JP2004020179A - 空気調和装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】室内空調負荷に対応するため、インバータ型圧縮機と２段可変容量圧縮機を相互並列に連結して、圧縮機を安価で具現することができる空気調和装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】可変容量を有する第１圧縮機３０と、前記第１圧縮機に並列に連結され、第１容量及び第２容量のいずれか一つの容量で運転するように制御される第２圧縮機４０と、前記第１及び第２圧縮機の総容量が室内空調負荷に応じて線形的に制御されるように、前記第１及び第２圧縮機の容量を制御する制御部６０とを含む。
【選択図】　図３Ｂ

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインバータ方式の圧縮機と２段可変容量圧縮機を備える空気調和装置及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、一つの室外機に一つの室内機が連結される方式の単一空気調和装置は室内の空調負荷（所要容量）が高くないので、固定容量圧縮機を室外機に設置する。
【０００３】
これに対し、一つの室外機に多数の室内機が連結された多室型空気調和装置は、各室内機が独立的に当該室内空間の空調負荷に相応するように設計されている。このような多室型空気調和装置においては、各室内機の空調負荷がそれぞれ異なり、随時変動するため、室外機に可変容量圧縮機を設置し、各室内機と室外機間の通信を用いて負荷と動作状態を確認して冷媒の流れを調節するようになっている。特に、可変容量圧縮機は室外機のマイコンにより制御される。前記室外機のマイコンは、各室内機から受けた情報に基づき、当該室内空間に対する空調運転の状態、温度状態などを点検し、その点検された情報によって圧縮機の容量を制御する。
【０００４】
しかし、従来の多室型空気調和装置は一つの室外機に多数の室内機を連結する方式をとっているため、室外機に設置される圧縮機は最大室内空調負荷に耐えるように設計されなければならない。したがって、一つの圧縮機が最大室内空調負荷に耐えるためには、圧縮機の製作にかなりの難しさがある。すなわち、圧縮機の容量を増大させるためには、設計作業から多くの性能テストを経なければならない。
【０００５】
このような工程で製作された高容量圧縮機は従来の圧縮機に比べて価格が大変高い欠点がある。
【０００６】
この問題点に鑑み、従来には可変容量圧縮機と固定容量圧縮機を混用して、室内空調負荷に相応する方式を適用している。
【０００７】
図１に示すように、インバータ回路の周波数によって容量が変化する可変容量圧縮機１０と一定の容量で動作する固定容量圧縮機２０を並列に連結し、各室内機から受けた室内空調負荷（所要容量）によって室外機マイコン（図示せず）が可変容量圧縮機１０及び固定容量圧縮機２０の容量を制御する。図２に示すように、室内空調負荷が０〜５０％である場合、可変容量圧縮機１０の容量を調節するが、各室内機から受けた室内空調負荷（所要容量）によって一定範囲（Ｒ１）内で、インバータ回路から圧縮機に出力される周波数を変化させて圧縮機の容量を調節する。また、室内空調負荷が５０〜１００％である場合、可変容量圧縮機１０及び固定容量圧縮機２０の容量を調節するが、固定容量圧縮機２０をオンさせた状態で不足した容量に対しては、一定範囲（Ｒ２）内でインバータ回路の周波数によって動作するインバータ型圧縮機１０の容量を調節して対応する方式である。
【０００８】
しかし、従来の空気調和装置が大型建物などの施設物に使用される場合、可変容量圧縮機が負担すべき容量がさらに大きくなるしかなく、このような高容量圧縮機は一つの独立品としての製作が難しく、可能であるといっても、製品価格が高いため、価格の面で負担となる。
【０００９】
