专利名称：空调机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多台室外单元的空调机。
(2)背景技术一直以来，有一种复式空调机，其具有多台内置有压缩机及热交换器的室外单元、且将这些室外单元并联。
通过并联多台室外单元，从而可得到作为空调机的较大能力，并可将各室外单元设计得较小。因此，便于搬送。另外，通过使多台室外单元的马力(能力)互不相同，从而具有能自由可变地设定作为空调机的能力的优点。
在复式空调机中有这样的例子在多台室外单元中，1台室外单元采用具有可变速压缩机的能力可变型，而其余室外单元采用具有定速压缩机的定速型(例如日本专利特开2002-181370号公报)。
还有这样的例子采用各自具有能力控制机构的多台室外单元，将各室外单元中的任意一台设定为主机，仅控制该主机的能力(例如日本专利特开平10-232043号公报)。
在将多台室外单元并联、且具有收容R410A制冷剂的制冷循环的空调机中，因为R410A制冷剂的压力较高，所以在热交换器上设置冷凝温度传感器，通过比较该冷凝温度传感器的检测温度和预先设定的设定值，从而控制制冷循环的高压侧的压力(例如日本专利特开2002-162126号公报)。
如上所述，在采用了能力可变型室外单元及定速型室外单元的空调机中，为了防止起动时制冷循环的高压侧压力的异常上升，必须在起动时临时降低能力可变型室外单元的压缩机的能力。因此，存在起动时空调能力降低的问题。
另外，在采用了能力可变型室外单元及定速型室外单元的空调机中，尤其是在外部气体温度较高而进行制冷运转时，当定速型室外单元的压缩机起动时，制冷循环的高压侧压力会急剧上升。因此，存在高压侧压力的保护装置工作致使运转停止的问题。
另外，最近，在家庭用或业务用的能力较小的空调机中，为了提高节省能源性，而取代R407C制冷剂使用制冷系数较高的R410A制冷剂。
R410A制冷剂具有与R407C制冷剂相比压力是其约1.5倍高的特征。将该R410A制冷剂新使用于设置在大厦中的那种大能力的复式空调机时，如果仍然使用已有的R407C用的制冷剂配管，则根据运转状况存在制冷剂的压力超过制冷剂配管的耐压基准值的问题。
作为对策必须降低针对高压侧压力上升的保护控制的工作点等，从而需要降低制冷循环的设计压力。即，所谓针对高压侧压力上升的保护控制，是指在制冷循环的高压侧压力异常上升时，停止压缩机的运转而保护制冷循环的控制。但是，降低针对高压侧压力上升的保护控制的工作点时，会导致压缩机频繁停止。此时，得不到必要的空调能力。
(3)发明内容本发明的目的在于提供一种空调机，其在各室外单元的压缩机的运转台数增减时能力的等级差异较小，且采用R410A制冷剂，即使制冷循环的设计压力降低也可避免压缩机的频繁停止，得到充分的空调能力。
本发明的空调机具有多台室外单元，并将这些室外单元并联形成制冷循环，该空调机包括收容于所述制冷循环中的R410A制冷剂；设置在所述各室外单元的能力可变型的至少一个压缩机；以及按照空调负载控制所述各压缩机的能力的控制部。
(4)
图1是表示一实施例的构成的图。
图2是表示一实施例的控制电路的要部的方框图。
图3是用于说明一实施例的作用的流程图。
图4是表示一实施例的能力控制的例子的图。
图5是表示一实施例的能力控制的其他例子的图。
图6是表示一实施例相关的制冷剂的设计压力及饱和温度的图。
(5)具体实施方式
下面参照图1说明本发明的一个实施例。
1是空调机的制冷循环，由多台室外单元2a、2b及多台室内单元3构成。另外，在制冷循环1中收容有制冷系数较高的R410A制冷剂。
室外单元2a由能力可变型(可变速型)压缩机4a、4b；油分离器7；四通阀9；室外热交换器10；液体槽11；储罐16；室外风机20；室外控制部50等构成。室外单元2b也具有相同构成。
