JP2010210222A - 空気調和機およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】室外機と型式の異なる複数の室内機が接続された空気調和機の室内機の吹き出し口の結露を防止することができる空気調和機およびその制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、室外機に接続され、室内熱交換器を有する複数の室内機と、室外機および各室内機の運転を制御する制御装置と、を備えた空気調和機において、制御装置は、全ての室内機の運転容量の合計である合計運転容量を記憶するとともに（Ｓ４）、冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい室内機または室内機の組合せを第１室内機群として記憶し（Ｓ４）、運転中の第１室内機群の運転容量の合計が、合計運転容量の所定割合以下の場合に（Ｓ７）、圧縮機の目標低圧値を増加させる（Ｓ１３）ことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機およびその制御方法に関し、特に、室外機と型式の異なる複数の室内機とを有する空気調和機の室内機の吹き出し口の結露防止に関するものである。

一般に、ビル等の比較的大規模な建物では、室外機に対して複数の室内機が接続されたマルチ型のパッケージエアコンが多用されている。このマルチ型パッケージエアコンに用いられる複数の室内機は、空調を行う各部屋の能力に応じて異なる型式の室内機が用いられる。室内機の型式が異なると、型式ごとに冷房能力に対する負荷が異なるため、冷房能力に対して負荷が大きい室内機は、冷房能力に対して負荷が小さい室内機ほど室内空気を冷やすことができず、冷房能力に差が出てしまう。したがって、冷房能力に対する負荷が大きい室内機についても冷房能力が不足しないように、室外機内に設置された圧縮機の目標低圧値が決められている。その場合、冷房能力に対する負荷が小さい室内機では、圧縮機の目標低圧値が決まっているため、室内機の吹き出し口から温度の低い空気が吹き出す。その結果、吹き出し空気温度が室内空気の露点を下回る場合には、室内機の吹き出し口周りに結露が生じる。

この結露防止として、特許文献１には、室内機の配管温度を制御する方法が開示されている。また、特許文献２には、室内機の熱交換器の目標温度を演算し圧縮機の周波数を制御する方法が開示されている。さらに、特許文献３には、室内機の吸込空気の露点と冷媒の蒸発温度の温度差を用いて圧縮機の周波数を制御する方法が開示されている。

特許第３１３７１１４号公報 特許第３７５４３４３号公報 特開平９−３１０９２７号公報

しかしながら、上記の各特許文献に開示された発明では、空気調和機に設置された温度検知手段や湿度検知手段を用いて圧縮機の周波数を制御するため、制御が複雑になりコストもかかってしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、室外機と型式の異なる複数の室内機が接続された空気調和機の室内機の吹き出し口の結露を防止することができる空気調和機およびその制御方法を提供することを目的とする。

そこで、上記課題を解決するために、本発明の空気調和機およびその方法は、以下の手段を採用する。

本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、該室外機に接続され、室内熱交換器を有する複数の室内機と、前記室外機および各前記室内機の運転を制御する制御装置と、を備えた空気調和機において、前記制御装置は、全ての前記室内機の運転容量の合計である合計運転容量を記憶するとともに、冷房能力に対する負荷が他の前記室内機に対して小さい前記室内機または該室内機の組合せを第１室内機群として記憶し、運転中の前記第１室内機群の運転容量の合計が、前記合計運転容量の所定割合以下の場合に、前記圧縮機の目標低圧値を増加させることを特徴とする。

本発明者が鋭意検討したところ、多くの室内機が運転されている場合には結露が生じないにもかかわらず、所定の合計運転容量以下の室内機が運転されている場合には結露が生じるという現象を見出した。しかも、冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい１又は複数の室内機が運転されている場合に結露が生じることを見出した。

すなわち、冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい室内機またはそれらの室内機の組合せである第１室内機群が運転されており、これらの合計運転容量が所定割合以下の場合には、室内機の吹き出し口から温度の低い空気が吹き出す。そして、空気温度が室内空気の露点を下回る場合には、室内機の吹き出し口周りに結露が生じてしまう。そこで、本発明では、圧縮機の目標低圧値を増加させることとした。これにより、室内機の吹き出し口からの空気温度の低下を防止することができる。

ここで、「所定割合」としては、第１室内機群の吹き出し温度が設計時の想定温度を下回る場合の運転容量の割合を意味し、例えば４０％とされる。この「所定割合」は、試験運転を行うことによって得ることができる。

また、「冷房能力に対する負荷が他の前記室内機に対して小さい」という室内機としては、例えばλ型熱交換器搭載の室内機や天井埋込方形４方向吹き出しの室内機といった、いわゆる良く冷える室内機が挙げられる。

