JP2004116805A - 多室形空気調和機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒回路内の潤滑油を各圧縮機に回収し、均油管を用いず、複数の圧縮機の運転および停止の組入合わせにより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】各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃ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３ａ，３ｂ，３ｃの各吸入側との間に、開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　を介して夫々バイパス路を設け、各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの何れかが運転された時間を積算し、その積算時間が所定時間ＴＭに達したとき、各開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　を閉じると共に、各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを運転して、冷媒回路内の潤滑油を各圧縮機へ回収する回収運転を開始し、予め設定された設定時間Ｔ１経過後、各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを順次停止し、停止圧縮機に対応する開閉弁を開き、油分離器内の潤滑油を停止圧縮機に戻し、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、室外ユニット機に複数の圧縮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、冷媒回路内の潤滑油を各圧縮機に回収し、複数の圧縮機の運転および停止の組合せにより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】
従来より部屋数の多いビルディング等では、複数の室内ユニットを有するマルチタイプ（多室型）の空気調和機が用いられる。このマルチタイプの空気調和機は、冷媒配管が長くなる傾向にあり、このため冷凍サイクル中に流出した圧縮機の潤滑油がそのまま冷凍サイクル中に溜まり込み、圧縮機内の潤滑油が不足することがある。圧縮機内の潤滑油が不足すると、圧縮機の摺動部の潤滑に支障をきたし、最悪の場合は圧縮機の損傷を招いてしまう。そこで、運転中、圧縮機の運転周波数を高める油回収運転が定期的に実行され、冷凍サイクル中の潤滑油が圧縮機に強制的に回収される。
【０００３】
また、室外ユニットに複数の圧縮機が搭載されている場合、各圧縮機内の潤滑油が能力の大きい側の圧縮機に集中し、能力の小さい側の圧縮機では潤滑油が不足するという事態が生じる。
そこで、各圧縮機のケースを均油管で接続し、油回収運転を時間間隔Ｔａごとに時間ｔａずつ定期的に実行し、かつ各圧縮機の運転周波数に差を持たせる均油運転を定期的に実行し、これによりケース内圧力に差を持たせ、均油管を通して潤滑油の均一化を図るようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、上記構成の場合、均油管により各圧縮機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。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２５６５３２号公報（第３−８頁、第１図）
【０００６】
【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、冷媒回路内の潤滑油を各圧縮機に回収し、均油管を用いず、複数の圧縮機の運転および停止の組入合わせにより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。
【０００７】
【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、前記室内ユニットの運転台数に応じて、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てなり、前記複数の圧縮機の何れかが運転された運転積算時間が所定時間に達したとき、前記各開閉弁を閉じると共に、前記各圧縮機を運転して、前記冷媒回路内の潤滑油を前記各圧縮機へ回収する回収運転を開始し、予め設定された設定時間経過後、前記各圧縮機を順次停止し、同停止圧縮機に対応する前記開閉弁を開き、前記油分離器内の潤滑油を前記停止圧縮機に戻し、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。
【０００８】
また、前記油面高さを均一にする均油運転は、何れか１台目の前記停止圧縮機に対応する開閉弁を開き、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。
【０００９】
また、前記冷媒回路内の潤滑油の回収運転中、前記各室内ユニット内の液冷媒が多くなるよう、前記各室内ユニットの膨脹弁の開度及び送風ファンの回転数を制御してなる構成となっている。
【００１０】
【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。
【００１１】
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。
【００１２】
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、前記室内ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの運転台数に応じて、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。
【００１３】
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、必要な負荷の変化にあわせ、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。
【００１４】
多室型空気調和機は、冷媒配管が長くなる傾向にあり、このため冷媒回路内に流出した各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの潤滑油がそのまま各室内ユニット２ａ，２ｂ，２ｃや配管内に溜まり込み、各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを長時間運転すると、各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃ内の潤滑油が減少してしまう。
【００１５】
そこで本発明は、まず、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの何れかが運転された時間を積算し、この圧縮機運転積算時間が所定時間ＴＭに達したとき、定期的に冷媒回路内の潤滑油を前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃへ回収する回収運転を行う。
