(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】
(24)【登録日】2023-10-26
(45)【発行日】2023-11-06
(54)【発明の名称】空気調和装置
(51)【国際特許分類】
F25B 47/02 20060101AFI20231027BHJP
F25B 13/00 20060101ALI20231027BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20231027BHJP
【FI】
F25B47/02 550H
F25B13/00 N
F25B13/00 J
F25B13/00 S
F25B1/00 101Z
(21)【出願番号】P 2022154875
(22)【出願日】2022-09-28
(62)【分割の表示】P 2019063026の分割
【原出願日】2019-03-28
【審査請求日】2022-09-28
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001081
【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中島 利光
(72)【発明者】
【氏名】渡部 岳志
【審査官】森山 拓哉
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-068611(JP,A)
【文献】特開2002-022303(JP,A)
【文献】特開2015-094558(JP,A)
【文献】特開昭59-093156(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2010/0212342(US,A1)
【文献】特開平01-285749(JP,A)
【文献】特開昭55-107862(JP,A)
【文献】特開2015-068567(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F25B 47/02
F25B 13/00
F25B 1/00
F24F 11/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、圧縮機から吐出される冷媒を前記室外熱交換器または前記室内熱交換器に切り換える四方弁と、前記圧縮機の吐出側と吸込側とを接続するバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられるバイパス弁と、前記圧縮機、前記膨張弁、前記四方弁および前記バイパス弁を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、除霜運転が終了した後、暖房運転に移行する場合に、前記バイパス弁と前記膨張弁を開き、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室内熱交換器および前記バイパス配管に送る第2のステップによる制御を行う、
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項2】
前記制御装置は、前記第2のステップにおける前記膨張弁の開度を、暖房運転における前記膨張弁の開度よりも小さくする、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
【請求項3】
前記第2のステップによる制御の前に、前記バイパス弁を開とし、前記膨張弁を閉止する第1のステップによる制御を行う、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気調和装置。
【請求項4】
前記制御装置は、前記第2のステップによる制御の後、前記バイパス弁を閉じ、前記膨張弁をさらに開く第3のステップによる制御を行い、
前記第3のステップにおける駆動周波数を、暖房運転における前記圧縮機の駆動周波数よりも低くする、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気調和装置に係り、特に、除霜運転から暖房運転に切り換えた際に、圧縮機のオイル量の低下を防止することを可能とした空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、空気調和装置において、除霜運転を行った場合に、室内熱交換器で熱交換が十分に行われないことから、圧縮機へ液冷媒が戻りやすい状態となるため、除霜運転後に暖房運転に切り換えた際に、圧縮機内のオイルの希釈率が低下することが知られている。
そして、オイルの希釈率が低下している状態で、除霜運転から暖房運転に切り換えると、圧縮機のオイルがフォーミングして、圧縮機の油面低下が発生し、圧縮機が故障するおそれがあった。
【0003】
このような問題を解決するため、従来、例えば、除霜運転から暖房運転に切り換える場合に、圧縮機の内部に設けられた開閉弁を開き、圧縮機の吐出室の高圧ガスを圧縮機の吸入配管に戻すことにより、室内熱交換器から送られる液冷媒を気液分離器の上流側配管内に閉じ込めることで、液冷媒の圧縮機への吸込を防止するようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【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、前記従来の技術においては、液冷媒の吸込を防止することができるものの、圧縮機から冷媒とともに、オイルが吐出された場合、圧縮機へのオイル戻りに時間がかかり、圧縮機のオイル量の低下により、圧縮機の故障が生じるおそれがあるという問題がある。
