JP2925715B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、複数台の圧縮機が並列につながれる冷凍
（空気調和）装置に関する。

（ロ）従来の技術 近年、ビル用のマルチ形の空気調和装置は、特開平２
−85656号公報の第10図で示されるように、室内熱交換
器（室内ユニット）を複数個並列に配置すると共に、こ
れら室内熱交換器へつながれる冷媒管に対して圧縮機を
複数個並列に配置して、このマルチ形空気調和装置の大
型化や大容量システム化を図っている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 このように大容量システム化を図ったマルチ形空気調
和装置においては、圧縮機が複数個並列に配置されてい
るため、これら圧縮機内の潤滑油（以下単に「油」と言
う。）の量がアンバランスとなるおそれが考えられる。
圧縮機内の油量が適正値よりも少なくなると、圧縮機内
の部材の摩耗が早く進んで、空気調和装置の寿命が短か
くなる。

本発明は並列に配置された夫々の圧縮機内の油量を常
に適正値に保ってこの空気調和装置の寿命の長期化を図
ることを目的としたものである。

（ニ）課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明は圧縮機と油分離
器とこの油分離器にて分離された油を前記圧縮機へ戻す
戻し管とを有する熱源ユニットを複数台並列につないだ
冷凍装置において、前記各熱源ユニットの戻し管同志を
連接管でつなぎ、前記戻し管および／又は前記連接管に
は前記油分離器から夫々の圧縮機へ戻す油の量を調整す
る弁を設けたことを特徴とする。

（ホ）作用 並列につながれた複数台の熱源ユニットの圧縮機を同
時に運転させ、一方の熱源ユニットの圧縮機の油が減少
したときには、弁の開度を調整して他方の熱源ユニット
の圧縮機へ戻されるべき油を連接管を介して一方の熱源
ユニットの圧縮機へ流す。

（へ）実施例 第１図は本発明の第１の実施例を示し、１はビル等に
据付けられるマルチ型の空気調和（冷凍）装置で、この
装置は、ガス管２と液管３とから構成される冷媒管４に
対して、並列に接続された複数台の室内ユニット5,6
と、同じく冷媒管４に対して並列に接続された複数台の
室外ユニット（熱源ユニット）7,8とから構成されてい
る。そして、これら室内ユニット5,6並びに室外ユニッ
ト7,8の数はビルの大きさ（空調負荷の量）によって増
減可能である。

そして、室内ユニット5,6には冷房用減圧器（弁）９
と室内熱交換器10とが内蔵されている。この冷房用減圧
器９は、暖房時に弁の開度がほぼ全開状態に設定され、
冷房時に弁の開度が負荷に応じて調整されるものであ
る。11はガス管２と液管３とをつなぐキャピラリチュー
ブである。

一方、室外ユニット7,8において、12,13は圧縮機、14
はこの圧縮機の吐出管に設けられた油分離器、15は四方
弁、16は室外熱交換器で、暖房用減圧器（弁）17を介し
て液管３につながれている。そして、この暖房用減圧器
17は冷房時に弁の開度がほぼ全開状態に設定され、暖房
時に弁の開度が負荷に応じて調整されるものである。18
は圧縮機12,13の吸込管20に設けられたアキュムレータ
である。19は油戻し管で、入口端が油分離器14に、出口
端が圧縮機12,13の吸込管20に夫々つながれている。21,
22はこの油戻し管19に設けられた調整弁で、制御器23か
らの信号によってその開度が制御される。24は圧縮機1
2,13に取り付けられた油面検出センサで、このセンサで
検出した値が制御器23に入力される。25は油戻し管19同
志をつなぐ連接管である。このように、いずれの室外ユ
ニット7,8も略同一の部品で、しかもこれら部品は同様
に配管で接続されている。又、これら室外ユニット7,8
の制御器23は信号線29でつながれている。

このような構成を有するマルチ型空気調和装置１にお
いて、冷房運転を行なう場合は、いずれの四方弁15も実
線状態に設定して、いずれの圧縮機12,13をもまず運転
させる。これによって、夫々の圧縮機12,13から吐出さ
れた冷媒は、油分離器14、四方弁15、室外熱交換器16、
暖房用減圧器17と夫々並流し、液管３で合流する。そし
てこの液管３を流れている冷媒は夫々の冷房用減圧器９
（この減圧器９の弁開度は、ほぼ全開状態となってい
る）を介して夫々の室内熱交換器10へ導びかれる。その
後これらの室内熱交換器10から流れ出た冷媒はガス管２
で合流する。そして、このガス管２内の冷媒は夫々の室
外ユニット7,8に分流され、四方弁15、アキュムレータ1
8を介して夫々の圧縮機12,13に戻される（実線矢印参
照）。

