JP2011002160A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑制しつつ、複数台の室外機のいずれかが潤滑油の不足状態に陥ることを抑制することができる空気調和装置を提供する。
【解決手段】コンプレッサ１２、室外機熱交換器１５及び油分離器２６をそれぞれ有する並列接続の室外機１０Ａ，１０Ｂと、各室外機１０Ａ，１０Ｂに接続され室内機熱交換器３１を有する室内機３０と、各室外機１０Ａ，１０Ｂ及び室内機３０に冷媒を循環させる冷媒回路Ｌとを備える。制御装置４０Ａ，４０Ｂは、室外機１０Ａ，１０Ｂ間の潤滑油の不均等状態が検出されたとき、潤滑油が少ない一の室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量が、潤滑油が多い他の室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量よりも大きくなるように各対応するコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂを駆動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数台の室外機が並列接続されてなる空気調和装置に関するものである。

従来、複数台の室外機が並列接続されてなる空気調和装置が知られている。こうした空気調和装置では、複数台の室外機間で圧縮機の潤滑油（いわゆる冷凍機油）が不均等になっていずれかの室外機が潤滑油の不足状態に陥ることを抑制するため、これら室外機間を均油管で接続することが行われている。しかしながら、均油管を用いる場合、現地での据付工事性が悪くなり、あるいはコストの増大を余儀なくされてしまう。

そこで、例えば特許文献１の空気調和装置では、複数台の室外機の各々に油分離器に接続されたオイルタンク等を設けている。そして、通常運転時は油分離器からの潤滑油をオイルタンクに溜め、油供給管を通じて圧縮機に供給している。また、均油運転時は高周波数で運転している室外機のオイルタンクから当該室外機の圧縮機内に多量の潤滑油を供給してその系外に追い出すとともに、該潤滑油を低周波数で運転している室外機の圧縮機に回収させている。この場合、均油運転時に高周波数で運転する室外機を順次切り替えることで、全室外機の圧縮機に一定量の潤滑油が確保される。

特開２００７−１０１１２７号公報

ところで、特許文献１の空気調和装置では、複数台の室外機間の潤滑油の不均等状態を解消するための要素部品を別途、設ける必要がある。具体的には、オイルタンク、オイルタンクと油分離器とを接続する返油管、返油管上に設置する電磁弁及びキャピラリー、オイルタンクと圧縮機とを接続する油供給管並びに油供給管上に設置する電磁弁を設ける必要があり、部品点数の増加及び配置スペースの増大を余儀なくされてしまう。

本発明の目的は、部品点数の増加を抑制しつつ、複数台の室外機のいずれかが潤滑油の不足状態に陥ることを抑制することができる空気調和装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、冷媒を吸入するとともに該吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、冷房運転時は冷媒の凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能する室外機熱交換器及び冷媒に混入する前記圧縮機の潤滑油を分離するとともに溜まった該潤滑油を前記圧縮機に戻す油分離器をそれぞれ有し、並列接続された複数台の室外機と、前記各室外機に接続され、冷房運転時は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器として機能する室内機熱交換器を有する室内機と、前記各室外機及び前記室内機に冷媒を循環させる冷媒回路とを備える空気調和装置において、前記複数台の室外機間の前記潤滑油の不均等状態を検出する検出手段と、前記複数台の室外機間の前記潤滑油の不均等状態が検出されたとき、前記潤滑油が少ない一の前記室外機の冷媒循環量が、前記潤滑油が多い他の前記室外機の冷媒循環量よりも大きくなるように各対応する前記圧縮機を駆動制御する均油手段とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記検出手段により前記複数台の室外機間の前記潤滑油の不均等状態が検出されたとき、前記均油手段により前記潤滑油が少ない一の前記室外機の冷媒循環量が、前記潤滑油が多い他の前記室外機の冷媒循環量よりも大きくなるように各対応する前記圧縮機が駆動制御される。一般に、並列接続された複数台の室外機の各々には、対応する冷媒循環量に比例して前記潤滑油が分配されることから、前記潤滑油が少ない一の前記室外機により多くの前記潤滑油を分配することができ、前記複数台の室外機間の前記潤滑油をより均等にすることができる。そして、前記複数台の室外機のいずれかが前記潤滑油の不足状態に陥ることを抑制することができる。

