CN102365508B - 冷冻装置 - Google Patents

Abstract

一种冷冻装置，将多台室外机(1a、1b)与室内机(20)并列地通过配管连接而形成冷冻循环，上述室外机(1a、1b)至少具有压缩机(2a、2b)、冷凝器(4a、4b)、储存器(5a、5b)，上述室内机(20)具有减压机构(21)以及蒸发器(22)，其中，具有回油管(13a、13b)、均油管(10)、控制装置(30)，上述回油管(13a、13b)使储存于储存器内的冷冻机油返回压缩机；上述均油管(10)连接各储存器相互之间；上述控制装置(30)控制压缩机的运转和设置于均油管的电磁阀(12a)的开闭。

Description

冷冻装置

技术领域

本发明涉及具有组合多台室外机单元进行使用的多联室外机的冷冻装置，尤其是涉及防止构成多联室外机的各室外机单元之间的冷冻机油的不均的油回路的结构以及运转控制。

背景技术

作为向多台压缩机适当地供给油（冷冻机油）的方法，例如，公开有日本专利第3937884号公报（专利文献1）所记载的冷冻装置。该冷冻装置，由依次连接并列地连接的多个压缩机、冷凝器、减压装置、蒸发器、储存器的冷冻循环构成，设置有将压缩机内的剩余的冷冻机油回收到储存器的油回收回路，在储存器中保持在冷冻循环中循环的冷冻机油，并且，设置有运转控制装置，该运转控制装置在进行向储存器回收压缩机内的冷冻机油的油回收运转时，停止作为对象的压缩机的运转。或者，设置有将储存器内的冷冻机油向压缩机供给的回油回路。

另一方面，在冷冻机中，谋求冷冻容量的大容量化，为了简单且低价地实现大容量化，可以考虑通过组合多台以往存在的冷冻机来实现大容量化。

作为应对上述要求的手段，例如，可以考虑以在从室内单元延伸的单元之间的配管上并列地连接多台室外单元的形式，使用日本专利第3930654号公报（专利文献2）所示那样的在1台室外单元上具有1台或者多台压缩机的多联冷冻机。另外，各室外机与油箱连通进行均油，所述油箱储存利用油分离器从由压缩机排出的高压气体制冷剂分离的油。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3937884号公报（图1）

专利文献2：日本专利第3930654号公报（图1）

发明内容

发明要解决的课题

在要以并列地连接多台室外单元的形式使用大容量冷冻机的结构的情况下，仅通过单纯地连接，将产生如下的问题，即，油的分配产生偏差，在油的分配量变少的室外单元中油逐渐地减少，最终油枯竭而导致该室外单元的压缩机破损。对于该问题，在如专利文献1所示那样在多个压缩机上连接作为唯一的油储存部的储存器，并使各室外机的储存器一体化的情况下，无法实现与单独使用的以往的室外机的共通化。另外，在专利文献2中还公开了连通设置于各室外机的高压侧的油储存部的方法，但在低压侧设置油储存部的情况下，由于使油流动的驱动力变小，所以具有难以均油的问题。

本发明鉴于上述以往的问题点以提供如下的一种冷冻装置为目的，该冷冻装置在构筑在低压侧设置有油储存部的大容量冷冻机时，通过避免特定的室外单元的油枯竭，并向所有的压缩机均油供给油、进行运转，能够提高冷冻机运转的可靠性，同时通过组合以往存在的冷冻机能够低价地实现该冷冻装置。

用于解决课题的手段

本发明的一种冷冻装置，将多台室外机并列地经由配管与室内机连接而形成冷冻循环，各上述室外机分别至少具有压缩机、冷凝器、储存器；上述室内机具有减压机构以及蒸发器，其中，上述冷冻装置具有回油管、均油管、控制装置，上述回油管针对每台室外机设置，使储存在上述储存器内的冷冻机油返回上述压缩机；上述均油管连接各储存器相互之间；上述控制装置控制上述压缩机的运转和设置于上述均油管的电磁阀的开闭，上述储存器、上述压缩机和上述冷凝器依次连接；上述控制装置进行如下的运转控制，在该运转控制中，开放所有的电磁阀，使某个特定的压缩机以比其它压缩机低的频率运转，在规定时间交换进行低频率运转的压缩机，使所有压缩机至少进行一次低频率运转。

