专利名称：空调装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空调装置，该空调装置具有至少一个房间机组(室内侧机组)和多个室外侧机组，这些室外侧机组与一个从房间机组延伸出来的机组间管道平行相连。
一种用于同时对多个房间的建筑进行致冷和加热的多室空调装置早已为人所知。这种多室空调装置公开在已公开的日本专利申请2－85656中，它的结构应使多个室外侧机组(每个机组有一台压缩机、一个室外热交换器等部件)与一根和每个室机组相连的机组间管道平行相连，这类多室空调装置的优点在于有助于实现把大容量系统用于这种装置。
通常这类多室空调装置的设计思想是通过一个阀的闭动作和开动作而控制致冷剂在每个室外侧机组和每个室内侧机组(房间机组)之间流动，并且每个阀的闭动作和开动作是由一个单独的控制器制成的，该控制器专门配置在每个室外侧机组上，在这种装置中，如果改变所需连接的室外侧机组或室内侧机组的数目，需要分别改变每个室外侧机组的控制操作(程度)，或者需要分别更换每一个控制器，因此，常规的多室空调装置的一个不足之外在于各控制器不能在任何状态下不须改进或更换而固定使用。
还有，在这样结构的常规多室空调装置中，相同的致冷剂流进或流出在同一系统中平行配置的多个室外侧机组。这样就会带来一个问题在部分致冷剂聚积于(即自然聚集于)一个室外侧机组而该机组又与相邻于一个处在工作中的室外侧机组的情况下，工作中的那个室外侧机组会缺乏致冷剂，这样，工作中的室外侧机组就处于所谓的“缺气状态”。
另外，在大量致冷剂集中流进一个室外侧机组的情况下，会带来过量的致冷剂易于汇积于该室外侧机组的室外热交换器等部件之中的问题。比如，当致冷剂聚积于致冷工作中的室外热交换器时，致冷剂的液化会因热交换区域的减小而受到抑制。
此外，在这类具有多个平行排列的室外侧机组的多室空调装置中，应对空调装置的工作进行控制，使当空调负荷降低到室外侧机组中压缩机的总输出能力之下的一个值时，停止一些室外侧机组(压缩机)的工作。在这样的控制过程中，需要在从最小空调负荷(零负荷)到最大空调负荷这样的空调负荷范围内平稳地控制空调装置的输出。
本发明的一个目的是提供一种空调装置和一种用于该空调装置的控制方法。在该空调装置中，室外侧机组可在任何状态下不须改进或更换即可固定使用，并且即使当工作中的某一室外侧机组缺乏致冷剂时，也会有致冷剂流到那个正在工作的、缺乏致冷剂的室外侧机组中，以便把室外侧机组中致冷剂的量调整到一个适当的水平。
本发明的另一目的是提供一种空调装置和一种用于该空调装置的控制方法。在该空调装置中，当某一室外侧机组中有或聚积了多余的或者说过量的致冷剂时、多余的致冷剂会从该室外侧机组排向另一个室外侧机组，以把具有多余的或过量的致冷剂的那个室外侧机组中的致冷剂量调整到一个适当的水平。
本发明的另一个目的是提供一种空调装置，其输出可以在从其最小负荷(零负荷)到其最大负荷这样的空调负荷范围内平稳地加以控制。
为实现上述目的，在本发明的多室空调装置中，每个室外侧机组都分别装有各自的控制装置，以便控制开关阀的开启和关闭动作，并且所述的多室空调装置中还有一个中央控制装置，用来集中和互通控制所有室外侧机组中的这些分立的控制装置。
也就是说，根据本发明的一个方面，本发明的空调装置包括至少一个室内侧机组、多个室外侧机组、开启和关闭装置、分立的控制装置、检测装置和中央控制装置，其中多个室外侧机组与一根从室内侧机组延伸而出的机组间管道平行相连，开启和关闭装置配置在每个室外侧机组上并用来通过其开启和关闭动作而控制致冷剂在室内侧机组与室外侧机组之间流动，分立的控制装置配置在每个室外侧机组上并用来控制开启和关闭装置的开启和关闭动作，检测装置是用来检测室外侧机组中那些会妨碍室外侧机组工作的、处于过剩或不足状态的致冷剂和/或润滑油的量，中央控制装置用来集中控制多个室外侧机组中各分立的控制装置的动作以便调节在多个室外侧机组中流动的致冷剂和/或润滑油的量，最后达到校正室外侧机组中致冷剂和/或润滑油量所处的过剩或不足状态的目的。
这样结构的空调装置不但配有分别控制每个室外侧机组的分立的控制装置，还配有能集中控制上述各分立装置的中央控制装置，所以控制(控制程序)相应于互连的室外侧机组或室内侧机组数目变化所须作的改变可以仅仅通过改变中央控制装置的控制操作(控制程序)来完成。因此，不需逐个改变每个分立的控制装置的控制操作(控制程序)或者逐个更换控制装置，因此分立控制装置可在任何情况下固定和通用。
另外，空调装置还可装有一根回流管道，以便把在每个室外侧机组的油分离器中分离出来的润滑油返回到一个压缩机中去。回流管道通过一个流体流动通道而与另一个室外侧机组的一根回流管道相连。空调装置还可配有一个第一致冷剂抽出通道，用来把流体流动通道与室外热交换器连接起来。第一致冷剂抽出通道有一个开关阀，用来控制从各室外侧机组之间在其中通过的致冷剂和/或润滑油的流动，这样，当检测到室外侧机组中的致冷剂和/或润滑油量过剩和/或不足时，它可以校正致冷剂和/或润滑油量过剩和/或不足这种妨碍室外侧机组工作的状态，比如，当一个工作中的室外侧机组处于缺乏致冷剂状态从而妨碍其工作时，可以控制开关阀，通过开关阀的开启和关闭动作而使积于另一个不工作的室外侧机组中的适量的致冷剂送到缺乏致冷剂的室外侧机组中。