室内单元3，由电子膨胀阀13、室内热交换器14、室内风机30及室内控制部(未图示)等构成。室外单元2a、2b和各室内单元3由液侧管12及气侧管15连接。
室外单元2a、2b的室外控制部50控制各自的室外单元的运转，驱动控制图2所示的变换器51、52。变换器51、52将商用交流电源53的电压进行整流，将整流后的直流电压分别转换为与室外控制部50的指令对应频率的交流电压并予以输出。根据该输出分别驱动压缩机4a、4b的电机CM。
另外，在各室外控制部50中的至少一个上连接有检测外部气体温度的外部气体温度传感器53。
(压缩机周围的配管的说明)压缩机4a、4b，是在其运转中密闭壳体内变为高压的高压型的例如旋转式压缩机，密闭壳体内收容有润滑用的油L。在该压缩机4a、4b的制冷剂排出口分别连接有排出管5a、5b，这些排出管5a、5b与高压侧配管6连接着。在这些排出管5a、5b上设置有单向阀51a、51b。另外，在压缩机4a、4b的制冷剂吸入口连接有吸入管18a、18b，这些吸入管18a、18b连接至低压侧配管17。在吸入管18a、18b上连接有吸杯19a、19b。
在排出管5a、5b上安装有检测制冷剂压力用的压力传感器Pd及检测制冷剂温度用的温度传感器Td。
(均油回路周围的说明)在压缩机4a、4b的密闭壳体侧面的规定高度位置连接有第1均油管41a、41b的一端，在这些均油管41a、41b上设置有单向阀42a、42b及第1减压器例如毛细管43a、43b。在毛细管43a、43b的下游侧设置有第1温度传感器T1a、T1b。均油管41a、41b的另一端集结连接在作为气液分离器的油槽60上。并且，在油槽60侧面的规定高度位置连接有均油管45的一端。均油管45的另一端分出2个均油管45a、45b并与吸入管18a、18b连接。在第2均油管45的一端侧安装有检测从油槽60流出的油L温度的第3温度检测传感器T2。在均油管45a、45b上设置有第2减压器例如毛细管46a、46b。
在高压侧配管6和油槽60之间连接有旁通管47，在该旁通管47上设置有第3减压器例如毛细管48。在该旁通管47的毛细管48的下游侧位置安装有第3温度传感器T3。
(毛细管的条件)均油管45a、45b上的毛细管46a、46b的阻力比均油管41a、41b上的毛细管43a、43b的阻力小，比旁通管47上的毛细管48的阻力也小。因此，油槽60内的油L易于向均油管45a、45b侧流动。
(油分离器和油返回管的说明)在油分离器7和均油管45之间连接有油返回管71、72。油返回管71一端连接至油分离器7侧面的规定高度位置。在该油返回管71上设置有毛细管73。积存在油返回管71的连接位置更上方的油分离器7内的油L流入油返回管71，通过毛细管73流入均油管45。流入均油管45的油L分流至均油管45a、45b，并通过毛细管46a、46b流入吸入管18a、18b，与在制冷循环中循环的制冷剂一起吸入压缩机4a、4b。
油返回管72一端连接至油分离器7的下部。在该油返回管72上设置有开闭阀74及毛细管75。
(制冷循环中制冷剂的流动的说明)
压缩机4a、4b运转时，从该压缩机4a、4b排出的制冷剂通过排出管5a、5b流向高压侧配管6，利用该高压侧配管6供给至油分离器7。油分离器7将制冷剂和油L分离，该油分离器7内的制冷剂流向四通阀9。
在制冷运转时，流向四通阀9的制冷剂流向室外热交换器10，在该室外热交换器10中与室外空气进行热交换而冷凝(液化)。经过室外热交换器10的制冷剂依次通过液体槽11、双向阀(日文バツクドバルブ)21a、液管12、各双向阀21c流向各室内单元3。流向各室内单元3的制冷剂通过膨胀阀13流向室内热交换器14，在该室内热交换器14中与室内空气进行热交换而气化。经过室内热交换器14的制冷剂依次通过各双向阀21d、气体管15、双向阀21b流向室外单元2a、2b。流向室外单元2a、2b的制冷剂通过上述四通阀9流向储罐16，从该储罐16通过低压侧配管17及吸入管18a、18b而吸入压缩机4a、4b。
