JP2014219152A - 空気調和装置 - Google Patents

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保幸 ▲高▼井
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千賀 田邊
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Abstract

【課題】室外機の能力を有効に利用することができる空気調和装置を得る。
【解決手段】対象空間を空気調和する運転を行う複数の室内機2と、複数の室内機2のうち、運転に係る室内機2に室外機能力を供給する室外機1とを配管接続して冷媒回路を構成し、室内機2の運転を監視し、運転中及び運転を行おうとする室内機2における運転能力の合計である合計運転能力が室外機能力を超えるかどうかを判断する処理を行う冷媒使用量監視部5aと、冷媒使用量監視部5aが合計運転能力が室外機能力を超えるものと判断すると、合計運転能力が室外機能力となるように室外機能力の配分に係る処理を行う冷媒分配量制御部5cとを有する制御装置5を備えるものである。
【選択図】図1

Description

本発明は空気調和装置に関するものである。
近年、例えばビル等の建物に用いられるマルチ型空気調和装置は、室外機と、通信線を介して室外機に接続された1又は複数の室内機と、室外機と複数の室内機とを制御する制御装置と、通信線を介して室内機に接続された1又は複数のリモートコントローラ(以下、「リモコン」と称する)とを有して構成されているのが一般的である。制御装置は、例えば室外機に搭載されており、冷媒使用量監視部を備えている。
例えば、マルチ型空気調和装置において、経済的理由から全室内機の能力の和よりも能力が小さい室外機で装置を構成することがある。このときには、複数の室内機において通常の運転(100%の能力で運転)を行うと室外機の能力を超過してしまうことがある。このような場合に、能力超過しない範囲で一部の室内機のみサーモONとし、それ以外の室内機はサーモON待機となる制御を行っている空気調和装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このとき、冷媒使用量監視部は、例えば、さらに運転を行おうとする室内機が、余剰分の室外機の能力範囲内(以下、「余り能力」と称する)に対して、100%の空調運転ができる冷媒量を確保かどうかを判断し、100%の運転ができる場合にのみ冷媒を分配(能力分配)するようにしている。また、能力超過するような運転指令の下で運転していることを警告表示するリモコン等を備えている。
特開昭63−207944号公報
上述したように、特許文献1に記載の空気調和装置では、室内機を運転すると室外機の能力を超過してしまう場合、能力超過しない範囲で一部の室内機のみサーモONとし、それ以外の室内機はサーモON待機としている。このため、サーモON待機している室内機は、サーモON運転中の室内機がサーモOFF又は停止になることによって、サーモON運転に必要な100%の能力が捻出されるまで、サーモONすることができない。このため、装置全体の稼働率が不足しているにもかかわらず、室外機の余り能力を100%活用できないという課題がある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、室外機の能力を有効に利用することができる空気調和装置を得ることを目的とする。
本発明に係る空気調和装置は、対象空間を空気調和する運転を行う複数の室内機と、複数の室内機のうち、運転に係る室内機に室外機能力を供給する室外機とを配管接続して冷媒回路を構成し、室内機の運転を監視し、運転中及び運転を行おうとする室内機における運転能力の合計である合計運転能力が室外機能力を超えるかどうかを判断する処理を行う冷媒使用量監視部と、冷媒使用量監視部が合計運転能力が室外機能力を超えるものと判断すると、合計運転能力が前記室外機能力となるように室外機能力の配分に係る処理を行う冷媒分配量制御部とを有する制御装置を備えるものである。