此外，在空调装置中，可在其每个室外侧机组的一致冷剂管道中设置一个致冷剂调节容器，还可以设置一个第二致冷剂抽出通道和一个第三致冷剂抽出通道，致冷剂调节容器通过该第二抽出通道而与流体流动通道相连，流体流动通道通过第三致冷剂抽出通道与压缩机的一根排出管相连，第二和第三致冷剂抽出通道中的每一根都配有一个开关阀，因缺乏致冷剂而妨碍其工作的、工作中的室外侧机组中的一部分高压致冷剂会通过该阀而被送到积入了致致冷剂的室外侧机组的一个致冷剂调节容器中。
相应于这样结构的空调装置，当一个室外侧机组处于缺乏致冷剂状态从而影响其工作时，可以控制空调装置以把致冷剂从一个未工作的室外侧机组中抽出并送到缺乏致冷剂的室外侧机组中，这样就可校正缺乏致冷剂的室外侧机组所处的缺乏致冷剂状态。
根据本发明的另一个方面，在具有至少一个室内侧机组和多个室外侧机组而且这些室外侧机组与该室内侧机组中延伸出来的一根机组间管道平行相连的空调装置中，这些室外侧机组中的至少一个室外侧机组配有一个不可变容的压缩机和一个可变容的压缩机，该可变容的压缩机的负载可相应于一空调负荷而变。
在这样结构的空调装置中，其它剩下的室外侧机组中的每一个都带有一个可变容的压缩机，并且上述同时带有不可变容的压缩机和可变容的压缩机的的室外侧机组的压缩机的总输出ps1和仅带有不可变容的压缩机的室外侧机组的压缩机的输出ps2满足下面的关系ps1≥ps2根据这样结构的空调装置，空调装置的输出可以在从最小空调负荷(零负荷)到最大空调负荷之间的一个空调范围内平稳地控制。
如上所述，根据本发明，装置中不但具有单独控制每个室外侧机组的各个控制装置，还有用于集中控制各控制装置的中央控制装置，所以仅仅通过改变中央控制装置的控制操作(控制程序)就可以实现控制操作(控制程序)相应于互连的室外侧机组或室内侧机组数目的变化而需做出的改变。因此，不需逐个改变每个分立的控制装置的控制操作(控制程序)，或用另外的控制装置代替各分立控制装置，这样各控制装置可在任何情况下固定和通用。
另外，根据本发明，比如当一个室外侧机组因缺乏致冷剂而影响其工作时，可以通过一个开关阀的开启和关闭动作而把致冷剂从一个未工作的室外侧机组抽出并送到缺乏致冷剂的室外侧机组中，于是就校正了缺乏致冷剂的室外侧机组所处的缺乏致冷剂状态。
此外，根据本发明，当检测装置检测到一个工作中的室外侧机组处于致冷剂过剩状态而影响其工作时，控制装置就会做出判断是否有一个室外侧机组处于未工作状态。如果判断有一个室外侧机组处于未工作状态，可把多余的致冷剂从致冷剂过剩的、工作中的室外侧机组中抽出并送到那个未工作的室外侧机组中，于是就修正了工作中的室外侧机组所处的致冷剂过剩的状态。
此外，根据本发明，当空调负荷发生变化时，可变容的压缩机的容量可以根据空调负荷的变化而变，而另一方面又可适当兼顾不可变容的压缩机的容量，所以空调装置的输出可以在一个特别宽的范围内平稳地加以控制。
图1是本发明多室空调装置的一个第一实施例的致冷剂线路图;
图2为表示第二实施例的冷却操作中的致冷剂抽出操作过程中致冷剂流动情况的致冷剂线路图;
图3为表示冷却操作中一个致冷剂抽出过程的流程图;
图4为表示加热操作中一个致冷剂抽出过程的流程图;
图5为表示第二实施例的加热操作中的致冷剂抽出操作过程中致冷剂流动情况的致冷剂线路图;
图6为本发明第三实施例的致冷剂线路图;
图7为表示第三实施例的冷却操作中一个过程的流程图;
图8为表示第三实施例的加热操作中一个过程的流程图;
图9为一个表格，表示每一开关阀的开启和关闭状态;
图10为本发明多室空调装置的第四实施例的致冷剂线路图;
图11为表示致冷操作中的致冷剂聚集操作中致冷剂流动情况的致冷剂线路图;
图12为冷却操作中的致冷剂聚集过程的流程图;
图13为加热操作中的致冷剂聚集过程的流程图;
图14为本发明第五实施例的致冷剂线路图;
图15为一表格，表示各压缩机的组合情况;
图16为一表格，表示各压缩机的另一种组合情况;
图17为一表格，表示各压缩机的另一种组合情况;
图18为第五实施例的一个变型的致冷剂线路图;
参照附图，下面详细叙述本发明的最佳实施例。
为简化本发明的叙述，图中象征性地示出了两个室外侧机组和一个室内侧机组。不过，室外侧机组的数目和室内侧机组的数目并不限于分别为2和1，本发明可以采用任何数目的室外侧机组和室内侧机组。
在图1中，标号11和12代表室外侧机组，标号3代表一个室内侧机组(房间机组)。室外侧机组11包括一个收集器101，一个压缩机111，一个油(润滑油)分离器121，一个四路换向阀131，一个室外热交换器141，一个室外电动膨胀阀151，以及一个致冷剂调节容器161。标号80表示一个位于压缩机111侧面部分的油表面传感器(检测装置)。传感器80带有一个浮子(图中未示出)，用来检测压缩机111中润滑油的量并向各控制器611输出一个检测值。标号171表示用于室外热交换器141的一个冷却风扇。室外侧机组12的构造基本上等同于室外侧机组11，具体结构如下所述，并且后面不再对其进行叙述。