【0006】
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、除霜運転から暖房運転に切り換えた際に、圧縮機のオイル量の低下を防止して、圧縮機の故障を防止することができる空気調和装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的を達成するため、本発明は、 圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、圧縮機から吐出される冷媒を前記室外熱交換器または前記室内熱交換器に切り換える四方弁と、前記圧縮機の吐出側と吸込側とを接続するバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられるバイパス弁と、前記圧縮機、前記膨張弁、前記四方弁および前記バイパス弁を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、除霜運転が終了した後、暖房運転に移行する場合に、前記バイパス弁と前記膨張弁を開き、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室内熱交換器および前記バイパス配管に送る第2のステップによる制御を行う、ことを特徴とする。
【0008】
これによれば、第2のステップによる制御を行うことにより、冷凍サイクル内に滞留している冷媒の急激な液戻りを抑制でき、安全に暖房運転のサイクルへの移行を行うことができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、第2のステップによる制御を行うことにより、冷凍サイクル内に滞留している冷媒の急激な液戻りを抑制でき、安全に暖房運転のサイクルへの移行を行うことができる。その結果、オイル不足による圧縮機の故障の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明に係る空気調和装置の実施の形態を示す冷凍サイクルの回路図。
【
図2】本実施の形態における動作を示すタイミングチャート。
【
図3】本実施の形態における動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0011】
第1の発明は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器と、圧縮機から吐出される冷媒を前記室外熱交換器または前記室内熱交換器に切り換える四方弁と、前記圧縮機の吐出側と吸込側とを接続するバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられるバイパス弁と、前記圧縮機、前記膨張弁、前記四方弁および前記バイパス弁を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、除霜運転が終了した後、暖房運転に移行する場合に、前記バイパス弁と前記膨張弁を開き、前記圧縮機からの吐出冷媒を前記室内熱交換器および前記バイパス配管に送る第2のステップによる制御を行う。
【0012】
これによれば、第2のステップによる制御を行うことにより、冷凍サイクル内に滞留している冷媒の急激な液戻りを抑制でき、安全に暖房運転のサイクルへの移行を行うことができる。
【0013】
第2の発明は、前記制御装置は、前記第2のステップにおける前記膨張弁の開度を、暖房運転における前記膨張弁の開度よりも小さくする。
これによれば、第2のステップにおける膨張弁の開度を、暖房運転における前記膨張弁の開度よりも小さくすることで、圧縮機から吐出された冷媒とオイルがバイパス配管を介して吸込口に戻る量と冷凍サイクル内に滞留している液冷媒が吸込口に戻る量の混合する割合を調整することができる。
【0014】
第3の発明は、前記第2のステップによる制御の前に、前記バイパス弁を開とし、前記膨張弁を閉止する第1のステップによる制御を行う。
これによれば、第1のステップによる制御を行うことにより、圧縮機の温度上昇に伴って、オイルに溶け込んでいる冷媒が蒸発し、冷媒の寝込みを解消することができる。そして、圧縮機の温度上昇により、仮にオイルのフォーミングが発生したとしても、冷媒とともに、オイルもバイパス配管を介してアキュムレータに戻され、アキュムレータから圧縮機に送られるので、圧縮機に十分なオイルを供給することができ、圧縮機のオイルの油面を確保することができる。その結果、オイル不足による圧縮機の故障の発生を防止することができる。
【0015】
第4の発明は、前記制御装置は、前記第2のステップによる制御の後、前記バイパス弁を閉じ、前記膨張弁をさらに開く第3のステップによる制御を行い、前記第3のステップにおける駆動周波数を、暖房運転における前記圧縮機の駆動周波数よりも低くする。
