JPH10220896A

JPH10220896A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH10220896A
Application number: JP3849197A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okubo; 健大久保; Toshiaki Kawada; 俊明川田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】各定格圧縮機の運転時間の平準化が図れるよ
うにした空気調和装置を提供する。【解決手段】複数台の定格圧縮機３〜５を備え、空調
負荷に応じて前記定格圧縮機の運転台数を変更する制御
手段７１を設けた空気調和装置において、前記制御手段
は、各定格圧縮機３〜５に運転順位を設定する順位設定
手段と、前記運転順位に従って前記定格圧縮機３〜５を
運転する運転手段と、前記定格圧縮機３〜５の何れかが
運転開始する際に前記運転順位を変更する順位変更手段
とを備えたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機の運転時間
の平準化を図る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大店舗や体育館等の冷房や暖房に
供される空気調和機としては、装置構成および温湿度制
御の簡素化や製作コストの低減等を図るべく、大容量の
室外ユニットに多数の室内ユニットを接続した大空間型
が多く用いられている。この種の空気調和機では、一台
の室外ユニットに比較的大型の定格圧縮機が複数台内蔵
されており、室内負荷の変動に対しては、これら定格圧
縮機の運転台数を制御することにより対応する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の制御方法におい
て、定格圧縮機を運転する順番（運転順位）を固定した
場合に運転順位の上位の定格圧縮機が長時間運転される
ことになり、各圧縮機の運転時間にばらつきが生じ、特
定の圧縮機にかかる負担が運転順位の低い他の圧縮機に
比べて大きくなる。このため、特定の圧縮機のメンテナ
ンスの回数が増加するばかりでなく、特定の圧縮機のみ
耐用年数が短くなり、室外ユニット自体の耐用年数が短
くなるという問題がある。

【０００４】本発明は上記状況に鑑みなされたものであ
り、各定格圧縮機の運転時間の平準化が図れるようにし
た空気調和装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数台の定格圧縮機を備え、空調負荷に応じて前記
定格圧縮機の運転台数を変更する制御手段を設けた空気
調和装置において、前記制御手段は、各定格圧縮機に運
転順位を設定する順位設定手段と、前記運転順位に従っ
て前記定格圧縮機を運転する運転手段と、前記定格圧縮
機の何れかが運転開始する際に前記運転順位を変更する
順位変更手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のものにおいて、前記順位変更手段は、前記定格圧縮機
が全て運転中に同時に全て停止された際に前記運転順位
を変更することを特徴とするものである。

【０００７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のものにおいて、前記運転手段は、所定時間連続運転中
の定格圧縮機が存在し、且つ所定時間連続停止中の定格
圧縮機が存在した場合に、前記連続運転中の定格圧縮機
のうち運転順位の高い定格圧縮機の運転を停止し、前記
連続停止中の定格圧縮機のうち運転順位の高い定格圧縮
機の運転を開始することを特徴とするものである。

【０００８】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３の何れか１項に記載のものにおいて、前記順位変更手
段は、運転順位が第１順位に設定されている定格圧縮機
の運転順位を最下位に繰り下げ、それ以外の定格圧縮機
の運転順位を１順位繰り上げることを特徴とするもので
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は、１台の室外ユニット
１と多数台の室内ユニット２とからなる空気調和機の概
略構成図であり、同図中には実線で冷媒回路を示し、一
点鎖線で電気回路を示してある。

【００１０】室外ユニット１側には、第１〜第３圧縮機
３〜５、電磁式の四方弁６、流量調整器７と液ライン弁
８とが付設された第１〜第３室外熱交換器９〜１１、第
１〜第３電動ファン１２〜１４、アキュムレータ１５等
が設置されている。また、室内ユニット２側には、電動
膨張弁３１、室内熱交換器３２、電動ファン３３等が設
置されている。

【００１１】そして、室外ユニットと室内ユニットとを
構成する機器は、ガス冷媒あるいは液冷媒の流通に供さ
れる冷媒配管４１〜６５により接続されている。図中、
６６は第１〜第３圧縮機３〜５のケーシングを相互に連
通する均油管であり、６７，６８は室外ユニット１側の
冷媒配管５３，５８と室内ユニット２側の冷媒配管５
４，５７との接続に供されるサービスバルブである。

