JPH05272477A - 連結形圧縮装置の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 低外気冷房条件での停止、及び起動時におけ
る上流側圧縮機の油濃度低下を抑制する。 【構成】 強制差圧機構７により高圧側となり、均油管
８の油の流れの上流側に位置する上流側圧縮機１を、下
流側に位置する下流側圧縮機２に対し運転継続を優先す
るメイン圧縮機とし、下流側圧縮機２を負荷低下で先に
停止するサブ圧縮機とした運転制御を行う。上流側圧縮
機１の停止時、液戻りがあっても、起動時、下流側圧縮
機２の油リッチ層の油を受けると共にフォーミング等に
より速やかに排出し、油濃度低下を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複数の圧縮機を備え、こ
れら圧縮機の発停制御で能力を可変とした主として空調
システムに好適な連結形圧縮装置の運転制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、連結形圧縮装置としては、例えば
特開平２−４５６６５号公報に示されているものが提案
されている。

【０００３】この圧縮装置は図８に示したように、油溜
ＯをもつケーシングＤに圧縮要素Ｃを内装した第１及び
第２圧縮機Ａ，Ｂを用いると共に、前記第１圧縮機Ａに
接続する第１吸入管Ｈの途中に、前記第２圧縮機Ｂに接
続する第２吸入管Ｌを、前記第１吸入管Ｈの管壁内面よ
り内方側に突入させ、前記第１圧縮機Ａと第２圧縮機Ｂ
とに強制的に差圧をつけるようにした強制差圧機構Ｅを
設け、この強制差圧機構Ｅを介して前記各吸入管Ｈ，Ｌ
を吸入主管に接続する一方、前記第１及び第２圧縮機
Ａ，Ｂ間に均油管Ｔを設けたものであって、前記各圧縮
機Ａ，Ｂの運転時、前記強制差圧機構Ｅにより、前記第
１圧縮機Ａが高圧に、また、第２圧縮機Ｂが低圧となっ
て両者間に強制的に差圧を発生させると共に、前記第１
吸入管Ｈから第１圧縮機Ａに戻る油量が、第２吸入管Ｌ
から第２圧縮機Ｂに戻る油量より多くなるようにしてい
る。

【０００４】従って、運転時には、前記均油管Ｔを介し
て油が多く戻る高圧側の第１圧縮機Ａから低圧側の第２
圧縮機Ｂに向かって常時油の移動が行われ、前記各圧縮
機Ａ，Ｂの油面高さが均一化されるようになるのであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】所で、以上の如く構成
する連結形圧縮装置を実施する場合、前記第１圧縮機Ａ
を定容量の標準機とし、前記第２圧縮機Ｂを周波数変換
により回転数を可変としたインバータ機として、前記第
２圧縮機Ｂを第１圧縮機Ａに対し運転継続を優先させる
メイン圧縮機として負荷変動に応じて前記第１圧縮機Ａ
を発停したり、第２圧縮機Ｂを停止を含むインバータ制
御したりして、前記負荷に対応したトータル能力に制御
するように運転することが考えられる。

【０００６】これは、前記強制差圧機構Ｅにより高圧側
となり、前記均油管Ｔを流れる油の流れの下流側に位置
する第２圧縮機Ｂをメイン圧縮機として運転継続を優先
させた方が、このメイン圧縮機をインバータ機とする場
合低速回転時の効率低下による内部温度上昇で吸入ガス
が加熱されるのを少なくできるし、また、前記第１圧縮
機Ａが停止する場合における該第１圧縮機Ａの油温上昇
を抑えられると考えられるからである。

【０００７】即ち、前記均油管Ｔを流れる油の流れの上
流側に位置する前記第１圧縮機Ａをメイン圧縮機とする
場合、特にこのメイン圧縮機を前記したようにインバー
タ機とする場合低速回転制御するとき、圧縮効率の低下
でケーシングＤの内部温度は上昇することになり、吸入
ガス加熱が生ずるのであるが、下流側に位置する第２圧
縮機Ｂをメイン圧縮機とすれば、低負荷時、上流側に位
置する第１圧縮機Ｂは停止しており、この停止中の第１
圧縮機Ｂから油の流れを受けることになるので上流側を
メイン圧縮機とする場合より吸入ガス加熱を少なくでき
ると考えられるからである。