したがって、多室型空気調和機においては、大規模の室内空調負荷（所要容量）に効果的に対処する方案が必要になり、従来の圧縮機を用いながらも、莫大な空調容量に対する要求を受容し得る方案が切実に要求されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、室内空調負荷に対応するため、インバータ型圧縮機と２段可変容量圧縮機を相互並列に連結して、圧縮機を安価で具現することができる空気調和装置及びその制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するため、本発明は、可変容量を有する第１圧縮機と、前記第１圧縮機に並列に連結され、第１容量及び第２容量のいずれか一つの容量で運転するように制御される第２圧縮機と、前記第１及び第２圧縮機の総容量が室内空調負荷に応じて線形的に制御されるように、前記第１及び第２圧縮機の容量を制御する制御部とを含む空気調和装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、複数の室内機と、前記複数の室内機に連結される室外機とからなる空気調和装置において、前記室外機は、可変容量を有する第１圧縮機と、前記第１圧縮機に並列に連結され、第１容量及び第２容量のいずれか一つの容量で運転するように制御される第２圧縮機と、前記第１及び第２圧縮機の総容量が前記室内機が要求する室内空調負荷に応じて線形的に制御されるように、前記第１及び第２圧縮機を制御する室外機制御部とを含む空気調和装置を提供する。
【００１３】
また、本発明は、インバータ回路の周波数によって制御される容量を有する第１圧縮機と第１容量及び第２容量のいずれか一つの容量で運転する第２圧縮機とを含む室外機に複数の室内機が連結された空気調和装置の制御方法において、当該室内機が要求する空調容量を算出する段階と、前記第１及び第２圧縮機の総容量が前記算出された空調容量に応じて線形的に制御されるように、前記第１及び第２圧縮機の容量を制御する段階とを含み、前記第１圧縮機の最大容量は前記第２圧縮機の第１容量と同一であり、前記第２圧縮機の第２容量は前記第２圧縮機の第１容量の２倍以上である空気調和装置の制御方法を提供する。
【００１４】
本発明は相互並列に連結された二つの圧縮機を用いて、単一の大容量圧縮機の容量を制御する運転と同様に二つの圧縮機の容量を制御する。一つの圧縮機は圧縮機の容量を線形的に制御するインバータ方式の圧縮機であり、他の圧縮機は相対的に大容量を有し、相違した二つの容量で運転する２段可変圧縮機である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図３Ａ及び図３Ｂは本発明の一実施形態による、インバータ方式の圧縮機と２段可変容量圧縮機が並列に連結された空気調和装置の構成を示す図である。
【００１７】
図３Ａに示すように、本発明による空気調和装置は、相互並列に連結された二つの圧縮機３０、４０を含む。前記圧縮機３０、４０は、一つの室外機８０（図３Ｂ参照）に複数の室内機９０を連結する多室用空気調和装置に適用することができ、圧縮機３０、４０は室外機８０に設けられ、室外機マイコン６０の制御により容量が調節される。
【００１８】
前記第１圧縮機３０の容量は、室外機マイコン６０の制御によりインバータ回路（図示せず）から出力される周波数（回転数）によって調節される。
【００１９】
前記第２圧縮機４０は２段可変容量圧縮機であって、その内部に二つの圧縮室Ｐ１、Ｐ２を有し、その内部のモータ（図示せず）が前記室外機マイコンの制御命令に応じて正回転すると、二つの圧縮室Ｐ１、Ｐ２で共に冷媒の圧縮を行うので、最大容量である１００％の容量で運転される。その内部のモータが前記室外機マイコンの制御命令に応じて逆回転すると、二つの圧縮室Ｐ１、Ｐ２のいずれか一つのみで冷媒圧縮を行うので、最小容量である５０％の容量で運転される。したがって、第２圧縮機４０は室外機マイコン６０によって決定された二つの相違した容量のいずれか一つの容量（最小容量又は最大容量）で運転する。
【００２０】
前記第１圧縮機３０の最大容量は前記第２圧縮機４０の最小容量と同一であり、最大容量の５０％と一致する。ここで、可変容量圧縮機が固定容量圧縮機に比べて価格が高く、圧縮機の最大容量が大きくなるほど圧縮機の価格が高くなるので、できるだけ製造費用を減らすため、第１圧縮機の容量は小さく設定される。ここで、圧縮機３０、４０を示したが、総容量を増大させるため、付加の圧縮機を用いることができる。
【００２１】
