JP2009236398A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 単純な構成で、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優れた空気調和装置を提供する。
【解決手段】 空気調和装置10は、圧縮機21、室外熱交換機22、膨張弁23を有する複数の室外ユニット11と、該室外ユニット11と液管13、ガス管14を介して接続される複数の室内ユニット12と、を備えた空気調和装置において、複数の前記室外ユニット11のうちの一台の室外ユニット11aに備えられる前記圧縮機21aは、冷媒圧縮室55a,55bを複数有するロータリ式の圧縮機であり、複数の前記冷媒圧縮室55a,55bのうちの少なくともひとつ55bは休止可能であることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 空気調和装置10は、圧縮機21、室外熱交換機22、膨張弁23を有する複数の室外ユニット11と、該室外ユニット11と液管13、ガス管14を介して接続される複数の室内ユニット12と、を備えた空気調和装置において、複数の前記室外ユニット11のうちの一台の室外ユニット11aに備えられる前記圧縮機21aは、冷媒圧縮室55a,55bを複数有するロータリ式の圧縮機であり、複数の前記冷媒圧縮室55a,55bのうちの少なくともひとつ55bは休止可能であることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、複数の室外ユニットおよび複数の室内ユニットを備えた空気調和装置に係り、特に容量を可変としたものに関する。
空気調和装置において、それぞれ圧縮機を備えた複数台の室外ユニットと、複数台の室内ユニットとが冷媒配管を介して並列に接続されて構成された空気調和装置が知られている。この種のマルチタイプの空気調和装置には、室内ユニット側の容量、接続台数、形態が自由に選択できるメリットがある。一方で、空調する室内機の運転台数および個々の要求能力が常に変化するため、スプリット空調機に対して、容量(能力)の可変幅を格段に大きくする必要がある。
容量を可変とするために、インバータ駆動式の圧縮機およびON/OFFのみを行う商用型圧縮機との組み合わせなどを用いる技術が知られている。しかしながら、この技術においては、大容量になればなるほど、圧縮機の台数が増加し、それに付随して冷凍サイクル部品点数や回路が増加するという問題があり、コストアップの原因となっている。
このようなマルチタイプの空気調和装置に対しては、部分負荷運転が多いため、一般に、中〜低速回転での効率の良いロータリ式圧縮機が、省エネ性の観点からも有利である。極端に回転数の低い(循環量の小さい)運転は効率が低下する傾向にあるため、排除容積を小さくして高速運転することが一般的である。
しかし、室内ユニットが複数台接続されるマルチタイプの空気調和装置において、室内ユニット側の熱交換容量が大きく変化する場合、例えば高外気温度、高室内温度の条件で一室のみが運転される場合には、運転容量(冷媒循環量)を小さくしても、高圧側の圧力上昇が激しく、高圧側圧力が設計圧力を超えないように圧縮機回転数の低下または運転停止して断続運転になる場合がある。特に暖房運転時、室内ユニット側でフィルターつまりがあった場合等には空調運転を満足にできない場合がある。
また、ロータリ式圧縮機の場合、このような負荷が高い条件(高凝縮圧力条件、差圧が大きい運転条件)では、低回転数で運転した場合、慣性力による油の引き込みがブレードの背圧からローラへの押し付け面圧に対して弱くなるため、(楔効果の減少、消滅)摺動部の潤滑が不十分になりローラ部が潤滑不足により主軸部が磨耗するなどの問題がある。
上記のような問題解決のため。容量の異なる容量可変式のロータリ圧縮機を複数組み合わせ、容量可変幅を大きく確保しながら、圧縮機の成績係数の低下する回転数領域を回避する技術が提供されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−343898号公報
しかしながら上記技術では以下のような問題がある。すなわち、圧縮機が複数台となるため、付随する冷凍サイクル部品や回路が複雑となる。また、ディメンションの異なる圧縮機同士の組み合わせで、機外に放出される油の量が異なる場合には、油分離機からの油戻し回路、圧縮機間の均油構造も個別に調整する必要があり、信頼性の高い空気調和を実現することが困難である。
そこで本発明は、単純な構成で、大きな能力可変幅を確保できる空気調和装置を提供することを目的とする。
本発明の一形態に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換機、膨張弁を有する複数の室外ユニットと、該室外ユニットと冷媒配管を介して接続される複数の室内ユニットと、を備えた空気調和装置において、複数の前記室外ユニットのうちの一台に備えられる前記圧縮機は、冷媒圧縮室を複数有するロータリ式の圧縮機であり、複数の前記冷媒圧縮室のうちの少なくともひとつは休止可能であることを特徴とする。
