(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列接続された複数台の密閉型圧縮機と、前記圧縮機において圧縮される冷媒として使用されるＲ２２より高圧のＨＦＣ冷媒と、前記圧縮機の潤滑のための冷凍機油として使用される合成油と、を備え、
前記圧縮機のうちの少なくとも一台の圧縮機を、インバータ電源により運転制御するとともに、前記ＨＦＣ冷媒及び前記合成油を使用することにより増加されるリーク電流を抑制するために、前記圧縮機のうちの少なくとも一台の圧縮機を、商用電源により運転制御するように構成したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
各圧縮機は、密閉容器としてロータリ式圧縮機に用いられる程度の高圧容器を有していることを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記複数台の圧縮機は、常に優先的に運転されるインバータ電源により運転制御される第１の圧縮機と、この第１の圧縮機の運転中に冷凍サイクルの運転能力に応じて運転または停止される商用電源により運転制御される第２の圧縮機とから構成され、
各第２の圧縮機について低圧保持手段が設けられ、この低圧保持手段は、前記第１の圧縮機の運転中に当該第２の圧縮機の運転が停止された場合に、当該第２の圧縮機の内部を前記第１の圧縮機の内部より低圧に保つように構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記低圧保持手段は、当該第２の圧縮機の吐出側に設けられた逆止弁であることを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記第２の圧縮機の吐出側と吸込側とを連結する細管が設けられていることを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
少なくとも前記複数台の圧縮機と室外熱交換器とを有する室外ユニットと、
この室外ユニットに対して並列接続されると共に、それぞれ少なくとも室内熱交換器と室内送風機とを有する複数の室内ユニット、とを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
各圧縮機の密閉容器に、この密閉容器内部の冷凍機油を冷凍サイクルの低圧側回路へ戻すための油戻し穴が設けられ、
この油戻し穴は、前記密閉容器内の電動機巻線の下端部より低い位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記低圧側回路は、各圧縮機に対応した複数の吸込管に分岐しており、
これらの吸込管同士を連結する補助配管と、この補助配管と各圧縮機の前記油戻し穴とをそれぞれ連結し絞り手段を有する複数の油戻し管とが設けられていることを特徴とする請求項７記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
各油戻し管の前記補助配管への接続部は、前記補助配管のうち、当該油戻し管に対応する圧縮機の側よりもそれ以外の圧縮機の側の方により近い部分に設けられていることを特徴とする請求項８記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに並列接続された複数台の密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に係り、とりわけ、Ｒ４１０Ａ等のＲ２２より高圧のＨＦＣ冷媒と合成油を使用した冷凍サイクル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍サイクルの能力を広範囲で制御できるようにするために、互いに並列接続された複数台の圧縮機を備えた冷凍サイクル装置が知られている。
【０００３】
また、最近の空調機等に用いられる冷凍サイクル装置では、従来のＲ２２等のＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒の代替冷媒として、より高圧のＲ４１０Ａ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒を使用する場合が多くなっている。そして、ＨＦＣ冷媒を使用する場合には、その特性上、冷凍機油として鉱物油に代えて合成油を使用するのが一般的である。
【０００４】
また、密閉型圧縮機を用いる場合は、十分な量の冷凍機油を圧縮機内部に保持するために、圧縮機の吐出管に油分離器を介設し、この油分離器で冷媒から分離した冷凍機油を吸込管に戻すように構成することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、密閉型圧縮機においては、密閉容器内に交流電動機が収納されており、この電動機のステータを構成する電動機巻線が、冷凍サイクルの冷媒及び冷凍機油に晒されるようになっている。このため、電動機巻線と密閉容器との間にリーク電流が流れる場合があるが、このリーク電流の理論的な大きさＩは、次式で表される。
【０００６】
Ｉ＝Ｖ/(１/２πｆＣ)＝２πｆＣ・Ｖ
この式において、Ｖは電圧、ｆは電源周波数、Ｃは電動機巻線と密閉容器とを対向電極とみなした時の電極間の静電容量であり、この静電容量Ｃの大きさは、冷媒及び冷凍機油の比誘電率に比例する。
【０００７】
