JP4013261B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の圧縮機を備えた冷凍装置に関し、特に、潤滑油対策に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、冷凍装置としての空気調和装置には、特開平4−222352号公報に開示されているように、2台の圧縮機が並列に接続された冷凍回路を備えたものがある。この空気調和装置において、両圧縮機のケーシング間には、均油管が接続される一方、第1の圧縮機の吸込管の圧力損失が第2の圧縮機の圧力損失より大きく設定され、第1圧縮機が低圧ドームとなるようにしている。
【0003】
そして、上記両圧縮機の運転時に第2の圧縮機から第1の圧縮機に潤滑油が均油管を介して流れ、両圧縮機の潤滑油がほぼ均一になるようにして油切れを防止するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した空気調和装置においては、両圧縮機の間で差圧を強制的に生じさせており、この差圧は圧縮機の吸込管の圧力損失によって生じさせている。
【0005】
しかしながら、上述した強制差圧方式では、積極的に圧力損失を付けているため、COP(成績係数)が低下するという問題があった。
【0006】
また、圧縮機の吸込管は、現地での施工によって行われているので、両圧縮機の間の差圧を正確に付けることができないという問題があった。つまり、差圧が生じ過ぎたり、逆に、差圧が小さい場合が生じ、均油機能が十分に発揮されず、油切れが生ずる可能性があった。
【0007】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、COPの向上を図ると共に、確実な均油を行えるようにすることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明が講じた手段は、圧縮機構に油排出機構を設けるようにしたものである。
【0009】
具体的に、請求項1に係る発明が講じた手段は、図9に示すように、先ず、少なくとも1台の圧縮機(2a)を有する圧縮機構(21)と熱源側熱交換器(24)とを有して並列に接続された複数台の熱源ユニット(2A,2B,…)が設けられている。更に、少なくとも利用側熱交換器(32)を有して上記各熱源ユニット(2A,2B,…)に接続される利用ユニット(3A)が設けられ、上記圧縮機構(21)から吐出された冷媒を片方の熱交換器(24,32)で凝縮し、膨脹機構(25)で膨脹させた後に他方の熱交換器(32,24)で蒸発させるように冷媒が循環する冷媒系統を有する冷凍装置を前提としている。
【0010】
加えて、上記各圧縮機構(21,21,…)には、内部に貯溜される潤滑油が所定量になると、この所定量を越えた潤滑油を、上記圧縮機(2a)から該圧縮機(2a)の外部の冷媒系統に冷媒と共に排出させる油排出機構(40)が設けられている。
【0011】
また、少なくとも1つの熱源ユニット(2A)における圧縮機構(21)は、複数台の圧縮機(2a,2b,…)が並列に接続されている。
【0012】
また、複数台の圧縮機(2a,2b,…)を有する圧縮機構(21)は、各圧縮機(2a,2b,…)を繋ぐ均油管(45)を備え、各圧縮機(2a,2b,…)の間で差圧を生じせて各圧縮機(2a,2b,…)の間の潤滑油を均等にする差圧機構(4a)が設けられている。
【0013】
また、複数台の圧縮機(2a,2b,…)を有する圧縮機構(21)は、差圧機構(4a)による潤滑油の最下流側の圧縮機(2b)にのみ油排出機構(40)が設けられている。
【0014】
また、請求項2に係る発明が講じた手段は、上記請求項1の発明において、圧縮機構(21)の吐出側には、油分離器(43)が設けられたものである。
【0015】
また、請求項3に係る発明が講じた手段は、先ず、少なくとも1台の圧縮機(2a)を有する圧縮機構(21)と熱源側熱交換器(24)とを有して並列に接続された複数台の熱源ユニット(2A,2B,…)が設けられている。更に、少なくとも利用側熱交換器(32)を有して上記各熱源ユニット(2A,2B,…)に接続される利用ユニット(3A)が設けられ、上記圧縮機構(21)から吐出された冷媒を片方の熱交換器(24,32)で凝縮し、膨脹機構(25)で膨脹させた後に他方の熱交換器(32,24)で蒸発させるように冷媒が循環する冷媒系統を有する冷凍装置を前提としている。
【0016】
加えて、上記各圧縮機構(21,21,…)には、内部に貯溜される潤滑油が所定量になると、この所定量を越えた潤滑油を、上記圧縮機(2a)から該圧縮機(2a)の外部の冷媒系統に冷媒と共に排出させる油排出機構(40)が設けられている。
【0017】
また、各熱源ユニット(2A,2B,…)における圧縮機構(21)の油排出機構(40)より排出された余剰の潤滑油を他の熱源ユニット(2A,2B,…)における圧縮機構(21)の吸込側に導く均油機構(9A,9B,…)を備えている。
【0018】
−作用−
上記の構成により、請求項1に係る発明では、各熱源ユニット(2A,2B,…)の圧縮機構(21)に油排出機構(40)が設けられているので、各熱源ユニット(2A,2B,…)の圧縮機構(21)に貯溜される潤滑油が所定量になると、所定量を越えた潤滑油が油排出機構(40)によって圧縮機構(21)より排出され、この排出された潤滑油が熱源ユニット(2A,2B,…)の圧縮機構(21)に戻ることになる。
【0019】
また、各熱源ユニット(2A,2B,…)に複数台の圧縮機(2a,2b,…)が設けられているので、各熱源ユニット(2A,2B,…)の間における潤滑油量がバランスすると共に、各熱源ユニット(2A,2B,…)の圧縮機(2a,2b,…)の間における潤滑油量がバランスすることになる。
【0020】
また、各熱源ユニット(2A,2B,…)における複数台の圧縮機(2a,2b,…)の間では差圧機構(4a)によって低圧の圧縮機(2b)に均油管(45)を介して潤滑油が流れ、各圧縮機(2a,2b,…)の間における潤滑油量が均等に保持されることになり、また、潤滑油の下流側の油排出機構(40)によって潤滑油が排出され、各熱源ユニット(2A,2B,…)の間における潤滑油量がバランスすることになる。