本発明によれば、制御部の冷媒使用量監視部が、運転中及び運転を行おうとする室内機における運転能力の合計である合計運転能力が室外機能力を超えるものと判断すると、冷媒分配量制御部が合計運転能力が室外機能力となるように室外機能力の配分に係る処理を行うようにしたので、室外機能力を余らせることなく有効な運転を行うことができる。
本発明の実施の形態1の空気調和装置の概略構成を示す図である。 先に運転している室内機優先の場合における通信手順のシーケンスを示す図である。 室内機ごとに個別優先度が設定されている場合における通信手順のシーケンスを示す図である。 室内機ごとに優先度順位設定されている場合における通信手順のシーケンスの別例を示す図である。 優先度が設定されていない場合における通信手順のシーケンスを示す図である。 制御装置5の処理動作のフローチャートを示す図である。 先優先制御に係る処理のフローチャートを示す図である。 個別優先度制御に係る処理のフローチャートを示す図である。 均等制御に係る処理のフローチャートを示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、以下の説明では、特に区別する必要がない場合には、符号に付したA、B等の添字を省略して説明する場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の空気調和装置の概略構成を示す図である。本実施の形態の空気調和装置は、室外機1と複数の室内機2とを配管接続して冷媒回路を構成している。本実施の形態の空気調和装置は、3台の室内機2A〜2Cを有し、室内機2A〜2Cは室外機1に対してそれぞれ並列に配管接続しているものとする。室外機1は、例えば圧縮機、室外側熱交換器等を有し、室内機2が空調対象空間の暖房及び冷房を行うための能力(熱量)供給を、室内機2に冷媒を送ることにより行う。ここで、室内機2に供給可能な能力を、以下、室外機能力とする。また、室内機2は、絞り装置(減圧装置)、室内側熱交換器等を有し、室外機1から供給された能力に基づいて空調対象空間の暖房又は冷房を行う。ここで、室内機2が空調対象空間の暖房又は冷房に用いる能力を、以下、運転能力とする。リモコン3は、操作者が設定温度等の設定、指示等を、室内機2及び室外機1に行う入力手段となる。また、空調対象空間の温度等を表示する表示手段となる。本実施の形態では、3台のリモコン3A〜3Cを有し、それぞれ室内機2A〜2Cと通信可能に接続しているものとする。ここで、本実施の形態では、図1に示すように、室内機2の台数を3台、リモコン3の台数を3台とした例を示しているが、本発明における台数はこれに限ったことではない。
制御装置5は室外機1及び室内機2の動作を制御する。本実施の形態の制御装置5は、冷媒使用量監視部5a、優先度設定部5b、冷媒分配量制御部5c及び設定温度範囲変更部5dを有している。冷媒使用量監視部5aは、室外機1が供給する室外機能力を基準とし、複数の室内機2における合計運転能力の監視処理を行う。優先度設定部5bは、ユーザー(利用者)等がリモコン3を介して行う指示等に基づいて、複数の室内機2の運転における優先順位(優先度)の設定処理を行う。冷媒分配量制御部5cは、例えば、優先度設定部5bが設定処理した優先度に基づいて、室内機2のうち、運転中に係る室内機2(運転中又は運転しようとする室内機2)が空調対象空間の冷暖房のために使用する冷媒量(冷媒使用量)を決定して分配する分配制御処理を行う(ここでは、能力配分として記載する)。ここで、室外機1に対して、各室内機2は並列の接続関係にあり、室内機2への冷媒量の分配は、室外機能力の配分と等価となる。そして、分配された冷媒量は、室内機2における運転能力となる。設定温度範囲変更部5dは、冷媒分配量制御部5cが決定した冷媒量に基づいて、室内機2の設定温度範囲の変更処理を行う。
次に、本実施の形態における制御装置5の優先度に係る処理動作について説明する。運転させたい室内機2の合計運転能力が室外機能力を超過してしまう場合のために、ユーザーはあらかじめ優先度を設定しておく。優先度に係る指示の入力は、例えばリモコン3のうち、1台を選んで行う。ここで、例えば、空気調和装置内に、装置全体の動作を制御するようなリモコン(図示なし)がある場合は、そのリモコンから設定するようにしてもよい。また、優先度の設定は必ずしも行わなくてもよい。