これによれば、第3のステップによる制御を行うことにより、暖房運転と同様の制御が行われ、暖房運転の冷媒の流れに移行することができる。
【0016】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る空気調和装置の実施の形態を示す冷凍サイクルの回路図である。
図1に示すように、空気調和装置1は、室外ユニット10と、室内ユニット20とを備えている。室外ユニット10は、圧縮機11を備えており、圧縮機11には、冷媒の吸込口12および吐出口13が設けられている。
圧縮機11の吐出口13には、四方弁14、室外熱交換器15、膨張弁16が順次冷媒配管17により接続されている。
室外熱交換器15は、室外ファン18を備えている。また、膨張弁16は、全閉状態から全開状態に開度を調整することができる電動弁である。
【0017】
室内ユニット20は、室内熱交換器21を備えており、室内熱交換器21は、室内ファン22を備えている。室内熱交換器21の一方は、膨張弁16に接続されている。室内熱交換器21の他方は、途中四方弁14およびアキュムレータ19を介して圧縮機11の吸込口12に接続されている。
圧縮機11の吐出側とアキュムレータ19の吸込側との間には、バイパス配管30が接続されており、バイパス配管30には、バイパス配管30の開閉を行うバイパス弁31が設けられている。
【0018】
また、空気調和装置1は、制御装置40を備えている。制御装置40は、圧縮機11、室外ファン18および室内ファン22の駆動制御を行うとともに、四方弁14の切換制御、膨張弁16の開度制御およびバイパス弁31の開閉制御を行うように構成されている。
制御装置40は、例えば、CPUなどの演算処理回路、記憶手段としてのROM、RAMなどを備え、所定のプログラムを実行することにより、所定の制御を行うものである。
【0019】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
まず、冷房運転を行う場合は、
図1中実線で示すように冷媒が流れるように、四方弁14を切り換える。この状態の四方弁14はOFF状態とされる。
この状態で、圧縮機11を動作させることにより、圧縮機11の吸込口12から冷媒を吸込み、この冷媒は、圧縮機11により所定圧力に圧縮された後、吐出口13から吐出される。
圧縮機11の吐出口13から吐出された冷媒は、四方弁14を介して、図中実線矢印で示すように、室外熱交換器15に送られ、膨張弁16により減圧された後、室内熱交換器21に流入する。冷媒は、室内熱交換器21において、室内空気と熱交換し、室内空気を冷却した後、四方弁14、アキュムレータ19を介して圧縮機11の吸込口12から戻される。
【0020】
また、暖房運転を行う場合は、四方弁14をONにして、
図1中破線で示すように冷媒が流れるように、四方弁14を切り換える。
この状態で、圧縮機11を動作させることにより、圧縮機11の吐出口13から吐出された冷媒は、四方弁14を介して、図中破線矢印で示すように、室内熱交換器21に流入し、室内空気と熱交換して室内空気を暖める。その後、冷媒は、膨張弁16により減圧されて室外熱交換器15に流入し、室外熱交換器15で熱交換した後、四方弁14、アキュムレータ19を介して圧縮機11の吸込口12から戻される。
【0021】
次に、本実施の形態の制御動作について、
図2に示すタイミングチャートおよび
図3に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、除霜運転を行う場合は、四方弁14をOFFにし、四方弁14を冷房運転時と同様に切り換える。また、膨張弁16を除霜時の制御開度に開き、圧縮機11の駆動周波数を除霜時の駆動周波数に制御する(ST1)。
これにより、圧縮機11から吐出される高温の冷媒が室外熱交換器15に送られ、室外熱交換器15に付着した霜を除去する。
【0022】
次に、除霜運転から暖房運転に切り換える場合は、制御装置40は、第1のステップによる制御を行う。
第1のステップによる制御は、制御装置40は、四方弁14を暖房運転を行うようにONに切換え、圧縮機11の駆動周波数を所定の高さになるように制御する。また、制御装置40は、バイパス弁31を開動作させ、膨張弁16の開度を最小開度となるように制御する(ST2)。
ここで、最小開度とは、全閉状態である開度0から、例えば、最大開度を100とした場合、開度10程度までの範囲の開度をいう。
【0023】
第1のステップによる制御を行うと、膨張弁16を最小開度としているので、圧縮機11から吐出した冷媒は、室内熱交換器21側にはほとんど送られず、バイパス配管30を通ってアキュムレータ19に送られることになる。
【0024】
一般に、除霜運転を行った場合、室内熱交換器21で熱交換が十分に行われないことから、圧縮機に液冷媒が戻りやすい状態となるが、第1のステップによる制御を行うことにより、圧縮機11の温度上昇に伴って、オイルに溶けこんでいる冷媒が蒸発され、冷媒の寝込みを解消することができる。
そして、圧縮機11の温度上昇により、仮にオイルのフォーミングが発生したとしても、冷媒とともに、オイルもバイパス配管30を介してアキュムレータ19に戻され、アキュムレータ19から圧縮機11に送られる。これにより、圧縮機11に十分なオイルを供給することができ、圧縮機11のオイルの油面を確保することができる。