【0021】
また、請求項2に係る発明では、圧縮機(2a,2b,…)の吐出側に油分離器(43)が設けられて潤滑油が油分離器(43)で捕集されるので、各圧縮機構(21)の間における均油が容易に行われることになる。
【0022】
また、請求項3に係る発明では、各熱源ユニット(2A,2B,…)の圧縮機構(21)の間には、均油機構(9A,9B,…)が設けられているので、1の圧縮機構(21)より吐出された潤滑油を積極的に他の熱源ユニット(2A,2B,…)の圧縮機構(21)の吸込側に導くので、各熱源ユニット(2A,2B,…)の間の潤滑油量が確実にバランスすることになる。
【0023】
【発明の効果】
従って、請求項1に係る発明によれば、各圧縮機(2a,2b,…)に貯溜される潤滑油が所定量になると潤滑油を冷媒系統に冷媒と共に排出するようにしたために、各圧縮機(2a,2b,…)の間の潤滑油量をバランスさせることができるので、油切れを確実に防止することができる。更に、従来のように、積極的に圧力損失を付ける必要がないので、COPの低下を防止することができる。
【0024】
また、現地での配管施工に拘りなく各圧縮機(2a,2b,…)の間の均油を行うことができるので、油切れを確実に防止することができ、温調運転の継続を図ることができる。
【0025】
また、複数の熱源ユニット(2A,2B,…)における圧縮機構(21)に貯溜される潤滑油が所定量になると潤滑油を冷媒系統に冷媒と共に排出するようにしたために、各熱源ユニット(2A,2B,…)の間の潤滑油量をバランスさせることができるので、油切れを確実に防止することができる。更に、各熱源ユニット(2A,2B,…)における圧縮機構(21)の間で積極的に圧力損失を付ける必要がないので、COPの低下を防止することができる。
【0026】
また、現地での配管施工に拘りなく各圧縮機構(21,21,…)の間の均油を行うことができるので、油切れを確実に防止することができ、温調運転の継続を図ることができる。
【0027】
また、複数の各熱源ユニット(2A,2B,…)の間における潤滑油量をバランスさせることができると同時に、各圧縮機(2a,2b,…)の間における潤滑油量をバランスさせることができるので、油切れを確実に防止することができる。
【0028】
また、複数の各熱源ユニット(2A,2B,…)における各圧縮機(2a,2b,…)の間において、差圧機構(4a)によって均油されるので、各熱源ユニット(2A,2B,…)の間の潤滑油量を確実にバランスさせることができる。
【0029】
また、潤滑油の下流側の圧縮機(2b)にのみ油排出機構(40)を設けるので、上流側の圧縮機(2a)の油排出機構(40)を省略することができるので、部品点数の削減を図ることができると共に、構造の簡素化を図ることができる。
【0030】
また、各熱源ユニット(2A,2B,…)の間に均油機構(9A,9B,…)を設けるようにしたために、各熱源ユニット(2A,2B,…)の一方に潤滑油が偏る偏油現象を確実に防止することができる。この結果、油切れを確実に防止することができるので、確実な温調運転を継続することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明の前提技術を説明した後、本発明の実施形態を説明する。
【0032】
<前提技術1>
図1に示すように、冷凍装置としての空気調和装置(10)は、1台の室外ユニット(2A)に対して3台の室内ユニット(3A,3B,3C)がそれぞれ並列に接続されて構成されている。
【0033】
該室外ユニット(2A)は、圧縮機構(21)と、四路切換弁(22)と、室外ファン(23)が近接配置された熱源側熱交換器である室外熱交換器(24)と、膨脹機構である室外電動膨張弁(25)とを備えて冷房サイクルと暖房サイクルとに可逆運転可能な熱源ユニットを構成している。該室外熱交換器(24)におけるガス側の一端には冷媒配管(26)が、液側の他端には液ライン(5A)がそれぞれ接続されている。
【0034】
上記冷媒配管(26)は、四路切換弁(22)によって圧縮機構(21)の吐出側及び吸込側に切換可能に接続されている。一方、上記圧縮機構(21)の吸込側及び吐出側には、冷媒配管(26)を介してガスライン(6A)が四路切換弁(22)によって切換可能に接続されている。そして、上記圧縮機構(21)の吸込側と四路切換弁(22)との間の冷媒配管(26)にはアキュムレータ(27)が設けられている。
【0035】
上記室内ユニット(3A,3B,3C)は、室内ファン(31)が近接配置された利用側熱交換器である室内熱交換器(32)と、室内電動膨張弁(33)とを備えて利用ユニットを構成し、該各室内熱交換器(32)は、室内液配管(34)及び室内ガス配管(35)を介して液ライン(5A)及びガスライン(6A)に並列に接続され、該室内液配管(34)に上記室内電動膨張弁(33)が設けられている。
【0036】
一方、本発明の特徴として、上記圧縮機構(21)は、図2に示すように、第1圧縮機(2a)と第2圧縮機(2b)とが並列に接続されて構成されている。つまり、該各圧縮機(2a,2b)の吐出管(2c)は合流して冷媒配管(26)に接続される一方、吸込管(2d)は冷媒配管(26)より分岐されている。
【0037】
また、上記各圧縮機(2a,2b)は、油排出機構(40)が設けられており、該油排出機構(40)は、ケーシング内に貯溜される潤滑油が所定量になると潤滑油を排出するように構成されている。
【0038】
具体的に、上記各圧縮機(2a,2b)は、低圧ドーム型のスクロール圧縮機であって、ケーシング内の底部に潤滑油が貯溜される。上記油排出機構(40)は、各圧縮機(2a,2b)内の底部に配置された排出ポンプ(41)を備え、該排出ポンプ(41)の吸込口(4s)が所定位置に設定されている。そして、上記油排出機構(40)は、図3に示すように、ケーシング内に貯溜される潤滑油が吸込口(4s)の高さまで溜り、所定量になると(P1点参照)、該潤滑油を排出ポンプ(41)から排出管(42)を経てスクロールの吸込部に導き、潤滑油の排出量が急激に増加するように構成されている。
