JPH07109325B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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一定の圧縮
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、回転数一定の第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
生じたときに上記第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
変幅が比較的小さくなり、したがってインバータ制御装
置を小容量のもので構成しても、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台の圧縮機で構成する場合に比べて、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。

上記第１、第２圧縮機の運転制御は次の通りである。す
なわち、要求負荷の増加に伴って所定の圧縮能力までは
インバータ制御される上記第１圧縮機だけを運転する。
そして第１圧縮機の運転周波数が最高周波数に達した後
に、要求負荷がさらにそれ以上に上昇した場合に、第
１、第２両圧縮機を同時運転して、第２圧縮機の圧縮能
力増加分に応じて第１圧縮機の周波数を低下させて運転
するようになっている。

上記したような第１、第２両圧縮機の切換制御に関する
先行出願としては、特開昭63−73056号や特開昭63−730
57号を挙げることができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記した従来の第１、第２両圧縮機の運
転制御では、インバータ制御される上記第１圧縮機が、
切換周波数まで周波数制御された後に、第１圧縮機の周
波数が垂下制御されるために、夜間のように周囲が静粛
なときに、第１圧縮機から、耳触りな高周波騒音が発生
するという問題がある。

この発明は上記した従来の問題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、特に低騒音性が要求される
場合に、騒音を低周波数化することによって高周波騒音
が発生する頻度を低減する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） そこで第１図及び第３図に示すように、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
に並列に接続して成る冷凍装置であって、冷凍負荷の増
加に伴って第１切換周波数に相当する冷凍負荷未満では
第１圧縮機１だけを周波数制御し、それ以上の冷凍負荷
では両圧縮機１、２を同時運転すると共に、第１圧縮機
１の運転周波数を第２圧縮機２による圧縮能力増加分に
応じた周波数制御する周波数制御手段48を設ける一方、
さらに低騒音運転時に低騒音運転信号を出力する低騒音
運転信号出力手段60と、この低騒音運転信号72が入力さ
れたときに上記第１切換周波数より低周波数の第２切換
周波数で上記両圧縮機１、２の同時運転を開始するよう
に上記周波数制御手段48を制御する低騒音制御手段62と
を備えている。

（作用） 上記構成による冷凍装置においては、夜間のように低騒
音性が通常より厳しく要求される場合に、低騒音運転信
号出力手段62から低騒音運転信号72を出力する。この低
騒音運転信号72によって、低騒音制御手段60は、第１、
第２両圧縮機１、２を同時運転制御する周波数制御手段
48を次のように制御する。すなわち低騒音運転時には、
周波数制御手段48が、第１切換周波数よりも低周波数の
第２切換周波数で上記両圧縮機１、２の同時運転制御を
開始して、以後は第２圧縮機２の圧縮能力が付加される
分だけ第１圧縮機１の運転周波数を下げるように周波数
制御するのである。このため低騒音運転時には、切換周
波数が低周波数側の第２切換周波数に低下し、上記第１
圧縮機１が高周波数側の第１切換周波数まで周波数制御
される頻度を低減させ、第１圧縮機１からの発生音を低
周波数化した低騒音運転が可能になる。

（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構成
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台の室内ユニットＡ〜
Ｄが接続されている。

上記室外ユニット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、最高120Hz（第１切換周波
数）の運転周波数まで周波数制御可能である。また第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
18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25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２電動膨張弁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１、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電動膨張弁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。

次に上記のような運転の制御について、第３図の運転制
御系統図を参照して説明する。図のように、各室内ユニ
ットＡ〜Ｄは室内制御装置41（室内ユニットＡについて
のみ図示する）をそれぞれ備えており、各室内制御装置
41には、運転操作用リモコン42と、室温を検出する室温
センサ43とがそれぞれ接続されている。上記各運転操作
用リモコン42は冷暖切換スイッチと、運転スイッチと、
希望室温を設定するための温度設定スイッチと、さらに
低騒音運転信号出力部（低騒音運転信号出力手段）62と
を有している。この低騒音運転信号出力部62は、夜間運
転のように低騒音運転する必要がある場合に、低騒音運
転信号を出力する機能を備えており、就寝時に使用する
所謂「おやすみタイマ」を利用してもよいし、独立した
低騒音スイッチを上記リモコン42に配置してもよい。以
上のような室内機Ａ〜Ｄでは、上記運転スイッチがONで
あり、かつ室温センサ43での検出温度が設定温度に達し
ていないとき（室内サーモONのとき）に、上記冷暖切換
スイッチでの切換位置に応じて暖房運転要求信号、或い
は冷房運転要求信号が上記検出温度と設定温度との温度
差信号及び上記低騒音運転信号出力部62からの低騒音運
転信号72と共に、各室内制御装置41から室外ユニットＸ
に対して出力される。