また、前記複数台の室外機間の前記潤滑油の均等化は、前記潤滑油が少ない一の前記室外機の冷媒循環量が、前記潤滑油が多い他の前記室外機の冷媒循環量よりも大きくなるように各対応する前記圧縮機を駆動制御するのみで実現されるため、例えば前記潤滑油の不均等状態を解消するための要素部品（例えば各室外機ごとに一定量の潤滑油を確保するためのオイルタンクなど）を別途、設ける必要がなくなり、部品点数の増加を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置において、前記検出手段は、前記複数台の室外機の前記圧縮機の回転速度に基づき前記複数台の室外機の冷媒循環量をそれぞれ演算する冷媒循環量演算手段と、前記複数台の室外機間の冷媒循環量差を逐次演算する冷媒循環量差演算手段と、前記逐次演算された冷媒循環量差を積算する冷媒循環量差積算手段と、前記積算された冷媒循環量差が所定閾値を超えることで、該当の室外機間の前記潤滑油が不均等状態にあると判断する不均等状態判断手段とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記検出手段は、前記冷媒循環量演算手段により前記複数台の室外機の前記圧縮機の回転速度に基づき各々の前記室外機の冷媒循環量を演算し、前記冷媒循環量差演算手段により前記複数台の室外機間の冷媒循環量差を逐次演算し、前記冷媒循環量差積算手段により前記逐次演算された冷媒循環量差を積算し、前記積算された冷媒循環量差が所定閾値を超えることで、前記不均等状態判断手段により該当の室外機間の前記潤滑油が不均等状態にあると判断できる。このため、前記複数台の室外機の前記圧縮機の回転速度を検出できれば、特別なセンサを設けることなく演算上で前記複数台の室外機間の前記潤滑油の不均等状態を検出することができ、部品点数の増加を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の空気調和装置において、前記複数台の室外機の前記圧縮機に供給される冷媒の、前記油分離器から戻される前記潤滑油との合流部の上流側及び下流側の各々の温度をそれぞれ検出する上流側温度センサ及び下流側温度センサと、前記検出された上流側の温度に対する下流側の温度の上昇分が所定温度を下回ることで、該当の室外機の前記潤滑油が不足状態にあると判断する不足状態判断手段とを備え、前記均油手段は、前記潤滑油が不足状態にあると判断された該当の室外機の冷媒循環量が、他の前記室外機の冷媒循環量よりも大きくなるように各対応する前記圧縮機を駆動制御することを要旨とする。

一般に、前記各室外機の前記圧縮機に供給される冷媒は、前記油分離器から高温の前記潤滑油が戻されることで、前記合流部の上流側の温度に対し下流側の温度が上昇する。また、前記合流部の上流側の温度に対する下流側の温度の上昇分は、前記油分離器から戻される前記潤滑油の量が少ないほど、即ち前記室外機の前記潤滑油が不足するほど小さくなる。同構成によれば、前記上流側温度センサ及び前記下流側温度センサにより、前記複数台の室外機の前記合流部の上流側及び下流側の各々の温度をそれぞれ実際に検出し、前記検出された上流側の温度に対する下流側の温度の上昇分が所定温度を下回ることで、前記不足状態判断手段により該当の室外機の前記潤滑油が不足状態にあると判断するため、該不足状態を実態に即して判断することができる。そして、前記均油手段により、前記潤滑油が不足状態にあると判断された該当の室外機の冷媒循環量が、他の前記室外機の冷媒循環量よりも大きくなるように各対応する前記圧縮機が駆動制御される。これにより、前記潤滑油が不足状態にある該当室外機により多くの前記潤滑油を分配ことができ、前記潤滑油の不足状態を軽減することができる。そして、前記複数台の室外機のいずれかが前記潤滑油の不足状態に陥ることを抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の空気調和装置において、前記圧縮機の吸入口の圧力を検出する低側圧力センサと、前記圧縮機の吐出口の圧力を検出する高側圧力センサと、前記検出された圧縮機の吐出口の圧力及び吸入口の圧力の圧力差が大きいときよりも小さいときの方が前記所定温度が小さくなるように補正する補正手段とを備えたことを要旨とする。

同構成によれば、前記補正手段により、前記所定温度は、前記検出された圧縮機の吐出口の圧力及び吸入口の圧力の圧力差が大きいときよりも小さいとき、即ち冷媒の循環速度が速いときよりも遅いときの方が小さくなるように補正される。これにより、冷媒の循環速度が速く前記潤滑油の温度の影響が小さいときには前記所定温度が相対的に大きくなるように補正されて前記潤滑油の不足状態をより大まかに判断することができ、反対に冷媒の循環速度が遅く前記潤滑油からの熱吸収が多いときには前記所定温度が相対的に小さくなるように補正されて前記潤滑油の不足状態をより厳格に判断することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の空気調和装置において、前記均油手段による処理後においても、該当の室外機の前記潤滑油が不足状態にあると判断されるとき、室内機油戻し制御を行う室内機油戻し手段を備えたことを要旨とする。

