JP2003343898A

JP2003343898A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2003343898A
Application number: JP2002149264A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yamamoto; 敏浩山本
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-12-03
Anticipated expiration: 2022-05-23
Also published as: JP3978080B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮機の摺動部の磨耗、圧縮機の吸込側の過
熱、圧縮機の成績係数の低下などの不具合を解消しなが
ら、大きな変化幅の空調負荷に適切に対応し得る最適な
空調能力を確保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】互いに容量が異なるロータリ式の親圧縮
機１および子圧縮機２を設け、これら圧縮機１，２の運
転台数および運転周波数Ｆａ，Ｆｂを空調負荷に応じて
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、室外ユニットお
よび複数の室内ユニットを備えたマルチタイプの空気調
和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】室外ユニットおよび複数の室内ユニット
を備えたマルチタイプの空気調和機では、空調負荷の変
化幅が大きく、それに対処するため、インバータ駆動の
可変速（容量可変）圧縮機と商用電源駆動の一定速（容
量固定）圧縮機とを組合せて運転するなどの対策が取ら
れる。

【０００３】しかしながら、そのような対策では不十分
で、たとえば高外気温・高室温条件で１つの室内ユニッ
トのみ運転している場合、各圧縮機の運転容量（冷媒循
環量）を最小まで下げても高圧側圧力の異常上昇を押え
ることができず、そのまま高圧スイッチが作動して不要
な運転停止に至ることがある。とくに、暖房運転時、室
内ユニットの空気吸込口に設けられているフィルタに目
詰まりが生じている場合など、そのような不具合が発生
し易くなる。

【０００４】また、ロータリ式圧縮機が用いられている
場合、ガス負荷が大きい条件（吐出冷媒圧力が高いと
き、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きいとき等）で
は、低周波数運転時に圧縮機内のローラ等の摺動部にお
ける潤滑が不充分になり、ローラ等の摺動部が磨耗して
しまうことがある。とくに、上記のように可変速圧縮機
と一定速圧縮機とを組合せて運転する大型のマルチタイ
プの空気調和機では、一定速圧縮機が運転されて可変速
圧縮機が低周波数運転される低負荷から中間負荷におい
て、ガス負荷が大きくなる条件が頻繁に発生し、圧縮機
に悪影響を与える。対策として、一定速圧縮機について
は初めから容量（排除容量）の小さいものを採用し、ガ
ス負荷が大きくなる条件をできるだけ減らす対策がとら
れるが、そうすると合計容量の可変幅が狭くなるという
新たな問題を生じてしまう。特開平５−１５７３７４号
公報に示されるものでは、商用交流電源の周波数に５０
Ｈｚと６０Ｈｚがあって、５０Ｈｚ時の能力低下をカバ
ーすることを目的に可変速圧縮機の高回転化や容量（排
除容量）アップを行っており、そのような可変速圧縮機
を採用した場合には高回転化による成績係数の低下や運
転音増大という問題も発生する。

【０００５】なお、ロータリ式圧縮機の摺動部の磨耗を
防ぐための手段として、運転周波数を高めたり、あるい
は高圧側圧力を下げるなどの対策があるが、運転周波数
を高めると能力過剰や高圧側圧力の異常上昇を招くおそ
れがあり、高圧側圧力を下げるとそれに伴って凝縮器の
性能アップ（熱交換器の大型化、送風量の増大）が必須
になるという新たな問題がある。

【０００６】一方、高圧側配管と低圧側配管との間にバ
イパス回路を設け、ガス負荷が大きくなりそうな低負荷
から中間負荷においてバイパス回路を導通させるいわゆ
る高圧レリースを行えば、たとえ低負荷から中間負荷の
領域であっても可変速圧縮機を低周波数運転しなくてす
み、その結果、ロータリ式圧縮機の摺動部の磨耗を防ぐ
ごとが可能である。バイパス回路に代えて、圧縮機自身
にレリース機構を設けることもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイパ
ス回路を設けた場合、レリース時に高温のガス冷媒が圧
縮機の吸込側に流入するため、その吸込側が過熱した
り、圧縮機の成績係数が低下してしまう。