制御装置5の優先度設定部5bは、リモコン3からの入力に基づいて、優先度の設定処理を行う。優先度は、先に運転している室内機2を優先する設定を行う場合と、室内機2ごとに優先度順位設定をする場合とから選択して設定することができる。先に運転している室内機2を優先する設定を行う場合、ユーザーは詳細な数値の設定を行う必要はない。一方、室内機2ごとに優先度順位設定をする場合は、例えば室外機能力を基準として、運転させようとする各室内機2に対して、X%(パーセント)で指定で入力することで優先度を決定する。例えば、運転させたい室内機2が3台の場合、優先度設定部5bは、ユーザーが入力するX%=X%、X%、X%の3つの数値を設定処理する。
制御装置5の冷媒使用量監視部5aは運転開始時を含め、運転中、常時、室内機2冷媒使用量(運転能力)を監視する。室外機1の室外機能力内で室内機2が運転中に、運転中でなかった他の室内機2が運転を行うことで、合計運転能力が室外機能力を超過してしまうと判断すると、優先度設定部5bが設定処理した優先度にしたがって、冷媒分配量制御部5cが冷媒分配量(室外機能力の配分)を決定する。
ここで、優先度設定部5bにより設定された優先度が、先に運転している室内機優先の場合には、先に運転中の室内機2の運転を妨げることなく、運転を行うと室外機能力を超えると判断した室内機2に対して、余り能力(室外機能力の余剰分)を配分する制御(先優先制御)を行う。
図2は先に運転している室内機優先の場合における通信手順のシーケンスを示す図である。冷媒分配量制御部5cは、該当する室内機2の運転能力に対する余っている室外機能力の比率を%(パーセント)で換算し、運転能力指令Y%の指示を含む信号(運転能力指令Y%信号)を室内機2に送る。ここで、室外機1の室外機能力をP1、室内機2Aの運転能力をp2、室内機2Bの運転能力をp3、室内機2Cの運転能力をp4とする。例えば、室外機能力P1内で室内機2A、室内機2Bが運転中に、室内機2Cを運転することで能力が超過するとき、Y=(P1−p2−p3)×100/p4となる。
運転能力Y%で運転する室内機2Cは、運転能力100%の運転ができないため、制御装置5の設定温度範囲変更部5dは、例えば冷房運転時には、室内機2Cが運転能力Y%で運転可能な設定温度に下限値を上げる範囲に変更処理する。また、暖房運転時には、室内機2Cが運転能力Y%で運転可能な設定温度に上限値を下げる範囲に変更処理する。さらに、冷暖自動運転時には、実制御が冷房時には上述した冷房運転時の設定温度に下限値を上げる範囲に変更処理する。実制御が暖房時には上述した暖房運転時の設定温度に上限値を下げる範囲に変更処理する。したがって、冷房運転、暖房運転のいずれの場合でも、設定温度範囲を変更することで、運転能力が100%未満の運転ではあるが、運転させたいすべての室内機2をサーモONすることができる。
設定温度範囲変更部5dは、図2に示すように、設定温度範囲の変更指示を含む信号(設定温度範囲変更信号)を室内機2Cに送信する。また、室内機2Cは、リモコン3Cに対して、設定温度範囲変更信号を送る。さらに、運転能力を制限していることを表示させる信号(能力制限中表示信号)を送る。リモコン3は、ユーザーが設定できる設定温度範囲を変更したうえで、リモコン3に能力制限中であることを表示する。
次に、優先度設定部5bにより設定された優先度が、室内機ごとに優先度順位設定されている場合には、運転させたい室内機2に室外機1が供給する室外機能力を優先度順に配分する(個別優先度制御)を行う。
図3は室内機ごとに個別優先度が設定されている場合における通信手順のシーケンスを示す図である。冷媒分配量制御部5cは、ユーザーからの指示に基づいて、優先度設定部5bの設定処理により各室内機2に事前に設定した室外機能力の配分比率を%(パーセント)で換算し、運転能力指令X%の指示を含む信号(運転能力指令X%信号)を室内機2に送る。ここで、Xが100(本来の運転能力での運転)の場合、X%=X100%と表す。Xが100未満の場合、X%=X%と表す。図3においては、室内機2A及び室内機2BにはX100%が設定され、室内機2CにはX%が設定されている。ここで、X100%が設定される室内機2の合計運転能力が室外機能力を超えないように、設定の際にあらかじめ調整しておく。