【0039】
つまり、図3におけるP2では、吐出冷媒と共に一定量の潤滑油が排出され、P1点で潤滑油の排出量が急激に増加する。その後、P3では、排出ポンプ(41)の容量に対応して一定量の潤滑油が排出されることになる。
【0040】
この油排出機構(40)によって所定量を越えた余剰の潤滑油がスクロールで昇圧され、冷媒系統に排出されることになる。
【0041】
−前提技術1の運転動作−
次に、上記空気調和装置(10)における運転動作について説明する。
【0042】
先ず、冷房運転時においては、四路切換弁(22)が図1の実線に切変り、室外ユニット(2A)の各圧縮機(2a,2b)から吐出した高圧ガス冷媒は、室外熱交換器(24)で凝縮して液冷媒となり、この液冷媒は、室内電動膨張弁(33)で減圧し、室内熱交換器(32)で蒸発して低圧ガス冷媒となる。このガス冷媒は、ガスライン(6A)から室外ユニット(2A)の各圧縮機(2a,2b)に戻り、この循環動作を繰返すことになる。
【0043】
一方、暖房運転時においては、上記四路切換弁(22)が図1の破線に切変り、室外ユニット(2A)の各圧縮機(2a,2b)から吐出した高圧ガス冷媒は、室内熱交換器(32)で凝縮して液冷媒となり、この液冷媒は、液ライン(5A)から室外ユニット(2A)の室外電動膨張弁(25)で減圧した後、室外熱交換器(24)で蒸発して低圧ガス冷媒となり、室外ユニット(2A)の各圧縮機(2a,2b)に戻り、この循環動作を繰返すことになる。
【0044】
上記冷房運転時及び暖房運転時において、各圧縮機(2a,2b)はケーシング内に潤滑油を貯溜しているが、この潤滑油は冷媒と共に排出され、室内ユニット(3A,3B,3C)を経て圧縮機(2a,2b)に戻ることになる。この潤滑油は各圧縮機(2a,2b)に均等に戻るとは限られないので、一方の圧縮機(2a,2b)に潤滑油が偏る偏油現象が生ずる場合がある。
【0045】
その際、圧縮機(2a,2b)に所定量以上の潤滑油が貯溜されると、この所定量を越えた潤滑油が油排出機構(40)によって排出されることになる。そして、この潤滑油は、圧縮機(2a,2b)のスクロールで昇圧された後、室内ユニット(3A,3B,3C)側に流れて圧縮機(2a,2b)に戻ることになる。
【0046】
この結果、上記両圧縮機(2a,2b)に戻る潤滑油がほぼ等しいとすると、潤滑油を多量に保有する圧縮機(2a,2b)は油排出機構(40)によって多量の潤滑油を排出して戻る潤滑油が少ないので、両圧縮機(2a,2b)の潤滑油がバランスすることになる。
【0047】
−前提技術1の油排出機構(40)の効果−
以上のように、本前提技術によれば、上記各圧縮機(2a,2b)に貯溜される潤滑油が所定量になると潤滑油を排出するようにしたために、各圧縮機(2a,2b)の間の潤滑油量をバランスさせることができるので、油切れを確実に防止することができる。更に、従来のように積極的に圧力損失を付ける必要がないので、COPの低下を防止することができる。
【0048】
また、現地での配管施工に拘りなく各圧縮機(2a,2b)の間の均油を行うことができるので、油切れを確実に防止することができ、温調運転の継続を図ることができる。
【0049】
−前提技術1の変形例1−
図4は、圧縮機構(21)の変形例を示すもので、各圧縮機(2a,2b)の吐出側に油分離器(43)が設けられたものである。
【0050】
つまり、上記各圧縮機(2a,2b)の吐出管(2c)は油分離器(43)に接続され、該油分離器(43)は、各圧縮機(2a,2b)から吐出された冷媒と潤滑油とを分離するのもであって、冷媒配管(26)が接続されている。そして、上記油分離器(43)に接続された油戻し配管(44)は、キャピラリを備え、各圧縮機(2a,2b)の吸込管(2d)が分岐される前の冷媒配管(26)に接続されている。
【0051】
従って、上記各圧縮機(2a,2b)から吐出された潤滑油は、油分離器(43)から各圧縮機(2a,2b)の吸込側に戻ることになる。この結果、潤滑油が室内ユニット(3A,3B,3C)を循環することがないので、各圧縮機(2a,2b)の間の均油を確実に行うことができる。
【0052】
また、余剰の潤滑油を各圧縮機(2a,2b)の外部の油分離器(43)に貯溜するようにしたために、圧縮機(2a,2b)自身は必要最低限の潤滑油のみを貯溜できればよく、圧縮機(2a,2b)の小型化を図ることができる。
【0053】
更に、高圧状態の油分離器(43)に潤滑油を貯溜して余剰の潤滑油を圧縮機(2a,2b)の吸込側に流すので、高圧の潤滑油を必要箇所に供給することができることから、確実な均油を行うことができる。
【0054】
−前提技術1の変形例2−
図5は、圧縮機構(21)の他の変形例を示すもので、各圧縮機(2a,2b)の吐出管(2c)にそれぞれ油分離器(43)が設けられたものである。
【0055】
つまり、上記各圧縮機(2a,2b)の吐出管(2c)は油分離器(43)を経た後に冷媒配管(26)に接続され、該各油分離器(43)は、それぞれ圧縮機(2a,2b)から吐出された冷媒と潤滑油とを分離するのもであって、油戻し配管(44)が接続されている。そして、該油戻し配管(44)は、キャピラリを備え、各圧縮機(2a,2b)の吸込管(2d)が分岐される前の冷媒配管(26)に接続されている。
【0056】
従って、上記各圧縮機(2a,2b)から吐出された潤滑油は、各油分離器(43)から各圧縮機(2a,2b)の吸込側に戻ることになる。この結果、潤滑油が室内ユニット(3A,3B,3C)を循環することがないので、各圧縮機(2a,2b)の間の均油を確実に行うことができると共に、圧縮機(2a,2b)の小型化を図ることができる。
【0057】
−前提技術1の変形例3−
図6は、圧縮機構(21)の他の変形例を示すもので、変形例2と同様に各圧縮機(2a,2b)の吐出管(2c)にそれぞれ油分離器(43)が設けられたものである。
【0058】
