JPS6225643Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は冷房装置、詳しくは複数台の圧縮機を
備え、凝縮器を外気と熱交換する空気熱交換器と
し、前記圧縮機を、冷房負荷により発停して容量
制御するごとくした冷房装置に関する。

従来、此種装置は冷房負荷による複数台の圧縮
機を発停して容量制御を行なうのであるが、この
ように容量制御を行なう場合、圧縮機モータが起
動されるごとに多大な起動電流が流れるため、消
費電力が無駄に増大することとなる問題があつ
た。

そのため、コンピユータ室をもつた建物におけ
る冷房のごとく、昼夜、季節を問わず年中冷房を
行なうとき、前記起動電流による無駄な消費電力
が積算され、年間供給電力当りの年間冷房能力の
比、所謂SEERが低下する問題があつた。

しかして、以上のごとく圧縮機を発停させて容
量制御する場合の問題を解決するには、圧縮機に
容量制御機構を設けて、圧縮機を発停によらずに
前記容量制御機構の動作により、容量制御すべく
成すことが考えられるが、斯くすると、冬季のご
とく外気温度の低いとき容量制御して冷房運転を
行なう場合、凝縮器における外気の冷却能力が過
大となつて高圧が低下し、しかも、圧縮機の容量
を低容量に制御する程高圧の低下が大きくなつて
運転できなくなる問題がある。ところで、この問
題の対策として、例えば凝縮器に付設するフアン
を複数台として、その運転台数を減少したり、フ
アン回転数を減速したりして、凝縮器からの放熱
量を減少させるごとく成すことが考えられるが、
圧縮機容量と凝縮器での放熱量とを正確にマツチ
ングさせることはむつかしく、特に、25％容量や
50％容量などの低容量制御時には、充分な高圧上
昇が得られず、前記した高圧低下の問題を根本的
には解決できないのである。

因みに、圧縮機を100％容量で運転している場
合、外気温度が7.2℃で高圧値が9.5Kg／cm²のと
き、凝縮器風量を半分にすると高圧値を14Kg／cm²
迄昇圧できるが、圧縮機を25％容量で運転してい
る場合には、外気温度が7.2℃で高圧値が6.8Kg／
cm²のとき、凝縮器風量を半分にしても高圧値は
8.0Kg／cm²になるに過ぎず、十分な高圧上昇が得
られないのである。

しかして、本考案は以上の問題に鑑み考案した
もので、目的とする所は、冬季など外気温度が低
くとも圧縮機の制御された容量値に拘わらず、高
圧を所定値以上に確保できると共に、年間供給電
力に対する年間能力の比（SEER）も高めること
ができる冷房装置を提供する点にある。

即ち、本考案は、複数台の圧縮機の各々に、外
気と熱交換する空冷凝縮器をそれぞれ接続して形
成した複数の系統を蒸発器に接続して冷媒回路を
形成すると共に、前記蒸発器に冷房負荷を接続し
た冷房装置において、前記各圧縮機を部分容量制
御及び発停制御可能に構成すると共に、前記冷房
負荷を検出する負荷検出器と外気温度を検出する
外気温度検出器とを、外気温度検出器で検出した
外気温度が設定温度より高いとき前記負荷検出器
により前記各圧縮機を部分容量制御し、外気温度
検出器で検出した外気温度が設定温度より低いと
き前記負荷検出器により前記各圧縮機を発停制御
するごとく制御回路に設けたことを特徴とするも
のである。

以下本考案装置の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図に示したものは、建物Ｂ内に形成された
コンピユータ室a₁など複数室a₁，a₂，a₃…から成
る冷房領域Ａの冷房を行なうもので、該冷房領域
Ａの中には、前記コンピユータ室a₁のごとく、夏
季、中間期だけでなく冬期においても、要するに
昼夜を問わず、年中冷房負荷を発生する室をもつ
ているのである。