前記均油手段による処理後においても、該当の室外機の前記潤滑油が不足状態にあると判断されるとき、該潤滑油は前記室内機（室内機熱交換器）又は該室内機と各室外機とを接続する冷媒配管の壁面に付着し寝込んでいると考えられる。同構成によれば、前記均油手段による処理後においても、該当の室外機の前記潤滑油が不足状態にあると判断されるとき、前記室内機油戻し手段により室内機油戻し制御（すなわち、室外機熱交換器で凝縮した冷媒を液状態のまま室内機を通過させて、冷媒とともに前記潤滑油を押し流して室外機で回収する制御）が行われることで、該当の室外機の前記潤滑油の不足状態を軽減することができる。

本発明では、部品点数の増加を抑制しつつ、複数台の室外機のいずれかが潤滑油の不足状態に陥ることを抑制することができる空気調和装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の冷媒系統を示す回路図。 コンプレッサの回転速度と冷媒流量との関係を示すグラフ。 冷媒流量と油分離効率との関係を示すグラフ。 同実施形態の制御態様を示すフローチャート。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態に係る空気調和装置の冷媒系統を示す回路図である。同図に示されるように、この空気調和装置は、複数台（本実施形態では２台）の室外機１０Ａ，１０Ｂと室内機３０とを備えて構成されている。なお、室外機１０Ａ，１０Ｂは、互いに同一の構成を有しており、以下では一方の室外機１０Ａの構成を代表して説明する。また、両室外機１０Ａ，１０Ｂの部材を区別する際には、該当部材の符号に便宜的にＡ，Ｂを付して説明する。

室外機１０Ａには、図示しない駆動源（例えばガスエンジンや電動モータなど）により回転駆動される圧縮機としてのコンプレッサ１２が設置されている。このコンプレッサ１２は、その吸入口１２ａから冷媒を吸入するとともに該吸入した冷媒を圧縮して、その吐出口１２ｂに冷媒配管１３ａを介して接続された四方弁１４に冷媒を送り出す。なお、この冷媒配管１３ａには、油分離器としてのオイルセパレータ２６が設けられている。このオイルセパレータ２６は、冷媒に混入するコンプレッサ１２の潤滑油を分離するとともに、該潤滑油を溜める。

四方弁１４は、冷媒配管１３ｂを介して室外機熱交換器１５に接続されるとともに、冷媒配管１３ｃを介してサブ熱交換器１６に接続され、更に冷媒配管１３ｄを介して開閉弁１７に接続されている。そして、該開閉弁１７は、冷媒配管１３ｅを介して分配管１８に接続されている。また、四方弁１４は、冷媒配管１３ｆを介してアキュームレータ１９に接続されるとともに、該アキュームレータ１９は、冷媒配管１３ｇを介して前記コンプレッサ１２の吸入口１２ａに接続されている。また、前記オイルセパレータ２６は、冷媒配管１３ｈを介して冷媒配管１３ｇとの合流部２０に接続されている。そして、冷媒配管１３ｈには、オイル戻し弁２１が設けられている。オイルセパレータ２６に溜まった潤滑油は、オイル戻し弁２１が開放されることでコンプレッサ１２に戻される。

なお、前記室外機熱交換器１５は、冷房運転時は冷媒の凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能するもので、冷媒配管１３ｉを介して過冷却熱交換器２２に接続されている。また、冷媒配管１３ｉには、過冷却熱交換器２２側への冷媒の流れを許容する逆止弁２３が配置されるとともに、該逆止弁２３と並列で流量調整弁２４ａが配置されている。前記サブ熱交換器１６は、暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能するもので、冷媒配管１３ｊを介して過冷却熱交換器２２に接続されている。そして、冷媒配管１３ｊには、流量調整弁２４ｂが配置されている。また、過冷却熱交換器２２は冷媒配管１３ｋを介して開閉弁２７に接続されるとともに、該開閉弁２７は冷媒配管１３ｌを介して分配管２５に接続している。

既述のように、室外機１０Ｂも、室外機１０Ａと同一の構成を有する。これら室外機１０Ａ，１０Ｂは、各々の開閉弁１７が冷媒配管１３ｅＡ，１３ｅＢを介して分配管１８に接続されるとともに、各々の開閉弁２７が冷媒配管１３ｌＡ，１３ｌＢを介して分配管２５に接続されて、並列接続されている。

室内機３０に設置された室内機熱交換器３１は冷媒配管３２ａを介して前記分配管１８に接続されるとともに、冷媒配管３２ｂを介して前記分配管２５に接続されている。また、冷媒配管３２ｂには膨張弁３３が配置されている。なお、前記室内機熱交換器３１は、冷房運転時は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器として機能する。

両室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒配管１３ａ〜１３ｌ及び室内機３０の冷媒配管３２ａ，３２ｂは、これら室外機１０Ａ，１０Ｂ及び室内機３０に冷媒を循環させる冷媒回路Ｌを構成する。

