JPH03274358A

JPH03274358A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH03274358A
Application number: JP2074181A
Authority: JP
Inventors: Mikihiko Kuroda; 幹彦黒田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1991-12-05
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0820132B2

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）この発明は圧縮能力可変な圧縮機と圧縮能力ー定の圧縮
機とを備えた冷凍装置に関するものである。

（従来の技術）上記のような冷凍装置の従来例としては、例えば特開昭
５８−２２１３４９号公報記載の装置を挙げることがで
きる。この装置においては、インバータ制御される回転
数可変形の第１圧縮機と、回転数−定の第２圧縮機とを
互いに並列に接続してコンプレッサユニットを構成し、
これに凝縮器、膨張弁、蒸発器を順次接続して空気調和
機を構成している。

上記装置では、空調負荷が小さな範囲では第１圧縮機の
みを運転する一方、この第１圧縮機の圧縮能力可変幅の
最大値を超える圧縮能力を必要とする大きな空調負荷が
生したときに上記第１、第２圧縮機の同時運転に切換え
る。このような切換制御と、第１圧縮機の圧縮能力制御
とを併用することによって、第１圧縮機の圧縮能力の可
変幅を比較的小さくし得ることになる。したがってイン
バータ制御装置を小容量のもので槽底しても、変動幅の
大きな負荷に対応した制御が可能となり、大容量のイン
バータ制御装置を備えた１台の圧縮機で槽底する場合に
比べて、コンプレッサユニットの製作費を安価にするこ
とができるという利点が生じる。

また第１、第２圧縮機の運転制御を本発明の実施例図面
を参照して説明すると、この運転制御は、第６図の高圧
圧力ＨＰ−圧縮機周波数ｆの関係を示すグラフのように
行われており、領域Ａでは第１圧縮機だけを運転し、領
域Ｂでは第１、第２圧縮機の双方を運転するようになさ
れている。そしてこのような運転領域において、高圧圧
力ＨＰが一定圧カー１以上にならないように圧縮機周波
数ｆを制御する高圧カット領域９０．９１と、インバー
タ制御装置のブレーカ容量やパワートランジスタの発熱
等を考慮して周波数を規制する電流カン）ＳＩＮ域９２
．９３とがそれぞれ設定されている。

なお、上記したような第１、第２圧縮機の容量制御運転
に関する先行技術が特開昭６３−７３０５６号及び特開
昭６３−７３０５７号で知られている。

（発明が解決しようとする課！！す上記コンプレッサユニットにおいては、負荷要求が小さ
いときには第１圧縮機の単独運転が行われる一方、負荷
要求が第１圧縮機の能力ｆ１を超えたときに第１圧縮機
と第２圧縮機との同時運転が行われるような制御がなさ
れる訳であるが、特定の条件下においては、要求負荷に
見合うだけの圧縮能力が得られない場合が生じている。

すなわち第６図における負荷特性９５上の点９６で運転
しているときに、例えば点９７に対応した負荷が要求さ
れる場合には、第１圧縮機には電流カットによる保護機
能が作用し、点９６での作動状態しか得られなくなり、
この結果、第２圧縮機が停止しているにもかかわらず能
力不足の状態が継続してしまうことになるのである。

このような不都合な現象は、第１圧縮機がＰＩ制御され
ている場合に、特に発生し易くなる。すなわち第４図に
示すように、空調負荷の変動が大きいときにはＰ制御（
比例制御）がなされ、また空調負荷の変動が小さいとき
には■制御（積分側゛御）がなされる訳であるが、これ
らＰＩ制御時における周波数増加要求Δｆが小さいとき
には、上記電流カットによる保護機能が作用して第１圧
縮機１の周波数上昇が抑えられる一方で、第２圧縮機の
起動がなされるには至らず、このような状態が長時間継
続してしまうためである。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、第１圧縮機と第２圧縮機
との運転制御方式を改善し、負荷要求の変動に対して適
切に対応した圧縮機運転を行うことが可能な冷凍装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段）そこでこの発明の冷凍装置は、冷媒循環回路に、圧縮能
力可変なインバータ式の第１圧縮機１と圧縮能力一定の
第２圧縮機２とを互いに並列に接続して介装すると共に
、上記第１圧縮機１の単独運転及び第１、第２圧縮機１
．２の同時運転の切換えと上記第１圧縮機１の圧縮能力
の変更とを併用して全体の圧縮能力を冷凍負荷変動に応
するべく制御する運転制御手段２５を設けて成る冷凍装
置であって、この運転制御手段２５に、上記圧縮機１へ
の入力量を検出する入力量検出手段４０と、この入力量
検出手段４の検出値がインバータ保護機能による規制運
転範囲を規定する基準値に達したときに基準値信号４１
を出力する判定手段４２と、上記基準値信号４１が所定
の基準時間以上の間人力されたときにタイムオーバー信
号４３を出力するタイマ手段４４と、タイムオーバー信
号４３が入力されたときに上記周圧縮機１．２を同時運
転制御する同時運転手段４５とを設けたことを特徴とし
ている。

