JP2006125661A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力を正確に制御することのできる空気調和装置を提供する。
【解決手段】 圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２及び熱交換器２１を備える複数台の室外ユニット３が室内ユニット２から延びる冷媒配管５に並列につながれ、少なくとも１以上のインバータ圧縮機２０Ａを備える空気調和装置１において、
消費電力のカット分を設定する室外シリアルパラレルＩ／Ｏ装置３００を設けると共に、前記圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２のそれぞれに電流センサＣＴを設け、前記圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２のそれぞれの電流値の総和と、前記カットされた消費電力とに基づいて、前記インバータ圧縮機２０Ａの電流値を制御するようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は空気調和装置の消費電力を制御する、いわゆるデマンド制御に関する。

従来から、複数台の室内ユニットを並列に配置すると共に、各室内ユニットにつながる冷媒配管に対し、圧縮機及び室外熱交換器等が内蔵された複数台の室外ユニットを並列に接続してなるマルチ形の空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種の空気調和装置においては、ピーク消費電力が供給可能な電力を超えないようにするため、或いは、消費電力を抑えて省エネルギー化を図るなどのために、消費電力を設定可能に構成し、この設定された消費電力を超えないように運転を制御する（いわゆる、デマンド制御）ものが知られている。
特開平７−３０５９１５号公報

しかしながら、上記の空気調和装置においては、一般に、各室外ユニットの能力（いわゆる馬力）を制御することで、消費電力を制限するため、消費電力を正確に制御することができない、といった問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、消費電力を正確に制御することのできる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機及び熱交換器を備える複数台の室外ユニットが室内ユニットから延びる冷媒配管に並列につながれ、前記圧縮機に少なくとも１以上のインバータ圧縮機を含む空気調和装置において、消費電力のカット分を設定する設定手段を設けると共に、前記圧縮機のそれぞれに電流センサを設け、前記圧縮機のそれぞれの電流値の総和と、前記カットされた消費電力とに基づいて、前記インバータ圧縮機の電流値を制御することを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記圧縮機のそれぞれの電流値の総和が、前記カットされた消費電力に対応する上限電流値を超えた場合に、運転中のインバータ圧縮機の電流値を制限することを特徴とする。

また本発明は、上記発明において、前記設定手段が消費電力のカット分を多段階に設定可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、消費電力を正確に制御することのできる空気調和装置が提供される。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。本発明は複数の室外ユニットが室内ユニットから延びる冷媒配管に並列に接続されてなる空気調和装置に適用可能である。以下の説明では、複数の室外ユニット及び複数の室内ユニットを備え、これら複数台の室内ユニットを同時に冷房運転若しくは暖房運転可能とし、または、これらの冷房運転と暖房運転を混在して実施可能とするよう構成された空気調和装置に本発明を適用した場合を例示する。

＜第１実施の形態＞
図１は、本実施の形態に係る空気調和装置１の構成を示す回路図である。この空気調和装置１は、上述のように、複数台（図示例では２台）の室外ユニット２Ａ、２Ｂと、複数台（図示例では２台）の室内ユニット３Ａ、３Ｂと、これら室外ユニット２Ａ、２Ｂと室内ユニット３Ａ、３Ｂとを接続する冷媒配管５を備えている。冷媒配管５は、低圧ガス管６と、高圧ガス管７と、液管８とを有する。

室内ユニット３Ａは、室内熱交換器（利用側熱交換器）１０と膨張弁（減圧装置）１１とを備えている。室内熱交換器１０の一端には膨張弁１１を介して液管８が接続され、また、室内熱交換器１０の他端には分岐管１２が接続される。分岐管１２は、高圧ガス分岐管１２Ａと低圧ガス分岐管１２Ｂとに分岐し、高圧ガス分岐管１２Ａには第１開閉弁（例えば、電磁弁）１３を介して高圧ガス管７が接続され、低圧ガス分岐管１２Ｂには第２開閉弁（例えば、電磁弁）１４を介して低圧ガス管６が接続される。室内ユニット３Ａには、室外熱交換器２１の出入口温度や室温を検出する温度センサ等が配置される他、これらセンサの検出結果に基づいて、室内ユニット３Ａの空調制御を行う室内制御装置（図示せず）を備えている。室内ユニット３Ｂは、室内ユニット３Ａと略同一の構成であるため、同一の部分に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する

