JPH0636440Y2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、ビル用の空冷式マルチシステムエアコンに好
適な空気調和機に係り、特に、コンプレッサの吐出圧の
変化量に応じて室外ファンの送風量を制御するように改
良した空気調和機に関する。

（従来の技術） 最近の中小規模ビルを中心とした空調方式には空冷式マ
ルチシステムエアコンがあり、これは容量選定が自由が
複数台の室内機を、所要の馬力範囲で機種系列を構成す
ることができる室外機に接続したものである。

空冷式マルチシステムエアコンの一例としては第４図に
示すように構成されたものがあり、これは中小規模ビル
等の建屋ａの各階に配置された容量選定が自由な複数台
の室内機ｂに、建屋１の屋上等に設置された１台の室外
機ｃを冷媒配管ｄにより接続し、室内の空調負荷に応じ
て自由に室内機ｂを選定でき、室内機ｂ毎に個別に能力
制御を行うようにしたものである。

上記室外機ｃは、１つの冷媒サイクルに並列に接続され
た例えば２台のコンプレッサ、室外側熱交換器、この室
外側熱交換器に外気を送風する例えば４台の室外ファン
等を内蔵している。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、このような空冷式マルチシステムエアコ
ンを含む従来の空気調和機では次のような課題がある。

まず、暖房過負荷運転の起動時、あるいは運転中の室内
機ｂの台数の減少時にはコンプレッサ吐出圧が急激に上
昇して、冷凍サイクルの冷媒圧が高圧に昇圧し、冷媒配
管ｄ等の耐久性低下やコンプレッサの運転停止等を招く
虞れがある。

例えば、空冷式マルチシステムエアコンの暖房過負荷運
転の場合としては室内および室外の空気条件が共に過負
荷、すなわち、高外気温、高室温であり、室内機ｂの運
転台数が１台で室内容量が小さく、かつ室外機ｃが最低
馬力により運転される場合がある。

この場合には室内機２の室内側熱交換器における熱交換
量（放熱量）が少ないので、この室内側熱交換器の出口
側圧力が高圧となるうえに、コンプレッサの起動時には
室外ファンがフルパワー（高速）運転されるので、室外
側熱交換器における熱交換量が増大して冷媒圧が高圧と
なり、コンプレッサ吸込圧力が高くなる。

このために、室内側熱交換器へ冷媒を吐出するコンプレ
ッサの吐出圧が高圧に昇圧し、コンプレッサを過圧より
保護する保護装置が動作し、コンプレッサの運転を停止
させる虞れが生ずると共に、冷媒を循環させる冷媒配管
ｄ等の耐久性の低下を招くという問題がある。

また、冷房過負荷運転の場合としては室内および室外共
に空気条件が過負荷、すなわち高外気温、高室温であ
り、室内機ｂの容量が大きい場合があり、この場合には
冷凍サイクルを循環する冷媒流量が増大し、冷媒圧が高
圧に上昇し、上記したと同じ問題を残すという課題があ
る。

さらに、冷房低負荷運転の場合としては夏と冬の中間期
等で室内および室外の空気条件が共に低負荷であり、室
内機ｂの容量が小さい場合がある。

この場合には冷凍サイクルを循環する冷媒の循環流量が
少量であるので、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧が低下
し、所定圧以下に低下した場合にはコンプレッサの一定
の吸込圧が確保できず、コンプレッサの運転を停止させ
る虞れがある。

そこで本考案は上記事情を考慮してなされたもので、そ
の目的は過負荷もしくは低負荷条件においてもコンプレ
ッサ吐出圧の過圧を未然に防止すると共に、コンプレッ
サ吐出圧の立ち上がりの迅速を図ることができる空気調
和機を提供することにある。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 本考案は、上記課題を解決するため、一つの冷凍サイク
ルに並列に接続したインバータ装置により運転を制御さ
れる複数のコンプレッサと、流路切換弁、室外側熱交換
器、複数の室内ユニットと接続して冷凍サイクルを構成
すると共に、室外側熱交換器に送風する複数個の室外フ
ァンを備えた空気調和機において、上記コンプレッサの
冷媒吐出側に配置された圧力センサーと、この圧力セン
サーにより検出された吐出圧を入力し上記コンプレッサ
の起動時および運転中の室内側熱交換器の運転台数変化
に伴なうコンプレッサの運転能力変化時から所定時間経
過後の圧力変化量を算定する手段と、この圧力変化量と
あらかじめ設定された圧力変化量と室外ファンの送風量
との対比データとの比較により、前記室外ファンの送風
量を設定し室外ファンの運転および回転数を制御する手
段とを有するコントローラとを具備したことを特徴とす
る。