また「冷房能力に対する負荷が他の前記室内機に対して大きい」という室内機としては、例えば熱交換器のプレートが１枚で構成される室内機が挙げられる。

また、本発明の空気調和機の制御方法は、冷媒を圧縮する圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、該室外機に接続され、室内熱交換器を有する複数の室内機と、を備え、前記室外機および各前記室内機の運転を制御する空気調和機の制御方法において、全ての前記室内機の運転容量の合計である合計運転容量を記憶するとともに、冷房能力に対する負荷が他の前記室内機に対して小さい前記室内機または該室内機の組合せを第１室内機群として記憶し、運転中の前記第１室内機群の運転容量の合計が、前記合計運転容量の所定割合以下の場合に、前記圧縮機の目標低圧値を増加させることを特徴とする。

冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい室内機またはそれらの室内機の組合せである第１室内機群のみが運転している場合には、室内機の吹き出し口から温度の低い空気が吹き出す。そのため、空気温度が室内空気の露点を下回る場合には、室内機の吹き出し口周りに結露が生じるので、圧縮機の目標低圧値を増加させる制御を行う。従って、吹き出室内機の吹き出し口からの空気温度の低下を防止することができる。

本発明によると、運転中の室内機の運転容量と冷房能力に対する負荷によって圧縮機の目標低圧値を調整するので、室内機の吹き出し空気温度が室内空気の露点を下回る場合を回避でき、室内機の吹き出し口周りに生じる結露を防止することができる。

本発明の一実施形態における空気調和機の冷媒回路を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態における空気調和機の冷房運転制御を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態における空気調和機の冷媒回路を示す概略構成が示されている。

空気調和機は、１台の室外機１と型式の異なる複数の室内機２ａ，２ｂ，・・・とを有している。なお、図１には、便宜上、２台の室内機２ａ，２ｂが示されているが、本実施形態では２台以上の室内機が設けられている。

室外機１には、室外熱交換器３と、インバータ制御によるモータの駆動周波数制御が可能な圧縮機４と、空気調和機全体の制御を統括する制御装置５と、室外ファン６と、冷媒の流通方向を切替える四方弁７と、キャピラリーチューブ８とが設けられている。

室外熱交換器３では、供給された冷媒と、室外ファン６によって供給された室外気との熱交換が行われる。室外熱交換器３は、冷房運転時には凝縮器として使用され、暖房運転時には蒸発器として使用される。

圧縮機４は、吸入したガス冷媒を圧縮して高温高圧にする。圧縮機４として、例えばスクロール圧縮機が用いられる。

制御装置５は、ＲＯＭ等の所定の記憶領域を備えており、この記憶領域に、室外機１に接続されている全ての室内機２ａ，２ｂ、・・・・の運転容量が記憶されている。室内機の運転容量は、室内機の型式から判断するようにしても良い。この場合、室内機の型式が記憶領域に記憶されることになる。制御装置５のＣＰＵ等の演算部にて、室内機の運転容量を加算して、合計運転容量が算出されるようになっている。

また、制御装置５の記憶領域には、後述する所定割合が記憶されている。制御装置５の演算部では、運転中の室内機の合計運転容量を算出し、記憶された所定割合とを比較する。

また、制御装置５の記憶領域には、冷房能力に対する負荷の順番が室内機ごとに記憶されている。この順番に基づいて、後述する第１室内機群が得られる。

また、制御装置５の記憶領域には、圧縮機４の目標低圧値が記憶されている。さらに、運転中の室内機が冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい室内機またはこれらの室内機の組合せだけで構成されていると判定した場合には、記憶されている圧縮機４の目標低圧値の周波数を増加させる。

ここで、「所定割合」としては、第１室内機群の吹き出し温度が設計時の想定温度を下回る場合の運転容量の割合を意味し、例えば４０％とされる。この「所定割合」は、試験運転を行うことによって得ることができる。

また、「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」という室内機としては、例えばλ型熱交換器搭載の室内機や天井埋込方形４方向吹き出しの室内機といった、いわゆる良く冷える室内機が挙げられる。

キャピラリーチューブ８は、室内機２ａ，２ｂから室外機１に導かれた冷媒を膨張させる。

各室内機２ａ、２ｂには、それぞれ、室内熱交換器９ａ，９ｂ、室内ファン１０ａ，１０ｂ、膨張弁（図示せず）、温度センサ１１ａ，１１ｂが設けられている。

室内熱交換器９ａ，９ｂは、供給された冷媒と室内空気とを熱交換することによって空気調和を行う。室内熱交換器９ａ，９ｂは、冷房運転時には蒸発器として使用され、暖房運転時には凝縮器として使用される。