本発明によれば、単純な構成で、大きな能力可変幅を確保できる空気調和装置を提供できる。
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。
本実施形態に係る空気調和装置10は、複数の室外ユニット11(11a、11b、11c)と、複数の室内ユニット12(12a〜12f)を備えたマルチタイプの空気調和装置である。複数の室内ユニット12a〜12fと複数の室外ユニット11a、11b、11cとは、冷媒配管としての液管13およびガス管14によって並列に接続されている。なお、ここでは一例として室外ユニット11を3台、室内ユニット12を6台備えた場合を示すが、これに限られるものではない。
本実施形態に係る空気調和装置10は、複数の室外ユニット11(11a、11b、11c)と、複数の室内ユニット12(12a〜12f)を備えたマルチタイプの空気調和装置である。複数の室内ユニット12a〜12fと複数の室外ユニット11a、11b、11cとは、冷媒配管としての液管13およびガス管14によって並列に接続されている。なお、ここでは一例として室外ユニット11を3台、室内ユニット12を6台備えた場合を示すが、これに限られるものではない。
室外ユニット11a、11b、11c内には、それぞれ、インバータ51によって駆動される密閉型回転式圧縮機21a,21b、21c、室外熱交換器22、電子膨張弁(膨張弁)23、四方弁24、リキッドタンク25、およびアキュムレータ26が連通されている。
また、複数の室内ユニット12a〜12fには、それぞれ、電子膨張弁(膨張弁)31、室内熱交換器32、が配置されている。
圧縮機21の冷媒吐出口に吐出管41を介して四方弁24が接続され、その四方弁24に室外熱交換器22が接続されている。室外熱交換器22に対し、外気供給用の室外ファン27が設けられている。
吐出管41と吸込管44との間に油戻し管45の一端が接続され、その他端がキャピラリチューブ47を介してオイルセパレータ46に接続されている。
室外熱交換器22には電子膨張弁23および冷媒量調整用のリキッドタンク25を介して複数の電子膨張弁31が接続され、その各電子膨張弁31に複数の室内熱交換器32がそれぞれ接続されている。これら室内熱交換器32に対し、室内空気循環用の室内ファン33が設けられているとともに、その室内ファン33吸込む室内空気の温度Taを検知する室内温度センサ34が設けられている。
各室内熱交換器32に、上記四方弁24およびアキュムレータ26を介して吸込管44が接続されている。吸込管44にサクションカップ48を介して圧縮機21の冷媒吸込口が接続されている。
上記圧縮機21、吐出管41、四方弁24、室外熱交換器22、室外ファン27、外気温度センサ28、電子膨張弁23、リキッドタンク25、アキュムレータ26、吸込管44、サクションカップ48、オイルセパレータ46は、室外ユニット11に搭載されている。
上記各電子膨張弁23、各室内熱交換器32、各室内ファン33、各室内温度センサ34は、それぞれ室内ユニット12に搭載されている。
一方、制御部50に、四方弁24、外気温度センサ28、各室内温度センサ34、インバータ51、操作器52、電子膨張弁23、各電子膨張弁31、後述する圧縮機の切替弁57が接続されている。
インバータ51は、商用交流電源53の電圧を整流し、その整流後の直流電圧を制御部50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21の駆動電力となる。操作器52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。
3つの室外ユニット11a,11b,11cにそれぞれ設けられた圧縮機21a,21b,21cのうち、一つの圧縮機21aは、2つの冷媒圧縮室(シリンダ)55a,55bを備えるロータリ圧縮機である。さらに、一つの室外ユニット11aには、第2の冷媒圧縮室55bの動作状態を切り替える切替手段としての切替弁57と、バイパス配管58と、第2の吸込管59と、封止部60が設けられている。第2の冷媒圧縮室55b、切替弁57、バイパス配管58、第2の吸込管59及び封止部60によって可変シリンダ機構61が構成される。
室外ユニット11aにおいては、サクションカップ48から、二つの吸込管44、59を介して、二つの圧縮機構55a、55bがそれぞれ接続されている。第2の冷媒圧縮室55bに連通する吸込管59に切替弁57が備えられている。なお、第2の吸込管59に設けられた切替弁57の他方側はバイパス配管58を介して吐出管41に接続される。なお、二つの冷媒圧縮室55a、55bに対する吐出管41は共通している。
この切替弁57の開閉が制御部50によって制御され、第2の冷媒圧縮室55bを休止可能としている。すなわち、切替弁57の切り替えによって、第2の冷媒圧縮室55bを動作させるか、あるいはサクションカップ48からそのまま吐出管41に冷媒を吐出するかが選択可能である。
一方、他の室外ユニット11b、11cには可変シリンダ機構60が設けられていない。すなわち、圧縮機21b、21cは、一つの冷媒圧縮室55aのみ有するロータリ圧縮機であるとともに、切替弁57、バイパス配管58、第2の吸込管59及び封止部60は備えられていない。
