JP4575184B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数台の室外ユニット及び室内ユニットを備えた、いわゆるマルチ方式の空気調和装置及び空気調和装置の運転方法に関する。

複数の室外ユニットと、複数の室内ユニットとをそれぞれ並列に配管接続したマルチ方式の空気調和装置は、室内ユニットの運転状態によって空調負荷が大きく変化するため、その変化に応じて運転する室外ユニットの数を変化させるように構成されているが、この際に冷媒が不足することがある。このような冷媒の不足を解消するために、従来の空気調和装置には、空調負荷が小さいときに運転停止する室外ユニットのアキュームレータと、運転中の他の室外ユニットの室外熱交換器とをつなぐバイパス回路が設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。この空気調和装置では、バイパス回路を開閉することで、停止中の室外ユニット内の液冷媒を運転中の他の室外ユニットに供給し、冷媒の循環量を増大させる。さらに、冷房運転時及び暖房運転時に冷媒不足を解消する構成としては、各室外ユニットの油分離器から潤滑油を圧縮機に戻すための戻し管同士をバランス配管で接続した空気調和装置において、バランス管と室外熱交換器とをつなぐ補助管を設けたものがある（例えば、特許文献２参照）。この空気調和装置では、運転中の室外ユニットが冷媒不足に至った場合には、補助管の開閉弁を開き、運転停止中の室外ユニットの寝込み冷媒を運転中の室外ユニットに供給させ、冷媒の循環量を増大させる。
特許第３２６３３４３号公報 特許第３０９６６８７号公報

しかしながら、従来の空気調和装置では、バイパス回路又はバランス配管を複数の室外ユニットに亘るように配管しなければならず、空気調和装置の設置に手間がかかり、配置レイアウトの制限が大きくなるという問題があった。特に、室外ユニットの数が増えると、室外ユニット間の配管が複雑になるという問題があった。
さらに、一部の室外ユニットのみを運転させているときに、冷媒が不足した場合には冷媒の循環量を増大させることはできるが、冷媒が過多となった場合に冷媒の量を適切に調整することができなかった。冷媒の循環量が適切でない場合には、圧縮機が発停を頻繁に行うようになるなどして、圧縮機に負担がかかってしまう。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、空気調和装置の信頼性を高め、高効率な運転を実現することである。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、圧縮機、室外熱交換器及び冷媒を貯溜可能な貯溜容器を有する室外ユニットを複数備え、これら室外ユニットが室内熱交換器を有する室内ユニットに並列に接続され、前記圧縮機は、流路切替手段を介して前記室外熱交換器又は前記室内熱交換器にガス冷媒を供給可能に構成された空気調和装置において、前記貯溜容器から前記室内熱交換器に至る液配管中に開閉弁が設けられ、前記流路切換手段から前記室内熱交換器に至るガス配管と前記貯溜容器とを接続可能なバイパス回路が設けられ、前記開閉弁の開閉制御と前記バイパス回路の開閉制御とを行う制御部を備えることを特徴とする空気調和装置とした。
この空気調和装置では、一部の室外ユニットを停止させて冷房運転をする際に、停止中の室外ユニットの液配管の開閉弁を開くと、冷媒が停止中の室外ユニットの貯溜容器に回収されて冷媒の循環量が減少する。冷房運転中に停止中の室外ユニットのバイパス回路を開くと、停止中の室外ユニットの貯溜容器から冷媒が吸引されるようにして排出され、冷媒の循環量が増大する。また、一部の室外ユニットを停止させて暖房運転をする際には、停止中の室外ユニットの液配管の開閉弁を開くと、冷媒が停止中の室外ユニットの貯溜容器に回収され、停止中の室外ユニットのバイパス回路を開き、停止中の室外ユニットの貯溜容器の圧力を上昇させ、その後に液配管の開閉弁を開くことによって冷媒が排出される。その結果、空気調和装置全体を循環する冷媒の量が制御される。

本発明によれば、液配管中に開閉弁を設け、ガス配管と貯溜容器とをバイパス可能に構成したので、運転状態に応じて不足する冷媒を停止中の室外ユニットの貯溜容器から供給することが可能になる。また、運転状態に応じて余剰となる冷媒を停止中の室外ユニットの貯溜容器に送って貯溜することが可能になる。したがって、冷媒の循環量を最適化することが可能になり、圧縮機にかかる負荷を低減でき、圧縮機の信頼性及び空気調和装置の運転効率の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、空気調和装置１は、室外ユニット２として第１室外ユニット２Ａと、第２室外ユニット２Ｂとを備え、これら第１、第２室外ユニット２Ａ，２Ｂと複数の室内ユニット４とがガス配管５及び液配管６によって並列に接続されている。ガス配管５は、第１、第２室外ユニット２Ａ，２Ｂのそれぞれに設けられたバルブ７Ａ、７Ｂによって、室外ユニット２Ａ，２Ｂ内に収まる室外側ガス配管８Ａ，８Ｂと、各室外ユニット２Ａ，２Ｂから各室内ユニット３に分岐する室内側ガス配管９とに分離可能になっている。同様に、液配管６は、第１、第２室外ユニット２Ａ，２Ｂのそれぞれに設けられたバルブ１０Ａ、１０Ｂによって、室外ユニット２Ａ，２Ｂ内に収まる室外側液配管１１Ａ，１１Ｂと、各室外ユニット２Ａ，２Ｂから各室内ユニット４に分岐する室内側液配管１２とに分離可能になっている。なお、室外ユニット２、室内ユニット４の数は、２台ずつに限定されない。

