JP3939313B2 - 空気調和機及び空気調和機の運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機及び空気調和機の運転方法に関する。

一般に、複数台の室外機と複数台の室内機とを冷媒回路に対して並列に接続してなる空気調和機が知られている。この種の空気調和機においては、圧縮機を含む各種機器類の潤滑を行うために、油を供給して圧縮機等の摺動部における摩耗や破損等を防止している。
このような空気調和機として、各室外機内にオイルセパレータを設け、それらをバランス管で連通してオイル不足の室外機を発生させないようにする空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
この空気調和機によれば、オイルセパレータにオイルセンサが配されているので、オイルセンサがオイルセパレータのオイル量を検出することによって圧縮機内のオイル量を把握することができ、不足と判断したときにはバランス管を通して他の室外機からオイルを移送して補充することができる。
特開２００２−２４３２８９号公報

しかしながら、上記従来の空気調和機では、オイルフォーミング発生時や圧縮機の高吐出量時のように圧縮機からの油吐出量が多くなる場合、圧縮機内のオイルが不足してもオイルセパレータ内部のオイル量が十分であるため、オイルセンサが機能せず、オイルセパレータからオイルが常時戻らない状態とされてしまい、圧縮機等の摺動部の摩耗、破損等を引き起こしてしまう問題がある。
また、圧縮機が必要とするオイル量のみならず、オイルセパレータ内に溜めるオイル量を確保する必要があり、コストアップとなっている。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、複数台の室外機に係る各圧縮機内のオイル量を確保して圧縮機の信頼性を向上できる空気調和機及び空気調和機の運転方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る空気調和機は、複数の圧縮機を有する室外機が複数並列に接続され、前記複数の圧縮機が各圧縮機内の余剰油を移送可能とされた連通管に接続され、各室外機に係る前記連通管同士が均油管によって連通されている空気調和機であって、各室外機が、前記複数の圧縮機から吐出する冷媒内から油を分離して前記各圧縮機に返油する第一油分離部と、前記第一油分離部を通過した前記冷媒からさらに油を分離して前記連通管に送油する第二油分離部とを備え、前記第一油分離部と前記第二油分離部とが、それぞれ分離した油の混入を規制する分離壁を挟んで一体に形成されていることを特徴とする。

この空気調和機は、一の室外機において圧縮機の油量が不足する場合が生じても、第一油分離部のみならず他の室外機に係る第二油分離部から当該圧縮機の運転に必要な油を均油管を介して移送してくることができ、圧縮機の油不足を抑えて摩耗等を抑えることができる。
また、必要以上の油量を一つの油分離部内に封入しておく必要がないので、油コストを低減することができるとともに、複数の室内機間を循環する油量の過多を抑えて能力の低下をなくすことができる。

さらに、第一油分離部と第二油分離部とにそれぞれ接続する配管を減らしてシンプルな構造とすることができ、室外機内の配管レイアウトを容易にして加工コストを低減することができる。

本発明に係る空気調和機の運転方法は、複数の圧縮機を有する室外機が複数並列に接続され、前記複数の圧縮機が各圧縮機内の余剰油を移送可能とされた連通管に接続され、各室外機に係る前記連通管同士が均油管によって連通されている空気調和機の運転方法であって、一の室外機に係る前記複数の圧縮機から吐出した冷媒内から分離した油を第一の時間の間、前記連通管から前記均油管に移送する第一工程と、該第一工程の際、移送された前記油を第一の時間よりも長い第二の時間にわたって運転中の他の室外機に係る前記複数の圧縮機へ供給する第二工程とを備えていることを特徴とする。

この空気調和機の運転方法は、所定時間毎に上記工程を繰り返すことによって一の室外機から他の室外機へ油を移動して均油制御することができ、全ての室外機のオイルバランスを維持することができる。また、複数の室外機のうち、停止した室外機があっても、当該室外機では第二工程を行わないので、当該停止中の室外機への油移送が規制されて運転中の他の室外機に係る圧縮機の油不足を抑えることができる。