室内侧机组3包括一个室内热交换器34和一个室内电动膨胀阀35(以后称之为“室内机械阀”)。室内侧机组3带有一个机组间管道，它包括一个气体管道5和一个从室内侧机组3延伸而出的液体管道7，并且室外侧机组11和12与机组间管道平行相连。多个室外侧机组1(其中每个的构造都如上所述)排列起来以便与每个室内机组的机组间管道平行相连，这点在图中没有示出。
油分离器121的作用是从压缩机111所排出的致冷剂和润滑油的混合物中分离或提取润滑油，并且分离出的润滑油通过回流管道(油抽出通道)211和212回到压缩机111。回流管道21带有开关阀231和251，通过其开启和关闭动作可以控制润滑油在油分离器121和压缩机111之间流动。回流管道211通过一管道65而与压缩机111的抽吸管相连。
室外侧机组11和12的回流管道211和212通过一致冷剂流动通道(以下称之为“平衡管”)51而彼此相连。平衡管51通过一致冷剂抽出通道(下面称之为“第三辅助管道”)531而与四路换向阀131和检验阀181相连，并且第三辅助管道531带有一个第三开关阀551以用来控制致冷剂流经第三辅助管道531。当第三开关阀551开启并且四路换向阀131切换到如图1的实线所示的位置时，平衡管51与室外热交换器141相互连通。
也就是说，从第三辅助管道531通过四路换向阀131而延伸到室外热交换器141的通道可以做为一第一致冷剂抽出通道(以下称之为“第一辅助管道”)，平衡管通过它而连接到室外热交换器141上。
致冷剂调节容器161通过一个第二致冷剂抽出通道(以下称之为“第二辅助管道”)571与平衡管51相连，并且第二辅助管道571带有一个第二开关阀591。致冷剂控制器161的液体管道7带有一个开关阀601。开关阀601包括一个单向电磁阀，这样从图1中的左侧流向右侧的液体不会被中断。
在图1中，T1和T2分别代表用来检测室内热交换器34的出口处和入口处温度的温度传感器，T3和T4代表用来检测室外热交换器141(142)的出口处和入口处温度的温度传感器。
根据本实施例，每个室外侧机组11和12都带有一个单独的控制器611(612)，用来控制每个室外侧机组中各种开关阀的开启和关闭操作，并且室外侧机组11和12分别由各控制器611和612独立地进行驱动。每个分立的控制器611和612分别与各自的温度传感器T3和T4相连，并且通过各自的温度传感器监视温度的变化。这些分立的控制器611和612与一个中央控制器63相连，并且其操作由中央控制器63来集中控制。
借助这种结构，可以仅仅通过改变中央控制器这一控制器的控制操作(程序)，就可以实现整个空调装置系统的控制操作相应于室外侧机组或室内侧机组数目的改变所应做出的改变，所以不需逐个更换各分立的控制器或者逐个改变每个分立的控制器的控制操作(程序)。于是，在任何情况下，仅仅使用约6种分立的控制器就可以进行对空调系统的控制。也就是说，各分立的控制器可以在任何情况下固定和通用。
下面叙述如何对这种结构空调装置进行空调操作。
当四路换向阀131和132被如图1中的实线所示那样切换时，致冷剂沿图1中箭头所示方向流动。在这种情况下，室外侧机组11和12都被驱动，室外电动膨胀阀151和152基本上全部开启，并且可以根据空调负荷来调节室外机械阀35的开启程度。因此，每个室外热交换器141和142用做冷凝器，而室内热交换器用做蒸发器。也就是说，冷空气(冷风)从室内热交换器34处送了过来(即进行了冷却操作)。
另一方面，当四路换向阀131和132如图1中的虚线所示切换时，致冷剂沿与箭头所示方向相反的方向流动。在这种情况下，室外侧机组11和12都被驱动，并且可根据负荷情况来调节室内电动膨胀阀151和152以及室内机械阀35的开启程度。因此，每个室外热交换器141和142起了蒸发器的作用，并且室内热交换器34起了冷凝器的作用。也就是说，热空气(热风)被从室内热交换器34处送了出来(即进行了加热操作)。
在上述冷却和加热操作中，比如当室外侧机组11的压缩机111中的润滑油量保持在一定的水平上、室外侧机组12的压缩机112中的润滑油量低于一预定的水平，而且压缩机112的部分部件(如转子等)将要烧坏时，开关阀231、232和252会打开，而开关阀251会关闭，并且在室外侧机组11的油分离器121中被分离出来的润滑油会经平衡管51而流到室外侧机组12的压缩机122。也就是说，平衡管51起到了在相应的压缩机之间保持润滑油量平衡的作用。
本发明的特征在于用平衡管51调节室外侧机组11和12中每一个的润滑油量，调节润滑油的方法将在下面叙述。
在上述空调装置中，当致冷剂聚积于一个与工作中的一个室外侧机组相邻的、未工作的室外侧机组中时，可能会出现工作中的室外侧机组缺乏致冷剂的情况，这样就使装置处于缺乏气体(致冷剂)的状态。
在这种情形中，根据本实施例，装置会进行把致冷剂从未工作的聚积了致冷剂的室外侧机组送往工作中的、缺乏致冷剂的室外侧机组的控制操作。这个控制操作是通过中央控制器63和分立的控制器611和612开启和关闭各种控制阀而完成的。
下面分别详细叙述冷却操作和加热操作的每一个之中的这种控制操作。致冷剂易于聚积于不工作的室外侧机组的室外热交换器、调节致冷剂的控制器等部件中。不过，为简化叙述，将对特别是聚积在室外热交换器中致冷剂送往缺乏致冷剂的室外侧机组的情形给予描述。