第１室外ユニット２Ａは、２台の圧縮機２０Ａ，２１Ａを有し、これら圧縮機２０Ａ，２１Ａの吐出口は、吐出配管２２Ａに並列に接続されている。吐出配管２２Ａは、オイルセパレータ２３Ａを介して四方弁２４Ａの第１のポート２４１Ａに接続されている。四方弁２４Ａは、第１のポート２４１Ａと、第２のポート２４２Ａ又は第３のポート２４３Ａとを切り換えて接続可能に構成されており、この場合に第４のポート２４４Ａは、それぞれ第３のポート２４３Ａ又は第２のポート２４２Ａと接続されるようになっている。第２のポート２４２Ａには、前記の室外側ガス配管８Ａが接続されている。第３のポート２４３Ａには、配管２５Ａが接続されており、この配管２５Ａは、室外熱交換器２６Ａを介して配管２７Ａに接続されている。この配管２７Ａは、膨張弁２８Ａが設けられた後にレシーバタンク２９Ａに接続されている。このレシーバタンク２９Ａは、余剰冷媒を溜め置くことができる貯溜容器であり、室外側液配管１１Ａも接続されている。さらに、配管２７Ａにおいて、膨張弁２８Ａとレシーバタンク２９Ａとの間からは、配管３０Ａが分岐している。この配管３０Ａには、電磁弁からなる開閉弁３１Ａとキャピラリチューブ３２Ａとからなる流量調整手段が設けられており、配管３３Ａに接続されている。配管３３Ａは、四方弁２４Ａの第４のポート２４４Ａとアキュームレータ３４Ａとを接続する配管でありアキュームレータ３４Ａからは、圧縮機２０Ａ，２１Ａの吸入側に接続される吸入配管３５Ａが延びている。この吸入配管３５Ａの途中には、吐出配管２２Ａのオイルセパレータ２３Ａからの戻し管３６Ａが接続されている。戻し管３６Ａは、オイルセパレータ２３Ａで分離させた圧縮機２０Ａ，２１Ａの潤滑油を主に通流させるもので、その経路中にはキャピラリチューブ３７Ａが設けられている。

なお、圧縮機２０Ａ，２１Ａは、同じ能力を有し、交流電流によって一定の速度で運転されるように構成されている。しかしながら、インバータを設けて速度を変化させて運転できるように構成されても良い。ここで、圧縮機２０Ａ，２１Ａは、圧縮機部とこれを駆動する電動機とを密閉容器（シェル）内に収納し、密閉容器の底部内に圧縮機部の摺動部を潤滑する潤滑油が貯溜されるような、いわゆる低圧シェル型圧縮機が用いられている。圧縮機２０Ａ，２１Ａは、常に２台同時に運転するように制御されても良いし、運転条件に応じて一方の圧縮機２０Ａ，２１Ａのみを運転するように制御しても良い。

ここで、室外側液配管１１Ａには、レシーバタンク２９Ａからバルブ１０Ａに至るまでの間に、冷媒調整用開閉弁である開閉弁３８Ａが設けられている。また、レシーバタンク２９Ａと室外側ガス配管８Ａとをつなぐように、バイパス回路３９Ａが設けられている。バイパス回路３９Ａは、レシーバタンク２９Ａの上部に接続された配管４０Ａを有し、この配管４０Ａには、冷媒調整用開閉弁である開閉弁４１Ａが設けられており、室外側ガス配管８Ａ、つまりガス配管５のバルブ７Ａから四方弁２４Ａに至るまでの間に接続されている。

さらに、吐出配管２２Ａの圧縮機２０Ａの吐出口近傍には、圧縮機２０Ａから吐出される高温高圧のガス冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ４２Ａが設けられている。同様に、圧縮機２１Ａの吐出口近傍には、圧縮機２１Ａから吐出されるガス冷媒の吐出温度を測定する吐出温度センサ４３Ａが設けられている。さらに、吐出配管２２Ａには、圧縮機２０Ａ、２１Ａの吐出圧力を検出する吐出圧力センサ４４Ａが設けられている。これらセンサ４２Ａ，４３Ａ，４４Ａは、第１室外ユニット２Ａにおいて吐出過熱度を算出するために用いられる吐出側検出手段である。
また、吸入配管３５Ａには、圧縮機２０Ａ、２１Ａに吸入されるガス冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力センサ４５Ａが設けられている。そして、圧縮機２０Ａには、密閉容器の底部に貯溜される潤滑油の油温を検出する温度センサ４６Ａが設けられている。同様に、圧縮機２１Ａには、密閉容器の底部に貯溜される潤滑油の油温を検出する温度センサ４７Ａが設けられている。これらセンサ４６Ａ，４７Ａは、第１室外ユニット２Ａにおいて油温を検出するために用いられる吸入側検出手段である。

