JPH01203676A - 空気調和機 - Google Patents

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１台の室外ユニットと複数の室内ユニットと
を備えたマルチタイプの空気調和機の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、このｆＩｌｉ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そいる。

そして、圧縮機１゜２、四方弁５、室外熱交換器６、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：Ｊ８整弁１１．２１．
３１、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１
４．２４，３４、ガス側開閉弁（電磁開閉弁）１５，２
５，３５、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、冷房用膨張弁１２，２２．３２はそれぞれ感温Ｗ
Ｊ１２　ａ　、　　２２　ａ　、　　３２　ａを有しテ
オリ、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点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１．２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１．２が損傷してしまう。

そこで、各圧縮機１．２における油量のアンバランスを
解消するべく、各圧縮機１．２間を均油管で連通し、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１．２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１゜２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。

そこで、均油管の管路を大径にすることにより、各圧縮
機１．２内の曲面レベルを均一化するとともに、各圧縮
機１，２のケース内圧力を均一化することが考えられて
いる。

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、側圧縮機１．２の運転周波数域の組合わせによっ
ては共振等が発生し、圧縮機振動や圧縮機騒音を招く問
題があるとともに、均油管の破損につながるおそれもあ
った。

（発明が解決しようとする課題） 各圧縮機１．２間を均油管で連通した場合には各圧縮機
１，２のケース内圧力差により、ケース内圧力の高い側
の圧縮機からケース内圧力の小さい側の圧縮機へとケー
ス内の潤滑油が均油管を通して移動し、各圧縮機１．２
のケース内の油面レベルが不均一になる間厘があるとと
もに、大径の均油管を用いて各圧縮機１，２内の油面レ
ベルの均一化および各圧縮機１，２のケース内圧力の均
一化を図るようにした場合には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、
再圧縮機１．２の運転周波数域の組合わせによっては共
振等が発生し、圧縮機振動や圧縮機騒音を招く問題があ
るとともに、均油管の破損につながるおそれもあった。

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、再圧縮機の同時
運転中、室内ユニット側からの一要求能力の変更時に再
圧縮機の運転周波数を相対的に上下させる均油運転手段
を設けたものである。

（作用） 再圧縮機の同時運転中、室内ユニット側からの要求能力
の変更時に再圧縮機の運転周波数を相対的に上下させ、
再圧縮機の圧縮機ケース内の潤滑油を均油管を通して効
率よく流通させることにより、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とともに、圧縮機振
動や圧縮機騒音を回避させるようにしたものである。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第７図を参照し
て説明する。なお、第１図乃至第７図中で第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
。

また、第２図に示すように圧縮機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。なお、圧縮機１．２にはケース内に
溜められる潤滑油の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。

一方、第３図は冷凍サイクルの制御回路を示すものであ
る。第３図中で、５０は室外ユニットＡに装着させた室
外制御部である。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５
１．５２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。

また、６〔〕は分岐ユニットＢに装着させたマルチ制御
部６０である。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
１１．２１．３１および開閉弁１５．２５．３５をそれ
ぞれ接続している。

さらに、７０，８０．９０は室内ユニットＣ９Ｄ、Ｈに
それぞれ装着させた室内制御部である。

これら室内制御部７０．８０．９０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７
１，８１．９１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７０，８０．９０は周波数設定信
号ｆｌ、ｆ２．ｆ３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Ｃ，Ｄ、
Ｅ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、上記構成の作用について第４図乃至第７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。同様に、室内ユニットＤ、Ｈの室内制御部８
０．９０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。

さらに、マルチ制御部６０で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Ｃ，Ｄ。

Ｅ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。この室外制御部５０では転送されてくる周波
数設定信号ｆ、に基づいて各室内ユニットＣ，Ｄ、Ｈ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で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
るようにしている。

また、圧縮機１の運転中、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。同様に
、圧縮機２の運転中、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では各室内ユニットＣ１Ｄ、Ｅ
からの周波数設定信号に応じて冷媒流量調整弁１１．２
１．３１の開度を制御しており、各室内ユニットＣ，Ｄ
、Ｈ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１４，２４゜３４に流入する。また、膨張弁１
２．２２．３２により、各室内熱交換器１４，２４．３
４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台運転時に各室内ユニット
Ｃ，Ｄ、Ｅ側の温度負荷変動、或いは室内ユニットＣ，
Ｄ、Ｈの運転台数の変更等が発生した場合には各室内ユ
ニットＣ，Ｄ、Ｈの要求冷房能力の総和も変更されるの
で、マルチ制御部６０から室外制御部５０に転送される
周波数設定信号ｆ。も会！＃（増加または減少）される
。そのため、室外制御部５０では転送されてくる周波数
設定信号ｆｏの変更にともない各室内ユニットＣ９Ｄ、
Ｅ側の要求冷房能力の総和を新たに演算し、その演算結
果に応じて圧縮機１．２の運転周波数Ｆａ、Ｆｂを変更
するとともに、各室内ユニットＣ，Ｄ、Ｈの要求冷房能
力を新たな運転周波数Ｆａ、Ｆｂに変更する前に圧縮機
１の運転周波数Ｆａと圧縮機２の運転周波数Ｆｂとを相
対的に一定時間ずつ交互に上下させる均油運転を行なう
。

