JP2020101297A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各室内機で要求される空調能力に応じて圧縮機の回転数を制御する場合の省エネ性を向上できる空気調和装置を提供する。【解決手段】要求能力無視条件が成立していなければ、ＣＰＵ２１０は、最大要求能力Ａｒｍをシステム要求能力Ａｒとし圧縮機２１の回転数をこのシステム要求能力Ａｒを発揮できる回転数とする。要求能力無視条件が成立していれば、ＣＰＵ２１０は、最大要求能力Ａｒｍは採用せず、現在のシステム要求能力Ａｒおよび現在の圧縮機２１の回転数を維持してタイマーの計時を開始する。所定時間ｔ経過後、ＣＰＵ２１０は、最大温度差ΔＴｍであった室内機の最新の設定温度Ｔｐと室内温度Ｔｒとを取り込んで現在の温度差ΔＴｎを算出し、これが閾温度差ΔＴｔ以上であれば最大要求能力Ａｒｍを発揮できるように圧縮機２１の回転数を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、室外機に複数台の室内機が接続された空気調和装置に関する。

室外機に複数台の室内機が接続された空気調和装置では、冷房運転時は蒸発器として機能する各室内機の室内熱交換器における蒸発温度が所定の目標値（以降、目標蒸発温度と記載する）となるように、また、暖房運転時は凝縮器として機能する各室内機の室内熱交換器における凝縮温度が冷房運転時とは異なる所定の目標値（以降、目標凝縮温度と記載する）となるように、圧縮機の回転数が制御されるものがある（例えば、特許文献１）。ここで、目標蒸発温度や目標凝縮温度は、室内機で発揮される空調能力の最大値である定格能力が室内機で発揮されるために必要となる蒸発温度や凝縮温度である。特許文献１の空気調和装置では、個々の室内機で要求される空調能力が全て定格能力より小さい場合であっても目標蒸発温度や目標凝縮温度が変更されず、蒸発温度や凝縮温度が常に目標蒸発温度や目標凝縮温度となるように圧縮機の回転数が制御される。このため、特許文献１の空気調和装置では、圧縮機が必要以上に高い回転数で駆動することで省エネ性が悪化する問題があった。

一方で、冷房運転時および暖房運転時に、各室内機が要求する空調能力のうちの一番大きい空調能力（以降、最大要求能力と記載する場合がある）が発揮できるように、目標蒸発温度や目標凝縮温度が定められる空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献２）。特許文献２に記載の空気調和装置では、冷房運転時は、個々の室内機で要求される空調能力が定格能力より小さい場合は、目標蒸発温度が定格能力時より高い温度となる。また、暖房運転時は、個々の室内機で要求される空調能力が定格能力より小さい場合は、目標凝縮雄能力が定格能力時より低い温度となる。そして、蒸発温度や凝縮温度がこれら目標蒸発温度や目標凝縮温度となるように圧縮機の回転数が制御される。従って、特許文献１の空気調和装置のように圧縮機が必要以上に高い回転数で駆動することがなく、空気調和装置の消費電力が抑えられて省エネ性が向上する。

特開平２−２３００６３号公報 特開２０１４−２３８１７９

ところで、複数台の室内機が１つの部屋に設置される場合、複数台の室内機のうちの何台かが他の室内機と比べて空調負荷が一時的に大きくなる場所、例えば、窓際や出入り口付近に設置される場合がある。窓際に設置される室内機で検出する室内温度は、夏季に日射によって他の室内機が検出する室内温度より高くなることがあり、また、冬季に窓からの冷気によって他の室内機が検出する室内温度より低くなることがある。また、出入り口付近に設置される室内機で検出する室内温度は、ドアの開閉による外気の流入によって、夏季は他の室内機が検出する室内温度より高くなることがあり、また、冬季は他の室内機が検出する室内温度より低くなることがある。

窓際や出入り口付近に設置される室内機では、設定温度が他の室内機の設定温度とほぼ同じであっても、上述した理由により検出する室内温度が他の室内機で検出する室内温度より高くなる、あるいは、低くなる。これにより、設定温度と室内温度の温度差が全ての室内機における温度差の中で一番大きくなる、つまり、窓際や出入り口付近に設置される室内機が要求する空調能力が、全ての室内機が要求する空調能力の中で一番大きい最大要求能力となることがある。

しかし、上述した窓際や出入り口付近に設置される室内機で検出する室内温度が受ける影響は一時的である場合が多く、このときの窓際や出入り口付近に設置される室内機で必要とされる、つまり、当該室内機が室外機に要求する空調能力が最大要求能力となることも一時的となる場合が多い。このような、窓際や出入り口付近に設置される室内機を含む複数台の室内機を有する空気調和装置で、各室内機が要求する空調能力のうちの最大要求能力が発揮できるように目標蒸発温度や目標凝縮温度が定められ、これら目標蒸発温度や目標凝縮温度を実現するために圧縮機の回転数を制御すれば、窓際や出入り口付近に設置される室内機で検出する室内温度の変化が一時的なものであり、一時的な室内温度の変化によって最大要求能力となった要求能力に応答する必要がないにも関わらず、一時的な室内温度の変化によって最大要求能力となる度にこの最大要求能力を発揮させるように圧縮機の回転数を上昇させることとなるので、空気調和装置の省エネ性が低下する恐れがあった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、各室内機で要求される空調能力に応じて圧縮機の回転数を制御する場合の省エネ性を向上できる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機を有する室外機と、室内温度を検出する室内温度検知手段を有する複数台の室内機と、圧縮機の駆動制御を行う制御手段とを有する。制御手段は、各室内機から、室内温度検知手段で検出した室内温度と、各室内機で設定された空調運転の目標温度である設定温度とを取り込み、室内機毎に設定温度から室内温度を減じて温度差を求め、各温度差の絶対値のうちの一番大きい最大温度差に基づいて最大要求能力を求め、この最大要求能力が発揮できる回転数で圧縮機を制御する。そして、空調運転中に要求能力無視条件が成立していれば、前記圧縮機の制御を変更しない。ここで、要求能力無視条件は、最大温度差となっている室内機が１台であり、かつ、最大温度差となっている室内機以外の全ての室内機の温度差の平均値よりも最大温度差が所定値大きい、とする。