（作用）上記槽底において、まず冷凍負荷が小さいときには、第
１圧縮機ｌだけを運転制御手段２５でインバータ制御す
る。やがて冷凍負荷の増加により第１圧縮機１への入力
量が増加してインバータ保護機能による規制運転範囲を
規定する基準値、例えば電流カットｆＪ域９６に達した
ときに、判定手段４２が基準値信号４１を出力する。こ
の基準値信号４１はタイマ手段４４に入力され、タイマ
手゛段４４は基準値信号４１が基準時間以上続いたとき
に、タイムオーバー信号４３を出力する。このタイムオ
ーバー信号４３に基づいて同時運転手段４４が、両正縮
機１．２を同時運転制御する。

（実施例）次にこの発明の冷凍装置の具体的な実施例について、図
面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第２図には、マルチタイプの空気調和機としてｍｓ
したこの発明の一実施例における冷凍装置の冷媒回路図
を示しており、同図において、Ｘは室外ユニットであり
、この室外ユニットＸには、４台の室内ユニッ）Ａ−Ｄ
が接続されている。

上記室外ユニッ）Ｘには、互いに並列に接続された２台
の圧縮機１．２が内装されている。第１圧縮機１は、そ
の回転速度、つまり圧縮能力を制御するためのインバー
タ３を有するものであり、第２圧縮機２は商用周波数に
応じた一定の回転数で駆動されるものである。これらの
圧縮機１．２の吐出側の配管４と吸込側の配管５とはそ
れぞれ四路切換弁６に接続され、この四路切換弁６には
さらに第１ガス管７と第２ガス管８とが接続されている
。なお上記吸込側配管５にはアキュームレータ９が介設
されている。上記第１ガス管７は、室外熱交換器１０に
接続され、また上記第２ガス管８はヘッダー１１に接続
されると共に途中にガス閉鎖弁１２が介設されている。

上記室外熱交換器１０には室外ファン１３が付設される
と共にさらに液管１４が接続されており、この液管１４
には、上記室外熱交換器１０側から順次ドライヤフィル
タ１５、第１電動膨張弁１６、受液器１７、液閉鎖弁１
８が介設されている。そして上記液管１４の先端は、そ
れぞれ第２電動膨張弁１９・・１９の介設された複数（
図の場合には４本）の液支管２０・・２０に分岐される
一方、上記ヘッダー１１に、それぞれマフラー２１・・
２１の介設された４本のガス支管２２・・２２が接続さ
れており、これらのガス支管２２と上記各液支管２０と
の間に室内熱交換器２３（室内ユニットＡについてのみ
図示する）がそれぞれ連絡配管２４・・２４によって互
いに並列に接続されている。なお各室内ユニットＡ−Ｄ
は、それぞれ上記室内熱交換器２３と室内ファン２３ａ
とによって構成されている。

上記構成の空気調和機における暖房運転は、四路切換弁
６を図中実線で示す切換位置に位置させて、圧縮機１．
２からの吐出冷媒を四路切換弁６、第２ガス管８を経由
させて各室内熱交換器２３で凝縮させ、次いで液管１４
を経由させて室外熱交換器１０内で蒸発させた後、第１
ガス管７、四路切換弁６から圧縮機１へと返流させるこ
とによって行う。この場合、蒸発冷媒の過熱度制御を第
１電動膨張弁１６にて行い、各第２１を動膨張弁１９で
は、各室内熱交換器２３への冷媒分配量の制御を行う。

