JP2004069213A - 多室形空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】均油管を用いず、複数の圧縮機の運転および停止状況に応じて各圧縮機の油面を均一にすることができ、組立性、サービス性を向上することができる多室形空気調和機の制御方法を提供する。
【解決手段】複数の圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、絞り機構からなる室外ユニットと、複数の室内ユニットとを接続して冷媒回路を構成し、室内熱交換器の負荷変動に応じて、各圧縮機の運転／停止を制御する多室形空気調和機の制御方法において、各圧縮機の吐出側合流点と四方弁との間に、油分離器を接続し、油分離器の油戻し管と各圧縮機の各吸入側との間に、開閉弁を介して夫々バイパス路を設け、複数の圧縮機に運転中と停止中のものが混在する場合、運転圧縮機の運転積算時間が所定時間に達したとき、停止中の圧縮機に対応する開閉弁を開き、油分離器内の冷凍機油を停止中の圧縮機に戻し、各圧縮機の油面高さが均一になるよう制御する。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室外機に複数の圧縮機を有し、複数の室内機を備えた多室形空気調和機の制御方法に係わり、より詳細には、複数の圧縮機の運転および停止状況に応じて各圧縮機の油面を均一にすることができる制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の複数の圧縮機の組合せで冷媒循環量を制御する多室形空気調和機には、例えば図５に示すようなものがある。図において、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　は並列に接続された複数の圧縮機、２２は圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　より吐出される冷媒の流れを冷房運転、暖房運転等に合わせて切り換える四方弁、２３は室外側熱交換器、２４は膨張弁、２５ａ，２５ｂ　は同時または何れかを任意に運転できる室内側熱交換器、２６ａ，２６ｂ　は電磁弁で、これらを順次連結し冷媒回路を形成した構成となっている。
【０００３】
２８は前記各圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　への吸入分岐部２９ａ，２９ｂ　より上流側の吸入配管３０ｃ　と均油管３１を連通し、均油管３１の圧力を前記各圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　のシェル内の圧力より高くした連通管である。３２は一端が圧縮機２１ｂ，２１ｃ　のシェルに連通し、他端が圧縮機２１ａ　の吸入配管３０ａ　に連通し、かつ両端の途中に絞りを有するバイパスである。
【０００４】
上記構成において、冷房運転時、冷媒は実線矢印方向に流れ、暖房運転時は破線矢印方向に流れる。まず、各圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　の運転中は、連通管２８により各圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　の吸入分岐部２９ａ，２９ｂ　より上流側の吸入配管３０ｃ　と連通されている均油管３１の圧力は、各圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　のシェル内の圧力より高くなる。例えば、圧縮機２１ａ　を低容量、圧縮機２１ｂ，２１ｃ　を高容量とした場合、低容量側の圧縮機２１ａ　から高容量側の圧縮機２１ｂ，２１ｃ　に油が移動することはない。また、全ての圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　が停止している場合は、サイクル内が均圧され、均油管３１を介した各圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　間の油の移動が可能となり、各圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　の油量は油面高さが等しくなるよう調節される。
【０００５】
また、高容量側の圧縮機２１ｂ，２１ｃ　では吐出油量に対して返油量が少なく、油量が減少していく。この場合バイパス３２により、圧力の高い低容量側の圧縮機２１ａ　のシェルから、圧力の低い高容量側の吸入配管に油が移動するため、高容量側の油量を防止している。
【０００６】