つまり、上記各圧縮機(2a,2b)の吐出管(2c)は油分離器(43)を経た後に冷媒配管(26)に接続され、該各油分離器(43)に接続された油戻し配管(44)は、キャピラリを備え、他方の圧縮機(2a,2b)の吸込管(2d)に接続されている。
【0059】
具体的に、第1圧縮機(2a)の油戻し配管(44)は第2圧縮機(2b)の吸込管(2d)に、第2圧縮機(2b)の油戻し配管(44)は第1圧縮機(2a)の吸込管(2d)にそれぞれ接続されている。
【0060】
従って、上記各圧縮機(2a,2b)から吐出された潤滑油は、各油分離器(43)から他方の圧縮機(2a,2b)の吸込側に戻ることになる。この結果、潤滑油が多い圧縮機(2a,2b)から潤滑油が少ない圧縮機(2a,2b)に確実に潤滑油を戻すことができるので、各圧縮機(2a,2b)の間の均油を確実に行うことができると共に、圧縮機(2a,2b)の小型化を図ることができる。
【0061】
<前提技術2>
本前提技術は、図7に示すように、第1室外ユニット(2A)と第2室外ユニット(2B)とを並列に設けたものである。
【0062】
該両室外ユニット(2A,2B)の液ライン(5A,5B)とガスライン(6A,6B)とはメイン液ライン(7L)とメインガスライン(7G)に接続され、該メイン液ライン(7L)とメインガスライン(7G)には3台の室内ユニット(3A,3B,3C)が並列に接続されて構成されている。
【0063】
また、上記各室外ユニット(2A,2B)は前提技術1と同様に構成されているが、圧縮機構(21)はそれぞれ1台の圧縮機(2a)で構成され、該圧縮機(2a)には前提技術1と同様な油排出機構(40)が設けられている。
【0064】
本前提技術では、冷房運転時においては、両室外ユニット(2A,2B)の圧縮機(2a)から吐出した高圧ガス冷媒は、凝縮してメイン液ライン(7L)で合流し、室内ユニット(3A,3B,3C)を循環した後、各ガスライン(6A,6B)に分流して各室外ユニット(2A,2B)の圧縮機(2a)に戻ることになる。
【0065】
一方、暖房運転時においては、両室外ユニット(2A,2B)の圧縮機(2a)から吐出した高圧ガス冷媒は、メインガスライン(7G)で合流し、室内ユニット(3A,3B,3C)を循環した後、各液ライン(5A,5B)に分流して各室外ユニット(2A,2B)の圧縮機(2a)に戻ることになる。
【0066】
そして、何れの圧縮機(2a)においても潤滑油が所定量になると、油排出機構(40)によって潤滑油を排出することになり、前提技術1と同様に各室外ユニット(2A,2B)の圧縮機(2a)の潤滑油がバランスすることになる。
【0067】
従って、上記室外ユニット(2A,2B)をマルチ化した場合、従来のような均油管を設けることなく各圧縮機(2a)の潤滑油を適性量に保つことができる。
【0068】
<前提技術3>
本前提技術は、図8に示すように、前提技術2の第1室外ユニット(2A)と第2室外ユニット(2B)とが前提技術1のように2台の圧縮機(2a,2b)を備えるようにしたものである。
【0069】
尚、(11)は、配管ユニットであって、該配管ユニット(11)は、各室外ユニット(2A,2B)の液ライン(5A,5B)及びガスライン(6A,6B)とメイン液ライン(7L)及びメインガスライン(7G)とを接続している。
【0070】
具体的に、上記液ライン(5A,5B)は、各室外ユニット(2A,2B)から外側に延びる液管(51)と、該液管(51)の外端に連続する液通路(52)とより構成され、該液管(51)は、内端が上記室外熱交換器(24)に接続されると共に、上記室外電動膨張弁(25)が設けられる一方、上記各液通路(52)は、レシーバ(12)を介してメイン液ライン(7L)に接続されている。
【0071】
上記ガスライン(6A,6B)は、室外ユニット(2A,2B)から外側に延びるガス管(61)と、該ガス管(61)の外端に連続するガス通路(62)とより構成されており、該ガス管(61)は、上記圧縮機(2a,2b)(21)に四路切換弁(22)及び冷媒配管(26)を介して接続されている。
【0072】
上記メイン液ライン(7L)は、上記室内ユニット(3A,3B,3C)に延びるメイン液管(71)と、該メイン液管(71)の一端に連続し且つ上記レシーバ(12)を介して各室外ユニット(2A,2B)の液通路(52)が連続するメイン液通路(72)とより構成され、該メイン液管(71)の他端に上記室内ユニット(3A,3B,3C)の室内液配管(34)が接続されている。
【0073】
上記メインガスライン(7G)は、上記室内ユニット(3A,3B,3C)に延びるメインガス管(73)と、該メインガス管(73)の一端に連続し且つ上記各室外ユニット(2A,2B)のガス通路(62)が連続するメインガス通路(74)とより構成され、該メインガス管(73)の他端に室内ユニット(3A,3B,3C)の室内ガス配管(35)が接続されている。
【0074】
そして、上記配管ユニット(11)は、各室外ユニット(2A,2B)における液ライン(5A,5B)の液通路(52)及びガスライン(6A,6B)のガス通路(62)と、メイン液ライン(7L)のメイン液通路(72)及びメインガスライン(7G)のメインガス通路(74)と、レシーバ(12)とが一体に形成されてユニット化されている。
【0075】
更に、上記配管ユニット(11)には、ガスストップ弁(SVR1)が一体にユニット化されている。該ガスストップ弁(SVR1)は、上記第2室外ユニット(2B)のガスライン(6B)におけるガス通路(62)に設けられて該ガス通路(62)を開閉し、暖房運転時における第2室外ユニット(2B)の停止時に全閉になるように構成されている。また、上記第2室外ユニット(2B)の室外電動膨張弁(25)は、冷房及び暖房運転時における第2室外ユニット(2B)の停止時に全閉になるように構成されている。
【0076】
従って、本前提技術によれば、図8では図示しないが、前提技術1における図2のような油排出機構(40)を設けているので、各室外ユニット(2A,2B)の圧縮機構(21)の間における潤滑油を適性量に保つことができると同時に、各室外ユニット(2A,2B)における圧縮機(2a,2b)の間でも潤滑油を適性量に保つことができる。
