JPH07117314B2 - 多室形空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は無段階容量制御可能なスクリュー圧縮機を搭載
した室外ユニットに複数の室内ユニットを接続してなる
ヒートポンプ式の多室形空気調和装置に係り、特に任意
の室内ユニットの運転、停止を伴う容量変化に対するス
クリュー圧縮機の容量制御に関する。

［従来の技術］ 無段階容量制御可能なスクリュー圧縮機は、噛合う雄雌
ロータを収納したロータハウジングにロータに対向した
スライド弁を設け、このスライド弁をロータ軸方向にス
ライドさせることによって圧縮機の容量を無段階的に制
御可能になっている。従来、かかるスクリュー圧縮機を
搭載した多室形空調装置は、任意の室内ユニットが運転
又は停止した場合、スクリュー圧縮機の容量を一旦最小
容量に設定し、その後、運転室内ユニットの室内負荷に
応じてスクリュー圧縮機の容量を上げる制御方式を採っ
ていた。

［発明が解決しようとする課題］ スライド弁を用いる無段階容量制御可能なスクリュー圧
縮機では、スライド弁がフルロード運転又はどの程度の
アンロード運転となる様に制御されているのかが分らな
いため、前記従来の多室形空調装置では、室内ユニット
の運転台数の減少に伴ない一旦最小容量に落したスクリ
ュー圧縮機の容量をその後の室内負荷に応じて増加させ
る場合に室内ユニットと室外ユニットの冷媒流量がマッ
チングせず、圧縮機から送り出す冷媒流量が大きくなり
過ぎて、圧縮機の吸入圧力が低下し過ぎる（暖房運転の
とき）という現象、または圧縮機の吐出圧力が上昇し過
ぎる（冷房運転のとき）という現象が生じ、このため保
護装置が働いて冷凍サイクル停止（圧縮機停止）といっ
た事態を招き、安定な冷凍サイクル運転ができないとい
う問題があった。

本発明の目的は、無段階容量制御可能なスクリュー圧縮
機を用いた多室形空調装置において、上記問題点を解決
し、室内ユニットの運転台数、室内負荷および圧縮機吸
入圧力または吐出圧力に応じ適切な圧縮機容量制御を行
ない、安定した冷凍サイクル状態を得ることにある。

［課題を解決するための手段］ この目的の達成のため、本発明は特許請求の範囲に記載
した多室形空気調和装置の制御方式を採用するものであ
る。

［作用］ 室内ユニットの運転台数が減少した場合、スクリュー圧
縮機の容量を強制的に一旦最小にし、暖房運転のとき
は、この最小容量でのスクリュー圧縮機の吸入圧力が設
定値より低ければ最小容量を保持し、設定値より高けれ
ば容量を増大させ、また、冷房運転のときは、上記最小
容量での圧縮機の吐出圧力が設定値より高ければ最小容
量を保持し、設定値より低ければ容量を増大させる。

最小容量からの通常運転に至るまでの、および通常運転
中の圧縮機容量制御は、室内負荷が大きいときは、圧縮
機の容量を増加させ、室内負荷が小さいときは、圧縮機
吸入圧力が設定値より大（暖房運転時）又は圧縮機吐出
圧力が設定値より小（冷房運転時）の場合は容量の増加
を行うが、そうでない場合は容量の減少を行う。

このように、複数台の室内ユニットの任意のものを停止
させて室内ユニットの運転台数を減らしたときスクリュ
ー圧縮機容量制御用スライド弁を一度最小容量に戻して
から容量制御を行うので室内ユニット負荷変化に対して
急激な圧力・温度変動が少なく、また、暖房運転か冷房
運転かに応じスクリュー圧縮機の吸入圧力または吐出圧
力により容量制御を行うので、室内ユニットの運転台数
変化による吸入圧力低下を防止でき、常に安定した冷凍
サイクル運転が得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

