JP2005098659A - 空気調和設備及び空気調和設備の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィーリング低下を防止する空気調和設備を提供すること。
【解決手段】 空気調和設備は、機１０と、室外機１０にそれぞれ個別に接続される複数の室内機２０ａ，２０ｂとを備え、複数の室内機２０ａ，２０ｂのそれぞれに設けられた熱交換器２１，２１が室外機１０によって除霜される際、複数の室内機２０ａ，２０ｂのうち少なくとも一つの室内機２０ａに設けられた熱交換器２１の除霜開始時が、他の室内機２０ｂに設けられた熱交換器２１の除霜開始時と異なる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、１台の室外機と複数台の室内機とを有する空気調和設備に関する。

従来の空気調和設備は、１台の室外機と複数台の室内機とを有し、１台の室外機と複数台の室内機とがそれぞれ接続されている。この空気調和設備は、一つの大きな空間内に設置され、その空間内を空調するようになっている。
従来の空気調和設備として、例えば、室外機には、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒の循環方向を切替える四方弁と、室外熱交換器と、その室外熱交換器に熱交換用の空気を送風する送風機とが設けられており、また、室内機には、室内熱交換器と、電気式膨張弁とが設けられており、それら室外機と室内機とが接続配管で接続されているものがある。この空気調和設備は、複数台の室内機を同時にまたは選択的に、冷房あるいは暖房のみの単一運転だけでなく、冷房主体あるいは暖房主体の冷暖房同時運転を任意に選択できるものである（特許文献１参照）。

また、従来の別の空気調和設備として、例えば、複数の室内機の内、暖房運転の数が冷房運転より多い暖房主体の冷暖房同時運転の場合、四方弁を暖房側に切替えるとともに、暖房運転の室内熱交換器から流出した液冷媒の一部を、冷房運転の室内熱交換器に導入させる一方、残りの液冷媒を第三開閉弁により減圧し、室外熱交換器を経由して圧縮機に戻す構成とすることにより、暖房能力の効率を向上することができるものがある（特許文献２参照）。
特開平２−１０３３５２号公報（第２−３頁、第３図） 特開２００２−８９９９６号公報（第３−４頁、第１，２図）

従来の空気調和設備の空調制御方法として、いわゆるフロスト防止制御がある。フロスト防止制御とは、空気調和設備において冷房運転中、複数台の室内機にそれぞれ設けられた熱交換器の温度が低下して着霜した場合、熱交換器の温度を上昇させて除霜する制御である。
また、フロスト防止制御は、冷房運転を開始してから所定の時間を経た後、複数台の室内機に対してそれぞれ個別に作動するようになっている。すなわち、冷房運転を開始してから所定の時間を経てから、各室内機がそれぞれ自らの熱交換器の温度を検出し、その検出結果に基づいて、自らの熱交換器の温度を上昇させるよう室外機に対して指示を出すようになっており、他の室内機に設けられた熱交換器の温度に影響されないようになっている。

一つの大きな空間内に設けられた複数の室内機は、いずれも同一の性能を有している。したがって、その空間内は、冷房運転によって全体が均一に冷却される。しかしながら、複数の室内機がいずれも同一の性能を有していることにより、各室内機に設けられた熱交換器の温度が均一に低下することによって各熱交換器が同時に着霜するため、フロスト防止制御が各熱交換器に対して同時に作動する。これによって、一時的に全ての熱交換器に対してフロスト防止制御が同時に開始されるため、空間内では全ての冷房運転を停止した状態となり、空間内の温度が上昇することで、フィーリングが低下してしまうという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、フィーリング低下を防止する空気調和設備を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明における空気調和設備は、室外機と、前記室外機にそれぞれ個別に接続される複数の室内機とを備え、前記複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器が前記室外機によって除霜される際、前記複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時が、他の室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時と異なることを特徴とする。