室外ユニット２Ａは、図１及び図２に示すように、能力可変型の圧縮機（インバータ圧縮機）２０Ａと、能力一定型の圧縮機（定速圧縮機）２０Ｂ１、２０Ｂ２と、室外熱交換器（熱源側熱交換器）２１と、膨張弁２２と、レシーバタンク２３とを備えている。以下、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の各々を特に区別する必要がない場合には圧縮機２０と表記する。
このように本空気調和装置１の室外ユニット２Ａは複数の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１及び２０Ｂ２を備えている。これら圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２は互いに並列接続され、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の吸込口に吸込管３０が共通接続される。そして、この吸込管３０がアキュムレータ２４を介して低圧ガス管６に接続される。一方、圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の吐出口には吐出管３１が接続される。この吐出管３１はオイルセパレータ２５を介して冷媒吐出分岐管３１Ａ、３１Ｂの２つに分岐し、一方の冷媒吐出分岐管３１Ａが高圧ガス管７に接続され、他方の冷媒吐出分岐管３１Ｂが室外熱交換器２１に接続される。

ここで、上記冷媒吐出分岐管３１Ｂには、切換弁４０が設けられ、この切換弁４０を開けると圧縮機２０の吐出冷媒が室外熱交換器２１に供給される。さらに、この冷媒吐出分岐管３１Ｂには、上記切換弁４０と室外熱交換器２１との間に四方弁４１が設けられ、この四方弁４１は、室外熱交換器２１から見て、室外熱交換器２１の一端を、上記切換弁４０につながる管路（冷媒吐出分岐管３１Ｂ＋冷媒吐出分岐管３１Ａ）、又は圧縮機２０の吸込管３０につながる管路（暖房経路用配管３２）のいずれか一方に選択的に切り換える切換弁として機能する。

室外熱交換器２１の他端は、室外熱交換器２１に供給する冷媒流量を調整するための膨張弁２６、レシーバタンク２３、後段に詳述するトラップ２７及び補助冷却回路２８を介して液管８と配管接続される。レシーバタンク２３は、室外ユニット２Ａと室内ユニット３Ａ、３Ｂとの間の液状冷媒を蓄えて各ユニット間の冷媒需給の調整を図るものである。また、補助冷却回路２８は、レシーバタンク２３と液管８とを接続する冷媒配管３３を流れる液冷媒を補助冷却するものである。より具体的には、補助冷却回路２８はレシーバタンク２３と液管８との間の液冷媒が通る配管３３の一部と、この配管３３から分岐して膨張弁２９を通過した冷媒が通る分岐管３４の一部とを２重管で構成した、いわゆる２重管式熱交換器が適用される。この分岐管３４は、補助冷却回路２８に接続された冷媒配管３５を介して圧縮機２０の吸込管３０とつながり、この分岐管３４、３５を通過した冷媒は圧縮機２０の吸込口に戻される。

オイルセパレータ２５には、図２に示すように、オイルセパレータ２５に溜められたオイル量が所定量以上の場合に、余剰のオイル（潤滑油）を圧縮機２０の吸込管３０に戻す冷媒戻し管４５と、当該オイルセパレータ２５と他の室外ユニット２Ｂのオイルセパレータ２５とを接続するためのオイルバランス管４６とが接続される。このオイルバランス管４６は、開閉弁４６Ａを備え、図１に示すように、オイル管４７を介して他の室外ユニット２Ｂのオイルセパレータ２５と接続されると共に、このオイルバランス管４６から分岐する分岐管４５Ａを介して冷媒戻し管４５に接続される。この分岐管４５Ａには開閉弁４５Ｂが設けられる。したがって、開閉弁４６Ａが開き、開閉弁４５Ｂが閉じると、オイルセパレータ２５に貯留されたオイルが他の室外ユニット２Ｂに供給され、開閉弁４６Ａが閉じ、開閉弁４５Ｂが開くと、他の室外ユニット２Ｂから供給されたオイルが分岐管４５Ａを介して冷媒戻し管４５に供給され、これによって、室外ユニット２Ａ、２Ｂ間をオイルが行き来可能となる。

