JP2000046418A - インバータ式空気調和機 - Google Patents

インバータ式空気調和機

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JP2000046418A
JP2000046418A JP10215249A JP21524998A JP2000046418A JP 2000046418 A JP2000046418 A JP 2000046418A JP 10215249 A JP10215249 A JP 10215249A JP 21524998 A JP21524998 A JP 21524998A JP 2000046418 A JP2000046418 A JP 2000046418A
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JP
Japan
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compressor
compressors
pressure
lubricating oil
air conditioner
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JP10215249A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Karato
宏 唐土
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • F25B2400/0751Details of compressors or related parts with parallel compressors the compressors having different capacities

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 2台の高圧式圧縮機を搭載したインバータ式
空気調和機において、同時及び単独運転における圧縮機
内の潤滑油を確保して信頼性を確保することにある。 【解決手段】 高圧式の2台の圧縮機、四方弁、室内熱
交換器、減圧機、室外熱交換器などで一つのヒートポン
プ回路を構成し、2台の圧縮機の各吐出管及び各吸入管
にそれぞれ逆止弁を設け、かつ各2台の圧縮機内の潤滑
油に連通する均油管を開閉弁を介して設けることにあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍空調装置に関
するもので、特にその意図するところは家庭用電化機器
の中でも最も大きな電力を消費し、かつ普及率の高い一
室用のインバータ式ルームエアコンなどの空気調和機に
2台の圧縮機を搭載して高効率運転を図り、かつ各圧縮
機内の潤滑油レベルを確保して信頼性を図ることにあ
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の2台圧縮機を搭載した業
務用インバータ式空気調和機の構成図を示すものであ
る。定格空気調和機能力に対して半分の容量の圧縮機が
2台搭載されているもので、2台の圧縮機21a、21
bで1台の場合の役割を果たすものである。家庭用より
は業務用空気調和機において、数が多く量産性のある比
較的低コストの半分の馬力の圧縮機を2台搭載した方が
大容量で量産台数の少ない高コストの圧縮機を1台搭載
するよりも安く済むことでしばしば採用されてきてい
る。この場合の圧縮機21a,21bは低圧式で、各圧
縮機内に貯溜して摺動部へ給油する潤滑油(図示せず)
の雰囲気を運転されると低圧冷媒が作用する。インバー
タ26によって各圧縮機21a,21bを同時または単
独で周波数を負荷に応じて運転制御をしているものであ
る。29a,29bはそれぞれ逆止弁であり、各圧縮機
の吐出管30a、30bに設けられ冷媒の逆流および一
方の圧縮機への冷媒の流れ込みを防止している。22は
四方弁で冷房運転時と暖房運転時などで冷媒の流れを切
替える。13は室内熱交換器で、冷房時は蒸発器、暖房
時は凝縮器として機能する。24は減圧器であり、高圧