在采暖运转时，通过四通阀9进行转换，从而制冷剂向相反方向流动。
(均油回路中油的流动)如果压缩机4a、4b的密闭壳体内油面分别比均油管41a、41b的连接位置高的话，则超过该连接位置部分的油L作为剩余部分流入均油管41a、41b。流入均油管41a、41b的油L通过毛细管43a、43b流入油槽60。在油槽60中从高压侧配管6通过旁通管47流入有微量的高压制冷剂气体。在流入油槽60的油L中，超过均油管45的连接位置部分的油L通过均油管45a、45b及毛细管46a、46b流向吸入管18a、18b，与在制冷循环中循环的制冷剂一起吸入压缩机4a、4b。
压缩机4a、4b的密闭壳体内的油面水平有时会产生偏差，使得压缩机4a的密闭壳体内的油面比均油管41a的连接位置高，而压缩机4b的密闭壳体内的油面比均油管41b的连接位置低。此时，在压缩机4a侧的均油管41a中流入油L，在压缩机4b侧的均油管4b中流入高压的制冷剂气体，但是这些流入的油L及制冷剂气体积聚在油槽60内。积聚的油L和制冷剂气体为混合状态，并流入均油管45。流入均油管45的混合状态的油L及制冷剂由于毛细管46a、46b的阻力作用，而均等地分流至均油管45a、45b。
这样使得油从油量多的压缩机4a侧向油量少的压缩机4b侧移动，从而压缩机4a、4b的密闭壳体内的油面水平迅速地平衡。
另一方面，随着制冷剂从压缩机4a、4b排出，压缩机4a、4b内的部分油L流出至排出管5a、5b。流出的油L从高压侧配管6流向油分离器7。油分离器7将油L从制冷剂中分离并予以收容。收容在油分离器7中的油L中，超过油返回管71的连接位置部分的油流入油返回管71。流入油返回管71的油L通过均油管45及均油管45a、45b返回到压缩机4a、4b。
在压缩机4a、4b的密闭壳体内的油面水平双方均较低时，打开设置在油返回管72上的开闭阀74，从而油分离器7内的油L通过均油管45及均油管45a、45b返回到压缩机4a、4b。
(油槽60的效果)在压缩机4a、4b中任意一个停止时，例如当压缩机4a停止时，从运转中的压缩机4b流入均油管41b中的油L通过油槽60及均油管41a想要流入停止中的压缩机4a。但是，利用单向阀42a可防止该流入。
再者，单向阀42b的止回作用并不是万全的，如果产生油L从均油管41a向压缩机4a侧较少流入的状况，则运转中的压缩机4b内的油L的量将会逐渐减少，最终会导致压缩机4b油量不足。
但是，因为在均油管41b和均油管41a之间存在油槽60，在该油槽60内重量较轻的制冷剂向上方移动，重量较重的油L向下方移动，所以可预防从运转中的压缩机4b流入均油管41b的油L通过油槽60及均油管41a流入停止中的压缩机4a的不良状况的产生。由此，可防止油L从运转中的压缩机4b向停止中的压缩机4a移动。
即，因为没有必要使用逆流防止用的高价电子阀，所以可避免不必要的成本上升。
因为是均油管41a、41b集结连接在油槽60上的构成，所以即使压缩机的台数增多，多个均油管也不会复杂地构成，由此可避免构成的复杂化。
因为从压缩机4a、4b排出的高压制冷剂的压力通过旁通管47施加到油槽60上，所以可自由且简单地设计油槽60的设置位置，同时能可靠且迅速地完成从油槽60向压缩机4a、4b的油L的分配供给。
即使在压缩机4a发生故障而利用压缩机4b进行备用运转时，也可防止油L从运转中的压缩机4b向故障的压缩机4a移动，从而到什么时候都可继续利用压缩机4b的备用运转。关于压缩机4a故障引起的能力下降，可通过利用变换器52的输出的压缩机4b的能力可变运转进行备用。因为压缩机4a、4b两者均为利用变换器驱动的能力可变型，所以即使任意一个损坏，也可进行能力可变的备用运转。