一方、室外ユニットＸは、室外制御装置44と、第１圧縮
機を周波数制御するためのインバータ３を制御するイン
バータ制御装置45とを備えており、上記室外制御装置44
内には、運転要求ユニット把握部46と、弁制御部47と、
周波数制御部（周波数制御手段）48と、変更時初期周波
数記憶部49と、周波数設定部50とが設けられている。上
記運転要求ユニット把握部46は上記室内側からの暖房、
或いは冷房運転要求信号から起動時を含む運転部屋数変
更時を判別し、運転要求信号を出力している室内ユニッ
トに応じた運転ユニット信号と共に、上記の運転部屋数
変更時に変更信号を上記弁制御部47と周波数設定部50と
に出力する。これによりまず上記弁制御部47によって、
前記した暖房運転時、或いは冷房運転時の冷媒循環径路
を形成すべく四路切換弁６の切換作動と共に、第１、第
２電動膨張弁16、19の開度制御が行われる。また周波数
設定部50では上記温度差信号70、運転要求信号71、低騒
音運転信号72及び初期周波数記憶部49のメモリに基づい
て、必要な駆動周波数を設定する機能を有している。さ
らに詳しくは、空気調和機の運転開始時、運転台数変更
時等には、上記初期周波数記憶部49のメモリに基づいて
駆動周波数を決定し、一定時間経過後には上記周波数制
御部48で駆動周波数を制御するのである。そして周波数
制御部48は冷凍負荷の増加に伴って第１切換周波数に相
当する冷凍負荷未満では第１圧縮機１だけを周波数制御
し、それ以上の冷凍負荷では両圧縮機１、２を同時運転
すると共に、第１圧縮機１の運転周波数を、第２圧縮機
２による圧縮能力増加分だけ下げるように周波数制御す
る機能を備えている。

上記室外制御装置44は、さらに低騒音制御部（低騒音制
御手段）60を有しているが、これは次のような機能を有
するものである。すなわち、上記低騒音運転信号72が周
波数設定部50を介して入力されたときに、上記第１切換
周波数（120Hz）よりも低周波数の第２切換周波数（90H
z）で上記両圧縮機１、２の同時運転を開始するよう
に、上記周波数制御手段48を制御するための同時運転信
号75を出力する機能を備えているのである。

一方、上記周波数制御部48では、上記運転ユニット信号
及び変更信号に基づく周波数設定部50及び低騒音制御部
60からの指令により、第１、第２圧縮機の起動停止制御
と、第１圧縮機１の周波数制御とを行うが、これについ
ては、第４図及び第５図の制御フローチャートを参照し
ながら説明する。

まず冷凍負荷が増加する場合の制御を示す第４図におい
て、ステップS1は低騒音制御を行うか否かを判断するス
テップであって、上記低騒音運転信号出力部62から低騒
音運転信号72が低騒音制御部60へ入力されたときに、低
騒音制御が要求されていると判断し（YES）、詳しくは
後述するステップS4へ進む。またステップS1で低騒音運
転信号72が入力されないときには（NO）、ステップS2へ
進む。ステップS2では要求冷凍負荷に相当する要求周波
数が第１切換周波数（120Hz）以上であるか否かを判断
し、要求周波数が120Hz未満のときには（NO）、次のス
テップS3へ進む。このステップS3で上記インバータ３に
よって能力可変制御される第１圧縮機１だけを周波数上
昇制御した後に、上記ステップS1へ戻って以上の制御を
継続する。上記ステップS2で要求周波数が120Hz以上（Y
ES）の場合には、ステップS5へ進む。このステップS5で
は、要求されている目標周波数と電源周波数との周波数
差を演算して、その算出された周波数で第１圧縮機１を
運転するように第１圧縮機１の運転周波数を垂下させ、
ステップS6で第２圧縮機２の運転を追加し、以後上記両
圧縮機１、２の同時運転を継続すると共に、第１圧縮機
１を、第２圧縮機２の能力追加分に応じて周波数制御す
る。このステップS6が終了した後には、上記ステップS1
へ戻り上記した各ステップの制御を繰り返す。

