JPH0123701B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は空気調和装置、詳しくはフアンを付設
し暖房時凝縮器となる第１、第２熱交換器と容量
を段階的に制御する容量制御手段と高圧圧力開閉
器を備えた第１、第２圧縮機とをそれぞれもつ第
１、第２冷媒回路を備え、かつ、前記各熱交換器
を、一方の第１熱交換器が他方の第２熱交換器に
対し、空気流通方向の風下側になるごとく並設
し、前記各容量制御手段を操作して前記第１、第
２圧縮機の総計の容量を段階的に調節することに
より冷凍能力の調整を可能とした空気調和装置に
関する。 （従来技術） 本出願人は以上の如く構成する空気調和装置を
先に特許出願している（特願昭58−74697号）。こ
の先出願に係る空気調和装置は暖房運転時に、吹
出空気温度を制御すべく、第１表および第８図に
示す如く、２台の第１、第２圧縮機５０，５１の
総計の容量段階を調節して冷凍能力を段階的に制
御する如く成していたのである。

【表】 そして、凝縮運転時第１表に示した第３ステツ
プから第４ステツプに移行させる場合のように、
一方の圧縮機の容量を減少させ、他方の圧縮機の
容量を増大させて冷凍能力を全体に減少させる場
合には、凝縮器となる前記第１、第２熱交換器５
２，５３における放熱効果上の配慮から、空気流
通方向風下側にある第１熱交換器５２に対応した
第１圧縮機５０の容量を増加させると共に、他方
の風上側の第２熱交換器５３に対応する第２圧縮
機５１の容量を減少させるように成していたので
ある。 尚、第７図において５４はフアンである。 ところが斯くすると、吹出空気温度が上昇し、
この吹出空気温度を低下さすべく冷凍能力を前記
した第３ステツプから第４ステツプへと能力減少
側に移行させた場合に、この第４ステツプへの移
行直後においては、前記第２熱交換器５３に高温
の余熱が残つているので、前記第１熱交換器５２
に第２熱交換器５３で加熱された高温の空気が流
入する上に、前記第１圧縮機５０の容量の増加に
伴ない第１熱交換器５２の放熱量も増加するため
に、能力ステツプを減少させたにも拘わらず吹出
空気温度および第１圧縮機５０の吐出圧力がかえ
つて上昇し、ひいては該第１圧縮機５０を保護す
る高圧圧力開閉器（図示せず）が開成して該圧縮
機５０が停止する事態が生じていたのである。 この結果、全体に前記第１圧縮機５０の発停頻
度が多くなり、該圧縮機５０の耐久性を損うばか
りでなく、吹出空気温度の安定した制御が行なえ
ない問題を生じていたのである。 （発明の目的） 本発明の目的は、暖房運転時前記した如く、一
方の第２圧縮機の容量を減少させ、他方の第１圧
縮機の容量を増大させて、全体の冷凍能力を減少
させる場合には、前記第２圧縮機の容量を減少さ
せる一方、前記第２熱交換器の余熱が取れるまで
の間前記第１圧縮機の容量増加を抑制し、その
後、該第１圧縮機の容量を所定量まで増大させる
ようにすることにより、前記第１圧縮機の停止頻
度を減少させ、該圧縮機の耐久性を向上させると
共に、吹出空気温度の安定した制御を行えるよう
にする点にある。 （発明の構成） 本発明の構成は、フアンを付設し暖房時凝縮器
となる第１、第２熱交換器と容量を段階的に制御
する容量制御手段と高圧圧力開閉器を備えた第
１、第２圧縮機とをそれぞれもつ２系統の第１、
第２冷媒回路を備え、かつ前記各熱交換器を、一
方の第１熱交換器が他方の第２熱交換器に対し、
空気流通方向の風下側になるごとく並設した空気
調和装置において、吹出空気温度を検出する検出
手段と、吹出空気温度を設定する設定手段と、こ
れら検出手段と設定手段との出力を基に吹出空気
の検出温度と設定温度とを比較する判定手段と、
該判定手段の出力に応じて前記各圧縮機の総計の