このため、冷媒及び冷凍機油として、ＨＣＦＣ冷媒及び鉱物油に比べて比誘電率の大きいＨＦＣ冷媒及び合成油を使用すると、上記の静電容量Ｃが大きくなり、リーク電流の増加を招くことになる。
【０００８】
また、特に圧縮機の駆動用電源としてインバータ電源を用いると、電源周波数ｆに、商用電源の５０〜６０Ｈｚより著しく高い数ｋＨｚの高周波成分（搬送周波数）が多く含まれるようになるため、商用電源の場合よりもリーク電流が増加しやすくなる。
【０００９】
そして、このようなリーク電流の増加によって、漏電ブレーカやマイコン機器の誤作動、或いは感電等の問題が生じ得る。
【００１０】
また、複数台の密閉型圧縮機を並列に接続している場合、各圧縮機の吐出管が集合した所に油分離器を設けたり、各圧縮機毎に油分離器を設けたりしても、全圧縮機の同時運転時から一台の圧縮機の単独運転時まで、各圧縮機に適切な量の冷凍機油をバランス良く保持させることが困難である。このため、圧縮機内部の冷凍機油の不足による潤滑不良や損傷等の問題が生じ得る。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、互いに並列接続された複数台の密閉型圧縮機を備え、Ｒ２２より高圧のＨＦＣ冷媒と合成油を使用した冷凍サイクル装置において、圧縮機のリーク電流を低減すること、及び各圧縮機が冷凍機油を常にバランス良く保持できるようにすることを主目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の手段は、互いに並列接続された複数台の密閉型圧縮機を備え、冷媒としてＲ２２より高圧のＨＦＣ冷媒を使用し、冷凍機油として合成油を使用した冷凍サイクル装置において、前記複数台の圧縮機のうちの少なくとも一部の圧縮機を、商用電源により運転制御するように構成したことを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１３】
この第１の手段によれば、少なくとも一部の圧縮機を商用電源により運転制御することで、全ての圧縮機をインバータ電源により運転制御する場合に比べて、全体として圧縮機のリーク電流を低減させることができる。
【００１４】
また、互いに並列接続された複数台の圧縮機を備えたことにより、個々の圧縮機の能力をより小さくし、そのような小能力の圧縮機の運転台数によって全体的な能力制御を行うことができる。このことにより、小能力運転時の各圧縮機駆動用電源回路の供給電流値を低減させることができる。
【００１５】
第２の手段は、第１の手段において、各圧縮機は、密閉容器としてロータリ式圧縮機に用いられる程度の高圧容器を有しているものである。
【００１６】
この第２の手段によれば、第１の手段において、冷媒としてＲ２２より高圧のＨＦＣ冷媒を使用すると、圧縮機の密閉容器の内圧がより高くなるが、密閉容器をロータリ式圧縮機に用いられる程度の高圧容器とすることで、一般的なスクロール式圧縮機に用いられる程度の低圧容器の場合に比べて冷媒のガス漏れを少なくすることができる。また、そのような高圧容器を有する圧縮機が複数台並列接続されているので、個々の圧縮機の密閉容器の内圧上昇の負担が軽減される。このため、冷凍サイクル全体の効率および能力の向上を図ることができる。
【００１７】
また、一般にＲ２２より高圧のＨＦＣ冷媒はＲ２２に比べて冷凍能力が高いので、上記のような高圧容器を有する圧縮機と組み合わせることにより、個々の圧縮機をより小能力のものとすることができる。
【００１８】
第３の手段は、第１の手段において、前記商用電源により運転制御される圧縮機のうちの少なくとも一部の圧縮機を機械式能力可変手段により能力可変に構成したものである。
【００１９】
この第３の手段によれば、第１の手段において、少なくとも一部の圧縮機の能力を機械式能力可変手段によって変化させて、よりきめ細かな能力制御を行うことができる。
【００２０】
第４の手段は、第１の手段において、前記複数台の圧縮機のうちの少なくとも一部の圧縮機をインバータ電源により運転制御するように構成すると共に、当該インバータ電源にリークキャンセラを接続したものである。
【００２１】
この第４の手段によれば、第１の手段において、少なくとも一部の圧縮機をインバータ電源により能力可変に運転制御することで、全ての圧縮機を商用電源により一定能力で運転制御する場合に比べて、変化幅が大きく且つきめ細かな能力制御を行うことができる。
【００２２】
また、複数台の圧縮機を並列接続したことで、個々の圧縮機の能力をより小さくできるので、対応するインバータ電源をより低容量のものにして、高調波対応やリーク電流対応を容易化することができる。
【００２３】
さらに、インバータ電源にリークキャンセラを接続したことで、インバータ電源に起因するリーク電流そのものを低減させることができる。
【００２４】
第５の手段は、第１の手段において、前記複数台の圧縮機は、常に優先的に運転される第１の圧縮機と、この第１の圧縮機の運転中に冷凍サイクルの運転能力に応じて運転または停止される第２の圧縮機とから構成され、各第２の圧縮機について低圧保持手段が設けられ、この低圧保持手段は、前記第１の圧縮機の運転中に当該第２の圧縮機の運転が停止された場合に、当該第２の圧縮機の内部を前記第１の圧縮機の内部より低圧に保つように構成されているものである。
【００２５】
この第５の手段によれば、第１の手段において、冷凍サイクルの運転開始時には、まず第１の圧縮機の運転を開始し、次に能力に応じて第２の圧縮機を運転する。冷凍サイクルの運転停止時には、第２の圧縮機から運転を停止し、次に第１の圧縮機の運転を停止する。
