(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外熱交換器と圧縮機とオイルセパレータとを有し、このオイルセパレータで分離されたオイルを戻し管を介して前記圧縮機に戻す室外ユニットを複数台備え、これらの室外ユニットを室内ユニットから延びるユニット間配管に並列につなぐと共に、各室外ユニットにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニットのオイル量が不足した場合、他の室外ユニットからオイルを回収して各室外ユニット間のオイル量をバランスさせる手段を備えた空気調和装置において、前記オイルセパレータと前記圧縮機との間を強制オイル戻し管及び常時オイル戻し管で連結し、この常時オイル戻し管でオイル戻しが可能な第一レベルのオイルセパレータ内の油面を検出するセンサを当該オイルセパレータに設け、このセンサによってオイルセパレータ内のオイル量が当該第一レベルの油面以下のオイル量であると検出された場合、当該室外ユニット内のオイル量が不足したと推定して他の室外ユニットからオイルを回収すると共に、圧縮機の起動時、圧縮機の回転数不安定時、或いはオイルセパレータ内のオイル量が前記第一レベルの油面よりも低い第二レベルの油面以下のオイル量である時、強制オイル戻し管を通じて自己のオイルセパレータ内のオイルを圧縮機に戻すことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記センサが常時オイル戻し管でオイル戻しが可能なオイルセパレータ内の油面を検出可能な油面センサであることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の室外ユニットを室内ユニットから延びるユニット間配管に並列につないだ空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、室外熱交換器と圧縮機とオイルセパレータとを有し、このオイルセパレータで分離されたオイルを戻し管を介して前記圧縮機に戻す室外ユニットを複数台備え、これらの室外ユニットを室内ユニットから延びるユニット間配管に並列につなぐと共に、各室外ユニットにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニットのオイル量が不足した場合、他の室外ユニットからオイルを回収して各室外ユニット間のオイル量をバランスさせる手段を備えた空気調和装置が知られている（特開平５−２４０５２０号公報）。
【０００３】
この種のものでは、従来、圧縮機に油面センサを取り付け、この油面センサで検出されたオイルの油面が所定の油面を下回った場合、当該室外ユニットのオイルの量が不足したとして、各室外ユニット間のオイル量をバランスさせる手段を動作させるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、油面センサが圧縮機に取り付けられているので、この圧縮機の振動が大きい場合、例えばエンジン駆動の圧縮機等では、この振動が大きく影響して油面センサの耐久性が低下すると共に、当該オイル量を正確に検出できなくなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、センサの耐久性を向上させることができ、しかもオイル量を正確に検出することができるセンサを備えた空気調和装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、室外熱交換器と圧縮機とオイルセパレータとを有し、このオイルセパレータで分離されたオイルを戻し管を介して前記圧縮機に戻す室外ユニットを複数台備え、これらの室外ユニットを室内ユニットから延びるユニット間配管に並列につなぐと共に、各室外ユニットにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニットのオイル量が不足した場合、他の室外ユニットからオイルを回収して各室外ユニット間のオイル量をバランスさせる手段を備えた