【０００８】圧縮機自身にレリース機構を設けた場合に
も、同様に成績係数の低下を生じる。レリース機構のレ
リース量には限界があることから、多分岐の個別分散空
調を目的として室内ユニットの容量を小さくしようとし
ても、その最小容量には自ずと制限があり、個別分散空
調のメリットである設計自由度の高さに制限を受けるこ
ととなる。

【０００９】ロータリ式圧縮機に代えてスクロール式圧
縮機を用いることも考えられるが、スクロール式はロー
タリ式に比べて許容最低運転周波数をあまり下げること
ができず、大きな容量可変幅が要求されるマルチタイプ
の空気調和機には不向きである。

【００１０】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、圧縮機の摺動部の磨耗、圧縮
機の吸込側の過熱、圧縮機の成績係数の低下などの不具
合を解消しながら、大きな変化幅の空調負荷に適切に対
応し得る最適な空調能力を確保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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の空気調和機
は、互いに容量が異なる複数のロータリ式圧縮機を有す
る室外ユニットと、室内熱交換器を有する複数の室内ユ
ニットと、空調負荷に応じて上記各圧縮機の運転台数お
よび運転周波数を制御する制御手段と、を備えている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１に示すように、互い
に容量（排除容量）が異なる複数のロータリ式圧縮機
１，２が設けられている。これら圧縮機１，２はインバ
ータ駆動の容量可変圧縮機であり、圧縮機１の方が圧縮
機２よりも大きな容量（排除容量）を有している。以
下、容量の大きい圧縮機１のことを親圧縮機、容量の小
さい圧縮機２のことを子圧縮機という。

【００１３】親圧縮機１および子圧縮機２の冷媒吐出口
に吐出管３ａ，３ｂを介して四方弁５が接続され、その
四方弁５に室外熱交換器６が接続されている。吐出管３
ａ，３ｂにはそれぞれ単独運転時の冷媒の逆流を阻止す
るための逆止弁４ａ，４ｂが設けられている。室外熱交
換器６に対し、外気供給用の室外ファン７が設けられて
いるとともに、その室外ファン７が吸込む外気の温度Ｔ
ｏを検知する外気温度センサ８が設けられている。

【００１４】室外熱交換器６には流量調整弁９および冷
媒量調整用のリキッドタンク１０を介して複数の流量調
整弁２１が接続され、その各流量調整弁２１に複数の室
内熱交換器２２がそれぞれ接続されている。これら室内
熱交換器２２に対し、室内空気循環用の室内ファン２３
が設けられているとともに、その室内ファン２３が吸込
む室内空気の温度Ｔａを検知する室内温度センサ２４が
設けられている。

【００１５】各室内熱交換器２２には上記四方弁５およ
びアキュームレータ１１を介して吸込管１２ａ，１２ｂ
が接続され、その吸込管１２ａ，１２ｂにサクションカ
ップ１３ａ，１３ｂを介して親圧縮機１および子圧縮機
２のそれぞれ冷媒吸込口が接続されている。

【００１６】上記圧縮機１，２、吐出管３ａ，３ｂ、逆
止弁４ａ，４ｂ、四方弁５、室外熱交換器６、室外ファ
ン７、外気温度センサ８、流量調整弁９、リキッドタン
ク１０、アキュームレータ１１、吸込管１２ａ，１２
ｂ、サクションカップ１３ａ，１３ｂは、室外ユニット
Ｘに搭載されている。上記各流量調整弁２１、各室内熱
交換器２２、各室内ファン２３、各室内温度センサ２４
は、それぞれ室内ユニットＹに搭載されている。

【００１７】こうして、１台の室外ユニットＸから複数
台の室内ユニットＹにかけて、冷房および暖房運転が可
能なヒートポンプ式の冷凍サイクルが構成されている。
冷房運転時は、圧縮機１，２の吐出冷媒が四方弁５、室
外熱交換器６、流量調整弁９、リキッドタンク１０、各
流量調整弁２１を通して各室内熱交換器２２に流れ、そ
の各室内熱交換器２２を経た冷媒が四方弁５、アキュー
ムレータ１１、吸込管１２ａ，１２ｂ、およびサクショ
ンカップ１３ａ，１３ｂを通して圧縮機１，２に吸込ま
れる。このとき、室外熱交換器６が凝縮器、各室内熱交
換器２２が蒸発器として働く。

