JPH0223279A - 能力可変形圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、広範な能力制御が行え、主としてビル等の多
室空調システムへの使用に好適な圧縮機に関する。

（従来の技術） 一般に、多数の室内機を備える多室空調システムでは、
室内機の運転台数による負荷変動幅が大きいため、室外
機に装備される圧縮機はその能力を制御可能に構成して
いる。

この圧縮機の能力制御には、大別して二つの方式がある
。一つゆ、実開昭５９−１８１２７９号公報等に開示さ
れ、かつ、第６図に示すように、圧縮要素（Ｃ）を構成
する複数の気筒（Ｋ１）（Ｋ２）のうち、一部の気筒（
Ｋ１）の吐出側（Ｈ）を、アンローダ弁（Ｂ）を介して
吸入側（Ｌ）に開放することにより、有効気筒数を減ら
して、圧縮動作一工程あたりの吐出量を制限するという
所謂アンロード機構による方式である。他の一つは、特
開昭５９−５８０３７号公報等に開示され、かつ、第７
図に示すように、圧縮要素駆動用モータ（Ｍ）の電源ラ
イン（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に、コントローラ（Ｑ）から出力さ
れるゲート信号（Ｇｌ〜Ｇ３）で開閉操作するパワート
ランジスタ（Ｔ１〜Ｔ８）を備えた不等パルス幅変調回
路（以下ＰＷＭ制御部（Ｐ）と云う）を接続し、Ｍｍ’
ｒイア　（Ｕ、Ｖ、Ｗ）を、ＰＷＭ制御部（Ｐ）を介し
て整流回路（Ｄ）の出力側直流ライン（Ｄｌ、Ｄ２）に
対しチ１ツピング制御し、モータ（Ｍ）への供給周波数
を変更してその回転数を変え、定時間あたりに行う圧縮
動作の回数を変更する所謂インバータ等による回転数制
御手段である。

（発明が解決しようとする課題） しかし、前者のアンロード機構では、総気筒数のうち特
定の気筒（Ｋ１）をアンローダ弁（Ｂ）により無効にす
るというやり方のため、総気筒数によってその能力制御
の刻み値が決められ、フルロード運転時の１００％に対
し２分の１の５０％や３分の１の３３％等といったとび
とびの粗い制御値とならざるを得ない。一方、後者のイ
ンバータ等による回転数制御のものでは、ゲート信号（
０１〜Ｇ３）の出力タイミングを変更することにより、
簡便かつ細か（能力を変えることができるが、モータ効
率等の点でその変更周波数の下限値は３０Ｈｚ程度に抑
えられるため、商用周波数５０Ｈｚ又は８０Ｈｚ　（定
格）に対し、その能力制御の下限値が５０％程度にしか
低減することができない。

従って、機械式のアンロード機構による能力制御では、
負荷変動に対するきめ細かな制御が行いがたいし、又、
回転数制御による場合には、能力制御幅の下限値が抑え
られるため、ある程度以上負荷が小さくなっても、必要
以上の仕事量で圧縮機モータを駆動する必要があり省エ
ネに反し不経済であった。

本発明の目的は、アンロード機構による能力制御と回転
数制御手段による能力制御とを組合わせることにより、
大幅な負荷変動に広範囲に追従して能力制御を可能にし
た圧縮機を提供するにあり、又、この場合、回転数制御
手段をインバータ制御回路で構成し、一の周波数でモー
タを回転制御しているとき、アンロード機構による能力
変更の値に応じて、周波数はそのままで供給電源電圧が
最も高効率に得られる値に変更し、両者の併用制御が効
率的に行い得るようにした圧縮機を同時に縄供するにあ
る。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明では、圧縮要素（４）と該圧縮要素（４
）を駆動するモータ（２）とを備え、前記圧縮要素（４
）での冷媒の注排出を制御して、圧縮動作一工程あたり
の吐出量を変更するアンロード機構（７）と、前記モー
タ（２）の回転数を制御して、定時間あたりの圧縮動作
の回数を変更する回転数制御手段（８）とを設けること
とした。

又、回転数制御手段（８）が、モータ（２）への供給電
源周波数を変更するインバータ制御回路で構成し、かつ
、一の設定周波数で前記モータ（２）を回転するとき、
アンロード機ｔｌ（７）での制御値に応じて、前記モー
タ（２）への供給電圧を電流がほぼ最小となる値に制御
する電圧制御部を設けることとした。

（作用） アンロード機構（７）による能力制御と、回転制御手段
（８）による能力制御とを組合わせることにより、アン
ロード機構（７）での低能力制御に加えて、回転数制御
手段（８）による低能力制御が可能となるため、トータ
ル能力の下限値を低くすることができ、負荷の大幅縮小
に対応してその能力を十分に低減できると共に、これら
２つの能力制御の組合わせにより、能力変更値を細かく
刻むと、とができ、負荷変動に広範囲に追従して適性な
制御が行えるのである。