空気調和装置において、前記オイルセパレータと前記圧縮機との間を強制オイル戻し管及び常時オイル戻し管で連結し、この常時オイル戻し管でオイル戻しが可能な第一レベルのオイルセパレータ内の油面を検出するセンサを当該オイルセパレータに設け、このセンサによってオイルセパレータ内のオイル量が当該第一レベルの油面以下のオイル量であると検出された場合、当該室外ユニット内のオイル量が不足したと推定して他の室外ユニットからオイルを回収すると共に、圧縮機の起動時、圧縮機の回転数不安定時、或いはオイルセパレータ内のオイル量が前記第一レベルの油面よりも低い第二レベルの油面以下のオイル量である時、強制オイル戻し管を通じて自己のオイルセパレータ内のオイルを圧縮機に戻すことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記センサが常時オイル戻し管でオイル戻しが可能なオイルセパレータ内の油面を検出可能な油面センサであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付の図面を参照して説明する。
【００１１】
図１において、１ａ，１ｂは室外ユニットを示し、３ａ，３ｂは室内ユニットを示している。室外ユニット１ａは、アキュームレータ１０ａと、ガスエンジン駆動による圧縮機１１ａと、オイルセパレータ１２ａと、四方弁１３ａと、室外熱交換器１４ａと、室外電動式膨脹弁１５ａとで構成されている。なお、１７ａは室外熱交換器１４ａのファンである。室外ユニット１ｂについては、以下の構成を含めて、室外ユニット１ａと同じであるので、説明を省略する。
【００１２】
また、室内ユニット３ａは、室内熱交換器３４ａと、室内電動式膨脹弁３５ａ（以下「室内メカ弁３５ａ」という。）とで構成されている。なお、室内ユニット３ｂについては、以下の構成を含めて、室内ユニット３ａと同じであるので、説明を省略する。この室内ユニット３ａ，３ｂからは、ガス管５及び液管７からなるユニット間配管が延び出し、このユニット間配管には、室外ユニット１ａ，１ｂが並列に接続されている。
【００１３】
オイルセパレータ１２ａは、圧縮機１１ａから吐出される冷媒中の潤滑油を分離するものであり、ここで分離された潤滑油は常時オイル戻し管２１ａと強制オイル戻し管２２ａとを通じて圧縮機１１ａに戻される。常時オイル戻し管２１ａにはキャピラリーチューブ２４ａが設けられ、このキャピラリーチューブ２４ａによって圧縮機１１ａに戻されるオイルに流路抵抗がかけられる。この常時オイル戻し管２１ａはオイルセパレータ１２ａの中程につながれ、これがつながれた位置よりもオイルセパレータ１２ａ内のオイルの油面が上回る限りにおいて、この常時オイル戻し管２１ａを通じてオイルが常時圧縮機１１ａの吸込管に戻される。強制オイル戻し管２２ａには開閉弁２３ａ，２５ａが設けられる。この強制オイル戻し管２２ａは、オイルセパレータ１２ａの底部につながれ、開閉弁２３ａ，２５ａを開くことによってオイルセパレータ１２ａ内のオイルが強制的に圧縮機１１ａの吸込管に戻される。
【００１４】
室外ユニット１ａ，１ｂの強制オイル戻し管２２ａ，２２ｂどうしは、バランス管５１によりつながれる。このバランス管５１は、第３の補助管５３ａを通じて、四方弁１３ａとチェッキ弁１８ａとの間につながれ、第３の補助管５３ａには第３の開閉弁５５ａが設けられる。
【００１５】
第３の開閉弁５５ａが開き、四方弁１３ａが図示の位置に切り替わると、バランス管５１は室外熱交換器１４ａに連通する。
【００１６】
この空気調和機では、各室外ユニット１ａ，１ｂにおけるオイル量を計測し、いずれかの室外ユニット１ａ，１ｂのオイル量が不足した場合、他の室外ユニット１ａ，１ｂからオイルを回収して各室外ユニット１ａ，１ｂ間のオイル量をバランスさせる制御が行われる。
【００１７】
従来の構成では、オイル量を計測する油面センサが圧縮機に取り付けられているので、この圧縮機の振動が大きい場合、例えばガスエンジン駆動の圧縮機等では、この振動が大きく影響して油面センサの耐久性が低下すると共に、当該オイル量を正確に検出することができない。
