JP2005049022A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 室外機を除霜運転する際の室温の低下を抑制する。
【解決手段】 複数の室内機５を複数グループI、IIに分けて同一室内１に配置し、各グループごとに室外機３を設けた空気調和装置において、室外機３の着霜を検出して除霜運転を行うにあたり、それぞれの室外機３の除霜運転を時間的にずらすことにより、同一の室内１に設けられた複数グループの室内機５のうち、１つのグループの室内機、例えば、グループIの室外機５しか暖房運転が中断されないので、残りのグループIIの室内機５で暖房運転を行うことができ室内１の温度の低下を抑制できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の室外機と複数の室内機を備えたマルチ型の空気調和装置に関する。

マルチ型の空気調和装置として、複数の室外機を複数のグループに分け、各グループに対応させて１または複数の室外機を設け、各グループごとに室外機と室内機を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、空気調和装置において、暖房運転時に室外機に付く霜を除去することで、霜により低下した熱交換効率を回復させるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−９０５８５号公報（第２頁、第１図） 特開２０００−０７４４５３号公報（第２−３頁、第１図）

ところで、同一の室内に複数グループに属する複数の室内機を配置したものにおいて、複数グループの室外機を同一時に除霜運転すると、暖房している室内の温度が低下しすぎて冷風感を漂わせることがある。

また、マルチ型の空気調和装置の運転を開始しようとすると、通常、複数の室外機が同一時に運転を開始することになる。その結果、複数の圧縮機モータに突入電流が一斉に流れ、電源容量を越える場合がある。そこで、各圧縮機の起動時間を順次ずらすことにより、突入電流を重ならないようにすることが考えられる。しかし、一律に圧縮機の起動の順序を決めると、各グループの空調負荷の状態にあわせて起動を行えなくなり、空調の開始が遅いグループが生ずるなどの不都合がある。

また、日々の運転開始時において、複数の室内機の運転スイッチが同時にオンされると、電源系統に送風ファンなどの室内機の構成機器の電流が一斉に流れるという不都合がある。

本発明の課題は、複数の室外機が同一時間帯に除霜運転を行う場合や複数の室外機または複数の室内機が一斉に起動する場合等に生じる不都合を解消することにある。

本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。すなわち、同一の室内に配置された複数の室内機を複数グループに分け、各グループごとに室外機を設け、室内機と室外機を制御する制御手段を備えた空気調和装置において、制御手段は、室外機の除霜運転を行うにあたり、各室外機の除霜運転を行う時間をずらすことを特徴とする。これにより、各グループの室外機の除霜運転が重ならず、いずれかのグループで暖房運転を継続できるので室温の大幅な低下を抑制できる。

この場合において、制御手段は、各グループの室外機の着霜量を判定し、この着霜量が多い順に除霜運転を行う構成とすることが望ましい。この着霜量は、例えば、室外機の熱交換器の冷媒温度や冷媒圧力などの着霜に相関する周知の物理量によって求めることができる。

また、本発明は、複数の室内機と複数の室外機を設け、室内機と室外機を制御する制御手段を備えた空気調和装置において、制御手段は、室外機の圧縮機を起動する場合、室外機及び室内機に係る現在の電流消費量に圧縮機の起動電流を加えた電流が、予め定められた上限値未満の場合、この圧縮機の起動を許可するようにすることができる。

これにより、例えば、圧縮機を起動すると電源容量を越える場合に、その圧縮機の起動を見合わせて電源容量を越えることを防止できる。したがって、例えば、電源容量を越えない限りにおいて各グループの空調負荷の要求にあわせて圧縮機を起動させることができるから、起動の順序を一律に決めることによる不都合を解消できる。特に、電源容量に余裕がある場合は、複数の圧縮機の起動を同時に許可することもできるから迅速に室内の空調を行うことができる。

また、制御手段は、日々の運転開始時において複数の室内機の運転スイッチが同一時にオンされたとき、室外機及び室内機に係る現在の電流消費量に対応させて定められた制限値よりもこの複数の室内機の予め定められた負荷電流の合計が小さい場合は電源オンを許可し、制限値よりも負荷電流の合計値が大きい場合は制限値を超えないように電源オンする室内機の台数を制限するようにすることができる。これにより、複数の室内機が同時にオンされて電流が一斉に流れることによる不都合を改善できる。

この場合において、電流消費量は、各構成機器の電流を検出することにより算出することができる。あるいはこれに代えて、予め各構成機器の消費電流データを求めておき、現在の運転している構成機器を検知して算出した値とすることができる。