【0077】
<実施形態1>
図9は、本発明の実施形態1を示し、前提技術3の圧縮機構(21)を変形したもので、各室外ユニット(2A,2B)における圧縮機(2a,2b)の間に差圧機構(4a)を設けたものである。
【0078】
つまり、第2圧縮機(2b)の吸込管(2d)の圧力損失が第1圧縮機(2a)の吸込管(2d)の圧力損失より大きくなるように設定されると共に、両圧縮機(2a,2b)の間に均油管(45)が設けられている。従って、上記差圧機構(4a)は、両圧縮機(2a,2b)が駆動している場合、第2圧縮機(2b)の内部が第1圧縮機(2a)の内部より低圧になるので、潤滑油が均油管(45)を介して第2圧縮機(2b)に流れて溜るようになっており、潤滑油の下流側が第2圧縮機(2b)になる。
【0079】
そして、上記第2圧縮機(2b)が第1圧縮機(2a)より先に駆動するように設定され、この第2圧縮機(2b)にのみ油排出機構(40)が設けられている。
【0080】
尚、(46)は、第1圧縮機(2a)の吐出管(2c)に設けられた逆止弁である。
【0081】
従って、本実施形態では、各室外ユニット(2A,2B)において、第2圧縮機(2b)にのみ常時潤滑油が貯溜されるので、第1圧縮機(2a)の油排出機構(40)を省略することができる。
【0082】
<前提技術3の変形例1>
図10は、圧縮機構(21)の他の変形例を示すもので、変形例1と異なり第1圧縮機(2a)が第2圧縮機(2b)より先に駆動するように設定され、両圧縮機(2a,2b)に油排出機構(40)が設けられている。
【0083】
尚、(46)は、第1圧縮機(2a)の吐出管(2c)に設けられた逆止弁である。
【0084】
従って、本前提技術では、第1圧縮機(2a)を駆動している場合は潤滑油が該第1圧縮機(2a)に貯溜され、第1圧縮機(2a)及び第2圧縮機(2b)の双方を駆動している場合は第2圧縮機(2b)に潤滑油が貯溜されるので、各圧縮機(2a,2b)の潤滑油が所定量になると油排出機構(40)によって潤滑油が排出され、潤滑油が適性量に保たれることになる。
【0085】
<前提技術3の変形例2>
図11は、圧縮機構(21)の他の変形例を示すもので、変形例2に加えて、両圧縮機(2a,2b)の吐出管(2c)の接続部に油分離器(43)を設けたもので、油戻し配管(44)が第1圧縮機(2a)の吸込管(2d)に接続されている。
【0086】
本前提技術では、上記油分離器(43)で分離された潤滑油が直接第1圧縮機(2a)に戻り、その後、第2圧縮機(2b)に移ることになるので、室内ユニット(3A,3B,3C)を循環する潤滑油を抑制することができるので、各室外ユニット(2A,2B)における潤滑油を確実に適性量に保つことができる。
【0087】
そこで、本変形例の圧縮機構(21)によって偏油現象が解消される基本的原理について図12に基づき説明する。
【0088】
この図12は、3台の室外ユニット(2A,2B,2C)を設けた場合の概略図を示しており、現在、第1室外ユニット(2A)の圧縮機構(21)における油上り率を0.4%とし、第2室外ユニット(2B)及び第3室外ユニット(2C)の圧縮機構(21)におる油上り率を共に0.1%とし、それぞれ0.2%づつの潤滑油が戻るとすると、上記第2室外ユニット(2B)及び第3室外ユニット(2C)に潤滑油が偏ることになる。
【0089】
その際、上記第2室外ユニット(2B)及び第3室外ユニット(2C)において、油排出機構(40)によって油分離器(43)に多量の潤滑油が貯溜され、この油分離器(43)に圧縮機(2a,2b)の吐出管(2c)の位置以上に潤滑油が溜ると、これ以上に油分離器(43)が潤滑油を保有できなくなるので、潤滑油が系外である第2室外ユニット(2B)及び第3室外ユニット(2C)の外部に吐出されることになり、第2室外ユニット(2B)及び第3室外ユニット(2C)の油上り率が0.4%になる。
【0090】
この結果、3台の室外ユニット(2A,2B,2C)の油上り率が0.4%になり、そして、それぞれ0.4%づつの潤滑油が戻ることになるので、第1室外ユニット(2A)の潤滑油が増加し、偏油現象が解消されることになる。
【0091】
尚、本変形例の圧縮機構(21)は、図4〜図6に示す構成としてもよい。
【0092】
<実施形態2>
本実施形態は、図13に示すように、図8の前提技術3に均油機構(9A,9B)を設けたものである。
【0093】
先ず、本実施形態は、第1室外ユニット(2A)と第2室外ユニット(2B)との間に均圧ライン(6E)が設けられている。
【0094】
該均圧ライン(6E)は、一端が第1室外ユニット(2A)における室外熱交換器(24)のガス側冷媒配管(26)に接続され、他端が第2室外ユニット(2B)における室外熱交換器(24)のガス側冷媒配管(26)に接続され、双方向の冷媒流通を許容するように構成されている。
【0095】
上記均圧ライン(6E)は、各室外ユニット(2A,2B)より外側に延びる均圧管(63)の外端に均圧通路(64)が連続して構成され、該均圧通路(64)には、上記第2室外ユニット(2B)の冷房運転の停止時に全閉となって第2室外ユニット(2B)への冷媒流通を阻止する均圧弁(SVB1)が設けられている。
【0096】
そして、上記均圧通路(64)と均圧弁(SVB1)とが配管ユニット(11)に一体に組込まれてユニット化されている。
【0097】
一方、本発明の特徴として、上記第1室外ユニット(2A)と第2室外ユニット(2B)との間には、第1室外ユニット(2A)の圧縮機構(21)より排出された潤滑油を第2室外ユニット(2B)における圧縮機構(21)の吸込側に導く第1均油機構(9A)と、第2室外ユニット(2B)の圧縮機構(21)より排出された潤滑油を第1室外ユニット(2A)における圧縮機構(21)の吸込側に導く第2均油機構(9B)とが設けられると共に、コントローラ(80)に均油制御手段(81)が設けられている。
【0098】
上記圧縮機構(21)は、図14に示すように、図11の前提技術3の変形例2と同様に油排出機構(40)、油分離器(43)及び均油管(45)などを備えている。