【００２６】
このように、冷凍サイクルの低能力運転時には第１の圧縮機のみ運転し、第１の圧縮機を最後に停止するようにしたことで、第１の圧縮機については、内部で冷媒が液化して寝込むことを防止するための手段を設ける必要がなく、運転効率を高く保つことができる。
【００２７】
一方、第２の圧縮機については、運転停止時に低圧保持手段によって内部を第１の圧縮機の内部より低圧に保つことで、内部で冷媒が液化して寝込むことを防止することができる。
【００２８】
第６の手段は、第５の手段において、前記低圧保持手段を、当該第２の圧縮機の吐出側に設けられた逆止弁としたものである。
【００２９】
ここで、冷媒としてＲ２２より高圧のＨＦＣ冷媒を使用することで高圧側と低圧側の圧力差がより大きくなり、第２の圧縮機の停止時に、第２の圧縮機に吐出側からの冷凍機油の逆戻りが生じやすくなる。
【００３０】
そこで、第６の手段では、第５の手段において、低圧保持手段を第２の圧縮機の吐出側に設けられた逆止弁とすることで、上記のような冷凍機油の逆戻りを防止できるようにしている。
【００３１】
第７の手段は、第６の手段において、前記第２の圧縮機の吐出側と吸込側とを連結する細管が設けられているものである。
【００３２】
この第７の手段によれば、第６の手段において、第２の圧縮機の停止時に、上記のような大きな圧力差のために、逆止弁が作用するまでの間に冷媒の逆戻り現象が発生した場合でも、吐出側と吸込側とを連結する細管によって圧力を吸込側に逃がすことができ、第２の圧縮機の保護を図ることができる。
【００３３】
第８の手段は、第１又は第２の手段において、少なくとも前記複数の圧縮機と室外熱交換器とを有する室外ユニットと、少なくとも室内熱交換器と室内送風機とを有する室内ユニットと、前記室外ユニットにおける前記複数の圧縮機のうちの一部の圧縮機による低能力連続運転と、前記室内ユニットにおける前記室内送風機の低速運転との組合せによる除湿優先冷房運転を行うための制御手段とを備えたものである。
【００３４】
この第８の手段によれば、第１又は第２の手段において、Ｒ２２より高圧のＨＦＣ冷媒を使用することで圧縮機の能力変化に対する冷凍能力の変化幅がより大きくでき、また複数台の圧縮機を並列接続したことで個々の圧縮機の能力をより小さくできるので、一部の圧縮機による低能力連続運転で、より低能力の冷房運転が可能となる。そして、このような低能力の冷房運転と室内送風機の低速運転との組合せによる除湿優先冷房運転を行うことにより、より冷風感が少なく除湿効果の大きい快適な空調を行うことができる。
【００３５】
第９の手段は、第１又は第２の手段において、少なくとも前記複数の圧縮機と室外熱交換器とを有する室外ユニットと、この室外ユニットに対して並列接続されると共に、それぞれ少なくとも室内熱交換器と室内送風機とを有する複数の室内ユニットとを備えたものである。
【００３６】
この第９の手段によれば、第１又は第２の手段において、比較的小能力の圧縮機の運転台数を変えることによって全体的な能力制御を行うことができるので、室内ユニットの運転台数に応じて広範囲で適切な能力制御を行い、冷凍サイクルの運転を常にバランスの良く保って運転効率を高めることができる。
【００３７】
第１０の手段は、第２の手段において、各圧縮機の密閉容器に、この密閉容器内部の冷凍機油を冷凍サイクルの低圧側回路へ戻すための油戻し穴が設けられ、この油戻し穴は、前記密閉容器内の電動機巻線の下端部より低い位置に形成されているものである。
【００３８】
この第１０の手段によれば、第２の手段において、密閉容器内の電動機巻線の下端部より低い位置に油戻し穴を形成したことにより、密閉容器内の冷凍機油の液面を常に電動機巻線の下端部より低く保つことができる。このため、電動機巻線と密閉容器との間で冷凍機油を介して流れるリーク電流を抑制することができる。
【００３９】
第１１の手段は、第１０の手段において、前記低圧側回路は、各圧縮機に対応した複数の吸込管に分岐しており、これらの吸込管同士を連結する補助配管と、この補助配管と各圧縮機の前記油戻し穴とをそれぞれ連結し絞り手段を有する複数の油戻し管とが設けられているものである。
【００４０】
この第１１の手段によれば、第１０の手段において、各圧縮機の冷凍機油は、その密閉容器内における液面が油戻し穴の高さを超えた分（過剰分）だけ、対応する油戻し管から補助配管を通じて各吸込管に戻される。
【００４１】
このことにより、複数の圧縮機のうちの一部の運転から全部の運転まで、各圧縮機が冷凍機油を常にバランス良く保持できるようにすることが可能となる。
【００４２】
第１２の手段は、第１１の手段において、各油戻し管の前記補助配管への接続部は、前記補助配管のうち、当該油戻し管に対応する圧縮機の側よりもそれ以外の圧縮機の側の方により近い部分に設けられているものである。
【００４３】
この第１２の手段によれば、第１１の手段において、ある圧縮機から油戻し管を通じて戻された上記過剰分の冷凍機油が、補助配管を通じて当該圧縮機以外の圧縮機の方へより多く戻りやすくなるので、冷凍機油の量が過剰な圧縮機から不足している圧縮機への冷凍機油の戻りを促進させることができる。
【００４４】
第１３の手段は、第１１の手段において、前記複数台の圧縮機は、常に優先的に運転される第１の圧縮機と、この第１の圧縮機の運転中に冷凍サイクルの運転能力に応じて運転または停止される第２の圧縮機とから構成され、前記油戻し管は、前記第１の圧縮機にのみ対応して設けられているものである。