ここで、冷媒の流れについて説明する。なお、図１では、冷房運転時及び暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印および破線矢印で表している。
冷房運転時、室外機１０Ａのコンプレッサ１２（１２Ａ）を出た冷媒は、オイルセパレータ２６及び四方弁１４を通過した後、室外機熱交換器１５に導かれる。ここで、冷媒は、外気により熱を奪われ凝縮・液化し、更に過冷却熱交換器２２により過冷却状態となる。そして、冷媒は、分配管２５に導かれる。同様に、室外機１０Ｂのコンプレッサ１２（１２Ｂ）を出た冷媒は、上記に準じて分配管２５に導かれる。

分配管２５において合流した両室外機１０Ａ，１０Ｂからの冷媒は、冷媒配管３２ｂを通り室内機３０の膨張弁３３で減圧されるとともに、室内機熱交換器３１で室内の熱を奪い気化する。その後、冷媒は、冷媒配管３２ａを通って分配管１８に導かれ、室外機１０Ａ，１０Ｂに分配される。この際、各室外機１０Ａ，１０Ｂには、各々の冷媒流量（又はその比率）に比例して冷媒が分配されることになる。そして、室外機１０Ａに分配された冷媒は、四方弁１４及びアキュームレータ１９を経てコンプレッサ１２（１２Ａ）に戻る。同様に、室外機１０Ｂに分配された冷媒は、上記に準じてコンプレッサ１２（１２Ｂ）に戻る。以上の過程を経ることで、室内が冷房される。

一方、暖房運転時、室外機１０Ａのコンプレッサ１２（１２Ａ）を出た冷媒は、オイルセパレータ２６及び四方弁１４を通過した後、分配管１８に導かれる。同様に、室外機１０Ｂのコンプレッサ１２（１２Ｂ）を出た冷媒は、上記に準じて分配管１８に導かれる。

分配管１８において合流した両室外機１０Ａ，１０Ｂからの冷媒は、冷媒配管３２ａを通り室内機熱交換器３１（室内機３０）に導かれる。ここで、冷媒は、室内へ熱を放出し、凝縮・液化する。その後、室内機３０の膨張弁３３で減圧された冷媒は、冷媒配管３２ｂを通って分配管２５に導かれ、室外機１０Ａ，１０Ｂに分配される。この際、冷房運転時と同様に、各室外機１０Ａ，１０Ｂには各々の冷媒流量（又はその比率）に比例して冷媒が分配されることになる。そして、室外機１０Ａに分配された冷媒は、流量調整弁２４ａ、２４ｂでそれぞれ減圧され、該流量調整弁２４ａを通過した冷媒は室外機熱交換器１５に、流量調整弁２４ｂを通過した冷媒はサブ熱交換器１６にそれぞれ導かれる。冷媒は、室外機熱交換器１５では外気から熱を吸収、気化し、サブ熱交換器１６では適宜の媒体（例えば冷却液）から熱を吸収、気化する。その後、室外機熱交換器１５を通過し四方弁１４を経た冷媒と、サブ熱交換器１６を通過した冷媒とが合流し、アキュームレータ１９を経てコンプレッサ１２（１２Ａ）に戻る。同様に、室外機１０Ｂに分配された冷媒は、上記に準じてコンプレッサ１２（１２Ｂ）に戻る。以上の過程を経ることで、室内が暖房される。

次に、本実施形態の電気的構成について説明する。図１に示すように、各室外機１０Ａ，１０Ｂには、例えばマイコンを主体に構成された制御装置４０が設けられている。両室外機１０Ａ，１０Ｂの制御装置４０Ａ，４０Ｂ同士は電気的に接続されて、各々の情報を共有し得るように連係されている。そして、各制御装置４０には、アキュームレータ１９の出口温度（合流部２０の上流側の温度）Ｔ１を検出する上流側温度センサ４１が電気的に接続されるとともに、コンプレッサ１２の吸入温度（合流部２０の下流側の温度）Ｔ２を検出する下流側温度センサ４２が電気的に接続されている。また、各制御装置４０には、コンプレッサ１２の吸入口１２ａの圧力ＰＬを検出する低側圧力センサ４３が電気的に接続されるとともに、コンプレッサ１２の吐出口１２ｂの圧力ＰＨを検出する高側圧力センサ４４が電気的に接続されている。さらに、各制御装置４０には、コンプレッサ１２の回転速度Ｎを検出する回転センサ４５が電気的に接続されている。制御装置４０Ａ（４０Ｂ）は、他の制御装置４０Ｂ（４０Ａ）の情報及び対応する室外機１０Ａ（１０Ｂ）のセンサ４１〜４５の検出結果に基づいて、前記コンプレッサ１２Ａ（１２Ｂ）等を駆動制御する。