【００１８】暖房運転時は、圧縮機１，２の吐出冷媒が
四方弁５、各室内熱交換器２２、各流量調整弁２１、リ
キッドタンク１０、流量調整弁９を通して室外熱交換器
６に流れ、その室外熱交換器６を経た冷媒が四方弁５、
アキュームレータ１１、吸込管１２ａ，１２ｂ、および
サクションカップ１３ａ，１３ｂを通して圧縮機１，２
に吸込まれる。このとき、各室内熱交換器２２が凝縮
器、室外熱交換器６が蒸発器として働く。

【００１９】なお、吐出管３ａ，３ｂと吸込管１２ａ，
１２ｂとの間にバイパス管１４ａ，１４ｂが接続され、
そのバイパス管１４ａ，１４ｂに開閉弁１５ａ，１５ｂ
が設けられている。また、圧縮機１，２のケース外周面
から吸込管１２ａ，１２ｂにかけて、圧縮機１，２内の
潤滑油を相互に流通させて最適な油面レベルを確保する
ための均油管構成１６が設けられている。

【００２０】吐出管３ａ，３ｂから圧縮機５にかけての
配管に、高圧側圧力Ｐｄを検知する高圧センサ１７が設
けられている。吸込口１２ａ，１２ｂに低圧側圧力Ｐｓ
を検知する低圧センサ１８ａ，１８ｂが設けられてい
る。

【００２１】一方、制御部３０に、四方弁５、外気温度
センサ８、高圧センサ１７、低圧センサ１８ａ，１８
ｂ、各室内温度センサ２４、インバータ３１，３２、お
よび操作器３３が接続されている。図示していないが、
流量調整弁９，２１，２１，２１も接続されている。

【００２２】インバータ３１，３２は、商用交流電源４
０の電圧を整流し、その整流後の直流電圧を制御部３０
からの指令に応じた周波数の交流電圧に変換して出力す
る。この出力が圧縮機１，２の駆動電力となる。操作器
３３は、運転モードや室内温度など各種運転条件の設定
用である。

【００２３】制御部３０は、主要な機能として次の
（１）〜（５）の手段を備えている。（１）各室内ユニットＹの空調負荷の総和（総空調負
荷）Ｌに応じて圧縮機１，２の運転台数および運転周波
数Ｆａ，Ｆｂを制御する制御手段。具体的には、総空調
負荷Ｌが設定値Ｌｓ未満の場合、圧縮機１，２のうち容
量の小さい子圧縮機２を単独運転しその運転周波数Ｆｂ
を総空調負荷Ｌに応じて制御するとともに、総空調負荷
Ｌが設定値Ｌｓ以上の場合、圧縮機１，２を並列運転
（シンクロ運転）しそれぞれの運転周波数Ｆａ，Ｆｂを
総空調負荷Ｌに応じて互いに同じ値あるいは微小値だけ
異なる値に制御する。

【００２４】（２）圧縮機１，２の並列運転時、圧縮機
１，２の運転周波数Ｆａ，Ｆｂのいずれか最小値が設定
値（たとえばＦａmin）より小さいとき、圧縮機１，２
から吐出される冷媒の圧力（高圧センサ１７で検知され
る高圧側圧力）Ｐｄが所定値Ｐｄｓ以上の状態にあれ
ば、総空調負荷Ｌが圧縮機１，２のうち容量の小さい子
圧縮機２の許容最高運転周波数Ｆｂmaxでの運転容量に
対応する所定値Ｌｂmaxに達しているか否かを判定し、
達している場合は圧縮機１，２のうち容量の小さい子圧
縮機２を停止し、達していない場合は圧縮機１，２のう
ち容量の大きい親圧縮機１を停止する制御手段。

【００２５】（３）圧縮機１，２の許容最低運転周波数
Ｆａmin，Ｆｂminのうち最大値Ｆａminを圧縮機１，２
から吐出される冷媒の圧力（高圧センサ１７で検知され
る高圧側圧力）Ｐｄに応じて可変設定する制御手段。

【００２６】（４）冷房運転の開始時、総空調負荷Ｌが
設定値Ｌｃ以上、外気温度センサ８で検知される外気温
度Ｔｏが設定値Ｔｏｃ未満のいずれかの条件が満足され
る場合に圧縮機１，２を共に起動し、総空調負荷Ｌが設
定値Ｌｃ未満、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏｃ以上の両方
の条件が満足される場合に圧縮機１，２のうち小さい容
量の子圧縮機２のみ起動する制御手段。