また、室外ユニット２Ａは、室外熱交換器２１の出入口温度を検出する温度センサＳＯ１、ＳＯ２、圧縮機２０の吸込圧力を検出する圧力センサＳＡ１及び圧縮機２０の吐出圧力を検出する圧力センサＳＢ１〜ＳＢ３等の各種センサ、複数の逆止弁、各種センサの検出結果を入力して室外ユニット２Ａ全体を制御する室外制御装置１００を備える。なお、室外ユニット２Ｂについては、室外ユニット２Ａと略同一の構成であるため、同一の部分には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

以上の構成の下、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂが同時に冷房運転する場合、各室外ユニット２Ａ、２Ｂでは、切換弁４０が開くと共に四方弁４１が切換制御され、また、各室内ユニット３Ａ、３Ｂでは第１開閉弁１３が閉じると共に、第２開閉弁１４が開く。この場合、図１に実線矢印で示すように、圧縮機２０の吐出冷媒が、オイルセパレータ２５を介して室外熱交換器２１に供給され、放熱・凝縮過程を経て液冷媒となり、レシーバタンク２３及び補助冷却回路２８を介して液管８に供給される。
そして、室内ユニット３Ａ、３Ｂにおいては、液管８を介して液冷媒が膨張弁１１を介して室内熱交換器１０に供給され、ここで吸熱・蒸発し、低温低圧のガス冷媒となり、第２開閉弁１４を介して低圧ガス管６に供給される。この低圧ガス管６に供給されたガス冷媒は、室外ユニット２Ａ、２Ｂの吸込管３０を介して圧縮機２０で再び圧縮される。これによって、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂが同時に冷房運転する。

また、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂが同時に暖房運転する場合、各室外ユニット２Ａ、２Ｂでは、切換弁４０が閉じると共に四方弁４１が切換制御され、各室内ユニット３Ａ、３Ｂでは第１開閉弁１３が開き、第２開閉弁１４が閉じる。この場合、図１に波線矢印で示すように、圧縮機２０が吐出した高温高圧のガス冷媒が、オイルセパレータ２５を介して高圧ガス管７に供給される。
そして、室内ユニット３Ａ、３Ｂにおいては、高圧ガス管７を介してガス冷媒が室内熱交換器１０に供給され、ここで、放熱・凝縮過程を経て液冷媒となった後、膨張弁１１を介して液管８に供給される。この液管８に供給された液冷媒は、室外ユニット２Ａ、２Ｂの冷媒配管３３及びレシーバタンク２３を介して室外熱交換器２１に供給され、ここで、吸熱・蒸発過程を経て、低温低圧のガス冷媒となり、吸込管３０を介して圧縮機２０で再び圧縮される。これによって、全ての室内ユニット３Ａ、３Ｂが同時に暖房運転する。

また室内ユニット３Ａが暖房運転し、室内ユニット３Ｂが冷房運転するといったように、冷暖混在運転が行われる場合、室外ユニット２Ａ、２Ｂが上記同時暖房運転の場合と同様に制御される一方、室内ユニット３Ａにおいては、第１開閉弁１３が閉じ、第２開閉弁１４が開き、室内ユニット３Ｂにおいては、第１開閉弁１３が開き、第２開閉弁１５が閉じる。この場合、各室外ユニット２Ａ、２Ｂから高温高圧のガス冷媒が高圧ガス管７に供給され、室内ユニット３Ａにおいては、高圧ガス管７を介してガス冷媒が室内熱交換器１０に供給され、ここで放熱・凝縮過程を経て液冷媒となった後、膨張弁１１を介して液管８に供給される。この液管８に供給された液冷媒の一部は室外ユニット２Ａ、２Ｂへ戻り、室外熱交換器２１で吸熱・蒸発を経て、低温低圧のガス冷媒となる。

一方、液管８に供給された液冷媒の残りは、室内ユニット３Ｂの室内熱交換器１０に供給され、ここで吸熱・蒸発を経て、低温低圧のガス冷媒となった後、第２開閉弁１４を介して低圧ガス管６に供給される。そして、この低圧ガス管６に供給された冷媒は、室外熱交換器２１を経た上記ガス冷媒と共に、吸込管３０を介して圧縮機２０で再び圧縮される。これによって、室内ユニット３Ａが暖房運転すると共に、室内ユニット３Ｂが冷房運転する。

