JP2013213613A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】多室型の空気調和機において、圧縮機の最低運転時間中に、一度サーモオンすると、最低運転時間が経過するまでサーモオフすることができないことによる部屋の冷え過ぎ、暖まり過ぎという問題を解決する。
【解決手段】複数台の室内機２０（２０Ａ〜２０Ｎ）からのサーモオン信号を受けて圧縮機１１０を起動するにあたって、所定の条件に該当する１台の室内機を、圧縮機の最低運転時間が経過するまでの間、サーモオフ不可とするサーモオン継続機として選択し、他の室内機については、サーモオフとする条件が満たされれば逐次サーモオフ可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、室外機に対して複数台の室内機が接続される多室型の空気調和機に関し、さらに詳しく言えば、圧縮機の最低運転時間内における室内機の運転制御技術に関するものである。

冷房運転，暖房運転のいずれの場合においても、室温がリモコン等により設定された設定温度に達するまで室内機の空調運転が行われ、室温が設定温度に達すると室内機の空調運転が停止となる。通常、前者の室内機の空調運転が行われている状態を「サーモオン（ＯＮ）」、後者の設定温度に達しての室内機の空調運転の停止状態を「サーモオフ（ＯＦＦ）」と称しており、本明細書においても、この用語を使用する。

いずれかの室内機が停止状態もしくはサーモオフ状態からサーモオン状態に移行すると、室外機の圧縮機が起動するが、その起動当初時には、冷凍サイクル内の冷媒循環が不完全であるため、冷媒とともに圧縮機外に排出される冷凍機油の量が圧縮機内に回収される量に比べて多く、圧縮機内の冷凍機油が減少する傾向を示す。

これに対して、冷凍サイクル内の冷媒循環が安定すると、圧縮機外に排出される冷凍機油の量よりも圧縮機内に回収される量の方が多くなり、圧縮機内の冷凍機油が増加する傾向を示す。そのため、冷凍サイクル内の冷媒循環が安定する前に、圧縮機の起動が繰り返されると、圧縮機内の冷凍機油がますます減少し、圧縮機の故障（かじり付きや焼き付き等）に至ることがある。

そこで、起動当初時の圧縮機を保護するため、起動時から所定時間経過するまでの期間は、圧縮機を連続的に運転させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。この起動当初時の運転時間は圧縮機ごとに決められており、本明細書では、この運転時間を圧縮機の最低運転時間と称している。

また、従来では、室内機側においても圧縮機の保護対策として、圧縮機の最低運転時間中における冷媒の循環を確保するため、サーモオンの室内機が設定温度に達してサーモオフすべき状態になったとしても、サーモオフできないようにしている。

しかしながら、圧縮機の最低運転時間中に、サーモオフすべき状態となった室内機をサーモオフできないようにすると、次のような問題が生ずる。

これについて、図４により説明すると、例えば室内機がＡ，Ｂの２台で、時刻Ｔｓで室内機Ａがサーモオンすると、これとほぼ同時に室外機の圧縮機が起動し、時刻Ｔｓから計時して、圧縮機はあらかじめ設定されている最低運転時間の終了時刻Ｔｅまで運転を継続する。

この圧縮機の最低運転時間（Ｔｓ〜Ｔｅ）中に、室内機Ａが時刻Ｔａ時点でサーモオフすべき状態になったとしても、従来では、室内機Ａは終了時刻Ｔｅまでサーモオン状態を維持する。

また、室内機Ａに遅れて、室内機Ｂが時刻Ｔｂ１でサーモオンし、時刻Ｔｂ２でサーモオフすべき状態になったとしても、室内機Ｂは、同様に終了時刻Ｔｅまでサーモオン状態を維持し、室内機Ａ，Ｂともに、最低運転時間の終了時刻Ｔｅ後にサーモオフとなる。

