JP3819652B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の室外ユニットを室内ユニットから延びるユニット間配管に並列につないだ空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、室外熱交換器と圧縮機とオイルセパレータとを有し、このオイルセパレータで分離されたオイルを戻し管を介して前記圧縮機に戻す室外ユニットを複数台備え、これらの室外ユニットを室内ユニットから延びるユニット間配管に並列につなぐと共に、各室外ユニットにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニットのオイル量が不足した場合、他の室外ユニットからオイルを回収して各室外ユニット間のオイル量をバランスさせる手段を備えた空気調和装置が知られている(特開平5−240520号公報)。
【0003】
この種のものでは、従来、圧縮機に油面センサを取り付け、この油面センサで検出されたオイルの油面が所定の油面を下回った場合、当該室外ユニットのオイルの量が不足したとして、各室外ユニット間のオイル量をバランスさせる手段を動作させるように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、油面センサが圧縮機に取り付けられているので、この圧縮機の振動が大きい場合、例えばエンジン駆動の圧縮機等では、この振動が大きく影響して油面センサの耐久性が低下すると共に、当該オイル量を正確に検出できなくなるという問題がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、センサの耐久性を向上させることができ、しかもオイル量を正確に検出することができるセンサを備えた空気調和装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、室外熱交換器と圧縮機とオイルセパレータとを有し、このオイルセパレータで分離されたオイルを戻し管を介して前記圧縮機に戻す室外ユニットを複数台備え、これらの室外ユニットを室内ユニットから延びるユニット間配管に並列につなぐと共に、各室外ユニットにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニットのオイル量が不足した場合、他の室外ユニットからオイルを回収して各室外ユニット間のオイル量をバランスさせる手段を備えた空気調和装置において、前記オイルセパレータと前記圧縮機との間を強制オイル戻し管及び常時オイル戻し管で連結し、この常時オイル戻し管でオイル戻しが可能な第一レベルのオイルセパレータ内の油面を検出するセンサを当該オイルセパレータに設け、このセンサによってオイルセパレータ内のオイル量が当該第一レベルの油面以下のオイル量であると検出された場合、当該室外ユニット内のオイル量が不足したと推定して他の室外ユニットからオイルを回収すると共に、圧縮機の起動時、圧縮機の回転数不安定時、或いはオイルセパレータ内のオイル量が前記第一レベルの油面よりも低い第二レベルの油面以下のオイル量である時、強制オイル戻し管を通じて自己のオイルセパレータ内のオイルを圧縮機に戻すことを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の発明は、請求項1に記載のものにおいて、前記センサが常時オイル戻し管でオイル戻しが可能なオイルセパレータ内の油面を検出可能な油面センサであることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【0011】
図1において、1a,1bは室外ユニットを示し、3a,3bは室内ユニットを示している。室外ユニット1aは、アキュームレータ10aと、ガスエンジン駆動による圧縮機11aと、オイルセパレータ12aと、四方弁13aと、室外熱交換器14aと、室外電動式膨脹弁15aとで構成されている。なお、17aは室外熱交換器14aのファンである。室外ユニット1bについては、以下の構成を含めて、室外ユニット1aと同じであるので、説明を省略する。
【0012】
また、室内ユニット3aは、室内熱交換器34aと、室内電動式膨脹弁35a(以下「室内メカ弁35a」という。)とで構成されている。なお、室内ユニット3bについては、以下の構成を含めて、室内ユニット3aと同じであるので、説明を省略する。この室内ユニット3a,3bからは、ガス管5及び液管7からなるユニット間配管が延び出し、このユニット間配管には、室外ユニット1a,1bが並列に接続されている。
【0013】
オイルセパレータ12aは、圧縮機11aから吐出される冷媒中の潤滑油を分離するものであり、ここで分離された潤滑油は常時オイル戻し管21aと強制オイル戻し管22aとを通じて圧縮機11aに戻される。常時オイル戻し管21aにはキャピラリーチューブ24aが設けられ、このキャピラリーチューブ24aによって圧縮機11aに戻されるオイルに流路抵抗がかけられる。この常時オイル戻し管21aはオイルセパレータ12aの中程につながれ、これがつながれた位置よりもオイルセパレータ12a内のオイルの油面が上回る限りにおいて、この常時オイル戻し管21aを通じてオイルが常時圧縮機11aの吸込管に戻される。強制オイル戻し管22aには開閉弁23a,25aが設けられる。この強制オイル戻し管22aは、オイルセパレータ12aの底部につながれ、開閉弁23a,25aを開くことによってオイルセパレータ12a内のオイルが強制的に圧縮機11aの吸込管に戻される。