第１図に示すように、多室形空気調和装置は１台の室外
ユニットに４台の室内ユニットを接続した構成となって
いる。室外ユニットは、スクリュー圧縮機１、四方弁
２、アキュムレータ３及び室外熱交換器４と、冷媒液側
主管10に設けれている電動式膨張弁６及びレシーバタン
ク５を備えている。スクリュー圧縮機１には冷媒容量制
御用スライド弁と該スライド弁を容量減少側および容量
増加側に夫々駆動させるための容量減少用電磁弁８と容
量増加用電磁弁９が備えられている。他方、４台の室内
ユニットが冷媒液側主管10から分岐した４つの液側支管
13a,13b,13c,13dにそれぞれ接続された電動式膨張弁12
a,12b,12c,12dと室内熱交換器11a,11b,11c,11dとを有す
る。これら各室内熱交換器に接続された冷媒ガス側支管
14a,14b,14c,14dが冷媒ガス側主管15と図示の如く配管
接続されていることにより、ヒートポンプ式冷凍サイク
ルを構成している。また、各室内温度の検知情報および
各室内ユニット11a,11b,11c,11dが任意に運転又は停止
したことを検知した検知情報，ならびに圧縮機１の吸入
圧力および吐出圧力を夫々吸入圧力センサ18および吐出
圧力センサ18′で検知した検知情報に基づき、予め入力
されているプログラムに従った処理をする制御装置16、
ならびに制御装置16の指令で容量減少用電磁弁８又は容
量増加用電磁弁９に信号を出力する制御信号出力装置17
が設けられている。

第２図はスクリュー圧縮機１の構造を例示した断面図で
あり、31はメインケーシング、32はロータ、33はコロ軸
受、34はモータ、35はモータカバー、36は玉軸受、37は
スライド弁、38はピストンロッド、39はピストン、40は
Ｄカバー、41はＥカバー、42は吐出容器、43はデミス
タ、44はターミナル、45はガスストレーナである。

上記の容量制御用のスライド弁37は、第３図に示す如
く、ピストン39に作用させるガス圧を高圧または低圧に
切換えることにより、ピストンロッド38を介してロータ
軸方向にスライドされることによって、スクリュー圧縮
機の容量を無段的に増減させる。このピストンに作用す
るガス圧としてはスクリュー圧縮機自身の高圧冷媒ガ
ス、低圧冷媒ガスが用いられ、その切換は前記の容量減
少用電磁弁８および容量増加用電磁弁９の開閉により行
われる様になっている。

以上の構成において、第１図に示す冷凍サイクルの作用
を説明する。

暖房運転時においては、室内ユニット11a,11b,11c,11d
を運転すると、スクリュー圧縮機１より吐出された冷媒
ガスは四方弁２を経てガス側主管15、ガス側支管14a,14
b,14c,14dを介して室内ユニットの熱交換器11a,11b,11
c,11dで凝縮し、電動式膨張弁12a,12b,12c,12d（これら
は暖房運転時には全開である），液側支管13a,13b,13c,
13d,液側主管10、室外ユニットのレシーバタンク５通
り、電動式膨張弁６で減圧されて室外熱交換器４に送ら
れ、蒸発してガスとなり、四方弁２およびアキュムレー
タ３を通りスクリュー圧縮機１の吸込み側にもどる。

他方、冷房運転時においては、圧縮機１より吐出された
冷媒ガスは、四方弁２を経て室外熱交換器４で凝縮して
液冷媒となり、電動式膨張弁６（これは冷房運転時には
全開である）、レシーバタンク５、液側主管10、液側支
管13a,13b,13c,13dを通り、電動式膨張弁12a,12b,12c,1
2dで減圧され、室内交換器11a,11b,11c,11dで蒸発して
ガスになり、ガス側支管14a,14b,14c,14d,ガス側主管1
5、四方弁２、アキュムレータ３を通って圧縮機１の吸
込側に戻る。

さて、本実施例における制御装置16および制御信号出力
装置17の作用について第４図、第５図のフローチャート
により説明する。

第４図により暖房運転の場合を説明する。室内ユニット
11a〜11dの全て又は若干台および圧縮機１が運転されて
いるとする（ステップ19,20）。運転室内ユニット、室
内負荷（室内温度と設定室内温度の差）および圧縮機の
吸入圧力が検知される（ステップ21）。そして、ステッ
プ22〜25で下記の作用を行う。室内温度が設定室内温度
以下である場合には、容量増加用電磁弁９を開にして圧
縮機の容量を増加させる。反対に、室内温度が設定室内
温度より高い場合には、圧縮機吸入圧力が設定値以下で
あれば容量減少用電磁弁８を開にして圧縮機の容量を減
少させるが、もし圧縮機吸入圧力が設定値より大きけれ
ば容量増加用電磁弁９を開にして圧縮機の容量を増加さ
せる。

ステップ27では室内ユニット運転台数が減ったか否かを
検知し、室内ユニットの運転台数に減少がない間は以上
の制御が繰返し続けられる。室内ユニットの運転台数が
減少したことが検知されたときは圧縮機容量減少用電磁
弁８を開にして（ステップ28）一旦圧縮機容量を最小に
し（すなわち初期化し）（ステップ29）、その後ステッ
プ19に戻る。