【０００８】所が、以上のように下流側の第２圧縮機Ｂ
をメイン圧縮機とする場合、特にこの第２圧縮機Ｂをイ
ンバータ機とする場合、例えば低外気冷房条件での前記
第２圧縮機Ｂの発停時、上流側の前記第１圧縮機Ａにお
いて油濃度が低下する問題が生ずることが判明した。

【０００９】即ち、負荷の減少により前記第２圧縮機Ｂ
が停止する場合、高低圧が均圧するのであるが、一般に
は図８に示されていないが、前記各圧縮機Ａ，Ｂの均圧
側と前記吸入管に接続するアキュムレータとの間には均
圧回路が設けられており、また、場合によっては前記各
圧縮機Ａ，Ｂの吐出側には油分離器を介装し、この油分
離器の油域と上流側となる第１圧縮機Ａとの間に油戻し
通路が設けられているため、高低圧の均圧時高低圧の差
圧により前記各圧縮機Ａ，Ｂの吐出側に接続される室外
熱交換器（図示せず）から戻る液冷媒が前記均圧回路を
通ってアキュムレータから上流側の第１圧縮機Ａに、ま
た、前記油戻し通路を通って前記第１圧縮機Ａに移動
し、この第１圧縮機Ａに液戻りが生ずるのである。

【００１０】そして、この液戻りが多いと油リッチ層と
冷媒リッチ層との２層に分離し、油リッチ層が上層とな
って停止中の前記第１圧縮機Ａに貯留されるのである。

【００１１】従って、この状態で下流側の前記第２圧縮
機Ｂが起動されると、該第２圧縮機ＢのケーシングＤ内
の内部圧力は、上流側の第１圧縮機Ａの内部圧力より低
くなるため、その差圧により前記第１圧縮機Ａに貯留さ
れている油リッチ層が均油管Ｔを介して第２圧縮機Ｂに
移動するのである。

【００１２】この結果、前記第１圧縮機Ａには下層の冷
媒リッチ層が残り、しかも、前記第２圧縮機Ｂの起動時
アキュムレータに貯留されていた液冷媒も第１圧縮機Ａ
に多く流入することになるため、前記第１圧縮機Ａの油
が一層希釈されることになるのである。

【００１３】以上のように、前記第２圧縮機Ｂをメイン
圧縮機として運転制御する場合、前記第１圧縮機Ａにお
ける油の濃度が低下し、該第１圧縮機Ａを起動すると
き、潤滑不良の問題が生ずることになることが判明した
のである。

【００１４】本発明は以上のような新たな認識のもとに
発明したものであって、目的は、メイン圧縮機とする圧
縮機の発停時に生ずる液戻りによるサブ圧縮機側での油
濃度低下を防止できる連結形圧縮機における運転制御方
法を提供する点にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために強制差圧機構７を備えた連結形圧縮装置に
おいて、前記強制差圧機構７により高圧側となり、前記
均油管８における油の流れの上流側に位置する上流側の
圧縮機１を、前記強制差圧機構７により低圧側となり、
前記均油管８における油の流れの下流側に位置する下流
側の圧縮機２に対し運転継続を優先させるメイン圧縮機
とし、下流側の圧縮機２を負荷低下時先に運転停止する
サブ圧縮機として、高負荷時前記各圧縮機１，２を運転
させると共に、負荷低下時サブ圧縮機とする下流側の圧
縮機２を停止し、前記メイン圧縮機とする上流側の圧縮
機１の運転を継続させ、かつ、低負荷時、該負荷に応じ
て運転継続する上流側の前記圧縮機１の運転を停止する
ように運転制御したのである。

