JPH01203679A - 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［」的］ （産業−にの利用分野） 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、この種の空気調和機としては第９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９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！ト弁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、電動式流出調整弁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、冷房用膨張弁１２，２２．３２はそれぞれ感温筒
１２ａ、２２ａ、３２ａををしており、これら感温筒を
室内熱交換２ｇ　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１１，２１．３’
ｌ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、各室内二ニットの要
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浦の量が増え、
他方の圧縮機の潤滑油の量が減り、両者間に油ごのアン
バランスが生じて安定運転が困難になる。

しかも、潤滑浦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１員傷してしまう。

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浦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、各圧縮機内の曲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内の池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品く
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、圧縮機揚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聞届があるとと
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
−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昌くなり、
内圧縮機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、信頼性の向上を図ること
ができるとともに、室内ユニット側からの要求能力に応
じて内圧縮機を適確に制御することができる空気調和機
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、内圧縮機の同時
運転中、内圧縮機の運転周波数を相対的に上下させる均
油運転手段および内圧縮機の同時運転中の運転周波数に
応じて均油運転間のインターバル時間を制御するインタ
ーバル時間制御手段をそれぞれ設けたものである。

（作用） 内圧縮機の同時運転中、内圧縮機の運転周波数を相対的
に上下させ、内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、さらに内圧縮
機の同時運転中の運転周波数に応じて均油運転間のイン
ターバル時間を制御することにより、室内ユニット側か
らの要求能力に応じて内圧縮機を適確に制御するように
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８図を参照し
て説明する。なお、第１図乃至第８図中で第９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Ｔ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、６０は分岐ユニットＢに装着させたマルチ制御部
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Ｃ０Ｄ、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ｆ１．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、
Ｈ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【０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ｆｏ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、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５１．５
２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出調整弁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。

さらに、室外制御部５０では側圧縮機１．２の同時運転
中、側圧縮機１，２の運転周波数を相対的に上下させる
均油運転を行なう。

次に、この均油運転について第４図乃至第６図を参照し
て説明する。第４図は均油運転時の一方の圧縮機１の運
転周波数Ｆａの変化状態（同図中に実線で示す）および
他方の圧縮機２の運転周波数Ｆｂの変化状態（同図中に
点線で示す）をそれぞれ示すものである。

いま、例えば通常運転中の一方の圧縮機１の運転周波数
ＦａをＦａＯ，他方の圧縮機２の運転周波数ＦｂをＦｂ
ｏとする（　Ｆ　ａ　□　’ｉ　Ｆ　ｂ　Ｏ）と、均油
運転時にはこの運転周波数ＦａＯ，Ｆｂｏを基準として
一方の圧縮機１の運転周波数をＦａｎ。

他方の圧縮機２の運転周波数をＦｂ、に同時に変更させ
た第１の周波数変更状態で一定時間運転する。ここで、 Ｆａｌ−Ｆａ（１＋Δ（Ｆａ）Ｈｚ。

Ｆｂｌ−Ｆｂｏ−Δ（Ｆｂ）Ｈ２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
Ｆａｌの方が他方の圧縮機２の運転周波数Ｆｂ１よりも
大きくなり、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よりも小さくなるので、高圧側の
圧縮機２のケース内の潤滑油が冷媒とともに均油管４５
を通じて徐々に低圧側の圧縮機１のケース内に流入し、
第５図に示すように圧縮機１のケース内の油面ば徐々に
上昇するとともに、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ＦａＯ，Ｆｂｏ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２の周波数変更
状態で一定時間運転する。ここで、 ｐａ２−Ｆａ□−Δ（Ｆａ）Ｈｚ。

Ｆｂ２＝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Ｆｂ２
の方が圧縮機１の運転周波数Ｆａ２よりも大きくなり、
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よりも大きくなるので、高圧側の圧縮機１のケ
ース内の潤滑油が冷媒とともに均油管４５を通じて徐々
に低圧側の圧縮機２のケース内に流入し、第６図に示す
ように圧縮機２のケース内の油面は徐々に上昇するとと
もに、圧縮機１のケース内の油面は徐々に下降する。