本発明によれば、複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器が室外機によって除霜される際、複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時が、他の室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時と異なることにより、熱交換器の除霜が全て同時に行われることがなく、少なくとも一つの熱交換器が除霜を行わずに冷房運転している状態となる。したがって、空気調和設備が設置された空間内の冷房運転を停止した状態が回避されることとなる。

また、本発明における空気調和設備は、前記複数の室内機にそれぞれアドレスが与えられ、前記アドレスに対して除霜開始時が設定されることを特徴とする。

本発明によれば、複数の室内機にそれぞれアドレスが与えられ、各アドレスに対して除霜開始時が設定されることにより、各アドレスにそれぞれ異なる除霜開始時を設定することが可能となるため、それぞれ異なって設定された除霜開始時に各熱交換器を除霜することが可能となる。

また、本発明における空気調和設備は、前記複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の最初の除霜開始時が、他の室内機に設けられた熱交換器の最初の除霜開始時と異なることを特徴とする。

本発明によれば、複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の最初の除霜開始時が、他の室内機に設けられた熱交換器の最初の除霜開始時と異なることにより、熱交換器の最初の除霜が全て同時に行われることがなく、少なくとも一つの熱交換器が除霜を行わずに冷房運転している状態となる。したがって、空間内の冷房運転を停止した状態が回避されることとなる。

また、本発明における空気調和設備は、前記複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器における除霜開始時とその次の除霜開始時との時間が、他の室内機に設けられた熱交換器における除霜開始時とその次の除霜開始時との時間に一致することを特徴とする。

本発明によれば、複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器における除霜開始時とその次の除霜開始時との時間が、他の室内機に設けられた熱交換器における除霜開始時とその次の除霜開始時との時間に一致することにより、少なくとも一つの熱交換器が除霜を行わずに冷房運転している状態が、少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器における除霜開始時とその次の除霜開始時との時間を一周期として連続的に繰り返されることとなる。

また、本発明における空気調和設備は、前記複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器に対する除霜開始および除霜停止を行う前記室外機を制御する制御部を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器に対する除霜開始および除霜停止を行う室外機を制御する制御部を有することにより、少なくとも一つの熱交換器が除霜を行わずに冷房運転している状態となり、したがって、空間内の冷房運転を停止した状態が回避されることとなるよう、室外機が制御部によって制御されることとなる。

また、本発明における空気調和設備の制御方法は、室外機にそれぞれ個別に接続される複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器が前記室外機によって除霜される際、前記複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時を、他の室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時と異なるように制御することを特徴とする。

本発明によれば、室外機にそれぞれ個別に接続される複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器を室外機によって除霜する際、複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時を、他の室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時と異なるように制御することにより、少なくとも一つの熱交換器が除霜を行わずに冷房運転している状態とすることが可能となる。したがって、空間内の冷房運転を停止した状態を回避することが可能となる。

本発明における空気調和設備及び空気調和設備の制御方法によれば、熱交換器の除霜が全て同時に行われることがなく、少なくとも一つの熱交換器が除霜を行わずに冷房運転している状態となり、したがって、空気調和設備が設置された空間内の冷房運転を停止した状態が回避されることとなるので、空気調和設備が設置された空間内の冷房運転を停止して空間内の温度が上昇したことによって起こるフィーリングの低下を防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明における実施形態を示す図であって、本発明を適用した空気調和設備の冷媒回路を示す図である。
空気調和設備は、室外機１０と、２台以上の同型の室内機２０ａ，２０ｂ，…とを備えている。室外機１０は、主に、少なくとも一つ例えば２つの圧縮機１１，１２と、４方弁１３と、アキュムレータ１４と、少なくとも一つ例えば３つの熱交換器１５，１６，１７とを備えている。
室内機２０ａ，２０ｂ，…はそれぞれ、主に熱交換器２１と電子膨張弁２２とを備えており、かつ熱交換器２１の近傍には、熱交換器２１の温度を検知する複数のセンサ２３，２４，２５，２６を備えている。
室外機１０には、冷媒を通過させる配管を介して各室内機２０ａ，２０ｂ，…それぞれが並列に接続されている。

