を供給することが可能となり、分配比の少ない室外機側のアキュムレータ内の液面低下が止まり、各室外機の油量を一定量以上確保することができる。すなわち、複数台の室外機を接続した場合において、油上がり率を最小減に抑えつつ、均油管無しで油分配を可能にすることができる。

【0045】

ここで、実施例１ないし実施例２において、２台の室外機を並列に接続した内容について説明したが、３台ないし４台の室外機を並列に接続した場合も同様の効果があり、本発明の域を脱するものではない。

【符号の説明】

【0046】

１、１ａ、１ｂ 室外機
２、２ａ、２ｂ 圧縮機
３、３ａ、３ｂ 油分離器
６、６ａ、６ｂ 室外膨張弁
７、７ａ、７ｂ 室外熱交換器
８、８ａ、８ｂ アキュムレータ
９、９ａ、９ｂ 油循環量調整装置
１０、１０ａ、１０ｂ 室内機
１１、１１ａ、１１ｂ 室内熱交換器
１２、１２ａ、１２ｂ 室内膨張弁
１３ ガス側分配器
１４ 液側分配器
１５、１５ａ、１５ｂ 排油管
２０ 容器
２１ 導入管
２２ 導出管
２３ 第１油戻し穴
２４ 均圧穴
２５ 第２油戻し穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】