JP3939318B2

JP3939318B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP3939318B2
Application number: JP2004192136A
Authority: JP
Inventors: 孝金子; 道美日下; チョン・ギュハ; ソン・ミョンソプ
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: KR100592953B1; CN100587370C; EP1614983A2; EP1614983A3; KR20060001795A; JP2006010287A; CN1715811A

Description

本発明は、高圧シェル型の複数の圧縮機を備えた空気調和機に関する。

従来、室内等の空気調和を行うために使用される空気調和機の一例として、複数台の高圧シェル型圧縮機を並列に接続して構成される空気調和機が知られている。

このような構成の空気調和機は、室内等の空気調和を行う場合に複数台の圧縮機のうちの可変速圧縮機を連続運転するとともに、必要に応じて一定速圧縮機を追加運転して、室内等を快適な温度、湿度に空気調和するようになっている。

しかし、上記のような構成の空気調和機にあっては、可変圧縮機１台のみを運転し、一定速圧縮機が停止状態にある場合、一定速圧縮機のシェル内の圧力が吸入圧力よりも高圧（外気温度の飽和圧力又は可変速圧縮機の吐出圧力）になっているため、一定速圧縮機を起動の際に、この差圧によってモータトルクが上昇し、その過電流による圧縮機起動不良を起こす虞がある。

一方、可変速圧縮機の高容量運転時には冷媒とともに吐出される油量が増加しており、各圧縮機から吐出された油が循環した後に一旦合流しアキュムレータ又は吸入配管にて各圧縮機に分配されることで一定速圧縮機にも流入するため可変速圧縮機における吐出油量が吸入油量よりも大きくなり、この状態が長時間継続することで可変速圧縮機の油量不足が生じてしまう。

そこで、上記のような問題を解決するため、一定速圧縮機の追加運転時に、可変速圧縮機の最小容量運転を１分間程度行うことにより一定速度圧縮機の圧縮室前後の差圧を低減させ、この後に一定速圧縮機を起動させるように構成した圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６４−７０６５７号公報

このような構成の空気調和機にあっては、一定速圧縮機の起動時に一定速圧縮機の圧縮室前後の差圧を小さくすることができるので、起動時にモータトルクが上昇することもなく、過電流による起動不良が防止できる。また、一定速圧縮機のシェルの底部と可変速圧縮機のシェルの底部との間をバイパス管で接続しているので、可変速圧縮機と一定速圧縮機を同時に並列運転しても可変速圧縮機の油量不足が生じることはない。

しかし、上記のような構成の空気調和機にあっては、一定速圧縮機の起動開始前の一定時間、可変速圧縮機の運転周波数を下げて最小容量で運転するため、冷暖房能力が一時的に低下して快適性が損なわれるという問題がある。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、一定速圧縮機が追加運転される場合に、一定速圧縮機の起動不良を生じることなく、また、室内ユニットからの吹出し温度が冷房時に上昇したり、暖房時に低下したりするようなことなく室内等を快適な状態に空気調和することができるとともに、可変速圧縮機の高容量運転時に、可変速圧縮機に油量不足が生じさせることなく高容量運転を安定して行うことができる空気調和機を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。
請求項１に係る発明は、空気調和時に連続運転される可変速圧縮機と、空気調和時に必要に応じて前記可変速圧縮機と並列に運転される一方、停止時のシェル内部圧力が吸入圧力より高く保持される一定速圧縮機とを備えた高圧シェル方式複数圧縮機を搭載する空気調和機であって、前記可変速圧縮機のシェルの吸入管と前記一定速圧縮機のシェルとの間をバイパス管で接続するとともに、該バイパス管の途中に該バイパス管を開閉する開閉弁を設けることを特徴とする。

請求項１に係る空気調和機によれば、開閉弁を開閉させることによって、バイパス管を介して一定速圧縮機のシェル内の潤滑油を可変速圧縮機のシェルの吸入管に流入させ、一定速圧縮機のシェル内の圧力を吸入管の圧力まで低下させることができるので、一定速圧縮機のシェル内と吸入管内の差圧がなくなり一定速圧縮機が起動不良を起こすのが防止される。また、開閉弁の開閉タイミング等を制御することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の空気調和機であって、前記一定速圧縮機を起動させる際に、前記開閉弁を開弁させ、その後に前記一定速圧縮機を起動させる制御手段を備えることを特徴とする。