冷媒を絞って低圧冷媒にする。25は室外熱交換器で、
冷房時は高圧冷媒の熱を屋外へ放熱して凝縮器として働
き、暖房時は屋外から低圧冷媒に吸熱して蒸発器として
機能する。これらを連結してヒートポンプ回路を構成し
ている。26はインバータで、室内熱交換器23の近辺
に設けた空調負荷検知手段27によって検出した空調負
荷に応じて圧縮機21a、21bの回転数を変化させ吐
出される高圧冷媒ガス量を制御する。28は2台の圧縮
機21a、21b内の潤滑油の過不足を防ぎ油面レベル
を合わせる為の均油管で、吸入圧力の作用する潤滑油に
連通している。
【0003】上記従来の低圧式圧縮機の構成において、
2台圧縮機を同時運転または単独運転しても潤滑油戻り
については大きな問題ない。なぜなら、同時運転時には
ほぼ同一量の冷媒ガスが各吐出管30a,30bから吐
出され、吐出冷媒に含まれる幾分かの潤滑油もそれぞれ
の吸入管21a,21bから戻ってきて、各圧縮機21
a,21b内の潤滑油には同一の吸入圧力冷媒が作用
し、多少の潤滑油レベルに差があったとしても均油管1
8により潤滑油レベルが維持されることになる。更に、
一方の圧縮機21a(または21b)のみの単独運転を
行う場合も一方の圧縮機21a内の潤滑油も、停止して
いる他方の圧縮機21b内の潤滑油にも吸入管31a、
31bが連通しているので吸入圧力(低圧)冷媒が作用
するので、一方の圧縮機11a内の潤滑油が均油管を通
って圧力差によって他方の圧縮機21bへ流れ込んでし
まうという問題はなかった。
【0004】しかし、一般に家庭用空気調和機では高圧
式の圧縮機が搭載されており、2台の高圧式圧縮機を並
列に搭載したものはなかったし、その場合の各圧縮機の
潤滑油を確保する手段、構成も無かった。即ち、図5に
おいて各圧縮機21a,21bが高圧式の場合には2台
圧縮機を同時運転しているときは潤滑油戻りについては
大きな問題ない。しかし、一方の圧縮機21a(または
21b)のみの単独運転を行う場合は一方の圧縮機21
a内の潤滑油のみ高圧冷媒が作用し、停止している他方
の圧縮機21b内の潤滑油には高圧冷媒が作用しないの
で、一方の圧縮機21a内の潤滑油が均油管28を通っ
て圧力差によって他方の圧縮機21bへ流れ込んでしま
い、潤滑油レベルを確保できず圧縮機の焼付きという課
題を有していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑み、高圧式の2台の圧縮機を搭載して単独及び同時運
転するインバータ式空気調和機において、高効率化を図
ると共に各圧縮機内の潤滑油レベルを確保して各圧縮機
の信頼性を図ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、並列接続された2台の圧縮機、四方弁、室
内熱交換器、減圧機、室外熱交換器などで一つのヒート
ポンプ回路を構成し、2台の圧縮機を単独および同時運
転するインバータ式空気調和機において、各2台の圧縮
機を潤滑油に吐出圧力が作用する高圧式圧縮機とし、2
台の圧縮機の各吐出管及び各吸入管にそれぞれ逆止弁を
設け、かつ各2台の圧縮機内の潤滑油に連通する均油管
を開閉弁を介して設けることにある。
【0007】また別の手段として、2台の各圧縮機のい
ずれかの単独運転時には開閉弁を閉にすることにある。
【0008】
【発明の実施の形態】上記構成により、2台の圧縮機の
同時運転時には、開閉弁が開かれて均油管が各圧縮機内
の潤滑油に連通し、共にほぼ同一の吐出圧力が作用して
それぞれの潤滑油レベルが均等化される。いずれか一方
のみの圧縮機の単独運転の場合、開閉弁が閉じられてお
り、一方の圧縮機内は吐出圧力が作用するが、他方の停
止している圧縮機内は逆止弁の働きで吐出圧力よりは低
いが、吸入圧力よりは高い圧力で停止した状態にバラン
スしている。このため、吐出圧力が作用する一方の圧縮
機から他方の圧縮機へ潤滑油が流出することがない。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参考
に説明する。
【0010】図1は、本発明の1実施例を示すインバー
タ式空気調和機の構成図である。図2は本発明のインバ
ータ式空気調和機に搭載した2台の圧縮機をインバータ