この圧縮機１．２の均油運転は次のように行われる。

いま、例えば第４図に示すように圧縮機１．２の運転周
波数Ｆａ、ＦｂをＦａｏ、Ｆｂ□でそれぞれ運転してい
る状態で各室内ユニットＣ，Ｄ。

Ｅの要求冷房能力の指令変更にともない圧縮機１．２の
運転周波数Ｆａ、ＦｂをＦａｌ、Ｆｂｌ（Ｆａｏ＞Ｆａ
ｌ、Ｆｂｏ＞Ｆｂｌ）にそれぞれ減少させる場合には、
まず各圧縮機１，２の運転周波数Ｆａ、ＦｂをＦａｌ　
、Ｆｂｌに変更させる。

そして、この運転周波数Ｆａｌ、Ｆｂｌを基準として一
方の圧縮機１の運転周波数をＦａ２、他方の圧縮機２の
運転周波数をＦｂ２にそれぞれ変更させた第１の周波数
変更状態で一定時間運転する。

ここで、 Ｆａ２−ＦａＩ＋Δ（Ｆａ）Ｈｚ。

Ｆ　ｂ　２　＝　Ｆ　ｂ　１−Δ（Ｆｂ）Ｈｚである。

したがって、この場合には一方の圧縮機１の運転周波数
Ｆａ２の方が他方の圧縮機２の運転周波数Ｆｂ２よりも
大きいので、圧縮機１のケース内の圧力Ｐａは圧縮機２
のケース内の圧力ｐｂよりも小さくなり、第５図に示す
ように圧縮機１のケース内の油面は徐々に」−昇し、圧
縮機２のケース内の油面は徐々に下降する。

さらに、第１の周波数変更状態で一定時間運転したのち
、続いて運転周波数Ｆａｌ、Ｆｂｌを基準として一方の
圧縮機１の運転周波数をＦａ３、他方の圧縮機２の運転
周波数をＦｂ３にそれぞれ変更させた第２の周波数変更
状態で一定時間運転する。ここで、 Ｆａ３　ｓ＊Ｆａ１−Δ（Ｆａ）Ｈｚ。

Ｆｂ３−Ｆｂ、＋Δ（Ｆｂ）Ｈｚである。

したがって、この場合には圧縮機２の運転周波数Ｆｂ３
の方が圧縮機１の運転周波数Ｆａ３よりも大きいので、
圧縮機１のケース内の圧力Ｐａは圧縮機２のケース内の
圧力ｐｂよりも大きくなり、第６図に示すように圧縮機
２のケース内の曲面は徐々に上昇し、圧縮機１のケース
内の油面は徐々に下降する。

そして、これらの均油運転終了後、側圧縮機１゜２の運
転周波数Ｆａ、ＦｂをＦａｌ　、Ｆｂｌにそれぞれ移行
させる。これらの均油運転は各室内ユニットＣ，Ｄ、Ｅ
側からの要求冷房能力の指令変更毎に繰返し行なうよう
にしているので、これらの均油運転にともない均油管４
５を通じて側圧縮機１．２の圧縮機ケース内の潤滑油が
側圧縮機１゜２間を交互に移動し、均油管４５の高さ位
置を基準に側圧縮機１．２の圧縮機ケース内の油面を略
均−化させることができる。

また、例えば第７図に示すように圧縮機１．２の運転周
波数Ｆａ、ＦｂをＦａＯ，Ｆｂ□でそれぞれ運転してい
る状態で各室内ユニットＣ，Ｄ。

Ｅの要求冷房能力の指令変更にともない圧縮機１．２の
運転周波数Ｆａ、ＦｂをＦａ４．Ｆｂ４（Ｆａｏ＜）’
ａ４　、ＦｂＯ＜Ｆｂ４　）にそれぞれ上昇させる場合
には、各圧縮機１，２の運転周波数Ｆａ、Ｆｂを変更さ
せる前に運転周波数Ｆａ□。

Ｆｂｏを基準として一方の圧縮機１の運転周波数をＦａ
５、他方の圧縮機２の運転周波数をＦｂ５にそれぞれ変
更させた第１の周波数変更状態で一定時間運転する。こ
こで、 Ｆａ５−ＦａＯ＋Δ（Ｆａ）Ｈｚ。

Ｆｂ５−Ｆｂｏ−Δ（Ｆｂ）Ｈｚである。

さらに、第１の周波数変更状態で一定時間運転したのち
、続いて運転周波数ＦａＯ，ＦｂＯを基準として一方の
圧縮機１の運転周波数をＦａ６、他方の圧縮機２の運転
周波数をＦｂ６にそれぞれ変更させた第２の周波数変更
状態で一定時間運転する。ここで、 Ｆａ６ｍＦａＯ−Δ（Ｆａ）Ｈｚ。