（作用） コンプレッサの吐出圧は、圧力センサーで検出され、コ
ントローラにより、コンプレッサの起動時および運転中
の室内側熱交換器の運転台数変化に伴なうコンプレッサ
の運転能力変化時から所定時間経過後の圧力変化量を算
定し、この圧力変化量とあらかじめ設定された圧力変化
量と室外ファンの送風量との対比データとの比較によ
り、前記室外ファンの送風量を設定し室外ファンの運転
および回転数を制御することにより、室外側熱交換器に
おける冷媒の熱交換量を適量に制御される。

したがって、コンプレッサが、起動からサイクル安定ま
で最適圧に制御されるので、一定の圧力中でサイクルが
安定し、サイクル内圧力のハンチングを防止でき、運転
の立ち上がりを短縮できると共に、コンプレッサの使用
範囲の圧力状態をキープでき、コンプレッサの信頼性、
耐久性を向上させることができる。

さらに、圧縮機の最適な周波数と、最適な室外風量とを
常に圧力変動量により制御するため、高能力を保持で
き、しかも、コンプレッサの周波数に応じた室外風量で
運転できるため、室内負荷の変動に対しても対応を可能
とすることができる。

（実施例） 以下本考案の実施例を第１図〜第３図に基づいて説明す
る。

第１図は、本考案の一実施例の空冷式マルチシステムエ
アコンの冷凍サイクル図であり、図において、１台の室
外機１には複数台（第１図では図示の都合上１台のみを
示す）の室内機21を冷媒配管31によりそれぞれ連結し、
冷媒を循環させる閉じた冷凍サイクルを構成している。

すなわち、この冷凍サイクルは配管により相互に並列に
接続された例えば２台のコンプレッサ2a、2b、四方弁
３、室外側熱交換器４、暖房用膨張弁５と逆止弁６との
並列回路、リキッドタンク７、冷房用膨張弁22と逆止弁
23との並列回路、室内側熱交換器24をこの順に、かつ環
状に冷媒配管13により接続して構成され、四方弁３の切
換操作により冷媒に冷凍サイクルを図中実線矢印方向に
循環させると、冷房運転される一方、冷媒を図中破線矢
印方向に循環させると暖房運転されるようになってい
る。

なお、図示しないが、上記冷房用膨張弁22と逆止弁23と
の並列回路、室内側熱交換器24をを接続した複数台の室
内機21の回路は、それぞれ並列接続されるようにしてマ
ルチシステムエアコンの冷凍サイクルを構成している。

また、２台のコンプレッサ2a、2bどうしを並列に接続す
る並列回路８にはその吐出側に、冷媒中に混入した油を
分離させるオイルセパレータ9a、9bがそれぞれ介装され
る一方、その吸込側の冷媒配管31にはアキュムレータ10
が介装されている。

各コンプレッサ2a、2bはコントローラ11により制御され
るインバータ12a、12bにそれぞれ電気的に接続され、各
インバータ12a、12bはコントローラ11から出力される運
転周波数指令信号を受けて、その運転周波数に基づいて
各コンプレッサ2a、2bを運転して、その圧縮能力を制御
するようになっている。

そして、コントローラ11は室外側熱交換器４に送風す
る、例えば４台の室外ファン13a、13b、13c、13dは電気
的にそれぞれ接続される一方、各コンプレッサ2a、2bか
ら吐出される冷媒の吐出側合流点の吐出圧Pdを検出する
圧力センサー14により検出されたコンプレッサ2a、2bの
吐出圧Pdの変化量Pdcに応じて、室外ファン13a〜13dの
運転タップおよび台数を制御することにより、室外ファ
ン13a〜13dの送風量を適量に制御するようになってい
る。

