JP2008089218A - マルチ型空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房の起動時間を短縮可能なマルチ型空気調和装置を提供すること。
【解決手段】まず、圧縮機を起動し（ステップＳ１００）、起動からの経過時間を判断する（ステップＳ１０１）。そして、経過時間がある所定の時間Ｍだけ経過していなければ、起動時であると判断し、さらに圧縮機の高圧側圧力が所定の圧力Ｐより大きいかを判断する（ステップＳ１０３）。そして、高圧側圧力が所定の圧力より大きくない状況であれば、目標温度を一定値下げた値に変更すべく、親制御手段８から室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３に目標温度変更値を送信する（ステップＳ１０４）。その後、当該目標温度を１分間固定し（ステップＳ１０５）、経過時間がＭより大きいか判断するため（ステップＳ１０１）再びループ制御に入る。これにより、室内膨張弁２１、２８、３６が絞られ、圧縮機による吐出圧力が上昇しやすくなり、暖房の起動時間が短縮される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の室内機を有するマルチ型空気調和装置に関するものである。

従来、室内機を複数有する所謂マルチ型空気調和装置では、暖房運転時に室内機の熱交換器温度を所定値に維持するべく、電子膨張弁を制御していた（たとえば、特許文献１）。

特開２０００−１８６８６４号公報

しかしながら、上記従来のマルチ型空気調和装置では、室外機の圧縮機による高圧側圧力が一定に立ち上がっていることを前提として、室内機の電子膨張弁を制御していた。具体的には、起動時など室内機の熱交換器温度が低い状況である場合、当該熱交換器温度を所定温度にするべく室内機の電子膨張弁を制御していた。このため、当該電子膨張弁は冷媒の循環流量を増大すべく全開になりやすく、却って室外機の圧縮機による高圧側圧力が上昇しにくくなり、その結果、暖房の起動に時間がかかるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、暖房起動時間を短縮することができるマルチ型空気調和装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマルチ型空気調和装置は、一つの室外機に対して複数の室内機が配管接続され、それぞれの当該室内機における子制御手段が、それぞれが有する室内熱交換器を目標温度にするように室内膨張弁を制御し、当該室外機における親制御手段が室外膨張弁を制御するマルチ型空気調和装置において、前記室外機の圧縮機下流における冷媒の高圧側圧力を検出する圧力検出手段を有し、前記親制御手段は、前記子制御手段に対して、前記室内熱交換器の前記目標温度を前記圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から一定値下げた値に変化させる命令を通信するようにしたものである。

前記子制御手段は、室内熱交換器内で冷媒が過冷却状態になる範囲で当該室内熱交換器を目標温度にすべく、各室内膨張弁を開閉制御する。そのような子制御手段に対して、親制御手段が室内熱交換器の当該目標温度を、圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から一定値下げた値に変化させる命令を通信すると、子制御手段は、制御下の室内熱交換器があたかも目標温度に近づいたように、室内膨張弁を絞るようになる。そのため、室外機に帰還する冷媒の流量が減少し、圧縮機による冷媒の高圧側圧力も上昇しやすくなる。これにより、冷媒の高圧圧力飽和温度が上昇し、室内熱交換器において効率的に冷媒から放熱が行われる。その結果、暖房の立ち上がりが早くなる。

また、本発明に係るマルチ型空気調和装置は、前記マルチ型空気調和装置において、前記親制御手段は、前記子制御手段に対して、前記室内熱交換器の前記目標温度を前記圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、当該高圧側圧力の値に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信するようにしたものである。

室外機の高圧側圧力が低い状態では、室内熱交換器における放熱量が少なくなるため、室内熱交換器容量を仮想的に小さくするべく、室内熱交換器の目標温度を低く設定する。当該高圧側圧力が高くなってきたら、相対的に高い温度に設定し、通常制御時の値に漸近させればよい。

また、本発明に係るマルチ型空気調和装置は、前記マルチ型空気調和装置において、前記親制御手段は、前記子制御手段に対して、前記室内熱交換器の前記目標温度を前記圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、前記室外機の室外熱交換器が晒される外気の温度に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信するようにしたものである。

室外機の室外熱交換器が晒される外気の温度が低い場合は、吸熱量を確保することが困難であるため、より室内熱交換器容量を仮想的に小さくするため、室内熱交換器の目標温度を低く設定する。当該外気の温度が高い場合は、相対的に高い温度に設定し、通常制御時の値に漸近させればよい。