室内ファン１０ａ，１０ｂは、図示しない駆動モータによって回転され、室内空気を吸い込むとともに室内熱交換器９ａ，９ｂへ向けて室内空気を流す。

膨張弁（図示せず）は、室内機２ａ，２ｂから室外機１に導かれる冷媒を膨張させる。

温度センサ１１ａ，１１ｂとしては、例えば熱電対が使用され、室内空気の吹き出温度を検出するようになっている。

次に、上記構成の空気調和機の冷房運転について説明する。
冷媒は、室外機内１に設置された圧縮機４によって高圧に圧縮されて冷房回路側に切替えられた四方弁７を通過する。また、室外熱交換器３において室外ファン６によって室外気と熱交換が行われ、冷媒は凝縮される。また、キャピラリーチューブ８で膨張される。また、冷媒は、室外機１と室内機２ａ，２ｂに接続された配管を介して室内機２ａ，２ｂに導かれる。室内機２ａ，２ｂでは、冷媒は、室内熱交換器９ａ，９ｂにおいて室内空気と熱交換して、室内ファン１０ａ，１０ｂから冷風を室内に放出する。さらに、冷媒は、室内機２ａ，２ｂから室外機１に導かれ四方弁７を通過して、圧縮機４に導かれて冷房運転の１サイクルを終える。

次に図２を参照して、本実施形態にかかる空気調和機における複数の型式の異なる室内機によって冷房運転をした際の、圧縮機の目標低圧値の制御方法について説明する。

制御装置５は、運転開始の信号を受信後、室外機１に接続されている室内機２ａ、２ｂにおける運転中の室内機の数と運転中の室内機の合計運転容量とを算出する。さらに、運転中の室内機と合計運転容量が所定割合とによって、運転中の室内機の型式を判定する。その後、運転中の室内機に合計運転容量が所定割合未満でかつ運転中の室内機の型式が「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式に含まれている場合には、圧縮機４の目標低圧値を増加させる信号を圧縮機４に送信する。

まず、運転開始後、室外機１に接続されている室内機の数（Ｊ）、運転中の室内機の数（Ｉｍａｘ）、運転中の室内機の合計運転容量（Ｓｏｐｅ）を０に初期化する（Ｓ１）。その後、室外機１に接続されている室内機の数（Ｊ）に１を加算し（Ｓ２）、この接続されている室内機（Ｊ）が運転中であるかを判定する（Ｓ３）。接続されている室内機（Ｊ）が運転中であると判定する場合には、運転中の室内機の数（Ｉｍａｘ）に１を加算し、運転中の室内機の運転容量（Ｓｊ）を運転中の室内機の合計運転容量（Ｓｏｐｅ）に加算する（Ｓ４）。一方、接続されている室内機（Ｊ）が運転中ではないと判定する場合には、ステップＳ５に移行する。

次に、室外機１に接続されている室内機の数（Ｊ）と室外機１に接続されている全ての室内機２ａ，２ｂ、・・・の数（Ｊｍａｘ）を比較する（Ｓ５）。室外機に接続されている室内機の数（Ｊ）が室外機１に接続されている全ての室内機２ａ，２ｂ、・・・の数（Ｊｍａｘ）よりも少ない場合には、ステップＳ２に移行する。

以上のステップＳ２〜Ｓ５を繰り返すことによって、室外機１に接続されている全ての室内機２ａ，２ｂ、・・・について運転中か否かを判断するとともに、運転中の室内機の合計運転容量を算出する。

ステップＳ５にて、室外機１に接続されている室内機の数（Ｊ）が室外機１に接続されている全ての室内機２ａ，２ｂ、・・・の数（Ｊｍａｘ）よりも大きい場合には、運転中の室内機の数（Ｉ）、カウンター（ＦＬＡＧ）を０に初期化し（Ｓ６）、ステップＳ７へと進む。

ステップＳ７では、運転中の室内機の合計運転容量（Ｓｏｐｅ）と所定割合（0.4×Smax）とを比較する。運転中の室内機の合計運転容量（Ｓｏｐｅ）が所定割合よりも小さい場合には、運転中の室内機の数（Ｉ）に１を加算し（Ｓ８）、運転中の室内機の型式が「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式であるかについて判定する（Ｓ９）。
なお、運転中の室内機の型式が「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式という室内機としては、例えばλ型熱交換器搭載の室内機や天井埋込方形４方向吹き出しの室内機が挙げられる。

