JP3163121B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、複数台の圧縮機を備
え、これら圧縮機の運転台数および運転周波数を空調負
荷に応じて制御する空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、複数台の室内ユニットを有する
マルチタイプの空気調和機では、室外ユニットに複数台
の圧縮機を設け、これら圧縮機の運転台数および運転周
波数を各室内ユニットの空調負荷の総和に応じて制御す
る。
【0003】各圧縮機はケース内に潤滑油を充填してい
るが、その潤滑油は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。
【0004】そこで、従来より、各圧縮機のケースを均
油管で接続し、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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ただし、複数台の圧縮
機としてはインバータ駆動の能力可変圧縮機や商用交流
電源駆動の能力固定圧縮機があり、しかもこれら圧縮機
が組合わされて運転されるため、単に運転周波数に差を
持たせるだけでは潤滑油の十分な流通が困難なことが多
い。
【0006】また、商用交流電源駆動の能力固定圧縮機
については、電源周波数が50Hzの場合と60Hzの
場合とで能力が変わるため、空調負荷に対応する最適な
能力を確保できないことがある。
【0007】この発明は上記の事情を考慮したもので、
請求項1の空気調和機は、各圧縮機の潤滑油を確実に均
一化することができ、これにより各圧縮機の効率の良い
運転を続けることができ、しかも各圧縮機の寿命向上が
図れることを目的とする。
【0008】請求項2の空気調和機は、常に空調負荷に
対応する最適な能力を確保することができ、快適性の向
上が図れることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の空気調和機
は、それぞれ1つのケース内にインバータ駆動の能力可
変圧縮機と商用電源駆動の能力固定圧縮機を内蔵した
数台の圧縮機を備え、空調負荷に応じてこれら能力可変
圧縮機と能力固定圧縮機の運転台数および能力可変圧縮
機の運転周波数を可変する複数の運転パターンに切換え
る手段と、上記各圧縮機のケース間に接続した均油管
と、上記複数台の能力可変圧縮機を交互に運転周波数を
可変する制御パターンと上記複数台の能力固定圧縮機を
交互に運転停止する制御パターンを有し上記均油管を通
して上記各圧縮機間の潤滑油を流通させる複数種の均油
運転手段と、これら均油運転手段を上記複数の運転パタ
ーンに応じて選択的に実行する手段とを備える。
【0010】請求項2の空気調和機は、それぞれ1つの
ケース内にインバータ駆動の能力可変圧縮機と商用電源
駆動の能力固定圧縮機を内蔵した複数台の圧縮機を備
え、これら能力可変圧縮機と能力固定圧縮機の運転台数
および能力可変圧縮機の運転周波数を可変する複数の運
転パターンに切換える手段と、上記商用電源の周波数を
検出する手段と、上記複数の運転パターンのうち能力固
定圧縮機の運転が存在する運転パターンに切換える場
合、上記周波数の検出結果に応じて上記能力可変圧縮機
運転周波数の制御パターンを切換える手段とを備え
る。
【0011】
【作用】請求項1の空気調和機では、能力可変圧縮機と
能力固定圧縮機の運転台数および能力可変圧縮機の運転
周波数を可変する複数の運転パターンがあり、これら運
転パターンを空調負荷に応じて切換える。また、複数種
の均油運転手段として、複数台の能力可変圧縮機の運転
周波数を交互に可変する制御パターンと、複数台の能力
固定圧縮機を交互に運転停止する制御パターンとがあ
る。これら均油運転手段を上記複数の運転パターンに応
じて選択的に実行する。
【0012】請求項2の空気調和機では、能力可変圧縮
機と能力固定圧縮機の運転台数および能力可変圧縮機の
運転周波数を可変する複数の運転パターンがある。これ
ら運転パターンのうち、能力固定圧縮機の運転が存在す
る運転パターンに切換える場合に、能力可変圧縮機の運
転周波数の制御パターンを商用電源の周波数に応じて切
換える。
【0013】
【実施例】以下、この発明の第1実施例について図面を
参照して説明する。この実施例は、請求項1の空気調和
機に相当する。
【0014】図1において、Aは1台の室外ユニット
で、この室外ユニットAに分配ユニットBを介して複数
台の室内ユニットC1 ,C2 ,C3 を配管接続してい
る。
【0015】室外ユニットAは、2つの圧縮機を1つの
ケース内に収めたタイプの圧縮機1、および同じく2つ
の圧縮機を1つのケース内に収めたタイプの圧縮機2を
備える。