次に、本実施形態の制御態様について説明する。
図２に示すように、各室外機１０Ａ，１０Ｂを循環する冷媒流量は、対応するコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの回転速度が大きくなるほど大きくなることが確認されている。従って、コンプレッサ１２Ａ，１２Ｂ間に回転速度差が設定されることで、両室外機１０Ａ，１０Ｂを循環する冷媒流量に差（冷媒循環量差）が生じる。こうしたコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂ間の回転速度差は、例えばいずれかのコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの吐出口１２ｂの圧力（ＰＨ）が過大になるなどした際にその性能悪化を回避するため、当該コンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの回転を強制的に停止（いわゆる高圧回避）することで生じる。そして、各室外機１０Ａ，１０Ｂには、各々を循環する冷媒流量に略比例して冷媒に混入する潤滑油が分配されることも確認されている。従って、両室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油は、上述の冷媒循環量差が生じる都度に偏って分配され、その積算に応じて互いの油量が不均等になる。

また、本実施形態では、旋回流式のオイルセパレータ２６が採用されており、図３に示すように、こうしたオイルセパレータ２６で回収される油量に相関する油分離効率は、冷媒循環量が大きくなるほど大きくなることが確認されている。従って、両室外機１０Ａ，１０Ｂに冷媒流量差が生じた場合、前述の冷媒循環量差に応じて各対応するオイルセパレータ２６で回収される油量が不均等になる。

本実施形態では、このような特性を利用して、両室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量に基づき、室外機１０Ａ，１０Ｂ間の潤滑油の不均等状態を検出する（検出手段）。
詳述すると、既述のように、各室外機１０Ａ，１０Ｂを循環する冷媒流量は、対応するコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの回転速度が大きくなるほど大きくなる。従って、各室外機１０Ａ，１０Ｂの制御装置４０Ａ，４０Ｂは、対応する回転センサ４５Ａ，４５Ｂにより検出されたコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの回転速度ＮＡ，ＮＢに基づき、室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量ＶＡ，ＶＢをそれぞれ演算する（冷媒循環量演算手段）。また、各制御装置４０Ａ，４０Ｂは、室外機１０Ａ，１０Ｂ間の冷媒循環量ＶＡ，ＶＢの差分である冷媒循環量差ＤＶを逐次演算する（冷媒循環量差演算手段）。さらに、各制御装置４０Ａ，４０Ｂは、逐次演算された冷媒循環量差ＤＶを積算し（冷媒循環量差積算手段）、該積算された冷媒循環量差（以下、積算値ＳＤＶともいう）が所定閾値Ｖｔｈを超えることで、該当の室外機１０Ａ，１０Ｂ間の潤滑油が不均等状態にあると判断する（不均等状態判断手段）。このとき、いずれかの室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油の相対的な不足状態（以下、「システム低ＯＣＲ(Oil Circulation Ratio)状態」ともいう）が判断される。なお、以下では、上記した室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油の不足状態の判断をシステム低ＯＣＲ判定ともいう。

システム低ＯＣＲ判定があるとき、制御装置４０Ａ，４０Ｂは、潤滑油が少ない一の室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量が、潤滑油が多い他の室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量よりも大きくなるように各対応するコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂを駆動制御する（均油手段）。このときの両室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量の合計は、全体の空調要求（空調負荷）に相当する冷媒循環量であることが好ましい。このとき、室内機３０から戻った潤滑油は、両室外機１０Ａ，１０Ｂの接続部分（分配管１８，２５）において、各室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量に比例して分配され、加えて各室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量に応じて対応するオイルセパレータ２６に回収される。これにより、潤滑油の不足状態にある該当室外機１０Ａ，１０Ｂにより多くの潤滑油が戻ることで、その潤滑油の不足状態が軽減される。なお、以下では、このようなコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの駆動制御を均油制御ともいう。

ちなみに、各オイルセパレータ２６で保有可能な油量は、該オイルセパレータ２６の出口管位置とその貯留する潤滑油の油面高さとの関係で決まっていることから、均油制御に伴い該当の室外機１０Ａ，１０Ｂに戻り過ぎた潤滑油は、当該室外機１０Ａ，１０Ｂの外側の冷媒回路へ流出する。従って、均油制御中で両室外機１０Ａ，１０Ｂ間に冷媒循環量差が設定される場合、潤滑油は冷媒循環量の大きい室外機１０Ａ，１０Ｂに戻りやすく、再びその外側の冷媒回路へ流出して循環を繰り返す。そして、均油制御が終了し冷媒循環量差の設定が解消されると、各室外機１０Ａ，１０Ｂの外部の冷媒回路を循環する潤滑油は該室外機１０Ａ，１０Ｂに均等に戻って潤滑油の偏りが解消される。

