JP3819510B2

JP3819510B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP3819510B2
Application number: JP02796497A
Authority: JP
Inventors: 鋼平佐藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JPH10227509A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、能力可変型定速圧縮機を備えた空気調和機に係り、消費エネルギーの低減を図りつつ、適切な空気調和を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の空気調和機では、冷暖房時における室温のオーバシュートやハンチングを防止するため、利用側（室内熱交換器）の能力要求に応じて、熱源側（圧縮機）で能力制御を行うものが主流となっている。圧縮機の能力制御方法としては、インバータ装置を用いて交流電流の周波数を変換し、これにより圧縮機の駆動回転数をリニアに制御するものが多い。この方法によれば、圧縮機の能力を０〜定格点まで任意に変動させることができるため、略完全な空気調和制御が実現可能となる。ところが、インバータ装置には、周波数変換に伴うエネルギーロスが避けられない他、望ましくない電磁波を環境に放出したり、大型のものでは装置コストが高くなる等、種々の問題がある。
【０００３】
そこで、特開平８−２４７５６０号等では、一定速度で駆動される圧縮機構が内装された定速圧縮機を用いながら、パワーセーブ機構や冷媒戻し回路により能力制御を行う能力可変型定速圧縮機が提案されている。パワーセーブ機構は、圧縮機構のシリンダ側壁等に弁装置を付設したもので、この弁装置を開放することにより、例えば、圧縮行程前半における圧縮仕事が行われなくなる。また、冷媒戻し回路は、例えば、圧縮機の吐出側冷媒回路と吸込側冷媒回路との間にバイパス回路を設け、このバイパス回路に介装された弁装置を開放することにより、圧縮後の冷媒の一部を吸込側冷媒回路に環流させる。
【０００４】
能力可変型定速圧縮機と通常の定速圧縮機とを組み合わせた場合、両圧縮機を個別に運転あるいは停止させたり、パワーセーブ機構や冷媒戻し回路を用いることにより、多段階の能力制御が可能となる。例えば、能力可変型定速圧縮機の定格能力を４馬力、定速圧縮機の定格能力を６馬力とし、パワーセーブ機構による能力可変型定速圧縮機の能力低減量を２馬力、冷媒戻し回路による能力低減量を１馬力とすると、１〜１０馬力の範囲で１馬力毎（すなわち、１０段階）に能力が切換えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した冷媒戻し回路を開放させると、圧縮後の冷媒の一部が吸込側冷媒回路に環流するため、圧縮機は無駄な圧縮仕事を行うことになる。例えば、９馬力の能力で運転が行われる際には、冷媒戻し回路により１馬力の圧縮仕事が廃棄されるが、エネルギー消費は１０馬力の能力で運転が行われるときと略同等となる。これにより、インバータ装置と同等あるいはそれ以上のエネルギーロスが発生し、能力可変型定速圧縮機の採用を難しくさせる要因となっていた。尚、冷媒戻し回路を設けず、パワーセーブ機構のみによる能力制御を行うことも考慮されたが、その場合には、上述した圧縮機構成では能力切換えが２馬力毎（すなわち、５段階）となってしまう。そのため、空気調和機においては、利用側の能力要求が小さい（例えば、１〜３馬力程度）場合に、室温のオーバシュートやハンチングが起こり、被空調空間におけるユーザーの快適性を損なう虞があった。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みなされたものであり、消費エネルギーの低減等を図りつつ、適切な空気調和を実現した空気調和機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、所定速度で駆動される圧縮機構が内装された定速圧縮機と、前記圧縮機構に対して圧縮仕事の一部を行わせなくするパワーセーブ手段と、前記定速圧縮機により圧縮された冷媒の一部を当該定速圧縮機の吐出側冷媒回路から吸込側冷媒回路に環流させる冷媒戻し手段と、利用側からの能力要求に基づき前記定速圧縮機の目標圧縮仕事を決定し、この目標圧縮仕事に応じて前記定速圧縮機の圧縮仕事を調整するべく、前記パワーセーブ手段と前記冷媒戻し手段とを駆動制御する能力制御手段とを備えた空気調和機において、前記能力制御手段は所定の制御則に基づいて、前記冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事を抑制するものであり、前記所定の制御則とは、前記目標圧縮仕事に対応する前記能力要求の範囲の設定にあたって前記冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事の側を前記冷媒戻し手段の駆動を必要としない目標圧縮仕事の側に対して狭くするもの、或いは、現在の目標圧縮仕事に応じて前記冷媒戻し手段を駆動している際に前記要求馬力の単位時間あたりの変化率に基づき所定時間経過後に前記冷媒戻し手段の駆動を必要としない目標圧縮仕事に移行すると推定した場合その移行を先だって行うものを提案する。
【０００８】
この発明によれば、例えば、利用側の能力要求が小さいときには、パワーセーブ手段と冷媒戻し手段とを的確に用いて能力要求に対応した能力制御を行い、利用側の能力要求が大きくなったときには、冷媒戻し手段を用いる比率を少なくなるように能力制御を行う。
【０００９】
また、請求項２の発明では、所定速度で駆動される圧縮機構が内装された複数台の定速圧縮機から構成される圧縮機群と、前記定速圧縮機のうち少なくとも一台の圧縮機構に対して圧縮仕事の一部を行わせなくするパワーセーブ手段と、前記圧縮機群により圧縮された冷媒の一部を当該圧縮機群の吐出側冷媒回路から吸込側冷媒回路に環流させる冷媒戻し手段と、利用側からの能力要求に基づき前記圧縮機群の目標圧縮仕事を決定し、この目標圧縮仕事に応じて前記圧縮機群の圧縮仕事を調整するべく、前記パワーセーブ手段と前記冷媒戻し手段とを駆動制御する能力制御手段とを備えた空気調和機において、前記能力制御手段は、所定の制御則に基づいて、前記冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事を抑制するものであり、前記所定の制御則とは、前記目標圧縮仕事に対応する前記能力要求の範囲の設定にあたって前記冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事の側を前記冷媒戻し手段の駆動を必要としない目標圧縮仕事の側に対して狭くするもの、或いは、現在の目標圧縮仕事に応じて前記冷媒戻し手段を駆動している際に前記要求馬力の単位時間あたりの変化率に基づき所定時間経過後に前記冷媒戻し手段の駆動を必要としない目標圧縮仕事に移行すると推定した場合その移行を先だって行うものを提案する。
【００１０】
この発明によれば、例えば、利用側の能力要求が小さいときには、パワーセーブ手段と冷媒戻し手段とを的確に用いて能力要求に対応した能力制御を一方の定速圧縮機に対して行い、利用側の能力要求がある程度大きくなったときには、冷媒戻し手段を用いる比率を少なくなるように能力制御を一方の定速圧縮機に対して行い、利用側の能力要求がより大きくなったときには、他方の定速圧縮機を更に起動させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、１台の室外ユニット１と複数台の室内ユニット３とからなる空気調和機の概略構成図であり、同図中には実線で冷媒回路を示し、一点鎖線で電気回路を示してある。
【００１４】
室外ユニット１側には、第１，第２圧縮機５，７、電磁式の四方弁９、室外熱交換器１１、電動ファン１３、アキュムレータ１５、オイルセパレータ１７等が設置されている。また、室内ユニット３側には、電動膨張弁２１、室内熱交換器２３、電動ファン２５等が設置されている。冷媒回路を構成する機器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供される冷媒配管３１〜４９により接続されている。図中、２７は後述するパワーセーブ機構の駆動に供される常閉形の第１電磁弁、２９は冷媒戻し回路の開閉に供される常閉形の第２電磁弁、３０はキャピラリチューブである。
【００１５】
室外ユニット１内には、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された、室外側コントロールユニット（以下、室外側ＥＣＵと記す）５１が設置されている。室外側ＥＣＵ５１は、内蔵した制御プログラムや図示しない各種センサ等からの入力情報に基づき、両圧縮機５，７や四方弁９、電動ファン１３、第１，第２電磁弁２７，２９を駆動制御する。
【００１６】
一方、室内ユニット３内には、ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された、室内側コントロールユニット（以下、室内側ＥＣＵと記す）５２が設置されている。室内側ＥＣＵ５２は、内蔵した制御プログラムや図示しないリモートコントローラおよび各種センサ等からの入力信号に基づき、電動膨張弁２１や電動ファン２５の駆動制御を行うと共に、室外側ＥＣＵ５１との間で相互に信号の授受を行う。