このように、圧縮機の最低運転時間中に、一度サーモオンすると、最低運転時間が経過するまでサーモオフすることができず、上記の例では、室内機Ａは時刻Ｔａから終了時刻Ｔｅまでの間、室内機Ｂは時刻Ｔｂ２から終了時刻Ｔｅまでの間、それぞれサーモオン状態が強制的に維持されることから、部屋が設定温度に対して冷え過ぎ、または、暖まり過ぎという問題が生ずる。

特開平１１−２４８２２８号公報（段落０００３等参照）

したがって、本発明の課題は、多室型の空気調和機において、複数台の室内機からのサーモオン信号を受けて圧縮機を起動するにあたって、圧縮機の最低運転時間が経過するまでの間、特定の１台の室内機をサーモオフ不可とし、他の室内機は逐次サーモオフし得るようにすることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、圧縮機を含む室外機に冷媒配管を介して複数台の室内機が接続されているとともに、上記室外機の制御部と上記各室内機の制御部とが通信配線を介して双方向通信可能に接続されており、上記室外機の制御部には、上記圧縮機に対して起動時からの最低運転時間が設定されており、上記最低運転時間の間はサーモオン状態の室内機を少なくとも１台確保する空気調和機であって、
上記室外機の制御部に対して、上記各室内機の制御部から、それぞれ自機の運転状態を示すサーモオン，サーモオフ信号が出力され、上記室外機の制御部は、上記室内機からのサーモオン信号により上記圧縮機を起動させる際、複数台の上記室内機からのサーモオン信号が出力されると、上記複数台の室内機の中から予め定められた条件により特定の１台を上記最低運転時間が経過するまでサーモオフ不可とするサーモオン継続機とし、他の上記室内機については、サーモオフとする条件が満たされれば逐次サーモオフ可能とすることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記室外機の制御部は、上記予め定められた条件として、上記サーモオン信号が出力された上記複数台の室内機の中で、
（ａ）最も冷凍能力を必要とする室内機、
（ｂ）最も冷凍能力が大きい室内機、
（ｃ）一番最初にサーモオン信号を発信した室内機、
のいずれかに該当する１台を上記サーモオン継続機として選択することを特徴としている。

なお、上記サーモオン継続機を選択するに際し、請求項３に記載されているように、上記室外機の制御部は、あらかじめ指定されている室内機を上記サーモオン継続機の対象から外すこともできる。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１ないし３のいずれか１項において、上記サーモオン継続機を第１サーモオン継続機として、上記室外機の制御部は、上記第１サーモオン継続機に対して運転停止信号が出力されたとき、もしくは上記第１サーモオン継続機がサーモオフとする条件となったときには、上記サーモオン信号が出力された上記複数台の室内機の中から代替の室内機を選択して第２サーモオン継続機とし、上記第１サーモオン継続機を運転停止もしくはサーモオフ可能とすることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項４において、
上記室外機の制御部は、上記第２サーモオン継続機を選択するにあたって、上記サーモオン信号が出力された上記複数台の室内機の中で、
（ａ）最も冷凍能力を必要とする室内機，
（ｂ）最も冷凍能力が大きい室内機，
（ｃ）一番最初にサーモオン信号を発信した室内機，
（ｄ）最も室温の温度変化が少ない室内機，
（ｅ）最もサーモオンしている時間が短い室内機、
のいずれかに該当する１台を上記第２サーモオン継続機として選択することを特徴としている。

なお、上記第２サーモオン継続機を選択するに際し、請求項６に記載されているように、あらかじめ指定されている室内機を上記第２サーモオン継続機の対象から外すこともできる。

請求項７に記載の発明は、上記請求項１ないし６のいずれか１項において、上記室外機の制御部は、上記圧縮機の最低運転時間経過後は、上記サーモオン継続機をサーモオフ可能とすることを特徴としている。