図２は、室内機２０ａ，２０ｂ，…に設けられた熱交換器２１のフロスト防止制御を行う際の制御ブロック図を示す。このフロスト防止制御は、空気調和設備を冷房運転し、室内機２０ａ，２０ｂ，…にそれぞれ設けられた熱交換器２１の温度が低下して着霜した場合、熱交換器２１の温度を上昇させて除霜する制御である。
空気調和設備には、フロスト防止制御を行う制御部３１と、空気調和設備の冷房運転が開始されてから現在までの経過時間を計測するタイマ３２と、その経過時間を記憶するメモリ３３と、各室内機２０ａ，２０ｂ，…が除霜を開始するまでの時間に関するデータを蓄積するデータ蓄積部３４とが設けられている。制御部３１は、図示しないが、熱交換器２１の温度を検知する複数のセンサ２３，２４，２５，２６によって検出した温度の信号を受信し、各室内機２０ａ，２０ｂ，…に配管を介して送られる冷媒の量を制御する信号を電子膨張弁２２に送信するようになっている。

また、データ蓄積部３４には、各室内機２０ａ，２０ｂ，…にはそれぞれアドレスとしてＩＤ番号が設けられ、各室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間及び次回以降のフロスト防止制御を開始するまでの時間が予め設定されている。特に、各室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間は、少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時が、他の室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時と異なるように予め設定されている。例えば図３に示すように、室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間はそれぞれ、１０分、１５分、…に設定され、次回以降のフロスト防止制御を開始するまでの時間はそれぞれ全て１０分に設定されている。

ここで、冷房運転開始直後の空気調和設備においては、室外機１０と各室内機２０ａ，２０ｂ，…との圧力バランスが均一になっておらず、極端に圧力が低くなっている箇所が存在する。このため、室外機１０と各室内機２０ａ，２０ｂ，…との圧力バランスがある程度均一化されてから熱交換器２１の温度を検知する複数のセンサ２３，２４，２５，２６によって温度を検知しないと誤検知が生じることとなる。したがって、空気調和設備の冷房運転開始から室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間を１０分以上設けることが好ましい。また、第２回目以降のフロスト防止制御を開始するまでの時間についても第１回目と同様に１０分以上設けることが好ましい。

また、第１回目のフロスト防止制御を開始してから第２回目のフロスト防止制御を開始するまでの時間は、全ての室内機２０ａ，２０ｂ，…において、同一の時間に設定されていることが好ましい。そうすれば、空気調和設備の冷房運転開始から第１回目に開始する除霜開始時までの時間が各室内機２０ａ，２０ｂ，…で異なるように設定することによって、第１回目に開始する除霜開始時だけでなく、第２回目のフロスト防止制御を開始する除霜開始時についても、各室内機２０ａ，２０ｂ，…で異なる設定となる。
同様に、第２回目のフロスト防止制御を開始してから第３回目のフロスト防止制御を開始するまでの時間、さらには第３回目以降の当該時間が、全ての室内機２０ａ，２０ｂ，…において、上記と同様に同一の時間に設定されていることが好ましい。
なお、室外機１０と各室内機２０ａ，２０ｂ，…との圧力バランスが均一になることが確実であれば、第１回目に開始する除霜開始時までの時間あるいは次回以降のフロスト防止制御を開始するまでの時間を特に１０分に限る必要はない。

上記の構成からなる空気調和設備の機能および作用について説明する。
図４は、空気調和設備のフロスト防止制御に関するフローチャートを示す。
まず、空気調和設備が冷房運転を開始すると、室外機１０に設けられた圧縮機１１，１２が作動して、配管を介して冷媒が空気調和設備内を循環する（ステップＳ１）。これと同時に、空気調和設備の冷房運転が開始されてから現在までの経過時間を計測するタイマ３２をスタートさせて、現在までの経過時間と、予め設定された室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間とを比較する（ステップＳ２〜Ｓ４）。室内機２０ａ，２０ｂ，…のいずれもフロスト防止制御を開始する除霜開始時に至っていなければ、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返す。