【００４５】
この第１３の手段によれば、第１１の手段において、第１の圧縮機のみの運転から第２の圧縮機との同時運転に移行した時、第１の圧縮機内に上記過剰分の冷凍機油がある場合、その過剰分の冷凍機油が油戻り管に流出し、さらにその一部が補助配管から吸込管を通じて第２の圧縮機に戻される。このため、第１の圧縮機のみの運転から第２の圧縮機との同時運転に移行する際、両圧縮機の冷凍機油の保持量を早期にバランスさせることができる。
【００４６】
第１４の手段は、第１１の手段において、前記複数台の圧縮機は、常に優先的に運転される第１の圧縮機と、この第１の圧縮機の運転中に冷凍サイクルの運転能力に応じて運転または停止される第２の圧縮機とから構成され、前記油戻し管は、前記第２の圧縮機にのみ対応して設けられているものである。
【００４７】
この第１４の手段によれば、第１１の手段において、第１の圧縮機のみの運転から第２の圧縮機との同時運転に移行した時、第２の圧縮機内に上記過剰分の冷凍機油がある場合、その過剰分の冷凍機油が油戻り管に流出し、さらにその一部が補助配管から吸込管を通じて第１の圧縮機に戻される。このため、第１の圧縮機のみの運転から第２の圧縮機との同時運転に移行する際、両圧縮機の冷凍機油の保持量を早期にバランスさせることができる。
【００４８】
第１５の手段は、第１１乃至第１４の手段のいずれかにおいて、前記補助配管は、各吸込管に対して略垂直方向に接続されているものである。
【００４９】
この第１５の手段によれば、第１１乃至第１４の手段のいずれかにおいて、重力の作用で冷凍機油が補助配管から各吸込管にバランス良く流入しやすくなるため、各圧縮機へ戻す冷凍機油の分配を効果的に行うことができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図１６は本発明による冷凍サイクル装置の実施の形態を示す図である。
【００５１】
［第１の実施形態］
まず、図１乃至図４により本発明の第１の実施形態について説明する。図１において、冷凍サイクル装置（ここでは空気調和機）は、室外ユニットＵ１と、この室外ユニットＵ１に対して並列接続された２台の室内ユニットＵ２とを備えている。
【００５２】
上記室外ユニットＵ１は、互いに並列接続された２台の圧縮機１ａ,１ｂと、室外熱交換器２、絞り弁３、四方弁５及びアキュムレータ６とを有している。また、各室内ユニットＵ２は、それぞれ室内熱交換器４と室内送風機２１とを有している。そして、この冷凍サイクル装置は、上記四方弁５の切換によって、図１に実線矢印で示す冷媒流れ方向で冷房運転を行い、破線矢印で示す冷媒流れ方向で暖房運転を行うように構成されている。
【００５３】
ここで、この冷凍サイクル装置は、冷媒として、Ｒ２２（モノクロロジフルオロメタン）より高圧のＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２（ジフルオロメタン）とＲ１２５（ペンタフルオロエタン）とを５０wt％ずつ混合した混合冷媒）を使用する。このＲ４１０Ａは、Ｒ２２に対して圧力が約１．４倍、冷凍能力が約１．５倍となる。また、圧縮機１ａ,１ｂの潤滑のための冷凍機油としては、ＨＦＣ冷媒の特性に合った（例えばＨＦＣ冷媒との相溶性がよい）合成油を使用する。
【００５４】
ここで、上記２台の圧縮機１ａ,１ｂは、常に優先的に運転される第１の圧縮機１ａと、この第１の圧縮機１ａの運転中に冷凍サイクルの運転能力に応じて運転または停止される第２の圧縮機１ｂとから構成されている。すなわち、冷凍サイクル装置の運転開始時には、まず第１の圧縮機１ａの運転が開始され、次に能力に応じて第２の圧縮機１ｂが運転される。また、冷凍サイクル装置の運転停止時には、まず第２の圧縮機１ｂから運転が停止され、次に第１の圧縮機１ａの運転が停止される。
【００５５】
ここで、第２の圧縮機１ｂの吐出側に、低圧保持手段としての逆止弁７が設けられている。この低圧保持手段としての逆止弁７は、第１の圧縮機１ａの運転中に第２の圧縮機１ｂの運転が停止された場合に、第２の圧縮機１ｂの内部を第１の圧縮機１ａの内部より低圧に保つためのものである。
【００５６】
また、この冷凍サイクル装置は、室外ユニットＵ１における第１の圧縮機１ａのみによる低能力連続運転と、室内ユニットＵ２における室内送風機２１の低速運転との組合せによる除湿優先冷房運転を行うための制御手段（図示せず）を備えている。
【００５７】
次に、図２に示すように、上記２台の圧縮機１ａ,１ｂは共に、一定周波数（例えば５０Ｈz又は６０Ｈz）の商用電源（３相交流電源）１６により、一定能力で運転制御されるようになっている。なお、図２に符号１８ａ,１８ｂで示すのは、各圧縮機１ａ,１ｂに対応する電磁開閉器である。
【００５８】
この場合、第１の圧縮機１ａの能力をＡとし、第２の圧縮機１ｂの能力をＢとすれば、図３に示すように、要求能力Ｑの範囲に応じて両圧縮機１ａ,１ｂの合計能力Ｑ′を、第１の圧縮機１ａのみの単独運転によるＡと、第２の圧縮機１ｂとの同時運転によるＡ＋Ｂとの２段階で変化させることができる。
【００５９】
また、各圧縮機１ａ,１ｂは、図４に示すように密閉容器１１として高圧容器を有するロータリ式圧縮機（ローリングピストン式圧縮機）であるか、又はロータリ式圧縮機に用いられる程度の高圧容器を有する他の形式の圧縮機である。図４に示すように、各圧縮機１ａ,１ｂは、その密閉容器１１内において、ロータ１２とステータ１３とからなる電動機部と、電動機部の下方に位置する圧縮機部１４とを備えている。