【００１７】
第１実施形態の場合、第１，第２圧縮機５，７は共に上下一対の回転圧縮要素を有する電動ツインロータ型の定速圧縮機であり、第１圧縮機５側の定格出力が４馬力、第２圧縮機７側の定格出力が６馬力となっている。また、第１圧縮機５には、図２に示すパワーセーブ機構が設けられており、その作動により第１圧縮機５の圧縮仕事が２馬力にセーブされる。
【００１８】
以下、パワーセーブ機構の構造および作用を説明する。
【００１９】
第１圧縮機５の圧縮機構６１は、図２にその半裁縦断面を示すように、メインフレーム６５とベアリングプレート６７とに挟持された上下一対のシリンダ６９，７０と、両シリンダ６９，７０および中間プレート７１により画成された上下一対のシリンダ室７３，７５と、両シリンダ室７３，７５の内周面に沿って偏心回転するロータ７７，７９とからなっている。図中、８０は圧縮機ケーシングである。
【００２０】
パワーセーブ機構８１は、両シリンダ室７３，７５を所定の連通部位で連通させるもので、シリンダ６９，７０および中間プレート７１の外周部を上下方向に貫通するバルブ孔８３と、このバルブ孔８３に摺動自在に保持された上下一対のピストンバルブ８５，８６と、これらピストンバルブ８５，８６を互いに離間する方向に付勢するバルブスプリング（圧縮コイルスプリング）８７とを主要構成部材としている。尚、中間プレート７１の部分では、ピストンバルブ８５，８６に対するストッパを形成するべく、バルブ孔８３の内径がピストンバルブ８５，８６の外径より小径となっている。また、バルブスプリング８７は、両ピストンバルブ８５，８６の受圧面に所定値以上の高圧（例えば、第１圧縮機５の最大吐出圧の４０％）が作用したときに、完全に圧縮するように設定されている。
【００２１】
バルブ孔８３は、中間プレート７１の近傍に穿孔された一対の連通孔８８，８９を介して、両シリンダ室７３，７５と連通されている。また、両シリンダ６９，７０および中間プレート７１には、バルブ孔８３に平行する冷媒導入孔９１が貫通しており、この冷媒導入孔９１に冷媒配管４６からのガス冷媒が導入される。更に、メインフレーム６５とベアリングプレート６７とには、それぞれ、バルブ孔８３と冷媒導入孔９１とを連通させる連通凹部９３，９４が形成されている。
【００２２】
前述した第１電磁弁２７は、第１圧縮機５の吐出側冷媒配管３１と吸入側冷媒配管４３とを連通する第１，第２バイパス配管４５，４６の間に介装されている。そして、冷媒導入孔９１に連通するパワーセーブ配管４７は、第１バイパス配管４５に接続しており、その接続部位の上流にはガス冷媒の流量を絞るためのキャピラリチューブ９５が配設されている。
【００２３】
第１実施形態では、パワーセーブ機構８１を作動させる場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を開放して第１バイパス配管４５と第２バイパス配管４６とを連通させる。第１電磁弁２７の閉鎖時において、パワーセーブ配管４７には、第１バイパス配管４５を介して、吐出側冷媒配管３１からの高圧冷媒ガスが導入されているが、第１電磁弁２７が開放されると、この高圧冷媒ガスが第２バイパス配管４６を介して吸入側冷媒配管４３に流出する。
【００２４】
そして、第１バイパス配管４５からの高圧冷媒ガスの供給がキャピラリチューブ９５の作用によりごく少量であることから、パワーセーブ配管４７には吸入側冷媒配管４３からの低圧冷媒ガスが流入することになる。尚、キャピラリチューブ９５には、第１，第２バイパス配管４５，４６を介して連通された際において、吐出側冷媒配管３１から吸入側冷媒配管４３に流出する高圧冷媒ガスの量をごく少なくする作用もある。
【００２５】
これにより、両ピストンバルブ８５，８６は、バルブスプリング８７のばね力により、図２に示したように、メインフレーム６５またはベアリングプレート６７の端面に押し付けられる。その結果、両シリンダ室７３，７５は、連通孔８８，８９およびバルブ孔８３を介して連通されることになり、圧縮機構６１における圧縮仕事の一部（第１実施形態では、５０％＝２馬力）がセーブされる。尚、図３にはパワーセーブ機構８１の作用を模式的に示してあるが、パワーセーブ機構８１の作動時には、圧縮行程にあるシリンダ室（図３では、シリンダ室７３）から吸入行程にあるシリンダ室（図３では、シリンダ室７５）にガス冷媒が流出する。
【００２６】