請求項２に係る空気調和機によれば、可変速圧縮機に加えて一定速圧縮機を運転する際に、制御手段により開閉弁を開弁する。その結果、一定速圧縮機のシェル内の冷媒がバイパス管を介して、可変速圧縮機のシェル側に移動するので一定速圧縮機のシェル内の圧力が低下する。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の空気調和機であって、前記可変速圧縮機と前記一定速圧縮機を同時に運転する並列運転を継続してＴ（以下、時間Ｔという）の間行った場合に、前記一定速圧縮機を停止させるとともに前記開閉弁を開弁し、前記開閉弁を閉弁させた後に前記一定速圧縮機を運転する制御手段を備えることを特徴とする。

請求項３に係る空気調和機によれば、可変速圧縮機と一定速圧縮機との並列運転を時間Ｔの間行って一定速圧縮機に余剰油が増加した場合に、制御手段により一定速圧縮機を一定時間停止させるとともに開閉弁を開弁し、一定速圧縮機に貯まった余剰油をバイパス管を介して可変速圧縮機側に移動させる。その結果、可変速圧縮機の油量が増加して必要な油量が確保される。

以上、説明したように、本発明に係る空気調和機によれば、一定速圧縮機を起動させる際に、制御手段により開閉弁が一定時間開弁することにより一定速圧縮機のシェル内の圧力を吸入圧力まで低下させるので、一定速圧縮機を起動させる際に一定速圧縮機のモータトルクが上昇することなく、起動不良が発生するのを確実に防止できる。また、一定速圧縮機起動時に可変速圧縮機の冷暖房能力を下げる必要がないので、快適性を損なうことなく室内等を空気調和することができる。
また、可変速圧縮機が高容量運転され、同時に一定速圧縮機が運転される状態が長時間継続された場合であっても、可変速圧縮機に油量不足が生じることなく、高容量運転を安定して行うことができる。

以下、図面を参照し、本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る空気調和機を示す図であって、符号１は空気調和機を示している。
空気調和機１は、高圧シェル方式の圧縮機を複数搭載した空気調和機であって、可変速圧縮機３と、一定速圧縮機１６と、熱交換器（図示せず）、アキュムレータ２８とを備えており、これらの機器は制御手段（図示せず）によって運転動作が制御されるようになっている。

可変速圧縮機３は、高圧シェル４と、圧縮機本体８と、駆動モータ９とを備えていて、シェル４の内部には圧縮室５が形成され、シェル４の上部には圧縮室５内外を連通する吐出口６が設けられ、この吐出口６は逆止弁１０を介して吐出管１２に接続され、この逆止弁１０により冷媒が吐出口６から吐出管１２に一方向に流れるようになっている。
また、高圧シェル４の下方側部には吸入口７が設けられ、この吸入口７は吸入配管１１を介してアキュムレータ２８に接続され、アキュムレータ２８側から冷媒が吸入管１１及び吸入口７を介して圧縮室５内に吸い込まれるようになっている。

また、一定速圧縮機１６は室内等の空気調和時に必要に応じて可変速圧縮機３に追加運転されるものであって、高圧シェル１７と、圧縮機本体２１と、駆動モータ２２とを備えていて、シェル１７の内部には圧縮室１８が形成され、シェル１７の上部には圧縮室１８内外を連通する吐出口１９が設けられ、この吐出口１９は逆止弁２３を介して吐出管２５に接続され、この逆止弁２３により冷媒が吐出口１９から吐出管２５に一方向に流れるようになっている。

また、高圧シェル１７の下方側部には吸入口２０が設けられ、この吸入口２０は吸入配管２４を介してアキュムレータ２８に接続され、アキュムレータ２８側から冷媒が吸入管２４及び吸入口２０を介して圧縮室１８内に吸い込まれるようになっている。
圧縮室５、１８の内部には潤滑油１５が所定量充填され、この潤滑油１５により圧縮機本体２１が潤滑されるようになっている。
また、圧縮機本体８、２１は、例えば、ロータリー式の圧縮機が用いられ、冷媒を圧縮するようになっている。

アキュムレータ２８は、熱交換器側から冷媒を回収し、ガス状の冷媒のみを可変速圧縮機３側へ流出させる。アキュムレータ２８により圧縮機本体８が液状の冷媒を圧縮して過負荷になるのが防止される。
これら可変速圧縮機３と一定速圧縮機１６とは、空気調和機の冷媒回路において並列に配置されており、吐出管１２と吐出管２５とは空気調和機の冷媒回路で合流し熱交換器（図示せず）等の冷房または暖房サイクルを経た後、アキュムレータ２８において吸入管１１と吸入管２４とに再び分岐されている。

バイパス管２６の途中には電磁式の均圧均油弁（開閉弁）２７が設けられ、この均圧均油弁２７を開弁させることにより、可変速圧縮機３の吸入管と一定速圧縮機１６の圧縮室１８が接続され、一定速圧縮機１６の圧縮室１８から可変速圧縮機３の圧縮室５に冷媒及び潤滑油１５の流通可能にされる。また、均圧均油弁２７を閉弁させることにより、前述した潤滑油１５の流通が停止されるようになっている。

