(57)【要約】【課題】均油管の開閉弁の開き忘れや弁故障による連通不良を防ぎ、潤滑油不足による圧縮機トラブルの発生を防ぐことのできるマルチ型空気調和機およびその運転制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】複数の室外ユニット２を備えるマルチ型ヒートポンプ式空気調和機において、試運転時に、暖房でのいづれかの室外機１台運転で、各室外ユニット２の圧力センサ３２により、アキュームレータ１０の吸入側における低圧側の冷媒圧力を比較することで、均油管３０の開閉弁３１の開閉チェックを行う。これにより、開閉弁３１が開いていない場合には、それを確実に検出する。【選択図】図１
2009243843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の室外機と、複数台の室内機と、を備えたマルチ型空気調和機であって、
複数の前記室外機の圧縮機の油溜りを互いに連通させる均油管と、
前記均油管においてそれぞれの前記室外機の近傍に設けられた開閉弁と、
複数の前記室外機のそれぞれにおいて、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力を検出する圧力センサと、
複数の前記室外機のうち１台の前記室外機のみを運転させた状態で、複数の前記室外機間において前記圧力センサで検出される前記冷媒圧力を比較することで、閉状態の前記開閉弁の有無を検出する制御部と、
を備えることを特徴とするマルチ型空気調和機。
【請求項２】
前記制御部は、複数の前記室外機間における前記冷媒圧力の差が予め定めた閾値を超えたときに、閉状態の前記開閉弁が存在すると判定することを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和機。
【請求項３】
前記制御部は、前記マルチ型空気調和機の設置後またはメンテナンス後に行われる試運転時に、複数の前記室外機の前記圧縮機の吸入側における前記冷媒圧力の比較を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチ型空気調和機。
【請求項４】
複数台の室外機と、複数台の室内機と、を備え、複数の前記室外機の圧縮機の油溜りが均油管によって互いに連通され、前記均油管にはそれぞれの前記室外機の近傍に開閉弁が設けられたマルチ型空気調和機の運転制御方法であって、
複数の前記室外機のそれぞれにおいて、前記圧縮機の吸入側における冷媒圧力を検出する圧力検出処理と、
複数の前記室外機間において、前記圧力センサで検出される前記冷媒圧力を比較することで、閉状態の前記開閉弁の有無を検出する圧力比較処理と、
を備えることを特徴とするマルチ型空気調和機の運転制御方法。
【請求項５】
前記圧力検出処理及び前記圧力比較処理を、前記マルチ型空気調和機の設置後またはメンテナンス完了後に行う試運転中に実行することを特徴とする請求項４に記載のマルチ型空気調和機の運転制御方法。
【請求項６】
前記圧力検出処理及び前記圧力比較処理は、暖房運転中に行われることを特徴とする請求項４または５に記載のマルチ型空気調和機の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ型空気調和機およびその運転制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数台の室内機を備えるビル用の空気調和機として、複数台の室外機を備えたものがある。
【０００３】
空気調和機においては、室外機に備えられた圧縮機の潤滑油が、圧縮機から外部に吐出されるガス冷媒中にミスト状になって流出する。そして流出した潤滑油は配管や室内機の熱交換器内部などに滞留する。このため、配管等に滞留する潤滑油を圧縮機内に戻す油戻し制御が行われている。
【０００４】
しかし、複数台の室外機を備える空気調和機においては、各室外機の運転状態や負荷、室外機までの配管の分岐や配管長さ等の違いにより、油戻し制御時に圧縮機に戻る油量に差が生じ、油の戻り量が少ない室外機の圧縮機に、潤滑不良や焼き付き等が生じることがある。
また、通常の運転時においても各室外機の運転状態や負荷、室外機までの配管の分岐や配管長さ等の違いにより、圧縮機の油溜りでの油量差が生じて必要量を下回り、潤滑不良や焼き付き等が生じることがある。