次いで、本空気調和装置１の制御系の構成について図３を参照して説明する。なお、以下の説明では、上述の空気調和装置１が３台の室内ユニット２及び３台の室外ユニット３を備える、これらの室外ユニット３が室外ユニット２から延びる冷媒配管に互いに並列に接続された場合を例示する。

本空気調和装置１にあっては、図３に示すように、各室外ユニット３が室外通信線２００により双方向に通信可能に接続され、各室内ユニット２が室内通信線２１０により双方向に通信可能に接続されている。また、複数台の室外ユニット３のうち、いずれか一台の室外ユニット３（以下、室外ユニット３Ｘと表記し、他の室外ユニット３と区別する）は、室内通信線２１０と通信可能に接続された室内外通信線２２０により、各室内ユニット２と双方向に通信可能に接続されている。すなわち、各室内ユニット２は、室外ユニット３Ｘと通信し、必要に応じて、その通信内容、或いは、通信によって生じた通知内容が室外ユニット３Ｘから他の室外ユニット３へ通信内容が伝達される。なお、各室外ユニット３同士の通信接続方式、各室内ユニット２同士の通信接続方式、及び、室外ユニット３と室内ユニット２との通信接続方式は任意であり、また、通信方式も任意である。

各室外ユニット３には、上述したように、制御手段としての室外制御装置１００が設けられ、これらの室外ユニット３のうち、上記室外ユニット３Ｘに設けられた室外制御装置１００が、各室外ユニット３の動作を制御する主制御手段（ＣＣＵ（Central Control Unit）とも呼ばれる）として機能する。以下の説明では、室外ユニット３Ｘが備える室外制御装置に対して符号１００Ｘを付し、他の室外制御装置１００と区別する。

室内ユニット２の各々には、ワイヤード・リモートコントローラ（以下、「リモコン」と称する）Ｒがそれぞれ接続されている。リモコンＲの各々は、室内ユニット２に対して電源のオン／オフ、冷房運転、暖房運転の切り替えや、室内温度の設定・変更をユーザが入力可能に構成されている。特に、リモコンＲにより室内温度が設定・変更された場合、室内ユニット２は、室内の設定温度Ｔｓと現在の室内温度Ｔとの差を埋めるのに必要な空調能力を室外ユニット３Ｘに要求する。かかる要求を受信すると、室外ユニット３Ｘの室外制御装置１００Ｘは、それぞれの室内ユニット２からの空調の能力要求を満足するように、室外ユニット３のそれぞれに設けられた圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２の各々を制御する。

ここで、本実施の形態の空気調和装置１は、消費電力が設定された消費電力となるように各室外ユニット３を制御する機能（「デマンド機能」とも呼ばれる）を備え、電気料金の節約や、年間エネルギー消費量の低減などを可能としている。具体的には、図３に示すように、空気調和装置１は、消費電力をどの程度抑えるかを、消費電力のカット割合として設定するための室外シリアルパラレルＩ／Ｏ（入力）装置３００を備え、この室外シリアルパラレルＩ／Ｏ装置３００が外部通信線２３０を介して室外ユニット３Ｘに接続され、室外シリアルパラレルＩ／Ｏ装置３００から消費電力のカット割合が室外ユニット３Ｘに送信される。

本実施の形態では、室外シリアルパラレルＩ／Ｏ装置３００を用いて、消費電力のカット分を定格の消費電力に対して「１００％」、「７０％」、「５０％」及び「４０％」といったように、多段階に設定可能に構成される。室外ユニット３Ｘは、室外シリアルパラレルＩ／Ｏ装置３００から消費電力のカット割合を受信した場合、このカット割合から設定消費電力を求め、消費電力が設定消費電力を超えないように制御する。
具体的には、本実施の形態では、各室外ユニット３に設けられた各圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２の電流値を室内ユニット３Ｘの室外制御装置１００Ｘが把握すると共に、これらの電流値の総和が、設定消費電力から算出される電流値の上限値を超えないように、各室外ユニット３に設けられたインバータ圧縮機２０Ａの電流値を制御する構成としている。以下、かかる構成について詳述する。