第２室外ユニット２Ｂは、第１室外ユニット２Ａと同じ構成になっている。なお、第２室外ユニット２Ｂの構成要素には、第１室外ユニット２Ａと区別するために符号の末尾に「Ｂ」を付してある。

室内ユニット４は、室内側ガス配管９及び室内側液配管１２に並列に接続された室内熱交換器４８を有し、室内熱交換機４８と室内側液配管１２との間には、膨張弁４９が設けられている。

図２に示すように、この空気調和装置１は、制御部５０によって運転制御される。制御部５０は、第１、第２室外ユニット２Ａ，２Ｂの圧縮機２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂと、四方弁２４Ａ，２４Ｂと、膨張弁２８Ａ，２８Ｂ，４９と、開閉弁３１Ａ，３１Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ，４１Ａ，４２Ｂ，各圧力センサ４４Ａ，４４Ｂ，４５Ａ，４５Ｂと、各温度センサ４２Ａ，４２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ，４７Ａ，４７Ｂとに接続されており、後述する処理を行うように構成されている。なお、制御部５０は、第１、室外ユニット２と別体として設けられても良いし、第１室外ユニット２Ａ又は第２室外ユニット２Ｂのいずれか一方に含まれるように構成しても良い。

次に、この実施の形態の作用について説明する。
まず、冷房運転時について説明する。第１、第２室外ユニット２Ａ，２Ｂを共に運転させるときには、第１室外ユニット２Ａにおいて、四方弁２４Ａの第１のポート２４１Ａと第３のポート２４３Ａとを接続させ、第２のポート２４２Ａと第４のポート２４４Ａとを接続させる。また、室外側液配管１１Ａの開閉弁３８Ａを開にして、バイパス回路３９Ａの開閉弁４１Ａを閉じる。圧縮機２０Ａ，２１Ａから吐出される高圧のガス冷媒は、四方弁２４Ａから室外熱交換器２６Ａに導かれ、熱交換によって高圧の液冷媒になる。この液冷媒は、レシーバタンク２９Ａから室外側液配管１１Ａを通って室内側液配管１２に流入する。第２室外ユニット２Ｂにおいても同様にして液冷媒が形成され、室外側液配管１１Ｂから室内側液配管１２に流入する。室内側液配管１２では、２つの室外ユニット２Ａ，２Ｂからの液冷媒が混合され、冷房運転する室内ユニット４に供給される。室内ユニット４では、膨張弁４９で減圧された後に室内熱交換器４８で熱交換が行われ、低圧のガス冷媒が形成される。そして、この際に吸熱される気化熱で室内が冷房される。ガス冷媒は、室内側ガス配管９に流出し、各室外ユニット２Ａ，２Ｂの室外側ガス配管８Ａ，８Ｂに分流する。第１室外ユニット２Ａにおいては、四方弁２４Ａを通り、配管３３Ａからアキュームレータ３４Ａを経て、吸入配管３５Ａから各圧縮機２０Ａ，２１Ａに吸入される。この冷媒は、再度圧縮された後に吐出されて循環する。第２室外ユニット２Ｂにおいても同様にして冷媒が循環する。制御部５０は、吸入圧力センサ４５Ａ，４５Ｂの検出値を取得し、第１、第２室外ユニット２Ａ，２Ｂのそれぞれについて、その検出値が所望の値を保つように各部を制御する。

さらに、一方の室外ユニット２のみを運転させて、冷媒量の制御を行う場合について、図３のフローチャートを用いて説明する。
制御部５０は、吐出圧力センサ４４Ａ，４４Ｂで吐出圧力を検出し、吐出温度センサ４２Ａ，４２Ａ，４３Ａ，４３Ｂでそれぞれの圧縮機２０Ａ，２１Ａ，２０Ｂ，２１Ｂの吐出温度を検出する。そして、この検出値から各圧縮機２０Ａ，２１Ａ，２０Ｂ，２１Ｂのガス冷媒の吐出過熱度を演算する（ステップＳ１０１）。具体的には、吐出圧力からその圧力におけるガス冷媒の飽和温度を演算し、吐出温度から飽和温度を差し引いた値を吐出過熱度とする。この吐出過熱度は、変動し易い値であるので、制御部５０は、運転している圧縮機２０Ａ，２１Ａ，２０Ｂ，２１Ｂの吐出過熱度のそれぞれについて、所定時間の平均値を演算する（ステップＳ１０２）。

ここで、停止中の室外ユニット２がない場合、つまり全ての室外ユニット２が運転中の場合には（ステップＳ１０３においてＮｏ）、処理を終了する。一方、少なくとも１つの室外ユニット２が停止しているような部分負荷運転の場合には（ステップＳ１０３においてＹｅｓ）、吐出過熱度の平均値と、予め制御部５０に登録されている上限値Ｋ１との大小関係を調べる（ステップＳ１０４）。なお、以下においては、第２室外ユニット２Ｂが停止中である場合について説明するが、第１室外ユニット２Ａが停止中でも同様の処理が実行される。