【0025】
ここで、冷媒として、R32冷媒を用いる場合、アキュムレータ19のオイル吐出口を大きく形成することがある。これは、R32冷媒は、圧縮機11の吐出温度が高くなる傾向があるため、圧縮機11にオイルを多めに供給して、圧縮機11を冷却し、冷媒の吐出温度を低下させるためである。
このようにした場合に、圧縮機11に液冷媒が多く供給されるため、圧縮機11のオイルに冷媒が溶けこみやすく、圧縮機11の温度上昇に伴ってオイルフォーミングが発生しやすくなるが、本実施の形態においては、バイパス配管30により冷媒およびオイルを戻すようにしているので、R32冷媒を用いた場合でも、圧縮機11から吐出されるオイルおよび冷媒をアキュムレータ19に戻すことにより、圧縮機11のオイル量を確保することができる。
【0026】
また、制御装置40は、第1のステップによる制御を行った後、第2のステップによる制御を行う。
第2のステップによる制御は、制御装置40により、第1のステップによる制御を行った状態から、膨張弁16の開度をわずかに開き、圧縮機11からの吐出冷媒を室内熱交換器21およびバイパス配管30に送るように制御する(ST3)。
このとき、圧縮機11から吐出された冷媒は、バイパス配管30と、室内熱交換器21とにそれぞれ送られるが、室内熱交換器21に送られる冷媒量は、膨張弁16の開度を調整することで調整することができる。
この第2のステップによる制御を行うことにより、圧縮機11から吐出された冷媒とオイルがバイパス配管30を介して吸込口12に戻る量と冷凍サイクル内に滞留している液冷媒が吸込口12に戻る量の混合する割合を調整することができるので、液冷媒が吸込口12に急激に戻ることを抑制し、圧縮機11から室内熱交換器21に流れる暖房運転のサイクルへの移行を安全に行うことができる。
【0027】
さらに、制御装置40は、第2のステップによる制御を行った後、第3のステップによる制御を行う。
第3のステップによる制御は、第2のステップによる制御を行った状態から、バイパス弁31を閉じ、膨張弁16の開度をさらに開くように制御する(ST4)。ここで、圧縮機11の駆動周波数は、通常の暖房運転より低い周波数で駆動されている。
この第3のステップによる制御を行うことにより、暖房運転と同様の制御が行われ、暖房運転の冷媒の流れに移行することができる。
そして、所定時間が経過して冷媒の流れが安定したら、通常の暖房運転の自動制御に切り換えられる(ST5)。
【0028】
なお、
図2では、第1のステップから第3のステップにおいて、圧縮機11の駆動周波数は同一の駆動周波数を示しているが、実際は、圧縮機11への冷媒の吸込圧力、吸込温度、外気温などの環境に基づいて、適宜制御されるものである。
【0029】
以上説明したように、本実施の形態によれば、制御装置40は、除霜運転が終了した後、暖房運転に移行する場合に、バイパス弁31を開とし、膨張弁16を最小開度とする第1のステップによる制御を行う。
これによれば、第1のステップによる制御を行うことにより、圧縮機11の温度上昇に伴って、オイルに溶け込んでいる冷媒が蒸発され、冷媒の寝込みを解消することができる。そして、圧縮機11の温度上昇により、仮にオイルのフォーミングが発生したとしても、冷媒とともに、オイルもバイパス配管30を介してアキュムレータ19に戻され、アキュムレータ19から圧縮機11に送られるので、圧縮機11に十分なオイルを供給することができ、圧縮機11のオイルの油面を確保することができる。その結果、オイル不足による圧縮機11の故障の発生を防止することができる。
【0030】
また、本実施の形態においては、制御装置40は、第1のステップによる制御の後、膨張弁16の開度を開き、圧縮機11からの吐出冷媒を室内熱交換器21およびバイパス配管30に送る第2のステップによる制御を行う。
これによれば、第2のステップによる制御を行うことにより、圧縮機11から吐出された冷媒、および冷凍サイクル内に滞留している冷媒の戻り量およびオイルの戻り量を調整しつつ、圧縮機11から室内熱交換器21に流れる暖房運転のサイクルへの移行を行うことができる。
【0031】
また、本実施の形態においては、制御装置40は、第2のステップによる制御の後、バイパス弁31を閉じ、膨張弁16をさらに開いて、暖房運転を安定させる第3のステップによる制御を行う。
これによれば、第3のステップによる制御を行うことにより、暖房運転と同様の制御が行われ、暖房運転の冷媒の流れに移行することができる。
【0032】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0033】
以上のように、本発明に係る空気調和装置は、除霜運転から暖房運転に切り換える際に、オイルへの冷媒の寝込みを解消することができ、圧縮機に十分なオイルを供給することにより、圧縮機のオイルの油面を確保することができる空気調和装置に、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【0034】
1 空気調和装置
10 室外ユニット
11 圧縮機
14 四方弁
15 室外熱交換器
16 膨張弁
17 冷媒配管
18 室外ファン
19 アキュムレータ
20 室内ユニット
21 室内熱交換器
22 室内ファン
30 バイパス配管
31 バイパス弁
40 制御装置