本発明によれば、複数の室外機が同一時間帯に除霜運転を行う場合や複数の室外機または複数の室内機が一斉に起動する場合等に生じる不都合を解消することができる。

以下、本発明の空気調和装置の実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明を適用してなる空気調和装置の全体構成を示した断面図である。本実施例は、複数の室外機３と複数の室内機５で構成されている。複数の室内機５は、複数のグループI、IIに分けられて、例えば、オフィスビルや学校などの比較的広い室内１に配置されている。室外機３は、各グループごとに設けられ、同じグループに属する室内機５に冷媒配管１３を介して接続されている。なお、本実施例では、図面簡略化のため２つのグループを備えた例について説明する。

室外機３は、制御器６、圧縮機７、四方弁９、及び室外熱交換器１１を有して構成されている。室内機５は、制御器８、膨張弁１７、室内熱交換器１９、及び送風ファン２１を有して構成されている。室外機３の圧縮機７の吐出側は、四方弁９を介して室外熱交換器１１のガス側または同じグループに属する室内機５の室内熱交換器１９のガス側に接続され、圧縮機７の吸引側は、吐出側とは逆に、四方弁９を介して同じグループに属する室内機５の室内熱交換器１９のガス側または室外熱交換器１１のガス側に接続されるようになっている。室外熱交換器１１の液側は、膨張弁１７を介して同じグループに属する室内機５の室内熱交換器１９の液側に接続されている。なお、四方弁９は、冷房運転時または除霜運転時に図中実線の接続状態に、暖房運転時に図中の破線の接続状態に切替えられる。

次に、本実施例の特徴部である制御装置の構成について図２を参照して説明する。図２は、本実施例の特徴部である制御装置の全体構成図である。制御装置は、各室外機３の制御器６と各室内機５の制御器８を通信線２４で渡り配線により接続して構成されている。

各室外機３に設けられる制御器６は、同一構成とされており、通信部３１、記憶部３２、室外機３の消費電力を検出する消費電力検出部３３、及び主制御部３４を備えて構成されている。室内機５に設けられる制御器８は、同一構成とされており、通信部３５、記憶部３６、室内機５の消費電力を検出する消費電力検出部３７、及び主制御部３８を備えて構成されている。

制御器６の主制御部３４は、自己の圧縮機７のオンオフと、四方弁９の切替えを制御する。また、主制御部３４には、自己の室外機３に係る室外熱交換器１１の冷媒圧力、冷媒温度、圧縮機７の吐出圧力、吸引圧力、及び四方弁９の切替え方向、室外機が除霜運転中か否か、除霜運転後の経過時間、及び消費電力検出部３３が検出した消費電力などの運転状態データが入力されるようになっている。この運転状態データは、通信部３１と通信線２４を介して他の室外機３の主制御部３４、及び他の室内機５の主制御部３８に送られる。また、主制御部３４は、他の室外機３及び室内機５から、通信線２４を介して送信された運転状態データを通信部３１を介して取り込み、それぞれ記憶部３２に記憶するようになっている。

制御器８の主制御部３８は、自己の送風ファン２１のオンオフと、膨張弁１７の開度を制御する。また、主制御部３８には、自己の室内機５に係る室内１の温度、室内機５の設定温度、室内熱交換器１９の冷媒圧力、冷媒温度、及び消費電力検出部３７が検出した消費電力などの運転状態データが入力されるようになっている。この運転状態データは通信部３５と通信線２４を介して他の室外機３の主制御部３４、及び他の室内機５の主制御部３８に送られる。また、主制御部３８は、他の室外機３及び室内機５から、通信線２４を介して送信された運転状態データを通信部３５を介して取り込み、それぞれ記憶部３６に記憶するようになっている。

このような構成の本実施例の動作について説明する。まず、暖房運転を行う場合、各室外機３の制御器６は、四方弁９を図中に示す破線の状態に接続する。各室外機３と各室内機５との間では、常時、それぞれの運転状態データがやり取りされて各記憶部３２、３６に記憶され、全てのグループI、IIの運転状態データが共有される。室外機３の制御器６は、同じグループに属する１つの室内機５の室内１の温度が、設定温度を下回ったときに、圧縮機７の運転を開始し、同時に、室内機５の制御器８は、それぞれ送風ファン２１の運転を開始する。これにより、圧縮機７から吐出されたガス冷媒は、四方弁９を介して室内熱交換器１９で凝縮し、膨張弁１７で減圧されて室外熱交換器１１で蒸発し圧縮機７の吸引側に戻され、暖房運転が行われる。

ここで、本実施例の特徴部である除霜運転の制御について図３を参照して説明する。図３は、本実施例の制御装置の除霜運転を行う際の制御動作を示したフローチャートである。まず、暖房運転時、各室外機３の制御器６は、定期的に自己の室外機３の除霜運転をすべきか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、除霜運転の要否の判定は、基本的に室外熱交換器１１の出口冷媒の温度に基づいて行う。この出口冷媒の温度は外気温の影響を受けるから室外機３の外気温度を考慮して行う。また、室外機３の前回の除霜運転から経過した時間の長短に応じて判定を修正する。そこで、これらの値を組み合わせて除霜を開始する条件を予め設定し、この条件を満たしたときに除霜運転を開始する。