【００６０】
そして、各圧縮機１ａ,１ｂは、吸込管９ａ,９ｂから吸い込んだ冷媒を圧縮機部１４で圧縮して一旦密閉容器１１内に吐出し、これを密閉容器１１上部の吐出管８ａ,８ｂから吐出するように構成されている。
【００６１】
また、密閉容器１１の底部には上記冷凍機油Ｏが保持され、密閉容器１１の側面には、上記ステータ１３の巻線（電動機巻線）１３０の下端部より低い位置に形成された油戻し穴１５が設けられている。この油戻し穴１５は、密閉容器１１内部の冷凍機油Ｏを冷凍サイクルの低圧側回路９（図１参照）へ戻すためのものである。
【００６２】
具体的には、図１に示すように、冷凍サイクルの低圧側回路９は、各圧縮機１ａ,１ｂに対応した２本の吸込管９ａ,９ｂに分岐しており、各圧縮機１ａ,１ｂの上記油戻し穴１５と他方の圧縮機１ｂ,１ａに対応する吸込管９ｂ,９ａとをそれぞれ連結する油戻し管１０ａ,１０ｂが設けられている。
【００６３】
すなわち、第１の圧縮機１ａの油戻し穴１５から流出した冷凍機油は、油戻し管１０ａから吸込管９ｂを通じて第２の圧縮機１ｂに吸い込まれ、第２の圧縮機１ｂの油戻し穴１５から流出した冷凍機油は、油戻し管１０ｂから吸込管９ａを通じて第１の圧縮機１ａに吸い込まれるようになっている。なお、各油戻し管１０ａ,１０ｂは、減圧用のキャピラリチューブ（絞り手段）２０を有している。
【００６４】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、図２に示すように、上記２台の圧縮機１ａ,１ｂを共に商用電源１６により運転制御することで、いずれか一方または両方の圧縮機１ａ,１ｂをインバータ電源により運転制御する場合に比べて、全体として圧縮機１ａ,１ｂのリーク電流を低減させることができる。
【００６５】
また、図４に示すように、密閉容器１１内の電動機巻線１３０の下端部より低い位置に油戻し穴１５を形成したことにより、密閉容器１１内の冷凍機油の液面Ｌを常に電動機巻線１３０の下端部より低く保つことができる。このため、電動機巻線１３０と密閉容器１１との間で冷凍機油を介して流れるリーク電流を抑制することができる。
【００６６】
このため、リーク電流低減手段を特に設けなくても、リーク電流増加に伴う問題を回避できるので、制御回路の簡素化と信頼性の向上を図ることができる。
【００６７】
次に、冷媒としてＲ２２より高圧のＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａを使用すると、圧縮機１ａ,１ｂの密閉容器１１の内圧がより高くなるが、密閉容器１１をロータリ式圧縮機に用いられる程度の高圧容器とすることで、一般的なスクロール式圧縮機に用いられる程度の低圧容器の場合に比べて冷媒のガス漏れを少なくすることができる。また、そのような高圧容器を有する圧縮機１ａ,１ｂが２台並列接続されているので、個々の圧縮機１ａ,１ｂの密閉容器１１内の圧力上昇の負担が軽減される。このため、冷凍サイクル全体の効率および能力の向上を図ることができる。
【００６８】
また、Ｒ２２より高圧のＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａは、Ｒ２２に比べて冷凍能力が約１．５倍高いので、上記のような高圧容器を有する圧縮機１ａ,１ｂと組み合わせることにより、個々の圧縮機１ａ,１ｂをより小能力のものとすることができる。
【００６９】
さらに、互いに並列接続された２台の圧縮機１ａ,１ｂを備えたことにより、個々の圧縮機１ａ,１ｂの能力をより小さくし、そのような小能力の圧縮機１ａ,１ｂの運転台数によって全体的な能力制御を行うことができる。
【００７０】
このことにより、小能力運転時における各圧縮機１ａ,１ｂの駆動用電源１６の供給電流値を低減させることができる。
【００７１】
次に、Ｒ２２より高圧のＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａを使用することで、圧縮機１ａ,１ｂの能力変化に対する冷凍能力の変化幅がより大きくでき、また上述したように個々の圧縮機１ａ,１ｂの能力をより小さくできるので、第１の圧縮機１ａのみによる低能力連続運転で、より低能力の冷房運転が可能となる。そして、このような低能力の冷房運転と室内送風機２１の低速運転との組合せによる除湿優先冷房運転を行うことにより、より冷風感が少なく除湿効果の大きい快適な空調を行うことができる。
【００７２】
また、上述したように、比較的小能力の圧縮機１ａ,１ｂの運転台数を変えることによって全体的な能力制御を行うことができるので、室内ユニットＵ２の運転台数に応じて広範囲で適切な能力制御を行い、冷凍サイクルの運転を常にバランスの良く保って運転効率を高めることができる。
【００７３】
次に、冷凍サイクルの低能力運転時には第１の圧縮機１ａのみ運転し、第１の圧縮機１ａを最後に停止するようにしたことで、第１の圧縮機１ａについては、内部で冷媒が液化して寝込むことを防止するための手段を設ける必要がなく、運転効率を高く保つことができる。
【００７４】
一方、第２の圧縮機１ｂについては、運転停止時に低圧保持手段としての逆止弁７によって内部を第１の圧縮機１ａの内部より低圧に保つことで、内部で冷媒が液化して寝込むことを防止することができる。
【００７５】
