(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
暖房能力の調整のために並列に接続され単独もしくは同時運転される複数の圧縮機と、冷媒加熱手段とを有する冷媒回路を備えた空気調和機において、暖房能力の低下のために当該複数の圧縮機のうち一方が運転し他方が停止しつつ冷媒加熱運転中にこの停止している圧縮機に対応する吸込配管の管路を閉鎖させる管路閉鎖手段と、この手段を駆動制御する駆動制御手段とを備え、この管路閉鎖手段の作用により停止中の圧縮機並びにこの停止中の圧縮機の吸込管に運転中の圧縮機からの冷媒が流れ込みにくくしたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の圧縮機と冷媒加熱手段とを備えた空気調和機に係り、詳しくは冷媒加熱運転中における停止側圧縮機やその吸込配管での冷媒の寝込みを解消する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、旧来の冷房専用機に代わり、空気を熱源として暖房を行うヒートポンプ型の空気調和機が増加している。ところが、ヒートポンプ型の空気調和機では、外気温が著しく低い場合、室外熱交換器での冷媒の蒸発温度と外気温との差がごく小さく無くなり、暖房が殆ど行えなくなる不具合があった。そこで、通常の室外熱交換器（空気熱交換器）の他に冷媒加熱器を室外ユニット内に設け、温水等と冷媒との間での熱交換（すなわち、冷媒加熱）を行わせることにより、比較的高温の冷媒を圧縮機に供給するものが出現している。この種の空気調和機では、外気温と無関係に室内熱交換器での凝縮潜熱を確保できるため、厳冬時においても十分な暖房が可能となる。
【０００３】
一方、大型の空気調和機では、室外ユニット内に複数の圧縮機を設置し、空調負荷の増減に応じて圧縮機の能力や運転台数を変えるものが知られている。例えば、二台の圧縮機を備えるものでは、定速型圧縮機と最大能力が定速圧縮機と等しい可変型圧縮機とを組合せ、能力制御を広範囲に行うものがある。この空気調和機では、５０％以下の能力が要求される場合には可変型圧縮機のみを駆動し、５０％以上の能力が要求される場合には両圧縮機を共に駆動する。これにより、可変型圧縮機で５段階に能力切換が行えれば、全体では１０段階の能力切換が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
複数の圧縮機と冷媒加熱器とを備えたヒートポンプ型の空気調和機では、冷媒加熱を行いながら運転している際に、能力制御のために一部の圧縮機を停止させると、停止中の圧縮機やその圧縮機への吸込配管の内部に液冷媒が溜まる（冷媒が寝込む）ことがあった。これは、加熱されることにより冷媒の飽和温度が上昇し、外気に曝されて低温となった圧縮機や吸込配管に接触して冷媒が凝縮するもので、冷媒の寝込みは運転を続ける間に徐々に進行してゆく。
【０００５】
圧縮機や吸込配管内で冷媒が寝込んだ場合、再起動時に大量の液冷媒が圧縮機構に流入し、液圧縮により圧縮機が故障することがあった。また、停止中の圧縮機やその吸込配管内に大量の冷媒が寝込むと、運転中の圧縮機や冷媒回路に流通する冷媒が不足し、空調が円滑に行えなくなることもあった。更に、圧縮機内での冷媒の寝込み量が多くなると、液冷媒に浸されることにより、電動モータの巻線に絶縁破壊が生じることもあった。尚、圧縮機の下部にはクランクケースヒータが付設されているが、これは圧縮機の停止時に封入された潤滑油に冷媒が溶け込むことを防止するものであり、圧縮機内に寝込んだ大量の液冷媒を気化させる能力はなく、また、吸込配管に寝込んだ液冷媒に対しては殆ど効果がなかった。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、冷媒加熱運転中における停止側の圧縮機やその吸込配管における冷媒の寝込みを解消した空気調和機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、暖房能力の調整のために並列に接続され単独もしくは同時運転される複数の圧縮機と、冷媒加熱手段とを有する冷媒回路を備えた空気調和機において、暖房能力の低下のために当該複数の圧縮機のうち一方が運転し他方が停止しつつ冷媒加熱運転中にこの停止している圧縮機に対応する吸込配管の管路を閉鎖させる管路閉鎖手段と、この手段を駆動制御する駆動制御手段とを備え、この管路閉鎖手段の作用により停止中の圧縮機並びにこの停止中の圧縮機の吸込管に運転中の圧縮機からの冷媒が流れ込みにくくしたものである。