并且，因为可在油槽60预先收容规定量以上的油L，所以即使由于运转状况的变化等而增加从压缩机4a、4b流出的油L的量时，也能不迟于该增加地将油L迅速供给至压缩机4a、4b。从该油槽60供给油L比将油分离器7内的油L通过油返回管71供给的情况快。
另外，在每个室外单元2a、2b上都与旁通管47上的毛细管48并联地连接有第1开闭阀V1。从油槽60的底部到低压侧配管17连接有第3均油管61，在该均油管61上设置有第2开闭阀V2及第3开闭阀V3。另外，相对于该均油管61上的开闭阀V2并联有毛细管33及单向阀34的串联电路。
并且，在室外单元2a、2b各自的均油管61上的开闭阀V2和开闭阀V3之间的位置，在其相互间通过双向阀21e、21e连接有平衡管31。
在2台室外单元2a、2b运转时，在室外单元2a、2b相互间有时会产生油量的不平衡。例如有时会出现室外单元2a侧的压缩机内的油量多而室外单元2b侧的压缩机内的油量不足的情况。
(油量检测的说明)如果室外单元2a、2b的各压缩机的油量适当，则油L流入均油管41a、41b，该油L流向油槽60。并且，油槽60内的油L流入均油管45，并供给至压缩机4a、4b的吸入侧。
当室外单元2a、2b的各压缩机的油量不足时，则流入均油管41a、41b的不是油L而是制冷剂，油槽60内的油面也下降。因此，从油槽60向均油管45流入制冷剂。
流入均油管41a、41b的油L或制冷剂的温度由温度传感器T1a、T1b检测，流入均油管45的油L或制冷剂的温度由温度传感器T2检测。这些温度传感器T1a、T1b、T2的检测温度在油L通过时比制冷剂通过时高。另外，流向旁通管47的制冷剂的温度由温度传感器T3检测。
根据这些温度传感器T1a、T1b、T2、T3的检测温度的关系，检测室外单元2a、2b的各压缩机的油量。
(控制电路的要部的说明)室外单元2a、2b各自的室外控制部50和各室内单元3的室内控制部60的连接如图2所示。按照各室内单元3的要求能力(空调负载)的合计来控制室外单元2a、2b的压缩机4a、4b的运转频率(变换器51、52的输出频率)F。
(能力控制的说明)下面根据图3的流程图对室外单元2a、2b的能力控制进行说明。
例如，当室外单元2a的压缩机4a的排出制冷剂的压力上升使压力传感器Pd的检测压力(下面称为检测压力Pd)上升到规定值Pd2以上时(步骤101的YES)，或者当室外单元2a的压缩机4a的排出制冷剂的温度上升使温度传感器Td的检测温度(下面称为检测温度Td)上升到规定值Td2以上时(步骤102的YES)，压缩机4a的运转频率F被相应降低规定值ΔF(步骤103)。通过该降低，抑制室外单元2a的压缩机4a的排出制冷剂的压力(检测压力Pd)及温度(检测温度Td)的上升。
在该室外单元2a的压缩机4a的运转频率F降低的同时，将剩下的室外单元2b的压缩机4a、4b中至少一个的运转频率F相应增大同样的规定值ΔF(步骤104)。通过该增大补偿室外单元2a侧的能力下降。
再者，当室外单元的台数在3台以上时，在除去室外单元2a以外的其他室外单元中，将压缩机4a、4b的排出制冷剂的压力(检测压力Pd)及温度(检测温度Td)最低的室外单元中的至少一个压缩机的运转频率F相应增大同样的规定值ΔF(步骤104)。
然后，当检测压力Pd下降到小于规定值Pd1(＜Pd2)时(步骤105的YES)，或者当检测温度Td下降到小于规定值Td1(＜Td2)时(步骤106的YES)，恢复通常的运转频率控制(步骤107)。
如图4所示，在通常的运转频率控制下，各室外单元的压缩机2a、2b一同运转，同时这些所有压缩机2a、2b的能力按照各室内单元3的要求能力(空调负载)的合计且在不出现高压释放的范围内进行增减。再者，图4表示设置有3台室外单元2a、2b、2c时的例子。