しかしながら、上記構成において、均油管３１により各圧縮機２１ａ，２１ｂ，２１ｃ　の油面を平衡に維持しているが、ある特定の圧縮機のみの運転が長時間続くと均油管３１によるレベル均一が難しく、このような運転が続いた後に、オイルレベルが低下した圧縮機が起動した場合、油量不足からその圧縮機が焼き付く可能性を有していた。また、圧縮機を交換する際、圧縮機の均油管接続部からの油流出を考慮しなければならず、作業効率が悪く、かつ均油管の組立性も悪くなるという問題を有していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、上記の問題点に鑑み、均油管を用いず、複数の圧縮機の運転および停止状況に応じて各圧縮機の油面を均一にすることができ、組立性、サービス性を向上することができる多室形空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、並列に接続された複数台の低圧シェル方式の圧縮機と、四方弁と、室外側熱交換器と、絞り機構からなる室外ユニットと、室内側熱交換器、膨脹弁からなる複数の室内ユニットとを接続して冷媒回路を構成し、前記室内側熱交換器の負荷変動に応じて、前記各圧縮機の運転／停止を夫々組合せて制御してなる多室形空気調和機の制御方法において、
前記各圧縮機の吐出側合流点と前記四方弁との間に、油分離器を接続し、同油分離器の油戻し管と前記各圧縮機の各吸入側との間に、開閉弁を介して夫々バイパス路を設け、前記複数の圧縮機に運転中と停止中のものが混在する場合、前記運転圧縮機の運転積算時間が所定時間に達したとき、前記停止中の圧縮機に対応する前記開閉弁を開き、前記油分離器内の冷凍機油を前記停止中の圧縮機に戻し、前記各圧縮機の油面高さが均一になるよう制御してなる構成となっている。
【０００９】
また、前記停止中の圧縮機が複数台の場合、何れか１台目の前記開閉弁を開き、予め設定された第１の設定時間経過後、前記１台目の開閉弁を閉じ、次の２台目の前記開閉弁を開き、次の第２の設定時間経過後、前記２台目の開閉弁を閉じ、このステップを順次繰返し行うよう制御してなる構成となっている。
【００１０】
また、前記運転中の圧縮機が停止し、他の圧縮機へ運転が順次移行した場合、前記開閉弁の前記開閉ステップを、設定時間経過毎に、順次繰返し行うよう制御してなる構成となっている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として説明する。
図１は本発明による多室形空気調和機の冷媒回路の構成図である。図において、１は室外に設置された室外ユニット、２ａ，２ｂ，２ｃは夫々並列に接続された３台の室内ユニットである。
【００１２】
前記室外ユニット１は、並列に接続された同容量又は容量の異なる低圧シェル方式の３台の圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃと、四方弁４と、室外側熱交換器５と、電子膨張弁からなる絞り機構６とをそれぞれ接続して構成され、また前記室内ユニット２ａ，２ｂ，２ｃは、夫々電子膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃと、室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃとを夫々接続して構成されている。
【００１３】
これら前記室外ユニット１と前記室内ユニット２ａ，２ｂ，２ｃとが第一接続部Ａ１と第二接続部Ａ２を介して冷媒配管により接続され冷媒回路が構成され、前記室内側熱交換器８ａ，８ｂ，８ｃの負荷変動に応じて、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの運転／停止を夫々切換るように、制御部９により制御するようなされている。
【００１４】
前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの吐出側合流点ａと前記四方弁４との間に、油分離器１０を接続し、同油分離器１０の油戻し管１０ａ　と前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの各吸入側ｂ，ｃ，ｄとの間に、開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　を夫々介してバイパス路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ　を夫々設けた構成となっている。
上記において、図１に示すように冷媒は冷房運転時に実線矢印の方向に流れ、暖房運転時には破線矢印の方向に夫々流れる。冷媒回路内の冷媒循環量は、前記室内ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの運転台数などの負荷変動により、常に変化（増減）する。このため、必要な冷媒循環量の変化にあわせ、前記３台の圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの運転／停止を組合せ、制御部９により制御するようになされている。
【００１５】