第１図において、１，２は、それぞれ２気筒を
一対とする８気筒形の圧縮機であり、また、３，
４は外気と熱交換する空気熱交換器から成る空冷
凝縮器で、凝縮器３には、４台のモータM₁，
M₂，M₃，M₄によつて駆動される４台の室外フア
ンF₁，F₂，F₃，F₄が対設され、凝縮器４には同
じく４台のモータM₅，M₆，M₇，M₈によつて駆動
される４台の室外フアンF₅，F₆，F₇，F₈が対設
されている。

５，６は膨張弁、７は２系統の冷媒管を配設し
た水用の蒸発器であり、該蒸発器７には、水入口
管８と水出口管９とを接続している。

そして、前記圧縮機１、凝縮器３、膨張弁５、
蒸発器７の１系統の冷媒管が冷媒配管１０によ
り、また、前記圧縮機２、凝縮器４、膨張弁６、
蒸発器７の他の１系統の冷媒管が冷媒配管１１に
よりそれぞれ連結されて、２系統の冷凍回路を形
成している。また、前記蒸発器７の水入口管８と
水出口管９とは、前記冷房領域Ａの各室a₁，a₂，
a₃…に設置される冷却コイルc₁，c₂，c₃…に連結
されて、冷水回路を形成している。

そして、前記冷水回路における冷房領域Ａから
蒸発器７に戻る水入口管８内の水温、即ち冷房負
荷を検出する負荷検出器th₁を設けて、該検出器
th₁の動作により、前記圧縮機１，２を冷房負荷
に応じて発停して容量制御すべくしている。即
ち、前記両圧縮機１，２全体の容量を、前記水温
が第１設定値より低いときには、両圧縮機１，２
を２台とも停止する０％容量に、また、前記水温
が第１設定値以上で第２設定値より低いときに
は、圧縮機１，２の１台を停止し、他の１台を運
転する50％容量に、さらに、前記水温が第２設定
値以上のときには、圧縮機１，２の２台をともに
運転する100％容量に容量制御すべくしている。

また、前記各圧縮機１，２には、それぞれ容量
制御機構１３，１４を設けて、冷房負荷を検出す
る前記検出器th₁の動作により容量制御すべく成
すのである。そして前記各圧縮機１，２の発停に
よる容量制御と、前記容量制御機構１３，１４の
動作による容量制御とを切換可能とするのであ
り、かつ、前記検出器th₁とは別に、外気温度の
検出器th₂を設けて、該外気温度の検出器th₂で検
出した外気温度が設定温度より高い場合には、前
記検出器th₁により前記各圧縮機１，２ごとの容
量制御機構１３，１４を動作させて容量制御し、
また、外気温度が低い場合には、前記検出器th₁
により前記各圧縮機１，２を発停させて容量制御
するというように、それぞれ切換えるごとく成す
のである。

前記各圧縮機１，２の容量制御機構１３，１４
は、各圧縮機１，２における２気筒を１組とする
４つの組の内、各３つの組のものを個々にアンロ
ードし得るごとくアンロード用電磁弁SV₁，
SV₂，SV₃，SV₄，SV₅，SV₆を設けてなり、前記
検出器th₁の動作により、前記各電磁弁SV₁〜SV₆
を開閉制御して圧縮機１，２の容量を、冷房負荷
に応じて25％容量、50％容量、75％容量及び100
％容量に容量制御すべく成すのである。詳しく
は、各圧縮機１，２の容量を、前記水温が前記第
１設定値例えば12℃以上で、前記第２設定値例え
ば13℃より低いときには、電磁弁SV₁，SV₂，
SV₃，SV₄，SV₅，SV₆をすべて励磁して25％容量
に、また、前記水温が第２設定値以上で第３設定
値例えば14℃より低いときには、電磁弁SV₁，
SV₄のみを消磁して50％容量に、また、前記水温
が第３設定値以上で第４設定値例えば15℃より低
いときには、電磁弁SV₁，SV₂，SV₄，SV₅を消磁
して75％容量に、更に、前記水温が第４設定値以
上のときには、電磁弁SV₁，SV₂，SV₃，SV₄，
SV₅，SV₆をともに消磁して100％容量に、それぞ
れ容量制御すべく成すのである。