室内機２０ａ，２０ｂ，…のいずれかが除霜開始時に至った場合、制御部３１から電子膨張弁２２に対して熱交換器２１を流れる冷媒の量を調整する指示を出してフロスト防止制御を開始する（ステップＳ５）。そして、当該室内機に設けられた複数のセンサ２３，２４，２５，２６によって当該室内機に設けられた熱交換器２１の温度を検知し、それらセンサ２３，２４，２５，２６によって検知された熱交換器２１の温度に応じて熱交換器２１を流れる冷媒の量を電子膨張弁２２で調整する。このとき、熱交換器２１の温度が低いほど着霜することから、例えばその温度が３℃以下であれば、熱交換器２１が着霜しているものと判断して、電子膨張弁２２を絞ることによって熱交換器２１を流れる冷媒の量を減らし、さらにその温度が１℃以下であれば、電子膨張弁２２を完全に絞ることによって熱交換器２１を流れる冷媒の量を０にして熱交換器２１の温度を上昇させる。

このように、熱交換器２１を流れる冷媒の量を減らすことによって、流れる冷媒の温度に支配的であった熱交換器２１の温度が、流れる冷媒の温度よりも空気の温度に支配されて上昇するようになるため、熱交換器２１の温度が１５℃まで上昇したときに（ステップＳ６）、制御部３１から電子膨張弁２２に対して熱交換器２１を流れる冷媒の量を調整する指示を解除することによって、熱交換器２１の着霜が完全に除去されることとなる（ステップＳ７）。
空気調和設備の冷房運転が継続している間、ステップＳ２に戻って繰り返しフロスト防止制御が行われる。

その後も引き続いて、空気調和設備の冷房運転が開始されてから現在までの経過時間と、予め設定された室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時あるいは次の除霜開始時までの時間とを比較する（ステップＳ２〜Ｓ４）。室内機２０ａ，２０ｂ，…のいずれもフロスト防止制御を開始する除霜開始時に至っていなければ、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返す。
室内機２０ａ，２０ｂ，…のいずれかが第１回目に開始する除霜開始時あるいは次の除霜開始時に至った場合、上記と同様にして当該室内機に設けられた熱交換器２１のフロスト防止制御を行う。
調和設備の冷房運転が終了すると、フロスト防止制御も終了する（ステップＳ８〜Ｓ９）。

この場合、室内機２０ａ，２０ｂ，…のそれぞれに設けられた熱交換器２１が室外機１０によって除霜される際、室内機２０ａ，２０ｂ，…のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器２１の除霜開始時が、他の室内機に設けられた熱交換器２１の除霜開始時と異なることにより、熱交換器２１の除霜が全て同時に行われることがなく、少なくとも一つの熱交換器２１が除霜を行わずに冷房運転している状態となる。したがって、空気調和設備が設置された空間内の冷房運転を停止した状態が回避されることとなる。

上記の構成によれば、熱交換器２１の除霜が全て同時に行われることがなく、少なくとも一つの熱交換器２１が除霜を行わずに冷房運転している状態となり、したがって、空気調和設備が設置された空間内の冷房運転を停止した状態が回避されることとなるので、空気調和設備が設置された空間内の冷房運転を停止して空間内の温度が上昇したことによって起こるフィーリングの低下を防止することができる。

なお、各室内機２０ａ，２０ｂ，…にアドレスとしてディップスイッチを設け、空気調和設備の冷房運転を開始した後ディップスイッチを操作することによって、各室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間を設定してもよい。
この場合における空気調和設備のフロスト防止制御に関するフローチャートを図５に示す。
空気調和設備が冷房運転を開始すると、室外機１０に設けられた圧縮機１１，１２が作動して、配管を介して冷媒が空気調和設備内を循環する（ステップＳ１）。これと同時に、空気調和設備の冷房運転が開始されてから現在までの経過時間を計測するタイマ３２をスタートさせた後、各室内機２０ａ，２０ｂ，…のディップスイッチを用いて第１回目に開始する除霜開始時までの時間及び第２回目以降の除霜開始時までの時間を設定する（ステップＳ１ａ，Ｓ１ｂ）。この設定に基づいて、データ蓄積部３４に除霜を開始するまでの時間に関するデータが蓄積される（ステップＳ１ｃ）。
そして、現在までの経過時間と、予め設定された室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間とを比較する（ステップＳ２〜Ｓ４）。その後のステップについては、上記実施形態と同様である。