【００１６】また、以上の構成においてメイン圧縮機と
なる上流側の圧縮機１を、周波数変換制御により回転数
可変としたインバータ圧縮機とするのが好ましい。

【００１７】

【作用】前記均圧管８の油の流れの上流側に位置する上
流側の圧縮機（以下上流側圧縮機という）をメイン圧縮
機とするようにしたから、例えば低外気冷房条件でメイ
ン圧縮機とする上流側圧縮機１が停止する場合、高低圧
の均圧時に液冷媒が前記上流側圧縮機１に戻り、該圧縮
機１において油リッチ層と冷媒リッチ層とが２層分離し
ても、前記上流側圧縮機１が起動される場合、該圧縮機
１の密閉ケーシング１１内の圧力が低下し、下流側に位
置する停止中の下流側の圧縮機（以下下流側圧縮機とい
う）との間に差圧が生じ、この差圧により下流側圧縮機
２の油リッチ層の一部の油が上流側圧縮機１に移動する
ことになるのであり、しかも、前記上流側圧縮機１の起
動によりアキュムレータ等から液戻りがあっても、この
液戻りの液冷媒及び停止時に貯留されている液冷媒はフ
ォーミングと、モ−タの駆動による撹拌作用とによりガ
ス化し、速やかに吐出管から排出されることになるので
あって、前記上流側圧縮機１での油濃度低下は抑えられ
るのである。

【００１８】また、メイン圧縮機とする前記上流側圧縮
機１を周波数変換制御により回転数可変としたインバー
タ圧縮機とすることにより、起動時の液戻り量を少なく
でき、それだけ油濃度低下の抑制を一層促進できる。

【００１９】即ち、インバータ圧縮機とする場合、通常
低速で起動するのであるから、図７に示したように一定
速仕様の標準圧縮機に比較して周波数制御による回転数
制御に比例した冷媒流量の立ち上がりとなり、それだけ
起動時の液戻り量の立ち上がりも少なくなるのである。

【００２０】従って、起動後の単位時間当たりの液戻り
量は標準圧縮機に比べて小さいのであり、それだけ前記
油濃度低下の抑制を促進できるのである。

【００２１】

【実施例】図１に示した連結形圧縮装置は一対の圧縮機
１，２を備えたツインタイプのもので、前記各圧縮機
１，２は、それぞれ底部に油溜１０，２０をもつ密閉式
ケーシング１１，２１に、スクロール型式の圧縮要素１
２，２２とこれら各圧縮要素１２，２２を駆動する駆動
軸１３，２３をもったモ−タ１４，２４とを内装してい
る。

【００２２】そして、前記各圧縮機１，２には、それぞ
れ吸入管３，４を、前記ケーシング１１，２１に開口し
て接続すると共に、前記圧縮要素１２，２２の吐出口に
連通する吐出チャンバー１５，２５に開口する吐出管
５，６を接続している。そして、前記各圧縮機１，２に
接続する各吸入管３，４は、強制差圧機構７を介して吸
入主管９に接続すると共に、前記各圧縮機１，２間に
は、各油溜１０，２０の規定油面に対しそれぞれ下向き
に開口する均油管８を接続している。

【００２３】図１に示した前記強制差圧機構７は、図２
に拡大して示したように前記圧縮機１に接続する第１吸
入管３の途中に、前記圧縮機２に接続する第２吸入管４
の端部を、前記第１吸入管３の管内壁より内方側に突入
させて構成している。

【００２４】この場合、前記第１吸入管３と吸入主管９
とは一体となり、その途中に前記第２吸入管４を接続す
る構造となるが、本発明における強制差圧機構７は、図
３に示したように継手管７１を用い、その上方開口部に
吸入主管９と第２吸入管４を接続し、下方開口部に第１
吸入管３を接続して構成してもよいし、また、図４に示
したようにフレア部７２ａをもった分岐体７２を設け、
この分岐体７２に吸入管９及び第１吸入管３を接続する
と共に、前記フレア部７２ａに前記第２吸入管４を突入
して接続して構成してもよい。