そして、外気温度を検出する前記検出器th₂の
設定温度は、例えば10℃とするのであつて、10℃
に設定するのは、容量制御機構１３，１４の動作
による容量制御により冷房運転するとき、冷房負
荷が低下して、圧縮機１，２の容量が50％、25％
のごとく小さく制御された状態でも、冷凍回路の
高圧値を所圧値以上に保持し得るためである。

次に、以上のごとく２つの前記各容量制御に切
換える電気回路を第２図により説明する。

即ち、２つの電源線路間に、外気温度の前記検
出器th₂と補助リレーR₉との直列回路と、圧縮機
２のモータ用リレーRC₂及びリレーR₆の常開端子
R₆−ａの直列回路と圧縮機１のモータ用リレー
RC₁との並列回路にリレーR₂の常開端子R₂−ａを
直列に接続した回路とを接続すると共に、冷房負
荷の前記検出器th₁に、前記アンロード用電磁弁
SV₁……SV₆及び８台の前記室外フアンF₁……F₈
のモータM₁……M₈用リレーR₁，R₂，R₃，R₄，
R₅，R₆，R₇，R₈を接続した回路を接続するので
ある。

前記検出器th₁は、前記水温の第１，２，３，
４設定値で作動するスイツチS₁，S₂，S₃，S₄を備
え、該スイツチS₁の高温側端子H₁に前記リレー
R₁，R₂，R₃，R₄の並列回路を接続すると共に、
スイツチS₁，S₂の各高温側端子H₁，H₂に補助リ
レーR₉の常開接点R₉−ａ、常閉接点R₉−ｂを介
して前記リレーR₅，R₆，R₇，R₈の並列回路を接
続する、また、前記スイツチS₂，S₃，S₄の各低温
側端子L₂，L₃，L₄に前記電磁弁SV₁，SV₄，
SV₂，SV₅，SV₃，SV₆の各並列回路を接続して、
該各並列回路の電磁弁SV₁……SV₆にはそれぞれ
補助リレーR₉の常開端子R₉−ａを直列に接続す
るのである。

尚、HPS₁，HPS₂は高圧圧力開閉器である。

しかして以上の構成において、夏季、中間期の
ごとく外気温度が前記検出器th₂の設定温度より
高い状態で、前記冷房領域Ａの冷房運転を行なう
場合、前記検出器th₂の閉動作により補助リレー
R₉が励磁されて、各容量制御機構１３，１４の
電磁弁SV₁……SV₆に直列接続された常開端子R₉
−ａは閉状態に保持される。

斯くて、前記水温が前記第４設定値（15℃）以
上のときには、検出器th₁の各スイツチS₁……S₄
はいずれも高温側に切換つた状態となり、スイツ
チS₁，S₂を介して前記各リレーR₁……R₈に通電
され各モータM₁……M₈が駆動して各フアンF₁…
…F₈が作動すると共に、リレーR₂，R₆の励磁に
よりリレーRC₁，RC₂が励磁されて、圧縮機１，
２がともに運転される。

そして、前記容量制御機構１３，１４の各電磁
弁SV₁……SV₆は、いずれも消磁され、圧縮機
１，２はともに全容量で運転され、圧縮機１，２
全体の容量は100％容量に容量制御される。

また、前記水温が前記第４設定値より低く第３
設定値14℃以上のときには、検出器th₁の各スイ
ツチS₁……S₄の内、スイツチS₄のみ低温側端子L₄
に切換動作して、前記容量制御機構１３，１４の
各電磁弁SV₃，SV₆のみが励磁され、圧縮機１，
２全体の容量は75％容量に容量制御される。