容量段階を調節する能力制御指令手段を設ける一
方、前記各圧縮機の総計の容量段階を検出し、前
記第２冷媒回路の前記第２圧縮機の容量を減少さ
せ、かつ前記第１冷媒回路の前記第１圧縮機の容
量を増加させて前記総計の容量段階を冷凍能力減
少側に移行させる調節時、前記第１圧縮機の容量
増加を所定時間抑制させる容量増加抑制手段を設
け、前記第２圧縮機の容量を減少させ、第１圧縮
機の容量を増大させて前記容量段階を冷凍能力減
少側に移行させる時に、前記容量増加抑制手段の
出力により前記第１圧縮機の容量の増加を所定時
間抑制する如く成して、前記移行時、第２熱交換
器の余熱の影響で吹出空気温度や前記第１圧縮機
の吐出ガス圧力が不都合に上昇するのを防止する
如く成したものである。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 先ず、本実施例の空気調和装置の構造を第２，
３図に基づいて概略説明する。 第２，３図において、１は室内ユニツトでＡ，
Ｂは前記室内ユニツト１に接続する２台の室外ユ
ニツトである。前記室内ユニツト１を詳記する
と、該ユニツト１は独立した２系統の第１第２冷
媒回路２，３に各々介装される第１、第２圧縮機
４，５と第１、第２熱交換器６，７およびフアン
８を内装している。そして前記第１熱交換器６は
第２熱交換器７に対し、空気流通方向の風下側に
配設している。また、前記第１、第２圧縮機４，
５はアンローダ機構（図示せず）と該機構を操作
する電磁三方弁９，１０とをもつ容量制御手段を
備えるもので、詳しくは、図示していないが３気
筒を備え、そのうち一気筒に電磁三方弁９，１０
を接続するアンローダ機構（図示せず）を設け、
該アンローダ機構に前記三方弁９，１０を操作し
て前記高低圧を選択的に作用させることにより全
容量運転と、全容量に対し67％の部分容量運転と
が行える如く成している。 従つて、第１、第２圧縮機４，５を各別に容量
制御、又は発停制御することによつて前記圧縮機
４，５の総計の容量段階、即ち前記空気調和装置
の冷凍能力を第２表に示す如く５段階に調節でき
るようにしている。

【表】 尚、第２図中、１１，１１はそれぞれ室外ユニ
ツト１Ａ，１Ｂに内装される熱交換器、１３，１
３は四路切換弁、１４，１４は暖房用の膨張機
構、１５，１５は冷房用の膨張機構、１６，１６
は逆止弁、１７，１７は受液器、１８，１８はア
キユムレータである。そして前記四路切換弁１３
の切換操作により前記２系統の冷媒回路２，３に
実線矢印で示す暖房サイクルと、破線矢印で示す
冷房サイクルとを形成できるようにしている。 又、第３図において１９は複数の被空気調和室
２０，２０に前記フアン８の吹出空気を送るダク
ト、２１は前記被空気調和室２０，２０の吹出口
に設けるダンパーで、室内負荷により開度が調節
されるように成している。更に、２２は前記フア
ン８の吹出空気温度を検出する検出手段で、該検
出手段２２の検出温度を基に後記する制御系Ｘを
作用させて冷凍能力を第２表に示した各ステツプ
に調節し、吹出空気温度を一定に制御する如く成
している。尚、以下冷凍能力のステツプを単に能
力ステツプという。 以上の如く構成する空気調和装置において、暖
房運転時の吹出空気温度を制御すべく第１図にブ
ロツク示する如く前記制御系ｘを構成するのであ
る。 しかしてこの制御系ｘは、前記した吹出空気温
度ｔを検出する検出手段２２を制御入力部とする
のであつて、以下この制御系ｘの基本構成を説明
すると、 (a) 吹出空気温度ｔの設定温度t₀を設定する第１
設定手段２３と、 (b) 前記検出手段２２と第１設定手段２３との出
力を基に検出温度ｔと設定温度t₀とを比較する
第１判定手段２４と、 (c) 前記第１判定手段２４の出力に応じて冷凍能