ところで、上記した室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油の不足状態の判断（システム低ＯＣＲ判定）は、コンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの回転速度を利用した間接的なものとなっている。そこで、各制御装置４０は、上流側温度センサ４１及び下流側温度センサ４２によって実際に検出された前記温度Ｔ１，Ｔ２を利用して、室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油の不足状態（以下、「実動作低ＯＣＲ状態」ともいう）の判断を併せて行うようにしている（不足状態判断手段）。

詳述すると、各室外機１０Ａ，１０Ｂのコンプレッサ１２（吸入口１２ａ）に供給される冷媒にはオイルセパレータ２６から冷媒配管１３ｈを通じて高温の潤滑油が戻されることで、アキュームレータ１９の出口温度Ｔ１に対しコンプレッサ１２の吸入温度Ｔ２が上昇する。また、出口温度Ｔ１に対する吸入温度Ｔ２の上昇分ΔＴ（＝Ｔ２−Ｔ１）は、オイルセパレータ２６から戻される潤滑油の量が少ないほど、即ち室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油が不足するほど該潤滑油による過熱度が減少して小さくなる。各制御装置４０は、上昇分ΔＴが所定温度Ｔｔｈを下回ることで該当の室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油の不足状態を判断する。なお、以下では、上記した室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油の不足状態の判断を実動作低ＯＣＲ判定ともいう。

また、各制御装置４０は、前記圧力ＰＨ，ＰＬの圧力差ΔＰ（＝ＰＨ−ＰＬ）が大きいときよりも小さいとき、即ち冷媒の循環速度が速いときよりも遅いときの方が所定温度Ｔｔｈが小さくなるように補正する（補正手段）。これにより、冷媒の循環速度が速く潤滑油の温度の影響が小さいときには所定温度Ｔｔｈが相対的に大きくなるように補正されて潤滑油の不足状態がより大まかに判断され、反対に冷媒の循環速度が遅く潤滑油からの熱吸収が多いときには所定温度Ｔｔｈが相対的に小さくなるように補正されて潤滑油の不足状態がより厳格に判断される。

具体的には、圧力差ΔＰが小さいとき（例えば、０．３５≦ΔＰ≦１［ＭＰａ］）、各制御装置４０は、所定温度Ｔｔｈとして相対的に小さい所定温度Ｔｔｈ１（例えば１°Ｃ）を設定する。そして、各制御装置４０は、「ΔＴ＜Ｔｔｈ１」の成立する状態が所定時間（例えば２分）継続することで、当該室外機１０Ａ，１０Ｂの実動作低ＯＣＲ判定を行う。一方、圧力差ΔＰが大きいとき（例えば、ΔＰ≧１［ＭＰａ］）、各制御装置４０は、所定温度Ｔｔｈとして相対的に大きい所定温度Ｔｔｈ２（例えば３°Ｃ）を設定する。そして、各制御装置４０は、「ΔＴ＜Ｔｔｈ２」の成立する状態が所定時間（例えば２分）継続することで、当該室外機１０Ａ，１０Ｂの実動作低ＯＣＲ判定を行う。

そして、前記実動作低ＯＣＲ判定があるときも、制御装置４０Ａ，４０Ｂは、前記均油制御を行う。これにより、前述の態様で潤滑油の不足状態が軽減される。
さらに、前記した均油制御によっても依然として低ＯＣＲ状態（実動作低ＯＣＲ状態）が解消されない場合には、潤滑油は室内機３０（室内機熱交換器３１）又は該室内機３０と各室外機１０Ａ，１０Ｂとを接続する冷媒配管の壁面に付着し寝込んでいると考えられることから、各制御装置４０は室内機油戻し制御を行う（室内機油戻し手段）。

具体的には、冷房運転時においては、室内機３０の膨張弁３３を所定時間、全開にすることにより、各室外機１０Ａ，１０Ｂで凝縮した冷媒を液状態のまま室内機３０を通過させ、室内機３０又は該室内機３０と各室外機１０Ａ，１０Ｂとを接続する冷媒配管に付着していた潤滑油を冷媒とともに押し流す。これにより、室外機１０Ａ，１０Ｂにおいて潤滑油が回収される。

あるいは、暖房時期（冬季など）においては、前記四方弁１４の切り替えにより、いわゆる除霜運転となるように冷媒の流路を変更することで、冷房運転時に準じて室外機１０Ａ，１０Ｂにおいて潤滑油が回収される。

なお、以上の均油制御、室内機油戻し制御によっても低ＯＣＲ状態（実動作低ＯＣＲ状態）を解消できない場合は、配管破損等の異常と推定されることから、各制御装置４０は、適宜の報知手段（警告灯、ブザー等）を駆動して利用者に報知する。