【００１２】本実施形態の場合、第１〜第３圧縮機３〜
５は、いずれも容量が１０馬力のスクロール型定格圧縮
機であり、それぞれにオイルセパレータ２１が付設され
ている。また、第１〜第３電動ファン１２〜１４のう
ち、第１，第３電動ファン１２，１４は三相モータを備
えた定格型であるが、第２電動ファンは単相モータを備
えた可変速型である。図１中、２２は四方弁６と室外熱
交換器９〜１１との間に介装された手動式の冷媒遮断弁
であり、２３は各圧縮機３〜５への液冷媒の逆流を防止
する逆止弁である。また、２４，２５は圧縮機冷却用の
第１，第２リキッド弁である。そして、２６はアキュム
レータ１５の下流に配設された低圧スイッチであり、２
７は各圧縮機３〜５の下流に配設された高圧スイッチで
ある。

【００１３】室外ユニット１内には、ＣＰＵを始め、入
出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成された
室外側コントロールユニット（以下、室外側ＥＣＵと記
す）７１が設置されている。室外側ＥＣＵ７１は、内蔵
した制御プログラムや低圧スイッチ２６や高圧スイッチ
２７を始めとする各種センサ等からの入力情報に基づ
き、各圧縮機３〜５や四方弁６、各電動ファン１２〜１
４等を駆動制御する。

【００１４】一方、室内ユニット２内には、ＣＰＵを始
め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成
された室内側コントロールユニット（以下、室内側ＥＣ
Ｕと記す）７２が設置されている。室内側ＥＣＵ７２
は、内蔵した制御プログラムや図示しないリモートコン
トローラおよび各種センサ等からの入力信号に基づき、
電動膨張弁３１や電動ファン３３の駆動制御を行うと共
に、室外側ＥＣＵ７１との間で相互に信号の授受を行
う。

【００１５】次に、冷房運転時における冷媒の流れを説
明する。

【００１６】アキュムレータ１５から冷媒配管６０〜６
３を経由して第１〜第３圧縮機３〜５に吸引されたガス
冷媒は、断熱圧縮されることにより高温の高圧ガス冷媒
となって吐出される。吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒
配管４１〜４４を経由して、四方弁６により進路を制御
された後、冷媒配管４５〜４９を経由して第１〜第３室
外熱交換器９〜１１に流入する。

【００１７】高温高圧のガス冷媒は、これら室外熱交換
器９〜１１内を通過する間に外気により冷却され、凝縮
することによって液冷媒となった後、冷媒配管５０〜５
５を経由して各室内ユニット２の電動膨張弁３１に流入
する。

【００１８】この際、室外側ＥＣＵ７１は、要求馬力等
に応じて、第１〜第３圧縮機３〜５および第１〜第３電
動ファン１２〜１４を適宜駆動制御する。また、第１〜
第３圧縮機３〜５のいずれかがオーバヒートした際に
は、第１，第２リキッド弁２４，２５を適宜開放し、冷
媒配管６４，６５を介して第１〜第３圧縮機３〜５に冷
却用液冷媒を供給する。尚、空調運転を行わない場合、
室外側ＥＣＵ７１は、液ライン弁８を閉鎖することによ
り、各圧縮機３〜５や各室外熱交換器９〜１１内での冷
媒の寝込み（凝縮）を防止する。

【００１９】液冷媒は、電動膨張弁３１で流量を制御さ
れた後、室内熱交換器３２に流入し、室内熱交換器３２
内を通過する間に気化してガス冷媒となり、気化潜熱に
より電動ファン３３が送風した室内空気を冷却する。こ
の際、室内側ＥＣＵ７２は、設定温度と室温との偏差に
基づき電動ファン３３の回転数を制御すると共に、室内
熱交換器３２の入口側冷媒温度と出口側冷媒温度との偏
差が所定値（例えば、０〜１℃）となるように電動膨張
弁３１の開弁量（弁体駆動用ステップモータのステップ
数）を制御する。