【００１８】
この実施形態では、図２に示すように、振動の影響を受けないオイルセパレータ１２ａ，１２ｂに対し、フロートスイッチからなる油面センサＳａ、Ｓｂがそれぞれ取り付けられる。
【００１９】
これによれば、ガスエンジン１１ｂ等の振動の影響を受けることなく、以下のように、各圧縮機１１ａ、１１ｂのオイル量の推定が可能になり、油面センサＳａ、Ｓｂの耐久性が向上する。なお、油面センサＳａ、Ｓｂは同一構成であるので、以下では、一方の油面センサＳａについて説明し、他方の油面センサＳｂについてはその説明を省略する。
【００２０】
図２において、圧縮機１１ａはガスエンジン１１ｂによって駆動される。１１ｃ、１１ｄはプーリ、１１ｅはＶベルトである。
【００２１】
上述した常時オイル戻し管２１ａはオイルセパレータ１２ａの底部から距離ＡのＬレベル（第二レベル）に接続され、オイルセパレータ１２ａ内の実際の油面Ｌ・Ｌが、このＬレベル以上にある場合、オイルセパレータ１２ａ内のオイルは理論上常時キャピラリーチューブ２４ａを介して圧縮機１１ａに戻される。
【００２２】
この油面センサＳａは、油導入パイプ１０１とガス抜きパイプ１０２とを介してオイルセパレータ１２ａに接続され、オイルセパレータ１２ａ内の油面Ｌ・Ｌと同一油面Ｌ・Ｌを検出可能に構成される。
【００２３】
ガス抜きパイプ１０２はスクリーン１０３又はカップ１０４よりも下方に接続される。スクリーン１０３よりも上方に、或いはカップ１０４の横に接続した場合、油導入パイプ１０１とガス抜きパイプ１０２との間で内圧差が生じ、油面センサが誤動作を起こすからである。
【００２４】
この実施形態では、上述のように、オイルセパレータ１２ａ内の実際の油面Ｌ・Ｌが、Ｌレベル（第二レベル）以上にある場合、オイルセパレータ１２ａ内のオイルは理論上常時圧縮機１１ａに戻される。
【００２５】
しかし、このＬレベルを下回るとオイルの常時戻しは直ちに停止するため、この実施形態では、オイル切れに対する安全性を考慮し、オイルセパレータ１２ａ内の油面Ｌ・Ｌが、Ｌレベルよりも上位のＭレベル（第一レベル）以下の場合、室外ユニット１ａのオイル量が「不足する」と推定する。
【００２６】
そして、このＭレベルを超えてＨレベルにある場合、他の室外ユニット１ｂにオイルを与えられる程度に、室外ユニット１ａのオイル量が「充足する」と推定する。このように「不足する」の推定レベルをＭレベルとしたのは上記のようにＬレベルに比べてオイル切れに対する安全性を考慮したためである。
【００２７】
そして、この油面センサＳａは、室外ユニット１ａにオイルが「充足する」と推定された場合、オイル充足信号を出力し、オイルが「不足する」と推定された場合、オイル不足信号を出力する。
【００２８】
この実施形態によるシステムでは、オイルセパレータ１２ａ，１２ｂ内のオイルが常時Ｍレベル以上に補償される。すなわち、油面センサＳａ、ＳｂはＭレベルを基準にして、それ以下の場合にはオイル不足信号を出力するので、Ｍレベル以下になった場合、他の室外ユニットからのオイル回収制御が実行される。この場合、自己の室外ユニットの圧縮機に対し他の室外ユニットからオイルが回収されるので、当該圧縮機を通じて自己のオイルセパレータにオイルが溜まり、これによってＭレベルが補償される。
【００２９】
従って、常時オイル戻し管２１ａ，２１ｂを通じて圧縮機にオイルが常時戻されるので、オイル不足に至ることがない。
【００３０】
また、圧縮機の起動時、圧縮機の回転数不安定時、或いはオイルセパレータ内のオイル量がＭレベルよりも低いＬレベル（第二のレベル）以下のオイル量である時には、強制オイル戻し管２２ａ，２２ｂを通じて自己のオイルセパレータ内のオイルが自己の圧縮機に戻される。
【００３１】
これら常時オイル戻し制御と強制オイル戻し制御とのコンビネーション制御によって、圧縮機内のオイルが常時確保される。
【００３２】
つぎに、オイル回収制御について、図３のフローを参照して説明する。まずスタート（Ｓ１）して、冷房運転が行われている時に（Ｓ２）、圧縮機１１ａのオイル量に不足があるか否かが判断される（Ｓ３）。この判断は油面センサＳａからの信号に基づいて行われる。