ここで、冷媒としてＲ２２より高圧のＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａを使用することで、高圧側と低圧側の圧力差がより大きくなり、第２の圧縮機１ｂの停止時に、第２の圧縮機１ｂに吐出側からの冷凍機油の逆戻りが生じやすくなる。そこで、本実施形態では、低圧保持手段を第２の圧縮機１ｂの吐出側に設けられた逆止弁７とすることで、上記のような冷凍機油の逆戻りを防止できるようにしている。
【００７６】
なお、上記商用電源１６により運転制御される２台の圧縮機１ａ,１ｂのうち例えば第１の圧縮機１ａを、図示しない機械式能力可変手段（例えば、吐出冷媒の一部を吸込み側へ戻すリレース回路等）により能力可変に構成してもよい。そのように構成することで、機械式能力可変手段によって当該圧縮機１ａの能力を変化させて、よりきめ細かな能力制御を行うことができる。
【００７７】
また、２台の圧縮機１ａ,１ｂを並列に接続した場合について説明したが、合計３台以上の圧縮機１ａ,１ｂを並列に接続するようにしてもよい。さらに、室内ユニットＵ２を２台並列に設けた場合について説明したが、室内ユニットＵ２を３台以上並列に設けても良く、また１台だけ設けてもよい。ただし、室内ユニットＵ２が１台だけの場合は、上述した室内ユニットＵ２の運転台数に応じた能力制御という概念は、当然適用されない。
【００７８】
［第２の実施形態］
次に、図５乃至図９により本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、図５に示すように、第１の圧縮機１ａをインバータ電源１６,１７によって運転制御するように構成した点で上記第１の実施形態と異なり、その他の構成は図１及び図４に示す上記第１の実施形態と同様である。
【００７９】
すなわち、図５に示すように、第１の圧縮機１ａと上記商用電源１６との間にインバータ回路１７を介設することにより、第１の圧縮機１ａがインバータ電源１６,１７によって運転制御されるようになっている。また、当該インバータ電源１６,１７には、リークキャンセラ１９が接続されている。
【００８０】
ここで、図７乃至図９により、上記リークキャンセラ１９の一例について説明する。図７には、上記インバータ電源１６,１７に組み込まれた状態のリークキャンセラ１９の回路（補償回路）が示されている。図７において、リークキャンセラ１９は、零相を検出するラインフィルタＦに設けられた二次巻線Ｓと、ＮＰＮトランジスタＴr１及びＰＮＰトランジスタＴr２による増幅部と、コンデンサＣ1とを備えている。
【００８１】
上記のように構成されたリークキャンセラ１９は、電源のリーク電流ｉ3を上記二次巻線Ｓで検出し、それを上記トランジスタＴr１,Ｔr２による増幅部で増幅し、圧縮機１ａに流れる電流ｉ1を打ち消すような補償電流ｉ2を流す。このことにより、アースに流れるリーク電流ｉ3をほぼゼロにすることができる。
【００８２】
この場合、増幅部のトランジスタＴr１,Ｔr２を通して両方向の電流が流れるが、マイナス側の電流でトランジスタＴr１をオンさせ、プラス側の電流でトランジスタＴr２をオンさせるようにしているので、ラインフィルタＦに設けた二次巻線Ｓを一本にできる。また、上記コンデンサＣ1は、直流カット用のものであり、リーク電流のみを補償する機能を有している。
【００８３】
ここで、上記ラインフィルタＦは、フェライトコアに銅線を同相巻きにしたものであり、図８に示すように、ノーマルモードノイズ電流（負荷側をノイズ発生源と考えると、片側のラインを通して流れ、逆側のラインを通して戻ってくるノイズ電流）ｉsによって発生する磁界Ｍsは互いに打ち消し合っている。
【００８４】
そして、上記二次巻線ＳはラインフィルタＦのコイルの巻き方と同相巻きにされ、ラインフィルタＦに流れるコモンモードノイズ電流を（同一の位相で）検出して、上記トランジスタＴr１,Ｔr２による増幅部で増幅させるように構成されている。
【００８５】
次に、上記補償電流ｉ2の流れ方について、図９に示す簡易回路を用いて説明する。図９において、プラス側のコモンモードノイズ電流ｉ1は、実線矢印で示すように流れ、ラインフィルタＦの二次側で検出した電流によりトランジスタＴr２を動作させ、プラス側のノイズ電流ｉ1を打ち消すような補償電流ｉ2を流して、アースに流れる電流ｉ3をほぼゼロにする。
【００８６】
一方、図９において、マイナス側のコモンモードノイズ電流ｉ1は、破線矢印で示すように流れ、ラインフィルタＦの二次側で検出した電流によりトランジスタＴr1を動作させ、マイナス側のノイズ電流ｉ1を打ち消すような補償電流ｉ2を流して、アースに流れる電流ｉ3をほぼゼロにする。
【００８７】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、第１の圧縮機１ａをインバータ電源１６,１７により能力可変に運転制御することで、全ての圧縮機１ａ,１ｂを商用電源１６により一定能力で運転制御する場合に比べて、変化幅が大きく且つきめ細かな能力制御を行うことができる。
【００８８】
例えば図６に示すように、第２の圧縮機１ｂを一定能力Ｂとし、第１の圧縮機１ａをインバータ電源１６,１７により能力Ａ1〜Ａ2（Ａ2＝Ｂ＋Ａ1）の範囲で連続的に能力可変とした場合、要求能力Ｑに応じて、両圧縮機１ａ,１ｂの合計能力Ｑ′をＡ1〜Ｂ＋Ａ2の範囲で連続的に変化させることができる。
【００８９】
また、上述したように、複数台の圧縮機１ａ,１ｂを並列接続したことで、個々の圧縮機１ａ,１ｂの能力をより小さくできるので、対応するインバータ電源１６,１７のインバータ回路１７をより低容量のものにして、高調波対応やリーク電流対応を容易化することができる。