図４は、各室外ユニット３の室外制御装置１００の機能的構成を示す図である。この図に示すように、室外制御装置１００は、ＣＰＵ１０１と、ＥＥＰＲＯＭ１０２と、伝送回路１０３と、出力回路１０４と、入力回路１０５とを備えている。ＣＰＵ１０１は、室外ユニット３の各部を制御するものであり、ＥＥＰＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１によって実行される制御プログラムや各種データを格納するものである。制御プログラムには、当該室外制御装置１００が、上述の室外制御装置１００Ｘとして機能・動作するためのプログラムが別途用意されており、ＣＰＵ１０１が、このプログラムを実行することで室外制御装置１００Ｘとして動作・機能する。室外制御装置１００を室外制御装置１００Ｘとして機能・動作させるか否かの設定は、例えば、設定スイッチ等で行うことが可能である。伝送回路１０３は、室外通信線２００を介して他の室外ユニット３と通信する通信インターフェースである。出力回路１０４は、ＣＰＵ１０１からの駆動指示を各圧縮機２０に出力するインターフェースである。

入力回路１０５は、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の電流値を室外制御装置１００に入力するためのインターフェースである。具体的には、室外ユニット３に設けられた各圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２のそれぞれには、駆動電流を検出する電流センサＣＴが設けられており、これらの電流センサＣＴの出力が入力回路１０５に入力され、この入力回路１０５からＣＰＵ１０１に出力される。ここで、インバータ圧縮機２０Ａだけではなく、定速圧縮機２０Ｂ１、Ｂ２にも電流センサＣＴを設ける構成とすることで、例えば、定速圧縮機２０Ｂ１、Ｂ２の運転負荷の変動による電流値変化が検出可能となり、圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２全体における電流値の総和を正確に特定することが可能となる。

室外制御装置１００Ｘ以外の室外制御装置１００においては、ＣＰＵ１０１が各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の電流値を、室外通信線２００を介して定期的に室外ユニット３Ｘに送信するように構成される。ここで、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２には、互いを識別可能にするためのアドレス（識別番号）が付与されており、室外制御装置１００のＣＰＵ１０１が室外ユニット３Ｘに圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の電流値を送信する場合には、その圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２のアドレスと電流値とを対応付けて送信する。

一方、室外制御装置１００ＸのＥＥＰＲＯＭ１０２には、図５に示すように、圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２のアドレスと、その種別（インバータ／定速）と、能力（いわゆる馬力）とが対応付けられた管理テーブル４００が格納されている。管理テーブル４００に登録されるデータは、空気調和装置１の電源投入時などに、室外ユニット３Ｘの室外制御装置１００Ｘが各室外ユニット３から取得される。なお、室外制御装置１００Ｘは、各圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２の累積運転時間も一緒に取得し、管理テーブル４００に登録するが、これについては後述する。
このように、室外制御装置１００Ｘは、空気調和装置１全体の圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２をアドレスにより識別可能に管理しており、圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２のアドレスと電流値とが対応付けられた送信データを受信すれば、どの圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２に、どの程度の電流が流れているかを把握することが可能となっている。

室外制御装置１００Ｘは、図６に示すように、各室外ユニット３のそれぞれの圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２の電流値を受信すると（ステップＳ１）、これらの電流値の総和（以下、「総電流値」と言う）を算出し（ステップＳ２）、この総電流値が、設定消費電力から算出される電流上限値を超えているか否かを判断する（ステップＳ３）。現在の総電流値が電流上限値を下回っている場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、圧縮機２０Ａ、Ｂ１、Ｂ２の電流値を制限する必要がないため、室外制御装置１００Ｘは、そのまま処理を終了する。

一方、現在の総電流値が電流制限値を超えている場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、現在の総電流値が電流上限値を超えないようにするために、室外制御装置１００Ｘは、インバータ圧縮機２０Ａの電流値を制限する（ステップＳ４）。具体的には、室外制御装置１００Ｘは、現在の総電流値と電流上限値との差に基づいて、電流値を制限すべきインバータ圧縮機２０Ａを複数のインバータ圧縮機２０Ａの中から１或いは複数選択する。そして、このようにして選択したインバータ圧縮機２０Ａを備える室外ユニット３に対して、室外制御装置１００Ｘは、電流制限対象のインバータ圧縮機２０Ａを所定の電流値に制限するように指示を送信する。これにより、インバータ圧縮２０Ａの電流値が制限され、総電流値が電流上限値以下に抑えられることになる。

