JP2005241045A

JP2005241045A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2005241045A
Application number: JP2004047884A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Konno; 春彦金野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】室内ユニットの設計耐圧を検出し、確実に、当該室内ユニットの前記設計耐圧に基いた空調運転を可能とする空気調和装置を提供する。
【解決手段】室内ユニット３ａ〜３ｎの各室内制御装置２２ａ〜２２ｎへ夫々の室内ユニット３ａ〜３ｎの設計圧力データを備え、室外ユニット２の室外制御装置１５へ圧縮機１０の運転能力（例えば、最大運転周波数）を制限する能力制御手段を備えて、夫々の設計圧力データを前記室外制御装置１５へと送信する。室外制御装置１５では、夫々の設計圧力データから最も低い設計圧力データＬ１を選択すると共に、この最も低い設計圧力データＬ１に基いて、圧縮機１０の運転能力を制限する。
【選択図】図１

Description

本発明は、室外ユニットと室内ユニットとを冷媒配管で接続し、冷媒を循環させて空調運転を行う空気調和装置に関するものである。

これまでの空気調和装置では、圧縮機および室外熱交換器を備える室外ユニットと、室内熱交換器を室内ユニットとを冷媒配管で接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器および前記室内熱交換器へと循環させて空調運転を行っている。

しかしながら、近年、空気調和装置で使用される冷媒は、オゾン層破壊、地球温暖化といった地球環境問題や、省エネルギーの観点から、これまで使用されていた特定フロンＲ２２に代わり、オゾン層破壊係数をゼロとした代替フロンＲ４０７ｃやＲ４１０ａが使用されるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２００８６６号公報

しかしながら、これら代替フロンＲ４０７ｃおよびＲ４１０ａのについて説明すると、代替フロン４０７ｃの使用圧力は、前記特定フロンＲ２２に比べ、若干高い圧力であるのに対し、代替フロンＲ４１０ａは、前記特定フロンＲ２２に比べ、約１．６倍の使用圧力となっているが、前記代替フロンＲ４１０ａの方が冷凍能力があり、冷媒の温度グライドも安定している。

このため、前記代替フロンＲ４１０ａへの設計転換が行われてきているが、上述のように、これまでの特定フロン用の空気調和装置に比べ、代替フロン用の空気調和装置は、約１．６倍の耐圧設計となっているため、前記特定フロン用の空気調和装置と前記代替フロン用の空気調和装置とを混在して１つの冷媒系統へ接続した場合には、前記特定フロン用の空気調和装置へ設計耐圧以上の冷媒圧力がかかる危険性がある。

このことから、これまでの空気調和装置の一部老朽化、或いは、故障などにより、室外ユニットを入れ替える場合には、当該冷媒系統に接続された室内ユニットも全て入れ替えなければならず、コストが嵩むという問題があった。この対策案としては、前記室外ユニットの室外制御装置に操作スイッチを設け、この操作スイッチを操作することにより、圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を制限して運転させるものとすることも可能であるが、当該操作スイッチを操作し忘れた場合、或いは、他の操作スイッチを操作してしまった場合には、上記危険性を防止することはできないと言う問題がある。

そこで、本発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、室内ユニットの設計耐圧を検出し、確実に、当該室内ユニットの前記設計耐圧に基いた空調運転を可能とする空気調和装置を提供するものである。

第１の発明は、圧縮機および室外熱交換器を備える１台または複数台の室外ユニットと、室内熱交換器を備える１台または複数台の室内ユニットとを冷媒配管および通信配線で接続し、冷媒を循環させて空調運転を行う空気調和装置において、前記室内ユニットの設計耐圧を検出して前記圧縮機の運転能力を制御する制御手段を備えることを特徴とするものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記制御手段は、各室内ユニットの室内制御装置へ当該室内ユニットの設計耐圧データを備え、前記設計圧力データを前記室外ユニットの室外制御装置へ前記通信配線を介して収集させるとともに、前記室外制御装置では、これら設計圧力データのうち最も低い前記設計圧力データを選択し、これに基いて、前記圧縮機の運転能力を制限する能力制御手段を備えていることを特徴とするものである。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記室内制御装置に備えられる設計耐圧データは、少なくとも電源投入後の最初の室内制御装置から室外制御装置への通信時に送信されるものとすることを特徴とするものである。