上限値Ｋ１は、空気調和装置１の能力や、運転環境などによって異なる値が設定されるが、例えば、４０Ｋが使用される。吐出過熱度の平均値が上限値Ｋ１以上の場合には（ステップＳ１０４においてＹｅｓ）、停止中の第２室外ユニット２Ｂのバイパス回路３９Ｂの開閉弁４１Ｂを所定時間ｔ１だけ開放する（ステップＳ１０５）。所定時間ｔ１は、例えば、３０秒など比較的に短い時間が設定されている。所定時間ｔ１が経過したら開閉弁４１Ｂを閉じ、ステップＳ１０６に進む。なお、前記のステップＳ１０４で吐出過熱度の平均値が上限値Ｋ１未満の場合にもステップＳ１０５を経ずに直接にステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、吐出過熱度の平均値と下限値Ｋ２との大小を比較する。下限値Ｋ２は、制御部５０のメモリに予め登録されており、例えば、２０Ｋが使用される。吐出過熱度の平均値が下限値Ｋ２を越えていれば（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳＳ１０３に戻り、前記の処理を繰り返す。これに対して、吐出過熱度の平均値が下限値Ｋ２以下の場合に（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、停止している室外ユニット２Ｂの室外側液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂを所定時間ｔ１だけ開いてから（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０３に戻る。なお、ステップＳ１０７において開閉弁３８Ｂを開放する時間間隔は、ステップＳ１０５における所定時間ｔ１と異なる値を用いても良い。

このように、吐出過熱度の平均値を演算し、上限値Ｋ１以上の場合には、上限値Ｋ１未満になるまでステップＳ１０３〜Ｓ１０６を繰り返して実施する。バイパス回路３９Ｂの開閉弁４１Ｂが所定時間ずつ開かれ、停止中の室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂに貯溜されている冷媒が徐々に運転中の室外ユニット２Ｂ側に供給される。これによって、冷房サイクルを循環する冷媒の量が徐々に増大し、吐出過熱度が下がる。また、吐出過熱度の平均値が、下限値Ｋ２以下の場合には、下限値Ｋ２を超えるまでステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１０７を繰り返して実施する。室外側液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂが所定時間ずつ開かれ、運転中の室外ユニット２Ａから停止中の室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂに冷媒が徐々に送り込まれ貯溜される。その結果、冷房サイクルを循環する冷媒の量が徐々に減少して、吐出過熱度が上がる。このようにして、運転中の室外ユニット２Ａの圧縮機２０Ａ，２０Ｂの吐出過熱度が、上限値Ｋ１から下限値Ｋ２の間に収まるように制御される。なお、上限値Ｋ１、下限値Ｋ２は、圧縮機２０Ａ，２１Ａが安定して運転できるような温度範囲であって、圧縮機２０Ａ，２１Ａ及び室外ユニット２Ａの室外熱交換器２６Ａ、各部の配管径などによって定まる値である。

次に、暖房運転時について説明する。まず、２つの室外ユニット２Ａ，２Ｂを共に運転させる場合には、第１室外ユニット２Ａにおいて、四方弁２４Ａの第１のポート２４１Ａと第２のポート２４２Ａとを接続させ、第３のポート２４３Ａと第４のポート２４４Ａを接続させる。また、室外側液配管１１Ａ中の開閉弁３８Ａを開にして、バイパス回路３９Ａの開閉弁４１Ａを閉じる。圧縮機２０Ａ，２１Ａから吐出される高圧のガス冷媒は、四方弁２４Ａから室外側ガス配管８Ａを経て室内側ガス配管９に流入する。同様にして、第２室外ユニット２Ｂからもガス冷媒が室内側ガス配管９に流入する。室内側ガス配管９で合流したガス冷媒は、暖房運転する室内ユニット４に導かれ、室内熱交換器４８で熱交換をして液冷媒となる。そして、この際に放熱される凝縮熱で室内が暖房される。液冷媒は、膨張弁４９を通り、室内側液配管１２に流出し、各室外ユニット２Ａ，２Ｂに分流する。第１室外ユニット２Ａでは、室外側液配管１１Ａからレシーバタンク２９Ａに戻り、レシーバタンク２９Ａから膨張弁２８Ａで減圧され室外熱交換器２６Ａに供給される。ここで低圧のガス冷媒となって、四方弁２４Ａから吸入配管３５Ａを通り、圧縮機２０Ａ，２１Ａに吸入される。この冷媒は、再び圧縮された後に吐出されて循環する。第２室外ユニット２Ｂにおいても同様にして冷媒が循環する。制御部５０は、吐出圧力センサ４４Ａ，４４Ｂの検出値を取得し、第１、第２室外ユニット２Ａ，２Ｂのそれぞれについて、その検出値が所望の値を保つように各部を制御する。

さらに、一方の室外ユニット２のみを運転させて、冷媒量の制御を行う場合について、図４のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１０１〜Ｓ１０４までは、前記と同じ処理を行う。すなわち、制御部５０は、各圧縮機２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂの吐出過熱度を演算し（ステップＳ１０１）、吐出過熱度の平均値を演算する（ステップＳ１０２）。全ての室外ユニット２が運転中の場合には（ステップＳ１０３においてＮｏ）、処理を終了し、停止中の室外ユニット２がある場合には（ステップＳ１０３においてＹｅｓ）、吐出過熱度の平均値と、上限値Ｋ１との大小関係を調べる（ステップＳ１０４）。