また、本発明に係るマルチ型空気調和装置は、前記マルチ型空気調和装置において、前記親制御手段は、前記室内機が起動時であることを検知する検知手段をも有し、当該起動時に、前記子制御手段に対して、前記室内熱交換器の前記目標温度を前記圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、前記室内機の室内熱交換器の設定温度と室内吸込温度との差の値に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信するようにしたものである。

一般に、空気調和装置の起動時は、前記室内機の室内熱交換器の設定温度と室内吸込温度との差が大きくなる。そのような場合に、親制御手段は、子制御手段に対して、室内熱交換器の目標温度を圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、前記室内機の室内熱交換器の設定温度と室内吸込温度との差の値に応じた一定値を差し引いた値に変化させる。これにより、具体的に、立ち上がりが遅くなるような状況に応じて、仮想的に目標温度が下げられ、室内膨張弁が絞られることから、室外機に帰還する冷媒の流量が減少し、圧縮機による冷媒の高圧側圧力も上昇しやすくなる。これにより、冷媒の高圧圧力飽和温度が上昇し、室内熱交換器において効率的に冷媒から放熱が行われる。その結果、暖房の立ち上がりが早くなる。

本発明に係るマルチ型空気調和装置によれば、室内膨張弁制御を、運転状態や負荷条件により可変にすることで、暖房の起動時間を短縮することができる。

以下に、本発明に係るマルチ型空気調和装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施例の構成を示す模式図である。所謂マルチ型空気調和装置は、一つの室外機１に対して複数の室内機１２、１３、１４が配管接続されることが特徴である。それぞれの室内機１２、１３、１４においてコンピュータから構成される子制御手段１８、２５、３３は、それぞれの室内機１２、１３、１４が有する室内熱交換器２０、２７、３５を目標温度にするように室内膨張弁２１、２８、３６を制御する。また、それぞれの室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３は、室内熱交換器２０、２７、３５まわりに付設される温度検出手段（配管部分温度、熱交換器ベンド部分、液管部分、室内機吸込口部分）１５〜１７、１９、２２〜２４、２６、３０〜３２、３８と接続され、各所の温度を検出、取得可能となっている。

一方、室外機１は、レシーバ９、室外膨張弁１０、室外熱交換器２、四方弁３、アキュムレータ７、圧縮機６で主に構成されている。圧縮機６の下流であって、四方弁との間の配管には、当該圧縮機６によって昇圧された冷媒ガスの高圧側圧力を検出する圧力検出手段５も設けられる。室外機１に設けられ、コンピュータで構成される親制御手段８は、外温センサ等に基づいて、圧縮機６の回転数、および室外膨張弁１０の開度を制御する。なお、当該親制御手段８は、暖房と冷房の切り替えを、四方弁を利用して行う。なお、レシーバ９、室外膨張弁１０、室外熱交換器２、四方弁３、アキュムレータ７、圧縮機６自体は、従来からよく知られた公知要素なので、構成、機能の説明を省略する。

この発明では、上記のような要素で構成されるマルチ型空気調和装置において、親制御手段８が、一般的には独自に室内膨張弁２１、２８、３６を室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度に対応させて開閉制御する子制御手段１８、２５、３３に対して、室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度を、圧力検出手段５で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から一定値下げた値に変化させる命令を電気的、磁気的、または電磁波的通信手段により通信する。たとえば、室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度が４０℃であれば、圧力検出手段５で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から５℃相対的に下げた値に変化させる命令を電気的、磁気的、または電磁波的通信手段により通信する。

子制御手段１８、２５、３３に対して、親制御手段８が室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度を変化させる命令を通信すると、子制御手段１８、２５、３３は、制御下の室内熱交換器２０、２７、３５があたかも目標温度に近づいたように、室内膨張弁２１、２８、３６を絞るようになる。そのため、室外機１に帰還する冷媒の流量が減少し、圧縮機６による冷媒の高圧側圧力も上昇しやすくなる。これにより、冷媒の高圧圧力飽和温度が上昇し、室内熱交換器２０、２７、３５において効率的に冷媒から放熱が行われる。その結果、暖房の立ち上がりが早くなる。