そこで、複数の室外機間において、各圧縮機の油溜りを均油管で連通させて、油量の均等化を図ることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３８８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術においては以下に示すような問題が存在する。
室外機の設置やメンテナンスの際、他の室外機との連通を遮断するために、均油管には各室外機の近傍に開閉弁が設けられている。通常、設置やメンテナンスの作業終了後、開閉弁を開いて均油管により他の室外機の圧縮機と連通させるのであるが、作業忘れ等により、開閉弁が閉じたままとなる可能性がある。
また、開閉弁が故障している場合には、作業者が開けたつもりでも実際には開いていないという状況が考えられる。
それでも、空気調和機の運転を行うことは可能であるため、開閉弁を閉じた状態のままだと均油管が機能せず、圧縮機のトラブルが生じる可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、均油管の開閉弁の開き忘れや故障時の連通不良を防ぎ、潤滑油不足による圧縮機トラブルの発生を防ぐことのできるマルチ型空気調和機およびその運転制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のマルチ型空気調和機は以下の手段を採用する。
すなわち、複数台の室外機と、複数台の室内機と、を備えたマルチ型空気調和機であって、複数の室外機の圧縮機の油溜りを互いに連通させる均油管と、均油管においてそれぞれの室外機の近傍に設けられた開閉弁と、複数の室外機のそれぞれにおいて、圧縮機の吸入側における冷媒圧力を検出する圧力センサと、複数の室外機のうち１台の室外機のみを運転させた状態で、複数の室外機間において圧力センサで検出される冷媒圧力を比較することで、閉状態の開閉弁の有無を検出する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このように、暖房運転で複数の室外機のうち１台の室外機のみを運転させた状態で、複数の室外機間において圧力センサで検出される冷媒圧力を比較すると、均油管の開閉弁が全て開いていれば、複数の室外機間において圧力センサで検出される冷媒圧力はほぼ等しくなる。一方、均油管の開閉弁のいずれかが閉じていると、複数の室外機間において圧力センサで検出される冷媒圧力は大きく異なる。これにより、閉状態の開閉弁の有無を検出することが可能となる。
【０００９】
このため、本発明のマルチ型空気調和機は、制御部が、複数の室外機間における冷媒圧力の差が予め定めた閾値を超えたときに、閉状態の開閉弁が存在すると判定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のマルチ型空気調和機は、制御部が、マルチ型空気調和機の設置後またはメンテナンス後に行われる試運転時に、複数の室外機の圧縮機の吸入側における冷媒圧力の比較を行うことを特徴とする。
【００１１】
これにより、試運転の段階で、閉状態の開閉弁があった場合にこれを検出できるので、試運転後の通常運転時において、トラブル等を招くのを防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明は、複数台の室外機と、複数台の室内機と、を備え、複数の室外機の圧縮機の油溜りが均油管によって互いに連通され、均油管にはそれぞれの室外機の近傍に開閉弁が設けられたマルチ型空気調和機の運転制御方法であって、複数の室外機のそれぞれにおいて、圧縮機の吸入側における冷媒圧力を検出する圧力検出処理と、複数の室外機間において、圧力センサで検出される冷媒圧力を比較することで、閉状態の開閉弁の有無を検出する圧力比較処理と、を備えることを特徴とするマルチ型空気調和機の運転制御方法とすることもできる。
【００１３】