運転中の室内機の型式が「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式である場合には、カウンター（ＦＬＡＧ）に１を加算し（Ｓ１０）、それ以外の型式である場合には、ステップＳ１１に移行する。

その後、運転中の室内機の数（Ｉ）と運転中の室内機の合計数（Ｉｍａｘ）を比較し、運転中の室内機の数（Ｉ）が運転中の室内機の合計数（Ｉｍａｘ）よりも小さい場合には、ステップＳ８に移行し、運転中の室内機の数（Ｉ）が運転中の室内機の合計数（Ｉｍａｘ）より大きい場合には、ステップＳ１２に進む。

一方、運転中の室内機の合計運転容量（Ｓｏｐｅ）が所定割合よりも大きい場合には、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、カウンター（ＦＬＡＧ）が０よりも大きいか否かについて判定する。カウンター（ＦＬＡＧ）が０より大きい場合には、圧縮機４の目標低圧値（ＬＰＳ）を０．０４増加させて（Ｓ１３）冷房運転を行い、カウンター（ＦＬＡＧ）が０の場合には、そのまま冷房運転を継続する。

以上のステップＳ７〜Ｓ１１を繰り返すことによって、運転中の室内機の合計運転容量と所定割合を比較し、さらに運転中の室内機について「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式か否かを判断する。さらに、ステップＳ１２〜Ｓ１３では、運転中の室内機に「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式が含まれる場合には、圧縮機４の目標低圧値（ＬＰＳ）を増加する。

このように、図２に示された制御によって、運転中の室内機が「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式の室内機だけで構成されているか否かがわかる（Ｓ１２）。さらに、運転中の室内機が「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式の室内機だけで構成されている場合には、圧縮機４の目標低圧値（ＬＰＳ）を増加する。そのため、運転中の室内機の吹き出し口から温度の低い空気が吹き出すのを抑制し、空気温度が室内空気の露点を下回る場合に室内機の吹き出し口周りに生じる結露を防止することができる。

以上の通り、本実施形態の空気調和機によれば、以下の効果を奏する。
本発明は、室外機１と型式の異なる複数の室内機２ａ，２ｂ、・・・を有している空気調和機において、運転中の室内機の合計運転容量と所定割合とを比較し（Ｓ７）、さらに、運転中の室内機の型式に「冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい」型式が含まれているかを判定することによって（Ｓ９）、冷房能力に対する負荷が他の室内機に対して小さい室内機またはそれらの室内機の組合せである第１室内機群のみが運転しているかがわかる（Ｓ１２）。第１室内機群のみが運転している場合には、圧縮機４の目標低圧値（ＬＰＳ）が一定であるため室内機の吹き出し口から温度の低い空気が吹き出す。そのため、空気温度が室内空気の露点を下回る場合には、室内機の吹き出し口周りに結露が生じるので、この圧縮機４の目標低圧値（ＬＰＳ）を増加さることによって（Ｓ１３）、吹き出室内機の吹き出し口からの空気温度の低下を防止することができる。

なお、本実施形態では、所定割合を４０％として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷房能力に対する負荷が小さい室内機の合計運転容量と室外機１に接続されている室内機の合計運転容量との割合に設定すればよい。

１ 室外機
２ａ、２ｂ 室内機
４ 圧縮機
５ 制御装置

Claims (2)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、
   該室外機に接続され、室内熱交換器を有する複数の室内機と、
   前記室外機および各前記室内機の運転を制御する制御装置と、
   を備えた空気調和機において、
   前記制御装置は、全ての前記室内機の運転容量の合計である合計運転容量を記憶するとともに、冷房能力に対する負荷が他の前記室内機に対して小さい前記室内機または該室内機の組合せを第１室内機群として記憶し、
   運転中の前記第１室内機群の運転容量の合計が、前記合計運転容量の所定割合以下の場合に、前記圧縮機の目標低圧値を増加させることを特徴とする空気調和機。
2. 冷媒を圧縮する圧縮機および室外熱交換器を有する室外機と、
   該室外機に接続され、室内熱交換器を有する複数の室内機と、を備え、
   前記室外機および各前記室内機の運転を制御する空気調和機の制御方法において、
   全ての前記室内機の運転容量の合計である合計運転容量を記憶するとともに、冷房能力に対する負荷が他の前記室内機に対して小さい前記室内機または該室内機の組合せを第１室内機群として記憶し、
   運転中の前記第１室内機群の運転容量の合計が、前記合計運転容量の所定割合以下の場合に、前記圧縮機の目標低圧値を増加させることを特徴とする空気調和機の制御方法。

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