本発明によれば、複数台の室内機からのサーモオン信号を受けて圧縮機を起動するにあたって、好ましくは上記の条件（ａ）〜（ｃ）に該当する１台の室内機を、圧縮機の最低運転時間が経過するまでの間、サーモオフ不可とするサーモオン継続機とし、他の室内機については、サーモオフとする条件が満たされれば逐次サーモオフ可能としたことにより、他の室内機によって空調される部屋の冷え過ぎ，暖まり過ぎと言った問題が解消され、省エネルギーの観点からも好ましい。

本発明による多室型の空気調和機の構成を示す模式図。 本発明の室内機制御動作を示すタイミングチャート。 本発明の室内機制御動作例を説明するためのフローチャート。 圧縮機の最低運転時間中での従来の室内機制御例を示すタイミングチャート。

次に、図１〜図３により、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、この空気調和機は、室外機１０と、冷媒配管を介して室外機１０に並列的に接続される複数台の室内機２０（２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，…２０Ｎ）とを備える多室型の空気調和機である。室外機１０は複数台であってもよい。なお、各室内機２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，…２０Ｎを区別する必要がない場合には、その総称として室内機２０とする。

室外機１０は、基本的な構成として、圧縮機１１０と、四方弁１２０と、室外熱交換器１３０と、膨張弁１４０と、アキュムレータ１５０と、制御部１６０とを備えている。室外熱交換器１３０には、例えば軸流ファンからなる室外送風機１３１が付設されている。

制御部１６０は、圧縮機１１０の起動，停止や回転数、四方弁１２０の弁切換および膨張弁１４０の弁開度等を制御するが、このほか、制御部１６０には、起動当初時の圧縮機１１０を保護するため、起動時から所定時間経過するまでの期間は、圧縮機１１０を連続的に運転させる「最低運転時間」が設定されている。

室内機２０は、基本的な構成として、室内熱交換器２１０と、膨張弁２２０と、制御部２３０とを備えている。室内熱交換器２１０には、例えばクロスフローファンからなる室内送風機２１１が付設されている。

圧縮機１１０の冷媒吐出側は、四方弁１２０を介して、冷房運転時には室外熱交換器１３０に接続され、暖房運転時には室内熱交換器２１０に接続されるが、冷房専用機，暖房専用機の場合には四方弁１２０は省略されてよい。

この実施形態において、室外機１０の制御部１６０および各室内機２０の制御部２３０（２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ，…２３０Ｎ）には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）やマイクロコンピュータ等が用いられる。なお、各室内機２０が備える制御部２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ，…２３０Ｎについても、特に区別する必要がない場合には、その総称として制御部２３０とする。

室外機１０の制御部１６０と各室内機２０の制御部２３０は、通信配線３０を介して双方向通信可能に接続されている。

各室内機２０の制御部２３０は、室温と設定温度との温度差情報等のほかに、自機の運転状態がサーモオフからサーモオンに転じた場合には「サーモオン信号」を発信し、サーモオンからサーモオフに転じた場合には「サーモオフ信号」を発信する。

室外機１０の制御部１６０は、各室内機２０からの温度差情報やサーモオン，サーモオフ信号等を受信し、圧縮機１１０の最低運転時間が経過するまでの間、特定の１台の室内機をサーモオフ不可とするサーモオン継続機とし、他の室内機については、サーモオフとする条件が満たされれば逐次サーモオフ可能とするように、各室内機２０を制御する。

この室内機の制御形態を図２のタイミングチャートにより説明すると、いずれかの室内機２０からサーモオン信号が発信されると、これに応じて圧縮機１１０が起動し、時刻Ｔｓから計時して、圧縮機１１０は、あらかじめ設定されている最低運転時間の終了時刻Ｔｅまで運転を継続する。

ここで、例えば３台の室内機２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからサーモオン信号が発信されたとすると、室外機１０の制御部１６０は、圧縮機１１０を起動するとともに、その中の１台（この例では、室内機２０Ａ）を最低運転時間が経過するまでサーモオフ不可とするサーモオン継続機に指定し、他の室内機２０Ｂ，２０Ｃに対しては、サーモオフ許可信号を与える。

