JPH01193088A

JPH01193088A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH01193088A
Application number: JP63018929A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Shimizu; 啓一郎清水; Manabu Kitamoto; 学北本; Kazuo Yamamoto; 和男山本; Yukifumi Goto; 後藤　行史
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1989-08-03
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2835044B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、室外ユニットおよび複数の室内ユニットか
らなるマルチタイプの空気調和機に関する。

（従来の技術）　。

一般に、この種の空気調和機としては第８図に示すよう
なヒートポンプ式冷凍サイクルを備えたものがある。

第８図において、Ａは室外ユニット、Ｂは分岐ユニット
、Ｃ，Ｄ、Ｅは室内ユニットである。室外ユニットＡは
２台の能力可変圧縮機１．２を備え、その圧縮機１．２
を逆止弁３．４をそれぞれ介して並列に接続している。

そして、圧縮機１゜２、四方弁５、室外熱交換器６１．
暖房用膨張弁７と冷房サイクル形成用逆止弁８の並列体
、リキッドタンク９、電動式流量調整弁１１，２１．３
１、冷房用膨張弁１２，２２．３２と暖房サイクル形成
用逆止弁１３．２３．３３の並列体、室内熱交換器１４
，２４，３４、ガス側開閉弁（電磁開閉弁）１５，２５
，３５、アキュームレータ１０などを順次連通し、ヒー
トポンプ式冷凍サイクルを構成している。

なお、冷房用塵°張弁１２，２２．３２はそれぞれ感温
筒１２ａ、２２ａ、３２ａを有しており、これら感温筒
を室内熱交換器１４．２４．３４のガス側冷媒配管にそ
れぞれ取付けている。

すなわち、室内熱交換器１４，２４．３４を並列構成と
するとともに、冷房運転時は図示実線矢印の方向に冷媒
を流して冷房サイクルを形成し、暖房運転時は四方弁５
の切換作動により図示破線矢印の方向に冷媒を流して暖
房サイクルを形成するようにしている。

このような空気調和機においては、各室内ユニットの要
求能力を満足するべく、圧縮機１．２の運転台数および
能力を制御するとともに、流量制御弁１１．２１．３１
の開度をそれぞれ制御して各室内熱交換器への冷媒流量
を調節するようにしている。

そして、膨張弁１２，２２．３２により、冷媒流量の変
化にかかわらず各室内熱交換器における冷媒過熱度を一
定に維持し、安定かつ効率の良い運転を行なうようにし
ている。

したがって、たとえば冷房運転時、各室内ユニットの要
求能力が大きくなると、圧縮機１の能力が増大したり、
さらには圧縮機１に加えて圧縮機２も起動することにな
る。この状態から各室内ユニットの要求能力が小さくな
ると、圧縮機２の能力が低減したり、さらには圧縮機２
の運転が停止して圧縮機１のみの運転となる。

しかしながら、このような空気調和機においては、圧縮
機の吐油量と返油量が完全には一致しないため、時間の
経過とともに一方の圧縮機の潤滑油の量が増え、他方の
圧縮機の潤滑油の量が減り、両者間に油量のアンバラン
スが生じて安定運転が困難になる。

しかも、潤滑油の油面レベルが限界油面レベル（運転可
能レベル）よりも下がった場合には、潤滑部への潤滑油
の供給が断たれ、圧縮機が損傷してしまう。

そこで、各圧縮機における油量のアンバランスを解消す
るべく、各圧縮機を均油管で連通し、油量の多い方から
少ない方へと潤滑油を移動させるようにしたものがある
。

ただし、各圧縮機の能力は完全に同じではないため、相
対的に能力の大きい側の圧縮機は吸込管の圧力損失が大
きくなり、圧縮機ケース内圧力は逆に小さくなる。この
傾向は各圧縮機の容量が異なる場合に顕著である。

その結果、冷媒ガスはケース内圧力の高い側の圧縮機か
らケース内圧力の小さい側の圧縮機へと均油管を通して
移動し、それに伴って潤滑油も同方向に移動する。

そして、ケース内圧力の高い側の圧縮機における返油量
が吐油量よりも多いときには、均油管レベル以上の潤滑
油は均油管を通してケース内圧力の低い側の圧縮機に移
動し、各圧縮機内の油面レベルは均油管位置で等しくな
る。逆に、返油量が吐油量よりも少ないときには、ケー
ス内圧力の高い側の圧縮機内の油面レベルが時間の経過
とともに低下し、ついには限界油面レベル以下に下がっ
てしまう。なお、この場合、ケース内圧力の低い側の圧
縮機内の潤滑油は、各圧縮機のケース内圧力差により、
ケース内圧力の高い側の圧縮機への移動が阻止される。