一方、パワーセーブ機構８１の作動を停止させる場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を閉鎖して第１バイパス配管４５と第２バイパス配管４６との連通を遮断させる。すると、パワーセーブ配管４７には、第１バイパス配管４５を介して、吐出側冷媒配管３１からの高圧冷媒ガスが導入され、更に、この高圧冷媒ガスが、図４に示したように、冷媒導入孔９１および連通凹部９３，９４を介して、バルブ孔８３に流入する。
【００２７】
すると、両ピストンバルブ８５，８６の受圧面に高圧（この場合、第１圧縮機５の最大吐出圧の５０％）が作用し、バルブスプリング８７が圧縮することにより、両ピストンバルブ８５，８６が互いに接近して中間プレート７１に当接する。その結果、両ピストンバルブ８５，８６の外周面により連通孔８８，８９が閉鎖され、両シリンダ室７３，７５間が連通されなくなる。これにより、圧縮機構６１では圧縮仕事が全て行われ、第１圧縮機５が定格出力（第１実施形態では、４馬力）を発生することになる。
【００２８】
次に、冷媒戻し回路の構成および作用を説明する。
【００２９】
第１実施形態の冷媒回路では、オイルセパレータ１７から四方弁９への高圧側冷媒配管３４と四方弁９からアキュムレータ１５への低圧側冷媒配管４２とが冷媒戻し配管４９により連通されており、この冷媒戻し配管４９の管路には前述した第２電磁弁２９とキャピラリチューブ３０とが介装されている。
【００３０】
第１実施形態では、室外ユニット１での圧縮仕事を廃棄する場合、室外側ＥＣＵ５１は、第１電磁弁２７を開放して高圧側冷媒配管３４と低圧側冷媒配管４２とを連通させる。すると、高圧側冷媒配管３４内の高圧冷媒ガスが低圧側冷媒配管４２側に流出し、第１圧縮機５あるいは第２圧縮機７が行った圧縮仕事の一部が廃棄される。圧縮仕事の廃棄量はキャピラリチューブ３０により制御され、第１実施形態では、パワーセーブ機構８１によるセーブ量の半分（すなわち、１馬力）に設定されている。
【００３１】
次に、冷房運転時における冷媒の流れを説明する。
【００３２】
アキュムレータ１５から冷媒配管４３，４４を経由して第１，第２圧縮機５，７に吸引されたガス冷媒は、断熱圧縮されることにより高温の高圧ガス冷媒となって両圧縮機５，７から吐出される。吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒配管３２，３３、オイルセパレータ１７、冷媒配管３４を経由して、四方弁９により進路を制御された後、冷媒配管３５を経由して室外熱交換器１１に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１１内を通過する間に外気により冷却され、凝縮することによって液冷媒となった後、冷媒配管３６〜３８を経由して各室内ユニット３の電動膨張弁２１に流入する。
【００３３】
液冷媒は、電動膨張弁２１で流量を制御された後、室内熱交換器２３に流入し、室内熱交換器２３内を通過する間に気化してガス冷媒となり、気化潜熱により電動ファン２５が送風した室内空気を冷却する。この際、室内側ＥＣＵ５２は、設定温度と室温との偏差に基づき電動ファン７の回転数を制御すると共に、室内熱交換器２３の入口側冷媒温度と出口側冷媒温度との偏差が所定値（例えば、０〜１℃）となるように電動膨張弁２１の開弁量（弁体駆動用ステップモータのステップ数）を制御する。
【００３４】
室内熱交換器２３で気化したガス冷媒は、冷媒配管３９〜４１、四方弁９、冷媒配管４２を経由してアキュムレータ１５に流入し、冷媒配管４３，４４から再び第１，第２圧縮機５，７に吸引される。
【００３５】
一方、暖房運転時には、四方弁９が破線で示すように切り換えられ、破線の矢印で示すように、冷媒の流れも冷房運転時とは逆になる。すなわち、第１，第２圧縮機５，７から吐出された高温の高圧ガス冷媒は、室内熱交換器２３に導入された後、室内熱交換器２３内を通過する間に凝縮して液冷媒となり、凝縮潜熱により電動ファン２５が送風した室内空気を加熱する。次に、液冷媒は、室外熱交換器１１に流入し、室外熱交換器１１内を通過する間に外気により加熱され、気化することによってガス冷媒となった後、アキュムレータ１５から第１，第２圧縮機５，７に再び吸入される。
【００３６】
さて、空気調和機の運転が開始されると、室外側ＥＣＵ５１は、各室内側ＥＣＵ５２からの入力信号から算出した能力要求Ｐｄに基づき目標圧縮仕事Ｗｔを決定し、第１，第２圧縮機５，７の駆動制御の他、パワーセーブ制御および冷媒戻し制御を行う。
【００３７】