【0014】
室外ユニット1a,1bの強制オイル戻し管22a,22bどうしは、バランス管51によりつながれる。このバランス管51は、第3の補助管53aを通じて、四方弁13aとチェッキ弁18aとの間につながれ、第3の補助管53aには第3の開閉弁55aが設けられる。
【0015】
第3の開閉弁55aが開き、四方弁13aが図示の位置に切り替わると、バランス管51は室外熱交換器14aに連通する。
【0016】
この空気調和機では、各室外ユニット1a,1bにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニット1a,1bのオイル量が不足した場合、他の室外ユニット1a,1bからオイルを回収して各室外ユニット1a,1b間のオイル量をバランスさせる制御が行われる。
【0017】
従来の構成では、オイル量を計測する油面センサが圧縮機に取り付けられているので、この圧縮機の振動が大きい場合、例えばガスエンジン駆動の圧縮機等では、この振動が大きく影響して油面センサの耐久性が低下すると共に、当該オイル量を正確に検出することができない。
【0018】
この実施形態では、図2に示すように、振動の影響を受けないオイルセパレータ12a,12bに対し、フロートスイッチからなる油面センサSa、Sbがそれぞれ取り付けられる。
【0019】
これによれば、ガスエンジン11b等の振動の影響を受けることなく、以下のように、各圧縮機11a、11bのオイル量の推定が可能になり、油面センサSa、Sbの耐久性が向上する。なお、油面センサSa、Sbは同一構成であるので、以下では、一方の油面センサSaについて説明し、他方の油面センサSbについてはその説明を省略する。
【0020】
図2において、圧縮機11aはガスエンジン11bによって駆動される。11c、11dはプーリ、11eはVベルトである。
【0021】
上述した常時オイル戻し管21aはオイルセパレータ12aの底部から距離AのLレベル(第二レベル)に接続され、オイルセパレータ12a内の実際の油面L・Lが、このLレベル以上にある場合、オイルセパレータ12a内のオイルは理論上常時キャピラリーチューブ24aを介して圧縮機11aに戻される。
【0022】
この油面センサSaは、油導入パイプ101とガス抜きパイプ102とを介してオイルセパレータ12aに接続され、オイルセパレータ12a内の油面L・Lと同一油面L・Lを検出可能に構成される。
【0023】
ガス抜きパイプ102はスクリーン103又はカップ104よりも下方に接続される。スクリーン103よりも上方に、或いはカップ104の横に接続した場合、油導入パイプ101とガス抜きパイプ102との間で内圧差が生じ、油面センサが誤動作を起こすからである。
【0024】
この実施形態では、上述のように、オイルセパレータ12a内の実際の油面L・Lが、Lレベル(第二レベル)以上にある場合、オイルセパレータ12a内のオイルは理論上常時圧縮機11aに戻される。
【0025】
しかし、このLレベルを下回るとオイルの常時戻しは直ちに停止するため、この実施形態では、オイル切れに対する安全性を考慮し、オイルセパレータ12a内の油面L・Lが、Lレベルよりも上位のMレベル(第一レベル)以下の場合、室外ユニット1aのオイル量が「不足する」と推定する。
【0026】
そして、このMレベルを超えてHレベルにある場合、他の室外ユニット1bにオイルを与えられる程度に、室外ユニット1aのオイル量が「充足する」と推定する。このように「不足する」の推定レベルをMレベルとしたのは上記のようにLレベルに比べてオイル切れに対する安全性を考慮したためである。
【0027】
そして、この油面センサSaは、室外ユニット1aにオイルが「充足する」と推定された場合、オイル充足信号を出力し、オイルが「不足する」と推定された場合、オイル不足信号を出力する。
【0028】
この実施形態によるシステムでは、オイルセパレータ12a,12b内のオイルが常時Mレベル以上に補償される。すなわち、油面センサSa、SbはMレベルを基準にして、それ以下の場合にはオイル不足信号を出力するので、Mレベル以下になった場合、他の室外ユニットからのオイル回収制御が実行される。この場合、自己の室外ユニットの圧縮機に対し他の室外ユニットからオイルが回収されるので、当該圧縮機を通じて自己のオイルセパレータにオイルが溜まり、これによってMレベルが補償される。
【0029】
従って、常時オイル戻し管21a,21bを通じて圧縮機にオイルが常時戻されるので、オイル不足に至ることがない。
【0030】
また、圧縮機の起動時、圧縮機の回転数不安定時、或いはオイルセパレータ内のオイル量がMレベルよりも低いLレベル(第二のレベル)以下のオイル量である時には、強制オイル戻し管22a,22bを通じて自己のオイルセパレータ内のオイルが自己の圧縮機に戻される。
【0031】
これら常時オイル戻し制御と強制オイル戻し制御とのコンビネーション制御によって、圧縮機内のオイルが常時確保される。
【0032】
つぎに、オイル回収制御について、図3のフローを参照して説明する。まずスタート(S1)して、冷房運転が行われている時に(S2)、圧縮機11aのオイル量に不足があるか否かが判断される(S3)。この判断は油面センサSaからの信号に基づいて行われる。
【0033】