このように、各室外ユニット３の電流値を把握し、その電流値に基づいて、設定された消費電力を超えないように、インバータ圧縮機２０Ａの電流値を制限するため、室外ユニット３の能力（容量）制限により消費電力を制御していた従来のものに比べ、より正確に消費電力を制御することが可能となる。
また、空気調和装置１が、消費電力を設定するための室外シリアルパラレルＩ／Ｏ装置３００を備え、この設定された消費電力を超えないように常にインバータ圧縮機２０Ａを制御するため、消費電力を設定するための装置を別途用意する必要がなく、簡単、かつ、速やかに、消費電力を抑えることができる。
また、消費電力を多段階に設定可能としたため、需要に応じて柔軟に消費電力を設定することができる。

なお、上記の説明では、総電流値が、設定消費電力に基づく電流上限値を超えた場合に、インバータ圧縮機２０Ａの電流値を制限する構成としたが、電流上限値を実際よりも所定マージン分だけ低い値に設定し、この値と総電流値とを比較する構成としても良い。この所定マージンは、例えば室外ユニット３のファン駆動に伴う電流や、各種電気回路に流れる電流といった、圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２以外に流れる電流を考慮するためのものであり、このような構成とすることで、より確実に消費電力が設定消費電力を超えないようにすることができる。また、所定マージンをより大きくとることで、消費電力が設定消費電力を超えるのを確実に防止することもできる。

また、上記の説明では、総電流値が電流上限値を超えた場合に、１或いは幾つかのインバータ圧縮機２０Ａを選択して電流を制限する構成としたが、これに限らず、全部のインバータ圧縮機２０Ａを対象として、電流を制限するようにしても良い。また、必要に応じて、定速圧縮機２０Ｂ１、Ｂ２の１或いは幾つかを停止させて、総電流値を抑制するようにしても良い。

ところで、上記のように、空気調和装置１が複数の室外ユニット３を備え、これらの室外ユニット３に複数の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、Ｂ２が設けられるといったように、空気調和装置１全体として圧縮機が複数存在する構成においては、各圧縮機の運転時間に偏りが生じ、特定の圧縮機の故障率が高くなってしまう。圧縮機が故障した場合、その故障によっては、冷媒系統全体の空調機能に支障をきたす可能性がある。

そこで、本実施の形態では、空気調和装置１が備える個々の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の運転時間を、ＣＣＵとして機能する上記室外ユニット３Ｘが管理すると共に、この室外ユニット３Ｘが、各室内ユニット２からの空調能力の要求を満足するように、圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の累積運転時間、及び、個々の能力に応じて、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の運転・停止を制御する構成としている。

すなわち、前掲図５に示すように、管理テーブル４００には、圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２ごとの累積運転時間が記録されている。この累積運転時間は、空気調和装置１の電源投入時に、室外ユニット３Ｘの室内制御装置１００Ｘにより各室外ユニット３から取得され、上記管理テーブル４００に登録される。空気調和装置１の電源投入後にあっては、室外制御装置１００Ｘが、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２に対する運転・停止指示に基づいて、これらの圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の累積運転時間を図示せぬタイマによりカウントし、逐次更新する。そして、空気調和装置１の電源遮断時に、今回の運転により更新された累積運転時間が室外制御装置１００Ｘから各室外ユニット３に送信され、それぞれの室外ユニット３の室外制御装置１００に格納される。このように、室外ユニット３のそれぞれが圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の累積運転時間をカウントして、室外ユニット３Ｘに逐次送信するのではなく、室外ユニット３Ｘが累積運転時間をカウントする構成とすることで、室外ユニット３Ｘと各室外ユニット３との間の通信量を減らすことができる。

さて、室外ユニット３Ｘは、上記のようにして、空気調和装置１全体の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の個々の累積運転時間を管理テーブル４００に登録した後、各室内ユニット２からの空調能力の要求を満足するように、圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の累積運転時間、及び、個々の能力に応じて、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の運転開始・運転停止を制御する。

