74特集論文コンパクト・高効率型ビル用マルチエアコン LX
Compact and High Efficiency Multi-AirConditioner LX
佐 々 倉 正 彦＊1

平 尾 豊 隆＊2

前 野 政 司＊3

大 関 茂 樹＊4Masahiko Sasakura
Masashi Maeno

Toyotaka Hirao

Shigeki Oseki

平成 16 年新発売のビル用マルチエアコン LX シリーズは，従来機 KX2 シリーズ 20 馬力対比，据付面積で 52 ％の低減と COP の 24 ％向上を実現した．コンパクト化，COP 向上は，熱交換器 4 面吸込み構造での風路低圧損化やファンと風路の最適化，圧縮機モータ等の DC 化による．結果，全機種改正省エネ法基準値をクリアした．配管長上限を業界トップの 160 m と拡大，運転データの取得容易化で，据付け・メンテナンス性の向上も図った．

1．はじめに

1 350 mm とし，奥行きは 720 mm で統一し同一据付面積としたことにより，据付面積の制約を極限まで小パッケージエアコンのビル用マルチエアコン分野にさくした抜群のコンパクト化を実現した．20 馬力ク

おいては，改正省エネ法によって 2007 年から冷暖平

ラスでは据付スペースを従来機対比半減することがで均 COP（Coefficient of Performance）の規制が開始きた．これにより屋外緑化等付加価値向上に貢献できされるが，官公庁で環境物品の調達を推進するグリー

る．奥行き 720 mm は業界トップの薄型設計で，ベラン購入法の適用もあることから，市場では規制をクリンダ設置でも対応しやすい構造とした．さらに，ユニアした機器の開発が促進され，その前倒し採用が増加

ット幅寸法を 13 年間統一しており，従来機のアンカしつつある．

ーボルト穴も装備し一部の入替え物件でも設置が容易

新機種開発時の冷媒は，従来はオゾン層破壊防止対応の代替冷媒として HCFC22 から HFC407C に変更しに行える．図１に 20 馬力での従来機との据付面積比較を示す．てきたが，ルームエアコン・店舗用エアコンに続きビコンパクト化のポイントは，従来 KX2 の熱交一面ル用マルチエアコンでも低圧損化，高効率化に有利な配置＋斜め上吹きファン構造から，熱交 4 面配置＋上高圧力・高密度の HFC410A が主体となってきてい吹きファン構造に変更し，伝熱面積の拡大と空気圧損る．の低減を図ったことである．本シリーズはコンパクト

そこで当社では，代替冷媒 HFC407C 採用の KX2，省エネ法クリアの KX3（８，10 馬力）に続き，化と同時に，高効率化を行っており，詳細は 2．2 節
で述べる

HFC410A 冷媒 LX シリーズを開発した．能力は８〜24 馬力，組合せで 48 馬力までをラインナップし機種

徴

2．1

コンパクト化

８馬力から 24 馬力まで一体モジュール構造とする
とともに，８馬力から 24 馬力までユニット幅は従来

図１のビル用マルチエアコン KX シリーズと同じ＊1＊2

冷熱事業本部空調輸冷製造部空調設計課主席
技術本部名古屋研究所冷熱機器研究室主席＊3＊4据付面積52 ％削減！
！

500 720

2．特500 600

LX シリーズの特徴を述べる．

100●20 馬力の場合300の充実を図った．本報では，ビル用マルチエアコン

2 700

1 350

従来機

新ハイパーマルチL X

20 馬力据付面積比較
現行 KX20 馬力の据付面積と比較すると，LX20 馬力では設置面積は約半減した．

技術本部名古屋研究所空調･圧縮機研究推進室主席
技術本部名古屋研究所冷熱機器研究室

75

圧縮機を収納している機械室についても省スペースのため，最適な冷媒配管設計を行った．配管設計方法¡熱交換器のユニット上部４面配置による熱交面積の拡大と大風量化，風路構造の最適化．