このような運転状態において、例えば冷房負荷が減少
した場合は、一方の室内ユニット５のみ運転を停止し、
それにともなって、一方の室外ユニット７（一方の圧縮
機12）のみ運転を停止する。換言すれば、冷房負荷の増
減に応じて、これら圧縮機12,13は同時運転を行なった
り、個別運転を行なったりする。このような運転制御を
行なうことにより、夫々の圧縮機12,13に戻される油の
量が変化し、夫々の圧縮機12,13内の油の量にアンバラ
ンスが生じる。例えば、一方の圧縮機12が時々運転され
るのに対し、他方の圧縮機13が常に運転されているので
あれば、この他方の圧縮機13へ戻ってこの圧縮機13に溜
まる油の量は増加し、一方の圧縮機12に溜まる油の量が
減少ぎみとなる（第１図実線状態）。そこでこのような
状態での両圧縮機12,13の運転中に、一方の圧縮機12の
油面センサ24で油面の低下（油量の減少）を検出する。
その検出信号が夫々の制御器23に送られて、他方の制御
器23からは他方の調整弁22の弁開度を絞りぎみにする信
号が出力され、又、一方の制御器23からは一方の調整弁
21の弁開度を開きぎみにする信号が出力される。これら
の出力によって、一点鎖線の矢印で示すように、他方の
圧縮機13へは他方の油分離器14からの油の一部が流れ込
む。これに対し、一方の圧縮機12へは一方の油分離器14
からの油の全量が流れ込むと共に、一方の油分離器14か
らの油も連接管25を介して流れ込む。すなわち、他方の
圧縮機13へ戻る油の量を抑えて、その分、一方の圧縮機
12へ油を流すようにして、両圧縮機12,13に溜められる
油の量のバランスをとるようにしている。従って、いず
れの圧縮機12,13も油切れ運転を行なうおそれは少な
く、圧縮機12,13の耐久性の向上が図れる。尚、他方の
圧縮機13内の油量が減少し、一方の圧縮機12内の油量が
増加した時には、上述の調整弁21,22の弁開度を反対に
設定して、両圧縮機12,13内の油量のバランスをとる。

又、暖房運転時は四方弁15を破線矢印の状態に設定し
て圧縮機12,13を運転させれば良い。この運転時におい
ても、暖房負荷の増減に応じてこれら圧縮機12,13は同
時運転を行なったり、個別運転を行なったりして、この
増減に応じた運転制御が行なわれる。そして、これらの
運転制御によって両圧縮機12,13に溜められる潤滑油の
量にアンバランスが生じた場合は、上述の方法によって
そのアンバランスを解消する。尚、調整弁20,21は連接
管25に設けても良い。

上述の両圧縮機12,13のうち、少なくとも１台は、例
えば周波数変換器からの出力を受けて圧縮能力を可変す
ることのできる圧縮機（以下「インバータ圧縮機」とい
う）としても良い。一例として、一方の圧縮機12を１馬
力から６馬力まで圧縮能力を変えられるインバータ圧縮
機とし、他方の圧縮機13は５馬力の定格のものとした場
合が考えられる。このように、容量制御可能な圧縮機12
の最大馬力（６馬力）を定格圧縮機13の馬力（５馬力）
よりも大きく設定したのは、夫々の圧縮機の運転制御に
よって、１馬力から11馬力まで全域にわたってほぼリニ
ア（直線的）な容量制御を行なわせるためである。（第
１表参照） これに対し、５馬力のインバータ圧縮機と、６馬力の
定格圧縮機とを組み合わせた場合は、第２表に示すとお
りの夫々の圧縮機の運転制御となり、１馬力〜５馬力、
７馬力〜11馬力のリニアな制御は行なえるが、５馬力か
ら７馬力でのリニアな制御が不可能となる。