ここで、吐出過熱度が上限値Ｋ１以上の場合（ステップＳ１０４においてＹｅｓ）、停止中の室外ユニット２Ｂのバイパス回路３９Ｂの開閉弁４１Ｂを開いて室外ユニット２Ｂの圧力を上昇させた後に、室外側液配管１１Ｂに設けられた開閉弁３８Ｂを開く（ステップＳ１０５Ｂ）。各開閉弁３８Ｂ，４１Ｂは、共に所定時間ｔ２の間、開いた後に閉じられる。所定時間ｔ２には、例えば、１分など、ｔ１よりも長い時間が用いられる。ステップＳ１０５Ｂを終了した後、及びステップＳ１０４でＮｏの場合には、ステップＳ２０６の処理が実行される。すなわち、吐出過熱度と下限値Ｋ２との大小を調べ、下限値Ｋ２を超える場合には（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１０３に戻る。これに対して、下限値Ｋ２以下の場合には（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、停止中の室外ユニット２Ｂの室外側液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂを所定時間ｔ１だけ開いた後に閉じ（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０３に戻る。

このように、吐出過熱度の平均値を演算し、上限値Ｋ１以上の場合には、上限値Ｋ１未満になるまで、図４のステップＳ１０３〜Ｓ１０６を繰り返して実施する。バイパス回路３９Ｂ及び室外側液配管１１Ｂの各開閉弁３８Ｂ，４１Ｂが所定時間ずつ開かれて、停止中の室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂに貯溜されている冷媒が徐々に運転中の室外ユニット２Ａ側に供給される。これによって、冷媒の循環量が徐々に増大し、吐出過熱度が下がる。また、吐出過熱度の平均値が、下限値Ｋ２以下の場合には、下限値Ｋ２を上回るまでステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１０７を繰り返して実施する。室外側液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂが所定時間ずつ開かれ、運転中の室外ユニット２Ａから停止中の室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂに冷媒が徐々に貯溜される。その結果、冷媒の循環量が徐々に減少して、吐出過熱度が上がる。このようにして、運転中の室外ユニット２Ａの圧縮機２０Ａ，２１Ａの吐出過熱度が、上限値Ｋ１から下限値Ｋ２の間に収まるように制御される。

この実施の形態によれば、バイパス回路３９Ａ，３９Ｂを設け、室外側液配管１１Ａ，１１Ｂに開閉弁３８Ａ，３８Ｂを設けたので、複数の室外ユニット２Ａ，２Ｂを連結する配管を別途設けることなく、冷媒の循環量を調整することができる。このため、室外ユニット２Ａ，２Ｂの設置が容易になる。
また、第２室外ユニット２Ｂを停止させた部分負荷状態において、冷媒量が多い場合には、停止中の第２室外ユニット２Ｂに冷媒を回収させ、冷媒量が少ない場合には、停止中の第２室外ユニット２Ｂに貯溜されている冷媒を運転中の第１室外ユニット２Ａに供給することが可能になる。特に、運転中の圧縮機２０Ａ，２１Ａの吐出過熱度が所定の値に収まるように、冷媒の循環量を制御するようにしたので、圧縮機２０Ａ，２０Ｂの過熱や液圧縮などの発生を低下させることができる。したがって、圧縮機２０Ａ，２０Ｂにかかる負荷を低減させることができ、長期に亘る信頼性を向上させることができる。さらに、冷媒量を適正な量に調節することによって、冷媒過多による吐出圧力の上昇や、冷媒不足による異常過熱などによる圧縮機２０Ａ，２１Ａの運転効率の低下を防止でき、空気調和装置１の運転効率を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態に係る空気調和装置は、第１の実施の形態と同じ装置構成を有し、部分負荷運転時の制御が異なる。具体的には、圧縮機の潤滑油の油温に着目して制御を行うことを特徴とする。したがって、以下においては、冷房運転時の部分負荷運転と、暖房運転時の部分負荷運転の制御についてのみ説明する。

図５のフローチャートに示すように、冷房運転時には、第１室外ユニット２Ａにおいて温度センサ４６Ａ，４７Ａで、圧縮機２０Ａ，２１Ａの潤滑油の油温を検出し、吸入圧力センサ４５Ａで圧縮機２０Ａ，２１Ａが冷媒を吸入する吸入圧力を検出する。同様に、第２室外ユニット２Ｂにおいて温度センサ４６Ｂ，４７Ｂ、吸入圧力センサ４５Ｂで圧縮機２０Ａ，２１Ａの油温、吸入圧力を検出する。そして、これらの値に基づいて、吸入圧力に対する飽和温度から算出される油温の上限値Ｋ３と、下限値Ｋ４とを決定する（ステップＳ２０１）。ここで、油温の上限値Ｋ３は、例えば、飽和温度に５０Ｋを加算した温度とする。下限値Ｋ４は、例えば、飽和温度に１０Ｋを加算した温度とする。１０Ｋ及び５０Ｋといった値は、使用する冷媒と潤滑油とによって定まる値で、安定した潤滑性能が得られるような値が設定される。