ステップＳ１において、自己の室外機３の除霜運転が必要であると判断した場合、他の室外機３が除霜運転中か否かを判断する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、他の室外機３が除霜運転中でない場合、他の室外機３の着霜量を取り込む（ステップＳ３）。

そして、自己の室外機３の着霜量と他の室外機３の着霜量とを比較し（ステップＳ４）、自己の室外機３の着霜量が他の室外機３の着霜量よりも多い場合、四方弁９を図中に示す実線のように切替え、さらに、自己の室内機５の膨張弁１７の開度を全開にし、自己の圧縮機７から吐出される高温のガス冷媒を自己の室外熱交換器１１に通流させて霜を除去する除霜運転を開始する（ステップＳ５）。このとき、他の室外機３に除霜運転中であることを知らせる信号を送信する。その後、所定時間経過して除霜運転を停止したとき、他の室外機３に除霜運転が終了したことを知らせる信号を送信する。

ステップＳ２において、他の室外機３が除霜運転中である場合、他の室外機３の除霜運転が終了するまで除霜運転に移行せずに暖房運転を継続する（ステップＳ６）。また、ステップＳ４において、他の室外機３のいずれかの着霜量が自己の室外機３の着霜量よりも多い場合もステップＳ６に進んで除霜運転に移行せずに暖房運転を継続する。このように、同一時に除霜運転を行う必要がある室外機３が複数ある場合、着霜量の違いにより、それぞれ室外機３の除霜運転が必要な程度を求め、優先して除霜するものを選ぶ。なお、着霜量とは、霜の厚さや密度などであり、要は、各室外機３の除霜が必要な程度を表す。

このように本実施例によれば、１つの室内機５しか暖房運転が中断されないので、残りのグループの室外機３で暖房運転を継続することができ、室内１の温度の低下を抑制することができる。また、ステップＳ３、Ｓ４において各室外機３の着霜量を判定し、着霜量が多い順に除霜運転を行うので、着霜量が多く熱交換効率の悪い室外機を優先して除霜できるので好ましい。

次に、本発明の空気調和装置の実施例２について説明する。本実施例の特徴は、複数の室外機または室内機を起動させる際に生じる不都合を改善する制御にある。したがって、本実施例の装置構成については実施例１と同一のものには同じ符号を付して説明を省略し、実施例１と相違する制御について説明する。

本実施例において、各室外機３の制御器６の記憶部３２には、予め求めておいた自己の室外機３を起動するときに生じる起動電流（突入電流）と、許容できる電流量に基づいて定められた電流の上限値が記憶されている。また、各室内機５の制御器８の記憶部３６には、各室内機５の構成機器の電流消費量のデータが記憶されている。また、空気調和装置の全体の電流の制限値が記憶されている。

まず、図４のフローチャートを参照して、本実施形態の特徴部である室外機３の起動制御について説明する。なお、本実施例は冷暖房いずれの場合も適用できるが、一例として暖房運転を行う場合を挙げて説明する。暖房運転が開始されると、各室外機３の記憶部３２には、他の室外機３及び室内機５から送信された運転状態データが記憶され（ステップＳ１１）ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、各制御器８は、記憶部３２に記憶された運転状態データに基づいて自己の室内機５が配置された位置の室内１の温度Ｔと設定温度Ｔｏとを比較し、Ｔ＜Ｔｏのときに自己の室内機５の運転が必要であると判断し、Ｔ≧Ｔｏのときは自己の室内機５の運転が必要でないと判断する。この判断の結果、室外機３の制御器６は、自己のグループに属する複数の室内機５のいずれかの運転が必要である場合、自己の室外機３の起動が必要であると判断し（ステップＳ１２）ステップＳ１３に進む。自己のグループに属する全ての室内機５の運転が必要でないと判断した場合はステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１３において、記憶部３２に記憶しておいた運転データから、全ての室外機３及び室内機５が消費する電流消費量を算出し、この電流消費量を記憶部３２に予め記憶されている電流の上限値から減算し、流せる電流にどのくらい余裕があるかを求める。求めた余裕電流ｉと、記憶部３２に記憶しておいた室外機３の圧縮機７の起動電流ｉｏとを比較する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、ｉ＜ｉｏであるときは圧縮機７を起動すると電流値が上限値を越えてしまうから圧縮機７の起動を取りやめてステップＳ１１に戻り、ｉ≧ｉｏであるときは圧縮機７の起動を行うとともに、他の室外機３に圧縮機の起動を取りやめる信号を出力する（ステップＳ１４）。