これにより、他の室内機２０Ｂ，２０Ｃは、最低運転時間中であっても、サーモオフとする条件が満たされれば、その時点でサーモオフ可能となり、室内機２０Ｂ，２０Ｃが設置されている部屋（被空調空間）の冷え過ぎ，暖まり過ぎと言った問題が解消される。

次に、図３のフローチャートを参照して、上記室内機の具体的な制御動作例について説明する。

室外機１０の制御部１６０は、いずれかの室内機２０から発信されるサーモオン信号に基づいて、圧縮機１１０を起動させるが、制御部１６０は、室内機２０からのサーモオン信号を受信すると、あらかじめ設定されている所定の待ち時間をおいてから圧縮機１１０を起動させる。

この例では、最初に室内機２０Ａからのサーモオン信号を受信し、上記待ち時間内に他の室内機として、室内機２０Ｂ，２０Ｃからのサーモオン信号を受信したとする。

室外機１０の制御部１６０は、これらのサーモオン信号により、初期ステップＳＴ１０として、圧縮機１１０を起動させ、あらかじめ設定されている最低運転時間が経過するまで、圧縮機１１０を運転するとともに、次段のステップＳＴ１１において、サーモオンしている室内機２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの中から、１台の室内機を「サーモオン継続機」として選択する。

サーモオン継続機とは、起動当初時における圧縮機１１０を保護するため、圧縮機１１０の最低運転時間中はサーモオフ不可とされる室内機であり、室外機１０の制御部１６０は、次の条件（ａ）〜（ｃ）のいずれかに該当する室内機をサーモオン継続機（第１サーモオン継続機）として選択する。
（ａ）最も冷凍能力を必要とする室内機（室温と設定温度との差が最も大きい室内機）
（ｂ）最も冷凍能力が大きい室内機
（ｃ）一番最初にサーモオン信号を発信した室内機

なお、ユーザーは、上記（ａ）〜（ｃ）とは別に、室内機２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，…２０Ｎの中からサーモオン継続機を指定することもできる。その一例として、同じ部屋に複数台の室内機が設置されている場合、そのうちの１台をサーモオン継続機として指定することができる。

この場合、室外機１０の制御部１６０は、サーモオン継続機に指定された室内機（指定室内機）を上記（ａ）〜（ｃ）に優先して選択するが、指定室内機がサーモオフまたは停止中のときには、指定外のサーモオン室内機の中から、上記（ａ）〜（ｃ）に該当する室内機をサーモオン継続機として選択する。

また、ユーザーは、サーモオン継続機とするには好ましくない室内機（例えば、社長室や会議室等の室内機）を非選択とすることもできる。ただし、非選択とされた室内機が複数台で、これらの室内機のみがサーモオンしている場合、室外機１０の制御部１６０は、その中から上記（ａ）〜（ｃ）に該当する室内機がサーモオン継続機として選択する。

なお、上記（ａ）〜（ｃ）の設定やユーザーの指定に係る室内機の設定は、例えば室外機１０の制御部１６０に設けられている図示しない室内機選択用のディップスイッチ等により行うことができる。そして、この設定を室外機１０の制御部１６０が読み取り、上記（ａ）〜（ｃ）に該当する室内機を選択する。

上記のようにして、ステップＳＴ１１で室内機２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのうち、室内機２０Ａがサーモオン継続機として選択されたとすると、圧縮機１１０の最低運転時間中におけるステップＳＴ１２では、室内機２０Ａがサーモオフ不可とされ、他の室内機２０Ｂ，２０Ｃは、室温が設定温度に達した時点で逐次サーモオフ可能となる。

そして、次段のステップＳＴ１３で、圧縮機１１０の最低運転時間が経過したかが判断され、その結果がＹｅｓで最低運転時間が経過していれば、ステップＳＴ１４で、室内機２０Ａをサーモオン継続機の対象から外して、室内機２０Ａをサーモオフ可能とする。