【００９０】
さらに、インバータ電源１６,１７に上記のようなリークキャンセラ１９を接続したことで、上述したように、インバータ電源１６,１７に起因するリーク電流そのものを低減させることができる。
【００９１】
［第３の実施形態］
次に、図１０により本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、図１０に示すように、上記第２の圧縮機１ｂの吐出管８ｂ（吐出側）と吸込管９ｂ（吸込側）とを連結する細管２２が設けられている点で上記第１の実施形態と異なり、その他の構成は図１乃至図４に示す上記第１の実施形態と同様である。この細管２２としては、例えば内径０.８mm、全長３０００mmのものが用いられる。
【００９２】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、第２の圧縮機１ｂの停止時に、上記のような大きな圧力差のために、逆止弁７が作用するまでの間に冷媒の逆戻り現象が発生した場合でも、吐出管８ｂと吸込管９ｂとを連結する細管２２によって圧力を吸込側に逃がすことができ、第２の圧縮機１ｂの保護を図ることができる。
【００９３】
［第４の実施形態］
次に、図１１及び図１２により本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態は、図１１及び図１２に示すように、各吸込管９ａ,９ｂ同士を連結する補助配管２４を設け、この補助配管２４に各油戻し管１０ａ,１０ｂを接続した点で上記第１の実施形態と異なり、その他の構成は図１乃至図４に示す上記第１の実施形態と同様である。
【００９４】
具体的には、図１１及び図１２に示すように、低圧側回路９の各吸込管９ａ,９ｂへの分岐部分９ｃを跨ぐようにして、各吸込管９ａ,９ｂ同士を連結する補助配管２４が設けられている。そして、この補助配管２４の吸込管９ａ側と吸込管９ｂ側とに、それぞれ対応する圧縮機１ａ,１ｂの側の油戻し管１０ａと油戻し管１０ｂとが接続されている。
【００９５】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、各圧縮機１ａ,１ｂの冷凍機油は、その密閉容器１１内における液面Ｌが油戻し穴１５の高さを超えた分（過剰分）だけ（図４参照）、対応する油戻し管１０ａ,１０ｂから補助配管２４を通じて各吸込管９ａ,９ｂに戻される。このことにより、第１の圧縮機１ａのみの単独運転から第２の圧縮機１ｂとの同時運転まで、各圧縮機１ａ,１ｂが冷凍機油を常にバランス良く保持できるようにすることが可能となる。
【００９６】
なお、図１２に示す補助配管２４は、各吸込管９ａ,９ｂに対して略水平方向に接続されているが、図１３に示すように、補助配管２４を、各吸込管９ａ,９ｂに対して略垂直方向に接続するようにしてもよい。このようにすることで、重力の作用で冷凍機油が補助配管２４から各吸込管９ａ,９ｂにバランス良く流入しやすくなるため、各圧縮機１ａ,１ｂへ戻す冷凍機油の分配を効果的に行うことができる。
【００９７】
［第５の実施形態］
次に、図１４により本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態は、図１４に示すように、各油戻し管１０ａ,１０ｂの補助配管２４への接続部２４ａ,２４ｂが、補助配管２４のうち、当該油戻し管１０ａ,１０ｂに対応する圧縮機１ａ,１ｂの側よりも、他方の圧縮機１ｂ,１ａの側の方により近い部分に設けられている点で上記第４の実施形態と異なり、その他の構成は図１１乃至図１３に示す上記第４の実施形態と同様である。
【００９８】
すなわち、油戻し管１０ａの補助配管２４への接続部２４ａは、補助配管２４のうち、当該油戻し管１０ａに対応する第１の圧縮機１ａの側よりも第２の圧縮機１ｂ（の吸込管９ｂ）の側の方により近い部分に設けられている。また、油戻し管１０ｂの補助配管２４への接続部２４ｂは、補助配管２４のうち、当該油戻し管１０ｂに対応する第２の圧縮機１ｂの側よりも第１の圧縮機１ａ（の吸込管９ａ）の側の方により近い部分に設けられている。
【００９９】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、一方の圧縮機１ａ,１ｂから油戻し管１０ａ,１０ｂを通じて戻された上記過剰分の冷凍機油が、補助配管２４を通じて他方の圧縮機１ｂ,１ａの方へより多く戻りやすくなるので、冷凍機油の量が過剰方の圧縮機１ａ,１ｂから不足している方の圧縮機１ｂ,１ａへの冷凍機油の戻りを促進させることができる。
【０１００】
［第６の実施形態］
次に、図１５により本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態は、図１５に示すように、油戻し管１０ａが、第１の圧縮機１ａにのみ対応して設けられ、第２の圧縮機１ｂに対応する油戻し管１０ｂが省略されている点で上記第５の実施形態と異なり、その他の構成は図１１乃至図１３に示す上記第５の実施形態と同様である。この場合、油戻し管１０ａは、補助配管２４の中央部に接続されている。
【０１０１】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、第１の圧縮機１ａのみの単独運転から第２の圧縮機１ｂとの同時運転に移行した時、第１の圧縮機１ａ内に上記過剰分の冷凍機油がある場合、その過剰分の冷凍機油が油戻り管１０ａに流出し、その約半分が補助配管２４から吸込管９ｂを通じて第２の圧縮機１ｂに戻される。このため、第１の圧縮機１ａのみの単独運転から第２の圧縮機１ｂとの同時運転に移行する際、両圧縮機１ａ,１ｂの冷凍機油の保持量を早期にバランスさせることができる。