上述の実施例では、夫々の室外ユニット7,8におい
て、その冷媒回路の共通化を図って、冷媒管４に対して
並列につなげるようこの室外ユニット7,8を構成したの
で次のような４つの特徴がある。

この空気調和装置１の容量制御化や大容量システム
化が図れる。

すなわち夫々の圧縮機として例えば５馬力の定格のも
のを２台使用した場合は、これら圧縮機の個別運転並び
に同時運転によって５馬力と10馬力との二段の容量制御
が行なえる空気調和装置が形成される。又６馬力（１馬
力から６馬力まで能力が可変できる）の容量制御圧縮機
と、５馬力の定格圧縮機とを並用した場合には１馬力か
ら11馬力までのリニア（直線的）な容量制御が行なえる
空気調和装置が形成される。更に、将来の増設により空
気負荷が増加した時は、室外ユニットや室内ユニットを
冷媒管につなぐことにより大容量化が図れる。

据付工事の省力化が図れる。

すなわち、室外ユニットには１つの圧縮機と室外側熱
交換器とを主に内蔵させるようにしたので、この室外ユ
ニットを小型化することができ、この室外ユニットをビ
ル内のエレベーターで、屋上等に搬入することができ、
クレーン車等で、ビル外からビルの屋上へ室外ユニット
を搬入する手間が省け、クレーン車の使用料等のコスト
削減や危険回避を図ることができる。

故障時のバックアップの対応が図れる。

すなわち、室外ユニットを並列に接続したので、例え
ば１台のユニットが故障したとしても残りのユニットを
運転させることによって、空気調和装置の運転が完全に
停止されるおそれをなくすことができる。

室外ユニットの設計の省力化、標準化が図れる。す
なわち、これらの室外ユニットはその冷媒回路が略同一
であるため共通の冷凍部品を使用することができ、これ
によって設計の省力化や標準化によって、コストダウン
を図ることができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示したもので、第１
の実施例（第１図参照）との相違点は、圧縮機30,31と
して、その圧縮機30,31のケース内の冷媒圧力が低圧状
態となる圧縮機（具体的にはスクロール型圧縮機やレシ
プロ型圧縮機）を用いて、その低圧状態の部分に戻し管
32,33をつなぐようにした点である。そしてこれら圧縮
機30,31の順次起動が行なえるようにして油切れ状態の
圧縮機30の起動を遅らせ、この状態の圧縮機30の摩耗を
少なくすることを目的としたものである。すなわち、こ
れら圧縮機30,31の運転開始（起動）に際して、あらか
じめこれら圧縮機30,31の運転停止時に、油面センサ24
でこの機内の油量を検出しておき、運転開始に当って
は、油量が所定量よりも少ない方の圧縮機30よりも油量
が（所定量よりも）多い方の圧縮機31を先に起動させ
る。そして、この停止中の圧縮機30の戻し管32の調整弁
34の開度を運転中の圧縮機31の戻し管33の調整弁35の開
度よりも大きくして、実線矢印のように、停止中（油量
が少ない）の圧縮機30へ油を導びく。そして、この圧縮
機30内の油量が所定量まで達したらこの圧縮機30の運転
を開始する。これによってこの圧縮機の油切れ運転を未
然に防止して、機内の部品の摩耗が進みにくいようにし
ている。尚、第１図に示した符号と同一のものは同一符
号を付してその説明は省略した。

第３図は第３の実施例を示し、第１図に示した第１の
実施例との相違点は、四方弁の代りに切換弁（後述す
る）を複数個備えて、一方の室内ユニット40で冷房運転
が、他方の室内ユニット41で暖房運転が夫々同時に行な
えるようにしたものである。詳述すると、室内ユニット
40,41と室外ユニット42,43とをつなぐ冷媒管44を、高圧
ガス管45と、低圧ガス管46と、液管47とから構成する。
この圧縮機12,13の吐出管48を低圧ガス管46と室外熱交
換器16の一端49に分岐接続し、又、圧縮機12,13の吸込
管50を高圧ガス管45と室外熱交換器16の一端49に分岐接
続する。この室外熱交換器16の他端51と液管47とを第１
の減圧器52を介して接続し、一方、室内熱交換器53の一
端54を分岐して夫々切換弁55を介して高圧ガス管45と低
圧ガス管46とにつなぎ、この室内熱交換器53の他端56を
第２の減圧器57を介して液管47につなぐ。このように構
成したマルチ型空気調和装置59において、一方の室内ユ
ニット40を冷房運転、他方の室内ユニット41を暖房運転
させる場合は、２つの圧縮機12,13から吐出された冷媒
が実線矢印のように流れるよう各切換弁55,58の開閉を
行なう。そして、一方の室内ユニット40の熱交換器53を
蒸発器として作用させ、他方の室内側熱交換ユニット41
の熱交換器53を凝縮器として作用させる。このようなマ
ルチ型空気調和装置59においても、夫々の圧縮機12,13
に設けた油面センサ24でその圧縮機12,13内の油量を検
出して、その量が設定値よりも少なくなった場合には前
述の動作と同様な調整弁21,22の操作でこの油量を設定
値に保つようにしている。尚第１図に示した符号のもの
と同一のものは、同一符号を付して、その説明は省略し
た。