【0099】
上記第1均油機構(9A)及び第2均油機構(9B)は、各均油バイパス管(93,94)及び各ガスバイパス通路(95,96)を備えている。該各均油バイパス管(93,94)は、一端が油分離器(43)に接続されると共に、他端が均圧ライン(6E)の均圧管(63)に接続されている。そして、該各均油バイパス管(93,94)は、均油バルブ(SV01,SV02)を備え、油分離器(43)に貯溜された潤滑油のうち余剰の潤滑油のみを導き出すように構成されている。
【0100】
つまり、上記各均油バイパス管(93,94)の一端は、図14に示すように、油分離器(43)の内部に導入されており、この導入端は、油分離器(43)の底部より所定高さに位置している。具体的に、上記油分離器(43)に貯溜した潤滑油のうち所定の潤滑油は油戻し配管(44)から圧縮機構(21)に戻ることになるが、余剰の潤滑油は油分離器(43)に溜ることになり、この油分離器(43)で潤滑油の貯溜量が所定高さになって余剰の潤滑油が溜ると、上記各均油バイパス管(93,94)より流出することになる。
【0101】
上記両ガスバイパス通路(95,96)は、配管ユニット(11)に一体に組込まれており、上記第1ガスバイパス通路(95)は、一端が均圧弁(SVB1)より第2室外ユニット(2B)側の均圧通路(64)に、他端が第1室外ユニット(2A)のガス通路(62)にそれぞれ接続され、第1バイパスバルブ(SVY1)を備えている。
【0102】
上記第2ガスバイパス通路(96)は、一端が均圧弁(SVB1)より第1室外ユニット(2A)側の均圧通路(64)に、他端が第2室外ユニット(2B)のガス通路(62)にそれぞれ接続され、第2バイパスバルブ(SVY2)を備えている。
【0103】
また、上記均油制御手段(81)は、通常運転時では2〜3時間に1回の均油運転を2〜3分行い、また、油戻し運転後、及び暖房運転時のデフロスト運転後などに均油運転を行うように構成されている。そして、均油制御手段(81)は、冷房運転時に各室外ユニット(2A,2B)の間で交互に潤滑油が流れるように各ガスバイパス通路(95,96)及び各均油バイパス管(93,94)を連通状態と遮断状態とに開閉制御する。具体的に、上記均油制御手段(81)は、均圧弁(SVB1)を閉鎖した状態で第1均油バルブ(SVO1)と第2バイパスバルブ(SVY2)とを開放して第1室外ユニット(2A)から第2室外ユニット(2B)に潤滑油を導き、また、均圧弁(SVB1)を閉鎖した状態で第2均油バルブ(SVO2)と第1バイパスバルブ(SVY1)とを開放して第2室外ユニット(2B)から第1室外ユニット(2A)に潤滑油を導くことになる。
【0104】
一方、上記均油制御手段(81)は、暖房運転時に各室外ユニット(2A,2B)の間で交互に潤滑油が流れるように各均油バイパス管(93,94)を連通状態と遮断状態とに開閉制御すると共に、均油機構(9A,9B)の下流側を低圧状態に保持するように構成されている。具体的に、上記均油制御手段(81)は、各バイパスバルブ(SVY1,SVY2)及び第2均油バルブ(SVO2)を閉鎖した状態で均圧弁(SVB1)と第1均油バルブ(SVO1)とを開放すると共に、第2室外ユニット(2B)の室外電動膨張弁(25)を小開度にして第1室外ユニット(2A)から第2室外ユニット(2B)に潤滑油を導き、また、各バイパスバルブ(SVY1,SVY2)及び第1均油バルブ(SVO1)を閉鎖した状態で均圧弁(SVB1)と第2均油バルブ(SVO2)とを開放すると共に、第1室外ユニット(2A)の室外電動膨張弁(25)を小開度にして第2室外ユニット(2B)から第1室外ユニット(2A)に潤滑油を導くことになる。
【0105】
−実施形態2の運転動作−
先ず、冷房運転時及び暖房運転時の何れにおいても、上記両室外ユニット(2A,2B)が運転している状態では、均圧弁(SVB1)が開口し、冷房運転時では、高圧ガス冷媒が両室外熱交換器(24)をほぼ均等に流れ、暖房運転時では、低圧ガス冷媒が両室外熱交換器(24)をほぼ均等に流れることになる。
【0106】
例えば、冷房運転時において、第2室外ユニット(2B)の運転容量が負荷に対して大きくなると、圧縮機構(21)から吐出した冷媒の一部が均圧ライン(6E)を通って第1室外ユニット(2A)における室外熱交換器(24)に流れることになる。
【0107】
一方、暖房運転時において、第2室外ユニット(2B)の運転容量が負荷に対して大きくなると、第1室外ユニット(2A)における室外熱交換器(24)から冷媒の一部が均圧ライン(6E)を通って第2室外ユニット(2B)の圧縮機構(21)に吸込まれることになる。
【0108】
上記第2室外ユニット(2B)の冷房運転が停止すると均圧弁(SVB1)が全閉となり、また、第2室外ユニット(2B)の暖房運転が停止すると均圧弁(SVB1)は開口状態のままを維持することになる。
【0109】
更に、上記第2室外ユニット(2B)の暖房運転の停止時にガスストップ弁(SVR1)を閉鎖する一方、第2室外ユニット(2B)の冷房運転及び暖房運転停止時に該第2室外ユニット(2B)の室外電動膨張弁(25)を全閉にし、該停止中の第2室外ユニット(2B)に液冷媒が溜り込まないようにしている。
【0110】
尚、上記冷房運転及び暖房運転時において、各バイパスバルブ(SVY1,SVY2)と各均油バルブ(SVO1,SVO2)は共に閉鎖されている。
【0111】
一方、本発明の特徴として、冷房運転時及び暖房運転時の何れにおいても均油運転が行われて各室外ユニット(2A,2B)の圧縮機構(21)における潤滑油量が等しくなるようにしている。
【0112】
具体的に、冷房運転時おいては、図13矢符T1及びT2に示すように均油運転が行われる。
【0113】
先ず、均圧弁(SVB1)を閉鎖した状態で第1均油バルブ(SVO1)と第2バイパスバルブ(SVY2)とを開放し、第2均油バルブ(SVO2)と第1バイパスバルブ(SVY1)とを閉鎖する。
【0114】