第５図は冷房運転の場合のフローチャートである。第４
図の場合との相違は、圧縮機の吸入圧力の代りに吐出圧
力の検知がなされること、ステップ22,23,24の不等号が
反対向きになっていることである。これは、冷房運転の
場合は圧縮機の容量を増し過ぎる（すなわち圧縮機から
送り出す冷媒流量が増え過ぎる）と圧縮機吐出出力が上
昇し過ぎるからである。作用は第４図に準じて理解され
るであろうから、その説明は省略する。

以上の様な制御により、室内ユニット運転台数変化に従
って、室内負荷のみでなく圧縮機の吸入圧力（暖房運転
時）又は吐出圧力（冷房運転時）により容量制御量を決
定するので安定した冷凍サイクル運転が得られる。

第６図は従来例の制御の流れ（暖房運転時の場合）を示
す。室内負荷の検知（22）に応じて、圧縮機の吸入圧力
に係りなく、直ちにステップ25又は26の操作を行う点
で、本発明とは相違している。

［発明の効果］ 本発明によれば、無段階容量制御可能なスクリュー圧縮
機を用いた多室形空気調和装置において、複数台の室内
ユニットの任意のものが停止され室内ユニット運転台数
が減少しても、一旦圧縮機容量制御量を一旦最小容量に
戻した後、室内負荷のみならず、冷房運転時には圧縮機
の吐出圧力、暖房運転時には圧縮機の吸入圧力により容
量制御を行うので室内ユニットの負荷に応じた容量制御
が容易となり、しかも安定した冷凍サイクル運転が得ら
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多室形空気調和装置の１実施例の冷凍
サイクル系統図、第２図は無段階容量可変形のスクリュ
ー圧縮機の断面図、第３図はそのスライド弁操作機構の
模式図、第４図は第１図の実施例の暖房運転時の制御フ
ローチャート、第５図は同じく冷房運転時の制御フロー
チャート、第６図は従来例の制御フローチャートであ
る。 １……スクリュー圧縮機、４……室外熱交換器 ６……電動式膨張弁、８……容量減少用電磁弁 ９……容量増加用電磁弁 11a,11b,11c,11d……室内熱交換器 12a,12b,12c,12d……電動式膨張弁 16……制御装置、17……制御信号出力装置 18……吸入圧力センサ、18′……吐出圧力センサ 37……容量制御用スライド弁

フロントページの続き (72)発明者 山田 真一朗 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 堀内 勇 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (56)参考文献 特開 昭60−14032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1963（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−129661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−123945（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−182665（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無段階に容量制御可能なスクリュー圧縮
   機、室外熱交換器、四方弁、電動式膨張弁を具備した１
   台の室外ユニットと、該室外ユニットにそれぞれの接続
   配管を介して接続された各々室内熱交換器、電動式膨張
   弁を具備した複数台の室内ユニットとからなるヒートポ
   ンプ式冷凍サイクルの多室形空気調和装置において、室
   内ユニットの運転又は停止を検知する検知器と、室内負
   荷を検知する検知器と、上記圧縮機の吸入圧力および吐
   出圧力を夫々検知する検知器と、これら検知器からのデ
   ータにより、上記圧縮機の容量制御内容を予め定められ
   ているプログラムに従い決定する制御装置と、決定され
   た制御内容に従い、前記スクリュー圧縮機に容量制御量
   を出力する制御信号出力装置とを設け、室内ユニットの
   通常運転中の上記圧縮機容量制御は、暖房運転中は室内
   温度が設定室内温度以下の場合容量を増大させ、設定室
   内温度以上の場合検知された該圧縮機の吸入圧力が設定
   圧力より高い場合は容量を増加させ、該吸入圧力が設定
   圧力より低い場合は容量を減少させ、また冷房運転中は
   検知された該圧縮機の吐出圧力が設定圧力より低い場合
   は容量を増大させ、該吐出圧力が設定圧力より高い場合
   は容量を減少させるとの条件の下に、検知された室内負
   荷に応じ圧縮機容量の増減を行い、室内ユニットの運転
   台数が減少した場合には上記圧縮機の容量を強制的に一
   旦最小容量にし、最小容量からの該圧縮機の容量制御は
   上記通常運転中の容量制御と同様に行うようにしたこと
   を特徴とする多室形空気調和装置の制御方法。