すなわち、図５に示すように、目標圧縮仕事Ｗｔが１０馬力の場合には、第１，第２圧縮機５，７を起動させるマグネットスイッチをＯＮにする。第１，第２圧縮機５，７の定格出力は４馬力および６馬力であるから、パワーセーブ機構８１の第１電磁弁２７および冷媒戻し配管４９の第２電磁弁２９がＯＦＦ（閉鎖）した状態では１０馬力の圧縮仕事を得ることができる。
【００３８】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが９馬力の場合には、第１，第２圧縮機５，７を起動させるマグネットスイッチをＯＮとしたままで、第２電磁弁２９を開放させて冷媒戻し配管４９により１馬力の圧縮仕事を減じる。
【００３９】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが８馬力の場合には、第１，第２圧縮機５，７のマグネットスイッチを共にＯＮとしたままで、第１電磁弁２７を開放させてパワーセーブ機構８１を作動させる。この場合、パワーセーブ機構８１により、第１圧縮機５の圧縮仕事が２馬力となり、他方の圧縮機１２の圧縮仕事は６馬力であるから、圧縮仕事の合計は８馬力となる。
【００４０】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが７馬力の場合には、第１，第２圧縮機５，７のマグネットスイッチを共にＯＮとしたままで、第１電磁弁２７を開放させてパワーセーブ機構８１を作動させて８馬力の圧縮仕事を得た上で、第２電磁弁２９を開放させて冷媒戻し配管４９により１馬力の圧縮仕事を減じる。
【００４１】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが６馬力の場合には、第２圧縮機７のマグネットスイッチのみをＯＮにし、６馬力の圧縮仕事を得る。
【００４２】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが５馬力の場合には、第２圧縮機７のマグネットスイッチのみをＯＮとしたままで、第２電磁弁２９を開放させて冷媒戻し配管４９により１馬力の圧縮仕事を減じる。
【００４３】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが４馬力の場合には、第１圧縮機５のマグネットスイッチのみをＯＮにし、４馬力の圧縮仕事を得る。
【００４４】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが３馬力の場合は、第１圧縮機５のマグネットスイッチのみをＯＮとしたまま、第２電磁弁２９を開放させて冷媒戻し配管４９により１馬力分の圧縮仕事を減じる。
【００４５】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが２馬力の場合は、第１圧縮機５のマグネットスイッチのみをＯＮにした上で、第１電磁弁２７を開放させ、パワーセーブ機構８１の作用により２馬力の圧縮仕事を得る。
【００４６】
また、目標圧縮仕事Ｗｔが１馬力の場合は、第１圧縮機５のマグネットスイッチのみをＯＮにした上で、第１電磁弁２７と第２電磁弁２９とを開放させ、パワーセーブ機構８１の作用により２馬力の圧縮仕事を得た上で、冷媒戻し配管４９により１馬力の圧縮仕事を減じる。
【００４７】
以上述べたように、第１実施形態では、第１，第２圧縮機５，７の駆動制御と第１，第２電磁弁２７，２９の開閉制御とを組み合わせることにより、１〜１０馬力まで１馬力毎に１０段階の能力制御が可能となる。ところが、冷媒戻し配管４９により１馬力の圧縮仕事を減じると（奇数馬力で運転すると）、前述したように、第１圧縮機５は無駄な圧縮仕事を行うことになり、エネルギーロスが発生する。そこで、第１実施形態では、能力要求Ｐｄが所定値を超えた場合、以下に述べるようにして奇数馬力での運転を抑制し、エネルギーロスの低減を図る。
【００４８】
すなわち、室外側ＥＣＵ５１は、空気調和機の運転が開始されると、所定の制御インターバル（例えば、１０秒）で、図６の目標圧縮仕事決定サブルーチンを繰り返し実行する。このサブルーチンを開始すると、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ１で各室内側ＥＣＵ５２からの入力信号に基づき能力要求Ｐｄを算出した後、ステップＳ３で能力要求Ｐｄ（０．１馬力単位）が３．３馬力を超えているか否かを判定する。そして、この判定がＮo（否定）であれば、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ５で、能力要求Ｐｄを四捨五入して目標圧縮仕事Ｗｔを得る。
【００４９】