第４図は第４の実施例を示し、第１図に示した第１の
実施例との相違点は、夫々の圧縮機の油分離器14や、油
戻し管19やこの油戻し管同志をつなぐ連接管25を廃止す
ると共に、これらの圧縮機をいずれも容量制御可能な圧
縮機60,61とし、これら圧縮機の能力制御をこれら圧縮
機60,61に設けた油面センサ24で検出する値に基づいて
行なわせる制御器62を備えるようにした点である。すな
わち、この空気調和装置63によれば夫々の圧縮機60,61
内の油量を油面検出センサ24で検出して、油量が所定値
よりも低下した時には圧縮機60,61の能力を増加（電動
機の回転数をアップ）させる信号が制御器62から出力さ
れる。これによって圧縮機60,61へ戻る冷媒量が増加
し、これにともなって圧縮機60,61へ溜められる油量も
増加する。尚、第１図に示した符号のものと同一のもの
には、同一符号を付してその説明は省略した。

第５図は上述したこれらの空気調和装置1,59,63を一
般家屋に据付けた場合の設置例を示したので、この家屋
70は仕切壁71によって居間72と、洋間73と、寝室74と、
台所75とに区画されている。この家屋の建築時に仕切壁
71内に冷媒管４を埋め込んでおき、この冷媒管４の先端
76を各室や室外に臨ませた状態で封止しておく（例えば
温水コンセントやガスコンセントのような状態）。そし
て空調の必要な室に室内ユニット5,6を据付け、その室
内ユニットの台数すなわち空調負荷に応じて、必要な台
数の室外ユニット7,8を室外に設置することもできる。
又将来室内ユニットを増設した時には、それに応じて室
外ユニットも増設する。このように、本発明の空気調和
装置は、室内外ユニットの増設が可能で、この装置の大
容量システム化により家屋の総合空調を図ることができ
る。

（ト）発明の効果 以上述べたように本発明によれば、一方の熱源ユニッ
トの圧縮機の潤滑油が減少したときには、弁の開度調整
によって、他方の熱源ユニットの圧縮機へ戻されるべき
潤滑油を連接管を介して一方の熱源ユニットの圧縮機へ
流して、圧縮機内の部品の消耗を遅らせて冷凍装置の寿
命を長くすることができる。

そして、冷凍装置の容量制御化、大容量システム化、
据付工事の省力化、故障時のバックアップの対応、熱源
ユニットの設計の省力化及び標準化が図れる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を示すもので、第１図は第１の実施例を示
す冷媒回路図、第２図は第２の実施例を示す要部冷媒回
路図、第３図は第３の実施例を示す冷媒回路図、第４図
は第４の実施例を示す要部冷媒回路図、第５図は本発明
の空気調和装置が一般の家屋に据付けられた状態を示す
説明図である。 1,59,63……冷凍（空気調和）装置、10,53……室内熱交
換器、12,13,30,31,60,61……圧縮機、14……油分離
器、19……戻し管、20,21,34,35……調整弁、25……連
接管、62……制御器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と油分離器とこの油分離器にて分離
   された油を前記圧縮機へ戻す戻し管とを有する熱源ユニ
   ットを複数台並列につないだ冷凍装置において、前記各
   熱源ユニットの戻し管同志を連接管でつなぎ、前記戻し
   管および／又は前記連接管には前記油分離器から夫々の
   圧縮機へ戻す油の量を調整する弁を設けたことを特徴と
   する冷凍装置。