【0016】すなわち、圧縮機1は、インバータ駆動の
能力可変圧縮機3、および商用電源駆動の能力固定圧縮
機4を有する。圧縮機2は、インバータ駆動の能力可変
圧縮機5、および商用電源駆動の能力固定圧縮機6を有
する。以下、説明の都合上、圧縮機1,2を圧縮機ケー
ス1,2と称する。
【0017】これら圧縮機3,4,5,6の冷媒吐出口
に、それぞれ逆止弁7を順方向に介し、さらに四方弁8
を介し、室外熱交換器9を接続する。
【0018】室外熱交換器9に冷房サイクル形成用の逆
止弁10および受液器11を介してヘッダHを接続す
る。このヘッダHから室外熱交換器9にかけて、暖房用
の膨張弁12を接続する。
【0019】ヘッダHに、電動式の流量調整弁(パルス
モータバルブ;以下、PMVと略称する)21,31,
41、および冷房用の膨張弁22,32,42と暖房サ
イクル形成用の逆止弁23,33,43の並列体を介
し、室内熱交換器24,34,44を接続する。
【0020】室内熱交換器24,34,44にヘッダH
を接続し、そのヘッダHをアキュ―ムレ―タ13を介し
て圧縮機3,4,5,6の冷媒吸込口に接続する。
【0021】こうして、室外ユニットA、分配ユニット
B、および室内ユニットC1 ,C2 ,C3 において、ヒ
ートポンプ式冷凍サイクルを構成している。
【0022】すなわち、冷房運転時は図示実線矢印の方
向に冷媒を流して冷房サイクルを形成し、暖房運転時は
四方弁8の切換作動により図示破線矢印の方向に冷媒を
流して暖房サイクルを形成する。
【0023】上記冷房用膨張弁22,32,42はそれ
ぞれ感温筒22a,32a,42aを有しており、これ
ら感温筒を室内熱交換器24,34,44のガス側冷媒
配管にそれぞれ取付ける。
【0024】また、圧縮機ケース1,2のそれぞれの基
準油面レベル位置に均油管接続口を設け、その両接続口
を均油管14で接続する。この均油管14は、潤滑油を
流通させるためのものである。
【0025】制御回路を図2に示す。
【0026】室外ユニットAは室外制御部50を備えて
いる。この室外制御部50に分配ユニットBの分配制御
部60を接続し、その分配制御部60に室内ユニットC
1 ,C2 ,C3 のそれぞれ室内制御部70を接続する。
【0027】室外制御部50は、マイクロコンピュ―タ
およびその周辺回路からなる。この室外制御部50に、
四方弁8、インバ―タ51,53、スイッチ52,5
4、タイマ55、周波数検出部56を接続する。
【0028】インバ―タ回路51,53は、商用交流電
源57の電圧を整流し、それを室外制御部50の指令に
応じたスイッチングによって所定周波数の電圧に変換
し、出力するものである。この出力は、圧縮機モ―タ3
M,5Mの駆動電力として供給する。
【0029】スイッチ52,54は、たとえばリレー接
点である。このスイッチ52,54をそれぞれ介して、
商用交流電源57に圧縮機モータ4M,6Mを接続す
る。
【0030】周波数検出部56は、商用交流電源57の
周波数(50Hzまたは60Hz)を検出するものであ
る。
【0031】分配制御部60は、マイクロコンピュ―タ
およびその周辺回路からなる。この分配制御部60に、
PMV21,31,41を接続する。
【0032】室内制御部70は、マイクロコンピュ―タ
およびその周辺回路からなる。この室内制御部70に、
リモートコントロール式の操作器(以下、リモコンと略
称する)71、および室内温度センサ72を接続する。
【0033】そして、室内制御部70は、次の機能手段
を備える。
【0034】(1)リモコン71の操作に基づく運転開
始指令,運転モード設定指令,および運転停止指令を分
配ユニットBに送る手段。
【0035】(2)室内温度センサ72の検知温度とリ
モコン71での設定室内温度との差を空調負荷として求
め、その空調負荷データを分配ユニットBに送る手段。
【0036】分配制御部60は、次の機能手段を備え
る。
【0037】(1)室内ユニットC1 ,C2 ,C3 の空
調負荷の総和を求め、その総合空調負荷データを室外ユ
ニットAに送る手段。
【0038】(2)室内ユニットC1 ,C2 ,C3 の空
調負荷に応じてPMV21,31,41の開度を制御す
る手段。
【0039】室外制御部50は、次の機能手段を備え
る。
【0040】(1)圧縮機3,4,5,6の運転台数お
よび運転周波数を空調負荷の総和に応じて複数のパター
ンに切換える手段。
【0041】(2)互いに異なる制御パターンを有し、
均油管14を通して圧縮機ケース1の潤滑油と圧縮機ケ
ース2の潤滑油とを流通させる複数種の均油運転手段。
【0042】(3)これら均油運転手段を圧縮機3,
4,5,6の運転台数および運転周波数のパターンに応
じて選択的に実行する手段。
【0043】次に、上記の構成において作用を説明す
る。
【0044】運転時、図3に示すように、圧縮機3,
4,5,6の運転台数および運転周波数を空調負荷の総