又、回転数制御手段（８）をインバータ制御回路で構成
し、これに備える電圧制御部により、一の設定周波数で
モータ（２）を同一回転数で駆動する場合、アンロード
機構（７）での制御値に応じて、モータ（２）への供給
電圧は、電流値がほぼ最小となるように制御されるため
、アンロード機構（７）での制御値の相違に起因したモ
ータ負荷の大小に拘わらず、消費電力を低減にでき、高
い効率が得られるのである。

（実施例） 第１図に示すものは、本発明にかかる能力可変形圧縮機
（１００）であって、低圧ドームを構成する密閉ケーシ
ング（１）の内部に、モータ（２）と、該モータ（２）
のクランク軸（３）に従動される圧縮要素（４）を内装
している。

前記圧縮要素（４）は、レシプロ式Ｖ形２気筒タイプの
ものであり、架橋（５）に２つの気筒（５１）（５２）
を備え、該俗気筒内に摺動されるピストン（１３１）（
８２）を、連接環（７１）（７２）を介して前記クラン
ク（３）の偏心軸部（３０）に接続している。

前記気筒のうち、−〇気筒（５１）の吐出チャンバー（
８）には、該チャンバー（６）をケーシング（１）内の
吸入側低圧域に開放又は遮断するアンローダ弁（７１）
をもつアンロード機構（７）を設け、前記弁（７１）の
背圧室（７２）に、三方切換弁（７３）を介して導入す
る低圧又は高圧の制御圧力により前記弁（７１）を開閉
操作し、気筒（５１）の吐出ガスを吸入側に開放して他
方の気筒（５２）のみで吐出を行う５０％ロードたるア
ンロード運転と、前記気筒（５１）の吐出ガスを吸入側
に対し遮断して２つの気筒（５１）（５２）で吐出を行
う１００％ロードたるフルロード運転とを可能にしてい
る。

又、前記モータ（２）の電源ラインには、既述したよう
なＰＷＭ制御部をもつインバータ制御回路から成る回転
数制御手段（８）を接続し、該回転数制御手段（８）に
より供給電源周波数を３０Ｈｚ〜７０Ｈｚの範囲で変更
して、定時間あたりの圧縮動作の回数を変えて、８０Ｈ
ｚ定格時の１００％に対し５０％〜１１７％の範囲で能
力を変更可能にしている。

尚、第１図中、（θ）は外部吸入管接続口であり、（１
０）は、前記各気筒（５１）（５２）の吐出チャンバー
を統合する集合環、（１１）は該集合環（１０）から内
部吐出管（１２）を介して接続する外部吐出管接続口で
ある。

以上構成する圧縮機（１００）は、第２図に示すように
、５台の室内機（Ｕｌ〜Ｕ５）を接続する室外機（２０
０）に配設され、多室空調システムを構成している。

そして、前記アンロード機構（７）と回転数制御手段（
８）との２つの能力制御を組合わせて、第３図に示すθ
つの運転モード■〜■を構成し、前記室内機（Ｕｌ−Ｕ
５）の負荷に応じてトータル能力を制御するのである。

低能力側から高能力側への能力増加については、まずア
ンロード運転に固定して周波数を４０→７０Ｈｚと増大
（■→■）してゆき、次にフルロード運転に変更（■→
■）して該フルロードで周波数を４０→７０Ｈｚと増大
（■→■）してゆく。一方、高能力側から低能力側への
能力減少については、上記と逆に順次１ランク低いモー
ドに変更するのであるが、フルロードからアンロードへ
の境界（■−■間）で直ちにアンロードに変更するので
はなく、フルロード運転でかつ３０Ｈｚという、モード
■に対し２段階低いモード■の能力に相当するモード■
に移行させ、該モード■でフルロードを維持して負荷変
動の動向を見極め、増加する場合にはモード■に復帰さ
せ、更に減少する場合にのみモード■に低減するように
している。

以上のように、２つの能力制御を組合わせることにより
、アンロード機構（７）による５０％ロード（アンロー
ド）に対し、回転数制御手段（８）による低周波数低回
転数域（４０Ｈｚ）での低い能力制御が可能となるため
、能力制御の下限値を拡げることができ、負荷の大幅縮
小に対応してその能力を十分に低減できることになる。

又、アンロード機構（７）での５０９Ａロードと１００
％ロードという粗い制御値に対し、回転数制御による細
かい制御が行えるため、負、荷変動に広範囲に追従して
適性な制御が行えることになる。