さらに、制御部５０は、所定時間の間の圧縮機２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂの油温の平均値を演算する（ステップＳ２０２）。停止中の室外ユニット２がない場合（ステップＳ２０３でＮｏ）、処理を終了するが、第２室外ユニット２Ｂが運転停止している場合には（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、油温の平均値と油温の上限値Ｋ３（以下、単に上限値Ｋ３とする）との大小を比較する。

油温の平均値が上限値Ｋ３以上である場合には（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、停止中の第２室外ユニット２Ｂのバイパス回路３９Ｂの開閉弁４１Ｂを所定時間ｔ１だけ開放する（ステップＳ２０５）。所定時間ｔ１が経過したら開閉弁４１Ｂを閉じ、ステップＳ２０６に進む。なお、前記のステップＳ２０４で油温の平均値が上限値Ｋ３未満の場合には、ステップＳ２０６に直接進む。ステップＳ２０６では、油温の平均値と油温の下限値Ｋ４（以下、単に下限値Ｋ４とする）との大小を比較する。油温の平均値が下限値Ｋ４を以下の場合に（ステップＳ２０６でＹｅｓ）、第２室外ユニット２Ｂの液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂを所定時間ｔ１だけ開いてから（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０３に戻り、それ以外の場合は、直接にステップＳ２０３に戻る。

このように、油温の平均値が上限値Ｋ３以上の場合には、上限値Ｋ３未満になるまで、ステップＳ２０３〜Ｓ２０６を繰り返して実施する。第２室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂに貯溜されている冷媒が徐々に運転中の第１室外ユニット２Ａ側に供給される。その結果、冷房サイクルを循環する冷媒の量が徐々に増大して油温が下がる。また、油温の平均値が下限値Ｋ４以下の場合には、下限値Ｋ４を上回るまでステップＳ２０３，Ｓ２０４，Ｓ２０６，Ｓ２０７を繰り返して実施する。運転中の室外ユニット２Ａから室外ユニット２Ｂに冷媒が送られ、レシーバタンク２９Ｂに貯溜される。その結果、冷房サイクルを循環する冷媒の量が減少して油温が上がる。このようにして、運転中の室外ユニット２Ａの圧縮機２０Ａ，２１Ａの油温が、上限値Ｋ３から下限値Ｋ４の間に収まるように制御される。

さらに、図６のフローチャートに示すように、暖房運転時には、ステップＳ２０１からステップＳ２０４を実行し、油温の平均値が上限値Ｋ３以上の場合（ステップＳ２０４においてＹｅｓ）、停止中の第２室外ユニット２Ｂのバイパス回路３９Ｂの開閉弁４１Ｂを開いて第２室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂの圧力を上昇させた後に、室外側液配管１１Ｂに設けられた開閉弁３８Ｂを開く（ステップＳ２０５Ｂ）。各開閉弁３８Ｂ，４１Ｂは、共に所定時間ｔ２の間、開いた後に閉じられる。ステップＳ２０５Ｂを終了した後、及びステップＳ２０４でＮｏの場合には、ステップＳ２０６の処理が実行される。すなわち、油温の平均値が下限値Ｋ４以下の場合には（ステップＳ２０６でＹｅｓ）、第２室外ユニット２Ｂの室外側液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂを所定時間ｔ１だけ開いた後に閉じ（ステップＳ２０７）、ステップＳ１０３に戻る。それ以外の場合は、ステップＳ２０６からステップＳ１０３に直接戻る。

このように、油温の平均値が、上限値Ｋ３以上の場合には、停止中の第２室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂに貯溜されている冷媒をガス冷媒として取り出して、運転中の第１室外ユニット２Ａ側に供給する。その結果、冷房サイクルを循環する冷媒の量が増大して油温が下がる。また、油温の平均値が、下限値Ｋ４以下の場合には、運転中の第１室外ユニット２Ａから第２室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂに冷媒を溜め込ませる。その結果、冷房サイクルを循環する冷媒の量が減少して油温が上がる。このようにして、運転中の第１室外ユニット２Ａの圧縮機２０Ａ，２１Ａの油温が、上限値Ｋ３から下限値Ｋ４の間に収まるように制御される。

この実施の形態によれば、一方の室外ユニット２を停止させた部分負荷状態において、圧縮機２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ内の油温に着目し、吸入圧力から潤滑油の飽和温度を演算して、この飽和温度から油温の変動を許容する範囲を設定し、この範囲に油温が収まるように冷媒の循環量を調整するようにしたので、潤滑油に溶け込む冷媒の量を適切な範囲に収めることができる。ここで、油温が上限値Ｋ３以上の場合には、冷媒と共に圧縮機２０Ａ，２１Ａの加圧室に導かれる潤滑油中への冷媒の溶け込み量が多くなって潤滑油の粘度が低くなり、潤滑能力が低下する。また、油温が下限値Ｋ４以下の場合には、潤滑油に溶け込む冷媒の量が少なくなって潤滑油の粘度が高くなり、潤滑性能が低下する。この実施の形態では、このような潤滑性能の低下が防止されるため、圧縮機２０Ａ，２１Ａへの負荷を低減することができる。その他の効果は、第１の実施の形態と同様である。