（変形例１）
上記では、子制御手段１８、２５、３３に対して、室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度、例えば、４０℃を、圧力検出手段５で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から一定値下げた値、例えば、５℃相対的に下げた値、に変化させる命令を電気的、磁気的、電磁波的通信手段により親制御手段８から通信した例を説明した。この変形例１では、親制御手段８は、子制御手段１８、２５、３３に対して、室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度を圧力検出手段５で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、当該高圧側圧力の値に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信することを特徴とする。

室外機１の高圧側圧力が低い状態では、室内熱交換器２０、２７、３５における放熱量が少なくなるため、室内熱交換器２０、２７、３５の容量を仮想的に小さくするべく、室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度を低く設定する。高圧側圧力が高くなってきたら、相対的に高い温度に設定し、通常制御時の値に漸近させればよい。

例えば、高圧側圧力が１ＭＰａよりも小さいときは、上記目標温度を高圧側圧力の圧力飽和温度から１５℃低い値に変更すべく、親制御手段８は、子制御手段１８、２５、３３に送信する。また、高圧側圧力が１ＭＰａ以上で、かつ２Ｍｐａよりも小さいときは、上記目標温度を高圧側圧力の圧力飽和温度から１０℃低い値に変更すべく、親制御手段８は、子制御手段１８、２５、３３に送信する。また、高圧側圧力が２ＭＰａ以上であるときは、上記目標温度を高圧側圧力の圧力飽和温度から７℃低い値に変更すべく、親制御手段８は、子制御手段１８、２５、３３に送信する。

このようにしても、上記実施例と同様に、子制御手段１８、２５、３３は、制御下の室内熱交換器２０、２７、３５があたかも目標温度に近づいたように、室内膨張弁２１、２８、３６を絞るようになる。そのため、室外機１に帰還する冷媒の流量が減少し、圧縮機６による冷媒の高圧側圧力も上昇しやすくなる。これにより、冷媒の高圧圧力飽和温度が上昇し、室内熱交換器２０、２７、３５において効率的に冷媒から放熱が行われる。その結果、暖房の立ち上がりが早くなる。

（変形例２）
この変形例２では、親制御手段８が、子制御手段１８、２５、３３に対して、室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度を、圧力検出手段５で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から室外機１の室外熱交換器２が晒される外気の温度に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信することを特徴とする。

室外機１の室外熱交換器２が晒される外気の温度が低い場合は、当該室外熱交換器２における吸熱量を確保することが困難であるため、より室内熱交換器２０、２７、３５の容量を小さくすべく、室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度を低く設定する。当該外気の温度が高い場合は、相対的に高い温度に設定し、通常制御時の値に漸近させればよい。なお、上記一定値は、上記外気の温度に応じて数段階に分けて設定してもよい。

例えば、外気の温度が−５℃よりも小さいときは、上記目標温度を高圧側圧力の圧力飽和温度から１５℃低い値に変更すべく、親制御手段８は、子制御手段１８、２５、３３に送信する。また、外気の温度が−１０℃以上で、かつ１０℃よりも小さいときは、上記目標温度を高圧側圧力の圧力飽和温度から１０℃低い値に変更すべく、親制御手段８は、子制御手段１８、２５、３３に送信する。また、外気の温度が１０℃以上であるときは、上記目標温度を高圧側圧力の圧力飽和温度から７℃低い値に変更すべく、親制御手段８は、子制御手段１８、２５、３３に送信する。

このようにしても、上記実施例および変形例１と同様に、子制御手段１８、２５、３３は、制御下の室内熱交換器２０、２７、３５があたかも目標温度に近づいたように、室内膨張弁２１、２８、３６を絞るようになる。そのため、室外機１に帰還する冷媒の流量が減少し、圧縮機６による冷媒の高圧側圧力も上昇しやすくなる。これにより、冷媒の高圧圧力飽和温度が上昇し、室内熱交換器２０、２７、３５において効率的に冷媒から放熱が行われる。その結果、暖房の立ち上がりが早くなる。

図２は、具体的な制御の流れの例を示すフローチャートである。ここでは、圧縮機の吐出圧力の大小による室内熱交換器の目標温度変更を例に説明するが、上記変形例１、変形例３についても、後述するステップＳ１０３の部分を変更することにより、この例と同様に考えることができる。