これらの機器は制御手段（図示せず）によって作動が制御されるようになっており、制御手段は、室外ユニット２及び室内ユニットの各機器の作動を制御するとともに、可変速圧縮機３の連続運転中に一定速圧縮機１６を追加運転しようとする場合に、一定速圧縮機１６を起動する前の一定時間（例えば、１０〜３０秒）均圧均油弁２７を開弁させ、バイパス管２６を介して可変速圧縮機３の吸入管と一定速圧縮機１６の圧縮室１８との間で冷媒の流通させる制御も行うようになっている。

また、可変速圧縮機３と一定速圧縮機１６との並列運転を約２〜３時間（Ｔ）の間、継続して行い、一定速圧縮機１６に余剰の潤滑油１５が増加した場合に、制御手段（図示せず）により一定速圧縮機１６を一定時間（３０〜６０秒）停止させるとともに均圧均油弁２７を開弁し、一定速圧縮機１６に貯まった余剰の潤滑油１５をバイパス管２６を介して可変速圧縮機３側に移動させる要になっている。その結果、可変速圧縮機３の潤滑油１５量が確保され、可変速圧縮機３の潤滑油１５量不足の発生を防止することができる。

次に、空気調和機１の作用について、可変速圧縮機３と、一定速圧縮機１６と、均圧均油弁２７の制御動作を踏まえたうえで図１、図２、図３に基づいて説明する。
第１に、空気調和機１の可変速圧縮機３が運転されている状態から一定速圧縮機１６との並行運転に移る場合の作用について説明する。
まず、図示しない空気調和機１のスイッチを入れて、空気調和機１の運転を指示する（S２０２）ことにより、空気調和機１の冷暖房通常運転が開始される（S２０４）。
冷暖房負荷と冷暖房能力を比較（S２０６）して、冷暖房負荷が冷暖房能力を超えていない（冷暖房負荷≦冷暖房能力）場合、すなわち、冷暖房の容量が可変速圧縮機３のみで充分な場合には、可変速圧縮機３のみが運転される冷暖房通常運転（S２０４）が継続される。

また、冷暖房負荷が冷暖房能力を超えている（冷暖房負荷＞冷暖房能力）場合、すなわち、冷暖房負荷に対して可変速圧縮機３の容量が不足する場合には、可変速圧縮機３が最大容量にて運転中かどうか検出される（S２０８）。
可変圧縮機３の運転が最大容量で行われていない（ＮＯ）場合には、可変速圧縮機３の容量をアップ（S２１０）させて通常運転を継続（S２０４）する。
可変圧縮機３の運転が最大容量で行われている（ＹＥＳ）場合には、一定速圧縮機１６が停止状態かどうかを検出（S２１２）する。一定速圧縮機１６が運転中の場合には、そのまま通常運転を継続（S２０４）する。

一定速圧縮機１６が停止中の場合には、均圧均油弁２７を一定時間（３０〜６０秒間）「開」（S２２５）とし、その後、均圧均油弁２７を「閉」にする（S２２７）。
均圧均油弁２７を一定時間（３０〜６０秒間）「開」にすることによって、一定速圧縮機１６のシェル１８内の冷媒が可変圧縮機３のシェル１７内に移動し、一定速圧縮機１６のシェル１８内の圧力が吸入管２４の圧力と等しくなる。
その後、均圧均油弁を「閉」（Ｓ２１６）とし、一定速圧縮機１６の運転を開始（Ｓ２１８）して、冷暖房通常運転（S２０４）が継続される。

第２に、空気調和機１の可変速圧縮機３が高容量で運転され、かつ一定速圧縮機１６との並列運転されている場合の作用について説明する。
まず、図示しない空気調和機１のスイッチを入れて、空気調和機１の運転を指示する（S３０２）ことにより、空気調和機１の冷暖房通常運転が開始される（S３０４）。
次に、可変速圧縮機３が高容量で運転され、かつ一定速圧縮機１６と継続して並列運転された時間Ｔを図示しないタイマ等で積算する（Ｓ３０６）。
時間Ｔが、予め設定された時間（２〜３時間くらい）と比較（Ｓ３０８）して、時間Ｔが設定時間に達するまでは、冷暖房通常運転（S３０４）が継続される。
時間Ｔが設定時間を超えると、可変速圧縮機３はそのまま運転が継続され、一定速圧縮機１６が停止される（Ｓ３１０）。