次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態に係る空気調和装置は、第一の実施の形態と同じ装置構成を有し、部分負荷運転時の制御が異なる。具体的には、冷媒量の不足の判断には吐出過熱度を使用し、冷媒量の過多の判断には油温を用いることを特徴とする。したがって、以下においては、冷房運転時の部分負荷運転と、暖房運転時の部分負荷運転の制御についてのみ説明する。

図７のフローチャートに示すように、冷房運転時には、吐出圧力、吐出温度、吸入圧力、潤滑油の油温とを検出し、各圧縮機２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂの吐出過熱度、油温の飽和温度、上限値Ｋ３及び下限値Ｋ４を演算する（ステップＳ３０１）。さらに、運転中の圧縮機２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂの吐出過熱度の平均値と、油温の平均値とを所定時間範囲において演算したら（ステップＳ３０２）、停止中の室外ユニット２がある場合のみ処理を継続する（ステップＳ３０３）。

ここで、吐出過熱度の平均値が上限値Ｋ１以上の場合には（ステップＳ３０４においてＹｅｓ）、停止中の第２室外ユニット２Ｂのバイパス回路３９Ｂの開閉弁４１Ｂを所定時間ｔ１だけ開放してから（ステップＳ３０５）、ステップＳ３０６を経てステップＳ３０３に戻る。さらに、油温の平均値が下限値Ｋ４を以下の場合には（ステップＳ３０６でＹｅｓ）、第２室外ユニット２Ｂの室外側液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂを所定時間ｔ１だけ開いてから（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０３に戻る。それ以外の場合には、直接にステップＳ３０３に戻る。

さらに、図８のフローチャートに示すように、暖房運転時には、ステップＳ３０１からステップＳ３０４を実行し、吐出過熱度が上限値Ｋ１以上の場合（ステップＳ３０４においてＹｅｓ）、停止中の第２室外ユニット２Ｂのバイパス回路３９Ｂの開閉弁４１Ｂを開いて第２室外ユニット２Ｂのレシーバタンク２９Ｂの圧力を上昇させた後に、室外側液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂを開いてから（ステップＳ３０５Ｂ）、ステップＳ３０６を経てステップＳ３０３に戻る。油温が下限値Ｋ４以下の場合には（ステップＳ３０６でＹｅｓ）、第２室外ユニット２Ｂの室外側液配管１１Ｂの開閉弁３８Ｂを所定時間ｔ１だけ開いた後に閉じてから（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０３に戻る。それ以外の場合は、直接にステップＳ３０３に戻る。

この実施の形態によれば、運転中の圧縮機２０Ａ，２１Ａの吐出過熱度が高いときに停止中の第２室外ユニット２Ｂから運転中の第１室外ユニット２Ａに冷媒を供給して冷媒の循環量を増大させ、運転中の圧縮機２０Ａ，２１Ａの油温が低いときに停止中の第２室外ユニット２Ｂに冷媒を溜め込ませ、冷媒の循環量を減少させるようにしたので、圧縮機２０Ａ，２１Ａの負荷が低減されるように冷媒の循環量をコントロールすることができ、圧縮機２０Ａ，２１Ａの信頼性が向上し、運転効率が向上する。ここにおいて、冷媒が不足しているときの運転状態のパラメータとしては、吐出過熱度の方が油温よりも応答が良い。また、冷媒が余剰となっているときの運転状態のパラメータとしては、油温の方が吐出過熱度よりも応答が良い。したがって、運転状態に応じて最適なパラメータを採用し、このパラメータに基づいて制御を行うことで、運転効率をさらに向上させることができる。

なお、本発明は前記の各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、バイパス回路３９Ａ，３９Ｂ、開閉弁３８Ａ，３８Ｂは、各室外ユニット２Ａ，２Ｂに設けたが、優先的に運転する室外ユニット２を制御部５０に予め登録し、そのような室外ユニット２以外の室外ユニット２にのみバイパス回路３９Ａ，３９Ｂ、開閉弁３８Ａ，３８Ｂを設けても良い。また、開閉弁３８Ａ，３８Ｂにバルブ１０Ａ，１０Ｂの機能を持たせると、部品数を低減することができる。
運転中の室外ユニット２の状態を判断するパラメータとして、圧縮機２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂの吸入側の冷媒の過熱度（吸入過熱度）を用いても良い。この場合には、各圧縮機２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂの吸入口近傍に温度センサが設けられる。吸入過熱度は、温度センサで検出した冷媒の温度から、吸入圧力センサ４５Ａ，４５Ｂから演算されるその圧力における飽和温度を引いて求められる。そして、この吸入過熱度が所定の範囲、例えば、１０Ｋから５０Ｋに収まるように制御を行う。

本発明の実施の形態にかかる空気調和装置の構成を示す図である。 制御部とこれに接続される構成要素を示す図である。 部分負荷状態での冷房運転時に行われる吐出過熱度に基づいた制御のフローチャートである。 部分負荷状態での暖房運転時に行われる吐出過熱度に基づいた制御のフローチャートである。 部分負荷状態での冷房運転時に行われる圧縮機の油温に基づいた制御のフローチャートである。 部分負荷状態での暖房運転時に行われる圧縮機の油温に基づいた制御のフローチャートである。 部分負荷状態での冷房運転時に行われる吐出過熱度と圧縮機の油温とを適宜参照しながら行う制御のフローチャートである。 部分負荷状態での暖房運転時に行われる吐出過熱度と圧縮機の油温とを適宜参照しながら行う制御のフローチャートである。