は，当社で開発した配管設計システムにて事前に強度¡室外ファンモータに DC モータ採用．

解析を実施した．このシステムを用い，配管形状等の¡新高効率ファンの採用．

ばらつきを考慮するため，品質工学（タグチメソッド）

熱交，風路構造の改善・ファンの高効率化・低騒を適用して配管仕様を決定した．解析結果の配管配置音化について述べる．風周りの高性能化のためには，の一例を図２に示す．結果，コンパクトで圧縮機の各ファンのみで対応するのは限界があり，熱交換器や運転回転数に対して振動・応力を許容値以下とするこ

他の構造機器の影響を考慮して熱交換システムとしとを実現した．て考える必要がある．

2．2

従来のユニットの CFD（Computational Fluid

高効率化

LX シリーズでは，一体型及び組合せを含め全機種Dynamics）の結果から，熱交換器が１面であるとにわたって，改正省エネ法の 10 馬力基準値をクリア

ファン吸い込み流れが偏り，圧損の増大･騒音の増した．20 馬力では，図３に示すとおり従来対比 24 ％大をきたしていることが分かった．また，コンプレCOP 向上を実現した．シリーズ全体では 16 馬力が最ッサや電装箱の存在により，それが更に悪化要因とも COP 改善率が高く，35 ％向上を実現した．高効率なっていた．新ユニットでは，これらを改善するた化のため主な改善ポイントを以下に示す．

め以下の検討を行った．

（1）高性能圧縮機の採用① 熱交換器の４面化．

圧縮機は従来の HFC407C 用対比，冷暖平均で4.1 ％の向上を図った．打ち手は，DC モータ化，HFC410A に対応した設計圧力比の最適化である．
（2）熱交，風周りの改善（10 馬力母型の比較）② 機械室と熱交換器室の分離．
③ ファンの高性能化．
これらの相互の影響を調べ，問題点を改善する
ため CFD により検討した．
その結果，図４に示すように従来ユニットと新騒音レベル LPA（dB（A））

656055504540

図２ 機械室の配管構造配管構造を簡素化し，機械室のコンパクト化を図った．

24 ％アップ

2.62

150

170

190

210

230

3.07（2007年省エネ基準値）

400

200

300

入COP

3P（W）

3.26

130

900
800
700
600
500

力

3.5351102.5100：新ユニット：従来ユニット

2
現行機

LX
20馬力110130150
風170190210230量（m3/min.）

図３ 20 馬力 COP 改善

現行 KX20 馬力対比でCOP を 24 ％向上し，2007 年省エネ基準値（10馬力基準値）3.07 を上回る 3.26 を実現した．

図４ ユニットの送風特性比較

新開発 LX シリー
ズで大幅改善を図り，高性能化を実現した．
三菱重工技報 Vol.41 No.2（2004-3）

76型とでは風量を大幅に増大させてもモータの DCる箇所が多いため，本機では配管実長を従来の化・ファン効率の向上により大幅な低入力化を図

100 m から業界トップの 160 m に延長し，据付けのることができた．

制約条件解消を図った．配管総延長も 510 m で適応

ここで，ファン性能比較を図５に示すが，ファ範囲を大幅に拡大した．

ンを長弦化して翼負荷を低減させて翼面上の乱れ延長のため，圧縮機からの油吐出量の把握と油回を抑制し，後縁にセレーションを設置することに収運転の実施及び配管内油ホールド量の把握が重要

よって，高効率化を実現している．

項目である．図６に圧縮機（オイルセパレータ）かファン特性とユニット特性との比較から，ファら吐出し冷媒経路へ出た油循環量割合（油循環量／ンモータ入力低減 50 ％のうち 20 ％はファン効率向油・冷媒循環量）を 80 Hz を 10 として示した．本上に依存し，残りの 30 ％はモータの DC モータ化