力を増減または保持すべく、前記各圧縮機４，
５の総計の容量段階（能力ステツプ）を調節す
る能力制御指令手段２５と、 (d) 前記各圧縮機４，５のトータルの容量段階
（能力ステツプ）を検出し、前記第２冷媒回路
３の第２圧縮機５の容量を減少させ、かつ前記
第１冷媒回路２の第１圧縮機４の容量を増加さ
せて前記総計の容量段階を冷凍能力減少側に移
行させる調節時、前記第１圧縮機４の容量増加
を所定時間抑制させる容量増加抑制手段２６ とから構成するのである。 具体的には、前記能力制御指令手段２５は前
記第１判定手段２４の出力を基に、所定時間
（例えば３分間）毎に前記各圧縮機４，５に第
２表に示した総計の容量段階（能力ステツプ）
を１段増加、減少または保持させるべく出力す
るものである。 また、前記容量増加抑制手段２６は、前記容
量段階（能力ステツプ）を第３ステツプから第
２ステツプに減少させる調節時、第１圧縮機４
の容量増加を所定時間（例えば10秒間）抑制す
べく前記能力制御指令手段２５に対し、冷凍能
力を一旦第３ステツプから第１ステツプに減少
させて10秒間保持し、その後第２ステツプに移
行させるべく出力する如く成している。 また、本実施例においては、各圧縮機４，５
の容量の切換頻度が多くなりすぎるのを防止す
るために、前記能力制御指令手段２５の前記第
１判定手段２４の出力に基づく出力を３分間周
期としており、斯くすると、被空気調和室２０
の負荷の急激な減少により前記フアン８の風量
が激減した場合等に、前記能力制御指令手段２
５の出力周期の間に過剰な冷凍能力のために吹
出空気温度と共に吐出圧力が急上昇して、該圧
力が前記圧縮機４，５に備える前記高圧圧力開
閉器HPS−１，HPS−２（第４図に図示）の
設定圧力に達してしまい、これら圧縮機４，５
が停止する不具合が生じる場合がある。そこ
で、この不具合を防止するために本実施例にお
いては、前記第１判定手段２４の出力に基づく
周期的な前記容量段階（冷凍能力）の調節以外
にこの周期間に吹出空気温度が不都合に上昇し
た場合は、前記容量段階の減少により前記各圧
縮機４，５の一方でも新たに停止することがな
いかぎり、前記容量段階（能力ステツプ）を１
段減少させて吹出空気温度の上昇を抑制すべく
成しており、このために前記制御系ｘに下記す
る構成を追加している。 即ち、 (e) 前記設定温度（t₀）より高く、かつ、前記高
圧圧力開閉器HPS−１，HPS−２の設定圧力
に対応した吹出空気温度より低い判定基準温度
（t₁）を設定する第２設定手段２７と (f) この第２設定手段２７と前記検出手段２２と
の出力を基に検出温度（ｔ）が判定基準温度
（t₁）に達したことを判定して出力する第２判
定手段２８を設けると共に、 前記能力制御指令手段２５に、前記第２判定手
段２８の出力により前記各圧縮機４，５の前記
総計の容量段階を能力減少（具体的には１段減
少）側に調節する機能を追加し、更に、 (g) 前記第２判定手段２８の出力時に、前記容量
段階（能力ステツプ）を検出して、現ステツプ
から前記容量段階（能力ステツプ）を１段低能
力側に減少させると、前記各圧縮機４，５の少
なくとも一方が新たに停止する場合には、前記
第２判定手段２８の出力に拘わらず前記各圧縮
機４，５の総計の容量段階（能力ステツプ）を
保持させる能力保持手段２９ とを設けるのである。 尚、第１、第３ステツプの場合は、ステツプを
保持させるようにして理由は、第１、第３ステツ
プの状態において検出温度（ｔ）が前記判定基準
温度（t₁）に達した場合に、直ちに、前記圧縮機
４，５の両方もしくは一方が停止する第０、第２
ステツプへと前記能力ステツプを１段減少させる
と、前者（第０ステツプへの移行）については結
局圧縮機４，５を全停することになるし、後者
（第２ステツプへの移行）については第２圧縮機