一方、冷房運転は、四路切換弁６を図中実線で示す切換
位置に切換え、圧縮機ｌ、２からの吐出冷媒を室外熱交
換器１０側から各室内熱交換器２３へと回流させること
によって行う。このとき、第１！動膨張弁１６は全開に
し、各第２電動膨張弁１９で冷媒の過熱度制御を行う。

次に上記空気調和機の運転制御回路を第３図に基ツいて
説明する。図のように、室外ユニットχは、室外制御装
置（運転制御手段）２５を有しており、この室外制御装
置２５にインバータ３と第２圧縮機２の駆動モータ５２
とが接続され、上記インバータ３は圧縮機ｌの駆動モー
タ５１に接続されている。なおこの室外制御装置２５に
は、総温度差検出回路３１、ΔＴｒｉ検出回路３６、周
波数制御回路３７及び記憶部３８が設けられている。

一方室内ユニットＡ〜Ｄは、それぞれ室内制御装置２７
（図示は１台の室内ユニットＡのみ行う、以下間し）を
有しているが、この室内制御装置２７には、リモコン２
８、室内サーモ２９がそれぞれ接続されている。上記リ
モコン２８は、該室内ユニットＡ−Ｄの運転を行うため
の運転スイッチと、希望温度を設定するための温度設定
部とを有するものである。

更に上記室外制御装置２５は、入力量検出手段４０と、
判定手段４２と、タイマ手段４４と、同時運転手段４５
とを備えている。まず入力量検出手段４０は、インバー
タ３への入力電流値を入力量として検出する機能を有し
ている。そして判定手段４２は、入力量検出手段４０の
検出値が、インバータ保護機能による規制運転範囲を規
定する第６図の電流カット（垂下域）９２と下限設定特
性（無変化域）８０との間の範囲り内であるときに、基
準値信号４１を出力するように構成されている。なお基
準値としては、上記範囲りに限らず、第６図の点９６に
相当する入力電流値に達したときに基準値信号４１を出
力するようにしてもよい。

またタイマ手段４４は、上記基準値信号４１が所定の基
準時間以上の間入力されたときにタイムオーバー信号４
３を出力し、同時運転手段４５はタイムオーバー信号４
３が人力されたときに上記両圧縮機１．２を同時運転さ
せるように上記周波数１１７ｍ回１Ｂ５７を制御する機
能を果たしている。

次にインバータ３の周波数制御の概略を説明すると、記
憶部３８に記憶されている初期設定周波数が設定された
状態において、上記総温度差検出回路３２〜周波数制御
回路３７によってインバータ周波数を制御する。この周
波数制御は具体的には、比例制Ｗ（以下、Ｐ＠櫛という
）と、積分制御（以下、■制御という）とから戒ってい
る。このような上記Ｐ制御、■制御による空気調和機の
運転状態について、第４図で経時的に説明すると、まず
空気調和機を運転して室温が次第に上昇して空調負荷（
ΣΔＴの絶対値）の変動が生じるような場合には、上記
Ｐ＠御が所定時間（３０秒）毎に繰返し行われる（第４
図、期間ＴＩ）。

そして室温のほとんど変化しない定常運転状態になると
、上記Ｉ制御が所定時間（３分）毎に行われる。図のよ
うにインバータ周波数はΔτずつ次第に増加する（第４
図、期間Ｔ２）。

そして再び検出負荷が変動したときには、再度Ｐ制御が
行われ、所定時間（３０秒）毎にインバータ周波数が増
減する（第４図、期間Ｔ３）。

次に上記入力量検出手段４０〜同時運転手段、４５の機
能を第５図で説明すると、まず空調負荷が小さいときに
は、運転制御手段２５で第１圧縮機ｌだけを上記Ｐ制御
及びＩ制御する（ステップＳ１）。次いでステップＳ２
で入力量検出手段４０がインバータ３への入力電流値を
検出し、ステップＳ３で判定手段４２が入力電流値を判
定する。このステップＳ３で上限設定値である上記第６
図の点９６に相当する入力電流値に達したとき（Ｎｏ）
には、判定手段４２が基準値信号４１をタイマ手段４４
に出力する一方、点９６に相当する入力電流値に達しな
いとき（ＹＥＳ　）には上記ステップＳｌへ戻る。