本発明によれば、全ての室外機において圧縮機内の油量を常に確保することができ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

本発明に関連する空気調和機１について、図１から図３を参照して説明する。
この空気調和機１は、複数の室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃが並列に接続されており、室内機３Ａ、３Ｂ、３Ｃが外部液配管５及び外部ガス配管６を介して接続されている。なお、これら、室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、室内機３Ａ、３Ｂ、３Ｃの台数は、空調規模によって適宜選択することができる。

室内機３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、それぞれ室内熱交換器７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、室内膨張弁８Ａ、８Ｂ、８Ｃを備えている。
ここで、室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃはそれぞれ同様の構成とされているので、以下、室外機２Ａを中心にして説明する。
室外機２Ａは、第一圧縮機１１Ａと第二圧縮機１２Ａの２つの圧縮機を備えている。第一圧縮機１１Ａ及び第二圧縮機１２Ａは、吐出側が並列に接続されており、合流した吐出配管１３Ａには、第一圧縮機１１Ａ及び第二圧縮機１２Ａから吐出された冷媒内から油１５を分離して油戻し管１６Ａに移送する第一油分離器（第一油分離部）１７Ａが接続されている。第一油分離器１７Ａの吐出側は、第一油分離器１７Ａを通過した冷媒からさらに油１５を分離して、内部の余剰油を移送可能とされた連通管１８Ａに送油する第二油分離器（第二油分離部）２０Ａに接続されている。
そして、室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃに係る連通管１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ同士は、均油管２１によって互いに連通されている。

第二油分離器２０Ａの吐出側は、四方弁２２Ａを介して室外熱交換器２３Ａに接続され、室外膨張弁２５Ａを経てレシーバ２６Ａに接続され、各室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃを連通する外部液配管５に接続されている。
四方弁２２Ａは、冷房運転時には図１の状態にて実線に示す流れとなるように切り替えられ、暖房運転時には図１の状態にて破線に示す流れに切り替えられる。

外部ガス配管６には、四方弁２２Ａを介してアキュムレータ２７Ａが接続され、アキュムレータ２７Ａの出口側には、第一圧縮機１１Ａに接続された第一圧縮機吸入配管３０Ａと第二圧縮機１２Ａに接続された第二圧縮機吸入配管３２Ａとに途中で分岐される吸入配管３３Ａに接続されている。
油戻し管１６Ａは、減圧器３５Ａを介して吸入配管３３Ａに接続されている。

連通管１８Ａは、減圧器３５Ａ、第一電磁弁３６Ａ、及び、第一逆止弁３７Ａを経て均油管２１に接続されている。
第一圧縮機１１Ａと第二圧縮機１２Ａとは、室外機内均油管３８Ａによって互いに連通されており、第二逆止弁４０Ａ、第二電磁弁４１Ａを経て連通管１８Ａに接続されている。
第一電磁弁３６Ａ及び第二電磁弁４１Ａは、図示しない制御部によって開閉制御される。
なお、図１において、室外機２Ａに係る各機器を示す符号は、室外機２Ｂに係る各機器に付した「Ａ」の代わりに「Ｂ」を付したものとしている。また、「Ｃ」を付したものは、図示していないが、室外機２Ｃに係る各機器を示すものとする。

次に、この空気調和機１による本発明の第１の実施形態に係る運転方法について、特に均油制御を行う方法について説明する。
まず、室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃの全てを運転する場合について説明する。
このときの運転方法は、図２に示すように、１０分毎に各室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃの第一電磁弁３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを順番に３０秒（第一の時間）の間開き、同時に、第二電磁弁４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃのうち、第一電磁弁３６Ｂ、３６Ｃが開いていない室外機２Ｂ、２Ｃに係る第二電磁弁４１Ｂ、４１Ｃを２分間（第二の時間）開く（各時間は一例）。
すなわち、最初の１０分間では、室外機（一の室外機）２Ａにおいては、第一圧縮機１１Ａ及び第二圧縮機１２Ａから吐出した冷媒内から分離した第二油分離器２０Ａ内の油１５を連通管１８Ａから均油管２１に移送する第一工程（Ｓ０１）を行い、室外機（他の室外機）２Ｂ、２Ｃにおいては、移送された油１５をそれぞれ第一圧縮機１１Ｂ、１１Ｃ及び第二圧縮機１２Ｂ、１２Ｃへ供給する第二工程（Ｓ０２）を行う。