運転能力X100%で運転する室内機2A及び室内機2Bは、本来の運転能力である100%の運転能力で通常の運転を行うことができる。一方、運転能力X%で運転する室内機2Cは、運転能力100%の運転ができないため、制御装置5の設定温度範囲変更部5dは、例えば冷房運転時には、室内機2Cが運転能力X%で運転可能な設定温度に下限値を上げる範囲に変更処理する。また、暖房運転時には、室内機2Cが運転能力X%で運転可能な設定温度に上限値を下げる範囲に変更処理する。さらに、冷暖自動運転時には、実制御が冷房時には上述した冷房運転時の設定温度に下限値を上げる範囲に変更処理する。実制御が暖房時には上述した暖房運転時の設定温度に上限値を下げる範囲に変更処理する。したがって、冷房運転及び暖房運転のいずれの場合でも、設定温度範囲を変更することで、運転能力が100%未満の運転ではあるが、運転させたいすべての室内機2をサーモONすることができる。
設定温度範囲変更部5dは、図3に示すように、設定温度範囲変更信号を室内機2Cに送信する。また、室内機2Cは、リモコン3Cに対して、設定温度範囲変更信号を送る。さらに、能力制限中表示信号を送る。リモコン3は、ユーザーが設定できる設定温度範囲を変更したうえで、リモコン3に能力制限中であることを表示する。
図4は室内機ごとに優先度順位設定されている場合における通信手順のシーケンスの別例を示す図である。図4においては、室内機2A、室内機2B及び室内機2CにはX%が設定されている。したがって、冷媒使用量監視部5aが合計運転能力が室外機能力を超過してしまうと判断すると、冷媒分配量制御部5c及び設定温度範囲変更部5dは、すべての室内機2に対して、運転能力指令X%信号及び設定温度範囲変更信号を送る。また、室内機2A〜2Cは、リモコン3A〜3Cに、それぞれ設定温度範囲変更信号及び能力制限中表示信号を送る。
さらに、優先度設定部5bにより設定された優先度が、先に運転している室内機優先でなく、個別優先度の順位の設定もない場合等、優先度が設定されていない場合について説明する。このような場合には、運転させたい室内機2に室外機1が供給する室外機能力を運転に係る室内機2の運転能力に応じて均等の比率(割合)で配分する。
図5は優先度が設定されていない場合における通信手順のシーケンスを示す図である。冷媒分配量制御部5cは、運転させたいすべての室内機2の合計運転能力に対する室外機能力の比率を%(パーセント)で換算し、運転能力指令Z%の指示を含む信号(運転能力指令Z%信号)を室内機2に送る。ここで、室外機1の室外機能力をP1、室内機2Aの運転能力をp2、室内機2Bの運転能力をp3、室内機2Cの運転能力をp4とする。例えば、室外機能力P1内で室内機2A、室内機2Bが運転中に、室内機2Cを運転することで能力が超過するとき、Z=P1×100/(p1+p2+p3)となる。
運転能力Z%で運転する室内機2A〜2Cは、運転能力100%の運転ができないため、制御装置5の設定温度範囲変更部5dは、例えば冷房運転時には、室内機2A〜2Cが運転能力Z%で運転可能な設定温度に下限値を上げる範囲に変更処理する。また、暖房運転時には、室内機2A〜2Cが運転能力Z%で運転可能な設定温度に上限値を下げる範囲に変更処理する。さらに、冷暖自動運転時には、実制御が冷房時には上述した冷房運転時の設定温度に下限値を上げる範囲に変更処理する。実制御が暖房時には上述した暖房運転時の設定温度に上限値を下げる範囲に変更処理する。したがって、冷房運転及び暖房運転のいずれの場合でも、設定温度範囲を変更することで、運転能力が100%未満の運転ではあるが、運転させたいすべての室内機2をサーモONすることができる。
図6は制御装置5の処理動作のフローチャートを示す図である。制御装置5が処理を開始すると、室内機2からの運転指令に基づいて、合計運転能力が室外機能力を超過してしまう運転指令がなされたかどうかを判断する(ステップS201)。合計運転能力が室外機能力を超過しないと判断すると処理を終了する。