前記回収運転は、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを運転開始すると共に、前記各開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　を閉じ、予め設定された設定時間Ｔ１経過後に終了する。
尚、回収運転中は前記各室内ユニット２ａ，２ｂ，２ｃの電子膨張弁７ａ，７ｂ，７ｃの開度及び送風ファン（図示せず）の回転数を制御して、前記各室内ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ内の冷媒を、液冷媒の割合が多い気液２相状態で流し、冷媒回路内の潤滑油を流れ易くして前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃに戻す。
【００１６】
次の動作として、圧縮機内の潤滑油の油面が高いほど、即ち、シェル内の容積に占める潤滑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内の潤滑油を前記停止中の圧縮機に戻し、これを順次繰返し行い、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。
【００１７】
図２に示すように、前記３台の圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを組合せ、回収・均油運転のステップは１〜４番までの４通りの組合せを作る。ここで、運転圧縮機に対応する開閉弁は常に閉じ、停止圧縮機に対応する開閉弁は開く。
ここで、ステップ１は冷媒回路内の潤滑油を回収する回収運転である。また、ステップ２〜４は圧縮機内の潤滑油レベルを均一にする均油運転である。
【００１８】
前記均油運転は、ステップ１の回収運転終了後、ステップ２で圧縮機３ａ，３ｂ　を運転し、圧縮機３ｃを停止すると同時に、開閉弁１１ａ，１１ｂ　を閉じ、開閉弁１１ｃ　を開き、予め設定された設定時間Ｔ２経過後、ステップ３で圧縮機３ｂ，３ｃ　を運転し、圧縮機３ａを停止すると同時に、開閉弁１１ｂ，１１ｃ　を閉じ、開閉弁１１ａ　を開き設定時間Ｔ３経過後、ステップ４で圧縮機３ａ，３ｃ　を運転し、圧縮機３ｂを停止すると同時に、開閉弁１１ａ，１１ｃ　を閉じ、開閉弁１１ｂ　を開き設定時間Ｔ４経過後に終了する。
【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（負荷変動）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　〜Ｔ４）　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で前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃの何れかが運転されていた時間を積算し、この圧縮機運転積算時間が所定時間ＴＭに達したかどうか判定され、もし達していれば、ステップＳＴ２で前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを運転開始すると同時に、前記各開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　を閉じ、回収運転を行う。そしてステップＳＴ３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、回収運転を終了し、ステップＳＴ４で圧縮機３ａ，３ｂ　を運転し、圧縮機３ｃを停止すると同時に、開閉弁１１ａ，１１ｂ　を閉じ、開閉弁１１ｃ　を開く。
【００２１】
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ＳＴ６で圧縮機３ｂ，３ｃ　を運転し、圧縮機３ａを停止すると同時に、開閉弁１１ｂ，１１ｃ　を閉じ、開閉弁１１ａ　を開く。次に、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Ｔ３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３ａ，３ｃ　を運転し、圧縮機３ｂを停止すると同時に、開閉弁１１ａ，１１ｃ　を閉じ、開閉弁１１ｂ　を開き設定時間Ｔ４経過後（ステップＳＴ９）に均油運転を終了しステップＳＴ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の何れかが運転された時間を積算し、この積算時間が所定時間ＴＭに達したとき、前記各開閉弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　を閉じると共に、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを運転して、前記冷媒回路内の潤滑油を前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃへ回収する回収運転を開始し、予め設定された設定時間Ｔ１経過後、前記各圧縮機３ａ，３ｂ，３ｃを順次停止し、同停止圧縮機に対応する開閉弁を開き、前記油分離器１０内の潤滑油を前記停止圧縮機に戻し、前記各圧縮機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、冷媒回路内の潤滑油を各圧縮機に回収し、均油管を用いず、複数の圧縮機の運転および停止の組入合わせにより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】本発明における回収・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。
【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、前記室内ユニットの運転台数に応じて、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てなり、前記各圧縮機の何れかが運転された時間を積算し、その積算時間が所定時間に達したとき、前記各開閉弁を閉じると共に、前記各圧縮機を運転して、前記冷媒回路内の潤滑油を前記各圧縮機へ回収する回収運転を開始し、予め設定された設定時間経過後、前記各圧縮機を順次停止し、同停止圧縮機に対応する前記開閉弁を開き、前記油分離器内の潤滑油を前記停止圧縮機に戻し、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. 前記油面高さを均一にする均油運転は、何れか１台目の前記停止圧縮機に対応する開閉弁を開き、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. 前記冷媒回路内の潤滑油の回収運転中、前記各室内ユニット内の液冷媒が多くなるよう、前記各室内ユニットの膨脹弁の開度及び送風ファンの回転数を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。

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