このように、サーモオン継続機（この例において、室内機２０Ａ）は、原則として、圧縮機の最低運転時間が経過するまでサーモオフ不可とされるが、この実施形態では、圧縮機１１０の最低運転時間中に、ステップＳＴ１５で、サーモオン継続機（室内機２０Ａ）に対して、ユーザーから例えばリモコン等により運転停止信号が入力されたかどうかの判断がなされる。

ステップＳＴ１５での結果がＹｅｓで、ユーザーから運転停止信号が入力されると、ステップＳＴ１６に移行し、室内機２０Ａ以外にサーモオンしている室内機があるかどうかを判断する。

その結果がＮｏで、室内機２０Ａ以外にサーモオンしている室内機がなければ、ユーザーによる運転停止の指示を優先し、圧縮機１１０の最低運転時間が経過していなくても、ステップＳＴ１７で圧縮機１１０を停止する。これに対して、ステップＳＴ１６での判断がＹｅｓで、室内機２０Ａ以外にサーモオンしている室内機があれば、ステップＳＴ２０に移行する。

また、ステップＳＴ１５での判断がＮｏで、ユーザーによる運転停止の指示がない場合には、ステップＳＴ１８で、室内機２０Ａがサーモオフすべき状態になったかどうかがさらに判断され、その結果がＹｅｓで室内機２０Ａがサーモオフすべき状態になった場合には、ステップＳＴ１９に移行する。

ステップＳＴ１９では、上記ステップＳＴ１６と同じく、室内機２０Ａ以外にサーモオンしている室内機があるかどうかを判断し、その結果がＹｅｓで、室内機２０Ａ以外にサーモオンしている室内機があれば、ステップＳＴ２０に移行する。なお、ステップＳＴ１８，１９での判断がＮｏである場合には、室内機２０Ａをサーモオン継続機としてステップＳＴ１２に戻る。

ステップＳＴ２０では、上記ステップＳＴ１１で選択されたサーモオン継続機（室内機２０Ａ）を第１サーモオン継続機として、サーモオンになっている他の室内機、この例では、室内機２０Ｂ，２０Ｃの中から、代替の室内機を選択して第２サーモオン継続機とする。

室外機１０の制御部１６０は、次の条件（ａ）〜（ｅ）のいずれかに該当する室内機を第２サーモオン継続機として選択する。なお、条件（ａ）〜（ｃ）は、上記ステップＳＴ１１での条件と同じである。
（ａ）最も冷凍能力を必要とする室内機（室温と設定温度との差が最も大きい室内機）
（ｂ）最も冷凍能力が大きい室内機
（ｃ）一番最初にサーモオン信号を発信した室内機
（ｄ）最も室温の温度変化が少ない室内機
（ｅ）最もサーモオンしている時間が短い室内機

なお、ユーザーは、上記（ａ）〜（ｅ）とは別に、室内機２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，…２０Ｎの中からサーモオン継続機を指定することもできる。また、サーモオン継続機とするには好ましくない室内機を非選択とすることもできる。

ステップＳＴ２０で、第２サーモオン継続機として例えば室内機Ｂを選択すると、ステップＳＴ１２に戻るとともに、第１サーモオン継続機である室内機２０Ａをサーモオン継続機から外す。これにより、室内機２０Ａは運転停止信号による運転停止もしくはサーモオフ要求によりサーモオフ可能となる。

上記実施形態では、圧縮機１１０の起動前の所定の待ち時間内に、複数台の室内機（２０Ａ〜２０Ｃ）からサーモオン信号が発信された場合について説明したが、１台の室内機（例えば、室内機２０Ａ）からのサーモオン信号により圧縮機１１０が起動された後において、他の室内機（例えば、室内機２０Ｂ，２０Ｃ）からサーモオン信号が発信されたときにも、本発明を適用可能である。