一方、ステップＳ３の判定がＹes（肯定）であった場合、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ７で、偶数馬力Ｎ（４，６，８，１０馬力）となる能力要求Ｐｄの範囲をＮ±０．６馬力とし、目標圧縮仕事Ｗｔが奇数馬力ｎ（５，７，９馬力）となる能力要求Ｐｄの範囲をｎ±０．３馬力として、目標圧縮仕事Ｗｔを決定する。尚、本実施形態では、室外ユニット１の最大能力が１０馬力であるため、能力要求Ｐｄが１０．６馬力を超えた場合には、目標圧縮仕事Ｗｔは１０馬力となる。
【００５０】
このように、本実施形態では、能力要求Ｐｄが３．３馬力を超えた場合、図７のグラフに示したように、能力要求Ｐｄに対する目標圧縮仕事Ｗｔは偶数馬力Ｎとなる場合が奇数馬力ｎとなる場合に較べて多くなる。これにより、冷媒戻し配管４９により圧縮仕事が廃棄される頻度が少なくなり、エネルギーロスの大幅な低減が実現された。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態を説明するが、この実施形態については、目標圧縮仕事Ｗｔの決定手順のみが第１実施形態と相違するため、装置構成や各機器類の制御方法等の説明は省略する。
【００５２】
第２実施形態の場合、室外側ＥＣＵ５１は、空気調和機の運転が開始されると、所定の制御インターバル（例えば、１０秒）で、図８の目標圧縮仕事決定サブルーチンを繰り返し実行する。このサブルーチンを開始すると、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ１１で各室内側ＥＣＵ５２からの入力信号に基づき能力要求Ｐｄを算出した後、ステップＳ１３で能力要求Ｐｄを四捨五入して目標圧縮仕事Ｗｔを得る。
【００５３】
次に、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ１５で、目標圧縮仕事Ｗｔが３馬力以上であるか否かを判定し、この判定がＮoであればそのままスタートに戻る。ステップＳ１５の判定がＹesであった場合、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ１７で目標圧縮仕事Ｗｔが奇数馬力であるか否かを判定し、この判定がＮoであればそのままスタートに戻る。
【００５４】
ステップＳ１７の判定がＹes、すなわち、目標圧縮仕事Ｗｔが３馬力以上でかつ奇数馬力であった場合、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ１９で能力要求Ｐｄの変化率（時間微分値）ΔＰｄを算出する。しかる後、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ２１で、算出した変化率ΔＰｄに基づいて、ａ分（例えば、３分）後に目標圧縮仕事Ｗｔが偶数馬力に移行するか否かを判定し、この判定がＮoであればそのままスタートに戻る。
【００５５】
ステップＳ２１の判定がＹesであった場合、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ２３で、偶数馬力への移行を先立って行う。すなわち、目標圧縮仕事Ｗｔを７馬力として運転中している際に、能力要求Ｐｄが上昇してステップＳ２１の判定がＹesになった場合、室外側ＥＣＵ５１は、目標圧縮仕事Ｗｔを８馬力に切り換える。あるいは、目標圧縮仕事Ｗｔを７馬力として運転している際に、能力要求Ｐｄが下降してステップＳ２１の判定がＹesになった場合、室外側ＥＣＵ５１は、目標圧縮仕事Ｗｔを６馬力に切り換える。
【００５６】
このように、第２実施形態では、目標圧縮仕事Ｗｔが３馬力を超えた場合、図９に示したように、能力要求Ｐｄに対する目標圧縮仕事Ｗｔは偶数馬力Ｎとなる場合が奇数馬力ｎとなる場合に較べて多くなる。これにより、第１実施形態と同様に、冷媒戻し配管４９により圧縮仕事が廃棄される頻度が少なくなり、エネルギーロスの大幅な低減が実現された。尚、本実施形態の場合、運転状況によっては殆どの場合に偶数馬力で運転され、室温のハンチングが発生する虞があるが、その場合にはこの制御を中止する。また、室内熱交換器の凝縮あるいは蒸発温度が規定値を外れる場合にも、これを解消するための制御を優先する。