この状態において、図13矢符T1に示すように、第1室外ユニット(2A)の油分離器(43)に貯溜した潤滑油のうち余剰の潤滑油は、第1均油バイパス管(93)から均圧ライン(6E)を通り、第2ガスバイパス通路(96)からガスライン(6B)を通って第2室外ユニット(2B)の圧縮機構(21)に導入され、第1室外ユニット(2A)から第2室外ユニット(2B)に潤滑油を導くことになる。
【0115】
その後、均圧弁(SVB1)を閉鎖した状態で第2均油バルブ(SVO2)と第1バイパスバルブ(SVY1)とを開放し、第1均油バルブ(SVO1)と第2バイパスバルブ(SVY2)とを閉鎖する。
【0116】
この状態において、図13矢符T2に示すように、第2室外ユニット(2B)の油分離器(43)に貯溜した潤滑油のうち余剰の潤滑油は、第2均油バイパス管(94)から均圧ライン(6E)を通り、第1ガスバイパス通路(95)からガスライン(6A)を通って第1室外ユニット(2A)の圧縮機構(21)に導入され、第2室外ユニット(2B)から第1室外ユニット(2A)に潤滑油を導くことになる。
【0117】
上述した動作を繰返し、上記各室外ユニット(2A,2B)の間の均油を行うことになる。
【0118】
また、暖房運転時おいては、図13矢符T3及びT4に示すように均油運転が行われる。
【0119】
先ず、第1バイパスバルブ(SVY1)及び第2バイパスバルブ(SVY2)を閉鎖した状態で第1均油バルブ(SVO1)と均圧弁(SVB1)とを開放し、第2均油バルブ(SVO2)を閉鎖する。そして、第2室外ユニット(2B)の電動膨張弁(25)の開度をやや小さく設定し、均圧ライン(6E)の第2室外ユニット(2B)側を低圧に保持する。
【0120】
この状態において、図13矢符T3に示すように、第1室外ユニット(2A)の油分離器(43)に貯溜した潤滑油のうち余剰の潤滑油は、第1均油バイパス管(93)から均圧ライン(6E)を通り、第2室外ユニット(2B)の圧縮機構(21)に導入され、第1室外ユニット(2A)から第2室外ユニット(2B)に潤滑油を導くことになる。
【0121】
その後、第1バイパスバルブ(SVY1)及び第2バイパスバルブ(SVY2)を閉鎖した状態で第2均油バルブ(SVO2)と均圧弁(SVB1)とを開放し、第1均油バルブ(SVO1)を閉鎖する。そして、第1室外ユニット(2A)の電動膨張弁(25)の開度をやや小さく設定し、均圧ライン(6E)の第1室外ユニット(2A)側を低圧に保持する。
【0122】
この状態において、図13矢符T4に示すように、第2室外ユニット(2B)の油分離器(43)に貯溜した潤滑油のうち余剰の潤滑油は、第2均油バイパス管(94)から均圧ライン(6E)を通り、第1室外ユニット(2A)の圧縮機構(21)に導入され、第2室外ユニット(2B)から第1室外ユニット(2A)に潤滑油を導くことになる。
【0123】
上述した動作を繰返し、上記各室外ユニット(2A,2B)の間の均油を行うことになる。
【0124】
また、上述した均油運転は、例えば、2〜3時間毎に2〜3分実行される他、油戻し運転の終了後やデフロスト運転の終了後に行われることになる。
【0125】
そして、各圧縮機構(21)においては、前提技術3と同様に各圧縮機(2a,2b)の間で潤滑油がバランスすることになる。
【0126】
−実施形態2の効果−
以上のように、本実施形態によれば、各室外ユニット(2A,2B)における圧縮機構(21)の吐出側である高圧側から他方の室外ユニット(2A,2B)の低圧側に潤滑油を導くようにしたために、各室外ユニット(2A,2B)の一方に潤滑油が偏る偏油現象を確実に防止することができる。
【0127】
この結果、油切れを確実に防止することができるので、確実な温調運転を継続することができる。
【0128】
また、上記油分離器(43)の余剰の潤滑油を排出するようにしたために、偏油現象を確実に解消することができることから、温調運転をより確実に継続することができる。
【0129】
また、冷房運転時は冷房サイクルで、暖房運転時は暖房サイクルで均油運転を行うので、温調運転と同サイクルの均油運転となり、冷媒流れの変動等がなく、容易に均油運転を行うことができる。
【0130】
<その他の変形例>
尚、図1の前提技術1、図8の前提技術3及び図13の実施形態2においては、2台の圧縮機(2a,2b)を設けたが、本発明では3台以上の圧縮機(2a,2b,…)を設けてもよい。
【0131】
また、図7の前提技術2及び図13の実施形態2においては、2台の室外ユニット(2A,2B)を設けたが、本発明では3台以上の室外ユニット(2A,2B,…)を設けてもよい。
【0132】
また、本前提技術及び実施形態においては、冷房運転と暖房運転とを行えるようにしたが、本発明では冷房専用機又は暖房専用機であってもよい。
【0133】
また、実施形態2において、冷房運転時に各バイパスバルブ(SVY1,SVY2)と各均油バルブ(SVO1,SVO2)と共に開放して両室外ユニット(2A,2B)の間で同時に均油運転を行うようにしてもよい。
【0134】
また、実施形態2において、暖房運転時に行う均圧ライン(6E)を利用したデフロスト運転時に均油運転を同時に行うようにしてもよい。
【0135】
つまり、第1室外ユニット(2A)の室外熱交換器(24)がフロストすると、第1室外ユニット(2A)及び第2室外ユニット(2B)を冷房サイクル運転させる一方、第1バイパスバルブ(SVY1)を開き、第2バイパスバルブ(SVY2)を閉じ、ガスストップ弁(SVR1)を開くと共に、均圧弁(SVB1)及び第2室外ユニット(2B)の室外電動膨張弁(25)を全閉にする。
【0136】
この結果、第1室外ユニット(2A)の圧縮機(21)より吐出された高圧ガス冷媒はフロストした室外熱交換器(24)に供給される一方、第2室外ユニット(2B)の圧縮機(21)より吐出された高圧ガス冷媒が均圧ライン(6E)から第1バイパス通路(95)及びガス通路(62)を経て第1室外ユニット(2A)の圧縮機(21)に供給される。そして、上記第1室外ユニット(2A)の圧縮機(21)における吸込ガス冷媒の温度が上昇して吐出ガス冷媒の温度が上昇し、第1室外ユニット(2A)のデフロストが迅速に行われることになる。