図から，ユニット運転状態で異なる油の吐出量をきによる．

め細かく推定し，油回収運転実施の判断を行ってい以上の改善により，20 馬力で従来機対比 24 ％のる．

性能（冷暖平均 COP）の向上を図り，シリーズ全

油回収運転は，配管径や室内外のヘッド差を考慮

機種の COP を改正省エネ法の 10 馬力基準値であるして，油を短時間で確実に回収できるよう制御面で3.07 以上とすることができた．の工夫を行った．制御内容の検証は，当社横浜ビル

2．3（地上 33 階建 高さ 151.9 m）の高ヘッド差試験設備使用範囲拡大

本機では従来対比ユニットの使用可能範囲の拡大を実現した．改善内容を以下に示す．

を用いて行った．
（2）暖房運転下限外気温の拡大（1）接続配管長制限の延長

暖房運転時の下限外気温度は従来− 15 ℃であっ

大規模店舗では，内外接続配管長が 100 m を超えたが，今回− 20 ℃まで可能とし，適応化可能地域

効率 ηs（％）の拡大を図った．
50

適用拡大の検証として，ストレートフィン熱交換40器採用での耐フロスト性向上，起動時圧縮機油確保

30のための圧縮機・膨張弁制御，運転時圧縮機油回収

20運転制御及び均油運転制御の妥当性等の確認を行

10い，信頼性の確保を図った．

00.5

以上，接続配管長と外気温度使用可能範囲を拡大し0.4

2．4 サービス性向上
サービス性向上の主な項目を下記に示す．

0.3
130.2

油循環量相対比

圧力係数 ψs

たことにより，適応可能となる物件が大幅に増加する．

：新ファン：従来ファン

0.1

比騒音 Kpas（dB（A））

035107302520150020406080100120

圧縮機回転数（ Hz ）0.10.20.30.5

流量係数 φDX

図５ ファン特性比較

ファン形状改良，熱交風速分布均一化，熱交吸込み面積アップ，ファンモータDC 化により，騒音低下，効率アップを実現した．

図６ 圧縮機回転数と油循環量相対比

圧縮機からの油吐出量をきめ細かく把握し，油回収制御に反映し信頼性を確保した．図は 80 Hz の油循環量を 10 として圧縮機回転数による油循環量比を示した．

77

した自動ポンプダウン運転が可能となり，冷媒回収作業の容易化・時間短縮が可能．

3．まとめ

今回開発したビル用マルチエアコン LX シリーズ
は，従来機 KX2 対比，コンパクト，高効率，使用可能範囲，操作性・サービス性の面で大幅な改善を行った．これらの改善項目は，エンドユーザ，設計事務所，
図７ 室外コントローラ７セグ表示

ユニットの温度・圧力・制御状況等のデータを室外機コントロー
ラの７セグ表示で確認できるようにし，試運転・サービス性を向上した．

施工業者，サービス業者のすべての方々に大きなメリットをもたらすものである．また全機種改正省エネ法の COP 基準値をクリア・配管の細径化による冷媒量低減・木材レス梱包等，地球環境にもやさしいシリーズをそろえることができた．

（1）パソコンにより室外機から，各種運転データの読込み及びチェックが可能．

今後も，市場ニーズ，ユーザニーズにタイムリーにおこたえできるような空調機の開発に注力していく．

（2）万が一のトラブルでも異常発生前の運転データを30 分間自動記憶．これにより異常原因の早期解明，早期対策につなげることが可能．
（3）室外コントローラの７セグ表示にて温度・圧力等運転データを確認可能（図７）．
（4）室外機は機械室と送風室を分離した構造とし，パネルを外したままでのサービスや試運転を可能とし

佐々倉正彦

平尾豊隆

前野政司

た．
（5）熱交換器の配管類を従来の後面側から前面側にレイアウト変更し熱交換器サービス作業性を向上した．
（6）ポンプダウンスイッチにより，低圧センサを使用

大関茂樹

三菱重工技報 Vol.41 No.2（2004-3）