首先，参考如图3所示的流程图来叙述冷却过程的控制操作。
例如，首先启动空调装置(第一步)，进行致冷操作(第2步)。此时将判断室内侧机组的出口和入口温差SH是否大于5℃(SH＝T1-T2≥5℃)进行判断;或者判断室内机械阀35的张开程度是否大于3/4(张开程≥3/4)(第3步)。当室外侧机组处于缺乏致冷剂状态时，流进室内热交换器34的致冷剂将减少。从而在输入的热量是恒定的情况下，流进的致冷剂将被加热到比预定的温度(5℃)更高的温度。此外，既然流入室内热交换器34的致冷剂数量减少了，室内机械阀35的张开程度必然会增加到比预定值(3/4)高;从而大量的致冷剂将受控而流进室内热交换器34。通过第3步检测这一现象，可以判断出工作中的室外侧机组是否缺乏致冷剂。如果在第3步的判断结果为“否”，则认为工作中的室外侧机组不缺少致冷剂，从而致冷操作控制继续进行。另一方面，如果第3步的判断的结果为“是”，则认为工作中的室外侧机组缺乏致冷剂。因此将检查是否可以从哪个未工作的室外侧机组中抽出致冷剂(第4步)。
这里，如果第4步的判断结果为“是”，则执行从工作中的室外侧机组中收回致冷剂的控制操作(第5步)。
具体地说，如图2中所示，工作中的室外侧机组的开关阀251和601将被打开，致冷剂聚积的未工作的室外侧机组12的第三个开关阀552也将被打开。各种阀的开关操作如图9中的表所示。此时，上述阀以外的阀将是关闭的。
通过这些阀的开启和关闭操作，既然从平衡管51至工作的压缩机111的通道最初是保持压缩机111的回流管211比室外侧机组12的压力低，则聚积在未工作的室外侧机组中的室外热交换器142等部件中的致冷剂将通过由室外热交换器142到四通阀132和第三辅助管532的通道流到平衡管51中。即如图2中箭头所示，通过第一辅助管流入工作压缩机111回流管211。这样就防止工作中的室外侧机组11中缺乏致冷剂，避免出现缺乏气体状态。
当室外气温To超过10℃时，最好开动鼓风机(风扇)172使未工作的、聚积了致冷剂室外侧机组的室外热交换器142冷却。鼓风机(风扇)172的开动促进了致冷剂的气化，从而可以更容易地抽出制冷剂。
如果在第4步中(见图3)的判断结果为没有处于未工作状态的室外侧机组，则没有出现致冷剂的聚积，从而缺乏致冷剂的室外侧机组的驱动能力降低(第6步)。如果室外侧机组带一台不可变容的压缩机，则室外侧机组将停止工作。然而如果室外侧机组的压缩机带有转换器，则其压缩机的频率将会降低以减少压缩机的转速。
如上所述的致冷剂的抽出控制操作将持续大约三分钟(第7步)。
大约3分钟以后，重新执行第3步的判断(第8步)。这里，如果第3步的判断结果为“否”，则缺乏致冷剂被判断为需要被校正，从而第5步的致冷剂抽出控制将结束(第9步)。在另一方面，如果第三步判断结果为“是”，则缺乏致冷剂被判断为不需要校正，从而继续执行第5步的致冷剂抽出控制(第10步)。
然而，在第10步，致冷剂抽出控制连续执行大约3分钟后，将结束这一步骤。第5步和第6步的控制时间持续约到6分钟，从而可以认为致冷剂在这段控制时间内回流已被抽出。如果即使在这种情况下仍缺乏致冷剂，此时可以认为在未工作的室外侧机组中没有制冷剂聚积。所以与第6步相似，缺乏致冷剂的室外侧机组的驱动容量将被降低(第11步)。
下面将参考图4中所示的流程描述加热操作的控制操作。
加热操作过程与致冷操作过程的不同如下即缺乏致冷剂的判断是依据室外热交换器的出口和入口温差(SH＝T3-T4)(第21和23步)，并且致冷剂待抽出的室外热交换器的风扇不是在致冷剂抽出控制操作过程中驱动的(第22步)。如果在加热过程中驱动风扇(在冬天)，则致冷剂被室外冷空气液化，因此抽出室外热交换器的致冷剂将发生困难。在加热操作中，四通阀131和132将被切换到图5中实线所示的位置，同时，在加热操作的致冷剂抽出过程中，所抽出的致冷剂将按虚线所示的方向流动。
在上述的实施例中，通过利用从平衡管51到压缩机111通路的低压(比室外侧机组中的压力低)，聚积在室外热交换器中的致冷剂被抽到致冷缺乏的室外侧机组中。在下面的实施例中，通过利用室外侧机组的部分高压致冷剂聚积在未工作的室外侧机组中致冷剂调节容器中的致冷剂将被送(抽)到缺乏致冷剂的室外侧机组中。
图6是空调装置这类实施例的致冷剂回路图。
按照这一实施例，当工作的室外侧机组11缺少致冷剂时，室外侧机组11的部分高压致冷剂被送进未工作的、聚积了致冷剂的室外侧机组12的致冷剂调节容器中，从而将未工作的室外侧机组12的致冷剂调节容器中的致冷剂推出并送到工作中的室外侧机组11的压缩机111中。
参考图7，首先叙述本实施例的冷却操作中的空调控制过程。
在图7中，首先开始空调操作(第31步)，进行致冷操作(第32步)。在致冷过程中，在第33步判断室内热交换器34的出口温度(T1)和入口温度(T2)温度差SH是否超过5℃(SH＝T1-T2≥5℃)，或者室内机械阀35的张开程度是否大于3/4(张开程度≥3/4)。
也就是说，在第33步中，判断工作中的室外侧机组是否缺乏致冷剂。如果第33步的判断结果为“否”，则认为不缺乏致冷剂，因此致冷控制操作持续进行。在另一方面，如果在第33步判断为“是”，则认为工作中的室外侧机组缺乏致冷剂，并因此在第34步检查有无可抽出致冷剂的非工作的室外侧机组。