また、本発明のマルチ型空気調和機の運転制御方法は、圧力検出処理及び圧力比較処理を、マルチ型空気調和機の設置後またはメンテナンス完了後に行う試運転中に実行することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明のマルチ型空気調和機の運転制御方法は、圧力検出処理及び圧力比較処理を、いづれかの室外機１台を運転する暖房運転中に行うことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記したようなマルチ型空気調和機の運転制御方法における圧力検出処理及び圧力比較処理を、マルチ型空気調和機の制御部に実行させるコンピュータプログラムとすることも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、暖房運転で複数の室外機のうち１台の室外機のみを運転させた状態で、複数の室外機間において圧力センサで検出される冷媒圧力を比較することで、閉状態の開閉弁の有無を検出することが可能となる。これにより、閉状態の開閉弁があるときには、検出結果を受けて、実際に開閉弁を開く、もしくは故障時には交換作業をすることになる。このようにして、均油管の開閉弁の開き忘れや弁故障による連通不良によって、潤滑油不足による圧縮機のトラブル発生を防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に、本実施形態にかかるマルチ型ヒートポンプ式空気調和機１の冷媒回路図が示されている。
マルチ型ヒートポンプ式空気調和機１は、複数台、例えば２台の室外ユニット（室外機）２に対して、図示しない複数台の室内ユニットが複数台並列に接続された構成とされる。なお、本実施形態では、室外ユニット、室内ユニットの接続台数については、特に制限されるものではない。
【００１８】
各室外ユニット２は、圧縮機５と、圧縮機５に接続されている吐出配管４Ａが第１ポート７Ａに接続される四方切換弁７と、四方切換弁７の第２ポート７Ｂに冷媒配管４Ｂを介して接続される２台の室外熱交換器８Ａ，８Ｂと、室外熱交換器８Ａ，８Ｂから室内ユニット（図示無し）側へと延長される冷媒液管４Ｃと、四方切換弁７の第３ポート７Ｃから室内ユニット（図示無し）側へと延長される冷媒ガス管４Ｄと、四方切換弁７の第４ポート７Ｄに吸入配管４Ｅを介して接続されるとともに、圧縮機５に吸入配管４Ｆを介して接続されるアキュームレータ１０とを備え、これらが上記の如く吐出配管４Ａないし４Ｆにより接続され、室外側冷媒配管の回路を構成している。
【００１９】
室外熱交換器８Ａ，８Ｂには、それぞれ膨張弁２０Ａ、２０Ｂが設けられている。なおここで、本実施の形態では、２台の室外熱交換器８Ａ，８Ｂを備える構成としたが、一台のみ室外熱交換器を備える構成としても良く、アキュムレータもなくてもよい。
【００２０】
冷媒液管４Ｃには、液冷媒を貯留するレシーバ１２、二重管熱交換器１３が設けられている。二重管熱交換器１３は、レシーバ１２の出口において冷媒液管４Ｃから液冷媒の一部を分流して二重管熱交換器１３の内管１３Ａに導く分流管１４と、該分流管１４に設けられる電子膨張弁１５とを備えて構成される。この二重管熱交換器１３は、分流管１４に分流された冷媒を電子膨張弁１５で減圧し、この冷媒を二重管熱交換器１３の内管１３Ａ内で蒸発させることにより、二重管熱交換器１３の外管側（冷媒液管４Ｃ）を流れる冷媒主流を冷却して過冷却を付与するものである。二重管熱交換器１３の内管１３Ａ内で蒸発した冷媒は、配管１６を介し、アキュームレータ１０に送り込まれる。
【００２１】
ここで、複数の室外ユニット２間には、それぞれの室外ユニット２の圧縮機５の油溜りどうしを連通する均油管３０が設けられている。この均油管３０には、両側の圧縮機５の近傍に開閉弁３１が設けられている。
【００２２】
次に、本実施形態にかかるマルチ型ヒートポンプ式空気調和機１の作用について説明する。なお、以下に示すマルチ型ヒートポンプ式空気調和機１の作用・動作は、ユーザにより冷房運転・暖房運転等の運転モードの選択が行われることに応じ、図示しない制御部がマルチ型ヒートポンプ式空気調和機１の各部を制御することで自動的に行われる。
まず、冷房運転について説明する。冷房時、各室外ユニット２において、四方切換弁７は、第１ポート７Ａと第２ポート７Ｂ、第３ポート７Ｃと第４ポート７Ｄとが各々連通された状態に切換えられる。これによって、圧縮機５により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管４Ａ、四方切換弁７、冷媒配管４Ｂを経て室外熱交換器８Ａ，８Ｂに流入される。この冷媒は、室外熱交換器８Ａ，８Ｂで外気と熱交換され、外気に放熱して凝縮液化される。液化された冷媒は、冷媒液管４Ｃ内を一方向に流れ、レシーバ１２に流入する。
【００２３】
レシーバ１２から流出される冷媒は、二重管熱交換器１３を通過する間に冷却され、さらに過冷却が付与される。
