JP2003214686A - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の運転効率を良くすることができ、ま
た圧縮機の能力変化を段差なく円滑にすることができ、
しかも圧縮機の短断続運転を解消できる信頼性にすぐれ
た空気調和機を提供する。 【解決手段】 互いに並列に接続された圧縮機１，２の
回転数を同じパターンで制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の圧縮機を
備えた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】２台の圧縮機を室外ユニットに備え、こ
れら圧縮機の回転数を空調負荷に応じて制御する空気調
和機がある。この空気調和機では、室外ユニットの定格
能力のほぼ半分未満に相当する負荷状況において、１台
の圧縮機のみ運転しその回転数を空調負荷に応じて制御
している。室外ユニットの定格能力の半分以上に相当す
る負荷状況では、１台の圧縮機を最大回転数またはそれ
に近い回転数で運転しながら、もう１台の圧縮機の運転
および回転数を空調負荷に応じて制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の空気調和機で
は、１台運転と２台運転とが切換わる中間負荷領域にお
いて、次のような問題が生じる。 （１）各圧縮機の運転効率が悪く、それが空気調和機全
体の運転効率の低下となって現われる。 （２）図４に示すように、圧縮機の能力変化に段差が生
じ、快適性に悪影響を与える。 （３）２台運転時、回転数制御される側の２台目圧縮機
が短い時間間隔で断続運転を繰り返すいわゆる短断続運
転が生じる。この短断続運転は、上記（１）の問題点と
同じく運転効率を低下させたり、上記（２）の問題点と
同様に快適性に悪影響を与えるとともに、圧縮機の寿命
に悪影響を与えたり、圧縮機に充填されている潤滑油の
油面管理を複雑化させるという問題がある。
【０００４】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、圧縮機の運転効率を良くする
ことができ、また圧縮機の能力変化を段差なく円滑にす
ることができ、しかも圧縮機の短断続運転を解消できる
信頼性にすぐれた空気調和機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の空
気調和機は、互いに並列に接続された複数の圧縮機と、
これら圧縮機の回転数を共に同じパターンで制御する制
御手段と、を備えている。
【０００６】
【発明の実施の形態】［１］以下、この発明の第１の実
施形態について図面を参照して説明する。図１に示すよ
うに、回転数可変型（能力可変型ともいう）の圧縮機
１，２が並列に配管接続されている。圧縮機１，２は、
駆動用のモータ１Ｍ，２Ｍを圧縮部と共に密閉ケースに
収容したもので、ツインロータリ式、シングルロータリ
式、スクロール式などそのいずれかが採用される。
【０００７】ただし、高圧式の圧縮機と低圧式の圧縮機
を併用すると、高圧式の圧縮機から低圧式の圧縮機に冷
媒および潤滑油の流れ込みが生じてしまうことから、各
圧縮機を高圧式および低圧式のいずれか一方に共通化す
る必要がある。この点を考慮し、圧縮機１，２として高
圧式ツインロータリ圧縮機が採用されている。
【０００８】冷房時、圧縮機１，２から吐出される冷媒
は、実線矢印で示すように、四方弁３を介して室外熱交
換器４に流れ、その室外熱交換器４を経た冷媒が電子膨
張弁５を介して室内熱交換器６に流れる。室内熱交換器
６を経た冷媒は、上記四方弁３を介して圧縮機１，２に
吸込まれる。
【０００９】暖房時は、破線矢印で示すように、圧縮機
１，２から吐出される冷媒が四方弁３を介して室内熱交
換器６に流れ、その室内熱交換器６を経た冷媒が電子膨
張弁５を介して室外熱交換器４に流れる。室外熱交換器
４を経た冷媒は、四方弁３を介して圧縮機１，２に吸込
まれる。
【００１０】圧縮機１，２には潤滑油が充填されてお
り、その潤滑油の油面を調整するための均油管１０が圧
縮機１，２のケースの相互間に接続されている。そし
て、均油管１０から圧縮機１，２の冷媒吸込口にかけて
油戻し管１１が接続されている。
【００１１】室外熱交換器４に対し、外気循環用の室外
ファン７が配設されている。室内熱交換器６に対し、室
内空気循環用の室内ファン８が配設されている。この室
内ファン８による室内空気の吸込み風路に、室内温度セ
ンサ９が設けられている。
【００１２】商用交流電源２０にインバータ２１，２２
が接続されている。インバータ２１，２２は、商用交流
電源２０の電圧を整流し、その整流した電圧を制御器３
０からの指令に応じた周波数（およびレベル）の交流に
それぞれ変換して出力する。インバータ２１の出力は圧
縮機１のモータ１Ｍに駆動電力として供給される。イン
バータ２２の出力は圧縮機２のモータ２Ｍに駆動電力と
して供給される。
【００１３】制御器３０は、操作器３１の操作に応じて
四方弁３、室外ファン７、室内ファン８、およびインバ
ータ２１，２２を制御する。とくに、室内温度センサ９
の検知温度Ｔａと操作器３１の操作による設定室内温度
Ｔｓとの差を空調負荷として検出し、その空調負荷に応
じてインバータ２１，２２の出力周波数（＝圧縮機１，
２の回転数）を共に同じパターンで制御する機能を有す
る。
【００１４】つぎに、上記の構成の作用を説明する。冷
房または暖房時、室内温度センサ９の検知温度Ｔａと設
定室内温度Ｔｓとの差が空調負荷として検出される。空
調負荷が小さければインバータ２１，２２の出力周波数
が共に低い値に設定され、空調負荷の増大に伴ってイン
バータ２１，２２の出力周波数が上昇方向に共に同じパ
ターンで可変設定される。空調負荷の減少に際しては、
インバータ２１，２２の出力周波数が下降方向に共に同
じパターンで可変設定される。この出力周波数に比例し
て、圧縮機１，２の回転数（能力）が変化する。この場
合の圧縮機１，２の２台分の能力変化、圧縮機１，２の
それぞれ１台分の能力変化を図２に示している。
【００１５】インバータ２１，２２の出力周波数の実際
値については、所定周波数だけ互いに異なる値が設定さ