本发明的另一种冷冻装置，将多台室外机并列地经由配管与室内机连接而形成冷冻循环，各上述室外机分别至少具有压缩机、冷凝器、储存器；上述室内机具有减压机构以及蒸发器，其中，上述冷冻装置具有油量调节器、回油管、均油管、控制装置，上述油量调节器针对每台室外机设置，在上述储存器与上述压缩机之间，调节向上述压缩机供给的油量；上述回油管针对每台室外机设置，使储存在上述储存器内的冷冻机油返回上述油量调节器；上述均油管连接上述储存器相互之间；上述控制装置控制上述压缩机的运转和设置于上述均油管的电磁阀的开闭，上述储存器、上述油量调节器、上述压缩机和上述冷凝器依次连接；上述控制装置进行如下的运转控制，在该运转控制中，开放所有的电磁阀，使某个特定的压缩机以比其它压缩机低的频率运转，在规定时间交换进行低频率运转的压缩机，使所有压缩机至少进行一次低频率运转。

发明的效果

在本发明中，如上述那样，具有使储存在储存器内的冷冻机油向压缩机回油的回油管、连接各储存器相互之间的均油管、控制上述压缩机的运转和设置于上述均油管的电磁阀的开闭的控制装置，因此，能够向所有的室外机的压缩机均油供给冷冻机油，能够防止压缩机的油枯竭。另外，通过组合以往存在的冷冻机能够低价地实现冷冻装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的冷冻装置的制冷剂回路图。

图2是表示作为本发明的要部的储存器与压缩机的连接关系的回路图。

图3是表示本发明的实施方式2的冷冻装置的制冷剂回路图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的冷冻装置的优选实施方式进行详细说明。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1的冷冻装置100的制冷剂回路图。

本实施方式1的冷冻装置100具有多台（在本例为2台）室外机（也称为室外单元）1a、1b，室外机1a、1b经由液体配管23以及气体配管24相互并列地与具有作为减压机构的膨胀阀21以及蒸发器22的通常多台室内机（也称为室内单元）20连接。各室外机1a、1b分别具有压缩机2a、2b、油分离器3a、3b、冷凝器4a、4b、储存器5a、5b以及油量调节器6a、6b。并且，将冷凝器4a、4b与和膨胀阀21连通的液体配管23连接，将储存器5a、5b经由分配器25a与从蒸发器22开始的气体配管24连接，由此形成冷冻循环、使得制冷剂以及包含于制冷剂的冷冻机油进行循环。

储存器5a、5b为了防止储存在各储存器内的油量的不均，通过均油管10相互连接。在均油管10中设置有用于对油的流通进行开闭的电磁阀12a。在此，均油管10的前端部10a、10b以贯通各储存器5a、5b的底部的方式被插入，均油管10的端部流入口设置在比储存器5a、5b的底面高规定的高度（相同的高度）的位置。由此，能够设定可以一直确保在储存器5a、5b内的最小限度的油量。另外，储存器5a、5b内的气体制冷剂（包含没有被分离净的冷冻机油）经由气体吸入管7a、7b被吸入压缩机2a、2b。气体吸入管7a、7b，其插入储存器5a、5b内的一端部形成为U字状，在该U字管部分分别具有回油孔8a，8b。另外，用于使储存在储存器5a、5b内的油返回压缩机2a、2b的回油管13a、13b，其一端部贯通连接于储存器5a、5b的底部，其另一端部连接于油量调节器6a、6b。

油量调节器6a、6b和压缩机2a、2b通过油吸入管14a、14b以及均压管15a、15b连接。在油量调节器6a、6b的内部设置有与浮子连动的浮子阀（未图示）。在油面处于规定高度以下的情况下，浮子阀开放，向压缩机2a、2b供给油。在油面处于规定高度的情况下，浮子阀关闭，向压缩机2a、2b的油的供给停止。另外，由油分离器3a、3b分离、储存的油，经由未图示的毛细管，或者不经由毛细管直接经由气体吸入管7a、7b返回压缩机2a、2b。30为控制压缩机2a、2b的运转和设置于均油管10的电磁阀12a的开闭的控制装置。

压缩机2a、2b是涡旋等的外壳内部为低压的低压外壳型的变频压缩机，形成为在压缩机外壳内保持冷冻机油的结构。另外，在该冷冻装置100中，必要的油量是指合计压缩机2a、2b内的适量的油量以及存在于冷冻装置100的各部分的油量的量，但填充的油量为填充比该油量多的油量。多余的油储存在储存器5a、5b内。在压缩机2a、2b内储存的油中，在油面高度以上，压缩机的油带出量急剧增加，压缩负荷增加。因此，压缩机2a、2b内的适当的油量，成为油带出量不急剧增加、油不会枯竭的能够保持充分的油量的油面高度。另外，制冷剂和冷冻机油使用相溶的物质。例如，在制冷剂为R22的情况下，使用矿物油作为冷冻机油，而在制冷剂为R404A，R410A的情况下，使用酯油作为冷冻机油。