【０１０２】
［第７の実施形態］
次に、図１６により本発明の第７の実施形態について説明する。本実施形態は、図１６に示すように、油戻し管１０ｂが、第２の圧縮機１ｂにのみ対応して設けられ、第１の圧縮機１ａに対応する油戻し管１０ａが省略されている点で上記第５の実施形態と異なり、その他の構成は図１１乃至図１３に示す上記第５の実施形態と同様である。この場合も、油戻し管１０ｂは、補助配管２４の中央部に接続されている。
【０１０３】
次に、このような構成よりなる本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態によれば、第１の圧縮機１ａのみの単独運転から第２の圧縮機１ｂとの同時運転に移行した時、第２の圧縮機１ｂ内に上記過剰分の冷凍機油がある場合、その過剰分の冷凍機油が油戻り管１０ｂに流出し、その約半分が補助配管２４から吸込管９ａを通じて第１の圧縮機１ａに戻される。このため、第１の圧縮機１ａのみの単独運転から第２の圧縮機１ｂとの同時運転に移行する際、両圧縮機１ａ,１ｂの冷凍機油の保持量を早期にバランスさせることができる。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも一部の圧縮機を商用電源により運転制御することで、全ての圧縮機をインバータ電源により運転制御する場合に比べて、全体として圧縮機のリーク電流を低減させることができる。このため、リーク電流低減手段を特に設けなくても、リーク電流増加に伴う問題を回避できるので、制御回路の簡素化と信頼性の向上を図ることができる。
【０１０５】
更に、請求項１１乃至１５記載の発明によれば、各圧縮機の冷凍機油は、その密閉容器内における液面が油戻し穴の高さを超えた分だけ、対応する油戻し管から補助配管を通じて各吸込管に戻される。このことにより、複数の圧縮機のうちの一部の運転から全部の運転まで、各圧縮機が冷凍機油を常にバランス良く保持できるようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷凍サイクル装置の第１の実施形態を示す系統図。
【図２】図１に示す冷凍サイクル装置の圧縮機と駆動用電源との関係を示す回路図。
【図３】図１に示す冷凍サイクル装置における、一定能力の圧縮機同士の組合せによる能力制御を示すグラフ。
【図４】図１に示す冷凍サイクル装置における、圧縮機の内部構造を模式的に示す縦断面図。
【図５】本発明による冷凍サイクル装置の第２の実施形態における圧縮機と電源との関係を示す回路図。
【図６】図５に示す冷凍サイクル装置における、一定能力の圧縮機と能力可変の圧縮機との組合せによる能力制御を示すグラフ。
【図７】図５に示す冷凍サイクル装置における、インバータ電源に組み込まれた状態のリークキャンセラを示す回路図。
【図８】図７に示す回路におけるラインフィルタの二次側検出の原理を説明するための部分回路図。
【図９】図７に示す回路における電流の流れ方を説明するための簡易回路図。
【図１０】本発明による冷凍サイクル装置の第３の実施形態の要部を示す系統図。
【図１１】本発明による冷凍サイクル装置の第４の実施形態の要部を示す系統図。
【図１２】図１１に示す冷凍サイクル装置の低圧側回路部分を示す斜視図。
【図１３】図１２に示す低圧側回路部分の変型例を示す斜視図。
【図１４】本発明による冷凍サイクル装置の第５の実施形態の要部を示す系統図。
【図１５】本発明による冷凍サイクル装置の第６の実施形態の要部を示す系統図。
【図１６】本発明による冷凍サイクル装置の第７の実施形態の要部を示す系統図。
【符号の説明】
Ｕ１  室外ユニット
Ｕ２  室内ユニット
１ａ  第１の圧縮機
１ｂ  第２の圧縮機
１１  密閉容器
１３０  電動機巻線
１５  油抜き穴
２  室外熱交換器
３  膨張弁
４  室内熱交換器
５  四方弁
７  逆止弁（低圧保持手段）
８ａ,８ｂ  吐出管
９  低圧側回路
９ａ,９ｂ  吸込管
１０ａ,１０ｂ  油戻し管
１６  商用電源（三相交流電源）
１７  インバータ回路
１６,１７  インバータ電源
１９  リークキャンセラ
２０  絞り手段
２１  室内送風機
２２  細管
２４  補助配管
【図１】
0004260242.tif 000002
【図２】
0004260242.tif 000003
【図３】
0004260242.tif 000004
【図４】
0004260242.tif 000005
【図５】
0004260242.tif 000006
【図６】
0004260242.tif 000007
【図７】
0004260242.tif 000008
【図８】
0004260242.tif 000009
【図９】
0004260242.tif 000010
【図１０】
0004260242.tif 000011
【図１１】
0004260242.tif 000012
【図１２】
0004260242.tif 000013
【図１３】
0004260242.tif 000014
【図１４】
0004260242.tif 000015
【図１５】
0004260242.tif 000016
【図１６】
0004260242.tif 000017