【００５７】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらの実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では２台の定速圧縮機のうち１台にパワーセーブ機構と冷媒戻し回路とを設けるようにしたが、単一の定速圧縮機を用いるようにしてもよいし、３台以上の圧縮機を用いるようにしてもよい。また、冷媒戻し制御を行う目標圧縮仕事の下限値や能力制御の単位については、システム構成等に応じて種々選択可能である。また、パワーセーブ機構については、例えば、圧縮機ケーシングの外部に連通回路と電磁弁とを設ける等、種々の構造が考えられる。その他、冷媒回路の具体的構成や制御に用いる各種数値等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パワーセーブ機構と冷媒液戻し回路とにより能力制御を行うようにしたため、インバータ圧縮機を用いずに定速圧縮機のみできめ細かく出力を制御することができ、しかも所定の制御則に基づいて、冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事を抑制するようにしたため、全体として、快適な空調状態を損なうことなくエネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の冷媒および電気回路図である。
【図２】パワーセーブ機構の作動状態を示す半裁縦断面図である。
【図３】パワーセーブ機構の作用を示す説明図である。
【図４】パワーセーブ機構の不作動状態を示す半裁縦断面図である。
【図５】目標圧縮仕事と各機器の作動との関係を示す図である。
【図６】第１実施形態における目標圧縮仕事決定サブルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図７】第１実施形態の作用を説明するグラフである。
【図８】第２実施形態における目標圧縮仕事決定サブルーチンの手順を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態の作用を説明するグラフである。
【符号の説明】
１室外ユニット
３室内ユニット
５第１圧縮機
７第２圧縮機
２７第１電磁弁
２９第２電磁弁
４９冷媒戻し配管
５１室外側ＥＣＵ
８１パワーセーブ機構

Claims

所定速度で駆動される圧縮機構が内装された定速圧縮機と、前記圧縮機構に対して圧縮仕事の一部を行わせなくするパワーセーブ手段と、前記定速圧縮機により圧縮された冷媒の一部を当該定速圧縮機の吐出側冷媒回路から吸込側冷媒回路に環流させる冷媒戻し手段と、利用側からの能力要求に基づき前記定速圧縮機の目標圧縮仕事を決定し、この目標圧縮仕事に応じて前記定速圧縮機の圧縮仕事を調整するべく、前記パワーセーブ手段と前記冷媒戻し手段とを駆動制御する能力制御手段とを備えた空気調和機において、前記能力制御手段は所定の制御則に基づいて、前記冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事を抑制するものであり、前記所定の制御則とは、前記目標圧縮仕事に対応する前記能力要求の範囲の設定にあたって前記冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事の側を前記冷媒戻し手段の駆動を必要としない目標圧縮仕事の側に対して狭くするもの、或いは、現在の目標圧縮仕事に応じて前記冷媒戻し手段を駆動している際に前記要求馬力の単位時間あたりの変化率に基づき所定時間経過後に前記冷媒戻し手段の駆動を必要としない目標圧縮仕事に移行すると推定した場合その移行を先だって行うものであることを特徴とする空気調和機
所定速度で駆動される圧縮機構が内装された複数台の定速圧縮機から構成される圧縮機群と、前記定速圧縮機のうち少なくとも一台の圧縮機構に対して圧縮仕事の一部を行わせなくするパワーセーブ手段と、前記圧縮機群により圧縮された冷媒の一部を当該圧縮機群の吐出側冷媒回路から吸込側冷媒回路に環流させる冷媒戻し手段と、利用側からの能力要求に基づき前記圧縮機群の目標圧縮仕事を決定し、この目標圧縮仕事に応じて前記圧縮機群の圧縮仕事を調整するべく、前記パワーセーブ手段と前記冷媒戻し手段とを駆動制御する能力制御手段とを備えた空気調和機において、前記能力制御手段は所定の制御則に基づいて、前記冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事を抑制するものであり、前記所定の制御則とは、前記目標圧縮仕事に対応する前記能力要求の範囲の設定にあたって前記冷媒戻し手段の駆動を必要とする目標圧縮仕事の側を前記冷媒戻し手段の駆動を必要としない目標圧縮仕事の側に対して狭くするもの、或いは、現在の目標圧縮仕事に応じて前記冷媒戻し手段を駆動している際に前記要求馬力の単位時間あたりの変化率に基づき所定時間経過後に前記冷媒戻し手段の駆動を必要としない目標圧縮仕事に移行すると推定した場合その移行を先だって行うものであることを特徴とする空気調和機。