【０００８】
この発明によれば、例えば、冷媒加熱運転時に複数台の圧縮機のうちの一台が停止している場合、停止中の圧縮機に接続する吸込配管の管路を遮断弁により遮断する。これにより、遮断弁と圧縮機との間の冷媒回路に冷媒が流入しなくなり、少なくとも圧縮機内における冷媒の寝込みが解消される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１２】
図１には、室内ユニット１と室外ユニット３とからなる空気調和機の冷媒回路（実線で示す）および電気回路（一点鎖線で示す）を表している。室内ユニット１内には、室内熱交換器５、電動ファン７、電動式の膨張弁９等と、電動ファン７および電動膨張弁９等を駆動制御する室内側ＥＣＵ１１とが収納されている。また、室外ユニット３内には、並列に配置された一対の圧縮機２１，２３、電磁式の四方弁２５、並列に配置された室外熱交換器２７および冷媒加熱器２９、アキュムレータ３１、電動ファン３３等と、両圧縮機２１，２３、四方弁２５、電動ファン３３等を駆動制御する室外側ＥＣＵ３５とが収納されている。尚、室外熱交換器２７は通常の空気熱交換器であるが、冷媒加熱器２９は所定温度（本実施形態では、５０℃）の温水と冷媒との間で熱交換を行わせる温水熱交換器である。
【００１３】
室内ユニット１および室外ユニット３内の機器類は冷媒配管５１〜６４により接続されており、暖房時（冷媒加熱運転時）には実線の矢印で示した方向に冷媒が循環し、冷房運転時には破線の矢印で示した方向に冷媒が循環する。図中、３７，３９は室外側ＥＣＵ３５により開閉駆動される電磁式の遮断弁であり、冷房あるいは暖房時において室外熱交換器２７あるいは冷媒加熱器２９への冷媒配管５８，５６の管路を閉鎖する。また、４１，４３，４５は冷媒を一方向へのみ流通させる逆止弁であり、冷媒配管５１，５２，６０に介装されている。そして、４７は本実施形態における管路閉鎖手段である電磁式の遮断弁であり、室外側ＥＣＵ３５により開閉駆動されて冷媒配管５４の管路を閉鎖する。
【００１４】
図２には、圧縮機２１，２３およびアキュムレータ３１周辺のレイアウトを示している。図２中で左方の圧縮機（以下、第１圧縮機と記す）２１は可変型であり、空調運転時には優先的に駆動される。また、右方の圧縮機（以下、第２圧縮機と記す）２３は定速型であり、５０％以上の能力が要求された場合にのみ駆動される。また、アキュムレータ３１の直上部に接続した冷媒配管６２は、２本の冷媒配管（以下、吸込配管と記す）６３，６４に分岐した後、下降してベースプレート（図示せず）の上面に沿って配管された後、上昇して両圧縮機２１，２３に接続している。そして、上述した遮断弁４７は、吸込配管６４の冷媒配管６２からの分岐部近傍に配設されている。
【００１５】
以下、本実施形態の作用を説明する。
【００１６】
外気温が所定値以下に低下し、空気を熱源とした暖房ができなくなると、室外側ＥＣＵ３５は、通常の暖房運転から冷媒加熱運転への切換を行う。すなわち、遮断弁３７を閉鎖する一方で遮断弁３９を開放し、冷媒の供給先を室外熱交換器２７から冷媒加熱器２９に変更する。そして、電動ファン３３を停止させると共に、図示しない温水源からの温水を冷媒加熱器２９に供給させる。
【００１７】
これにより、室内熱交換器５からの液冷媒は、冷媒配管５５，５６を介して冷媒加熱器２９に流入し、その内部で温水との熱交換により比較的高温（例えば、２０〜４０℃）のガス冷媒となる。ガス冷媒は、冷媒配管５７，６１を介してアキュムレータ３１に流入し、冷媒配管６２〜６４を介して第１および第２圧縮機２１，２３に吸入される。この際、冷媒配管６０に逆止弁４５が設けられているため、室外熱交換器２７側へのガス冷媒の流入が防止される。第１および第２圧縮機２１，２３に吸入されたガス冷媒は、その内部で圧縮されて更に高温となり、冷媒配管５１〜５４を介して室内熱交換器５に流入する。そして、高温のガス冷媒は、電動ファン７に送風された室内空気に熱エネルギーを放出して暖房を行う一方、室内熱交換器５内で徐々に凝縮して再び液冷媒となる。
【００１８】
さて、室外側ＥＣＵ３５は、室外ユニット３への能力要求が小さくなった場合、第１圧縮機２１の能力制御を行うと共に、第２圧縮機２３を停止させる。すると、アキュムレータ３１からのガス冷媒は、冷媒配管６２，６３を介して第１圧縮機２１のみに吸入され、その内部で圧縮された後、冷媒配管５１，５３〜５４を介して室内熱交換器５に流入することになる。この際、冷媒配管５２に逆止弁４３が設けられているため、第１圧縮機２１から吐出されたガス冷媒が第２圧縮機２３側に流入することが防止される。