次に、各制御装置４０による前記した低ＯＣＲ状態の解消態様について図４のフローチャートによって総括して説明する。
室外機１０Ａ，１０Ｂが２台運転される状態において（Ｓ（ステップ）１）、システム低ＯＣＲ判定が行われる（Ｓ２）。ここで、システム低ＯＣＲ判定「あり」と判断されない場合は、更に実動作低ＯＣＲ判定が行われる（Ｓ３）。ここで、実動作低ＯＣＲ判定「あり」と判断され、あるいはＳ２においてシステム低ＯＣＲ判定「あり」と判断された場合は均油制御が行われる（Ｓ４）。

均油制御の実施後、所定時間（例えば５分）の経過を待って、実動作低ＯＣＲ状態が解消したか否かが判断される（Ｓ５）。そして、実動作低ＯＣＲ状態が解消しないと判断されると、室内機油戻し制御が行われる（Ｓ６）。

再び、実動作低ＯＣＲ状態が解消したか否かが判断され（Ｓ７）、依然として実動作低ＯＣＲ状態が解消しないと判断されると、報知処理が行われる（Ｓ８）。
一方、Ｓ３において実動作低ＯＣＲ判定「あり」と判断されず、あるいはＳ５，Ｓ７で実動作低ＯＣＲ状態が解消したと判断される場合は、通常運転が実施又は開始される（Ｓ９）。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、室外機１０Ａ，１０Ｂ間の潤滑油の不均等状態が検出されたとき、潤滑油が少ない一の室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量が、潤滑油が多い他の室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量よりも大きくなるように各対応するコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂが駆動制御されることで、潤滑油が少ない一の室外機１０Ａ，１０Ｂにより多くの潤滑油を分配することができ、室外機１０Ａ，１０Ｂ間の潤滑油をより均等にすることができる。そして、室外機１０Ａ，１０Ｂのいずれかが潤滑油の不足状態に陥ることを抑制することができる。また、室外機１０Ａ，１０Ｂ間の潤滑油の均等化は、前述の態様で各対応するコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂを駆動制御するのみで実現されるため、例えば潤滑油の不均等状態を解消するための要素部品（オイルタンクなど）を別途、設ける必要がなくなり、部品点数の増加及び配置スペースの増大を抑制することができる。

（２）本実施形態では、室外機１０Ａ，１０Ｂのコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの回転速度ＮＡ，ＮＢに基づき、各々の室外機１０Ａ，１０Ｂの冷媒循環量ＶＡ，ＶＢを演算し、室外機１０Ａ，１０Ｂ間の冷媒循環量差ＤＶを逐次演算し、冷媒循環量差ＤＶを積算し、積算された冷媒循環量差（ＳＤＶ）が所定閾値Ｖｔｈを超えることで、室外機１０Ａ，１０Ｂ間の潤滑油が不均等状態にあると判断できる。このため、室外機１０Ａ，１０Ｂのコンプレッサ１２Ａ，１２Ｂの回転速度ＮＡ，ＮＢを検出できれば、特別なセンサを設けることなく演算上で室外機１０Ａ，１０Ｂ間の潤滑油の不均等状態を検出することができ、部品点数の増加を抑制することができる。

また、潤滑油の不均等状態の検出タイミング、即ち該検出時の不均等状態の程度は、所定閾値Ｖｔｈの選択・設定によって容易に調整することができ、例えば所定閾値Ｖｔｈを比較的小さく設定しておくことで先行的に潤滑油の不均等状態を検出することができる。

（３）本実施形態では、上流側温度センサ４１及び下流側温度センサ４２により、両室外機１０Ａ，１０Ｂにおける出口温度Ｔ１及び吸入温度Ｔ２をそれぞれ実際に検出し、出口温度Ｔ１に対する吸入温度Ｔ２の上昇分ΔＴが所定温度Ｔｔｈを下回ることで、該当室外機の潤滑油の不足状態を実態に即して判断することができる。そして、いずれかの室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油が不足状態にあると判断されると、均油制御が実施されることで当該室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油の不足状態を軽減することができる。

（４）本実施形態では、低側圧力センサ４３及び高側圧力センサ４４により検出されたコンプレッサ１２の吐出口１２ｂの圧力ＰＨ及び吸入口１２ａの圧力ＰＬの圧力差ΔＰが大きいときよりも小さいときの方が所定温度Ｔｔｈが小さくなるように補正される。これにより、冷媒の循環速度が速く潤滑油の温度の影響が小さいときには所定温度Ｔｔｈが相対的に大きくなるように補正されて潤滑油の不足状態をより大まかに判断することができ、反対に冷媒の循環速度が遅く潤滑油からの熱吸収が多いときには所定温度Ｔｔｈが相対的に小さくなるように補正されて潤滑油の不足状態をより厳格に判断することができる。