容量の相違した第１圧縮機３０と第２圧縮機４０に供給されるオイルが適正状態を維持するための装置を提供することができる。図４に示すように、均油装置を提供することができる。
【００２２】
図４に示すように、前記均油装置は、第１圧縮機３０と第２圧縮機４０の吐出側に設けられ、冷媒とオイルを分離するオイル分離器５０と、第１圧縮機３０とオイル分離器５０との間に設けられ、第１圧縮機３０の油量を感知するオイルセンサー３１と、第１圧縮機３０の流出側とオイル分離器５０との間に設けられ、オイル分離器へのオイル流出を遮断するバルブ３２と、第２圧縮機４０の流出側とオイル分離器５０との間に設けられた毛細管４１、５１とを備える。
【００２３】
前記オイル分離器５０で冷媒から分離されたオイルは各圧縮機３０、４０に供給される。オイルセンサー３１により感知された第１圧縮機の油量は室外機マイコン６０に提供される。室外機マイコン６０は感知された油量と設定基準油量を比較し、その比較結果、第１圧縮機３０でオイルが不足すると判断すると、前記バルブ３２を開放させる。したがって、オイル分離器５０のオイルは各圧縮機３０、４０に供給されるが、前記毛細管４１の抵抗により大部分のオイルは第１圧縮機３０に供給され、前記バルブ３２が閉じた後、第２圧縮機４０に供給される。これに鑑み、毛細管４１の流動抵抗がバルブ３２の流動抵抗より大きく製作されることが好ましい。
【００２４】
以下、本発明による空気調和装置の作用及びその制御方法を、図５及び図６に基づいて具体的に説明する。本発明の方法はマイコンにより用いられるコンピュータ読取り可能媒体にエンコードされた命令として具現できる。
【００２５】
本発明による空気調和装置は、室内空調負荷の変動が激しい多室用空気調和機に適用される。この場合、一つの室外機８０に多数の室内機９０を連結し、室外機８０と室内機９０は相互通信を行い、室外機に設けられた複数の圧縮機を制御する室外機マイコン６０が、各室内機９０から受けた室内空調負荷（所要容量）に応じて圧縮機の容量を制御する動作を説明する。
【００２６】
まず、室外機マイコン６０は各室内機９０から受けた当該室内機の空調負荷を合算して総室内空調負荷（所要容量）を算出する（Ｓ１１０）。
次いで、室外機マイコン６０は算出された総所要容量が０であるかを判断する（Ｓ１２０）。その判断結果、総所要容量が０であると、第１圧縮機３０及び第２圧縮機４０の運転を停止させる（Ｓ１３０）。
【００２７】
段階Ｓ１２０の判断結果、総所要容量が０でないと、総所要容量が第１及び第２圧縮機３０、４０の総容量の３３％以下であるかを判断する（Ｓ１４０）。判断結果、総所要容量が第１及び第２圧縮機３０、４０の総容量の３３％以下であると、第２圧縮機４０の運転を停止させるとともに、図５のＰ１１のように、インバータ回路に介して周波数を印加して第１圧縮機３０の容量を算出された総所要容量に相応するように制御する（Ｓ１５０及びＳ１６０）。
【００２８】
段階Ｓ１４０の判断結果、総所要容量が第１及び第２圧縮機３０、４０の総容量の３３％より大きいと、総所要容量が第１及び第２圧縮機３０、４０の総容量の６７％以下であるかを判断する（Ｓ１７０）。その判断結果、総所要容量が第１及び第２圧縮機３０、４０の総容量の６７％以下であると、第２圧縮機４０が最小容量で運転するように逆回転させ（図５のＢ参照）、図５のＰ１２のように、インバータ回路を介して周波数を印加して第１圧縮機３０の容量を算出された総所要容量に相応するように調節する（Ｓ１８０及びＳ１９０）。
【００２９】
段階Ｓ１７０の判断結果、総所要容量が圧縮機の総容量の６７％以下でないと、第２圧縮機４０が最大容量で運転するように正回転運転させ（図５のＣ参照）、図５のＰ１３のように、インバータ回路を介して周波数を印加して第１圧縮機３０の容量を前記総所要容量に相応するように制御する（Ｓ２００及びＳ２１０）。
【００３０】
前記段階Ｓ１３０、Ｓ１６０、Ｓ１９０、Ｓ２１０を行った後には、開始段階に復帰する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、インバータ型可変容量圧縮機と２段可変容量圧縮機を並列に連結し、室内空調負荷（所要容量）に応じて制御することができる。本発明は、インバータ型圧縮機が供給する容量が比較的小さく、その減少した容量の分だけ、圧縮機の製作費用が節減するので、価格の面で有利である。また、本発明は、相違した容量を有する圧縮機が均油装置を介して連結されるため、オイルが安定状態で圧縮機に供給されるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変容量圧縮機と固定容量圧縮機を並列に連結した従来の空気調和装置の構成を示す図である。