これに対処し、実際に使用する均油管は、潤滑油を冷媒
ガスの移動方向とは逆方向、つまりケース内圧力の低い
側の圧縮機から高い側の圧縮機へも移動が可能なように
、管路を大径のものにする必要がある。

（発明が解決しようとする課題）ところが、大径の均油管を用いると、一方の圧縮機に発
生する振動が均油管を介して他方の圧縮機に伝わり易く
なり、圧縮機振動や圧縮機騒音を招いてしまう。また、
騒音振動が複雑になるとともに、均油管内におけるトラ
ップの発生を防止する意味から複雑な管形状を採用する
ことができず、均油管の十分な強度を確保できないとい
う問題がある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、大径の均油管を用いることな
く各圧縮機間の均油効果を得ることができ、これにより
圧縮機振動や圧縮機騒音を回避し、しかも均油管の十分
な強度を確保することができる信頼性にすぐれた空気調
和機を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）各圧縮機間に均油管を設けるとともに、各圧縮機の２台
運転時、各圧縮機の能力の総和と各室内ユニットの要求
能力の総和との対応を保ちながら各圧縮機の運転周波数
を交互に上下させる均油運転手段を設ける。

（作用）圧縮機の２台運転時、各圧縮機の運転周波数が交互に上
下することにより、各圧縮機の冷凍機油が均油管を通し
て効率よく流通し、各圧縮機間の均油効果が得られる。

このとき、各圧縮機の能力の総和と各室内ユニットの要
求能力の総和との対応を保つことにより、快適性が確保
される。

（実施例）以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。なお、図面において第８図と同一部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。

第１図に示すように、圧縮機１の冷媒吐出側配管にオイ
ルセパレータ４１を設け、そのオイルセパレータ４１か
ら圧縮機１の冷媒吸込側配管にかけてオイルバイパス管
４２を設ける。

さらに、圧縮機２の冷媒吐出側配管にオイルセパレータ
４３を設け、そのオイルセパレータ４３から圧縮機２の
冷媒吸込側配管にかけてオイルバイパス管４４を設ける
。

そして、圧縮機１．２のそれぞれケースを均油管４５で
連通する。

この場合、圧縮機１，２は同一面に設置する。

また、第３図に示すように、圧縮機１．２のケースには
最適な基準油面レベルおよび許容最低限の限界油面レベ
ルが予め定めてあり、その基準油面レベルとほぼ同じ高
さの位置に均油管４５を取付ける。

制御回路を第２図に示す。

室外ユニットＡは、室外制御部５０を備えている。

この室外制御部５０は、マイクロコンピュータおよびそ
の周辺回路などからなり、外部にインバータ回路５１．
５２を接続している。インバータ回路５１．５２は、交
流電源５３の電圧を整流し、それを室外制御部５０の指
令に応じたスイッチングによって所定周波数の交流電圧
に変換し、圧縮機モータＩＭ、２Ｍにそれぞれ駆動電力
として供給するものである。

分岐ユニットＢは、マルチ制御部６０を備えている。こ
のマルチ制御部６０は、マイクロコンピュータおよびそ
の周辺回路からなり、外部に流量調整弁１１，２１．３
１および開閉弁１５，２５゜３５をそれぞれ接続してい
る。

室内ユニットＣ，Ｄ、Ｅは、室内制御部７０゜８０．９
０を備えている。

これら室内制御部は、マイクロコンピュータおよびその
周辺回路からなり、外部に運転操作部７１．８１．９１
および室内温度センサ７２，８２゜９２をそれぞれ接続
している。

そして、各室内制御部は周波数設定信号ｆｉｎｆ２．ｆ
３を要求能力としてマルチ制御部６０に転送するように
なっている。マルチ制御部６０は、転送されてくる周波
数設定信号から各室内ユニットの要求能力の総和を求め
、それに対応する周波数設定信号ｆ、を室外制御部５０
に転送するようになっている。