この場合、各室内機２０ａ，２０ｂ，…にアドレスとしてディップスイッチが設けられ、各ディップスイッチに対して除霜開始時が設定されることにより、各ディップスイッチにそれぞれ異なる除霜開始時を設定することが可能となるため、それぞれ異なって設定された除霜開始時に各熱交換器２１を除霜することが可能となる。

また、熱交換器２１の着霜を除去するために、電子膨張弁２２を絞ることによって熱交換器２１を流れる冷媒の量を減らす温度を３℃以下ではなく４℃以下とし、さらに、電子膨張弁２２を完全に絞ることによって熱交換器２１を流れる冷媒の量を０にする温度を１℃以下ではなく２℃以下とするというように、熱交換器２１の着霜を判定する温度の設定を適当に変更してもよい。

また、空気調和設備に設けられる各室内機２０ａ，２０ｂ，…を、異なる能力を有するように設置してもよい。各室内機２０ａ，２０ｂ，…の性能が異なることによって、全ての室内機２０ａ，２０ｂ，…が同時にフロスト防止制御を行うということが極めて稀になるため、熱交換器２１の除霜が全て同時に行われることがなく、少なくとも一つの熱交換器２１が除霜を行わずに冷房運転している状態となり、フィーリング低下を防止するという効果をより一層得やすくなる。

また、空気調和設備に設けられる各室内機２０ａ，２０ｂ，…のうちいくつかは、空気調和設備の冷房運転開始から室内機２０ａ，２０ｂ，…のフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間が一致してもよい。各室内機２０ａ，２０ｂ，…のうちいくつかについてフロスト防止制御を第１回目に開始する除霜開始時までの時間が一致しても、空気調和設備が設置された空間内の冷房運転を停止した状態が回避されることとなるので、上記と同様の効果を失うことはない。

本発明における空気調和設備の冷媒回路を示す図である。 本発明におけるフロスト防止制御の制御ブロック図である。 本発明におけるフロスト防止制御間隔のタイムテーブルを示す図である。 本発明におけるフロスト防止制御のフローチャートである。 本発明におけるフロスト防止制御のフローチャートである。

符号の説明

１０ 室外機
２０ａ，２０ｂ 室内機
２１ 熱交換器
３１ 制御部

Claims (6)

1. 室外機と、前記室外機にそれぞれ個別に接続される複数の室内機とを備え、
   前記複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器が前記室外機によって除霜される際、前記複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時が、他の室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時と異なる空気調和設備。
2. 前記複数の室内機にそれぞれアドレスが与えられ、各アドレスに対して除霜開始時が設定される請求項１記載の空気調和設備。
3. 前記複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の最初の除霜開始時が、他の室内機に設けられた熱交換器の最初の除霜開始時と異なる請求項１または２記載の空気調和設備。
4. 前記複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器における除霜開始時とその次の除霜開始時との時間が、他の室内機に設けられた熱交換器における除霜開始時とその次の除霜開始時との時間に一致する請求項１から３のいずれか一項に記載の空気調和設備。
5. 前記複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器に対する除霜開始および除霜停止を行う前記室外機を制御する制御部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の空気調和設備。
6. 室外機にそれぞれ個別に接続される複数の室内機のそれぞれに設けられた熱交換器を前記室外機によって除霜する際、前記複数の室内機のうち少なくとも一つの室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時を、他の室内機に設けられた熱交換器の除霜開始時と異なるように制御する空気調和設備の制御方法。

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