【００２７】（５）暖房運転の開始時、総空調負荷Ｌが
設定値Ｌｈ以上、各室内温度センサ２４で検知される室
内温度Ｔａの全てが設定値Ｔａｓ未満、外気温度Ｔｏが
設定値Ｔｏｈ未満、各室内ユニットＹのうち運転状態に
ある運転室内ユニットＹの容量（馬力ともいう）ＨＰが
設定値ＨＰｓ以上のいずれかの条件が満足される場合に
圧縮機１，２を共に起動し、総空調負荷Ｌが設定値Ｌｈ
未満、各室内温度Ｔａのいずれかが設定値Ｔａｓ以上、
外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏｈ以上、運転室内ユニットＹ
の容量ＨＰが設定値ＨＰｓ未満の全ての条件が満足され
る場合に圧縮機１，２のうち小さい容量の子圧縮機２の
み起動する制御手段。

【００２８】つぎに、上記の構成の作用を図２のフロー
チャートを参照しながら説明する。親圧縮機１または子
圧縮機２の起動が完了すると（ステップ１０１のＹＥ
Ｓ）、その圧縮機１，２の許容最低運転周波数Ｆａmi
n，Ｆｂminのうち最大値Ｆａminが、各圧縮機１，２か
ら吐出される冷媒の圧力つまり圧力センサ１７で検知さ
れる高圧側圧力Ｐｄに応じて可変設定される（ステップ
１０２）。具体的には、図３に示すように、通常の高圧
側圧力Ｐｄでは許容最低運転周波数Ｆａminが最小のＦ
１に設定され、高圧側圧力Ｐｄの上昇に伴い、許容最低
運転周波数Ｆａminが最大のＦ２まで比例的に可変設定
される。

【００２９】各室内ユニットＹにおける室内温度センサ
２４の検知温度Ｔａと操作器３３での設定室内温度Ｔｓ
との差が、それぞれ室内ユニットＹの空調負荷として検
出されており、その各空調負荷を合わせた総空調負荷Ｌ
と設定値Ｌｓとが比較される（ステップ１０３）。設定
値Ｌｓは、圧縮機１，２の許容最低運転周波数Ｆａmi
n，Ｆｂminでの運転容量の総和に対応する空調負荷であ
る。

【００３０】総空調負荷Ｌが設定値Ｌｓ未満の場合（ス
テップ１０３のＮＯ）、圧縮機１，２のうち容量の小さ
い子圧縮機２が単独運転され（ステップ１０４）、子圧
縮機２の運転周波数Ｆｂが総空調負荷Ｌに応じて制御さ
れる（ステップ１０５）。

【００３１】総空調負荷Ｌが設定値Ｌｓ以上の場合（ス
テップ１０３のＹＥＳ）、圧縮機１，２の２台が並列運
転（シンクロ運転）され（ステップ１０６）、その圧縮
機１，２の運転周波数Ｆａ，Ｆｂがそれぞれ総空調負荷
Ｌに応じて互いに同じ値あるいは微小値だけ異なる値に
制御される（ステップ１０７）。

【００３２】このように、容量の大きいロータリ式の親
圧縮機１と容量の小さいロータリ式の子圧縮機２を採用
し、総空調負荷Ｌが設定値Ｌｓ未満のいわゆる低負荷か
ら中間負荷の領域では容量の小さい子圧縮機２を単独運
転してその運転周波数Ｆｂを制御し、総空調負荷Ｌが大
きくなると圧縮機１，２を並列運転してそれぞれの運転
周波数Ｆａ，Ｆｂを制御することにより、空調負荷の変
化幅が大きいマルチタイプの空気調和機であっても、そ
の空調負荷に適切に対応し得る最適な空調能力を確保す
ることができる。また最小容量は容量の小さい子圧縮機
２でまかない、運転室内ユニットの容量が小さいときの
高圧上昇による保護停止を避けることができる。可変速
圧縮機と一定速圧縮機とを組合せて用いる従来の空気調
和機のように、圧縮機運転台数の増加と減少の繰返し時
の能力の一次的な変動もなく、一定速圧縮機の起動時の
突入電流に対する心配もない。