这里，如果第34步的结果为“是”，则执行第35步的致冷剂排出(流出)控制操作来排出非工作的室外侧机组中聚积的致冷剂。
具体地说，如图9中表格所示，工作的室外侧机组11的开关阀601和第3开关阀55和非工作态的、聚积了致冷剂的室外侧机组12的开关阀602是打开的。
如图6所示，通过这一操作，由压缩机111排出的高压致冷剂将通过检查阀181，第三辅助管531和平衡管51并流入未工作的室外侧机组12的致冷剂调节容器162中。聚积在致冷剂调节容器162中的致冷剂将被刚刚流入到致冷剂调节容器162中的致冷剂排出，通过室内侧机组3和液体管5进入到工作中的室外侧机组12的压缩机111的吸入侧。
通过这一控制操作，工作中的室外侧机组11中缺乏致冷剂的状态得以校正，从而避免出现缺乏气体状态。
如果第34步中认为不存在非工作态的室外侧机组(见图7)，则没有聚积的制冷剂，从而缺乏致冷剂的室外侧机组的驱动容量将被降低(第36步)。如果室外侧机组有一台不可变容的压缩机，则室外侧机组将停止操作。如果室外侧机组具有一个是带转换器的压缩机(可变容的压缩机)，压缩机的频率将降低，以降低压缩机的转速。
这一致冷剂排出控制操作要进行大约3分钟(第37步)。
3分钟后，重新进行第33步的判断(第38步)。如果第33步的判断为“否”，则认为致冷剂缺乏的状态已被校正，从而将结束第35步的致冷剂排出控制(第39步)。另一方面，如果第33步的判断结果为“是”，则缺乏致冷剂还未被校正，从而将继续进行第35步的致冷剂排出控制。
然而，在第40步，致冷剂排出控制操作在持续3分钟之后结束。在第35步和40步的控制时间约为6分钟，从而期望致冷剂能在这段时间内被排出(流出)。如果在这种状态下仍缺乏致冷剂，则可以认定室外侧机组中没有聚积致冷剂。与第36步类似，缺乏致冷剂的室外侧机组的驱动容量将降低(第41步)。
图8是这一实施例在加热操作时的空调控制操作流程图。如图7所示，致冷与加热操作步骤的区别在于判断缺乏致冷剂的依据是室外热交换器的出口和入口的温差(SH＝T3-T4)(第51和53步)。其它步骤如图7所示。
特别需要指出的是，在加热操作过程中，图2所示的从室外侧机组致冷剂的抽出控制操作更有效。在致冷过程中，较有效的方法是，首先按图6所示进行致冷剂排出控制，而所抽出的致冷剂不足时，再进行如图2所示的从室外侧机组抽出致冷剂的致冷剂抽出控制。
上述控制操作与缺乏致冷剂情况的控制操作有关。同样的控制操作亦适用润滑油缺乏的情形。即当工作中的室外侧机组缺油时，通过上述控制操作，润滑油可以从非工作的室外侧机组中抽出。在图9的表格亦给出了每个润滑油抽出控制阀的开关操作。
上述实施例与向缺乏致冷剂的室外侧机组供应致冷剂的致冷剂供应控制方法有关。然而，本发明亦适用于从一个致冷剂过量的室外侧机组中移走致冷剂的致冷剂移走控制。
图10给出了空调装置中实现致冷剂转移的另一个实施例。
与图1所示的致冷剂回路的不同点在于压缩111的吸入管和连接致冷剂调节容器161的管道是通过管道67连接的，而管道67带有一个开关阀691。这一实施例的其它组元基本上与图1所示的结构相同。图10中，T1表示用于探测图10中，T1表示用于探测致冷工作状态的室外侧机组141、142的冷凝温度的传感器，而T2表示用于探测致冷1工作状态的室外侧机组141、142的出口处温度的传感器。
下面介绍这一实施例的空调操作过程。
当四通阀131和132处于图10所示的实线位置时，致冷剂的流动方向如图10中箭头方向所示。此时，室外侧机组11和12都被开动，室外电动膨胀阀151和152基本上完全打开，同时室内机械阀35也将按空调负载而调整其张开角程度。所以，每一个室外热交换器141和142将成为冷凝器，而室内热交换器34将成为蒸发器。即被冷却的空气由室内热交换器提供(即进行冷却)。
另一方面，当四通阀131和132处于图10所示的虚线位置时，致冷剂的流动方向与图10中箭头方向相反。此时，室外侧机组11和12都被开动，同时室内机械阀35也将按空调负荷而调整其张开程度。所以，每一个室外热交换器141和142将成为蒸发器，而室内热交换器34将成为冷凝器。即被加热的空气由室内热交换器提供(即进行加热)。
在空调装置中，二个以上的室外侧机组11和12是彼此平行地连接在相同的致冷剂所流经的同一系统中。因此，当大量的致冷剂集中或部分地流进一个室外侧机组中时，将会使多余的或者说超量的致冷剂聚积在一个室外侧机组的一个室外热交换器等部件中，同时，室外侧机组的工作将会受阻。
例如，在致冷过程中，如果多余的致冷剂聚积在一个室外热交换器中，室外热交换器的散热面积将会减少，这样就降低了致冷剂的液化效果。
然而，按上述实施例，这一个问题可以解决。如图11所示，假定有一个室外侧机组处于非工作状态，那么当余的致冷剂出现的工作着的室外侧机组11中时，空调控制机构使多余的致冷剂流入非工作态的室外侧机组12中。此时每个控制阀的开启和关闭是由中央控制器63和分立的控制器611和612来控制。