まず、圧縮機を起動し（ステップＳ１００）、起動からの経過時間を判断する（ステップＳ１０１）。そして、経過時間がある所定の時間Ｍ、例えば１５分経過していなければ、起動時であると判断し、さらに圧縮機の吐出圧力が所定の圧力Ｐより大きいか、例えば２ＭＰａより大きいかを判断する（ステップＳ１０３）。そして、吐出圧力が所定の圧力より大きくない状況であれば、目標出口温度、または室内熱交換器温度を一定値下げた値に変更すべく、親制御手段８から室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３に目標温度変更値を送信する（ステップＳ１０４）。そして、制御の安定のため、当該目標温度を１分間固定し（ステップＳ１０５）、経過時間がＭより大きくなっていないか判断すべく（ステップＳ１０１）再びループ制御に入る。

上記制御において、経過時間が所定の時間Ｍより大きかったり、圧縮機６の吐出圧力が所定の圧力Ｐに達していたら、上記目標温度の変更設定に係る制御を解除し（ステップＳ１０６）、この自動制御フローを解除する。この制御によれば、圧縮機６の吐出圧力の大きさに応じて、室内機の目標温度が１分毎に変更設定される。これにより、室内機の子制御手段１８、２５、３３が冷媒の安定循環を目的に独立に制御する室内膨張弁２１、２８、３６が絞られ、圧縮機による吐出圧力が上昇しやすくなり、暖房の起動時間が短縮される。

（変形例３）
この変形例３では、上記実施例、変形例１および２と同様に、一つの室外機１に対して複数の室内機１２、１３、１４が配管接続され、それぞれの室内機１２、１３、１４における子制御手段１８、２５、３３が、それぞれが有する室内熱交換器２０、２７、２５を目標温度にするように室内機膨張弁２１、２８、３６を制御し、室外機１における親制御手段８が室外機膨張弁１０を制御するマルチ型空気調和装置に関する発明であることを前提とする。

この発明では、起動時であることを検知する検知手段を有する。図示していないが、当該検知手段は、親制御手段８が通常連繋する起動スイッチでもよいし、子制御手段１８、２５、３３が検出する室内熱交換器２０、２７、３５の温度から起動を検出するようにしてもよい。たとえば、室内熱交換器２０、２７、３５が冬場であって一定の温度以下に冷え切っていれば、起動時とみなす如きである。さらに、室外機１の圧縮機６は、通常、目標とする吐出冷媒圧力が設定されており、高圧側圧力検出手段によって、その圧力に到達するまでは、未だ起動時とみなすようにしてもよい。

そして、起動時検出手段によって起動時と判断されたとき、この発明では、親制御手段８が、子制御手段１８、２５、３３に対して、室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度を圧力検出手段５で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、室内機１２、１３、１４の室内熱交換器２０、２７、３５の設定温度（リモコン等で設定する室内の目標温度）と室内吸込温度検出手段１６、２３、３１で検出される室内吸込温度との差の値に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信することを特徴とする。

一般に、空気調和装置の起動時は、室内機１２、１３、１４の室内熱交換器２０、２７、３５の設定温度と室内吸込温度との差が大きくなる。そのような場合に、親制御手段８が、子制御手段１８、２５、３３に対して、上記の値を目標温度として変化させると、立ち上がりが遅くなるような状況に応じて、仮想的に目標温度が下げられ、室内膨張弁２１、２８、３６が絞られる。これにより、室外機１に帰還する冷媒の流量が減少し、圧縮機６による冷媒の高圧側圧力も上昇しやすくなる。そうなれば、冷媒の高圧圧力飽和温度が上昇し、室内熱交換器２０、２７、３５において効率的に冷媒から放熱が行われる。その結果、暖房の立ち上がりが早くなる。

具体的には、（設定温度−室内吸込温度）が例えば２℃以下ならば上記差し引く一定値はＸ１、２℃より大きく５℃以下ならば当該一定値はＸ２、５℃より大きく１０℃以下ならば、当該一定値はＸ３とし、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３の関係となるようにする。このように、上記一定値は、（設定温度−室内吸込温度）に応じて数段階に分けて設定してもよい。なお、上記命令は、室内機ごとに個別に送信する。同時に複数台が起動する場合でなく、個別に室内機が発停をする場合には、室内機の吸込温度に見合った目標温度を送信する。