具体的には、図７に示すように、空調能力が不足し、なおかつ、インバータ圧縮機２０Ａの能力制御だけでは空調能力を補えない場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、室外制御装置１００Ｘは、現在運転が停止している圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の中から、累積運転時間が短い順に、空調能力の不足分を補う台数分の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２を選択し、これらの圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２に対して、運転開始を指示すべく室外ユニット３に運転開始指示を送信すると共に（ステップＳ１１）、これらの圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の運転時間をカウントする（ステップＳ１２）。

一方、空調能力が過度になっており、なおかつ、なおかつ、インバータ圧縮機２０Ａの能力制御だけでは空調能力を補えない場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、室外制御装置１００Ｘは、現在運転中の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の中から、累積運転時間が長い順に、空調能力の過度を解消する台数分の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２を選択し、これらの圧縮機２０に対して、運転停止を指示すべく室外ユニット３に運転停止指示を送信すると共に（ステップＳ１４）、これらの圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の運転時間カウントを停止し（ステップＳ１５）、この運転時間カウント値により、累積運転時間を更新する（ステップＳ１６）。

また、空調能力の過不足が、現在運転中の１或いは幾つかのインバータ圧縮機２０Ａの能力を可変することで補うことが可能である場合（ステップＳ１０、Ｓ１３が共にＮＯ）、室外制御装置１００Ｘは、これらのインバータ圧縮機２０Ａの能力を、空調能力の過不足を満足する能力とすべく、室外ユニット３に対して、インバータ圧縮機２０Ａの能力を指示する（ステップＳ１７）。このとき、室外制御装置１００Ｘは、空調能力が不足している場合、累積運転時間の短いインバータ圧縮機２０Ａから順に、能力を上げる要求を出し、また、空調能力が過度になっている場合には、累積運転時間の長いインバータ圧縮機２０Ａから順に、能力を下げる要求を出す。この結果、累積運転時間の長短に応じてインバータ圧縮機２０Ａの能力が可変され、インバータ圧縮機２０Ａの消耗の程度を均一化させることができる。

このように、本実施の形態によれば、ＣＣＵとして機能する室外制御装置１００Ｘが、各室外ユニット３に設けられた圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の各々の累積運転時間を管理し、空調の要求能力を満足するように、累積運転時間に基づいて各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の運転開始或いは運転停止を指示するため、空調の要求能力を満足する運転が可能としつつ、圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２ごとの累積運転時間に偏りが生じるのを防止し、以って、特定の圧縮機の故障率が高くなるのを防止することができる。

また本実施の形態によれば、室外制御装置１００Ｘは、要求能力を運転中のインバータ圧縮機２０Ａの能力制御のみでは補えない場合に、要求能力を満足するように、累積運転時間に基づいて、運転中の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２に対する運転停止、或いは、停止中の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２に対する運転開始を指示する。したがって、インバータ圧縮機２０Ａの能力制御で不十分な場合にだけ、他の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の運転・停止が制御されるため、制御対象となる圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２の台数を最小に留めることができる。

なお、上述した説明において、インバータ圧縮機２０Ａの累積運転時間を、運転時の能力ごと（例えば１馬力、２馬力など）に管理する構成とし、空調能力の過不足に応じて、インバータ圧縮機２０Ａの能力を可変する場合、必要となる能力での各インバータ圧縮機２０Ａの累積運転時間に基づいて、能力制御対象のインバータ圧縮機２０Ａを決定しても良い。これにより、インバータ圧縮機２０Ａの消耗の程度をより均一化させることができる。