二重管熱交換器１３の内管１３Ａで蒸発された冷媒は、その出口から配管１６を経てアキュームレータ１０に送り込まれる。
【００２４】
一方、二重管熱交換器１３において過冷却が付与された冷媒は、冷媒液管４Ｃを介して
室内ユニット（図示無し）に流れる。このとき、複数の室外ユニット２の冷媒液管４Ｃを介して送り出される冷媒は途中で合流し、室内ユニット（図示無し）へと送られる。
各室内ユニット（図示無し）へと流れた冷媒は、室内ユニットの室内熱交換器（図示無し）に流入され、室内熱交換器へと循環される室内空気と熱交換されて、室内空気を冷却することによって、これが冷房に供される。
室内熱交換器（図示無し）で室内空気を冷却することにより蒸発された冷媒は、冷媒ガス管４Ｄを介して再び室外ユニット２に戻り、四方切換弁７、吸入配管４Ｅ、アキュームレータ１０、吸入配管４Ｆを経て圧縮機５に吸入される。この冷媒循環サイクルを繰り返すことによって、冷房運転が行われる。
【００２５】
続いて、暖房運転について説明する。暖房時、各室外ユニット２において、四方切換弁７は、第１ポート７Ａと第３ポート７Ｃ、第２ポート７Ｂと第４ポート７Ｄとが各々連通される状態に切換えられる。これによって、圧縮機５により圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出配管４Ａ、四方切換弁７、冷媒ガス管４Ｄを経て各室内ユニット（図示無し）に流入される。室内ユニット（図示無し）に流入された冷媒は、室内熱交換器（図示無し）において図示省略のファンにより循環される室内空気と熱交換され、室内空気を加熱する。この室内空気は暖房に供される。
【００２６】
室内熱交換器（図示無し）で室内空気に放熱することにより凝縮液化された冷媒は、冷媒液管４Ｃを経て再び室外ユニット２に戻る。室外ユニット２に戻った冷媒は、冷媒液管４Ｃ内を一方向に流れ、レシーバ１２に流入する。
レシーバ１２から流出した冷媒は、室外熱交換器８Ａ，８Ｂに流入し、外気から吸熱して蒸発される。その後、冷媒配管４Ｂ、四方切換弁７、吸入配管４Ｅ、アキュームレータ１０、吸入配管４Ｆを経て圧縮機５に吸入される。この冷媒循環サイクルを繰り返すことによって、暖房運転が行われる。
【００２７】
上記のような室外ユニット２において、圧縮機5から流出し配管や室内熱交換器の内部などに滞留した潤滑油を、圧縮機５内に戻す油戻し制御が行われる。しかし、複数台の室外機を備える空気調和機においては、各室外機の運転状態や負荷、室外機までの配管の分岐や配管長さ等の違いにより、油戻し制御時に圧縮機５に戻る油量に差が生じ、油の戻り量が少ない室外機の圧縮機５に、潤滑不良や焼き付き等が生じることがある。
また、通常の冷房、暖房運転時においても各室外機の運転状態や負荷、室外機までの配管の分岐や配管長さ等の違いにより、圧縮機５の油溜りでの油量差が生じて必要量を下回り、潤滑不良や焼き付き等が生じることがある。
【００２８】
このとき、複数の室外ユニット２間においては、それぞれの圧縮機５どうしが均油管３０によって連通しているため、圧縮機５の油溜りに戻される潤滑油量の均一化が図られる。
【００２９】
さて、上記のような冷房・暖房運転時や油戻し運転時等、通常の運転時においては、均油２０の開閉弁３１は開いた状態とされているが、前述したように、室外ユニット２の設置時やメンテナンス時には、開閉弁３１を作業者が開き忘れる可能性も有り、また開閉弁３１の故障により開かない可能性がある。
そこで、本実施の形態においては、室外ユニット２の設置後やメンテナンス後に行われる試運転時に、開閉弁３１が全て開となっているかどうかを確認する処理を、図示しない制御部の制御によって自動的に実行する。
【００３０】
このため、各室外ユニット２には、アキュームレータ１０の吸入配管４Ｅに、低圧側の冷媒圧力を検出する圧力センサ３２が設けられている。
【００３１】
そして、図示しない制御部においては、予め定められたプログラムに基づいてマルチ型ヒートポンプ式空気調和機１の試運転を行う一連の処理の過程において、複数の室外ユニット２のうち、１台の室外ユニット２のみを用いて暖房運転を行い（他の室外ユニット２は運転させない）、開閉弁３１の開閉チェック処理を行う。
【００３２】
これには、上述したような暖房運転の状態において、各室外ユニット２の圧力センサ３２の検出値を比較する。