運転制御した場合の効率特性図である。図3は、従来の
インバータ式空気調和機の構成図である。図4は従来の
インバータ式空気調和機に搭載した圧縮機の効率特性図
である。
【0011】図1において、1aは親圧縮機で、容量は
冷房定格容量程度であり、日本の一般家庭の6〜8畳の
一室用では1馬力程度、8〜12畳では1.5馬力程度
である。押除け容量としては、冷媒の種類にもよるがH
CFC系(R−22)の場合一般的には10〜13cc
程度であり、HFC系冷媒(例えばR−410AやR−
407C)やHC系冷媒(例えばプロパンやブタン)の
場合はこれより若干小さくなる。1bはこの親圧縮機1
aより容量の小さな子圧縮機である。この2台圧縮機の
合計容量を暖房定格容量程度、即ち日本の一般家庭の一
室用では親圧縮機1aの1.4〜1.8倍程度で構成さ
れている。従って、子圧縮機1bの容量は親圧縮機1a
の0.4〜0.8倍程度である。この容量の異なる2台
の圧縮機1a、1bを並列に接続して構成している。2
は四方弁で冷房運転時と暖房運転時で冷媒の流れを切替
える。3は室内熱交換器で、4は減圧器であり、5は室
外熱交換器で、これらを連結してヒートポンプ回路を構
成しいる。6はインバータで、室内熱交換器3の近辺に
設けた空調負荷検知手段7によって検出した空調負荷に
応じて2台の圧縮機1a、1bを同一の周波数で効率よ
くインバータ運転制御するべく構成されている。2台の
圧縮機1a、1bをそれぞれ別のインバータを設けて別
々の周波数で制御しても良い。8は2台の圧縮機1a,
1b内の潤滑油(図示せず)のレベルをあわせるためそ
れぞれの潤滑油に連通した均油管であり、9は開閉弁で
ある。2台の圧縮機1a,1bは例えば高圧式のロータ
リタイプでも良いし、高圧式のスクロールタイプでも良
いが、本実施例の場合共に高圧式スクロール圧縮機で構
成しており、どちらの圧縮機も高圧式である必要があ
る。10a,10bはそれぞれの圧縮機1a,1bの吐
出管11a,11bに設けられた逆止弁であり、高圧冷
媒の逆流を防ぎ、12a,12bはそれぞれ吸入管13
a,13bに設けられた逆止弁である。
【0012】以上のように構成された空気調和機におい
て、図2に示すように2台の圧縮機を効率良く使い分け
るインバータ運転制御を行い、その効率特性は図2の実
線で示すような特性になる。尚、破線部分は運転をしな
い領域である。即ち、 低い空調負荷時には子圧縮機1bのみで30〜90H
z運転を行うA領域 中間空調負荷時には親圧縮機1aのみで45〜90H
z運転を行うB領域 高い空調負荷時には子圧縮機1bと親圧縮機1aの合
計2台で45〜90Hz運転を行うC領域 となる。図4の従来圧縮機の場合の効率特性に比べて、
低い空調負荷領域Aと高い空調負荷領域Cで格段に効率
が良くなる。
【0013】上記構成及び運転制御において、各圧縮機
1a,1b内の潤滑油に注目する。2台の同時運転時に
は、吸入管13a,13bより冷媒ガスを吸入し、吐出
管11a,11bより高圧冷媒ガスを吐出する。2台の
圧縮機1a,1bの容量が異なるので圧縮機外へ出てい
く吐出冷媒ガス中に含まれる潤滑油量も、戻ってくる潤
滑油量も異なるが、開閉弁9が開かれて均油管8が各圧
縮機1a,1b内の潤滑油に連通し、共にほぼ同一の吐
出圧力が作用しており、それぞれの潤滑油レベルが均等
化される。次にいずれか一方のみの単独運転の場合、例
えば親圧縮機1aのみの運転時には、開閉弁9が閉じら
れており、親圧縮機1a内は吐出圧力が作用するが、停
止している子圧縮機1b内は逆止弁10b及び12bの
働きで吐出圧力と吸入圧力との中間的な圧力でバランス
している。子圧縮機1b内の潤滑油レベルは子圧縮機1
bの停止した状態にほぼ維持できる。従って吐出圧力が
作用する一方の圧縮機から他方の圧縮機へ潤滑油が流出
することがない。もしこの場合、吐出管11bに設けら
れた逆止弁10bが無いと、親圧縮機1aの吐出管11
aから吐出された冷媒が子圧縮機1bに作用し、冬場の
暖房時には停止している冷えた子圧縮機1b内で冷媒が
凝縮し、潤滑油に溶け込むという問題もあるし、更に子
圧縮機1bの始動時には高圧力からの圧縮立ち上げ、即
ち過負荷始動となりモータや軸受に過大な負荷がかかる