和に応じて複数のパターンI,II,III,IVに切換え
る。
【0045】すなわち、空調負荷が小さいとき(L1
2 )、パターンIを選択して圧縮機3の能力可変運転
を実行する。
【0046】空調負荷が少し増すと(L2 〜L3 )、パ
ターンIIを選択して圧縮機3,5のそれぞれ能力可変運
転を実行する。
【0047】空調負荷がさらに増すと(L3 〜L4 )、
パターンIII を選択して圧縮機3,5の能力可変運転お
よび圧縮機4の能力固定運転を実行する。
【0048】空調負荷が大きくなると(L4 〜L5 )、
パターンIVを選択して圧縮機3,5の能力可変運転およ
び圧縮機4,6の能力固定運転を実行する。
【0049】そして、パターンIでは、圧縮機ケース1
側の圧縮機3のみが運転状態にあって、図4に示すよう
に圧縮機ケース1の潤滑油が多いことから、均油運転は
不要として実行しない。
【0050】パターンIIでは、図5に示すように、圧
縮機3の運転周波数F3 をta分ずつ下げて上げる均油
運転と、圧縮機5の運転周波数F5 を同じくta分ずつ
下げて上げる均油運転とをt分ごとに繰返し実行する。
ta分,t分は、タイマ55で計時する。
【0051】この場合、運転周波数F3 の下げ上げは、
図6に示すように、先ず圧縮機ケース1の潤滑油を圧縮
機ケース2に移動させ(上の絵)、次に圧縮機ケース2
の潤滑油を圧縮機ケース1に移動させる(下の絵)。運
転周波数F5 の下げ上げは、図7に示すように、先ず圧
縮機ケース2の潤滑油を圧縮機ケース1に移動させ(上
の絵)、次に圧縮機ケース1の潤滑油を圧縮機ケース2
に移動させる(下の絵)。この潤滑油の交互移動によ
り、圧縮機ケース1,2の潤滑油が均一化される。
【0052】パターンIII では、図8に示すように、運
転状態にある圧縮機4の運転をt分だけオフし、同時に
運転停止状態にある圧縮機6の運転をオンする。この均
油運転を定期的に実行する。
【0053】この場合、図9に示すように、圧縮機ケー
ス1の潤滑油が多くなっている状態から(上の絵)、圧
縮機4の運転オフと圧縮機6の運転オンによって圧縮機
ケース1の潤滑油が圧縮機ケース2に移動する(下の
絵)。そして、図10に示すように、圧縮機ケース2の
潤滑油が多くなっている状態から(上の絵)、圧縮機4
の運転オンと圧縮機6の運転オフによって圧縮機ケース
2の潤滑油が圧縮機ケース1に移動する(下の絵)。こ
の潤滑油の交互移動により、圧縮機ケース1,2の潤滑
油が均一化される。
【0054】パターンIVでは、パターンIIと同じく、図
5に示すように、圧縮機3の運転周波数F3 をta分ず
つ下げて上げ、次に圧縮機5の運転周波数F5 を同じく
ta分ずつ下げて上げ、これをt分ごとに繰返す。
【0055】このように、圧縮機3,4,5,6の運転
台数および運転周波数のパターンに従い、異なる種類の
均油運転を選択的に実行することにより、圧縮機ケース
1,2の潤滑油を確実に均一化することができる。
【0056】したがって、圧縮機3,4,5,6の効率
の良い運転を続けることができ、しかも圧縮機3,4,
5,6の寿命向上が図れる。
【0057】一方、圧縮機4や圧縮機6の能力固定運転
が存在するパターンIII ,IVでは、電源57の周波数が
50Hzの場合と60Hzの場合とで、能力に差が生じ
る(図3に斜線で囲む部分)。
【0058】そこで、パターンIII ,IVでは、周波数検
出部56の検出結果を基に、圧縮機3,5の運転周波数
3 ,F5 の制御パターンを切換える。
【0059】すなわち、50Hzの場合は、60Hzの
場合に比べて運転周波数を所定値高く設定する。
【0060】たとえば、パターンIIからパターンIII に
切換わる空調負荷L3 のタイミングでは、50Hzにお
いて、運転周波数F3 ,F5 を70Hzに設定する。6
0Hzにおいては、運転周波数F3 ,F5 を50Hzに
設定する。
【0061】こうして、電源周波数に基づく圧縮機4,
6の能力変動分を圧縮機3,5の能力補正によって吸収
することにより、常に空調負荷に対応する最適な能力を
確保することができ、快適性の向上が図れる。
【0062】なお、上記実施例では、圧縮機3,5をイ
ンバータ駆動の能力可変圧縮機、圧縮機4,6を商用電
源駆動の能力固定圧縮機としたが、圧縮機3のみをイン
バータ駆動の能力可変圧縮機、圧縮機4,5,6を商用
電源駆動の能力固定圧縮機として用いる場合にも同様に
実施可能である。
【0063】この場合の運転台数および運転周波数のパ
ターン例を図11に示す。
【0064】この例では、圧縮機4,5,6の能力固定
運転が存在するパターンII,III ,IVにおいて、電源5
7の周波数が50Hzの場合と60Hzの場合とで、能
力に差が生じる(図3に斜線で囲む部分)。
【0065】そこで、パターンII,III ,IVでは、周波
数検出部56の検出結果を基に、圧縮機3の運転周波数