（５）本実施形態では、均油制御の実施後においても、該当の室外機１０Ａ，１０Ｂの潤滑油が不足状態にあると判断されるとき、室内機油戻し制御が行われることで、室内機３０又は該室内機３０と各室外機１０Ａ，１０Ｂとを接続する冷媒配管の壁面に付着している潤滑油を回収することができ、該当室外機の潤滑油の不足状態を軽減することができる。

なお、上記の実施形態は以下のように変更してもよい。
・Ｓ２においてシステム低ＯＣＲ判定「あり」と判断された場合は、当該判断がされなくなるまで均油制御実施（Ｓ４）をそのまま繰り返すようにしてもよい。

・前記実施形態では、コンプレッサ１２の回転速度Ｎに基づいて冷媒流量を演算したが、これに代えて、該コンプレッサ１２の駆動源（ガスエンジン、電動モーターなど）の回転速度に基づいて冷媒流量を演算してもよい。

・各室外機１０Ａ，１０Ｂに設置されるコンプレッサ１２は複数台であってもよい。
・室内機３０は複数台設けてもよい。
・室外機は並列接続で３台以上設けてもよい。

・複数台ある全ての室外機（１０Ａ，１０Ｂ）を共通の一つの制御装置によって統括制御してもよい。

Ｌ…冷媒回路、１０Ａ，１０Ｂ…室外機、１２，１２Ａ，１２Ｂ…コンプレッサ（圧縮機）１５…室外機熱交換器、２０…合流部、２６…油分離器、３０…室内機、３１…室内機熱交換器、４０…制御装置（検出手段、均油手段、冷媒循環量演算手段、冷媒循環量差演算手段、冷媒循環量差積算手段、不均等状態判断手段、不足状態判断手段、補正手段、室内機油戻し手段）、４１…上流側温度センサ、４２…下流側温度センサ、４３…低側圧力センサ、４４…高側圧力センサ、４５…回転センサ。

Claims (5)

1. 冷媒を吸入するとともに該吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、冷房運転時は冷媒の凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能する室外機熱交換器及び冷媒に混入する前記圧縮機の潤滑油を分離するとともに溜まった該潤滑油を前記圧縮機に戻す油分離器をそれぞれ有し、並列接続された複数台の室外機と、
   前記各室外機に接続され、冷房運転時は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器として機能する室内機熱交換器を有する室内機と、
   前記各室外機及び前記室内機に冷媒を循環させる冷媒回路とを備える空気調和装置において、
   前記複数台の室外機間の前記潤滑油の不均等状態を検出する検出手段と、
   前記複数台の室外機間の前記潤滑油の不均等状態が検出されたとき、前記潤滑油が少ない一の前記室外機の冷媒循環量が、前記潤滑油が多い他の前記室外機の冷媒循環量よりも大きくなるように各対応する前記圧縮機を駆動制御する均油手段とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１に記載の空気調和装置において、
   前記検出手段は、
   前記複数台の室外機の前記圧縮機の回転速度に基づき前記複数台の室外機の冷媒循環量をそれぞれ演算する冷媒循環量演算手段と、
   前記複数台の室外機間の冷媒循環量差を逐次演算する冷媒循環量差演算手段と、
   前記逐次演算された冷媒循環量差を積算する冷媒循環量差積算手段と、
   前記積算された冷媒循環量差が所定閾値を超えることで、該当の室外機間の前記潤滑油が不均等状態にあると判断する不均等状態判断手段とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１又は２に記載の空気調和装置において、
   前記複数台の室外機の前記圧縮機に供給される冷媒の、前記油分離器から戻される前記潤滑油との合流部の上流側及び下流側の各々の温度をそれぞれ検出する上流側温度センサ及び下流側温度センサと、
   前記検出された上流側の温度に対する下流側の温度の上昇分が所定温度を下回ることで、該当の室外機の前記潤滑油が不足状態にあると判断する不足状態判断手段とを備え、
   前記均油手段は、前記潤滑油が不足状態にあると判断された該当の室外機の冷媒循環量が、他の前記室外機の冷媒循環量よりも大きくなるように各対応する前記圧縮機を駆動制御することを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項３に記載の空気調和装置において、
   前記圧縮機の吸入口の圧力を検出する低側圧力センサと、
   前記圧縮機の吐出口の圧力を検出する高側圧力センサと、
   前記検出された圧縮機の吐出口の圧力及び吸入口の圧力の圧力差が大きいときよりも小さいときの方が前記所定温度が小さくなるように補正する補正手段とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
5. 請求項３又は４に記載の空気調和装置において、
   前記均油手段による処理後においても、該当の室外機の前記潤滑油が不足状態にあると判断されるとき、室内機油戻し制御を行う室内機油戻し手段を備えた空気調和装置。

Images