上記基準値信号４１はタイマ手段４４に入力され、この
ときに第１圧縮機１の運転周波数が入力電流制御によっ
て決まる所定の周波数に達したくステップＳ４）として
、ステップＳ５でタイマ手段４４による計時を開始する
。そして次のステップＳ６で判定手段４２が下限設定値
である第６図の点９８に相当する入力電流値以下である
か否かを判定し、上記下限電流設定値を超えているとき
（ＮＯ）には、次のステップＳ７へ進み、そうでないＹ
ＥＳのときには上記ステップＳ１へ戻る。上記ステップ
ｓ７で、タイマ手段４４は基準値信号４１が基準時間以
上続いたとき（ＹＥＳ　）に、次のステップＳ８へ進み
、タイムオーバー信号４３を出力し、基準時間に達しな
いとき（ＮＯ）には、上記ステップＳ４へ戻る。そして
ステップＳ８で同時運転手段４５は、このタイムオーバ
ー信号４３に基づいて第１、第２両圧縮機１．２を負荷
に見合った状態で同時運転制御する。このため空調負荷
が第１圧縮機１の単独運転における上記点９６に達した
のちに、空調負荷が次第に増加した場合には、一定時間
後には第１及び第２圧縮機１．２を同時運転することが
可能になるので、空調負荷の増大に対して適切に対応し
得ることになる。特に上記したＰ制御又はＩ制御のよう
に増加要求周波数Δｆが小さい場合には、第６図の保護
ｅＪ［１ｓに負荷要求が含まれ、その状態が長時間にわ
たって維持されることが多く、負荷要求に適切に対応で
きない状態が発生しやすいが、上記によれば、このよう
な欠点を解消できることになる。

以上にこの発明の冷凍装置の具体的な実施例について説
明したが、この発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが
可能である。例えば上記実施例においては、暖房運転時
について説明したが、冷房運転時においても略同様に実
施可能であり、さらにはマルチエアコン以外の空気調和
機においても同様に実施可能である。

（発明の効果）上記したようにこの発明の冷凍装置においては、インバ
ータの保護機能、例えば電流カントによる規制運転中に
、冷凍負荷が次第に増加した場合でも、一定時間後には
第１、第２両圧縮機を同時運転することが可能になるの
で、冷凍負荷の増大に対して適切に対応することが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の全体構成を示すブロック図、第２図
はこの発明の実施例における冷媒回路を示す冷媒回路図
、第３図は制御機構のブロック図、第４図は運転状態の
時間に対する変化を示す説明図、第５図は運転制御方法
のフローチャート図、第６図は運転周波数に対する圧縮
機出力の変化を示すグラフである。１・・・第１圧縮機、２・・・第２圧縮機、３・・・イ
ンバータ、２５・・・室外制御装置（運転制御手段）、
４０・・・入力量検出手段、４２・・・判定手段、４４
・・・タイマ手段、４５・・・同時運転手段。

Claims

【特許請求の範囲】

１、冷媒循環回路に、圧縮能力可変なインバータ式の第
１圧縮機（１）と圧縮能力一定の第２圧縮機（２）とを
互いに並列に接続して介装すると共に、上記第１圧縮機
（１）の単独運転及び第１、第２圧縮機（１）（２）の
同時運転の切換えと上記第１圧縮機（１）の圧縮能力の
変更とを併用して全体の圧縮能力を冷凍負荷変動に応す
るべく制御する運転制御手段（２５）を設けて成る冷凍
装置であって、この運転制御手段（２５）に、上記圧縮
機（１）への入力量を検出する入力量検出手段（４０）
と、この入力量検出手段（４）の検出値がインバータ保
護機能による規制運転範囲を規定する基準値に達したと
きに基準値信号（４１）を出力する判定手段（４２）と
、上記基準値信号（４１）が所定の基準時間以上の間入
力されたときにタイムオーバー信号（４３）を出力する
タイマ手段（４４）と、タイムオーバー信号（４３）が
入力されたときに上記両圧縮機（１）（２）を同時運転
制御する同時運転手段（４５）とを設けたことを特徴と
する冷凍装置。