また、コントローラ11は上記圧力センサー14により検出
された吐出圧Pdを入力し上記コンプレッサ2a、2bの起動
時および運転中の室内側熱交換器24の運転台数変化に伴
なうコンプレッサ2a、2bの運転能力変化時から所定時間
経過後の圧力変化量Pdcを算定する手段と、この圧力変
化量Pdcとあらかじめ設定された圧力変化量と室外ファ
ン13a〜13dの送風量との対比データとの比較により、前
記室外ファン13aから13dの運転および回転数を制御する
手段とを備えている。

すなわち、コントローラ11は冷凍サイクルの暖房運転時
には第２図に示すように複数台の室外ファン13a〜13dの
運転タップおよび台数をコンプレッサ吐出圧力pDの変化
量Pdcに応じて室外ファン13a〜13dの送風量が適量にな
るように制御するようになっており、第３図中の特性直
線Ｉ、II、III、IVはコンプレッサの起動時および運転
中の室内側熱交換器の運転台数変化に伴なうコンプレッ
サの運転能力変化時のける圧力センサ14により検出され
るコンプレッサ吐出圧Pdの時間の経過に伴なう変化量Pd
cの軌跡のデータを示しており、これらはＩ＜II＜III＜
IVの関係にある。

これら変化量Pdcの軌跡のデータと、この変化量Pdcの軌
跡のデータに対応する複数台の室外ファン13a〜13dの運
転タップおよび台数を設定するデータは、あらかじめ、
コントローラ内に記憶されていると共に、コントローラ
には、この記憶されたデータを圧力センサ14により検出
されるデータとを比較し、該当する室外ファン13a〜13d
の運転モードを設定する手段を備えている。

次に、冷凍サイクルの暖房運転時に、コントローラ11に
より室外ファン13a〜13dの運転を制御する制御方法を第
３図に基づいて説明する。

なお、この制御は、コンプレッサの起動時および運転中
の室内側熱交換器の運転台数変化に伴なうコンプレッサ
の運転能力変化時において行われる。

（１）コンプレッサ吐出圧Pdの変化量Pdcが、Pdc＜Ｉの
場合には４台の室外ファン13aから13dの全台を高速のＨ
タップにより全速運転を継続する。なお、第２図中、
（ ）内は４台の室外ファン13a〜13dの運転状態を示
し、Ｈは高速のＨタップによる高速運転を、Ｌは低速Ｌ
タップによる低速運転を、ＯはOFFの運転停止をそれぞ
れ示している。

すなわち、冷凍サイクルの暖房運転時のコンプレッサの
起動時および運転中の室内側熱交換器の運転台数変化に
伴なうコンプレッサの運転能力変化時において、コンプ
レッサ2a、2bの吐出圧力Pdの変化量PdcがＩより少ない
場合としてはコンプレッサ2a、2bからの吐出冷媒の室内
側熱交換器24における放熱量が大きく、ここでの減圧量
も大きいために、この室内側熱交換器24に冷媒を吐出す
るコンプレッサ2a、2bの吐出圧Pdが比較的低い場合があ
る。

この場合は４台の室外ファン13a〜13dの全台を全てＨタ
ップによりフルパワー運転とし、室外側熱交換器４にお
ける液冷媒の蒸発による吸熱量を増大させ、その蒸発し
たガス冷媒の温度を昇温させると共に冷媒圧を昇圧さ
せ、コンプレッサ吸込圧を昇圧させることによりコンプ
レッサ吐出圧を直ちに昇圧させる。

これによりコンプレッサ吐出圧の立ち上がりの迅速化が
図られる。

（２）コンプレッサ吐出圧Pdの変化量Pdcが、Ｉ＜Pdc＜
IIの場合には４台の室外ファン13a〜13dのうち、２台、
例えば13c、13dをＨタップからＬタップに切換え、室外
側熱交換器４への送風量を適量に制御する。

（３）コンプレッサ吐出圧Pdの変化量Pdcが、II＜Pdc＜
IIIの場合には４台の室外ファン13a〜13dの全台をＨタ
ップからＬタップに切換え、室外側熱交換器４への送風
量を適量に制御する。

（４）コンプレッサ吐出圧Pdの変化量Pdcが、III＜Pdc
＜IVの場合には２台の室外ファン、例えば13a、13bをＬ
タップによりそれぞれ低速運転し、他13c、13dの運転を
停止させ、室外側熱交換器４への送風量を適量に制御す
る。