如上所述，在各室外单元的相互间进行补足控制运转频率F的增减，从而在压缩机的运转台数增减时能力的等级差异较小，运转效率提高。在使用定速型(能力固定)的压缩机时，电源频率是50Hz地域还是60Hz地域将会使能力产生差异，但是由于所有压缩机4a、4b均是能力可变型，从而可消除那种电源频率引起的能力差。
并且，因为在各室外单元的相互间进行补足控制运转频率F的增减，所以即使采用制冷系数较高的R410A制冷剂并降低制冷循环的设计压力，也就是说降低针对高压侧压力上升的保护控制的工作点，也可避免压缩机4a、4b的频繁停止，得到充分的空调能力。
然而，在采暖运转时(步骤108的YES)，例如室外单元2a的室外热交换器(作为蒸发器起作用)10的温度由温度传感器Te检测。当该检测温度(下面称为检测温度Te)下降到设定值Te1以下时(步骤109的YES)，该室外单元2a的压缩机4a、4b的运转频率F相应降低规定值ΔF(步骤110)。通过该降低来防止室外热交换器10结冰(结霜)。由于防止其结冰，所以可不中断地进行高效的连续运转，采暖效率也得到提高。
在该运转频率F降低的同时，其他室外单元的压缩机4a、4b的运转频率F相应增大同样的规定值ΔF(步骤111)。通过该增大补足室外单元2a侧的能力下降。
再者，当室外单元的台数在3台以上时，在除去室外单元2a以外的其他室外单元中，将压缩机4a、4b的排出制冷剂的压力(检测压力Pd)及温度(检测温度Td)最低的室外单元中的压缩机4a、4b的运转频率F相应增大同样的规定值ΔF(步骤111)。
然后，当检测温度Te比设定值Te2(＞Pd1)高时(步骤105的YES)，恢复通常的运转频率控制(步骤107)。
如图4所示，在通常的运转频率控制下，各室外单元的压缩机2a、2b一同运转，同时这些所有压缩机2a、2b的能力按照各室内单元3的要求能力(空调负载)的合计且在不出现高压释放的范围内进行增减。
再者，在外部气体温度较低而进行制冷运转时，各室外单元的室外热交换器10的冷凝能力增大，因此各室外热交换器10的制冷剂的冷凝压力下降，致使各室外热交换器10的温度过低。这样，各室内单元3的室内热交换器14的制冷剂的蒸发压力也下降，各室内热交换器14的温度变为冰点以下，从而防止结冰的保护等立即工作，致使连续运转中断。另外，在外部气体温度下降、各室外单元的室外热交换器10的冷凝能力增大时，会产生制冷循环的制冷剂压力偏离各压缩机的动作可能范围的情况，很有可能对各压缩机的耐久性造成恶劣影响。
因此，在制冷运转时(步骤108的NO)，当外部气体温度传感器53的检测温度To小于预先设定的设定值To1时(步骤113的YES)，如图5所示，各室外单元的压缩机2a、2b的运转台数及能力按照各室内单元3的要求能力的合计进行增减(步骤114)。即，当各室内单元3的要求能力的合计较小时，减少各室外单元的压缩机2a、2b的运转台数及能力，从而降低各室外单元的室外热交换器10的冷凝能力。
通过降低各室外单元的室外热交换器10的冷凝能力，从而可防止各室内单元3的室内热交换器14的制冷剂的蒸发压力下降，消除各室内热交换器14的温度变为冰点以下的不良状况。另外，通过降低各室外单元的室外热交换器10的冷凝能力，从而不会对各室外单元的压缩机2a、2b的耐久性造成恶劣影响。
再者，图5表示设置有3台室外单元2a、2b、2c时的例子。
将R22制冷剂、R407制冷剂、R410制冷剂的设计压力及饱和温度作为参考表示在图6中。
产业上的可利用性本发明可利用在具有多台室外单元的空调机中。
权利要求
1.一种空调机，具有多台室外单元，将这些室外单元并联形成制冷循环，其特征在于，包括收容于所述制冷循环中的R410A制冷剂；设置在所述各室外单元的能力可变型的至少一个压缩机；以及按照该空调机的空调负载控制所述各压缩机的能力的控制部。