また、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Ｆａ□、Ｆｂｏにそれぞれ戻し、通
常運転状態に復帰させる。そして、これらの均油運転は
圧縮機１．２の運転周波数Ｆａ、Ｆｂを略一定（Ｆ　ａ
　”＝　Ｆ　ｂ　）に保持する通常運転中、所定のイン
ターバル時間Ｔを存して繰返し行なうようにしている。

そのため、これらの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。

さらに、室外制御部５０では側圧縮機１，２の同時運転
中の運転周波数に応じて均油運転間のインターバル時間
を制御する。

次に、均油運転間のインターバル時間制御について説明
する。

一般に、２台の圧縮機１，２を能力可変運転している場
合には運転周波数の変化に応じて圧縮機１．２から冷媒
とともに吐出される潤滑油の吐油量も変化する。第７図
は運転周波数と圧縮機１゜２から冷媒とともに吐出され
る潤滑油の吐油量との関係、第８図は運転周波数と冷媒
循環量との関係をそれぞれ示すものである。この第７図
および第８図からも明らかなように圧縮機１．２からの
潤滑油の吐油量は圧縮機１．２の運転周波数の上昇に比
例して増加するとともに、同様に圧縮機１゜２の運転周
波数の上昇に比例して冷媒循環量も増加する。

ところで、冷凍サイクル内には２台の圧縮機１゜２を並
列に接続させているので、冷凍サイクル中を循環する冷
媒は２台の圧縮機１，２内に分流状態で戻される。その
ため、２台の圧縮機１．２の能力の差、或いは分流後の
各圧縮機１，２の吸込み管内の流通抵抗等によって各圧
縮機１，２に戻る潤滑油量に差が発生するので、運転時
間の経過とともに、各圧縮機１．２内の潤滑油の油面レ
ベルに差が発生し易くなる。例えば、潤滑油の油面レベ
ルが相対的に低下した側の圧縮機のケース内の圧力が相
対的に低下した場合には高圧側の圧縮機内の潤滑油が均
油管４５を介して低圧側の圧縮機内に流入され、均油さ
れる。しかしながら、潤滑油の油面レベルが相対的に低
下した側の圧縮機のケース内の圧力が相対的に同程度か
、高い場合には油面レベルが相対的に低下した側の圧縮
機内への潤滑油の流入が行なわれず、油面レベルは低い
状態で保持されることになる。そのため、この場合には
強制的に均油運転によって２台の圧縮機１．２間の油面
レベルを均一化させる必要がある。

このような傾向は圧縮機１，２の運転周波数が高い領域
で顕著であるので、圧縮機１，２の運転周波数の上昇に
ともない均油運転間のインターバル時間Ｔを短縮する必
要がある。したがって、室外制御部５０では側圧縮機１
．２の同時運転中の運転周波数の上昇にともない均油運
転間のインターバル時間Ｔを短縮する状態で均油運転間
のインターバル時間Ｔを制御している。

かくして、上記構成のものにあっては側圧縮機１．２の
同時運転中、側圧縮機１．２の運転周波数Ｆａ、Ｆｂを
相対的に上下させ、側圧縮機１゜２の圧縮機ケース内の
潤滑油を均油管４５を通して効率よく流通させるように
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のオイル上りゃ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、コスト的にも角°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。

また、内圧縮機１．２の同時運転中の運転周波数に応じ
て均油運転間のインターバル時間Ｔを制御するようにし
ているので、室内ユニット側からの要求能力に応じて内
圧縮機１，２を適確に制御することができる。そのため
、内圧縮機１．２の同時運転中の運転周波数の低周波数
域では均油運転間のインターバル時間Ｔを比較的長くす
ることができるので、室内ユニットＣ，Ｄ、Ｅ側からの
要求通りの能力を維持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
、内圧縮機の同時運転中、内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および内圧縮機の同時運転
中の運転周波数に応じて均油運転間のインターバル時間
を制御するインターバル時間制御手段をそれぞれ設けた
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とともに、
室内ユニット側からの要求能力に応じて内圧縮機を適確
に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８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図は運転周波数と
圧縮機からの潤滑油の吐油量との関係を示す特性図、第
８図は運転周波数と冷媒循環量との関係を示す特性図、
第９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 第２図 第４図 第５図　　　　第６図 第７図 第８図

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、前記
   両圧縮機の同時運転中の運転周波数に応じて均油運転間
   のインターバル時間を制御するインターバル時間制御手
   段とを具備したことを特徴とする空気調和機。