符号の説明

１ 空気調和装置
２ 室外ユニット
４ 室内ユニット
５ ガス配管
６ 液配管
８Ａ，８Ｂ 室外側ガス配管（ガス配管）
１１Ａ，１１Ｂ 室外側液配管（液配管）
２０Ａ，２０Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ 圧縮機
２４ａ，２４Ｂ 四方弁（流路切換手段）
２６Ａ，２６Ｂ 室外熱交換器
２９Ａ，２９Ｂ レシーバタンク（貯溜容器）
３８Ａ，３８Ｂ 開閉弁
３９Ａ，３９Ｂ バイパス回路
４２Ａ，４２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ 温度センサ（吐出側検出手段）
４４Ａ，４４Ｂ 吐出圧力センサ（吐出側検出手段）
４５Ａ，４５Ｂ 吸入圧力センサ（吸入側検出手段）
４６Ａ，４６Ｂ，４７Ａ，４７Ｂ 温度センサ（吸入側検出手段）
４８ 室内熱交換器
５０ 制御部

Claims (5)

1. 圧縮機、室外熱交換器及び冷媒を貯溜可能な貯溜容器を有する室外ユニットを複数備え、これら室外ユニットが室内熱交換器を有する室内ユニットに並列に接続され、前記圧縮機は、流路切替手段を介して前記室外熱交換器又は前記室内熱交換器にガス冷媒を供給可能に構成された空気調和装置において、
   前記貯溜容器から前記室内熱交換器に至る液配管中に開閉弁が設けられ、前記流路切換手段から前記室内熱交換器に至るガス配管と前記貯溜容器とを接続可能なバイパス回路が設けられ、
   複数の室外ユニットのうち少なくとも一つの室外ユニットを停止させて運転をする際に、前記空気調和装置を循環する冷媒の量が適正量より少ない場合には、停止中の前記室外ユニットから運転中の前記室外ユニットに冷媒が供給されるように、一方、前記空気調和装置を循環する冷媒の量が適正量より多い場合には運転中の前記室外ユニットから停止中の前記室外ユニットに冷媒が回収されるように、前記開閉弁の開閉制御と前記バイパス回路の開閉制御とを行う制御部を備え、
   前記制御部は、複数の前記室外ユニットのうち少なくとも一つの前記室外ユニットを停止させて冷房運転をしている際、前記空気調和装置を循環する冷媒の量が多い場合には運転中の前記室外ユニットから停止中の前記室外ユニットに冷媒が回収されるように停止中の前記室外ユニットの液配管の開閉弁を開き、一方、前記空気調和装置を循環する冷媒の量が適正量より少ない場合には停止中の前記室外ユニットから運転中の前記室外ユニットに冷媒が供給されるように停止中の前記室外ユニットの前記バイパス回路を開き、
   前記制御部は、複数の前記室外ユニットのうち少なくとも一つの前記室外ユニットを停止させて暖房運転をする際、前記空気調和装置を循環する冷媒の量が多い場合には運転中の前記室外ユニットから停止中の前記室外ユニットに冷媒が回収されるように停止中の前記室外ユニットの液配管の開閉弁を開き、一方、前記空気調和装置を循環する冷媒の量が適正量より少ない場合には停止中の前記室外ユニットから運転中の前記室外ユニットに冷媒が供給されるように停止中の前記室外ユニットのバイパス回路を開き停止中の前記室外ユニットの貯留容器の圧力を上昇させ、その後に前記液配管の開閉弁を開くことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記開閉弁及び前記バイパス回路は、前記室外ユニット内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機の吐出側の冷媒の過熱度を算出するために用いられる吐出側検出手段を有し、前記制御部は、運転中の前記室外ユニットにおける前記圧縮機の吐出側の冷媒の過熱度に応じて前記空気調和装置を循環する冷媒の量を判断して停止中の前記室外ユニットの前記開閉弁及び前記バイパス回路の開閉制御を行うように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記圧縮機の潤滑油の油温を検出するために用いられる吸入側検出手段を有し、前記制御部は、運転中の前記室外ユニットにおける前記圧縮機の潤滑油の油温に応じて前記空気調和装置を循環する冷媒の量を判断して停止中の前記室外ユニットの前記開閉弁及び前記バイパス回路の開閉制御を行うように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
5. 前記圧縮機の吐出側の冷媒の過熱度を算出するために用いられる吐出側検出手段と、前記圧縮機の潤滑油の油温を検出するために用いられる吸入側検出手段とを有し、前記制御部は、運転中の前記室外ユニットから停止中の前記室外ユニットに冷媒を供給する際には、運転中の前記圧縮機から吐出される冷媒の過熱度に応じて前記空気調和装置を循環する冷媒の量を判断して開閉制御を行い、運転中の前記室外ユニットから停止中の前記室外ユニットに冷媒を回収する際には、運転中の前記圧縮機の潤滑油の油温に応じて前記空気調和装置を循環する冷媒の量を判断して開閉制御を行うように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。

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