本発明は、圧縮機内の冷凍機油の油面が高いほど、即ち、シェル内の容積に占める冷凍機油の割合が多いほど、吐出ガスと共に圧縮機外に出る油量も多いという傾向を利用したもので、前記油分離器１０内は高圧で、圧縮機内は低圧のため、前記複数の圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃに運転中と停止中のものが混在する場合、停止中の圧縮機に対応する前記開閉弁を開き、前記油分離器１０内の冷凍機油を前記停止中の圧縮機に戻し、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの油面高さが均一（各圧縮機の標準の油面高さ）になるよう制御するものである。
【００１６】
図２に示すように、前記３台の圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを組合せた場合、均油運転のステップは１〜９番までの９通りの組合せが作りだせる。但し全ての圧縮機の同時運転及び停止状態は省く。ここで、運転圧縮機に対応する前記開閉弁は常に閉じる。例えば、ステップ１の圧縮機３ａが運転状態であれば、開閉弁１１ａ　は閉じたままである。均油運転は、この場合圧縮機３ａの運転積算時間が所定時間に達したとき開始する。
【００１７】
また、停止中の圧縮機が複数台の場合、何れか１台目（例えば圧縮機３ｂ）の開閉弁１１ｂ　を開き、予め設定された第１の設定時間経過後、前記１台目の開閉弁１１ｂ　を閉じ、次の２台目（例えば圧縮機３ｃ）の開閉弁１１ｃ　を開き、次の第２の設定時間経過後、前記２台目の開閉弁１１ｃ　を閉じ、このステップを順次繰返し行うよう制御してなる構成となっている。
【００１８】
また、運転中の圧縮機（例えばステップ２の圧縮機３ａ）が停止し、他の圧縮機（例えばステップ３の圧縮機３ｂ）へ運転が順次移行した場合、前記開閉弁の前記開閉ステップを、設定時間経過毎に、順次繰返し行うよう制御してなる構成となっている。
【００１９】
次に上記構成において、本発明の動作について説明する。図３に本発明における制御ブロック図を示す。
前記制御部９は前記各室内ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの運転／停止状況及び負荷変動による冷媒循環量に応じて、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの運転／停止を設定する圧縮機運転／停止設定部９ａと、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの運転開始からの運転積算時間を計測する積算タイマ９ｂと、均油運転の各ステップ毎に予め設定した均油運転時間をメモリーしておく均油時間設定部９ｃと、均油運転開始からの時間を計測する均油タイマ９ｄと、同均油タイマ９ｄが計測した時間が予め設定したステップ毎の設定時間（Ｔ１　〜Ｔ９）　に達したら、前記各開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　の開閉を制御する開閉制御部９ｅと、前記積算タイマ９ｂおよび均油タイマ９ｄの各制御信号に基づいて、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを駆動制御する駆動部９ｆとから構成されている。
【００２０】
次に図４のフローチャート図に基づいて本発明の動作を説明する。
通常の冷房又は暖房運転がスタートすると、まず、ステップＳＴ１で圧縮機が１台で運転されているかどうか判定される。もし、１台運転であれば、ステップＳＴ２で圧縮機３ａを運転し、圧縮機３ｂ，３ｃ　を停止する。ステップＳＴ３で圧縮機３ａの運転積算時間が所定時間ＴＭ秒に達したかどうか判定され、もし達していれば、ステップＳＴ４で開閉弁１１ａ，１１ｃ　を閉じ、開閉弁１１ｂ　を開く（図２の均油ステップ１に相当）。そしてステップＳＴ５で、均油タイマ９ｄの計測した時間が、予め設定した設定時間Ｔ１に達したかどうか判定され、もし達していれば、ステップＳＴ６で開閉弁１１ａ，１１ｂ　を閉じ、開閉弁１１ｃ　を開く（図２の均油ステップ２に相当）。そして、ステップＳＴ７で、均油タイマ９ｄの計測した時間が、予め設定した設定時間Ｔ２に達したかどうか判定され、もし達していれば、ステップＳＴ８で圧縮機３ｂを運転し、圧縮機３ａ，３ｃ　を停止する（図２の均油ステップ３に相当）。
以下上記と同様に、図２の均油ステップ３〜６対応して、フローチャート図のステップＳＴ９　〜１７の作業が行われ、ステップＳＴ１　に戻り、動作が繰り替えされる。
【００２１】
前記ステップＳＴ１で圧縮機が１台で運転されていなければ、ステップＳＴ１８で、圧縮機３ａ，３ｂ　の２台運転を行い、圧縮機３ｂ，３ｃ　を停止する。ステップＳＴ１９で圧縮機３ａ，３ｂ　の運転積算時間が所定時間ＴＭ秒に達したかどうか判定され、もし達していれば、ステップＳＴ２０で開閉弁１１ａ，１１ｂ　を閉じ、開閉弁１１ｃ　を開く（図２の均油ステップ７に相当）。そしてステップＳＴ２１で、均油タイマ９ｄの計測した時間が、予め設定した設定時間Ｔ７に達したかどうか判定され、もし達していれば、ステップＳＴ２２で圧縮機３ｂ，３ｃ　を運転し、圧縮機３ａを停止する（図２の均油ステップ８に相当）。