つぎに、上記のような構成において第４図および第５図
を参照しながら動作を説明する。

いま、全ての室内ユニットで冷房運転を行なっているも
のとする。

このとき、室内ユニットＣの室内制御部７０は、室内温
度センサ７２の検知温度と運転操作部７１で定められた
設定温度との差を演算し、その温度差に対応する周波数
設定信号ｆ１を要求冷房能力としてマルチ制御部６０に
転送する。

同じく、室内ユニットＤ、Ｈの室内制御部８０゜９０も
、゛周波数設定信号ｆ２＋　　ｆ３を要求冷房能力とし
てマルチ制御部６０に転送する。

マルチ、制御部６０は、転送されてくる周波数設定信号
に基づいて各室内ユニットの要求冷房能力の総和を求め
る。そして、求めた総和に対応する周波数設定信号ｆｏ
を室外制御部５０に転送する。

室外制御部５０は、転送されてくる周波数設定信号ｆｏ
に基づいて各室内ユニットの要求冷房能力の総和を求め
、その総和に応じて圧縮機１，２の運転台数および運転
周波数（インバータ回路５１．５２の出力周波数）Ｆを
制御する。

この場合、室外制御部５０は、要求冷房能力の総和が大
きくなるに従い圧縮機１の１台運転から圧縮機１，２の
２台運転に移行する。

圧縮機１の運転時、吐出冷媒に含まれている潤滑油のほ
とんどがオイルセパレータ４１で回収され、オイルバイ
パス管４２を通して圧縮機１に戻される。また、圧縮機
２の運転時、吐出冷媒に含まれている潤滑油のほとんど
がオイルセパレータ４３で回収され、オイルバイパス管
４４を通して圧縮機２に戻される。なお、回収されなか
った冷媒は冷凍サイクルを一巡し、圧縮機１，２に戻る
。

一方、マルチ制御部６０は、各室内ユニットからの周波
数設定信号に応じて冷媒流量調整弁１１゜２１．３１の
開度を制御しており、よって各室内ユニットの要求冷房
能力に対応する最適な量の冷媒が各室内熱交換器に流入
する。また、膨張弁１２．２２．３２により、各室内熱
交換器における冷媒過熱度が一定に制御される。

ところで、圧縮機１．２の２台運転時、室外制御部５０
は、圧縮ａｌｌの運転周波数Ｆａと圧縮機２の運転周波
数Ｆｂを一定時間ずつ交互に上下させる均油運転を行な
う。

この場合、圧縮機１．２の能力の総和を各室内ユニット
の要求能力の総和に対応させるべく、周波数設定信号ｆ
、に対応する運転周波数Ｆｏを定め、そのＦｏを中心と
する一定の幅を維持しながら運転周波数Ｆａ、Ｆｂを上
下させる。

しかして、たとえば、圧縮機１は返油量が吐油量より大
きく、圧縮機２は逆に返油量が吐油量より小となる傾向
があると仮定する。

この状態において、運転周波数Ｆａが運転周波数Ｆｂよ
り高くなると（Ｆａ＞Ｆｂ）、圧縮機１の方が圧縮機２
よりもケース内容積に対する相対的吸込冷媒ガス量が増
加するため、圧縮機１のケース内圧力Ｐａが圧縮機２の
ケース内圧力Ｐｂよりも低くなる（Ｐ　ａ　＜　Ｐ　ｂ
）。

すると、均油管４５を通して圧縮機２から圧縮機１へ冷
媒および潤滑油が移動し、圧縮機１の油面は徐々に上昇
し、圧縮機２の油面は徐々に下降する。

その後、圧縮機２の油面が限界油面レベルまで下降する
前に今度は運転周波数Ｆｂが運転周波数Ｆａより高くな
る（Ｆａ＜Ｆｂ）。

すると、圧縮機１内の基準油面レベルより高いところに
ある潤滑油が均油管４５を通して圧縮機１から圧縮機２
へ移動し、圧縮機２内の油面を基準油面レベルより上に
押し上げる。このとき、圧縮機１内の油面は基準油面レ
ベルに保たれる。

以上の繰返しにより、圧縮機１．２のどちらも油面が限
界油面レベルより常に上に保たれることになる。

このように、圧縮機１．２の２台運転時、圧縮機１．２
の運転周波数を交互に上下させることにより、圧縮機１
．２の潤滑油が均油管４５を通して効率よく流通し、圧
縮機１．２間の均油効果が得られる。