S3の判断がNOであれば、オイル不足はないから、そのまゝ冷房制御を継続し、YESであれば、オイル不足であるから、ほかに十分なオイル量を有する室外ユニット1bが有るか否かを確認する(S4)。S4の確認は、油面センサSbからの信号に基づいて行われる。
【0034】
ここで、十分なオイル量を有する室外ユニット有りとなれば、その室外ユニットからオイルを回収するための制御を実行する(S5)。例えば、一方の室外ユニット1aのオイル量が不足し、他方の室外ユニット1bからオイルを回収する場合、一方の室外ユニット1aの開閉弁23aを閉じ、開閉弁(オイル回収弁)25aを開く。また、他方の室外ユニット1bの開閉弁(バランス弁)23bを開き、オイル回収弁25bを閉じ、第3の開閉弁(フラッシング弁)55bを開く。そして、両室外ユニット1a,1bを運転する。すると、他方の室外ユニット1bにおけるオイルセパレータ12b内のオイルが、点線矢印で示すように、バランス弁23b、バランス管51、さらには一方の室外ユニット1aにおけるオイル回収弁25aを経て圧縮機11aの吸込管に回収される。これにより、各室外ユニット1a,1b間のオイル量がバランスする。
【0035】
S4にて、十分なオイル量を有する室外ユニット無しとなれば、もはや回収できるオイルは無いのであるから、オイル不足の室外ユニットの運転能力を低下させる(S6)。定格の圧縮機を備えた室外ユニットであれば、この室外ユニットの運転を停止するし、インバータ搭載の圧縮機を備えた室外ユニットであれば、周波数を下げ、圧縮機の回転数を下げる。
【0036】
上述のオイル量バランス制御(S5)が終了したら、いわゆる高圧冷媒によるバイパス管の洗い流し制御を実行する(S7)。この場合、他方の室外ユニット1bにおけるフラッシング弁55bを開く。これが開かれると、高圧冷媒の圧力によって、バランス管51内のオイルが一方の室外ユニット1aに向けて勢いよく押し流される。このS7の制御は、約10秒間程度実行され、これがタイムアウトすると(S8)、S2の冷房制御に移行する。なお、図3において、フローは冷房時の流れを示しているが、暖房時の処理も同じである。
【0037】
これによれば、バランス管51を通じて、オイル量の多い方から少ない方にオイルを流して油量を調整した後に、バランス管51内に高圧冷媒が導かれ、この高圧冷媒により、バランス管51内に残留するオイルが、圧縮器11aの戻し管21aに送り出されるので、オイル量の調整後に、オイルがバランス管51内に残留することはない。従って、開閉弁(電磁弁)の耐久性は向上し、それが誤動作したり、液封が生じたりすることはない。また、高圧冷媒によるバイパス管51の洗い流し制御を実行するので、室外ユニット間の距離が長いとしても、即ち、バイパス管51の長さが長いとしても、潤滑油が残留することはなく、上記の弊害を確実に解消することができる。
【0038】
【発明の効果】
本発明では、オイルセパレータにセンサが取り付けられるので、振動の影響を受けることなく、オイル量の検出が可能になる。従って、センサの耐久性が向上すると共に、当該オイル量を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空気調和装置の一例を示す系統図である。
【図2】オイルセパレータ近傍の冷媒回路図である。
【図3】一実施形態の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1a,1b 室外ユニット
3 室内ユニット
5 ガス管
7 液管
10a,10b アキュームレータ
11a,11b 圧縮機
12a,12b オイルセパレータ
14a,14b 室外熱交換器
21a,21b 戻し管
23a,23b 開閉弁
25a,25b 開閉弁
Sa,Sb センサ
Claims (2)
- 室外熱交換器と圧縮機とオイルセパレータとを有し、このオイルセパレータで分離されたオイルを戻し管を介して前記圧縮機に戻す室外ユニットを複数台備え、これらの室外ユニットを室内ユニットから延びるユニット間配管に並列につなぐと共に、各室外ユニットにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニットのオイル量が不足した場合、他の室外ユニットからオイルを回収して各室外ユニット間のオイル量をバランスさせる手段を備えた空気調和装置において、前記オイルセパレータと前記圧縮機との間を強制オイル戻し管及び常時オイル戻し管で連結し、この常時オイル戻し管でオイル戻しが可能な第一レベルのオイルセパレータ内の油面を検出するセンサを当該オイルセパレータに設け、このセンサによってオイルセパレータ内のオイル量が当該第一レベルの油面以下のオイル量であると検出された場合、当該室外ユニット内のオイル量が不足したと推定して他の室外ユニットからオイルを回収すると共に、圧縮機の起動時、圧縮機の回転数不安定時、或いはオイルセパレータ内のオイル量が前記第一レベルの油面よりも低い第二レベルの油面以下のオイル量である時、強制オイル戻し管を通じて自己のオイルセパレータ内のオイルを圧縮機に戻すことを特徴とする空気調和装置。
- 前記センサが常時オイル戻し管でオイル戻しが可能なオイルセパレータ内の油面を検出可能な油面センサであることを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
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