以下上記と同様に、図２の均油ステップ８〜９対応して、フローチャート図のステップＳＴ２２〜２７の作業が行われ、ステップＳＴ１　に戻り、動作が繰り替えされる。
【００２２】
以上に説明したように、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの吐出側合流点ａと前記四方弁４との間に、油分離器１０を接続し、同油分離器１０の油戻し管１０ａ　と前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの各吸入側ｂ，ｃ，ｄ　との間に、開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　を夫々介してバイパス路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ　を夫々設けた構成とし、前記複数の圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃに運転中と停止中のものが混在する場合、運転圧縮機の運転積算時間が所定時間に達したとき、停止中の圧縮機に対応する開閉弁を開き、油分離器１０内の冷凍機油を停止中の圧縮機に戻し、各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの油面高さが均一になるよう制御することにより、均油管を用いず、各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの油面を均一にすることができ、組立性、サービス性を向上することができる多室形空気調和機の制御方法となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、均油管を用いず、複数の圧縮機の運転および停止状況に応じて各圧縮機の油面を均一にすることができ、組立性、サービス性を向上することができる多室形空気調和機の制御方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における多室形空気調和機の制御方法の実施例を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明における均油運転の各圧縮機と各開閉弁の組合せ表である。
【図３】本発明における制御ブロック図である。
【図４】本発明におけるフローチャート図である。
【図５】従来の多室形空気調和機の制御方法の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１　室外ユニット
２ａ、２ｂ、２ｃ　室内ユニット
３ａ、３ｂ、３ｃ　圧縮機
４　四方弁
５　室外側熱交換器
６　絞り機構（電子膨張弁）
７ａ、７ｂ、７ｃ　電子膨張弁
８ａ、８ｂ、８ｃ　室内側熱交換器
９　制御部
９ａ　圧縮機運転／停止設定部
９ｂ　積算タイマ
９ｃ　均油時間設定部
９ｄ　均油タイマ
９ｅ　開閉弁制御部
９ｆ　駆動部

Claims (3)

1. 並列に接続された複数台の低圧シェル方式の圧縮機と、四方弁と、室外側熱交換器と、絞り機構からなる室外ユニットと、室内側熱交換器、膨脹弁からなる複数の室内ユニットとを接続して冷媒回路を構成し、前記室内側熱交換器の負荷変動に応じて、前記各圧縮機の運転／停止を夫々組合せて制御してなる多室形空気調和機の制御方法において、
   前記各圧縮機の吐出側合流点と前記四方弁との間に、油分離器を接続し、同油分離器の油戻し管と前記各圧縮機の各吸入側との間に、開閉弁を介して夫々バイパス路を設け、前記複数の圧縮機に運転中と停止中のものが混在する場合、前記運転圧縮機の運転積算時間が所定時間に達したとき、前記停止中の圧縮機に対応する前記開閉弁を開き、前記油分離器内の冷凍機油を前記停止中の圧縮機に戻し、前記各圧縮機の油面高さが均一になるよう制御してなることを特徴とする多室形空気調和機の制御方法。
2. 前記停止中の圧縮機が複数台の場合、何れか１台目の前記開閉弁を開き、予め設定された第１の設定時間経過後、前記１台目の開閉弁を閉じ、次の２台目の前記開閉弁を開き、次の第２の設定時間経過後、前記２台目の開閉弁を閉じ、このステップを順次繰返し行うよう制御してなることを特徴とする請求項１記載の多室形空気調和機の制御方法。
3. 前記運転中の圧縮機が停止し、他の圧縮機へ運転が順次移行した場合、前記開閉弁の前記開閉ステップを、設定時間経過毎に、順次繰返し行うよう制御してなることを特徴とする請求項１または２記載の多室形空気調和機の制御方法。

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