一方、合計運転能力が室外機能力を超過すると判断すると、優先度設定部5bにより設定された優先度があるかどうかを判断する(ステップS202)。優先度があると判断すると、先に運転している室内機優先の設定がなされているかどうかを判断する(ステップS203)。先に運転している室内機優先の設定がなされていると判断すると、先優先制御を行う(ステップS204)。一方、先に運転している室内機優先の設定がなされていないと判断すると、個別優先度制御を行う(ステップS205)。さらに、ステップS202において、優先度設定部5bにより設定された優先度がないものと判断すると、均等制御を行う(ステップS206)。
図7は先優先制御に係る処理のフローチャートを示す図である。先優先制御を開始すると、運転を行うと室外機能力を超えると判断した室内機2(後から運転指令を受けた室内機2)に対して、前述したように、余り能力(室外機能力の余剰分)を配分する(ステップS301)。
そして、設定温度範囲変更部5dは、冷房運転(冷暖房運転において実制御が冷房運転である場合も含む)であるかどうかを判断する(ステップS302)。冷房運転であると判断すると、運転能力100%の運転を行うことができない室内機2に対して設定温度の下限値を上げる範囲に変更処理する(ステップS303)。冷房運転でない(暖房運転である)と判断すると、運転能力100%の運転を行うことができない室内機2に対して設定温度の上限値を下げる範囲に変更処理する(ステップS304)。
設定温度範囲変更部5dは、設定温度範囲変更信号を温度範囲を変更する室内機2に送信する(ステップS305)。また、室内機2は、リモコン3に設定温度範囲変更信号及び能力制限中表示信号をリモコン3に送る(ステップS306)。そして、リモコン3はユーザーが設定できる設定温度範囲を変更したうえで、リモコン3に能力制限中であることを表示する(ステップS307)。
図8は個別優先度制御に係る処理のフローチャートを示す図である。個別優先度制御を開始すると、前述したように、あらかじめ設定された優先度順に室外機能力を配分する(ステップS401)。
そして、設定温度範囲変更部5dは、冷房運転(冷暖房運転において実制御が冷房運転である場合も含む)であるかどうかを判断する(ステップS402)。冷房運転であると判断すると、運転能力100%の運転を行うことができない室内機2に対して設定温度の下限値を上げる範囲に変更処理する(ステップS403)。冷房運転でない(暖房運転である)と判断すると、運転能力100%の運転を行うことができない室内機2に対して設定温度の上限値を下げる範囲に変更処理する(ステップS404)。
設定温度範囲変更部5dは、設定温度範囲変更信号を温度範囲を変更する室内機2に送信する(ステップS405)。また、室内機2は、リモコン3に設定温度範囲変更信号及び能力制限中表示信号をリモコン3に送る(ステップS406)。そして、リモコン3はユーザーが設定できる設定温度範囲を変更したうえで、リモコン3に能力制限中であることを表示する(ステップS407)。
図9は均等制御に係る処理のフローチャートを示す図である。均等制御を開始すると、前述したように、運転を行う室内機2に均等に室外機能力を配分する(ステップS501)。
そして、設定温度範囲変更部5dは、冷房運転(冷暖房運転において実制御が冷房運転である場合も含む)であるかどうかを判断する(ステップS502)。冷房運転であると判断すると、運転能力100%の運転を行うことができない室内機2に対して設定温度の下限値を上げる範囲に変更処理する(ステップS503)。冷房運転でない(暖房運転である)と判断すると、運転能力100%の運転を行うことができない室内機2に対して設定温度の上限値を下げる範囲に変更処理する(ステップS504)。
設定温度範囲変更部5dは、設定温度範囲変更信号を温度範囲を変更する室内機2に送信する(ステップS505)。また、室内機2は、リモコン3に設定温度範囲変更信号及び能力制限中表示信号をリモコン3に送る(ステップS506)。そして、リモコン3はユーザーが設定できる設定温度範囲を変更したうえで、リモコン3に能力制限中であることを表示する(ステップS507)。