このような制御を行うことにより、室外機３の圧縮機７を起動すると空気調和機の電流値が上限値を越えるような場合に、その圧縮機７の起動を見合わせて上限値を越えることを防止できる。したがって、例えば、上限値を越えない限りにおいて各グループの空調負荷の要求にあわせて圧縮機７を起動させることができるから、起動の順序を一律に決めることによる不都合を解消できる。

次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態の特徴部である室内機５の電源オンが重なって過大な電流が流れることを回避する制御について説明する。室内機５の運転スイッチがオンされると他の室内機５から送信された運転状態データが記憶され（ステップＳ２１）ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において、運転状態データから他の室内機５のうち運転スイッチがオンされた台数を求め負荷電流の合計を算出する。さらに、運転状態データから全ての室外機３及び他の室内機５が消費する現在の電流消費量を求め、記憶部３６に予め記憶されている制限値から現在の電流消費量に対応する制限値を算出する。そして、他の室内機５の負荷電流の合計値に自己の室内機５の電流消費量、つまり負荷電流を加えた値と、制限値とを比較する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３において、室内機５を加えた負荷電流の合計が制限値を越えるとき室外機３の電源オンを取りやめてステップＳ２１に戻り、制限値を越えないとき室外機３の電源オンを許可するとともに、他の室内機５に電源オンを禁止する信号を出力する（ステップＳ２４）。

このように本実施例によれば、複数の室内機が同時にオンされて電流が一斉に流れるという不都合を改善でき、大電流が印加されることを防ぐことができる。また、上記実施例において、電流消費量は、それぞれ室外機３及び室内機５に設けられた消費電力検出部３３、３７によって検出しているが、これに代えて、予め室外機３や室内機５の消費電流データを求めておき、現在の運転している室外機３と室内機５の台数を検知して算出することもできる。

また、本実施例では、ステップＳ１４において、自己の圧縮機７の起動とともに他の室外機３の圧縮機７の起動を取りやめる信号を出力しているが、この信号を出力しない構成とすることもできる。これによれば、電流の上限まで余裕がある場合は、圧縮機７の起動による電流が上限値未満である限り複数台の圧縮機７を同時に起動することができ、迅速に室内１の空調を行えるので好ましい。

また、上記実施例では、室外機３に室内機５が２つ接続された構成であるが。これに限らず、任意の台数を接続することができる。また、室外機３及び室内機５の台数やグループの数も任意に設定することができる。

本発明を適用してなる空気調和装置の全体構成図である。 本発明を適用してなる空気調和装置の制御装置の全体構成図である。 本発明を適用してなる空気調和装置の除霜運転を行う際の制御動作を示したフローチャートである。 本発明を適用してなる空気調和装置の室外機の圧縮機の起動を行う際の制御動作を示したフローチャートである。 本発明を適用してなる空気調和装置の室内機の電源を投入する際の制御動作を示したフローチャートである。

符号の説明

３ 室外機
５ 室内機
６、８ 制御器
７ 圧縮機
９ 四方弁
１１ 室外熱交換器
１９ 室内熱交換器
２１ 送風ファン

Claims (5)

1. 同一の室内に配置された複数の室内機を複数グループに分け、各グループごとに室外機を設け、前記室内機と前記室外機を制御する制御手段を備えた空気調和装置において、前記制御手段は、前記室外機の除霜運転を行うにあたり、前記各室外機の除霜運転を行う時間をずらすことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御手段は、前記室外機の着霜量を判定し、該着霜量が多い順に時間をずらして除霜運転を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 複数の室内機と複数の室外機を設け、前記室内機と前記室外機を制御する制御手段を備えた空気調和装置において、
   前記制御手段は、前記室外機の圧縮機を起動する場合、前記室外機及び前記室内機に係る現在の電流消費量に前記圧縮機の起動電流を加えた電流が、予め定められた上限値未満の場合、当該圧縮機の起動を許可することを特徴とする空気調和装置。
4. 複数の室内機と複数の室外機を設け、前記室内機と前記室外機を制御する制御手段を備えた空気調和装置において、
   前記制御手段は、前記複数の室内機の運転スイッチが同一時にオンされたとき、前記室外機及び前記室内機に係る現在の電流消費量に対応させて定められた制限値よりも当該複数の室内機の予め定められた負荷電流の合計が小さい場合は電源オンを許可し、前記制限値よりも負荷電流の合計値が大きい場合は前記制限値を超えないように電源オンする室内機の台数を制限することを特徴とする空気調和装置。
5. 前記電流消費量は、検出した値または予め室外機及び室内機の構成機器の消費電流データを求めておき、現在の運転している構成機器を検知して算出した値とすることを特徴とする請求項３または４に記載の空気調和装置。

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