れる。これにより、圧縮機１の回転数と圧縮機２の回転
数との間に所定値“β（たとえば1.2rpm）”の差が確保
される。たとえば、圧縮機１の回転数が“α”に設定さ
れるとすると、圧縮機２の回転数は“α+β”に設定さ
れる。
【００１６】以上のように、圧縮機１，２の回転数を共
に同じパターンで変化させることにより、従来の１台運
転と２台運転を切換える場合に比べ、圧縮機１，２を効
率良く運転することができる。これにより、図３に示す
ように、空気調和機全体の運転効率が大幅に向上する。
図３において、実線は本実施形態での運転効率を示し、
破線は従来の運転効率を示している。
【００１７】圧縮機１，２の回転数を共に同じパターン
で変化させることで、図２に示したように、圧縮機１，
２の能力変化が段差なく円滑になる。これにより、快適
性の向上が図れる。
【００１８】圧縮機１，２の回転数を共に同じパターン
で変化させることで、従来の１台運転と２台運転を切換
える場合のような圧縮機の短断続運転が解消される。こ
の点でも、運転効率および快適性の向上が図れる。
【００１９】しかも、短断続運転が解消されることによ
り、圧縮機１，２の寿命向上が図れるとともに、均油管
１０および油戻し管１１を通じて圧縮機１，２の吸込側
に戻る油の量を特別な制御を要することなく両圧縮機間
で均一にすることができる。つまり、圧縮機１，２に充
填されている潤滑油の油面管理が容易となる。
【００２０】また、圧縮機１の回転数と圧縮機２の回転
数との間に所定値“β”の差を持たせるようにしている
ので、圧縮機１，２の騒音および振動の共振点が互いに
ずれた状態となる。これにより、圧縮機１，２の騒音お
よび振動の増大を防ぐことができる。
【００２１】［２］第２の実施形態 第２の実施形態は、圧縮機１，２の騒音および振動が、
回転数の低い領域では共振が起こり難く、回転数の高い
領域では共振が起こり易い点を考慮している。
【００２２】すなわち、低域側のγ（たとえば42rps）
未満の回転数制御領域では、共振が起こり難いとの判断
の下に、圧縮機１の回転数と圧縮機２２の回転数とが同
じ値に設定される。たとえば、圧縮機１の回転数が
“α”に設定されるとすると、圧縮機２の回転数も
“α”に設定される。
【００２３】高域側のγ以上の回転数制御領域では、共
振が起こり易いとの判断の下に、圧縮機１の回転数と圧
縮機２の回転数との間に所定値“β（たとえば1.2rp
m）”の差が確保される。たとえば、圧縮機１の回転数
が“α”に設定されるとすると、圧縮機２の回転数は
“α+β”に設定される。他の構成および作用効果は第
１の実施形態と同じである。なお、この発明は上記各実
施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲
で種々変形実施可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、圧
縮機の運転効率を良くすることができ、また圧縮機の能
力変化を段差なく円滑にすることができ、しかも圧縮機
の短断続運転を解消できる信頼性にすぐれた空気調和機
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】各実施形態の圧縮機能力の変化を示す図。
【図３】各実施形態の運転効率の変化を示す図。
【図４】従来の空気調和機の圧縮機能力の変化を示す
図。
【符号の説明】
１，２…圧縮機、３…四方弁、４…室外熱交換器、５…
電子膨張弁、６…室内熱交換器、７…室外ファン、８…
室内ファン、９…室内温度センサ、１０…均油管、１１
…油戻し管、２０…商用交流電源、２１，２２…インバ
ータ、３０…制御器、３１…操作器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年７月２４日（２００２．７．２
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】インバータ２１，２２の出力周波数の実際
値については、所定周波数だけ互いに異なる値が設定さ
れる。これにより、圧縮機１の回転数と圧縮機２の回転
数との間に所定値“β（たとえば1.2rps）”の差が確保
される。たとえば、圧縮機１の回転数が“α”に設定さ
れるとすると、圧縮機２の回転数は“α+β”に設定さ
れる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】高域側のγ以上の回転数制御領域では、共
振が起こり易いとの判断の下に、圧縮機１の回転数と圧
縮機２の回転数との間に所定値“β（たとえば1.2rp
s）”の差が確保される。たとえば、圧縮機１の回転数
が“α”に設定されるとすると、圧縮機２の回転数は
“α+β”に設定される。他の構成および作用効果は第
１の実施形態と同じである。なお、この発明は上記各実
施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲
で種々変形実施可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 秀明 静岡県富士市蓼原336番地 東芝キヤリア エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3L060 AA03 DD02 EE02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに並列に接続された複数の圧縮機
    と、 前記各圧縮機の回転数を共に同じパターンで制御する制
    御手段と、 を具備したことを特徴とする空気調和機。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、各圧縮機の回転数に差
    を持たせることを特徴とする請求項１に記載の空気調和
    機。
  3. 【請求項３】 前記制御手段は、低域側の回転数制御で
    は各圧縮機の回転数を同じ値に設定し、高域側の回転数
    制御では各圧縮機の回転数に差を持たせることを特徴と
    する請求項１に記載の空気調和機。
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