以上のように、本実施の形態の空気調和装置によれば、冷媒使用量監視部5aが室内機2の運転を監視し、運転中及び運転しようとする室内機2における合計運転能力が室外機能力を超過すると判断すると、冷媒分配量制御部5cが室外機能力の配分(冷媒量の分配)処理を行い、室外機能力を余すことなく配分するようにしたので、室外機能力を余らせることなく有効な運転を行うことができる。例えば普段は使用頻度の低い部屋の室内機を運転させる必要となった場合、優先度を設定することで室外機能力を配分し、他に運転中の室内機2をサーモOFFさせることなく、該当部屋の対象室内機をサーモON運転することで、室外機能力を100%利用することができ、快適性をより迅速に提供することができる。また、例えば空調対象が対人/対物で一時的に変更が必要となり、能力制限を変更したい場合、室外機能力の配分の優先度を変更することで対応することができる。
また、先優先制御による室外機能力の配分を行うようにすることで、運転中の室内機2の運転能力を損なわずに、室外機能力の余剰分を運転しようとする室内機2に配分することができる。さらに、個別優先度制御による室外機能力の配分を行うようにすることで、合計運転能力が室外機能力を超過すると判断したときに、所望する優先順に室内機を運転することができる。そして、均等制御による室外機能力の配分を行うようにすることで、運転中又は運転を行おうとするすべての室内機2が運転を行うことができる。
また、通常の運転能力での運転ができない室内機2のリモコン3に能力制限中であることを表示するようにしたので、通常運転での運転でないことをわかりやすくすることができる。
実施の形態2.
上述の実施の形態1の均等制御では、同じ比率(割合)で室外機能力の配分を行うようにしたが、例えば、運転に係る室内機2の台数で割ることで、室外機能力(冷媒使用量)を同じにして配分するようにしてもよい。
実施の形態3.
上述の実施の形態では、通常の運転能力での運転ができない室内機2と通信接続するリモコン3に表示させるようにしたが、特に限定するものではなく、例えば、集中管理している装置が有する表示手段に表示させる等してもよい。
1 室外機、2,2A,2B,2C 室内機、3,3A,3B,3C リモコン、5 制御装置、5a 冷媒使用量監視部、5b 優先度設定部、5c 冷媒分配量制御部、5d 設定温度範囲変更部。

Claims (6)

  1. 対象空間を空気調和する運転を行う複数の室内機と、
    該複数の室内機のうち、運転に係る前記室内機に室外機能力を供給する室外機とを配管接続して冷媒回路を構成し、
    前記室内機の運転を監視し、運転中及び運転を行おうとする前記室内機における運転能力の合計である合計運転能力が前記室外機能力を超えるかどうかを判断する処理を行う冷媒使用量監視部と、
    前記冷媒使用量監視部が前記合計運転能力が前記室外機能力を超えるものと判断すると、前記合計運転能力が前記室外機能力となるように前記室外機能力の配分に係る処理を行う冷媒分配量制御部と
    を有する制御装置を備えることを特徴とする空気調和装置。
  2. 前記冷媒分配量制御部は、運転中の前記室内機には前記運転能力を維持する前記室外機能力を配分し、運転を行おうとする前記室内機には、前記運転中の前記室内機に配分した以外の余剰分の前記室外機能力を配分する先優先制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
  3. 前記冷媒分配量制御部は、あらかじめ設定された前記室内機の優先順位に基づいて、前記運転を行う室内機に前記室外機能力を配分する個別優先度制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
  4. 前記冷媒分配量制御部は、前記運転を行う室内機に前記室外機能力を均等に配分する均等制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。
  5. 前記制御装置は、前記室外機能力の配分によって通常の運転能力での運転ができない室内機に対して、前記室外機能力の配分に基づいて、設定温度範囲の上限値及び下限値の少なくとも一方を変更調整する設定温度範囲変更部をさらに有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  6. 前記室外機能力の配分によって通常の運転能力での運転ができない室内機の存在を示す表示を行う表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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