５を停止させるとともに第１圧縮機４の方が100
％容量となり、かつ停止側に第２回路３の圧縮機
７の余熱を受けることからこの第１回路２の高圧
が一層上昇することとなつて第１圧縮機４も停止
することがあり、従つて能力ステツプの減少の意
義が失われることとなるからである。 斯くすることにより、前記圧縮機４，５の停止
頻度を一層減少させる如く成している。 第４図に示したものは前記した制御系ｘを実施
した電気回路図である。 第４図において３０はタイマをもつマイクロコ
ンピユータから成る制御器で、第１図に示し前記
した第１第２判定手段２４，２８、能力制御指令
手段２５、容量増加抑制手段２６、能力保持手段
２９をプログラムにより組込んだものである。 また、前記制御器３０の入力側には吹出空気温
度を検出する前記検出手段（以下検出器という）
２２、前記設定温度（t₀）を設定する前記第１設
定手段（以下、第１設定器という）２３、前記判
定基準温度（t₁）を設定する第２設定手段（以下
第２設定器という）２７を接続している。 また、前記制御器３０の出力側には前記各圧縮
機４，５を構成する機器への出力を制御する容量
制御出力部３５を接続しており、該出力部３５は
前記アンローダ機構を操作する前記電磁三方弁
９，１０の各ソレノイドS₁，S₂、各圧縮機４，５
駆動用のモータCM₁，CM₂の発停制御用の開閉
器C₂，C₃をもつている。 また、前記制御器３０の入力側には前記した検
出器２２、第１第２設定器２３，２７以外に、前
記各高圧圧力開閉器HPS−１，HPS−２、およ
び冷暖房用の各運転スイツチPBS−１，PBS−
２を接続している。又、C₃は室内側のフアン８
のモータFMの発停制御用の開閉器である。 而して、第５図に示したものは前記制御器３０
に用いた暖房運転に関するプログラムを示すフロ
ーチヤートであり、このフローチヤートに基づき
前記空気調和装置の暖房運転時の作用を説明す
る。 尚、暖房運転時、前記設定温度（t₀）を40℃、
前記判定基準温度（t₁）を41.5℃として、前記検
出温度（ｔ）と設定温度（t₀）との温度差（Δt＝
ｔ−t⁰）に応じてこの温度差（Δt）を下記する４
つの領域に区分し、下記領域Ｂを吹出空気温度の
制御域としている（第７図参照）。 Ａ領域…Δt≦−4.5℃ Ｂ領域…−4.5℃＜Δt≦０℃ Ｃ領域…０℃＜Δt＜1.5℃ Ｄ領域…1.5℃≦Δt また、前記容量制御出力部３５の出力状態と冷
凍能力のステツプとの関係は第３表に示す通りで
ある。

【表】 尚、各開閉弁C₂，C₃において、ONは励磁状態
で、該開閉器C₂，C₃の接点が閉成して各モータ
CM₁，CM₂が駆動していることを示し、OFFは
その逆で前記各モータCM₁，CM₂が停止してい
ることを示している。 又電磁三方弁９，１０においてON・OFFはそ
れぞれ前記各圧縮機４，５の部分容量運転、全容
量運転に対応している。 而して、暖房用の運転スイツチPBS−２を閉
成して運転を開始すると、開閉器C₁の接点が閉
成されて、室内側のフアン８のモータFMが駆動
し、これと同時に前記タイマが始動し３分周期で
発令する。そして、運転開始時の冷凍能力のステ
ツプを予め設定しておくことにより、前記圧縮機
４，５のモータMC₁，MC₂および室外側のフア
ンＦ，Ｆのモータ（図示せず）が駆動して暖房運
転が開始される。 そして、前記タイマの始動（発令）から３分経
過したか否かにより 〔〕 ３分経過するまでの間は、前記検出温度
（ｔ）と設定温度（t₀）との温度差（Δt）が領
域Ｃから領域Ｄへと移行したか否かを判定し、 (a) 温度差（Δt）が領域Ｃから領域Ｄに移行
したのであれば、その時の前記各圧縮機４，
５の容量段階（能力ステツプ）を更に判定
し、現ステツプが第１、第３ステツプでなけ