【００２５】何れにしても、前記第１吸入管３に対し第
２吸入管４の圧力損失を大きくし、運転時前記第１吸入
管３を接続する上流側圧縮機１のケーシング内部圧力が
高圧に、前記第２吸入管４を接続する下流側圧縮機２の
ケーシング内部圧力が低圧に保持されることになるし、
また、前記第２吸入管４に分流する吸入ガスは第１吸入
管３より少なくなり、しかも吸入ガスに混入する油はそ
の濡れ性により多くが管内壁を伝って運ばれるため、第
１吸入管３から戻る油量も第２吸入管４から戻る油量よ
り多くなるのである。

【００２６】従って、強制差圧により高圧側となる上流
側圧縮機１への戻り油量が大となり、低圧側となる下流
側圧縮機２への戻り油量が少なくなり、前記均油管８を
介して油量の多い高圧側の圧縮機１から油量の少ない低
圧側の圧縮機２へと常時油の移動がなされ、両圧縮機
１，２の油面高さが均一化されるのである。

【００２７】尚、図１に示した圧縮装置は上記空調シス
テムに適用するもので、前記各吐出管５，６には油分離
器４１を接続し、この油分離器４１のガス域に、冷房運
転時凝縮器となる室外熱交換器４２を接続し、この油分
離器４１のガス域に、冷房運転時凝縮器となる室外熱交
換器４２を接続しており、前記油分離器４１の油域に
は、油戻しキャピラリチューブ４３をもった油戻し通路
４４を接続すると共に、一端がアキュムレータ４０に接
続され、途中に運転停止時開動作する電磁弁４５をもっ
た均圧回路４６を接続している。

【００２８】従って、各圧縮機１，２の運転停止時には
前記電磁弁４５が開動作し、高低圧の均圧化が行われる
のであり、また、前記油分離器４１で分離した油は、前
記油戻し通路４４を介して前記上流側圧縮機１に戻され
るようになっている。

【００２９】次に以上の如く構成する圧縮装置の運転制
御方法の一実施例について説明する。

【００３０】先ず、前記強制差圧機構７により高圧側と
なり、前記均圧管８における油の流れの上流側に位置す
る前記上流側圧縮機１を、前記強制差圧機構７により低
圧側となり、前記均油管８における油の流れの下流側に
位置する前記下流側圧縮機２に対し運転継続を優先させ
るメイン圧縮機とし、前記下流側圧縮機２を負荷低下時
先に運転停止するサブ圧縮機とする。

【００３１】そして、メイン圧縮機とする上流側圧縮機
１を、周波数変換により回転数を可変とするインバータ
圧縮機とし、サブ圧縮機とする下流側圧縮機を、一定速
の標準圧縮機とするのである。

【００３２】また、前記各圧縮機１，２の発停制御及び
前記上流側圧縮機１の回転数制御は、負荷を検出する負
荷センサーからの情報をもとにＣＰＵを内蔵したコント
ロ−ラの作用で行うのであって、高負荷時つまり例えば
負荷率５０％以上の高負荷時には前記各圧縮機１，２を
ともに運転するのであり、負荷率が５０％より低くなる
中負荷時、つまり負荷率３０〜５０％の中負荷時にはサ
ブ圧縮機とする前記下流側圧縮機２を停止し、メイン圧
縮機とする上流側圧縮機１の運転を継続させるのであ
り、負荷率が３０％より低くなる低負荷時には、負荷に
応じてインバータ制御を行い、最小負荷率で停止するよ
うにするのである。

【００３３】しかして、上記空調システムに適用する場
合など低外気冷房条件で運転する場合、負荷低下で前記
上流側圧縮機１も停止することになる。この停止で高低
圧が前記均圧回路４６及び油戻し通路４４を介して均圧
するのである。

【００３４】従って、均圧中には前記室外熱交換器４２
から戻る液冷媒が前記均圧回路４６からアキュムレータ
４０を介して前記上流側圧縮機１に、また、油戻し通路
４４からも前記上流側圧縮機１に戻ることになる。