【００２０】室内熱交換器３２で気化したガス冷媒は、
冷媒配管５６〜５８、四方弁６、冷媒配管５９を経由し
てアキュムレータ１５に流入し、冷媒配管６０〜６３か
ら再び第１〜第３圧縮機３〜５に吸引される。

【００２１】一方、暖房運転時には、四方弁６が破線で
示すように切り換えられ、破線の矢印で示すように、冷
媒の流れも冷房運転時とは逆になる。すなわち、第１〜
第３圧縮機３〜５から吐出された高温の高圧ガス冷媒
は、室内熱交換器３２に導入された後、室内熱交換器３
２内を通過する間に凝縮して液冷媒となり、凝縮潜熱に
より電動ファン３３が送風した室内空気を加熱する。次
に、液冷媒は、第１〜第３室外熱交換器９〜１１に流入
し、その内部を通過する間に外気により加熱され、気化
することによってガス冷媒となった後、アキュムレータ
１５から第１〜第３圧縮機３〜５に再び吸入される。

【００２２】本実施形態によれば室外側ＥＣＵ７１は、
室内負荷に応じて第１〜第３圧縮機３〜５の運転台数を
決定し、第１〜第３圧縮機３〜５の運転時間が平準化さ
れるように第１〜第３圧縮機３〜５の運転を制御する。

【００２３】室外側ＥＣＵ７１は各圧縮機３〜５の運転
順位を設定し、停止中の圧縮機を運転開始させる場合に
は、運転順位が上位の圧縮機の運転を開始させる。この
際に各圧縮機３〜５の運転順位を変更する。運転順位の
変更は第１順位の圧縮機を最下位（第３順位）に繰り下
げ、他の圧縮機の運転順位を１順位ずつ繰り上げる。

【００２４】図２に運転台数が変化した際の各圧縮機３
〜５の運転順位が変化する例を示す。初期設定Ｓ１にお
いては第１圧縮機３の運転順位が第１順位、第２圧縮機
４の運転順位が第２順位、第３圧縮機５の運転順位が第
３順位に設定される。第１順位の圧縮機の運転が開始さ
れる度に各圧縮機３〜５の運転順位が変更される（Ｓ
２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６）。例えば、初期設定Ｓ１から１
台のみ圧縮機を運転させる場合（Ｓ２）には第１順位の
第１圧縮機３が運転開始される。この運転開始時には、
運転開始する第１圧縮機３以外の第２、第３圧縮機４，
５の運転順位が１順位ずつ繰り上げられ、且つ運転開始
する第１圧縮機３の運転順位が最下位に繰り下げられ
る。具体的には、第１圧縮機３の運転順位が第３順位、
第２圧縮機４の運転順位が第１順位、第３圧縮機５の運
転順位が第２順位に設定される。

【００２５】上記の運転が継続されて、室内負荷が増加
して２台の圧縮機を運転させる場合には（Ｓ３）、まず
Ｓ２で運転順位が第１順位に設定されている第２圧縮機
４の運転が開始されると共に、この運転開始する第２圧
縮機４以外の第１、第３圧縮機３，５の運転順位が１順
位づつ繰り上げられ、且つ運転開始する第２圧縮機４の
運転順位が最下位に繰り下げられる。すなわち第２圧縮
機４の運転順位が第３順位、第３圧縮機５の運転順位が
第１順位、第１圧縮機３の運転順位が第２順位に設定さ
れる。要するに、室内負荷が増加して、圧縮機の運転台
数が増加する場合には（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６）、運
転開始する定格圧縮機以外の定格圧縮機の運転順位が１
順位ずつ繰り上げられ、且つ運転開始する定格圧縮機の
運転順位が最下位に繰り下げられる。

【００２６】また、空調負荷が大きく変動し、圧縮機の
運転台数を２台以上増加させる場合には、起動電流の急
激な増加を防止するために所定時間間隔をあけて１台ず
つ圧縮機を運転開始させる。従って、圧縮機が運転を開
始する度に各圧縮機３〜５の運転順位は変更されること
になる。