【００３３】
Ｓ３の判断がＮＯであれば、オイル不足はないから、そのまゝ冷房制御を継続し、ＹＥＳであれば、オイル不足であるから、ほかに十分なオイル量を有する室外ユニット１ｂが有るか否かを確認する（Ｓ４）。Ｓ４の確認は、油面センサＳｂからの信号に基づいて行われる。
【００３４】
ここで、十分なオイル量を有する室外ユニット有りとなれば、その室外ユニットからオイルを回収するための制御を実行する（Ｓ５）。例えば、一方の室外ユニット１ａのオイル量が不足し、他方の室外ユニット１ｂからオイルを回収する場合、一方の室外ユニット１ａの開閉弁２３ａを閉じ、開閉弁（オイル回収弁）２５ａを開く。また、他方の室外ユニット１ｂの開閉弁（バランス弁）２３ｂを開き、オイル回収弁２５ｂを閉じ、第３の開閉弁（フラッシング弁）５５ｂを開く。そして、両室外ユニット１ａ，１ｂを運転する。すると、他方の室外ユニット１ｂにおけるオイルセパレータ１２ｂ内のオイルが、点線矢印で示すように、バランス弁２３ｂ、バランス管５１、さらには一方の室外ユニット１ａにおけるオイル回収弁２５ａを経て圧縮機１１ａの吸込管に回収される。これにより、各室外ユニット１ａ，１ｂ間のオイル量がバランスする。
【００３５】
Ｓ４にて、十分なオイル量を有する室外ユニット無しとなれば、もはや回収できるオイルは無いのであるから、オイル不足の室外ユニットの運転能力を低下させる（Ｓ６）。定格の圧縮機を備えた室外ユニットであれば、この室外ユニットの運転を停止するし、インバータ搭載の圧縮機を備えた室外ユニットであれば、周波数を下げ、圧縮機の回転数を下げる。
【００３６】
上述のオイル量バランス制御（Ｓ５）が終了したら、いわゆる高圧冷媒によるバイパス管の洗い流し制御を実行する（Ｓ７）。この場合、他方の室外ユニット１ｂにおけるフラッシング弁５５ｂを開く。これが開かれると、高圧冷媒の圧力によって、バランス管５１内のオイルが一方の室外ユニット１ａに向けて勢いよく押し流される。このＳ７の制御は、約１０秒間程度実行され、これがタイムアウトすると（Ｓ８）、Ｓ２の冷房制御に移行する。なお、図３において、フローは冷房時の流れを示しているが、暖房時の処理も同じである。
【００３７】
これによれば、バランス管５１を通じて、オイル量の多い方から少ない方にオイルを流して油量を調整した後に、バランス管５１内に高圧冷媒が導かれ、この高圧冷媒により、バランス管５１内に残留するオイルが、圧縮器１１ａの戻し管２１ａに送り出されるので、オイル量の調整後に、オイルがバランス管５１内に残留することはない。従って、開閉弁（電磁弁）の耐久性は向上し、それが誤動作したり、液封が生じたりすることはない。また、高圧冷媒によるバイパス管５１の洗い流し制御を実行するので、室外ユニット間の距離が長いとしても、即ち、バイパス管５１の長さが長いとしても、潤滑油が残留することはなく、上記の弊害を確実に解消することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明では、オイルセパレータにセンサが取り付けられるので、振動の影響を受けることなく、オイル量の検出が可能になる。従って、センサの耐久性が向上すると共に、当該オイル量を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による空気調和装置の一例を示す系統図である。
【図２】オイルセパレータ近傍の冷媒回路図である。
【図３】一実施形態の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  室外ユニット
３  室内ユニット
５  ガス管
７  液管
１０ａ，１０ｂ  アキュームレータ
１１ａ，１１ｂ  圧縮機
１２ａ，１２ｂ  オイルセパレータ
１４ａ，１４ｂ  室外熱交換器
２１ａ，２１ｂ  戻し管
２３ａ，２３ｂ  開閉弁
２５ａ，２５ｂ  開閉弁
Ｓａ，Ｓｂ  センサ
【図１】
0003819652.tif 000002
【図２】
0003819652.tif 000003
【図３】
0003819652.tif 000004