すなわち、この場合には、室内機２０Ａが上記第１サーモオン継続機となるが、室内機２０Ａに対して、ユーザーから運転停止信号が出されるか、または室内機２０Ａがサーモオフしたいときには、他の室内機である室内機２０Ｂ，２０Ｃのいずれかが第２サーモオン継続機に選択される。

このように、本発明によれば、圧縮機１１０の最低運転時間が経過するまで、特定の１台の室内機をサーモオフ不可のサーモオン継続機とし、他の室内機については、サーモオフとする条件が満たされれば逐次サーモオフ可能としたことにより、他の室内機によって空調される部屋の冷え過ぎ，暖まり過ぎと言った問題が解消される。

１０ 室外機
１１０ 圧縮機
１２０ 四方弁
１３０ 室外熱交換器
１３１ 室外送風機
１４０ 膨張弁
１５０ アキュムレータ
１６０ 制御部
２０（２０Ａ〜２０Ｎ） 室内機
２１０ 室内熱交換器
２１１ 室内送風機
２２０ 膨張弁
２３０（２３０Ａ〜２３０Ｎ）制御部
３０ 通信配線

Claims (7)

1. 圧縮機を含む室外機に冷媒配管を介して複数台の室内機が接続されているとともに、上記室外機の制御部と上記各室内機の制御部とが通信配線を介して双方向通信可能に接続されており、
   上記室外機の制御部には、上記圧縮機に対して起動時からの最低運転時間が設定されており、上記最低運転時間の間はサーモオン状態の室内機を少なくとも１台確保する空気調和機であって、
   上記室外機の制御部に対して、上記各室内機の制御部から、それぞれ自機の運転状態を示すサーモオン，サーモオフ信号が出力され、
   上記室外機の制御部は、上記室内機からのサーモオン信号により上記圧縮機を起動させる際、複数台の上記室内機からのサーモオン信号が出力されると、上記複数台の室内機の中から予め定められた条件により特定の１台を上記最低運転時間が経過するまでサーモオフ不可とするサーモオン継続機とし、他の上記室内機については、サーモオフとする条件が満たされれば逐次サーモオフ可能とすることを特徴とする空気調和機。
2. 上記室外機の制御部は、上記予め定められた条件として、上記サーモオン信号が出力された上記複数台の室内機の中で、
   （ａ）最も冷凍能力を必要とする室内機、
   （ｂ）最も冷凍能力が大きい室内機、
   （ｃ）一番最初にサーモオン信号を発信した室内機、
   のいずれかに該当する１台を上記サーモオン継続機として選択することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 上記室外機の制御部は、あらかじめ指定されている室内機を上記サーモオン継続機の対象から外すことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 上記サーモオン継続機を第１サーモオン継続機として、上記室外機の制御部は、上記第１サーモオン継続機に対して運転停止信号が出力されたとき、もしくは上記第１サーモオン継続機がサーモオフとする条件となったときには、上記サーモオン信号が出力された上記複数台の室内機の中から代替の室内機を選択して第２サーモオン継続機とし、上記第１サーモオン継続機を運転停止もしくはサーモオフ可能とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 上記室外機の制御部は、上記第２サーモオン継続機を選択するにあたって、上記サーモオン信号が出力された上記複数台の室内機の中で、
   （ａ）最も冷凍能力を必要とする室内機，
   （ｂ）最も冷凍能力が大きい室内機，
   （ｃ）一番最初にサーモオン信号を発信した室内機，
   （ｄ）最も室温の温度変化が少ない室内機，
   （ｅ）最もサーモオンしている時間が短い室内機、
   のいずれかに該当する１台を上記第２サーモオン継続機として選択することを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 上記室外機の制御部は、あらかじめ指定されている室内機を上記第２サーモオン継続機の対象から外すことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
7. 上記室外機の制御部は、上記圧縮機の最低運転時間経過後は、上記サーモオン継続機をサーモオフ可能とすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の空気調和機。

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