一方上記低騒音制御の場合には、ステップS4で上記要求
周波数が第２切換周波数（90Hz）以上であるか否かを判
断し、このステップS4によって上記両圧縮機１、２の同
時運転を開始する周波数が第１切換周波数より低周波数
の第２切換周波数に変更されることになる。このステッ
プS4で、要求周波数が90Hz未満の場合（NO）は、上記ス
テップS3へ進み、要求周波数が90Hz以上の場合には上記
ステップS5へ進む。

次に第５図に示す冷凍負荷減少時には、ステップS10で
要求周波数が90Hz未満かを判断し、要求周波数が90Hz以
上のとき（NO）には、次のステップ11へ進み第１圧縮機
１の運転周波数を垂下制御する。そしてステップS10で
要求周波数が90Hz未満のとき（YES）には、ステップS12
へ進み、第２圧縮機２を停止制御した後に、ステップS1
3へ進む。このステップS13では要求されている目標周波
数まで第１圧縮機１の運転周波数を上昇制御する。この
ステップS13及びステップS11が終了した後には上記ステ
ップS10へ戻り、上記した制御を繰り返す。

以上の実施例装置では、昼間のように騒音が比較的問題
にならない通常時には、第６図中の破線で示すように第
１圧縮機１の運転周波数が120Hzまで上昇した後に、第
１圧縮機１と第２圧縮機２との同時運転制御を開始し
て、従来と同様に第１、第２圧縮機１、２を運転制御す
る。一方夜間のように低騒音性が要求される場合には、
上記第６図中の実線で示すように、通常時より低周波数
の90Hzで上記同時運転制御が開始され、以後第２圧縮機
２の圧縮能力が付加される分だけ第１圧縮機１を周波数
垂下制御しながら、90Hz未満の周波数域で第１圧縮機１
の運転を継続する。このため低騒音運転時には、上記同
時運転が開始される切換周波数が120Hzから90Hzへと切
換えられることになり、第１圧縮機１が120Hzで運転さ
れる頻度が減少することによって、第１圧縮機１から発
生する騒音が低周波数化し、したがって特に耳触りな高
周波域の騒音が減少して空気調和機の低騒音運転が可能
になる。なお、上記低騒音運転時に要求負荷が増大して
第１圧縮機１を90Hz以上で運転する必要が発生した場合
には、低騒音性よりも負荷応答性を優先して、第１圧縮
機１を90Hz以上で運転することもある。

以上にこの発明の一実施例について説明したが、上記実
施例はこの発明を限定するものではなく、この発明の範
囲内で種々の変更が可能であり、例えば上記実施例にお
いては、マルチタイプの空気調和機を例に挙げて説明し
たが、その他の冷凍装置においてもこの発明の適当が可
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、低騒
音運転時には、周波数制御手段が、第１切換周波数より
低周波数の第２切換周波数で第１、第２両圧縮機の同時
運転制御を開始することが可能になる。このため低騒音
運転時には、上記第１圧縮機が高周波数側の第１切換周
波数まで運転される頻度を減少して、第１圧縮機の騒音
を低周波数化することができ、高周波騒音の発生を防止
して低騒音運転可能な冷凍装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機能ブロック図、第２図は空気調和
機として構成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、第３図は上記空気調和機の運転制御系統
図、第４図は上記空気調和機における負荷増加時の圧縮
機の周波数制御のフローチャート図、第５図は同負荷減
少時の圧縮機の周波数制御のフローチャート図、第６図
は第１圧縮機の要求負荷−運転周波数のグラフである。 １……第１圧縮機、２……第２圧縮機、３……インバー
タ、48……周波数制御部（周波数制御手段）、60……低
騒音制御部（低騒音制御手段）、62……低騒音運転信号
出力部（低騒音運転信号出力手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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成る冷凍装置であっ
   て、冷凍負荷の増加に伴って第１切換周波数に相当する
   冷凍負荷未満では第１圧縮機（１）だけを周波数制御
   し、それ以上の冷凍負荷では両圧縮機（１）（２）を同
   時運転すると共に、第１圧縮機（１）の運転周波数を第
   ２圧縮機（２）による圧縮能力増加分に応じた周波数制
   御する周波数制御手段（48）を設ける一方、さらに低騒
   音運転時に低騒音運転信号（72）を出力する低騒音運転
   信号出力手段（60）と、この低騒音運転信号（72）が入
   力されたときに上記第１切換周波数より低周波数の第２
   切換周波数で上記両圧縮機（１）（２）の同時運転を開
   始するように上記周波数制御手段（48）を制御する低騒
   音制御手段（62）とを備えたことを特徴とする冷凍装
   置。