【図２】図１の圧縮機の容量を制御する動作を説明するグラフである。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、インバータ型圧縮機と２段可変容量圧縮機を並列に連結した空気調和装置の構成を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による多室用空気調和を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、圧縮機に均油管を連結した構成を示す図である。
【図５】図３圧縮機の容量を制御する動作を示すグラフである。
【図６】図３の空気調和装置の制御方法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
３０　第１圧縮機
３１　オイルセンサー
３２　バルブ
４０　第２圧縮機
４１，５１　毛細管
５０　オイル分離器
６０　室外機マイコン
Ｐ１、Ｐ２　圧縮室

Claims (16)

1. 可変容量を有する第１圧縮機と、
   前記第１圧縮機に並列に連結され、第１容量及び第２容量のいずれか一つの容量で運転するように制御される第２圧縮機と、
   前記第１及び第２圧縮機の総容量が室内空調負荷に応じて線形的に制御されるように、前記第１及び第２圧縮機の容量を制御する制御部と
   を含むことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記第１圧縮機の可変容量はインバータ回路の周波数によって制御されることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記第１圧縮機の最大容量は前記第２圧縮機の第１容量と同一であり、前記第２圧縮機の第２容量は前記第２圧縮機の第１容量の２倍以上であることを特徴とする請求項２記載の空気調和装置。
4. 前記第２圧縮機は二つの圧縮室を有し、前記第２圧縮機は、前記第２圧縮機のモータが正回転すると、前記二つの圧縮室が圧縮を行って前記第２容量で運転し、前記第２圧縮機のモータが逆回転すると、前記二つの圧縮室の一つが圧縮を行って前記第１容量で運転することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
5. 前記空気調和装置は、前記第１及び第２圧縮機にオイルを安定に供給しつづけるオイル均油装置をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
6. 前記均油装置は、
   冷媒とオイルを分離するオイル分離器と、
   前記第１圧縮機の油量を感知するため、前記第１圧縮機と前記オイル分離器との間に配置されるオイルセンサーと、
   前記オイル分離器へのオイル流出を遮断するため、前記第１圧縮機の流出側と前記オイル分離器との間に配置されるバルブと、
   前記第２圧縮機の流出側と前記オイル分離器との間に配置される少なくとも一つの毛細管と
   を含むことを特徴とする請求項５記載の空気調和装置。
7. 前記制御部は、前記第１圧縮機の感知された油量と設定基準油量を比較して前記バルブが開放されたか否かを判断することを特徴とする請求項６記載の空気調和装置。
8. 前記オイルは前記毛細管の抵抗により前記第１圧縮機に供給され、前記バルブの閉鎖の後、前記第２圧縮機に供給されることを特徴とする請求項７記載の空気調和装置。
9. 前記毛細管の流動抵抗は前記バルブより大きいことを特徴とする請求項６記載の空気調和装置。
10. 前記第１圧縮機はインバータ型圧縮機であることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
11. 複数の室内機と、前記複数の室内機に連結される室外機とからなる空気調和装置において、前記室外機は、
    可変容量を有する第１圧縮機と、