第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記能力制御手段は、前記最も低い設計耐圧データに基いて、前記圧縮機の吐出側へ設けられた圧力センサで検出された圧力信号、または、吐出温度センサで検出された温度信号により制御される制御手段の制御値を低く変更することを特徴とするものである。

第５の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記能力制御手段は、前記最も低い設計耐圧データに基いて、前記圧縮機の最大運転能力の上限を制限することを特徴とするものである。

この発明によれば、圧縮機および室外熱交換器を備える１台または複数台の室外ユニットと、室内熱交換器を備える１台または複数台の室内ユニットとを冷媒配管および通信配線で接続し、冷媒を循環させて空調運転を行う空気調和装置において、前記室内ユニットの設計耐圧を検出して前記圧縮機の運転能力を制御する制御手段を備えているので、設計耐圧の高い室内ユニットと設計耐圧の低い室内ユニットとを混在して接続しても、前記設計耐圧が低い室内ユニットに合わせた空調運転を行うことができ、当該空気調和装置を安全に運転させることができる。

また、この制御手段は、前記室内ユニットの室内制御装置へ当該室内ユニットの設計耐圧データを備え、前記室外ユニットの室外制御装置へ前記圧縮機の運転能力を制限する能力制御手段を備え、少なくとも電源投入後の最初の通信時に、前記設計耐圧データを送受信するものとしているため、前記室内ユニットが交換されると、前記設計耐圧データも更新することができる。

さらに、前記能力制御手段は、前記最も低い設計耐圧データに基いて、前記圧縮機の最大運転能力の上限を制限、或いは、前記圧縮機の吐出側に設けられた圧力センサ、または、吐出温度センサからの圧力信号や吐出温度信号により制御される制御手段の制御値を低く変更するものとしているため、確実に前記圧縮機の吐出圧力を低下させることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

まず、図１は本発明を適用した空気調和装置の構成図である。

この空気調和装置１は、例えば、室外ユニット２と複数台の室内ユニット３ａ〜３ｎとをガス管４ａおよび液管４ｂからなるユニット間配管４および通信配線５で接続して構成され、代替フロンＲ４１０ａを循環させて空調運転を行っている。

室外ユニット２には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１０と、前記冷媒の循環方向を反転させる四方弁１１と、前記冷媒と外気との熱交換を行わせる室外熱交換器１２と、この室外熱交換器１２で熱交換された冷媒を減圧する室外膨張弁１３と、前記圧縮機１０へと吸い込まれる冷媒の気液分離を行うアキュームレータ１４とが冷媒配管で接続されて設けられており、さらに、前記圧縮機１０の吐出側には、圧力センサＨｐが設けられ、前記圧縮機１０の運転能力や、前記四方弁１１および前記室外膨張弁１３の制御、並びに、後述する室内ユニット３ａ〜３ｎの室内制御装置２２ａ〜２２ｎと通信を行う室外制御装置１５が備えられている。

また、室内ユニット３ａには、室内熱交換器２０ａと室内膨張弁２１ａとが冷媒配管で接続されて設けられおり、さらに、前記室内膨張弁２１ａの制御や上記室外制御装置１５との通信を行う室内制御装置２２ａが備えられている。なお、室内ユニット３ｂ〜３ｎは、前記室内ユニット３ａと同様であるため説明は省略する。