【００３３】低負荷から中間負荷の領域では、ガス負荷
が大きくなる条件（吐出冷媒圧力が高いとき、高圧側圧
力と低圧側圧力との差が大きいとき等）が頻繁に発生
し、そのような状況においてロータリ式圧縮機を低周波
数運転すると、圧縮機内のローラ等の摺動部における潤
滑が不充分になり、ローラ等の摺動部が磨耗してしまう
心配があるが、その低周波数運転に代えて、容量がもと
もと小さい子圧縮機２の単独運転を行うので、たとえ圧
縮機１，２がロータリ式であっても、その摺動部の磨耗
を未然に防ぐことができる。

【００３４】摺動部の磨耗を防ぐための手段として、運
転周波数を高めたり、あるいは高圧側圧力を下げるなど
の対策があるが、運転周波数を高めると能力過剰や高圧
側圧力の異常上昇を招くおそれがあり、高圧側圧力を下
げるとそれに伴って凝縮器の性能アップ（熱交換器の大
型化、送風量の増大）が必須になってしまう。これに対
し、子圧縮機２の単独運転によって運転周波数の低い領
域を避け、その結果、摺動部の磨耗を防止するので、そ
のような運転周波数を高めたり高圧側圧力を下げるとい
った対策は不要であり、そのような対策に伴う不具合を
解消することができる。

【００３５】低負荷から中間負荷の領域を超えたところ
では親圧縮機１および子圧縮機２の２台運転を行うの
で、従来の一定速圧縮機と可変速圧縮機を組合せたとき
のような可変速圧縮機の高回転化が不要となって、成績
係数の低下や運転音増大の問題は生じない。

【００３６】なお、高圧側配管と低圧側配管との間にバ
イパス回路を設け、あるいは圧縮機自身にレリース機構
を設け、ガス負荷が大きくなりそうな低負荷から中間負
荷の領域において高圧レリースを行えば、たとえ低負荷
から中間負荷の領域であっても可変速圧縮機を低周波数
運転しないよう制御する方法がある。この場合、レリー
ス時に高温のガス冷媒が圧縮機の吸込側に流入するた
め、その吸込側が過熱したり、圧縮機の成績係数が低下
してしまうという問題がある。圧縮機自身にレリース機
構を設けた場合には、レリース量に限界があるために多
分岐の個別分散空調を目的として室内ユニットの容量を
小さくしようとしても、その最小容量には自ずと制限が
あり、個別分散空調に制限を受けるという問題がある。
これに対し、子圧縮機２の単独運転によって摺動部の磨
耗を防止するので、そのようなレリースはまったく不要
であり、レリースに伴う上記のような問題を解消するこ
とができる。

【００３７】ロータリ式の圧縮機１，２を採用している
ので、スクロール式を採用する場合に比べ、許容最低運
転周波数を下げることが可能であり、この点でも、大き
な変化幅の空調負荷への適切な対応が可能である。

【００３８】親圧縮機１の許容最低運転周波数Ｆａmin
については、通常の高圧側圧力Ｐｄでは最小のＦ１に設
定して最大限の容量可変幅を確保しながら、ガス負荷が
大きくなる状況ではそのガス負荷に追従して許容最低運
転周波数Ｆａminを高めていき、これによりガス負荷が
大きい条件での親圧縮機１の低周波数運転をなるべく回
避して親圧縮機１における摺動部の磨耗を確実に防ぐよ
うにしている。

【００３９】ところで、圧縮機１，２の２台が並列運転
されて運転周波数Ｆａ，Ｆｂがそれぞれ総空調負荷Ｌに
応じて制御されているとき、運転周波数Ｆａ，Ｆｂのど
ちらか最小値と許容最低運転周波数Ｆａminとが比較さ
れる（ステップ１０８）。許容最低運転周波数Ｆａmi
は、上記したように、高圧センサ１７で検知される高圧
側圧力Ｐｄに応じてＦ１，Ｆ２間で可変設定される状況
にある。