致冷操作时的这一控制操作首先由流程图12给出。开始空调操作(第101步)，执行致冷操作(第102步)。在第103步，首先判断室外热交换器141的冷凝器温度(T1)和室外热交换器141出口温度(T2)差SC是否大于15℃(SC(T1-T2)≥15℃)。也就是说，在103步，室外热交换器141中致冷剂的过冷度将以这一状态(SC≥15℃)确定，同时如果SC≥15℃，则认为那么室外热交换器141中有多余的致冷剂。
如果在第103步的认定结果为“否”，则认为过多的致冷剂不存在，于是致冷操作继续进行。另一方面，如果第103步的判定结果为“是”，则认定工作态的室外侧机组11中有多余的致冷剂。从而在第104步中检查是否存在一个致冷剂所流入的非工作态的室外侧机组12。这里，如果存在一个非工作的室外侧机组，将多余致冷剂贮存到那个室外侧机组的多余致冷剂贮存控制机构将开始工作(第5步)。
具体地说，如图11中所示，室外侧机组12的开关阀602打开，同时开关阀592和692及电动膨胀阀152关闭。
如图11中所示，通过这个开启和关闭操作，贮存在室外侧机组11(室外热交换器141等部件)中的多余的致冷剂将由液体管7穿过开关阀602而流进非工作的室外侧机组12中(如图11中虚线所示)。此时，开关阀592和692及电动膨胀阀152是关闭的，因此多余的致冷剂被贮存到非工作的室外侧机组12的致冷剂调节容器中。
即使当多余致冷剂聚积在工作着的室外侧机组11中时，通过上述操作也可以控制多余的致冷剂流进非工作的室外侧机组12的致冷剂调节容162中，从而防止多余的致冷剂被聚集在室外侧机组11的室外热交换器141中。这样就避免了室外热交换器散热面积的减少，克服了传统空调装置中致冷剂液化效率被降低的缺点。
再看图12，如果第104步的判断结果为没有未工作的室外侧机组，那么也就没有聚集了致冷剂的室外侧机组，从而有多余致冷剂和室外侧机组的驱动容量将被降低(106步)。如果室外侧机组有一个容量不可变的压缩机，那么室外侧是机组将停止工作。如果室外侧机组有一个带一个转换器的压缩机，则压缩机的旋转速度将会由于频率的降低而降低。
上述致冷剂聚集控制过程的持续时间大约为3分钟(第107步)。
3分钟以后，重新进行第103步的判断(第108步)。这里如果第103步的判断结果为“否”，则认为不存在多余的致冷剂，从而结束第105步的致冷剂聚积控制(109步)。另一方面，如果第103步的判断结果为“是”，则认为存在过量的致冷剂。从而继续进行第105步的致冷剂聚积控制过程(第110步)。
第110步的致冷剂聚集控制操作持续进行约3分钟后停止。
第105步和110步的控制时间约为6分钟，并且期望多余的致冷剂在这段时间内可以聚集到非工作的室外侧机组中。如果此时确定工作的室外侧机组中存在多余的致冷剂，则认为非工作的室外侧机组中没有空间来聚集多余的致冷剂，从而与第106步相似，工作着的室外侧机组的驱动容量因此而降低(第111步)。
图13给出的是加热操作时的控制过程流程图。与图12不同点是图13中判断多余致冷剂存在的依据是以室内机械阀的张开程度(第121和123步)。
当非工作的室外侧机组中聚集多余的致冷剂时，致冷剂可能不仅聚积在非工作的室外侧机组中的致冷剂调节容器中，也可能聚积在室外热交换器中。
图14给出了本发明空调装置的另一实施例。
图14中，标号1011和1012表示室外侧机组，1031和1032代表室内侧机组(房间机组)。室外侧机组1011包括一个储能器1101、一台不可变容的压缩机A和一台容量可随室内空调负荷而变的可变容的压缩机B、一个油(润滑油)分离器1121、一个四通阀1131、一个室外热交换器1141和一个室外电动膨胀阀1151。
室外侧机组1012包括储能器1012、一个不可变容的压缩机C、一个油(润滑油)分离器1122、一个四通阀1132、一个室外热交换器1142和一个室外电动膨胀阀1152。
每一个室内侧机组(房间机组)1031(1032)包括一个室内热交换器1341(1342)和一个室内电动膨胀阀(室内机械阀)1351(1352)。机组间管道包括从每个室内侧机组1031和1032延伸而出的一个气体管105和一个液体管107，同时室外侧机组1011和1012的与机组间管道平行相连。
室外侧机组1011的油分离器1121用来分离被从压缩机A和B排出的致冷剂污染的润滑油，并且分离出来的润滑油通过管道1211返回到压缩机A与B中。返回管道1211带有一个开关阀1231。室外侧机组1012的油分离器1122是用来分离被由压缩机C排出的致冷剂污染的润滑油，并且分离出来的润滑油通过返回管1212返回到压缩机C中。返回管1212带有一个开关阀1232。
室外侧机组1011和1212的返回管道1211、1212通过平衡管151而连接。平衡管151的作用是当室外侧机组1011和1012的压缩机之间的润滑油量不平衡时，将润滑油从具有较多润滑油的压缩机导向具有较少润滑油的另一个压缩机。
如图15所示，压缩机A是4马力(ps)的不可变容的压缩机，而压缩机B是6马力(ps)的可变容的可变负荷压缩机，它的容量可按空调负荷而变的，而压缩机C是一台10马力(ps)的不可变容的压缩机。