前記空気調和装置１の室外ユニット２に設けられた室外制御装置１５は、図２に示すように、室内ユニットの接続台数等を設定する操作スイッチを備えた操作部３１と、電源が投入されていることを示す電源ランプや接続されている室内ユニット３ａ〜３ｎの接続台数を表示する表示部３２と、この室外ユニット２の運転制御を行うプログラム等が収納されたＲＯＭ３３と、室内ユニット３ａ〜３ｎの室内制御装置２２ａ〜２２ｎとの通信で受信した各室内ユニットの情報や当該室外ユニット２の各種設定等のデータを収納し、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）等を用いたＲＡＭ３４と、前記室内ユニット３ａ〜３ｎの室内制御装置２２ａ〜２２ｎとの通信を通信配線５を介して送受信させる送受信部３５とが収納されて構成されている。

ところで、本発明の室内ユニットの前記設計圧力を検出し、この設計耐圧の最も低い室内ユニットの許容耐圧範囲内で当該空気調和装置１の運転を行わせる制御手段は、前記最も低い設計圧力を検出して圧縮機１０の運転能力を制御する能力制御手段と、この能力制御手段を行わせるための設計圧力データにより構成されており、前記能力制御手段は、この室外制御装置１５のＲＯＭ３３に収納されている。

また、室内ユニット３ａ〜３ｎの室内制御装置２２ａ〜２２ｎも上記室外制御装置１５と同様の構成とされており、夫々室内ユニット３ａ〜３ｎの各設計圧力データは、例えば、前記各室内制御装置２２ａ〜２２ｎのＲＡＭ３４に収納されている。

この能力制御手段では、室内ユニット３ａ〜３ｎから受信した各設計圧力データを、一旦、ＲＡＭ３４へ収納した後、これら設計圧力データを夫々比較し、最も低い設計圧力データＬ１を検出する。そして、この最も低い設計圧力データＬ１に基いて、圧縮機１０の最大運転能力、例えば、最大周波数の上限値を制限するものとなっている。

これについて、図３のフローチャートで説明する。まず、室内ユニット３ａ〜３ｎの室内制御装置２２ａ〜２２ｎから室外ユニット２の室外制御装置１５へ各室内ユニット３ａ〜３ｎの夫々の設計圧力データが送信され（ステップＳ１）、各前記設計圧力データが室外制御装置１５へ収集されると、これら設計圧力データのうち最も低い設計圧力データＬ１が検出される（ステップＳ２）。そして、この設計圧力データＬ１が代替フロンＲ４０７ｃ用の設計圧力より大きいのか、または、同じなのか、或いは、未満であるのかが判断される（ステップＳ３）。前記設計圧力データＬ１が代替フロンＲ４０７ｃの設計圧力より高ければ、圧縮機１０の最大周波数Ｆｍａｘ（例えば、１３５Ｈｚ）を制限せずにこのフローチャートを終了し（ステップＳ４）、代替フロンＲ４０７ｃの設計圧力と同じであれば、前記最大周波数Ｆｍａｘを１００Ｈｚに制限してこのフローチャートを終了させる（ステップＳ５）。また、前記設計圧力データＬ１が代替フロンＲ４０７ｃの設計圧力未満であれば、前記最大周波数Ｆｍａｘを更に低い、例えば、９５Ｈｚに制限してこのフローチャートを終了させるものとなっている（ステップＳ７）。

なお、各室内ユニット３ａ〜３ｎの夫々の設計圧力データは、この空気調和装置１の電源投入後、最初の送受信により送信されるものとなっている。

これにより、室内ユニット３ａ〜３ｎのなかに、設計圧力の低い室内ユニットが混在されて室外ユニット２へ冷媒配管４および通信配線５で接続されても、電源を投入するだけで、最も設計圧力の低い室内ユニットの設計圧力データに基いて、圧縮機１０の運転能力を制限することができるようになる。

また、この制御手段は、以下に示すものとしても良い。

この制御手段では、上述のように、室外ユニット２の室外制御装置１５へ圧縮機１０の運転能力を制限する能力制御手段を備え、室内ユニット３ａ〜３ｎの各室内制御装置２２ａ〜２２ｎへ夫々の設計圧力データを備えて、電源投入後、最初の送受信で前記設計圧力データを前記室外制御装置１５へ送信しているものであるが、前記能力制御手段では、例えば、図１に示すように、圧縮機１０の吐出側に設けられた圧力センサＨｐの制御値を変更して、圧縮機１０の運転能力を制限させるものとすることもできる。