次いで、一定速圧縮機１６が停止された状態にて、均圧均油弁２７を一定時間（３０〜６０秒間）「開」にする（Ｓ３１２）。このことによって、一定速圧縮機１６のシェル１８内の余剰の潤滑油１５がバイパス管を介して可変圧縮機３のシェル１７内に移動する。

その後、均圧均油弁を「閉」（Ｓ３１４）とし、一定速圧縮機１６の運転を開始（Ｓ３１６）し、時間Ｔをゼロにリセット（Ｓ３１８）して、運転時間を新たに積算可能としたうえで冷暖房通常運転（S２０４）が継続される。
制御手段は、可変速圧縮機３の高容量運転時に一定速圧縮機１６を追加運転し、両圧縮機３、１６の並列運転を長時間（例えば、２〜３時間）行う場合に、一定時間（例えば、１〜２分間）一定速圧縮機１６の運転を停止するとともに、均圧均油弁２７を開弁させる均油運転を行う制御も行う。

上記実施の形態の空気調和機１によれば、一定速圧縮機１６を起動させる際に、制御手段により均圧均油弁２７が一定時間開弁され、バイパス管２６を介して一定速圧縮機１６のシェル１７内から可変速圧縮機３のシェル４の吸入管１１に冷媒が流入し一定速圧縮機１６のシェル１７内の圧力が吸入管２４の圧力まで低下してシェル１７と吸入管２４との差圧がなくなるので、一定速圧縮機２１が過電流により起動不良を起こすのが防止される。
さらに、一定速圧縮機１６の起動時に、可変速圧縮機３の冷暖房容量を下げる必要がないので、快適性を損なうことなく、室内等を空気調和することができる。

また、可変速圧縮機３の圧縮室５の吸入管と一定速圧縮機１６の圧縮室１８との間でバイパス管２６を介して潤滑油１５が流通することにより、一定速圧縮機１６の圧縮室１８内の余剰の潤滑油１５が可変速圧縮機３の圧縮室５内に移動し、可変速圧縮機３の圧縮室５内の潤滑油１５量の不足が防止される。

その結果、可変速圧縮機３の高容量運転時に、一定速圧縮機１６側から余剰の潤滑油１５が可変速圧縮機３に移動し、可変速圧縮機３の潤滑油１５の不足が防止されるので、高容量運転を安定して行うことができる。

なお、上記実施の形態においては、一定速圧縮機１６と可変速圧縮機３を並列運転を継続する時間Ｔを２〜３時間、均圧均油弁２７を「開」にする時間について一定速圧縮機１６を運転開始する前について１０〜３０秒、並列運転時の停止時間を３０〜６０秒の場合について説明したが、これらの設定については他の数値であってもよい。
圧縮機が２台の場合について説明したが、圧縮機については、２台に限らず、３台以上としてもよい。
また、圧縮機本体８は、往復動式、ロータリー式、スクロール式等、何れの方式のものであっても良い。

本発明に係る空気調和機の一実施の形態を示した構成図である。本発明に係る空気調和機の一定速圧縮機起動時の均油運転の制御アルゴリズムを示す図である。本発明に係る空気調和機の並列運転時の均油運転の制御アルゴリズムを示す図である。

符号の説明

１空気調和機
２室内ユニット
３可変圧縮機
４、１７シェル
５、１８圧縮室
６、１９吐出口
７、２０吸入口
８、２１圧縮機本体
９、２２駆動モータ
１０、２３逆止弁
１１、２４吸入管
１２、２５吐出管
１５潤滑油
１６一定速圧縮機
２６バイパス管
２７均圧均油弁
２８アキュムレータ

Claims

空気調和時に連続運転される可変速圧縮機と、空気調和時に必要に応じて前記可変速圧縮機と並列に運転される一方、停止時のシェル内部圧力が吸入圧力より高く保持される一定速圧縮機とを備えた高圧シェル方式複数圧縮機を搭載する空気調和機であって、
前記可変速圧縮機のシェルの吸入管と前記一定速圧縮機のシェルとの間をバイパス管で接続するとともに、該バイパス管の途中に該バイパス管を開閉する開閉弁を設け、
前記一定速圧縮機を起動させる際に、前記開閉弁を開弁させ、その後に前記一定速圧縮機を起動させる制御手段を備えることを特徴とする空気調和機。
請求項１記載の空気調和機であって、
前記可変速圧縮機と前記一定速圧縮機の並列運転を継続してＴの間行った場合に、前記一定速圧縮機を停止させるとともに前記開閉弁を開弁し、前記開閉弁を閉弁させた後に前記一定速圧縮機を運転する制御手段を備えることを特徴とする空気調和機。