接着，对实施方式1的冷冻装置100中的制冷剂的流动进行说明。制冷剂的流动在图1中，由实线的箭头表示。

从压缩机2a、2b排出的高温高压的气体制冷剂，经由油分离器3a、3b在冷凝器4a、4b中冷凝液化，然后经过液体配管23在室内机20的膨胀阀21中减压而成为二相制冷剂，在蒸发器22中蒸发气化后，经过气体配管24以及分配器25a进入各室外机1a、1b的储存器5a、5b，进而，蒸发气化的制冷剂经过气体吸入管7a、7b被吸入压缩机2a、2b，形成循环的冷冻循环，使得制冷剂和冷冻机油进行循环。

接着，对实施方式1中的冷冻装置100中的冷冻机油的流动进行说明。冷冻机油的流动在图1中由虚线的箭头表示。

在从压缩机2a、2b与气体制冷剂一同排出的冷冻机油中，90%左右为在油分离器3a、3b中分离的。分离了的冷冻机油，经过毛细管（未图示）等进入气体吸入管7a、7b、向压缩机2a、2b回油。在油分离器3a、3b中没有被分离净的油，依次经由冷凝器4a、4b、液体配管23、膨胀阀21、蒸发器22、气体配管24、分配器25a流入储存器5a、5b。在储存器5a、5b中，冷冻机油与气体制冷剂分离，该分离了的油滞留在储存器5a、5b的底部。滞留在储存器5a、5b中的冷冻机油，从回油管13a、13b经由油量调节器6a、6b被供给到压缩机2a、2b。为了使油量调节器6a、6b与压缩机2a、2b的油面高度相等，连接使气体流通的均压管15a、15b。冷冻装置内的剩余油储存在低压部的储存器5a、5b内。

在从储存器5a、5b到压缩机2a、2b的制冷剂的流动中，产生因配管内的摩擦损失而引起的压力损失。相当于该压力损失的量的差压成为油从储存器5a、5b流动到压缩机2a、2b的驱动力。另外，因储存器5a、5b内的油面与压缩机2a、2b内的油面的高低差而产生的油头差，也对油流动产生影响。若储存器5a、5b的油面位于压缩机2a、2b的上部，则促进油供给，若位于下部，则阻碍油供给。

没有被油分离器3a、3b分离净的油，在制冷剂回路内流动、再次流入室外机1a、1b。但是，一般地，在存在多个室外机的情况下，不能均等地分配油，回油的量在各室外机中不同。在长时间持续运转本实施方式的冷冻装置100的情况下，储存器5a、5b的剩余油的储存量不同，出现油枯竭的储存器。例如，在储存器5a内的油枯竭了的情况下，压缩机2a的油也枯竭，导致压缩机破损。

下面对避免因各室外机之间的偏油而引起的压缩机破损的均油方法进行说明。均油管10经由电磁阀12a连接储存器5a与储存器5b之间。另外，均油管10的前端部10a、10b的流入口位置（端部位置），设置在比各储存器5a、5b的底面高规定的高度的位置。

在压缩机2a、2b的通常运转中，关闭均油管10的电磁阀12a，关闭连接储存器5a、5b之间的均油管10进行运转。此时，在开放油量调节器6a、6b的浮子阀的情况下，由于压缩机2a、2b吸引油，所以储存器5a、5b内的油在回油管13a、13b内流通、从油量调节器6a、6b返回压缩机2a、2b。但是，由于并不是向压缩机2a、2b均等地回油，所以储存器5a、5b内的油也产生不均，可以预想到最终将出现油枯竭的储存器。因此，为了避免由于储存器的油枯竭而导致压缩机的破损，接续压缩机2a、2b的通常运转而进行均油运转。即，实施一定时间的压缩机2a、2b的通常运转，在油枯竭之前进行使储存器5a、5b内的油的不均减少的均油运转。该均油运转通过控制装置30在尽可能短的时间内实施。另外，在均油运转中，未必需要停止压缩机，但也可以停止压缩机而进行。另外，对于均油运转方法在后面叙述。

另外，在某个油量调节器的浮子阀关闭的情况下，在储存器5a、5b内的油中也产生不均。例如，在室外机1a中油不均，油量调节器6a的油面达到规定高度、浮子阀关闭的情况下，储存器5b内的油经由回油管13b和油量调节器6b，被向压缩机2b供给，储存器5b内的油枯竭。因此，在油枯竭之前进行均油运转。