こうして、複数台の室外ユニット11a,11b,11cから複数台の室内ユニット12a〜12f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。
冷房時には室内ユニット12の電子膨張弁23で過熱度制御および室内ユニット12間の分留制御を行い、暖房時には室外ユニット11の電子膨張弁23で加熱度制御を行っている。
冷房運転時は、圧縮機21の吐出冷媒が四方弁24、室外熱交換器22、電子膨張弁23、リキッドタンク25、各電子膨張弁31を通して各室内熱交換器32に流れ、その各室内熱交換器32を経た冷媒が四方弁24、アキュムレータ26、吸込管44、およびサクションカップ48を通して圧縮機21に吸込まれる。このとき、室外熱交換器22が凝縮器、各室内熱交換器32が蒸発器として働く。
暖房運転時は、圧縮機21の吐出冷媒が四方弁24、各室内熱交換器32、各電子膨張弁23、リキッドタンク25、電子膨張弁23を通して室外熱交換器22に流れ、その室外熱交換器22を経た冷媒が四方弁24、アキュムレータ26、吸込管44、およびサクションカップ48を通して圧縮機21に吸込まれる。このとき、各室内熱交換器32が凝縮器、室外熱交換器22が蒸発器として働く。
制御部50は、例えば、暖房時に一台運転などの容量の小さい運転を行った場合には、複数の室外ユニット11a,11b,11cのうち、複数の冷媒圧縮室55a,55bを備える室外ユニット11aを作動させるとともに、各室内ユニット12の空調負荷の総和(総空調負荷)に応じて冷媒圧縮室21aの切替弁57を制御する機能を有する。なお、冷房時に小容量の室内ユニット12の運転をする場合も同様である。
図2に、本実施形態にかかる空気調和装置10における圧縮機21aの回転数(空調能力)と成績係数の特性を示した例を示す。なお、可変シリンダ機構61を用いない圧縮機のみを用いた空気調和装置の圧縮機の回転数(空調能力)と成績係数の特性を二点差線で示す。
制御部50は、例えば室内ユニット12の要求能力が一定値Qa以上となる場合に二つの冷媒圧縮室55a,55bを作動させ、要求能力が一定値Qa未満である場合に一方の冷媒圧縮室55bを休止させる。
本実施形態の空気調和装置10では、能力Q(W)がQaまでの低負荷の場合には1つの冷媒圧縮室55aのみで作動させるとともに、一定値Qa以上においては2つの冷媒圧縮室55a,55bで作動させることにより、要求能力が低い低負荷の場合にも高い回転数が維持され、高い成績係数(効率)が得られる。
本実施形態によれば以下のような効果が得られる。すなわち、圧縮機21の搭載個数を増やすことなく、能力可変幅を大きく取ることができ、一台の室外ユニット11aにおいて、容量の異なる室内ユニットが複数台接続される個別分散能力制御に対応できる。
したがって、小容量の室内ユニット運転等、循環量が小さく負荷の高い(凝縮温度が高い)運転パターンでも必要回転数が確保しやすくなるため、圧縮機21のローラとブレード間の潤滑を十分に確保しながら、高圧側圧力上昇による保護動作などをさせることなく、適切な空調を行うことができる。
また、一般に圧縮機の効率の低下しやすい低速運転時に、1つの冷媒圧縮室(シリンダ)を休止することで、効率のよい回転数まで引き上げることが可能で、部分負荷特性、期間消費電力特性等を向上させる効果が得られる。
また、高気密、高断熱の住宅、ビル、コンパートメントなど、小さな冷暖房負荷で運転される場合にも、高効率運転が可能である。また、容量可変幅が大きく取れることにより、室内ユニットの最小容量を小さくすることができ、より細分化した空調システムの提供が可能となる。
例えば、暖房時に室内ユニット12a〜12fのいずれか一台による運転などの容量の小さい運転を行った場合等、蒸発器が大きく、凝縮器が小さい運転となり、特に高外気温度では凝縮圧力があがりやすい状況においても、ひとつの冷媒圧縮室55bを休止することにより、圧縮機の回転数をあまり下げずに循環量を下げることが可能となる。
また、冷房時に室内ユニット12a〜12fのうちで容量の小さい室内ユニットの運転をする場合にも、最小循環流量が小さく確保できる。したがって、小蒸発器の運転でも、循環量過多による過剰な蒸発温度の低下やこれに伴う室内空気熱交換の凍結などが発生しない。
このため、単純な構成で、圧縮機21の摺動部の磨耗、圧縮機の吸込側の過熱、圧縮機の運転効率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装置を提供できる。
また、複数の室外ユニット11a,11b,11cのうちの一つの室外ユニット11aの圧縮機21aのみを、複数の冷媒圧縮室55a,55bを備える構成とするだけでよく、他の室外ユニット11b,11cの圧縮機21b,21cは通常の構成とできるので、可変シリンダ機構61が必要となる最小循環量運転を、能力可変幅、省エネ性能を損なうことなく、低コストで実現することができる。
また、室内ユニット12側において複数の分岐管13a,14aに分岐された液管13及びガス管14は、一般に下流側に接続される室内ユニット12の容量に見合った配管径とされるが、このような分岐部の下流側で、液管13での循環流量過多による圧力損失増大やそれにともなう液管13のフラッシング、室内ユニット12間の能力分配(冷媒流量分配)不能状態、などの不具合を防止することができ、適切な蒸発温度での冷房が可能となる。