また、前記水温が前記第３設定値より低く第２
設定値（13℃）以上のときには、検出器th₁の各
スイツチS₁……S₄の内、スイツチS₄，S₃が低温側
端子L₄，L₃に切換動作して、前記容量制御機構
１３，１４の各電磁弁SV₃，SV₂，SV⁶，SV₅のみ
が励磁され、圧縮機１，２全体の容量は50％容量
に容量制御される。

また、前記水温が前記第２設定値より低く第１
設定値（12℃）以上のときには、検出器th₁の各
スイツチS₁……S₄の内、スイツチS₄，S₃，S₂が低
温側端子L₄，L₃，L₂に切換動作して、前記各リ
レーR₁……R₈にはスイツチS₁を介して通電され
る。斯くて、各フアンF₁……F₈及び圧縮機１，
２は通電され作動状態に保持されながら、前記容
量制御機構１３，１４の各電磁弁SV₃，SV₂，
SV₁，SV₆，SV₅，SV₄がともに励磁され、圧縮機
１，２全体の容量は25％容量に容量制御される。

そして、以上のごとく圧縮機１，２を容量制御
するとき、冷凍回路の高圧が所圧値より低下する
場合には、前記高圧圧力開閉器HPS₁，HPS₂が開
動作して、各４台のフアンF₁…F₄，F₅…F₈の
内、各２台宛のフアンF₃，F₄，F₇，F₈が停止
し、各凝縮器３，４の凝縮能力が半減して、高圧
値が所圧値以上に回復されるのである。

また、前記水温が前記第１設定値より低くなる
と、各検出器th₁の各スイツチS₁…S₄がいずれも
低温側端子L₄，L₃，L₂，L₁に切換動作して、前
記各リレーR₁……R₈が消磁され各フアンF₁……
F₈が停止すると共に、圧縮機１，２がともに停
止される。

つぎに、中間期から冬季に入り外気温度が検出
器th₂の設定温度より低くなつた状態で、前記冷
房領域Ａのコンピユータ室a₁など冷房を必要とす
る室の冷房運転を行なう場合、前記検出器th₂の
開動作により、補助リレーR₉が消磁されて、各
容量制御機構１３，１４は、各電磁弁SV₁……
SV₆がいずれも常時非通電の状態に保持される。

斯くて、前記水温が前記第２設定値（13℃）以
上のときには、検出器th₁のスイツチS₁，S₂を介
して前記各リレーR₁……R₈に通電され各モータ
M₁……M₈が駆動して各フアンF₁…F₈が作動する
と共に、リレーR₂，R₆の励磁により、リレー
RC₁，RC₂が励磁されて、圧縮機１，２がともに
運転される100％容量に容量制御される。

また、前記水温が前記第２設定値より低く、第
１設定値（12℃）以上のときには、スイツチS₂の
高温側端子H₂が開いてリレーR₅……R₈が消磁さ
れ、各フアンF₅…F₈が停止すると共に圧縮機２
が停止する一方、スイツチS₁の高温側端子H₂が
閉じてリレーR₁…R₄が励磁され、各フアンF₁…
F₄が駆動すると共に圧縮機１のみ駆動する50％
容量に容量制御される。

また、前記水温が前記第１設定値より低いとき
には、スイツチS₁，S₂の各高圧側端子H₁，H₂が
開いて、各リレーR₁……R₈が消磁され、各フア
ンF₁……F₈が停止すると共に、圧縮機１，２が
ともに停止される０％容量に容量制御される。