【0137】
この際、上記第2均油バルブ(SVO2)を開放することにより、第2室外ユニット(2B)から第1室外ユニット(2A)に潤滑油を導く均油運転が同時に行われることになる。
【0138】
逆に、第2室外ユニット(2B)がフロストすると、第2バイパスバルブ(SVY2)を開き、第1バイパスバルブ(SVY1)を閉じて上述と逆の動作でデフロスト運転が行われ、第1室外ユニット(2A)の圧縮機(21)より吐出された高圧ガス冷媒が均圧ライン(6E)から第2バイパス通路(96)とガス通路(62)を経て第2室外ユニット(2B)の圧縮機(21)に供給され、該第2室外ユニット(2B)の圧縮機(21)における吐出ガス冷媒の温度が上昇し、第2室外ユニット(2B)のデフロストが迅速に行われることになる。
【0139】
この際、上記第1均油バルブ(SVO1)を開放することにより、第1室外ユニット(2A)から第2室外ユニット(2B)に潤滑油を導く均油運転が同時に行われることになる。
【0140】
また、上記油排出機構(40)及び均油機構(9A,9B)は、実施形態に限られるものではない。
【0141】
また、図8に示す前提技術3において、各室外ユニット(2A,2B)が2台の圧縮機(2a,2b)を備えるようにしたが、各室外ユニット(2A,2B)の一方のみが2台の圧縮機(2a,2b)を備えるようにしてもよい。
【0142】
また、図9〜10に示す前提技術3の差圧機構(4a)は、吸込管(2d)の圧力損失が異なるように設定したが、この吸込管(2d)の圧力損失を等しくし、圧縮機(2a,2b)の運転状態が異なるように制御し、両圧縮機(2a,2b)の内部圧力が異なるようにして均油するものであってもよい。
【0143】
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明による冷凍装置によれば、潤滑油量をバランスさせることができるので、複数の圧縮機を備えた空気調和装置などに用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の前提技術1を示す冷媒回路図である。
【図2】図2は、圧縮機構の拡大回路図である。
【図3】図3は、潤滑油の貯溜量に対する油上り率の特性図である。
【図4】図4は、圧縮機構の変形例1を示す拡大回路図である。
【図5】図5は、圧縮機構の変形例2を示す拡大回路図である。
【図6】図6は、圧縮機構の変形例3を示す拡大回路図である。
【図7】図7は、前提技術2を示す冷媒回路図である。
【図8】図8は、前提技術3を示す冷媒回路図である。
【図9】図9は、本発明の実施形態を示し、前提技術3における圧縮機構の変形例1を示す拡大回路図である。
【図10】図10は、前提技術3における圧縮機構の変形例1を示す拡大回路図である。
【図11】図11は、前提技術3における圧縮機構の変形例2を示す拡大回路図である。
【図12】図12は、前提技術3における均油動作を示す要部の概略回路図である。
【図13】図13は、実施形態2を示す冷媒回路図である。
【図14】図14は、実施形態2における圧縮機構を示す拡大回路図である。
Claims (3)
- 少なくとも1台の圧縮機(2a)を有する圧縮機構(21)と熱源側熱交換器(24)とを有して並列に接続された複数台の熱源ユニット(2A,2B,…)と、
少なくとも利用側熱交換器(32)を有して上記各熱源ユニット(2A,2B,…)に接続される利用ユニット(3A)とを備え、
上記圧縮機構(21,21,…)から吐出された冷媒を片方の熱交換器(24,32)で凝縮し、膨脹機構(25)で膨脹させた後に他方の熱交換器(32,24)で蒸発させるように冷媒が循環する冷媒系統を有する冷凍装置において、
上記各圧縮機構(21)には、内部に貯溜される潤滑油が所定量になると、この所定量を越えた潤滑油を、上記圧縮機(2a)から該圧縮機(2a)の外部の冷媒系統に冷媒と共に排出させる油排出機構(40)が設けられ、
少なくとも1つの熱源ユニット(2A)における圧縮機構(21)は、複数台の圧縮機(2a,2b,…)が並列に接続されて構成され、
上記複数台の圧縮機(2a,2b,…)を有する圧縮機構(21)は、各圧縮機(2a,2b,…)を繋ぐ均油管(45)を備え、各圧縮機(2a,2b,…)の間で差圧を生じせて各圧縮機(2a,2b,…)の間の潤滑油を均等にする差圧機構(4a)が設けられ、
上記複数台の圧縮機(2a,2b,…)を有する圧縮機構(21)は、差圧機構(4a)による潤滑油の最下流側の圧縮機(2b)にのみ油排出機構(40)が設けられている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1記載の冷凍装置において、
圧縮機構(21)の吐出側には、油分離器(43)が設けられている
ことを特徴とする冷凍装置。 - 少なくとも1台の圧縮機(2a)を有する圧縮機構(21)と熱源側熱交換器(24)とを有して並列に接続された複数台の熱源ユニット(2A,2B,…)と、
少なくとも利用側熱交換器(32)を有して上記各熱源ユニット(2A,2B,…)に接続される利用ユニット(3A)とを備え、
上記圧縮機構(21,21,…)から吐出された冷媒を片方の熱交換器(24,32)で凝縮し、膨脹機構(25)で膨脹させた後に他方の熱交換器(32,24)で蒸発させるように冷媒が循環する冷媒系統を有する冷凍装置において、
上記各圧縮機構(21)には、内部に貯溜される潤滑油が所定量になると、この所定量を越えた潤滑油を、上記圧縮機(2a)から該圧縮機(2a)の外部の冷媒系統に冷媒と共に排出させる油排出機構(40)が設けられ、
上記各熱源ユニット(2A,2B,…)における圧縮機構(21)の油排出機構(40)より排出された余剰の潤滑油を他の熱源ユニット(2A,2B,…)における圧縮機構(21)の吸込側に導く均油機構(9A,9B,…)を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
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