れば、前記容量段階を１段冷凍能力減少側に
調節すべく前記容量制御出力部３５に出力す
るのである。また、現ステツプが第１、第３
ステツプであればそのステツプを保持させる
のである。また、 (b) 温度差（Δt）が領域Ｃから領域Ｄに移行
しなければ、その場合もステツプを現ステツ
プに保持させるのである。一方、 〔〕 前記タイマの発令から３分経過すると、該
タイマの発令と同時に前記検出温度（ｔ）と設
定温度（t₀）との温度差（Δt）の領域に応じ
て、冷凍能力を増減または保持させて吹出温度
を一定制御すべく前記容量制御出力部３５に対
し、 (a) 温度差（Δt）が領域Ａであれば、前記容
量段階（能力ステツプ）を１段高い能力増加
ステツプに移行させるべく出力し、 (b) 温度差（Δt）が領域Ｂであれば、前記容
量段階（能力ステツプ）を保持すべく出力
し、 (c) 温度差（Δt）が領域Ｃもしくは領域Ｄで
あれば、先ず、その時のステツプが第３ステ
ツプか否かを判定し、換言すると、ステツプ
減少により、第１圧縮機４の容量が増大し、
第２圧縮機５の容量が減少するステツプへの
移行か否かを判定し、現ステツプが第３ステ
ツプでなければ前記容量段階（能力ステツ
プ）を能力減少側に１段下げるべく出力する
一方、現ステツプが第３ステツプであれば、
前記容量段階（能力ステツプ）を第１ステツ
プへと２段減少させて10秒間保持し、10秒経
過により第２ステツプへ移行させるべく出力
するのである。 斯く、前記タイマの周期的発令時に前記温
度差（Δt）に応じて、前記容量段階（能力
ステツプ）を調節することにより、吹出空気
温度を領域Ｂに調節すると共に、 この調節時で、容量段階（能力ステツプ）
を第３ステツプから第２ステツプへと減少さ
せる場合、即ち、このステツプ減少により第
１圧縮機４の容量が増大し、第２圧縮機５の
容量が減少する場合には、一旦第３ステツプ
から第１ステツプへと２段階減少させ、前記
第１圧縮機４の容量増加を所定時間（10秒
間）抑制させるようにしたから、この10秒間
の間に前記第２熱交換器７の余熱がとれ、第
２ステツプに移行した時には前記第２熱交換
器７を通過する室内空気は加熱されることな
く前記第１熱交換器６に至るのであり、斯く
して、前記第３ステツプから第２ステツプへ
の能力減少側ステツプへの移行時に吹出空気
温度がかえつて上昇したり、第１圧縮機４の
高圧圧力が前記高圧圧力開閉器HPS−１の
設定圧力まで上昇して該圧縮機４が停止する
のを確実に防止できるものである。その上、
前記タイマの発令周期間に吹出空気温度が前
記判定基準温度（t₁）に達した時には、その
時の容量段階（能力ステツプ）が第１、第３
ステツプでないかぎり、能力減少側に１段下
げられるので、この場合、吹出空気温度、前
記各圧縮機４，５の高圧圧力の不都合な上昇
を防止し、前記高圧圧力開閉器HPS−１，
HPS−２が働き前記圧縮機４，５が停止す
るのを回避でき、この点からも前記圧縮機
４，５の停止頻度を従来に比し少なくできる
のである。 尚、上記実施例においては第１、第２判定手段
２４，２８もブログラミングして前記制御器３０
に組込む如くしたが、第６図に示すように、これ
ら第１、第２判定手段２４，２８を多段サーモス
タツトから成る比較器４０により構成し、該比較
器４０の入力側に前記検出器２２、第１、第２設
定器２３，２７を接続する一方、出力側をコンピ
ユータから成り、前記能力制御指令手段２５、容
量増加抑制手段２６、能力保持手段２９を組込ん
だ制御器４１に接続する如くしてもよい。 この場合、前記比較器４０と制御器４１とは３
本の出力線４２，４３，４４で接続するのであつ
て、前記比較器４０が検出温度（ｔ）と設定温度
（t₀）との温度差（Δt）の前記領域（Ａ〜Ｄ）に
応じて、前記各出力線４２，４３，４４を介した