这里用ps1和ps2分别表示具有一不可变容的压缩机A和一可变容的压缩机B的室外侧机组总输出和只具有一台可变容的压缩机C的室外侧机组的压缩机的输出。压缩机马力大小相比最好满足如下不等式ps1(A+B)≥ps2(C)此外，还应满足压缩机B(ps)≥压缩机A(ps)。在本实施例中，ps(A+B)＝ps2(C)＝10马力对具有上述组合压缩机的空调装置中，如果空调负荷减少到比一个工作中的空调装置的最大输出低时，一些室外机组将受控而停止工作。
按本实施例，在这个控制过程中，可以控制空调装置的输出，使其在如图15中所示的、从最小(零)负荷到最大负荷范围之间的空调负荷范围内平稳地变化(可控)。
也就是说，为把空调装置的输出控制在1-6马力范围内，驱动室外侧机组1011的可变容的压缩机B，并且其驱动容量可在其容量变化范围内受控变化。为了把空调装置的输出控制在7-10马力内变化，室外侧机组1011的不可变容的压缩机A(4马力)继续运转，同时控制室外侧机组1011的可变容的压缩机B，使其输出在3-6马力变化内变化。进一步地，为把空调装置器输出范围控制在11-16马力，使负荷可变的压缩机C(10马力)继续运转，同时控制室外侧机组1011的可变容的压缩机B，使其输出在1-6马力范围内变化。再进一步地，为了把空调装置的输出控制在17-20马力范围内，使室外侧机组101的不可变容的压缩机C(10马力)和室外侧机组1011的不可变容压缩机A(4马力)继续运转，同时控制室外侧机组1011的可变容的压缩机B，使其输出在3-6马力范围内变化。通过上述操作，空调装置的输出可以在从最小负荷(零)到最大(额定)负荷载范围内平稳地变化(可控)。
图15给出了压缩机组合的一个例子，图16、17中的表格中也已给出了压缩机的大量组合方式。在图16和17的表格中，每个INV5(5马力)和INV6(6马力)代表具有一个不可变容的压缩机。INV8(8马力)表示一个带有一个5马力可变容的压缩机和一个3马力的不可变容的压缩机的压缩机组，而INV10(10马力)表示一个具有一个6马力的可变容的压缩机和一个4马力可变容的压缩机的压缩机组。
例如，在图16和17中，为使最大输出为16马力，将采用INV8(8马力)和8马力的额定压缩机(不可变容的压缩机)的组合。对最大输出为20马力的情况，可以采用INV10(10马力)和额定10马力(不可变容的压缩机)的压缩机组合。进一步地，对最大输出为23马力的情况，需采用INV5(5马力)、INV8(8马力)和额定10马力(容量不可变的压缩机)的压缩机组合。更进一步的对最大输出为25马力情况，需采用INV5(5马力)、INV10(10马力)和额定10马力(不可变容的压缩机)的压缩机组合。
按照上述组合，用ps1代表具有不可变容的压缩机和可变容的压缩机的室外侧机组的总输出，用ps2表示仅带有不可变容的压缩机的室外侧机组的输出，则满足下面不等式ps1≥ps2。具有满足上述不等式的压缩机组合的空调装置，其输出从0到其最大负载范围内可平稳地变化(可控)。
图18给出了这一实施例的一个变型。
标号1711和1712代表室外侧机组。标号1731和1732代表室内侧机组。室外侧机组1711包括一个储能器1911、一个不可变容的压缩机A和一个可变容的压缩机B、一个油(润滑油)分离器1921、一个室外热交换器1931和室外电动阀开关1941组成。室外侧机组1712由一个储能器1912、一个可变负荷压缩机、一个油分离器1922、一个室外热交换器1932和一个室外电动膨胀阀1942。室内侧机组1731(1732)包括一个室内热交换器1971(1972)和室内电动膨胀阀(室内机械阀)1981(1982)。
室内侧机组1731和1732通过高压气体管181、低压气体管183和一个液体管185组成的机组间管道路108而连接到室内侧机组1711和1712。管道181、183和185带有致冷剂流动转换阀a、b、c、d、e、f、g和h，这些阀能够使室内侧机组1731和1732的每个热交换器1751和1752如图18所示的那样做为一个冷凝器或一个蒸发器。
也就是说，通过转换阀a、b、c、d、e、f、g和h的合理的开关操作，致冷剂流量可变，而且可以在加热操作中驱动一个室外侧机组1731，而在致冷操作时驱动另一个室外侧机组1732。例如，标号201代表一根连接返回管道2031和2032的平衡管。
按照本实施例，图14给出了类似的实施例。带有不可变容的压缩机A和可变容的压缩机B的室外侧机组的压缩机的总最大输出(ps1)和仅带不可变容的压缩机C的室外侧机组压缩机输出(ps2)满足如下不等式ps(A+B)≥ps(C)。最好压缩机B(马力)≥压缩机A(马力)。
按此实施例，与图14所示的实施例相似，空调装置的输出可以在从最小(0)负荷至最大负荷范围内平稳地变化(可控)。
权利要求
1.一种空调装置，包括至少一个从中延伸出一个机组间管道的室内侧机组；多个平行地与从所述的室内侧机组中延伸而出的所述的机组间管道相连的室外侧机组；装在所述的每个室外侧机组上的开启和关闭装置，通过其开启和关闭操作来控制致冷剂在所述的室内侧机组和所述的室外侧机组之间流动；装在所述的每个室外侧机组上的分立的控制装置，用来控制所述的开启和关闭装置的开启和关闭操作；用来检测室外侧机组中的致冷剂和/或润滑油量处于会妨碍所述的室外侧机组操作的过剩或缺乏状态的检测装置；以及中央控制装置，用来集中控制所述的多外室外侧机组的所述的分立的控制装置中的每一个，以调节在所述的多个室外侧机组之中流动的致冷剂和/或润滑油的量，从而校正所述的室外侧机组所处的致冷剂和/或润滑油量过剩或缺乏状态。