【００４０】運転周波数Ｆａ，Ｆｂのいずれか最小値が
設定値（許容最低運転周波数Ｆａminの最大値Ｆ２）よ
り小さいとき（ステップ１０８のＹＥＳ）、高圧側圧力
Ｐｄが所定値Ｐｄｓ以上の状態にあれば（ステップ１０
９のＹＥＳ）、親圧縮機１または子圧縮機２の摺動部に
おける潤滑が不充分な状態にあると判断し、総空調負荷
Ｌと所定値Ｌｂminとが比較される（ステップ１１
０）。所定値Ｌｂminは、容量の小さい子圧縮機２の許
容最低運転周波数Ｆｂminでの運転容量に対応する空調
負荷である。

【００４１】総空調負荷Ｌが所定値Ｌｂminに達してい
る場合（ステップ１１０のＹＥＳ）、容量の小さい子圧
縮機２が停止され（ステップ１１１）、親圧縮機１の単
独運転となる。総空調負荷Ｌが所定値Ｌｂminに達して
いない場合には（ステップ１１０のＮＯ）、容量の大き
い親圧縮機１が停止され（ステップ１１２）、子圧縮機
２の単独運転となる。

【００４２】こうして、並列運転から単独運転に移行す
ると、タイムカウントｔが開始される（ステップ１１
３）。このタイムカウントｔは、停止した圧縮機の再起
動までに確保するべき最低限の保護時間ｔｓをカウント
するためのものである。

【００４３】高圧側圧力Ｐｄが所定値Ｐｄｓより小さい
値（＝Ｐｄｓ−ΔＰｄ）と同じまたはそれより高い場合
（ステップ１１４のＮＯ）、あるいはタイムカウントｔ
が保護時間ｔｓにまだ達しない場合（ステップ１１５の
ＮＯ）、単独運転が保持される。

【００４４】高圧側圧力Ｐｄが所定値Ｐｄｓより小さい
値（＝Ｐｄｓ−ΔＰｄ）を下回り（ステップ１１４のＹ
ＥＳ）、しかもタイムカウントｔが保護時間ｔｓに達す
ると（ステップ１１５のＹＥＳ）、総空調負荷Ｌと上記
設定値ＬｓよりΔL小さい値（＝Ｌｓ−ΔL）とが比較さ
れる（ステップ１１６）。

【００４５】総空調負荷Ｌが（Ｌｓ−ΔL）以上の状態
にあれば（ステップ１１６のＮＯ）、上記ステップ１０
４からの子圧縮機２の１台運転に移行する（ステップ１
０５）。

【００４６】総空調負荷Ｌと設定値Ｌｓおよび（Ｌｓ−
ΔL）との関係を図５に示し、高圧側圧力Ｐｄと所定値
Ｐｄｓおよび（Ｐｄｓ−ΔＰｄ）との関係を図６に示し
ている。

【００４７】一方、冷房運転の開始時（ステップ１０１
のＮＯ、ステップ１１８のＹＥＳ）、総空調負荷Ｌが設
定値Ｌｃ以上（ステップ１１９のＹＥＳ）、外気温度セ
ンサ８で検知される外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏｃ未満
（ステップ１２０のＮＯ）のいずれかの条件が満足され
る場合に、圧縮機１，２が共に起動される（ステップ１
２１）。設定値Ｌｃは、子圧縮機２の許容最高運転周波
数Ｆｂmaxに対応する冷房負荷である。

【００４８】ただし、総空調負荷Ｌが設定値Ｌｃ未満
（ステップ１１９のＮＯ）、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏ
ｃ以上（ステップ１２０のＹＥＳ）の両方の条件が満足
される場合は、高圧側圧力Ｐｄの上昇が大きくなるとの
予測の下に、圧縮機１，２のうち小さい容量の子圧縮機
２のみ起動される（ステップ１２２）。子圧縮機２の運
転周波数Ｆｂについては、あまり低くない値が選定され
る。暖房運転の開始時は（ステップ１０１のＮＯ、ステ
ップ１１８のＮＯ）、総空調負荷Ｌが設定値Ｌｈ以上
（ステップ１２３のＹＥＳ）、各室内温度センサ２４で
検知される室内温度Ｔａの全てが設定値Ｔａｓ未満（ス
テップ１２４のＮＯ）、外気温度Ｔｏが設定値Ｔｏｈ未
満（ステップ１２５のＮＯ）、各室内ユニットＹのうち
運転状態にある運転室内ユニットＹの容量（馬力ともい
う）ＨＰが設定値ＨＰｓ以上（ステップ１２６のＮＯ）
のいずれかの条件が満足される場合に、圧縮機１，２が
共に起動される（ステップ１２７）。設定値Ｌｈは、子
圧縮機２の許容最高運転周波数Ｆｂmaxに対応する暖房
負荷である。各室内温度Ｔａに代えて、起動前の圧力の
飽和温度に相当する高圧側圧力Ｐｄを用いてもよい。