それれぞれON−OFF信号の組合せにより、第７
図および第４表に示す如く４種の信号を出力する
如く成している。そしてこの４種の信号に基づき
前記制御器４１が前記実施例と同様に冷凍能力の
ステツプを調節する如く成すのである。

【表】 （発明の効果） 以上の如く本発明は吹出空気の検出温度と設定
温度とを比較する判定手段２４の出力に応じて前
記各圧縮機４，５の総計の容量段階を調節する能
力制御指令手段２を設ける一方、前記能力制御指
令手段２５とは別に、容量増加抑制手段２６を設
けたから、暖房運転時、前記各圧縮機４，５の総
計の容量段階を調節することより、吹出空気温度
の安定した制御を行ないながら、しかも、前記第
２冷媒回路３の前記第２圧縮機５の容量を減少さ
せ、かつ、前記第１冷媒回路２の前記第１圧縮機
４の容量を増加させて前記総計の容量段階を冷凍
能力減少側に移行させる調節時、前記第１圧縮機
４の容量増加を所定時間抑制させることにより、
第２圧縮機５に接続した第２熱交換器７自体の熱
容量及び、該第２熱交換器７への液冷媒量の減少
に要する時間等により、該第２熱交換器７に余熱
が残つても、この余熱が原因となる高圧カツトに
よる第１圧縮機４の停止を避けることができるの
である。この結果、前記第１圧縮機４の発停頻度
を少なくしてその耐久性を向上できると共に、こ
の第１圧縮機４の不要な停止により吹出空気温度
が急激に低下する事態も回避できるので、吹出空
気温度の一層安定した制御が行えるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の制御系を示すブロツ
ク図、第２図は同実施例の冷媒回路図、第３図は
同実施例の構造説明図、第４図は同実施例の電気
回路図、第５図は同実施例の暖房運転時における
能力制御を示すフローチヤート、第６図は他の実
施例の電気回路図、第７図は同実施例の比較器の
出力パターンを示す説明図、第８図は従来例を示
す説明図である。 ２，３……第１、第２冷媒回路、４，５……第
１、第２圧縮機、６，７……第１、第２熱交換
器、８……フアン、２２……検出器（検出手段）、
２３……第１設定器（第１設定手段）、２４……
判定手段、２５……能力制御指令手段、２６……
容量増加抑制手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フアン８を付設し暖房時凝縮器となる第１、
   第２熱交換器６，７と、容量を段階的に制御する
   容量制御手段を備えた第１、第２圧縮機４，５と
   をそれぞれもつ２系統の第１、第２冷媒回路２，
   ３を備え、かつ、前記各熱交換器６，７を、一方
   の第１熱交換器６が他方の第２熱交換器７に対
   し、空気流通方向の風下側になるごとく並設する
   と共に、前記第１、第２圧縮機４，５の容量増減
   により、総計の容量を段階的に制御するごとくし
   た空気調和装置において、吹出空気温度を検出す
   る検出手段２２と、吹出空気温度を設定する設定
   手段２３と、これら検出手段２２と設定手段２３
   との出力を基に吹出空気の検出温度と設定温度と
   を比較する判定手段２４と、該判定手段２４の出
   力に応じて前記各圧縮機４，５の総計の容量段階
   を調整する能力制御指令手段２５を設ける一方、
   前記各圧縮機４，５の総計の容量段階を検出し、
   前記第２冷媒回路３の前記第２圧縮機５の容量を
   減少させ、かつ、前記第１冷媒回路２の前記第１
   圧縮機４の容量を増加させて前記総計の容量段階
   を冷凍能力減少側に移行させる調節時、前記第１
   圧縮機４の容量増加を所定時間抑制させる容量増
   加抑制手段２６を設けたことを特徴とする能力調
   整を可能とした空気調和装置。