【００２７】一方、室内負荷が減少し、運転台数を減少
させる場合（Ｓ５，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）には、室外側Ｅ
ＣＵ７１は、運転中の圧縮機のうち運転順位が上位の圧
縮機の運転を停止させる。この際には、各圧縮機の運転
順位は変更しない。例えば、運転台数を３台から２台に
減少させる場合（Ｓ７）、第１順位に設定されている第
１圧縮機３の運転を停止させる。各圧縮機３〜５の運転
順位は第２圧縮機４を停止させる前のＳ６の状態と同一
である。この状態からさらに運転台数を１台減少させる
場合（Ｓ８）には、運転中の圧縮機３，５のうち運転順
位が上位の第２順位の第３圧縮機５の運転を停止させ
る。

【００２８】尚、全ての圧縮機３〜５が運転中に２台の
圧縮機を停止させる場合には、運転順位が上位の第１順
位と第２順位の圧縮機を同時に停止させる。この場合に
も圧縮機の運転順位は変更しない。

【００２９】また、上述したように運転中の圧縮機を停
止させた場合には運転順位の変更を行わないようにして
いるが、全ての圧縮機３〜５の運転中に、圧縮機３〜５
を全て同時に停止させる場合のみ、上述と同様に運転順
位を変更するようにしてもよい。これは、暖房運転時に
外気温度が低いために除霜運転を頻繁に行う場合等、全
ての圧縮機３〜５が運転、停止を繰り返し行う場合の不
具合を改善するためである。即ち、全停止状態（図２の
Ｓ１）から全運転状態（Ｓ４）になっても運転順位は一
巡して同一になってしまうため、このような運転状況に
おいては全停止状態から圧縮機を運転開始する場合には
必ず特定の圧縮機から運転を開始することになる。この
ため、特定の圧縮機のみに負担がかかってしまう。

【００３０】従って、図４に示すように、Ｓ２１からＳ
２２の状態になった場合、即ち、全運転状態から全停止
状態になった場合には、運転順位が最上位の第１圧縮機
３の運転順位を最下位の第３順位とし、他の圧縮機４，
５の運転順位を１順位ずつ繰り上げて、それぞれ第１順
位、第２順位とするように各圧縮機３〜５の運転順位を
変更して、最初に運転開始される圧縮機が変更される。

【００３１】以上のように、圧縮機３〜５を運転開始さ
せると同時に各圧縮機３〜５の運転順位を、起動した最
上位の圧縮機の運転順位を最下位とし、他の圧縮機の運
転順位を１順位ずつ繰り上げるよう変更し、運転順位に
従い上位の圧縮機３〜５を運転開始及び停止させるの
で、最初に運転開始される圧縮機が変更されると共に、
運転開始後、運転順位が上位に変更されるまで停止され
なくなり、各圧縮機３〜５の運転時間を平準化すること
ができる。

【００３２】ところで、上述の実施形態において、長時
間に亘って空調負荷が変動せず、圧縮機の運転台数が変
更されない場合には、長時間に亘って特定の圧縮機が運
転し続けると共に、他の圧縮機の運転が停止したままと
なり、各圧縮機３〜５の運転時間にばらつきが生じるお
それがある。

【００３３】次に、この問題を解消する別の実施形態に
ついて説明する。室外側ＥＣＵ７１は、図３のフローチ
ャートで示した制御処理を所定のインターバルで実行す
ることにより、圧縮機の運転台数が変更されず、所定時
間に亘って特定の圧縮機が運転し続け、且つ、他の圧縮
機の運転が停止し続けた場合には、運転順位に従い運転
中の圧縮機を停止させると共に停止中の圧縮機を運転開
始させる。室外側ＥＣＵ７１は、各圧縮機３〜５毎に、
圧縮機が運転を開始した際に計時を開始して連続運転時
間を計時すると共に、運転を停止した際に計時を開始す
る連続停止時間を計時するタイマを備えている。

【００３４】まず、室外側ＥＣＵ７１は圧縮機３〜５が
全て運転中であるか否かを判定（Ｓ１３）し、全て運転
中と判定された場合には何も実行せずにこの制御から抜
け、そうでなければ、連続して６０分以上運転し続けて
いる圧縮機があるか否かをタイマにて連続運転時間を６
０分以上計時されたか否かで判定する（Ｓ１４）。連続
して６０分以上運転し続けている圧縮機がない場合は
「ＮＯ」と判定してこの制御から抜ける。連続して６０
分以上運転し続けている圧縮機があった場合、連続して
６０分以上停止し続けている圧縮機があるか否かをタイ
マにて連続停止時間を６０分以上計時されたか否かで判
定する（Ｓ１５）。連続して６０分以上停止し続けてい
る圧縮機がない場合は「ＮＯ」と判定してこの制御から
抜ける。