【００３５】このため、前記上流側圧縮機１の油溜１０
は、油リッチ層と冷媒リッチ層とが２層分離して貯留さ
れることになる。

【００３６】所がこの状態で起動する場合、前記上流側
圧縮機１をメイン圧縮機として起動するのであるから、
この上流側圧縮機１の起動後は、該圧縮機１のケーシン
グ内部圧力は停止している下流側圧縮機２のケーシング
内部圧力より低圧となるため、この差圧により下流側圧
縮機２の油溜２０に貯留している油リッチ層の油が前記
均油管８を介して前記上流側圧縮機１に移動することに
なる。

【００３７】しかも、前記上流側圧縮機１の起動により
油溜１０に貯留される液冷媒及び前記アキュムレータ４
０から流入する液冷媒はフォーミングと前記モ−タ１４
におけるロータの駆動による撹拌とによりガス化して吐
出管５より速やかに排出されることなるのである。

【００３８】このため、前記上流側圧縮機１での油濃度
低下は抑えられるのであって、油濃度低下による潤滑不
良の問題は解消できるのである。

【００３９】また、以上の実施例では前記上流側圧縮機
１、つまりメイン圧縮機をインバータ圧縮機としている
から、起動時低速で行うため冷媒吐出量の立ち上がりが
遅く、従ってアキュムレータ４０からの液戻りも徐々に
行われるのであり、しかも図７のように、起動後の単位
時間当たりの液戻り量の最大も一定速の標準圧縮機に比
較して小さいのである。

【００４０】従って、このことによっても油濃度低下の
抑制を一層促進できることになる。尚、以上説明した実
施例は下流側圧縮機２を一定速の標準圧縮機としたが、
アンロード方式等による容量制御圧縮機を用いたり、イ
ンバータ圧縮機を用いてもよい。

【００４１】また、上流側圧縮機１はインバータ圧縮機
を用いるのが好ましいが、標準圧縮機又は容量制御圧縮
機を用いてもよい。

【００４２】更に、一対の前記圧縮機１，２を連結した
ツインタイプを示したが、その他図５に示したように３
台の圧縮機１，２Ａ，２Ｂを用い親子形式に連結した
り、図６に示したように３台の圧縮機１，２Ａ，３Ａを
用い親子孫の３世代形式に連結してもよい。尚、図５に
おいて２Ａ，２Ｂは子圧縮機であって、これら子圧縮機
２Ａ，２Ｂは親圧縮機１に対し下流側に位置することに
なる。また、これら各圧縮機１，２Ａ，２Ｂの構造は図
１に示したように前記圧縮機１，２と同じであって、同
一符号を記入している。

【００４３】また、図５において４Ａ，４Ｂは子圧縮機
２Ａ，２Ｂの吸入管であり６Ａ，６Ｂは子圧縮機２Ａ，
２Ｂの吐出管である。また、７Ａ，７Ｂは前記吸入管３
と吸入管４Ａ，４Ｂとの間に設ける強制差圧機構であ
り、８Ａ，８Ｂは均油管である。また、図６において２
Ａは、親圧縮機１に対する子圧縮機であり、３Ａは親圧
縮機１に対する孫圧縮機であって、これら子圧縮機２Ａ
及び孫圧縮機３Ａはそれぞれ親圧縮機１に対し下流側圧
縮機となる。

【００４４】また、前記各圧縮機１，２Ａ，３Ａの構造
も図１に示したように前記圧縮機１，２と同じであっ
て、親子圧縮機１，２Ａについては同一符号を用い、孫
圧縮機３Ａについては油溜を３０、密閉ケーシングを３
１、圧縮要素を３２、駆動軸を３３、モ−タを３４、吐
出チャンバーを３５で示している。