【００４９】ただし、総空調負荷Ｌが設定値Ｌｈ未満
（ステップ１２３のＮＯ）、各室内温度Ｔａのいずれか
が設定値Ｔａｓ以上（ステップ１２４のＹＥＳ）、外気
温度Ｔｏが設定値Ｔｏｈ以上（ステップ１２５のＹＥ
Ｓ）、運転室内ユニットＹの容量ＨＰが設定値ＨＰｓ未
満（ステップ１２６のＹＥＳ）の全ての条件が満足され
る場合には、高圧側圧力Ｐｄの上昇が大きくなるとの予
測の下に、圧縮機１，２のうち小さい容量の子圧縮機２
のみ起動される（ステップ１２８）。仮に、起動後に高
圧側圧力Ｐｄが異常上昇してバイパス管１４ｂの導通に
よる高圧レリースが実行された場合にも、容量の小さい
子圧縮機２が１台のみ運転していることにより、レリー
スによる悪影響を最小限に抑えることができる。各室内
温度Ｔａに代えて、起動前の圧力の飽和温度に相当する
高圧側圧力Ｐｄを用いてもよい。

【００５０】以上のように、圧縮機１，２の起動台数を
制御することにより、高圧側圧力Pｄの異常上昇や摺動
部の磨耗を回避しながら冷房および暖房運転を開始する
ことができる。

【００５１】親圧縮機１の容量と子圧縮機２の容量との
対応関係については、容量比を２０：１６程度とするの
が最適である。以下、この理由について説明する。

【００５２】まず、容量比が２０：１６の場合の子圧縮
機２の運転周波数Ｆｂと運転容量との関係、親圧縮機１
の運転周波数Ｆａと運転容量との関係、圧縮機１，２の
２台運転時の運転周波数Ｆａ，Ｆｂと合計運転容量との
関係を図７に示している。

【００５３】空調負荷が小さい条件では、子圧縮機２の
みが運転される。空調負荷が増えて、子圧縮機２の運転
周波数Ｆｂが高域の８０Ｈｚ以上になると、成績係数が
低下するのを防ぐために、親圧縮機１のみの単独運転
（Ｆａ＝６４Ｈｚ）、あるいは圧縮機１，２の２台運転
（Ｆａ＝３５．５Ｈｚ、Ｆｂ＝３５．５Ｈｚ）が開始さ
れる。この２台運転への移行に際しては、運転周波数Ｆ
ａ，Ｆｂが３５．５Ｈｚに設定されるので、たとえガス
負荷が大きくなる状況の低負荷から中間負荷の領域であ
っても、圧縮機１，２の低周波数運転が回避される形と
なり、結果として、圧縮機１，２における摺動部の磨耗
を防ぎながら、圧縮機１，２を良好な成績係数で運転す
ることができる。

【００５４】参考として、容量比が２４：１２の場合の
子圧縮機２の運転周波数Ｆｂと運転容量との関係、親圧
縮機１の運転周波数Ｆａと運転容量との関係、圧縮機
１，２の２台運転時の運転周波数Ｆａ，Ｆｂと合計運転
容量との関係を図８に示している。

【００５５】空調負荷が小さい条件では、子圧縮機２の
みが運転される。空調負荷が増えて、子圧縮機２の運転
周波数Ｆｂが８０Ｈｚ以上になると、成績係数が低下す
るのを防ぐために、親圧縮機１のみの単独運転（Ｆａ＝
４０Ｈｚ）、あるいは圧縮機１，２の２台運転（Ｆａ＝
２６Ｈｚ、Ｆｂ＝２６Ｈｚ）が開始される。この２台運
転への移行に際しては、運転周波数Ｆａ，Ｆｂが高ガス
負荷には信頼性上、不利な低周波数側の２６Ｈｚに設定
されてしまう。これを回避するには、子圧縮機２の単独
運転を、さらに成績係数が悪化する高い周波数まで上昇
させることになる。また圧縮機の設計を高周波数側にマ
ッチングさせても、低周波数域の成績係数の低下を招く
ことになる。