3 の制御パターンを切換える。
【0066】また、上記実施例において、運転台数およ
び運転周波数のパターンの切換に図12に示すヒステリ
シス特性を付加すれば、パターンの頻繁な切換を防ぐこ
とができる。すなわち、パターンIからパターンIIへの
切換は空調負荷L2 において行ない、パターンIIからパ
ターンIへの切換は空調負荷L2 よりもαだけ小さい値
において行なう。他のパターン切換えに際しても、同じ
ヒステリシス幅αを設ける。
【0067】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、請
求項1の空気調和機は各圧縮機の潤滑油を確実に均一
化することができ、これにより各圧縮機の効率の良い運
転を続けることができ、しかも各圧縮機の寿命向上が図
れる。
【0068】請求項2の空気調和機は常に空調負荷に
対応する最適な能力を確保することができ、快適性の向
上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の冷凍サイクルの構成を示
す図。
【図2】同実施例の制御回路の構成を示すブロック図。
【図3】同実施例における運転台数および運転周波数の
パターンを示す図。
【図4】同実施例のパターンIにおける圧縮機ケース
1,2の潤滑油量を示す図。
【図5】同実施例における均油運転の制御パターンを示
す図。
【図6】図5の均油運転での圧縮機ケース1,2の潤滑
油量の変化を示す図。
【図7】図5の均油運転での圧縮機ケース1,2の潤滑
油量の変化を示す図。
【図8】同実施例における他の均油運転の制御パターン
を示す図。
【図9】図8の均油運転での圧縮機ケース1,2の潤滑
油量の変化を示す図。
【図10】図8の均油運転での圧縮機ケース1,2の潤
滑油量の変化を示す図。
【図11】同実施例における運転台数および運転周波数
のパターンの変形例を示す図。
【図12】同実施例における運転台数および運転周波数
のパターンの切換方法の変形例を示す図。
【符号の説明】
A…室外ユニット、B…分配ユニット、C,C,C
…室内ユニット、1,2…2つの圧縮機を1つのケー
ス内に収めたタイプの圧縮機、3,5…能力可変圧縮
機、4,6…能力固定圧縮機、14…均油管、50…室
外制御部、55…タイマ、56…周波数検出部、60…
分配制御部、70…室内制御部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−41769(JP,A) 特開 昭57−182039(JP,A) 特開 昭61−138045(JP,A) 特開 平1−203855(JP,A) 特開 平1−193088(JP,A) 特開 平2−262387(JP,A) 特開 平1−262387(JP,A) 実開 昭57−114331(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 1/00 F25B 13/00 F24F 11/02 102

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ1つのケース内にインバータ駆
    動の能力可変圧縮機と商用電源駆動の能力固定圧縮機を
    内蔵した複数台の圧縮機を備え、空調負荷に応じてこれ
    ら能力可変圧縮機と能力固定圧縮機の運転台数および能
    力可変圧縮機の運転周波数を可変する複数の運転パター
    ンに切換える手段と、前記各圧縮機のケース間に接続し
    た均油管と、前記複数台の能力可変圧縮機を交互に運転
    周波数を可変する制御パターンと前記複数台の能力固定
    圧縮機を交互に運転停止する制御パターンを有し前記均
    油管を通して前記各圧縮機間の潤滑油を流通させる複数
    種の均油運転手段と、これら均油運転手段を前記複数の
    運転パターンに応じて選択的に実行する手段とを具備し
    たことを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項2】 それぞれ1つのケース内にインバータ駆
    動の能力可変圧縮機と商用電源駆動の能力固定圧縮機を
    内蔵した複数台の圧縮機を備え、これら能力可変圧縮機
    と能力固定圧縮機の運転台数および能力可変圧縮機の運
    転周波数を可変する複数の運転パターンに切換える手段
    と、前記商用電源の周波数を検出する手段と、前記複数
    の運転パターンのうち能力固定圧縮機の運転が存在する
    運転パターンに切換える場合、前記周波数の検出結果に
    応じて前記能力可変圧縮機の運転周波数の制御パターン
    を切換える手段とを具備したことを特徴とする空気調和
    機。
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