又、能力減少側でフルロードとアンロードとノ境界（■
−■間）で直ちにフルロードからアンロードに変更する
のではなく、フルロードで且つ３０Ｈｚというモード■
に移行させて負荷変動の動向を見極めるようにしたから
、フルロードとアンロードとの切換回数が減らせて、ア
ンロード機構（７）による機械的な動作を極力少なくで
き、制御の信頼度を高めることができる。

次に、上記の制御態様に見られるように同一周波数でア
ンロード機構（７）による能力制御値が異なる運転モー
ド（■と■、■と■等）があるが、この場合に、インバ
ータ制御回路を構成する回転数制御手段（８）に、アン
ロード機構（７）での能力制御値に応じて供給電圧値を
変更する電圧制御部を設ける。この電圧制御部は、例え
ばＰＷＭ制御部へ出力されるゲート信号の幅を調節する
こと等により構成される。

第４図及び第５図に示すように、同じ４０Ｈ２での運転
でも、５０％ロードたるアンロード時、！、１００％ロ
ードたるフルロード時とでは、何効気筒数に差があり、
圧縮負荷に軽重が・生じるため、モータ（２）の負荷特
性即ち電圧−電流曲線が異なることになる。従って、前
記電圧制御部により、アンロード時には、第４図中標準
空調負荷時における曲線のボトム即ち最小電流値となる
電圧値！５２Ｖに調節するのであり、一方、フルロード
時には、第６図において最小電流値となる電圧値１７３
ｖに調節するのである。これにより、アンロード及びフ
ルロードの双方について、消費電力を最小にでき、いず
れも高い効率が得られるのである。

尚、第４図及び第５図では、各々、標準空調負荷時の他
、軽負荷時及び過負荷時を想定した場合につき、それぞ
れのモータ負荷特性をも示しており、この図に示すよう
に、アンロードとフルロードとの違いだけでなく、空調
負荷即ち高圧圧力と低圧圧力との関係によっても最適電
圧値が変動することになるため、高圧圧力や低圧圧力を
検出することにより、上記アンロード又はフルロード時
に、それぞれ空調負荷の大小により最適電圧値を変更す
るようにしてもよく、こうする場合には、−層きめ細か
な制御が行える。

以上説明した実施例では、レシプロ形の圧縮要素を用い
、５０％ロード運転のみ可能にしたが、前記圧縮要素（
２）の形式はロータリー式、スクロール式等であっても
よく、又、設定ロード％も３３％、２５％等適宜変更可
能である。

（発明の効果） 以上、本発明では、アンロード機＋１４Ｃ７’）による
能力制御と回転数制御手段（８）による能力制御とを組
合わせたから、能力制御の下限値を十分に低くできると
共に、能力制御の刻み値を細かくすることができ、負荷
の大幅縮小に対応して能力を十分低減でき、かつ、負荷
変動に広範囲に追従した適性な能力制御が行える。

又、回転数制御手段（８）をインバータ制御回路で構成
し、一の周波数でモータ（２）を回転制御するとき、ア
ンロード機構（７）での制御値に応じて、モータ（２）
への供給電圧を電流がほぼ最小となる値に電圧制御する
から、アンロード機構（７）による制御値の相違に起因
したモータ負荷の大小に拘わらず、高いモータ効率が得
られ、併用能力制御が効率的に行い得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明圧縮機の縦断面図、第２図は同圧縮機を
具備したシステム構成例を示す図、第３図は能力制御の
各運転モード及び制御手順を示す図、第４図はアンロー
ド時のモータ負荷特性図、第５図はフルロード時のモー
タ特性図、第６図は従来のアンロード機構を具備した圧
縮機の縦断面図２、第７図は従来の回転数制御手段によ
る能力制御回路図である。 （２）・・・・モータ （４）・・・・圧縮要素 （７）・・・・アンロード機構 （８）・・・・回転数制御手段 第２藺 第８図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧縮要素（４）と該圧縮要素（４）を駆動するモー
   タ（２）とを備え、前記圧縮要素（４）での冷媒の注排
   出を制御して、圧縮動作一工程あたりの吐出量を変更す
   るアンロード機構（７）と、前記モータ（２）の回転数
   を制御して、定時間あたりの圧縮動作の回数を変更する
   回転数制御手段（８）とを設けていることを特徴とする
   能力可変形圧縮機。 ２）回転数制御手段（８）が、モータ（２）への供給電
   源周波数を変更するインバータ制御回路であり、かつ、
   一の設定周波数で前記モータ（２）を回転するとき、ア
   ンロード機構（７）での制御値に応じて、前記モータ（
   ２）への供給電圧を電流がほぼ最小となる値に制御する
   電圧制御部を備える請求項１記載の能力可変形圧縮機。