【００５６】なお、上記実施形態では、２台運転時の制
御に高圧側圧力Ｐｄを用いたが、高圧側圧力Ｐｄと低圧
センサ１８ａ，１８ｂで検知される低圧側圧力Ｐｓとの
差（高低圧差）を制御に用いてもよい。その他、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。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、圧
縮機の摺動部の磨耗、圧縮機の吸込側の過熱、圧縮機の
成績係数の低下などの不具合を解消しながら、大きな変
化幅の空調負荷に適切に対応し得る最適な空調能力を確
保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】この発明の一実施形態の構成を示す図。

【図２】一実施形態の作用を説明するためのフローチャ
ート。

【図３】一実施形態における親圧縮機の許容最低運転周
波数の可変設定を説明するための図。

【図４】一実施形態における各圧縮機の運転周波数と合
計容量との関係を示す図。

【図５】一実施形態における総空調負荷と設定値との関
係を示す図。

【図６】一実施形態における高圧側圧力と所定値との関
係を示す図。

【図７】一実施形態における各圧縮機の最適な容量比を
説明するための図。

【図８】一実施形態における各圧縮機のあまり好ましく
ない容量比を説明するための図。

【符号の説明】

１…親圧縮機、２…子圧縮機、５…四方弁、６…室外熱
交換器、８…外気温度センサ、２２…室内熱交換器、２
４…室内温度センサ、３０…制御部、３１，３２…イン
バータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに容量が異なる複数のロータリ式圧
縮機を有する室外ユニットと、室内熱交換器を有する複数の室内ユニットと、空調負荷に応じて前記各圧縮機の運転台数および運転周
波数を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】前記制御手段は、空調負荷が設定値未満
の場合、各圧縮機のうち容量の小さい圧縮機を単独運転
しその運転周波数を空調負荷に応じて制御するととも
に、空調負荷が前記設定値以上の場合、各圧縮機を並列
運転しそれぞれの運転周波数を空調負荷に応じて制御す
ることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】前記設定値は、各圧縮機の許容最低運転
周波数での運転容量の総和に対応する空調負荷であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】前記各圧縮機の並列運転時、各圧縮機の
運転周波数のいずれか最小値が設定値より小さいとき、
各圧縮機から吐出される冷媒の圧力が所定値以上の状態
にあれば、空調負荷が各圧縮機のうち容量の小さい圧縮
機の許容最高運転周波数での運転容量に対応する所定値
に達しているか否かを判定し、達している場合は各圧縮
機のうち容量の小さい圧縮機を停止し、達していない場
合は各圧縮機のうち容量の大きい圧縮機を停止する制御
手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載
の空気調和機。
【請求項５】前記各圧縮機の許容最低運転周波数のう
ち最大値を各圧縮機から吐出される冷媒の圧力に応じて
可変設定する制御手段、をさらに備えたことを特徴とす
る請求項１に記載の空気調和機。
【請求項６】冷房運転の開始時、空調負荷が設定値以
上、外気温度が設定値未満のいずれかの条件が満足され
る場合に前記各圧縮機を共に起動し、空調負荷が設定値
未満、外気温度が設定値以上の両方の条件が満足される
場合に前記各圧縮機のうち小さい容量の圧縮機のみ起動
する制御手段、をさらに備えたことを特徴とする請求項
１に記載の空気調和機。
【請求項７】暖房運転の開始時、空調負荷が設定値以
上、室内温度が設定値未満、外気温度が設定値未満、運
転室内ユニットの容量が設定値未満のいずれかの条件が
満足される場合に前記各圧縮機を共に起動し、空調負荷
が設定値未満、室内温度が設定値以上、外気温度が設定
値以上、運転室内ユニットの容量が設定値以上の全ての
条件が満足される場合に前記各圧縮機のうち小さい容量
の圧縮機のみ起動する制御手段、をさらに備えたことを
特徴とする請求項１に記載の空気調和機。