この圧力センサＨｐでは、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｃを常時検出しており、この圧力センサＨｐからの検出信号に基づいて、通常、代替フロン４１０ａ用の設計耐圧において、室外制御装置１５では、例えば、図４に示すように、この吐出圧力Ｐｃが上昇して、第１吐出圧力Ｐｃ１(例えば、３．２ＭＰａ)以上となったら、圧縮機１０の運転周波数を、現在の運転周波数から上昇させないように制御し（上昇禁止）、それでも吐出圧力Ｐｃが上昇して第２吐出圧力Ｐｃ２（例えば、３．５ＭＰａ）以上となったら、前記吐出圧力Ｐｃが前記第１吐出圧力Ｐｃ１未満となるまで、所定時間毎（例えば、３０秒毎）に、所定周波数（例えば、１Ｈｚ）づつ低下させるよう制御し、第３吐出圧力Ｐｃ３（例えば、３．７Ｍｐａ）以上となったら、圧縮機１０を停止させる吐出圧力制御を行っている。

そして、この吐出圧力制御に対し、上記最も低い設計圧力データＬ１が、代替フロンＲ４０７ｃ用のものであったら、前記第１吐出圧力Ｐｃ１を３．２ＭＰａから、例えば、２．１ＭＰａへと変更するとともに、前記第２吐出圧力Ｐｃ２を、例えば、２．３ＭＰａへ、前記第３吐出圧力Ｐｃ３を２．４ＭＰａへと夫々変更し、代替フロンＲ２２用のものであったら、前記第１吐出圧力Ｐｃ１を３．２ＭＰａから、例えば、２．０ＭＰａへと変更するとともに、前記第２吐出圧力Ｐｃ２を、例えば、２．２ＭＰａへ、前記第３吐出圧力Ｐｃ３を２．３ＭＰａへと夫々変更して圧縮機１０の吐出圧力制御を行わせるものとしても良い。

また、前記能力制御手段は、例えば、図５および図６に示すように、圧縮機１０の吐出側に吐出温度センサＴｓが設けられ、この吐出温度センサＴｓからの温度信号Ｔｃに基いて、通常、代替フロン４１０ａ用の設計耐圧において、この温度信号ｔｃが上昇して、例えば、第１温度Ｔｃ１（例えば、１２５℃）以上となったら、圧縮機１０の運転周波数を、現在の運転周波数から上昇させないように制御し、それでも上昇して第２吐出温度Ｔｃ２（例えば、１３５℃）以上となったら、前記吐出温度Ｔｃが前記第１吐出温度Ｔｃ１未満となるまで、所定時間毎（例えば、３０秒毎）に、所定周波数（例えば、１Ｈｚ）づつ低下させるよう制御し、第３吐出温度Ｔｃ３（例えば、１５０℃）以上となったら、圧縮機１０を停止させるよう吐出温度制御を行っているものであれば、上記最も低い設計圧力データＬ１が、代替フロンＲ４０７ｃ用のものであったら、前記第１吐出圧力Ｐｃ１を１２５℃から、例えば、１１０℃へと変更するとともに、前記第２吐出圧力Ｐｃ２を、例えば、１２０へ、前記第３吐出圧力Ｐｃ３を１３５へと夫々変更し、代替フロンＲ２２用のものであったら、前記第１吐出圧力Ｐｃ１を１２５から、例えば、１０２℃へと変更するとともに、前記第２吐出圧力Ｐｃ２を、例えば、１１５℃へ、前記第３吐出圧力Ｐｃ３を１３０℃へと夫々変更して圧縮機１０の吐出圧力制御を行わせるものとしても良い。