2.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，所述控制部与所述各压缩机一同运转，且按照所述空调负载增减各压缩机的能力。
3.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，还包括检测外部气体温度的外部气体温度传感器。
4.如权利要求3所述的空调机，其特征在于，在进行制冷运转时，当所述外部气体温度传感器的检测温度变低时，所述控制部按照所述空调负载增减所述各压缩机的运转台数及能力。
5.如权利要求1所述的空调机，其特征在于，还包括控制部，该控制部在所述各室外单元中的任意室外单元的压缩机的排出制冷剂的压力或温度上升到规定值以上时，将该压缩机的能力降低到该压缩机的排出制冷剂的压力或温度小于规定值，且将其他室外单元中压缩机的排出制冷剂的压力或温度最低的室外单元的压缩机的能力相应增大所述降低部分。
6.一种空调机，具有多台室外单元，将这些室外单元并联形成制冷循环，其特征在于，包括收容于所述制冷循环中的R410A制冷剂；在所述各室外单元各设置多台的能力可变型的压缩机；以及按照空调负载控制所述各压缩机的能力的控制部。
7.如权利要求6所述的空调机，其特征在于，所述控制部与所述各压缩机一同运转，且按照所述空调负载增减各压缩机的能力。
8.如权利要求6所述的空调机，其特征在于，还包括检测外部气体温度的外部气体温度传感器。
9.如权利要求8所述的空调机，其特征在于，在进行制冷运转时，当所述外部气体温度传感器的检测温度变低时，所述控制部按照所述空调负载增减所述各压缩机的运转台数及能力。
10.如权利要求6所述的空调机，其特征在于，还包括控制部，该控制部在所述各室外单元中的任意室外单元的至少一个压缩机的排出制冷剂的压力或温度上升到规定值以上时，将该压缩机的能力降低到该压缩机的排出制冷剂的压力或温度小于规定值，且将其他室外单元中各压缩机的排出制冷剂的压力或温度最低的室外单元中的至少一个压缩机的能力相应增大所述降低部分。
11.一种空调机，具有多台室外单元及多台室内单元，将所述各室外单元并联形成制冷循环，其特征在于，包括收容于所述制冷循环中的R410A制冷剂；在所述各室外单元各设置多台的能力可变型的压缩机；以及按照所述各室内单元的要求能力的合计控制所述各压缩机的能力的控制部。
12.如权利要求11所述的空调机，其特征在于，所述控制部与所述各压缩机一同运转，且按照所述各室内单元的要求能力增减各压缩机的能力。
13.如权利要求11所述的空调机，其特征在于，还包括检测外部气体温度的外部气体温度传感器。
14.如权利要求13所述的空调机，其特征在于，在进行制冷运转时，当所述外部气体温度传感器的检测温度变低时，所述控制部按照所述各室内单元的要求能力增减所述各压缩机的运转台数及能力。
15.如权利要求11所述的空调机，其特征在于，还包括控制部，该控制部在所述各室外单元中的任意室外单元的至少一个压缩机的排出制冷剂的压力或温度上升到规定值以上时，将该压缩机的能力降低到该压缩机的排出制冷剂的压力或温度小于规定值，且将其他室外单元中各压缩机的排出制冷剂的压力或温度最低的室外单元中的至少一个压缩机的能力相应增大所述降低部分。
全文摘要
本发明的空调机，制冷循环中收容有R410A制冷剂。各室外单元的能力可变型的多台压缩机的能力按照各室内单元的要求能力进行控制。
文档编号F25B5/02GK1764809SQ20048000815
公开日2006年4月26日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年3月28日
发明者山本敏浩, 中马善裕, 山根宏昌, 上野圣隆 申请人:东芝开利株式会社