以上のごとく、外気温度が設定温度に低下する
迄は、前記各圧縮機１，２ごとの容量制御機構１
３，１４の動作による容量制御を行なうので、圧
縮機１，２の各モータの起動される回数を極めて
少なくでき、多大の起動電流による消費電力の無
駄な増大をほゞなくすることができ、しかも、外
気温度が設定温度から低下したとき、各圧縮機
１，２の発停による容量制御に切換えるので、冷
房負荷が小さくとも高圧が所定値より低下するこ
とを防止でき、年間を通じて常に安定に冷房領域
Ａの冷房を行なえながら、前記SEERの値も十分
に向上できるのである。

尚、以上の説明では、圧縮機１，２は、８気筒
形のものを用いたが、８気筒以外の多気筒形のも
のを使用できることは勿論、多気筒形に限らず、
圧縮機１，２ごとに、発停によらずに容量制御可
能な各種のもの、例えば圧縮機モータの極数を変
えるようにしたものなど使用できる。斯く各種の
ものを使用する場合には、前記容量制御機構１
３，１４は、使用圧縮機に対応したものとするこ
とは云う迄もない。

また、以上の説明では、圧縮機に２台を用いた
が、３台以上の複数台を用いてもよい。

また、前記冷房負荷の検出器th₁は、蒸発器７
の水入口管８内の水温を検出すべくしたが、該水
温に限定されるものでなく、例えば、水出口管９
内の水温でもよい。

また、前記蒸発器７は水用としたが、空気用と
して冷房領域Ａとの間に、ダクトにより冷却空気
の導通路を形成すべくしたものでもよい。

以上のごとく本考案は、複数台の圧縮機１，２
の各々に、外気と熱交換する空冷凝縮器３，４を
それぞれ接続して形成した複数の系統を蒸発器７
に接続して冷媒回路を形成すると共に、前記蒸発
器７に冷房負荷を接続した冷房装置において、前
記各圧縮機１，２を部分容量制御及び発停制御可
能に構成すると共に、前記冷房負荷を検出する負
荷検出器th₁と外気温度を検出する外気温度検出
器th₂とを、外気温度検出器th₂で検出した外気温
度が設定温度より高いとき前記負荷検出器th₁に
より前記各圧縮機１，２を部分容量制御し、外気
温度検出器th₂で検出した外気温度が設定温度よ
り低いとき前記負荷検出器th₁により前記各圧縮
機１，２を発停制御するごとく制御回路に設けた
のであるから、外気温度が設定温度に低下する迄
は、圧縮機１，２ごとの容量制御機構１３，１４
の動作による容量制御を行なえ、圧縮機１，２の
起動回数を激減できて、多大な起動電流による消
費電力の無駄な増大をなくすることができ、しか
も、外気温度が設定温度より低下する状態になる
と、各圧縮機１，２の発停による容量制御に切換
えることにより、冷房負荷が小さくとも高圧が所
圧値より低下することを防止でき、年間を通じて
冷房負荷によらず常に安定に冷房運転を行なえな
がら、SEERの値も十分に向上できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す冷媒配管と冷水
配管との各系統図、第２図は電気回路図である。 １，２…圧縮機、３，４…凝縮器、１３，１４
…容量制御機構、th₁…負荷検出器、th₂…外気温
度検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数台の圧縮機１，２の各々に、外気と熱交換
   する空冷凝縮器３，４をそれぞれ接続して形成し
   た複数の系統を蒸発器７に接続して冷媒回路を形
   成すると共に、前記蒸発器７に冷房負荷を接続し
   た冷房装置において、前記各圧縮機１，２を部分
   容量制御及び発停制御可能に構成すると共に、前
   記冷房負荷を検出する負荷検出器th₁と外気温度
   を検出する外気温度検出器th₂とを、外気温度検
   出器th₂で検出した外気温度が設定温度より高い
   とき前記負荷検出器th₁により前記各圧縮機１，
   ２を部分容量制御し、外気温度検出器th₂で検出
   した外気温度が設定温度より低いとき前記負荷検
   出器th₁により前記各圧縮機１，２を発停制御す
   るごとく制御回路に設けたことを特徴とする冷房
   装置。