図３は、具体的な制御の流れの例を示すフローチャートである。ここでも、図２と同様に、圧縮機の高圧側圧力の大小による室内熱交換器の目標温度変更を例に説明するが、上記変形例１、変形例２についても、後述するステップＳ２０５の部分を変更することにより、この例と同様に考えることができる。

この例でも、まず圧縮機を起動し（ステップＳ２０１）、圧縮機の高圧側圧力が所定の圧力Ｐ２より大きいか、例えば２ＭＰａより大きいかを判断する（ステップＳ２０２）。次に、室内機１２、１３、１４の起動（これは起動スイッチまたは温度制御ＯＮで判断できる。）からの時間を検出し（ステップＳ２０３）、時間Ｍ２だけ経過していなければ、目標温度、または室内熱交換器温度を一定値下げた値に変更すべく、既述した（設定温度−室内吸込温度）を元に室内熱交換器２０、２７、３５の目標温度を算出する（ステップＳ２０５）。そして、親制御手段８から室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３に対して、当該目標温度を送信する（ステップＳ２０６）。あとは、図２の場合と同様に、制御の安定のため、当該目標温度を１分間固定し（ステップＳ２０７）、圧縮機上流の高圧側圧力が所定の圧力Ｐ２より大きいかどうか（ステップＳ２０２）再びループ制御に入る。

上記制御において、圧縮機６上流の高圧側圧力が所定の圧力Ｐ２より大きくなっていたり（ステップＳ２０２）、室内機１２、１３、１４の起動からの時間がＭ２を経過していれば（ステップＳ２０４）、上記目標温度の変更設定に係る制御を解除し（ステップＳ２０８）、この自動制御フローを解除する。このような制御にしても、圧縮機６上流の高圧側圧力の大きさや（設定温度−室内吸込温度）の値に応じて、室内機の目標温度が１分毎に変更設定される。これにより、室内機の子制御手段１８、２５、３３が冷媒の安定循環を目的に独立に制御する室内膨張弁２１、２８、３６が絞られ、圧縮機６による高圧側圧力が上昇しやすくなり、暖房の起動時間が短縮される。なお、上記命令は、室内機ごとに個別に送信することにより、能力が不足している室内機にのみ機能することになる。

本発明に係るマルチ型空気調和装置は、ビル等で複数の室内機が一つの室外機に配管接続されるような空気調和装置に適しており、暖房の起動時間が短くなるマルチ型空気調和装置として、その生産、使用に適している。

この発明の実施例の構成を示す模式図である。 具体的な制御の流れの例を示すフローチャートである。 具体的な制御の流れの例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 室外機
２ 室外熱交換器
３ 四方弁
５ 圧力検出手段
６ 圧縮機
７ アキュムレータ
８ 親制御手段
９ レシーバ
１０ 室外膨張弁
１２ 室内機
１６ 室内吸込温度検出手段
１８ 子制御手段
２０ 室内熱交換器
２１ 室内膨張弁

Claims (4)

1. 一つの室外機に対して複数の室内機が配管接続され、それぞれの当該室内機における子制御手段が、それぞれが有する室内熱交換器を目標温度にするように室内膨張弁を制御し、当該室外機における親制御手段が室外膨張弁を制御するマルチ型空気調和装置において、
   前記室外機の圧縮機下流における冷媒の高圧側圧力を検出する圧力検出手段を有し、
   前記親制御手段は、前記子制御手段に対して、前記室内熱交換器の前記目標温度を前記圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から一定値下げた値に変化させる命令を通信することを特徴とするマルチ型空気調和装置。
2. 前記親制御手段は、前記子制御手段に対して、前記室内熱交換器の前記目標温度を前記圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、当該高圧側圧力の値に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信することを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。
3. 前記親制御手段は、前記子制御手段に対して、前記室内熱交換器の前記目標温度を前記圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、前記室外機の室外熱交換器が晒される外気の温度に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信することを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。
4. 前記親制御手段は、前記室内機が起動時であることを検知する検知手段をも有し、当該起動時に、前記子制御手段に対して、前記室内熱交換器の前記目標温度を前記圧力検出手段で検出される高圧側圧力における圧力飽和温度から、前記室内機の室内熱交換器の設定温度と室内吸込温度との差の値に応じた一定値を差し引いた値に変化させる命令を通信することを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。

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