＜第２実施の形態＞
次いで、本発明の第２実施の形態について説明する。上述した第１実施の形態では、室外制御装置１００Ｘが、各室外ユニット３（室外ユニット３Ｘを含む）の圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２のそれぞれの電流値の総和に基づいて、インバータ圧縮機２０Ａの電流値を制御する構成を示した。これに対して、本実施の形態では、各室外ユニット３（室外ユニット３Ｘを含む）の電源回路の一次側に流れる電流値を検出し、各室外ユニット３の電流値の総和に基づいて、インバータ圧縮機２０Ａの電流値を制御する構成を示す。なお、以下の説明では、第１実施の形態に対応する個所には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８は、本実施の形態に係る室外制御装置１００、１００Ｘの機能的構成を示す図である。この図に示すように、本実施の形態では、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２に加え、室外ユニット１００に設けられた電源回路１１０の一次側（電力が供給される側）にも、電流センサＣＴが設けられ、この電流センサＣＴの出力が入力回路１０５に入力され、各圧縮機２０Ａ、２０Ｂ１、２０Ｂ２に加え、電源回路１１０の一次側の電流値も定期的に室外ユニット３Ｘに送信される。
室外ユニット３Ｘの室外制御装置１００Ｘは、室外ユニット３のそれぞれから、電源回路１１０の一次側の電流値を受信すると、この電流値の総和（室外ユニット３Ｘの電源回路１１０の一次側の電流値も含む）と、設定消費電力から算出される電流上限値とを比較し、第１実施の形態と同様にして、インバータ圧縮機２０Ａの電流値を制御する。

このように、本実施の形態によれば、各室外ユニット３の電流値の総和が、室外ユニット３Ｘの電源回路１１０の一次側の電流値に基づいて算出されるため、室外ユニット３が備える室外ファンや、各種電気回路に流れている電流が加味された正確な電流値の総和が求められる。これにより、より確実に消費電力が設定消費電力を超えないようにすることができる。

＜変形例＞
上述した第１及び第２実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
（変形例１）
上述した各実施の形態では、複数台の室外ユニット３のうち、いずれか１台の室外ユニット３の室外制御装置１００に、各室外ユニット３の動作を制御する、いわゆるＣＣＵの機能を持たせる構成としたが、これに限らず、ＣＣＵの機能を有した装置を室外ユニット３とは別体に設ける構成としても良い。

（変形例２）
上述した各実施の形態では、室外ユニット３のそれぞれが、１台のインバータ圧縮機２０Ａと、２台の定速圧縮機２０Ｂ１、２０Ｂ２を備える構成について例示したが、室外ユニット３に設けられる圧縮機の数、及び、その圧縮機の種別の組み合わせは任意である。

（変形例３）
上述した各実施の形態において、総電流値が電流上限値を超えた場合に、室外制御装置１００Ｘが、インバータ圧縮機２０Ａの電流値を制限する構成を示したが、電流値を制限する対象のインバータ圧縮機２０Ａを、累積運転時間に応じて決定する構成としてもよい。この構成により、消費電力が設定消費電力を超えないようにすることができると共に、インバータ圧縮機２０Ａの消耗の程度の偏りを抑えることができる。

本発明の第１実施の形態に係る空気調和装置の構成を示す回路図である。 室外ユニットの構成を示す回路図である。 空気調和装置の制御系の構成を示す図である。 室外制御装置の機能的構成を示す図である。 管理テーブルの構成を模式的に示す図である。 デマンド制御のフローチャートである。 累積運転時間に基づく圧縮機の運転・停止制御のフローチャートである。 本発明の第２実施の形態に係る室外制御装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 空気調和装置
２ 室内ユニット
３ 室外ユニット
２０ 圧縮機
２０Ａ インバータ圧縮機
２０Ｂ１、２０Ｂ２ 定速圧縮機
１００、１００Ｘ 室外制御装置
３００ 室外シリアルパラレルＩ／Ｏ装置
４００ 管理テーブル
ＣＴ 電流センサ

Claims (3)

1. 圧縮機及び熱交換器を備える複数台の室外ユニットが室内ユニットから延びる冷媒配管に並列につながれ、前記圧縮機に少なくとも１以上のインバータ圧縮機を含む空気調和装置において、
   消費電力のカット分を設定する設定手段を設けると共に、前記圧縮機のそれぞれに電流センサを設け、前記圧縮機のそれぞれの電流値の総和と、前記カットされた消費電力とに基づいて、前記インバータ圧縮機の電流値を制御する
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記圧縮機のそれぞれの電流値の総和が、前記カットされた消費電力に対応する上限電流値を超えた場合に、運転中のインバータ圧縮機の電流値を制限する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記設定手段が消費電力のカット分を多段階に設定可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。

Images