したがって、常に安定運転が号能となるとともに、圧縮
機１．２のオイル上りやロックを防ぐことができ、ひい
ては圧縮機１．２の損傷を防ぐことができる。

特に、均油管４５としては、大径のものは必要なく、小
径で複雑な形状のものを用いることができるので、十分
な強度を確保することができる。

さらには、圧縮機振動や圧縮機騒音を回避することがで
きる。

しかも、運転周波数Ｆａ、Ｆｂを交互に上下させるに際
しては、圧縮機１，２の能力の総和と各室内ユニットの
要求能力の総和との対応を保つようにしているので、快
適性を確保することができる。

また、圧縮機１．２に対してオイルセパレータ等のオイ
ル戻し経路を設けているので、潤滑油を効率よ（回収す
ることができる。

なお、上記実施例では、均油運転を連続して行なうよう
にしたが、第６図および第７図に示すように、均油運転
を間欠的に行ない、合間にＦａｍＦｂの通常運転を加え
るようにしてもよい。

この場合、前述と同様に圧縮機１は返油量が吐油量より
大きく、圧縮機２は逆に返油量が吐油量より小となる傾
向があると仮定すれば、ＦａｍＦｂ　（＝Ｆｏ）の通常
運転においてケース内圧力Ｐａ、Ｐｂはほぼ同じとなる
が（Ｐ　ａ　’ｑ　Ｐ　ｂ　）、Ｐａの方が若干低けれ
ば、圧縮機１の油面が徐々に上昇し、圧縮機２の油面は
徐々に下降する。逆に、ｐｂの方が若干低ければ、圧縮
機１の油面はきじゅう油面レベルを保ち、圧縮機２の油
面は基準油面レベルの上まで上昇する。

また、均油運転時の運転周波数Ｆａ、Ｆｂの上下につい
ては相対的であればよく、たとえばＦａは変化させず（
ＦａｍＦｏ）　、Ｆｂのみを上下させるようにしても同
様の均油効果を得ることができる。

この場合、圧縮機１，２の要求能力の総和は各室内ユニ
ットの要求能力の総和に対して若干低い状態と若干高い
状態とを繰返すが、一定時間での平均能力で見れば同じ
となる。

さらに、このＦａ一定、Ｆｂ上下の均油運転を間欠的に
行ない、合間にＦａｍＦｂの通常運転を加えるようにし
てもよいる。

この場合も、圧縮機１．２の要求能力の総和は各室内ユ
ニットの要求能力の総和に対して若干低い状態と若干高
い状態とを繰返すが、一定時間での平均能力で見れば同
じとなる。

一方、室内ユニットが３台の場合について説明したが、
それ以上あるいは２台の場合についても同様に実施可能
である。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明によれば、各圧縮機間に均油
管を設けるとともに、各圧縮機の２台運転時、各圧縮機
の能力の総和と各室内ユニットの要求能力の総和との対
応を保ちながら各圧縮機の運転周波数を交互に上下させ
る均油運転手段を設けたので、大径の均油管を用いるこ
となく各圧縮機間の均油効果を得ることができ、これに
より圧縮機振動や圧縮機騒音を回避し、しかも均油管の
十分な強度を確保することができる信頼性にすぐれた空
気調和機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における冷凍サイクルの構
成を示す図、第２図は同実施例における制御回路の構成
を示す図、第３図は同実施例における各圧縮機と均油管
の関係を示す斜視図、第４図は同実施例における運転周
波数の変化を示す図、第５図は同実施例における各圧縮
機の油面変化を示す図、第６図は同実施例の変形例にお
けるＡ・・・室外ユニット、Ｂ・・・分岐ユニット％　
Ｃ＃　Ｄ　：Ｅ・・・室内ユニット、１．２・・・能力
可変圧縮機、４５・・・均油管、５０・・・室外制御部
、６０・・・マルチ制御部、７０．８０．９０・・・室
内制御部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

２台の能力可変圧縮機を有する室外ユニット、および複
数の室内ユニットを備え、これら室内ユニットの要求能
力に応じて前記各圧縮機の運転台数および運転周波数を
制御する空気調和機において、前記各圧縮機間に設けた
均油管と、前記各圧縮機の２台運転時、各圧縮機の能力
の総和と前記各室内ユニットの要求能力の総和との対応
を保ちながら各圧縮機の運転周波数を交互に上下させる
均油運転手段とを具備したことを特徴とする空気調和機
。