2.如权利要求1所述的空调装置，还包括一条设置在所述的室外侧机组之间的致冷剂流动通道，致冷剂和或润滑油通过该通道而在所述的多个室外侧机组之间流动。
3.如权利要求2所述的空调装置，其中每一个所述的室外侧机组包括一个用于压缩致冷剂的压缩机;一个用于从致冷剂中分离出润滑油的油分离器;一个用于在致冷剂和室外空气之间交换热量的室外热交换器;一条第一致冷剂抽出通道，所述的室外热交换器和所述的致冷剂流动通道通过该第一致冷剂抽出通道而彼此相互连通;以及一条油抽出通道，所述的油分离器和所述的致冷剂通道通过该油抽出通道而彼此相互连通。
4.如权利要求3所述的空调装置，其中每一条所述的致冷剂抽出通道有一个开关阀，通过其开启和关闭操作可以控制致冷剂在所述的室外侧热交换器和所述的致冷剂流动通道之间流动，对所述的开关阀的操作的控制是由所述的中央控制装置在检测致冷剂的量处于过剩或缺乏状态的基础上而实现的。
5.如权利要求4所述的空调装置，其中当中央控制装置检测到一室外侧机组中的致冷剂和/或润滑油的量处于过剩或缺乏状态时，所述的中央控制装置控制所述的开启和关闭装置和所述的开关阀，以使致冷剂和润滑油在处于致冷剂和/或润滑油量处于过剩或缺乏状态下的所述的室外侧机组和一个预定的室外侧机组之间沿着校正致冷剂和/或润滑油量过剩或缺乏状态的方向流动。
6.如权利要求3所述的空调装置，其中所述的油抽出通道有一个开关阀，通过其开启和关闭操作可以控制润滑油在所述的油分离器和所述的致冷剂流动通道之间流动，并且驱动所述的开启和关闭阀的动作是由所述的中央控制装置根据对致冷剂量是过剩或缺乏所做的检测结果而做出的。
7.如权利要求3所述的空调装置，其中所述的室外侧机组还包括一个致冷剂调节容器，一个使所述的致冷剂调节容器和所述的第一致冷剂抽出通道相通以允许致冷剂在上述两部件之间流动的第二致冷剂抽出通道，以及一个使所述的第一致冷剂抽出通道和所述的压缩机的一根抽吸管相通并允许致冷剂在上述两部件之间流动的第三致冷剂通道，每一个所述的第二和第三致冷剂抽出通道有一个用于控制致冷剂流动的开关阀，并且驱动所述的开关阀的动作是由所述的中央控制装置根据对致冷剂量是过剩或缺乏所做的检测结果而做出的。
8.如权利要求7所述的空调装置，其中当检测到一室外侧机组处于缺乏致冷剂状态时，所述的中央控制装置控制所述的开启和关闭装置和所述的开关阀，把所述的缺乏致冷剂的室外侧机组中的一部分高压致冷剂从所述的室外侧机组的所述的第一致冷剂抽出通道穿过所述的致冷剂流动通道而送到一聚积了致冷剂的室外侧机组的所述的致冷剂调节容器，从而把聚积了致冷剂的室外侧机组中所聚积的致冷剂推出。
9.如权利要求8所述的空调装置，其中所述的检测装置包括用来检测所述的室外热交换器的冷凝温度的一个第一传感器，一个用来检测所述的室外热交换器的出口处温度的第二传感器，所述的室外侧机组中致冷剂的量是过剩或是缺乏是根据所述的第一和第二传感器所检测的温度差而检测出的。
10.一种空调装置，包括至少一个具有一个从中延伸而出的机组间管道的室内侧机组，以及多个与机组间管道平行相连的室外侧机组，根据空调负荷来控制待工作的室外侧机组的数目，其中至少一个室外侧机组具有一个不可变容的压缩机和一个容量可根据空调负荷而变的压缩机。
11.如权利要求10所述的空调装置，其中所述的室外侧机组以外的室外侧机组中的每一个都有一个不可变容的压缩机，并且具有所述的不可变容的压缩机和所述的可变容的压缩机的所述的室外侧机组的总输出ps1以及仅具有不可变容的压缩机的所述的其余的室外侧机组中的每一个的输出ps2满足下列不等式ps1≥ps2
12.如权利要求11所述的空调装置，还包括控制装置，用来控制驱动所述的不可变容的压缩机和所述的可变容的压缩机的操作，以使所述的空调装置的输出在从一零负荷至一最大负荷之间的一个空调负荷范围内平稳地改变。
13.如权利要求11所述的空调装置，还包括一个致冷剂流动通道，所述的多个室外侧机组通过该通道彼此相连以使润滑油和/或致冷剂在其间流动。
14.如权利要求11所述的空调装置，其中每一个所述的室外侧机组包括一个压缩机;一个用来把润滑油和致冷剂彼此分开的油分离器;一个用来在致冷剂和室外空气之间交换热量的室外热交换器;以及一个油抽出通道，所述的油分离器和所述的致冷剂流动通道通过该油抽出通道而彼此相连。
全文摘要
在一种多室空调装置中，控制致冷剂在多个室外侧机组间的流动从而校正工作中的一个室外侧机组中致冷剂量的反常(缺乏或过剩)状态。比如，当过剩的致冷剂处于一个室外侧机组中时，控制致冷剂的流动，使多余的致冷剂被排出(流出)并进入一个未工作的室外侧机组中。另外，空调装置的输出可根据空调负荷而在从最小(零)负荷至最大负荷之间的整个空调负荷范围中而平稳地改变(控制)。
文档编号F24F11/00GK1078037SQ9310357
公开日1993年11月3日 申请日期1993年2月27日 优先权日1992年2月28日
发明者关上邦卫, 上村一朗, 永江公二, 椎名孝夫, 志村一广, 大久保健 申请人:三洋电机株式会社