さらに、可変シリンダ機構61を設けたことにより、更なる低循環量運転が可能となるため、室外ユニットに接続される室内ユニットの最小単位を小さく設定することができ、より小さい空調負荷のスペースの細分化空調が可能となり、空調設計の自由度が増す。
同一容量可変幅で見た場合、圧縮機21の排除容積を大きくとることが可能なため、最大能力での運転周波数を、従来より低く設定することができ、騒音を低減することができる。
なお、上記実施形態において、室外ユニット11aの圧縮機21は2つの冷媒圧縮室55a,55bを備えた場合について説明したが、これに限られるものではなく、3つ以上であっても適用可能である。
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
10…空気調和装置、11(11a,11b,11c)…室外ユニット、
12…室内ユニット、13…液管(冷媒配管)、14…ガス管(冷媒配管)、
21(21a、21b、21c)…圧縮機、22…室外熱交換器、23…電子膨張弁、
24…四方弁、25…リキッドタンク、26…アキュムレータ、27…室外ファン、
28…外気温度センサ、31…電子膨張弁、32…室内熱交換器、3…室内ファン、
34…室内温度センサ、41…吐出管、44.59…吸込管、45…バイパス管、
50…制御部、55a.55b…冷媒圧縮室、57…切替弁、58…バイパス配管、
60…封止部、61…可変シリンダ機構。
12…室内ユニット、13…液管(冷媒配管)、14…ガス管(冷媒配管)、
21(21a、21b、21c)…圧縮機、22…室外熱交換器、23…電子膨張弁、
24…四方弁、25…リキッドタンク、26…アキュムレータ、27…室外ファン、
28…外気温度センサ、31…電子膨張弁、32…室内熱交換器、3…室内ファン、
34…室内温度センサ、41…吐出管、44.59…吸込管、45…バイパス管、
50…制御部、55a.55b…冷媒圧縮室、57…切替弁、58…バイパス配管、
60…封止部、61…可変シリンダ機構。
Claims (2)
- 圧縮機、室外熱交換機、膨張弁を有する複数の室外ユニットと、該室外ユニットと冷媒配管を介して接続される複数の室内ユニットと、を備えた空気調和装置において、
複数の前記室外ユニットのうちの一台に備えられる前記圧縮機は、冷媒圧縮室を複数有するロータリ式の圧縮機であり、
複数の前記冷媒圧縮室のうちの少なくともひとつは休止可能であることを特徴とする空気調和装置。 - 圧縮機、室外熱交換器、及び膨張弁を備えた複数の室外ユニットと、
前記室外ユニットに、冷媒配管を介して接続される複数の室内ユニットと、を備え、
複数の前記室外ユニットのうち、いずれかの室外ユニットの前記圧縮機には、複数の冷媒圧縮室が設けられるとともに、
複数の前記冷媒圧縮室のうちの少なくともいずれかの動作状態を切り替え可能な切替手段が設けられたことを特徴とする、空気調和装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008082777A JP2009236398A (ja) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | 空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008082777A JP2009236398A (ja) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | 空気調和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2009236398A true JP2009236398A (ja) | 2009-10-15 |
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JP2008082777A Withdrawn JP2009236398A (ja) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | 空気調和装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013172327A1 (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
CN109556258A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-04-02 | 广东美的暖通设备有限公司 | 空调系统及其控制方法 |
-
2008
- 2008-03-27 JP JP2008082777A patent/JP2009236398A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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