（５）コンプレッサ吐出圧Pdの変化量Pdcが、Pdc＞IVの
場合には４台の室外ファン13a〜13dの全台の運転を一定
時間停止させた後、２台、例えば13a、13bのみをＬタッ
プにより低速運転する。

すなわち、冷凍サイクルの暖房運転時のコンプレッサ吐
出圧Pdの変化量PdcのIVより大きい場合としては、暖房
過負荷運転の場合がある。

この場合は室内側熱交換器24におけるガス冷媒の放熱量
が小さく、ここでの減圧量も小さいために、この室内側
熱交換器24に高温、高圧のガス冷媒を吐出するコンプレ
ッサ2a、2bの吐出圧Pdが高く、その変化量Pdcも大き
い。

そこで、この場合には、まず、全室外ファン13a〜13dの
運転を一定時間停止させ、室外側熱交換器４における冷
媒の吸熱量を減少させることにより、この吸熱により昇
温する冷媒の温度と圧力の上昇を抑制し、コンプレッサ
2a、2bへの冷媒の吸込圧力を低減させることにより、コ
ンプレッサ吐出圧Pdを降圧させ、その急激な昇圧を防止
することができる。

このコンプレッサ吐出圧Pdが所定値まで降圧した後は室
外ファン13a〜13dの所要の２台、例えば13a、13bをＬタ
ップにより低速運転し、室外側熱交換器４における冷媒
の吸熱量を若干増大させ、暖房効果の向上を図る。

したがって、本実施例によれば、コンプレッサの起動時
および運転中の室内側熱交換器の運転台数変化に伴なう
コンプレッサの運転能力変化時から所定時間経過後のコ
ンプレッサ吐出圧Pdの変化量Pdcに応じて、室外ファン1
3a〜13dの送風量が適量に制御され、コンプレッサ吸込
圧が適圧に制御されるので、コンプレッサ吐出圧Pdが二
次的に適圧に制御される。

このために、本実施例によればコンプレッサ吐出圧Pdの
立ち上がりの迅速化を図ることができると共に、コンプ
レッサ吐出圧の急激な昇圧を防止することができる。

その結果、コンプレッサ吐出圧Pdの急激な昇圧による冷
媒配管31の耐久性の低下やコンプレッサ2a、2bの運転停
止の虞れを未然に防止することができる。

なお、上記実施例では冷凍サイクルの暖房運転時におけ
るコントローラ11による室外ファン13a〜13dの制御方法
について説明したが、本考案はこれに限定されるもので
はなく、冷凍サイクルの冷房運転時に例えば第３図に示
すように室外ファン13a〜13dの運転タップおよび台数を
制御するコントローラ11を構成してもよい。

第３図は冷凍サイクルの冷凍運転時におけるコンプレッ
サの起動時および運転中の室内側熱交換器の運転台数変
化に伴なうコンプレッサの運転機能変化時から所定時間
経過後のコンプレッサ吐出圧Pdの変化量PdcをIa、IIa、
IIIa、IVaの特性直線によりそれぞれ示しており、これ
らはIa＜IIa＜IIIa＜IVaの関係にあり、第２図で示すＩ
〜IVにそれぞれ対応している。

したがって、冷凍サイクルの冷房運転時はコンプレッサ
の起動時および運転中の室内側熱交換器の運転台数変化
に伴なうコンプレッサの運転能力変化時から所定時間経
過後のコンプレッサ吐出圧Pdが、Pdc＜Iaの場合には第
３図に示すように全室外ファン13a〜13dをＨタップによ
り高速運転し、室外側熱交換器４における冷媒の放熱量
を増大させ、冷媒の液化量を増大させる。このために、
室外側熱交換器24における液冷媒の蒸発時の吸熱量が増
大し、この吸熱により昇温するガス冷媒の温度と圧力と
が上昇し、コンプレッサ吸込圧力を迅速に立ち上がらせ
る。

また、冷凍サイクルの冷房低負荷運転時には室内側熱交
換器24における冷媒の吸熱量が少なく、コンプレッサ吸
込圧が比較的高圧になるので、コンプレッサ吐出圧Pdが
高くなる。