    前記第１圧縮機に並列に連結され、第１容量及び第２容量のいずれか一つの容量で運転するように制御される第２圧縮機と、
    前記第１及び第２圧縮機の総容量が前記室内機が要求する室内空調負荷に応じて線形的に制御されるように、前記第１及び第２圧縮機を制御する室外機制御部と
    を含むことを特徴とする空気調和装置。
12. 前記第１圧縮機はインバータ型圧縮機であることを特徴とする請求項１１記載の空気調和装置。
13. インバータ回路の周波数によって制御される容量を有する第１圧縮機と第１容量及び第２容量のいずれか一つの容量で運転する第２圧縮機とを含む室外機に複数の室内機が連結された空気調和装置の制御方法において、
    当該室内機が要求する空調容量を算出する段階と、
    前記第１及び第２圧縮機の総容量が前記算出された空調容量に応じて線形的に制御されるように、前記第１及び第２圧縮機の容量を制御する段階と
    を含み、
    前記第１圧縮機の最大容量は前記第２圧縮機の第１容量と同一であり、前記第２圧縮機の第２容量は前記第２圧縮機の第１容量の２倍以上であることを特徴とする空気調和装置の制御方法。
14. 前記制御段階は、
    前記算出された空調容量が０であると、前記第１及び第２圧縮機の運転を停止させる段階と、
    前記算出された空調容量が０より大きくて前記第１圧縮機の最大容量以下であると、前記算出された空調容量に相応して前記インバータ回路から出力される周波数を印加することにより、前記第２圧縮機の運転を停止させるとともに前記第１圧縮機の容量を制御する段階と、
    前記算出された空調容量が前記第１圧縮機の最大容量より大きくて前記第２圧縮機の第２容量以下であると、前記算出された空調容量に相応して前記インバータ回路から出力される周波数を印加することにより、前記第２圧縮機が前記第１容量で運転するようにするとともに前記第１圧縮機の容量を制御する段階と、
    前記算出された空調容量が前記第２圧縮機の第２容量より大きいと、前記算出された空調容量に相応して前記インバータ回路から出力される周波数を印加することにより、前記第２圧縮機が前記第２容量で運転するようにするとともに前記第１圧縮機の容量を制御する段階と
    を含むことを特徴とする請求項１３記載の空気調和装置の制御方法。
15. インバータ回路の周波数によって制御される容量を有する第１圧縮機と第１容量及び第２容量のいずれか一つの容量で運転する第２圧縮機とを含む室外機に複数の室内機が連結された空気調和装置の制御に関連した工程を行うためのデータを記憶する記憶媒体において、前記工程は、
    当該室内機が要求する空調容量を算出する段階と、
    前記第１及び第２圧縮機の総容量が前記算出された空調容量に応じて線形的に制御されるように、前記第１及び第２圧縮機の容量を制御する段階と
    を含み、
    前記第１圧縮機の最大容量は前記第２圧縮機の第１容量と同一であり、前記第２圧縮機の第２容量は前記第２圧縮機の第１容量の２倍以上であることを特徴とする記憶媒体。
16. 前記制御段階は、
    前記算出された空調容量が０であると、前記第１及び第２圧縮機の運転を停止させる段階と、
    前記算出された空調容量が０より大きくて前記第１圧縮機の最大容量以下であると、前記算出された空調容量に相応して前記インバータ回路から出力される周波数を印加することにより、前記第２圧縮機の運転を停止させるとともに前記第１圧縮機の容量を制御する段階と、
    前記算出された空調容量が前記第１圧縮機の最大容量より大きくて前記第２圧縮機の第２容量以下であると、前記算出された空調容量に相応して前記インバータ回路から出力される周波数を印加することにより、前記第２圧縮機が前記第１容量で運転するようにするとともに前記第１圧縮機の容量を制御する段階と、
    前記算出された空調容量が前記第２圧縮機の第２容量より大きいと、前記算出された空調容量に相応して前記インバータ回路から出力される周波数を印加することにより、前記第２圧縮機が前記第２容量で運転するようにするとともに前記第１圧縮機の容量を制御する段階と
    を含むことを特徴とする請求項１５記載の記憶媒体。

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