【００１９】
次に、第２圧縮機２３および吸込配管６４における冷媒の寝込みを防止する手順について述べる。
【００２０】
冷媒加熱運転中に第２圧縮機２３を停止させた場合、冷媒が吸込配管６４や第２圧縮機２３の内部で寝込む虞がある。すなわち、外気に曝されて低温となった吸込配管６４や第２圧縮機２３に触れた場合、加熱されて飽和温度の高くなったガス冷媒は容易に凝縮し、液冷媒としてこれらの内部に溜まることがある。本実施形態では、このような冷媒の寝込みを防止するため、以下に述べる方法を採っている。
【００２１】
室外側ＥＣＵ３５は、空気調和機の運転が開始されると、所定の制御インターバルで、図３に示した管路閉鎖制御サブルーチンを繰り返し実行する。室外側ＥＣＵ３５は、このサブルーチンを開始すると、先ず図２のステップＳ１で平行処理されている各種サブルーチンからの運転情報を読み込む。次に、室外側ＥＣＵ３５は、ステップＳ３で冷媒加熱運転が行われているか否かを判定し、この判定がＮoであれば何の処理も行わずスタートに戻る。
【００２２】
ステップＳ３の判定がＹes、すなわち、第２圧縮機２３が停止中であれば、室外側ＥＣＵ３５は、ステップＳ５で第２圧縮機２３が停止中であるか否かを判定し、この判定がＮo であれば何の処理も行わずスタートに戻る。そして、冷媒加熱運転中に室外ユニット３への能力要求が小さくなり、ステップＳ５の判定がＹesになると、室外側ＥＣＵ３５は、ステップＳ７で遮断弁４７を駆動制御し吸込配管６４の管路を閉鎖する。
【００２３】
これにより、遮断弁４７から逆止弁４３までの冷媒回路が閉回路となり、吸込配管６４および第２圧縮機２３内での冷媒の寝込みが防止される。すなわち、吸込配管６４や第２圧縮機２３の内部に存在するガス冷媒が凝縮してごく少量の液冷媒が生成されることはあるが、冷媒配管６２からの新たなガス冷媒の供給がなくなるため、液冷媒の生成はそれ以上進行しなくなる。その結果、冷媒の寝込みに起因する前述した種々のトラブルを未然に防ぐことができ、円滑な空調運転が実現されるようになった。
【００２４】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、管路閉鎖手段として電磁式の遮断弁を用い、これを吸込配管における冷媒配管からの分岐部位の近傍に設けるようにしたが、電動式の遮断弁等を用いるようにしてもよいし、設計上の都合等によりその設置部位を吸込配管の中間部等としてもよい。また、上記実施形態は、可変型圧縮機と定速型圧縮機とを一台ずつ備えた空気調和機に本発明を適用したものであるが、一台の可変型圧縮機と二台以上の定速型圧縮機を備えた空気調和機に適用してもよい。また、本発明を定速圧縮機のみを複数台備えてこれらを交互に運転させる空気調和機に適用してもよく、その場合には各圧縮機の吸込配管に遮断弁を設けることが望ましい。また、上記実施形態は電動圧縮機を備えた空気調和機に適用したものであるが、ガスヒートポンプ型の空気調和機等に適用してもよいし、室内ユニットや室外ユニットを複数備えたものに適用してもよい。更に、装置の具体的構成や制御の手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の冷凍機によれば、冷媒加熱運転時に停止中の圧縮機があった場合、その圧縮機に対応する吸込配管の管路を管路閉鎖手段により閉鎖するようにしたため、圧縮機や吸込配管における冷媒の寝込みを防止することができ、液圧縮による圧縮機の故障や、冷媒の不足による空調不良、電動モータの巻線の絶縁破壊等の不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和機の概略構成図である。
【図２】圧縮機およびアキュムレータ周辺のレイアウトを示す斜視図である。
【図３】管路閉鎖制御サブルーチンの手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１  室内ユニット
３  室外ユニット
２１  第１圧縮機
２３  第２圧縮機
２７  室外熱交換器
２９  冷媒加熱器
３５  室外側ＥＣＵ
４７  遮断弁
６３，６４  吸込配管
【図１】
0003679517.tif 000002
【図２】
0003679517.tif 000003
【図３】
0003679517.tif 000004