そこで、コンプレッサの起動時および運転中の室内側熱
交換器の運転台数変化に伴なうコンプレッサの運転能力
変化時から所定時間経過後のコンプレッサ吐出圧Pdの変
化量Pdcが、Pdc＞IVの場合には第３図に示すように全室
外ファン13aから13dの運転を一定時間停止させ、室外側
熱交換器４への送風を停止させる。

このために、室外側熱交換器４における冷媒の放熱量が
減少し、比較的高温高圧の液冷媒が室内側熱交換器24へ
導入されるので、ここでの液冷媒の蒸発時の吸熱量が低
下する。

その結果、室内側熱交換器24より流出する冷媒の温度と
圧力とが低下して、コンプレッサ吸込圧が低下するの
で、コンプレッサ吐出圧を低下させ、その急激な上昇を
未然に防止することができる。

さらに、Ia＜Pdc＜IIaの場合は第３図に示すように４台
の室外ファン13a〜13dのうちの２台13a、13bをＨタップ
により高速運転する一方、他の２台13c、13dをＬタップ
により低速運転する。

さらにまた、IIa＜Pdc＜IIIaの場合には全室外ファン13
a〜13dをＬタップにより低速運転し、IIIa＜Pdc＜IVaの
場合には２台の室外ファン13a、13bをＬタップにより低
速運転し、他の２台13c、13dの運転を停止させる。

本実施例は以上のように構成されているので、冷房低負
荷時のコンプレッサ吐出圧の立ち上がりの迅速化を図る
ことができる。

（考案の効果） 以上説明したように本考案は、冷媒吐出側合流点の吐出
圧を圧力センサーで検出し、コンプレッサの起動時およ
び運転中の室内側熱交換器の運転台数変化に伴なうコン
プレッサの運転能力変化時から所定時間経過後の圧力変
化量と、あらかじめ設定された圧力変化量の室外ファン
の送風量との対比データとの比較により、室外側熱交換
器に送風する複数個の室外ファンの送風量を制御するの
で、コンプレッサの起動時および運転中の室内側熱交換
器の運転台数変化に伴なうコンプレッサの運転能力変化
時において、一定の圧力中でサイクルが安定し、サイク
ル内圧力のハンチングを防止でき、運転の立ち上がりを
短縮できると共に、コンプレッサの使用範囲の圧力状態
をキープでき、コンプレッサの信頼性、耐久性を向上さ
せることができる。

さらに、圧縮機への最適な周波数と、最適な室外風量と
を常に圧力変動量により制御するため、高能力を保持で
き、しかも、コンプレッサの周波数に応じた室外風量で
運転できるため、室内負荷の変動に対しても対応可能と
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る空気調和機の一実施例の冷凍サイ
クル図、第２図は第１図で示す実施例の暖房運転時にお
けるコントローラによる室外ファンの運転制御方法を示
すグラフ、第３図は、第１図で示す実施例の冷房運転時
におけるコントローラによる室外ファンの運転制御方法
を示すグラフ、第４図は、空冷式マルチシステムエアコ
ンの一例の構成図である。 １…室外機、2a、2b…コンプレッサ、４……室外側熱交
換器、11…コントローラ、13a〜13d…室外ファン、14…
圧力センサー、21…室内機、24…室内側熱交換器、31…
冷媒配管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一つの冷凍サイクルに並列に接続したイン
   バータ装置により運転を制御される複数のコンプレッサ
   と、流路切換弁、室外側熱交換器、複数の室内ユニット
   と接続して冷凍サイクルを構成すると共に、室外側熱交
   換器に送風する複数個の室外ファンを備たえ空気調和機
   において、上記コンプレッサの冷媒吐出側に配置された
   圧力センサーと、この圧力センサーにより検出された吐
   出圧を入力し上記コンプレッサの起動時および運転中の
   室内側熱交換器の運転台数変化に伴なうコンプレッサの
   運転能力変化時から所定時間経過後の圧力変化量を算定
   する手段と、この圧力変化量とあらかじめ設定された圧
   力変化量と室外ファンの送風量との対比データとの比較
   により、前記室外ファンの送風量を設定し室外ファンの
   運転および回転数を制御する手段とを有するコントロー
   ラとを具備したことを特徴とする空気調和機。