このとき、室外機２Ａ内の第二油分離器２０Ａ内の油１５が、連通管１８Ａから均油管２１に流入し、室外機２Ｂ、２Ｃに係る連通管１８Ｂ、１８Ｃに流れ、第二電磁弁４１Ｂ、４１Ｃを経由して室外機内均油管３８Ｂ、３８Ｃ内に流れて第一圧縮機１１Ｂ、１１Ｃ及び第二圧縮機１２Ｂ、１２Ｃに供給される。
ここで、第二電磁弁４１Ｂ、４１Ｃを開く時間が２分間なので、均油管２１内に油１５が満たされるのを抑えることができる。
この運転を１０分間ずつ各室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃに対して順に繰り返し行う。

次に、例えば、室外機２Ｂを停止している場合について説明する。この場合、図３に示すように、１０分毎に各室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃの第一電磁弁３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを順番に３０秒（第一の時間）の間開く。
一方、室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃに係る第二電磁弁４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃのうち、室外機２Ａに係る第一電磁弁３６Ａを開くときには室外機２Ｃに係る第二電磁弁４１Ｃを２分間（第二の時間）開き、室外機２Ｃに係る第一電磁弁３６Ｃを開くときには室外機２Ａに係る第二電磁弁４１Ａを２分間（第二の時間）開き、室外機２Ｂに係る第一電磁弁３６Ｂを開くときには室外機２Ａ、２Ｃに係る第二電磁弁４１Ａ、４１Ｃを同時に２分間（第二の時間）開く（各時間は一例）。

この場合も、最初の１０分間では、室外機（一の室外機）２Ａにおいては、第一圧縮機１１Ａ及び第二圧縮機１２Ａから吐出した冷媒内から分離した第二油分離器２０Ａ内の油１５を連通管１８Ａから均油管２１に移送する第一工程（Ｓ０１）を行い、室外機（他の室外機）２Ｃにおいては、移送された油１５を第一圧縮機１１Ｃ及び第二圧縮機１２Ｃへ供給する第二工程（Ｓ０２）を行う。
このとき、停止中の室外機２Ｂの第二電磁弁４１Ｂは常時閉状態とされているので、運転中の室外機２Ａ、２Ｃに係る第一圧縮機１１Ａ、１１Ｃ及び第二圧縮機１２Ａ、１２Ｃには油１５を供給することができても、室外機２Ｂに係る第一圧縮機１１Ｂ及び第二圧縮機１２Ｂに油１５を供給することを抑えることができる。

この空気調和機１及びその運転方法によれば、例えば、室外機２Ｃにおいてオイルフォーミング発生時や高吐出時に第一圧縮機１１Ｃ及び第二圧縮機１２Ｃの油量が不足する状態となっても、室外機２Ｃに係る第一油分離器１７Ｃのみならず他の室外機２Ａ、２Ｂに係る第二油分離器２０Ａ、２０Ｂから当該第一圧縮機１１Ｃ及び第二圧縮機１２Ｃの運転に必要な油を均油管２１を介して移送することができ、第一圧縮機１１Ｃ及び第二圧縮機１２Ｃの油不足を抑えてこれらの摩耗等を抑えることができる。
また、必要以上の油量を一つの油分離器内に封入しておく必要がないので、油コストを低減することができるとともに、複数の室内機３Ａ、３Ｂ、３Ｃ間を循環する油量の過多を抑えて室内機３Ａ、３Ｂ、３Ｃの能力の低下をなくすことができる。

さらに、均油制御として、所定時間毎に上記工程を繰り返すことによって、室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃ間で油のやりとりを行って均油制御することができ、全ての室外機２Ａ、２Ｂ、２Ｃのオイルバランスを維持することができる。