【００４５】また図６において４Ａは子圧縮機２Ａの吸
入管、４Ｃは孫圧縮機３Ａの吸入管であり、６Ａは子圧
縮機２Ａの吐出管、６Ｃは孫圧縮機３Ａの吐出管であ
る。また、７Ａは吸入管３と前記吸入管４Ａとの間に設
ける強制差圧機構であり、７Ｃは前記吸入管４Ａと吸入
管４Ｃとの間に設ける強制差圧機構である。また、８
Ａ，８Ｃは均油管である。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、強制差圧機構７で高圧側とな
り、均油管８において油の流れの上流側となる上流側圧
縮機をメイン圧縮機とし、下流側となる下流側圧縮機を
負荷低下時先に停止するサブ圧縮機として運転制御する
から、例えば低外気冷房条件での運転時、メイン圧縮機
が停止する場合、高低圧の均圧時に液戻りがあって、前
記上流側圧縮機１に油リッチ層と冷媒リッチ層とが２層
分離することがあっても、起動時、メイン圧縮機とした
前記上流側圧縮機１が先ず起動するのであるから、この
起動後は、停止している下流側圧縮機２とのケーシング
内部圧力の差圧により、下流側圧縮機２における油リッ
チ層の油の一部が移動するし、また、起動後には前記上
流側圧縮機１に流入している液冷媒及び吸入経路から戻
る液冷媒はフォーミングと前記上流側圧縮機１に内装す
るモ−タのロータによる撹拌作用とにより速やかに吐出
管から排出されることになるのである。

【００４７】従って、前記上流側圧縮機１での油濃度低
下は抑制されるのであって、油濃度低下による潤滑不良
の問題は解消できるのである。

【００４８】また、前記上流側圧縮機１をインバータ圧
縮機とする場合、この起動は低速起動となり冷媒吐出量
の立ち上がりは少なく、液戻り量の立ち上がりも少なく
でき、起動後の単位時間当たりの液戻り量の最大も小さ
くできるから、油濃度低下の抑制を一層促進できるので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用するツイン形圧縮装置の一例
を示す概略配管図。

【図２】強制差圧機構の一例を示す拡大断面図。

【図３】強制差圧機構の他例を示す拡大図。

【図４】強制差圧機構の他例を示す拡大断面図。

【図５】トリプル形で親子連続形式の圧縮装置の一例を
示す概略配管図。

【図６】トリプル形で、３世代連結形式の圧縮装置の一
例を示す概略配管図。

【図７】標準圧縮機とインバータ圧縮機との液戻り量を
比較したグラフ。

【図８】従来のツイン形圧縮装置を示す概略配管図。

【符号の説明】

１ 上流側圧縮機 ２ 下流側圧縮機 ３，４ 吸入管 ７ 強制差圧機構 ８ 均油管 ９ 吸入主管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉ケーシングに圧縮要素及びモ−タを
   内装した複数の圧縮機１，２を備え、これら各圧縮機
   １，２に設ける各吸入管３，４を、強制差圧機構７を介
   して吸入主管９に接続すると共に、前記各圧縮機１，２
   間に均油管８を設け、前記各圧縮機１，２を負荷変動で
   発停制御し、能力を可変とした連結形圧縮装置の運転制
   御方法であって、前記強制差圧機構７により高圧側とな
   り、前記均油管８における油の流れの上流側に位置する
   上流側の圧縮機１を、前記強制差圧機構７により低圧側
   となり、前記均油管８における油の流れの下流側に位置
   する下流側の圧縮機２に対し運転継続を優先させるメイ
   ン圧縮機とし、下流側の圧縮機２を負荷低下時先に運転
   停止するサブ圧縮機として、高負荷時前記各圧縮機１，
   ２を運転させると共に、負荷低下時サブ圧縮機とする下
   流側の圧縮機２を停止し、前記メイン圧縮機とする上流
   側の圧縮機１の運転を継続させ、かつ、低負荷時、該負
   荷に応じて運転継続する上流側の前記圧縮機１の運転を
   停止するように運転制御していることを特徴とする連結
   形圧縮装置の運転制御方法。
2. 【請求項２】 メイン圧縮機となる上流側の圧縮機１
   を、周波数変換制御により回転数可変としたインバータ
   圧縮機としている請求項１記載の連結形圧縮装置の運転
   請求項方法。