Ｆｂ６−Ｆｂｏ＋Δ（Ｆｂ）Ｈｚである。

そして、これらの均油運転終了後、側圧縮機１゜２の運
転周波数Ｆａ、ＦｂをＦａ４．Ｆｂ４にそれぞれ移行さ
せる。

したがって、この場合にも圧縮機１．２の運転周波数Ｆ
ａ、Ｆｂの減少時と略同様に均油運転にともない均油管
４５を通じて側圧縮機１，２の圧縮機ケース内の潤滑油
が再圧縮機１．２間を交互に移動し、均油管４５の高さ
位置を基準に側圧縮機１．２の圧縮機ケース内の曲面を
略均−化させることができる。

かくして、上記構成のものにあっては圧縮機ｌ。

２の２台運転中、各室内ユニットＣ，Ｄ、Ｅ側からの要
求冷房能力の指令変更毎に圧縮機１，２の運転周波数Ｆ
ａ、Ｆｂを交互に上下させる均油運転を繰返し行なうよ
うにしているので、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、常に安定運転が可能となるとともに、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。

さらに、均油管４５としては、大径のものは必要なく、
小径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、圧縮機振動や圧縮機騒音を回避する
ことができるとともに、コスト的にも有利である。

また、コスト高のフロート式レギュレータや油面センサ
等を格別に圧縮機１，２に設置することなく均油効果を
得ることができるので、全体の構成を簡略化することが
でき、コスト低下を図ることができる。

さらに、圧縮機１．２の均油運転は圧縮機１゜２の運転
周波数Ｆａ、Ｆｂを変更する際の過渡期に行なうように
しているので、通常運転時には圧縮機１．２の能力およ
び冷凍サイクル全体を安定運転させることができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、上記実施例では均油運転を■Ｆａ２　ｍＦａ
、＋Δ（Ｆ　ａ）　Ｈｚ、　Ｆ　ｂ２−Ｆｂｌ−Δ（Ｆ
ｂ）Ｈｚ ■Ｆａ３−Ｆａｌ−Δ（Ｆａ）Ｈｚ、Ｆｂ３−Ｆｂ１＋
Δ（Ｆｂ）Ｈｚ の組合わせによって各出力周波数に（Δ（Ｆ　ａ）＋Δ
（Ｆｂ）ｌＨｚの差を一定時間間隔で逆転させる（同時
に増減させる）構成にした場合について示したが、 （１）　　■Ｆ　ａ　＝　Ｆ　ａ　ｏＨ２ｓＦｂ−Ｆｂ
ｏ−Δ（Ｆｂ）Ｈｚ ■Ｆａ−ＦａＱ−Δ（Ｆａ）Ｈｚ。

Ｆｂ＝ＦｂｏＨｚ の組合わせによって交互に減少させ、各出力周波数にΔ
（Ｆａ）ＨｚまたはΔ（Ｆｂ）Ｈｚの差を一定時間間隔
で逆転させる構成、 （２）■Ｆａ−ＦａｏＨｚｓ ＦｂｌｌｌｌＦｂｏ＋Δ（Ｆｂ）Ｈｚ ■Ｆａ−Ｆａ□＋Δ（Ｆａ）Ｈｚ。

Ｆｂ−ＦｂｏＨ２ の組合わせによって交互に増加させ、各出力周波数にΔ
（Ｆａ）ＨｚまたはΔ（Ｆｂ）Ｈｚの差を一定時間間隔
で逆転させる構成、 （３）一定の均油周波数を定め、この均油周波数へＦａ
、Ｆｂを移行させ、一定時間間隔で逆転させる構成等に
してもよい。

また、上記実施例では室内ユニットが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。

さらに、その他この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。

［発明の効果］ 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
、両圧縮機の同時運転中、室内ユニット側からの要求能
力の変更時に両圧縮機の運転周波数を相対的に」１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、信頼性の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図はこの発明の一実施例を示すもので、
第１図は空気調和機内の冷凍サイクルを示す全体の概略
構成図、第２図は各圧縮機と均油管の関係を示す概略構
成図、第３図は冷凍サイクルの制御回路の構成を示す概
略構成図、第４図は運転周波数が下降中の均油運転時の
運転周波数の変化状態を示す特性図、第５図は第１の圧
縮機の運転周波数を第２の圧縮機の運転周波数よりも高
くした場合の油面変化状態を示す概略構成図、第６図は
第２の圧縮機の運転周波数を第１の圧縮機の運転周波数
よりも高くした場合の油面変化状態を示す概略構成図、
第７図は運転周波数が上昇中の均油運転時の運転周波数
の変化状態を示す特性図、第８図は従来の空気調和機内
の冷凍サイクルを示す全体の概略構成図である。 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、前記両圧縮機の同時運転中、前記室内ユニッ
   ト側からの要求能力の変更時に前記両圧縮機の運転周波
   数を相対的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。