次に、第２の実施形態について図４及び図５を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る空気調和機４３が、室外機４５Ａ内に第一油分離室（第一油分離部）４６Ａと第二油分離室（第二油分離部）４７Ａとがそれぞれ分離した油１５の混入を規制する分離壁４８Ａを挟んで一体に形成された油分離器５０Ａを備えているとした点である。

油分離器５０Ａは、図５において、下側が第一油分離室４６Ａとされ、上側が第二油分離室４７Ａとされている。
分離壁４８Ａには、これを貫通して第一油分離室４６Ａの上方と第二油分離室４７Ａの上方とを連通する接続管５１Ａが配されている。接続管５１Ａは、第二油分離室４７Ａからの油の流出を抑えるために先端が屈曲されている。第一圧縮機１１Ａ及び第二圧縮機１２Ａからの吐出冷媒は、第一油分離室４６Ａの上方から内部に導入されており、連通管１８Ａは、第二分離室４７Ａ内の下方側の油溜まり部分に接続されている。

この空調調和機４３及びその運転方法によれば、上記第１の実施形態と同様の運転方法によって、同様の作用・効果を得ることができる。特に、油分離器５０Ａにて第一油分離室４６Ａと第二油分離室４７Ａとが一体とされているので、第一油分離室４６Ａと第二油分離室４７Ａとにそれぞれ接続する配管を減らしてシンプルな構造とすることができ、室外機内の配管レイアウトを容易にして加工コストを低減することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、室外機及び室内機がそれぞれ３個としているが、２個でも４個以上であっても構わない。この場合であっても、均油制御は上述と同様に行うことができることは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態に係る空気調和機を示す全体構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の均油運転時におけるタイムチャート図である。 本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の均油運転時におけるタイムチャート図である。 本発明の第２の実施形態に係る空気調和機を示す全体構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る空気調和機における油分離器を示す（ａ）全体構成図（ｂ）（ａ）のＸ−Ｘ断面図（ｃ）（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。

符号の説明

１、４３ 空気調和機
２Ａ，２Ｂ、２Ｃ、４５Ａ 室外機
１１Ａ、１１Ｂ 第一圧縮機（圧縮機）
１２Ａ、１２Ｂ 第二圧縮機（圧縮機）
１７Ａ 第一油分離器（第一油分離部）
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ 連通管
２０Ａ、２０Ｂ 第二油分離器（第二油分離部）
２１ 均油管
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ 第一電磁弁
４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ 第二電磁弁
４６Ａ 第一油分離室（第一油分離部）
４７Ａ 第二油分離室（第二油分離部）
４８Ａ 分離壁

Claims (2)

1. 複数の圧縮機を有する室外機が複数並列に接続され、前記複数の圧縮機が各圧縮機内の余剰油を移送可能とされた連通管に接続され、各室外機に係る前記連通管同士が均油管によって連通されている空気調和機であって、
   各室外機が、前記複数の圧縮機から吐出する冷媒内から油を分離して前記各圧縮機に返油する第一油分離部と、
   前記第一油分離部を通過した前記冷媒からさらに油を分離して前記連通管に送油する第二油分離部とを備え、
   前記第一油分離部と前記第二油分離部とが、それぞれ分離した油の混入を規制する分離壁を挟んで一体に形成されていることを特徴とする空気調和機。
2. 複数の圧縮機を有する室外機が複数並列に接続され、前記複数の圧縮機が各圧縮機内の余剰油を移送可能とされた連通管に接続され、各室外機に係る前記連通管同士が均油管によって連通されている空気調和機の運転方法であって、
   一の室外機に係る前記複数の圧縮機から吐出した冷媒内から分離した油を第一の時間の間、前記連通管から前記均油管に移送する第一工程と、
   該第一工程の際、移送された前記油を第一の時間よりも長い第二の時間にわたって運転中の他の室外機に係る前記複数の圧縮機へ供給する第二工程とを備えていることを特徴とする空気調和機の運転方法。

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