在开始均油运转的时刻存在如下的方法，即，（1）根据通常运转的经过时间而决定的方法，（2）根据压缩机2a、2b的合计频率（压缩机的运转频率的合计）而决定的方法。在（1）、（2）的同时，在经过时间、合计频率达到设定值以上时，开始均油运转。

另外，均油运转也存在伴随回油模式的控制的情况。回油模式，是指回收滞留在室外机系统外（室内机、延长配管等）的油的运转模式，通过停止与油枯竭相关的压缩机、使制冷剂循环而回收油。

在此，对均油运转方法进行说明。在均油运转时，开放均油管10的电磁阀12a，将连接储存器5a、5b之间的均油管10设置为开而进行均油运转。如前所述，例如，在储存器5b内的油枯竭的情况下，储存器5a的剩余油通过均油管10向储存器5b流动，储存器5a、5b内的油量变得均等。因此，能够避免因油枯竭而引起的压缩机的破损。

另外，由于仅通过设置有电磁阀12a的均油管10连接储存器5a、5b之间，因此能够进行与单独使用的以往的室外机的共通化，能够实施可靠性高的冷冻装置100的运转。

另外，由于均油管10跨越室外机1a、1b，所以均油管10比回油管13a、13b长。因此，将均油管10的配管直径设置为比回油管13a、13b大，降低均油管10的油流动的摩擦损失。通过该作用，在均油管10中流动的油流量增大，能够缩短储存器5a、5b之间的均油所需要的时间。

另外，将储存器5a、5b设置在压缩机2a、2b的上部。若储存器5a、5b的油面处于压缩机2a、2b的上部，则在均油管10中流动的油流量增大，所以能够促进均油运转时间的缩短。另外，由于能够使必要的油流路的配管直径细管化，所以能够削减向冷冻装置填充的必要油量。

接着，参照图2对作为本发明的要部的压缩机2a、2b与储存器5a、5b的油量关系进行说明。以下表示的数值，仅是一例，以便易于理解。

图2表示一方、例如压缩机2a的主要连接关系，对于另一方的压缩机2b也是同样的。下面，只要没有特意中断，对压缩机2a进行说明。

首先，压缩机2a的初期油量A为1.8L（升的省略，以下相同。）。临界油量B为0.5L，此时油量调节器6a中有0.5L。

储存器5a（储存器5b也相同）内的初期油量C为4.5L，均油管10的高度D为2L的位置。另外，气体吸入管7a的回油孔8a的高度E为5.2L的位置，若达到5.2L以上，则将从回油孔8_a吸入、向压缩机2a回油。另外，储存器5a的最低部（底面高度）为连接储存器5a和油量调节器6a的配管（回油管13a）的高度以上。

表1表示在均油运转的模拟中，对改变控制时间（运转时间间隔）与压缩机运转频率的情况下的储存器（Acc）的储油残留量进行调查的结果的一例。另外，在模拟中，例如，设定室外机1a最容易油枯竭的条件而进行。

[表1]

在表1中，例如，「每120分钟6分钟」是指接续120分钟的通常运转进行6分钟的均油运转。另外，频率为例如「110/35」是指，通常运转以110Hz运转压缩机，均油运转以35Hz运转压缩机。

从表1能够求出能够在储存器5a中一直确保4.5L到最低限度1L的油量的控制时间和压缩机运转频率。

表2为调查在控制时间为每120分钟6分钟时、将储存器5a的均油管位置（端部流入口位置）从1L改变为4L时的储存器5a的残留量的表。

[表2]

从表2可知，对于均油管10的端部流入口位置，2L的位置为最佳。在其它的均油管10的端部流入口位置1L、3L、4L，储存器5a的残留量为0。另外，均油管10的最佳的端部流入口位置因储存器的容积而异，因此不能够一概而论，但在以一直确保至少1L为条件的情况下，可以想到储存器的容积的40～60%的高度位置较好。

表3表示例如在如图3那样并列地连接3台室外机1a、1b、1c的情况下、均油运转时的各室外机的运转频率的一例。另外，在图3中，对于室外机1c的结构部件，与各室外机1a、1b的结构部件相同，因此，对表示各构成部件的数字按顺序标注符号c或b。制冷剂以及冷冻机油的流动与图1相同。

[表3]

