JP3978080B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【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50Hz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】
請求項1に係る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第1制御手段と、上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第2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3a,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To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,12b、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,18b、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40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YES)、その圧縮機1,2の許容最低運転周波数Famin,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F1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Famin,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109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110)。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113)。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YES)、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104からの子圧縮機2の1台運転に移行する(ステップ105)。
【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121)。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Toc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YES)、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Fa,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、24…室内温度センサ、30…制御部、31,32…インバータ
Claims (6)
- 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第1制御手段と、
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第2制御手段と、
を備えたことを特徴とする空気調和機。 - 前記第1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。
- 前記第1制御手段の設定値は、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2に記載の空気調和機。
- 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。
- 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。
- 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。
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