次に、この空気調和装置１の通信について説明する。

空気調和装置１の電源が投入されると、室外ユニット２および各室内ユニット３ａ〜３ｎの初期設定動作が行われ、この初期設定動作が完了した室内ユニットの室内制御装置から順に、室外ユニット２の前記室外制御装置１５へ機種や各種設定等のデータを送信する初期通信が行われる。このとき、同時に、前記設計圧力データも送信され、各室内ユニット３ａ〜３ｎの各データが室外制御装置１５へと収集される。なお、この設計圧力データは、前記室内制御装置２２ａ〜２２ｎから前記室外制御装置１５へと送信する送信データ内に単独に設けても良いが、室内ユニットの機種を表す機種データを、例えば、図７に示すように、設計耐圧データも同時に表せるデータとしておけば、前記各室内制御装置２２ａ〜２２ｎから前記室外制御装置１５へと送信される各送信データを短くすることができことから、この初期通信を短時間で終了させることができる。また、この初期通信も上記電源投入後のみでなく、例えば、１日に１回程度、通信されるものとしても良い。これにより、空中伝播する外来ノイズ等により、室外制御装置１５へと収集された各データが変造されてしまっても修正することができ、本発明の前記制御手段を、より安全確実な制御手段とすることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で任意に変形可能である。

室内ユニットを複数台接続し、冷房運転や暖房運転、並びに、冷暖房混在運転を行わせる空気調和装置、または冷凍装置に有効である。

本発明を適用した空気調和装置の構成図である。本発明を適用した室外制御装置のブロック図である。本発明の能力制御手段の一例を示すフローチャートである。圧力センサの圧力信号に基いて、当該圧縮機の吐出圧力を制御する吐出圧力制御の説明図である。圧縮機の吐出側に吐出温度センサを備えた空気調和装置の構成図である。吐出温度センサの温度信号に基いて、当該圧縮機の吐出温度を制御する吐出温度制御の説明図である。室内ユニットの室内制御装置へ備える機種コードおよび設計圧力データの一例を示す図である。

符号の説明

１空気調和装置
２室外ユニット
３ａ〜３ｎ室内ユニット
４ユニット間配管
５通信配線
１０圧縮機
１１四方弁
１２室外熱交換器
１３室外膨張弁
１４アキュームレータ
１５室外制御装置
２０ａ〜２０ｎ室内熱交換器
２１ａ〜２１ｎ室内膨張弁
２２ａ〜２２ｎ室内制御装置
３１操作部
３２表示部
３３ＲＯＭ
３４ＲＡＭ
３５送受信部
Ｈｐ圧力センサ
Ｔｓ吐出温度センサ
Ｆｍａｘ最大運転周波数

Claims

圧縮機および室外熱交換器を備える１台または複数台の室外ユニットと、室内熱交換器を備える１台または複数台の室内ユニットとを冷媒配管および通信配線で接続し、冷媒を循環させて空調運転を行う空気調和装置において、
前記室内ユニットの設計耐圧を検出して前記圧縮機の運転能力を制御する制御手段を備えることを特徴とする空気調和装置。
前記制御手段は、各室内ユニットの室内制御装置へ当該室内ユニットの設計耐圧データを備え、前記設計圧力データを前記室外ユニットの室外制御装置へ前記通信配線を介して収集させるとともに、前記室外制御装置では、これら設計圧力データのうち最も低い前記設計圧力データを選択し、これに基いて、前記圧縮機の運転能力を制限する能力制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
前記室内制御装置に備えられる設計耐圧データは、少なくとも電源投入後の最初の室内制御装置から室外制御装置への通信時に送信されるものとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
前記能力制御手段は、前記最も低い設計耐圧データに基いて、前記圧縮機の吐出側へ設けられた圧力センサで検出された圧力信号、または、吐出温度センサで検出された温度信号により制御される制御手段の制御値を低く変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気調和装置。
前記能力制御手段は、前記最も低い設計耐圧データに基いて、前記圧縮機の最大運転能力の上限を制限することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の空気調和装置。