複数の室外ユニット２のうち、図２に示すように、１台の室外ユニット２のみを運転させた状態では、均油管３０の開閉弁３１が両方とも開いていれば、図２中、太線で示すように、運転させた室外ユニット２の圧縮機５の油溜りの圧力が、他の室外ユニット２の圧縮機５の油溜りおよび低圧系にも伝搬する。一方、図３に示すように、均油管３０の開閉弁３１が一方の室外ユニット２のみ開いている場合、図３中、太線で示すように、運転させた室外ユニット２の圧縮機５の油溜りの圧力は、閉状態の開閉弁３１によって遮断され、他の室外ユニット２の圧縮機５の油溜りおよび低圧系には伝搬しない。
このため、比較の結果、各室外ユニット２の圧力センサ３２の検出値が等しければ、均油管３０の開閉弁３１は両方とも開いていると判定できる。各室外ユニット２の圧力センサ３２の検出値が等しくなければ、均油管３０の開閉弁３１の一方が閉じていると判定できる。
【００３３】
なおここで、各室外ユニット２の圧力センサ３２の検出値が等しいか否かの判定を行うわけであるが、各室外ユニット２間のばらつきや圧力損失を考慮し、一方の室外ユニット２の圧力センサ３２の検出値と他方の室外ユニット２の圧力センサ３２の検出値との差が、予め定めた閾値以下であるか否かによって判定するのが好ましい。この場合、均油管３０の開閉弁３１が閉じている側の室外ユニット２においては、アキュームレータ１０の吸入配管４Ｅにおける低圧側の冷媒圧力は、外気温における飽和圧力とほぼ等しく、開閉弁３１が閉じている側の冷媒圧力には差が生じるため、上記の判定に用いる閾値は、適切に設定することが可能である。
【００３４】
制御部では、その判定結果をヒートポンプ式空気調和機１の操作盤等に、インジケータランプの点灯、ブザー音の発生等により出力するのが好ましい。
【００３５】
以上の通り、本実施形態にかかるマルチ型ヒートポンプ式空気調和機１によれば、以下の作用効果を奏する。
試運転時に、各室外ユニット２の圧力センサ３２により、アキュームレータ１０の吸入側における低圧側の冷媒圧力を比較することで、均油管３０の開閉弁３１の開閉チェックを行うようにした。これにより、開閉弁３１が開いていない場合には、それを検出することができるので、その結果を受けて、実際に開閉弁を開く、もしくは故障時には交換作業をすることになる。このようにして、開閉弁３１の開閉を確実に知ることができるので、均油管３０の開閉弁３１の開き忘れや開閉弁故障による連通不良を防ぎ、潤滑油不足による圧縮機５のトラブル発生を防ぐことが可能となる。また、圧力センサ３２は従来より空調制御のために通常備えられているため、このような効果を得るために必要なものは、処理のためのコンピュータプログラムのみである。したがって、低コストで上記効果を得ることが可能となる。また、既存のマルチ型ヒートポンプ１に対しても、コンピュータプログラムの入れ替えのみで本発明による効果を奏することが可能となる。
【００３６】
なお、上述した各実施形態では、マルチ型ヒートポンプ式空気調和機１の各部について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば室内機（図示無し）等はいかなる構成を採用しても良い。
また、冷房・暖房の能力や効率の向上、他の構成を適宜組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態にかかるマルチ型ヒートポンプ式空気調和機の室外機の構成を示す図である。
【図２】両方の室外機の開閉弁が開いた状態における均油管による圧力の伝搬を示す図である。
【図３】一方の室外機の開閉弁が閉じた状態における均油管による圧力の伝搬を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  マルチ型ヒートポンプ式空気調和機
２  室外ユニット（室外機）
４Ａ  吐出配管（室外冷房配管）
４Ｂ  冷媒配管（室外冷房配管）
４Ｃ  冷媒液管（室外冷房配管）
４Ｄ  冷媒ガス管（室外冷房配管）
４Ｅ  吸入配管（室外冷房配管）
４Ｆ  吸入配管（室外冷房配管）
５  圧縮機
７  四方切換弁
８Ａ，８Ｂ  室外熱交換器
１０  アキュームレータ
１２  レシーバ
１３  二重管熱交換器
２０Ａ、２０Ｂ  膨張弁
３０  均油管
３１  開閉弁
３２  圧力センサ
【図１】
2009243843.tif 000003
【図２】
2009243843.tif 000004
【図３】
2009243843.tif 000005