【００３５】Ｓ１５において連続して６０分以上停止し
続けている圧縮機があると判定された場合は、６０分以
上連続して運転中および停止中の圧縮機があることにな
るので、連続運転中の圧縮機の運転を停止させた後、連
続停止中の圧縮機の運転を開始させる（Ｓ１６，Ｓ１
７）。その後、全てのタイマを０にクリアした後（Ｓ１
８）、この制御から抜ける。尚、Ｓ１７においては停止
中の圧縮機が運転を開始するので、各圧縮機３〜５の運
転順位は上述の実施形態と同様に変更される。また、上
記タイマは全ての圧縮機３〜５が同時に停止するか、ま
たは運転台数が変更された場合に０にクリアされる。

【００３６】この運転制御の具体例を以下に説明する。
例えば、運転順位が第３順位の第１圧縮機３が運転され
て、第１順位の第２圧縮機４と第２順位の第３圧縮機５
とが停止している状態（図２のＳ２の状態）が、６０分
以上続いた場合には、運転中の第１圧縮機３を停止させ
た後、停止中の圧縮機４，５のうち運転順位が上位の第
１順位の第２圧縮機４の運転を開始させる。この際に
は、第２圧縮機４の運転が開始されるので、各圧縮機３
〜５の運転順位は上述と同様に変更される。

【００３７】また、運転順位が第２順位の第１圧縮機３
と第３順位の第２圧縮機４とが運転され、第１順位の第
３圧縮機５が停止している状態（図２のＳ３の状態）
が、６０分以上続いた場合には、運転中の圧縮機４，５
のうち運転順位が上位の第１圧縮機３の運転を開始させ
後、第１順位の第３圧縮機５の運転を開始させる。この
際には、第３圧縮機５の運転が開始されるので、各圧縮
機３〜５の運転順位は上述と同様に変更される。

【００３８】このように所定時間連続運転、停止した圧
縮機がある場合に、連続運転している圧縮機と連続停止
している圧縮機の運転を入れ換えることにより各圧縮機
の運転時間の平準化を図ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空調負荷変動に対し、各定格圧縮機の運転時間の平準化
を図るように、各定格圧縮機の運転台数を変更するの
で、ほぼ確実に運転時間の平準化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気調和装置の回路図である。

【図２】運転順位の制御を説明するための図である。

【図３】処理フローである。

【図４】運転順位の制御を説明するための図である。

【符号の説明】

１室外ユニット３〜５第１〜第３圧縮機９〜１１第１〜第３室外熱交換器７１制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数台の定格圧縮機を備え、空調負荷に
応じて前記定格圧縮機の運転台数を変更する制御手段を
設けた空気調和装置において、前記制御手段は、各定格圧縮機に運転順位を設定する順
位設定手段と、前記運転順位に従って前記定格圧縮機を運転する運転手
段と、前記定格圧縮機の何れかが運転開始する際に前記運転順
位を変更する順位変更手段とを備えたことを特徴とする
空気調和装置。
【請求項２】前記順位変更手段は、前記定格圧縮機が
全て運転中に同時に全て停止された際に前記運転順位を
変更することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装
置。
【請求項３】前記運転手段は、所定時間連続運転中の
定格圧縮機が存在し、且つ所定時間連続停止中の定格圧
縮機が存在した場合に、前記連続運転中の定格圧縮機の
うち運転順位の高い定格圧縮機の運転を停止し、前記連
続停止中の定格圧縮機のうち運転順位の高い定格圧縮機
の運転を開始することを特徴とする請求項１に記載の空
気調和装置。
【請求項４】前記順位変更手段は、運転順位が第１順
位に設定されている定格圧縮機の運転順位を最下位に繰
り下げ、それ以外の定格圧縮機の運転順位を１順位繰り
上げることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項
に記載の空気調和装置。