ことになる。また、もしこの場合、吸入管13bに設け
られた逆止弁12bが無いと、親圧縮機1aの吸入管1
3aから吸引される吸入冷媒圧力が吸入管13bを介し
て子圧縮機1b内に作用し、逆止弁10bで吐出圧力と
隔離されることになり、停止時の子圧縮機1b内は低い
吸入圧力なってしまい、子圧縮機1bの再起動後の運転
中は高い吐出圧力が作用することになるので、立ち上げ
が遅くなったり、低圧と高圧を繰返すことによる熱ロス
が大きくなったり、子圧縮機1bに熱歪みを生じさせた
りしてしまう。
【0014】子圧縮機1bのみの単独運転の場合も同様
のことがいえる。従って、2台の高圧式の圧縮機1a,
1bの場合、逆止弁10a,10b及び12a,12b
が構成上必要で無くすわけにはいかない。
【0015】
【発明の効果】上記実施例より明らかなように本発明に
よれば以下の効果を有する。
【0016】本発明は、2台の高圧式圧縮機を搭載して
幅の広い空調負荷に対して常に効率の高い運転を実現す
る1台のインバータ式空気調和機において、2台の同時
運転時には、たとえ各圧縮機の容量が異なっていても、
それぞれの潤滑油レベルが均等化される。いずれか一方
のみの圧縮機の単独運転の場合、一方の圧縮機から他方
の圧縮機へ潤滑油が流出することがないので、冬場の暖
房時には停止している冷えた他方の圧縮機内へ冷媒が流
れ込んで凝縮し、潤滑油に溶け込むという問題も無い。
更に、停止している他方の圧縮機は吐出圧力と吸入圧力
との中間的な圧力でバランスしているので、始動時には
高い圧力からの圧縮立ち上げ、即ち過負荷始動となら
ず、モータや軸受に過大な負荷をかけないし、立ち上げ
も早くなり、そして吸入圧力と吐出圧力を繰返すという
ヒートショックも熱ロスも少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例を示すインバータ式空気調和
機の構成図
【図2】本発明のインバータ式空気調和機に搭載した2
台の圧縮機の効率特性図
【図3】従来のインバータ式空気調和機の構成図
【図4】従来のインバータ式空気調和機に搭載した圧縮
機の効率特性図
【符号の説明】
1a 親圧縮機 1b 子圧縮機 21a、21b 圧縮機 2、22 四方弁 3、23 室内熱交換器 4、24 減圧器 5、25 室外熱交換器 6、26 インバータ 7、27 空調負荷検知手段 8、28 均油管 9 開閉弁 10a,10b,12a,12b,29a,29b 逆
止弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】並列接続された2台の圧縮機、四方弁、室
    内熱交換器、減圧機、室外熱交換器などで一つのヒート
    ポンプ回路を構成し、前記2台の圧縮機を単独および同
    時運転する空気調和機において、前記2台の圧縮機を潤
    滑油に吐出圧力が作用する高圧式圧縮機とし、前記2台
    の圧縮機の各吐出管及び各吸入管に、それぞれ逆止弁を
    設け、かつ前記2台の圧縮機内の潤滑油に連通する均油
    管を開閉弁を介して設けてなるインバータ式空気調和
    機。
  2. 【請求項2】2台の圧縮機のいずれかの圧縮機の単独運
    転時には開閉弁を閉にしてなる特許請求範囲請求項1記
    載のインバータ式空気調和機。
  3. 【請求項3】2台の圧縮機を親圧縮機、該親圧縮機より
    も容量の小さな子圧縮機としてなる特許請求範囲請求項
    1記載のインバータ式空気調和機。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002046664A1 (fr) * 2000-12-08 2002-06-13 Daikin Industries, Ltd. Refrigerateur
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JP2014196874A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置及びそれを備えた空気調和機

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