在表3中，例如在设通常运转时间为1小时、设均油运转时间为3分钟的情况下，在1小时后的均油运转中，将No.1的室外机1a和No.2的室外机1b的频率设定为90Hz、将No.3的室外机1c的频率设定为45Hz而进行均油运转，在2小时后，将No.1的室外机1a和No.3的室外机1c的频率设定为90Hz、将No.2的室外机1b的频率设定为45Hz而进行均油运转，在3小时后，将No.2的室外机1b和No.3的室外机1c的频率设定为90Hz、将No.1的室外机1a的频率设定为45Hz而进行均油运转。另外，在4小时后，返回最初，以与第1小时同样的频率进行均油运转。

这样，通过利用控制装置30进行运转控制，能够在储存器内一直确保最少限度的油量，并且能够将压缩机的油量调整为适当油量，在所述运转控制中，开放所有的电磁阀12a、12b，使某个特定的压缩机以比其它压缩机低的频率运转，在规定时间交换进行低频率运转的压缩机，使所有压缩机至少进行一次低频率运转。由此，能够避免因达到油枯竭而产生的压缩机的破损，能够实施可靠性高的冷冻装置100的运转。

另外，对于在实施方式1中说明的冷冻装置100的运转，若制冷剂和冷冻机油为相溶的组合，则能够获得相同的效果。因此，作为制冷剂，使用HFC系制冷剂或者它们的混合制冷剂、HC系制冷剂以及它们的混合制冷剂，或者CO₂、水等的自然制冷剂，作为油，使用与它们相溶的油，例如，在HFC系制冷剂的情况下使用酯油，在HC系制冷剂的情况下使用矿物油，在CO₂的情况下使用PAG油等，也能够获得同样的效果。

符号说明

1a、1b、1c室外机，2a、2b、2c压缩机，3a、3b、3c油分离器，4a、4b、4c冷凝器，5a、5b、5c储存器，6a、6b、6c油量调节器，7a、7b、7c气体吸入管，8a、8b、8c回油孔，10均油管，10a、10b、10c均油管的前端部，12a、12b电磁阀，13a、13b、13c回油管，14a、14b、14c油吸入管，15a、15b、15c均压管，20室内机，21膨胀阀，22蒸发器，23液体配管，24气体配管，25a、25b分配器，30控制装置，100冷冻装置。

Claims (6)

1.一种冷冻装置，将多台室外机并列地经由配管与室内机连接而形成冷冻循环，各上述室外机分别至少具有压缩机、冷凝器、储存器；上述室内机具有减压机构以及蒸发器，其特征在于，

上述冷冻装置具有回油管、均油管、控制装置，

上述回油管针对每台室外机设置，使储存在上述储存器内的冷冻机油返回上述压缩机；

上述均油管连接各储存器相互之间；

上述控制装置控制上述压缩机的运转和设置于上述均油管的电磁阀的开闭，

上述储存器、上述压缩机和上述冷凝器依次连接；

上述控制装置进行如下的运转控制，在该运转控制中，开放所有的电磁阀，使某个特定的压缩机以比其它压缩机低的频率运转，在规定时间交换进行低频率运转的压缩机，使所有压缩机至少进行一次低频率运转。

2.如权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，上述均油管的端部流入口设置在比上述储存器的底面高规定的高度的位置。

3.如权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，在上述储存器与上述压缩机之间设置有用于调节向上述压缩机供给的油量的油量调节器，

上述回油管连接上述储存器与上述油量调节器。

4.如权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，上述均油管的配管直径比上述回油管的配管直径大。

5.如权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，上述储存器设置在上述压缩机的上方，以产生油头差。

6.一种冷冻装置，将多台室外机并列地经由配管与室内机连接而形成冷冻循环，各上述室外机分别至少具有压缩机、冷凝器、储存器；上述室内机具有减压机构以及蒸发器，其特征在于，

上述冷冻装置具有油量调节器、回油管、均油管、控制装置，

上述油量调节器针对每台室外机设置，在上述储存器与上述压缩机之间，调节向上述压缩机供给的油量；

上述回油管针对每台室外机设置，使储存在上述储存器内的冷冻机油返回上述油量调节器；

上述均油管连接上述储存器相互之间；

上述控制装置控制上述压缩机的运转和设置于上述均油管的电磁阀的开闭，

上述储存器、上述油量调节器、上述压缩机和上述冷凝器依次连接；

上述控制装置进行如下的运转控制，在该运转控制中，开放所有的电磁阀，使某个特定的压缩机以比其它压缩机低的频率运转，在规定时间交换进行低频率运转的压缩机，使所有压缩机至少进行一次低频率运转。