上記のような本発明の空気調和装置では、空調運転中に要求能力無視条件が成立していれば、圧縮機の制御を変更しない。これにより、各室内機で要求される空調能力に応じて圧縮機の回転数を制御する場合の省エネ性を向上できる。

本発明の実施形態における空気調和装置の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、室内機運転状態テーブルである。 本発明の実施形態における、各室内機の要求する空調能力を決定する際の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、１０台の室内機が室外機に並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、１台の室外機２と、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された１０台の室内機５−１〜５−１０（図１（Ａ）では、これらのうちの２台のみを描画している）とを備えている。より詳細には、室外機２の閉鎖弁２５と各室内機５の液管接続部５３とが液管８で接続されている。また、室外機２の閉鎖弁２６と各室内機５のガス管接続部５４とがガス管９で接続されている。このように、室外機２と１０台の室内機５とが液管８およびガス管９で接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１０が形成されている。

＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、室外機膨張弁２４と、液管８が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９が接続された閉鎖弁２６と、アキュムレータ２７と、室外機ファン２８と、室外機制御手段２００とを備えている。そして、室外機ファン２８と室外機制御手段２００とを除くこれら各装置が、以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路２０を形成している。

圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、後述する四方弁２２のポートａと吐出管４１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２７の冷媒流出側と吸入管４２で接続されている。

四方弁２２は、冷媒回路１０における冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管４１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２７の冷媒流入側と冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管４５で接続されている。

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外機ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。上述したように、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と四方弁２２のポートｂが冷媒配管４３で接続されている。また、室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口と閉鎖弁２５が室外機液管４４で接続されている。室外熱交換器２３は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は凝縮器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は蒸発器として機能する。

室外機膨張弁２４は、室外機液管４４に設けられている。室外機膨張弁２４は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒量が調整される。室外機膨張弁２４の開度は、空気調和装置１が暖房運転を行っている場合は、室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度が後述する目標冷媒過熱度となるようにその開度が調整される。また、室外機膨張弁２４の開度は、冷房運転を行っている場合は全開とされる。

アキュムレータ２７は、前述したように、冷媒流入側が四方弁２２のポートｃと冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２７は、冷媒配管４６からアキュムレータ２８の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。

室外機ファン２８は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外機ファン２８は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管４１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２８の冷媒流入口近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸込温度センサ３４とが設けられている。

室外機液管４４における室外熱交換器２３と室外機膨張弁２４との間には、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ３５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３６が備えられている。

また、室外機２には、本発明の制御手段である室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０とを備えている。

記憶部２２０は、例えばフラッシュメモリであり、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外機ファン２８の駆動状態、各室内機５から送信される運転情報（運転／停止情報、冷房／暖房等の運転モード等を含む）や室外機２の定格能力および各室内機５の要求能力を記憶する。通信部２３０は、各室内機５との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。

ＣＰＵ２１０は、センサ入力部２４０を介して各種センサでの検出値を定期的（例えば、３０秒毎）に取り込むとともに、各室内機５から送信される運転情報を含む信号が通信部２３０を介して入力される。ＣＰＵ２１０は、これら入力された各種情報に基づいて、室外機膨張弁２４の開度調整、圧縮機２１や室外機ファン２８の駆動制御を行う。

＜各室内機の構成＞
次に、１０台の室内機５−１〜５−１０について説明する。１０台の室内機５−１〜５−１０は全て同じ構成を有しており、室内熱交換器５１と、室内機膨張弁５２と、液管接続部５３と、ガス管接続部５４と、室内機ファン５５とを備えている。そして、室内機ファン５５を除くこれら各構成装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路５０を構成している。

室内熱交換器５１は、冷媒と、後述する室内機ファン５５の回転により図示しない吸込口から室内機５の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器５１の一方の冷媒出入口と液管接続部５３とが室内機液管７１で接続され、他方の冷媒出入口とガス管接続部５４ａとが室内機ガス管７２で接続されている。室内熱交換器５１は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部５３やガス管接続部５４は、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

室内機膨張弁５２は、室内機液管７１に設けられている。室内機膨張弁５２は電子膨張弁であり、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合すなわち室内機５が冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１の冷媒出口（ガス管接続部５４側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内機膨張弁５２は、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合すなわち室内機５が暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１の冷媒出口（液管接続部５３側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度とは、室内機５−１〜５−１０の各々で十分な冷房能力あるいは暖房能力を発揮するのに必要な冷媒過熱度および冷媒過冷却度である。

室内機ファン５５は樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１の近傍に配置されている。室内機ファン５５は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１において冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ放出する。

以上説明した構成の他に、室内機５には各種のセンサが設けられている。室内機液管７１における室内熱交換器５１と室内機膨張弁５２との間には、室内熱交換器５１に流入あるいは室内熱交換器５１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１が設けられている。室内機ガス管７２には、室内熱交換器５１から流出あるいは室内熱交換器５１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２が設けられている。室内機５の図示しない吸込口付近には、室内機５の内部に流入する室内空気の温度を検出する室内温度センサ６３が備えられている。

＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態における空気調和装置１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。尚、以下の説明ではまず、空気調和装置１が暖房運転を行う場合について説明し、次に、空気調和装置１が冷房運転を行う場合について説明する。尚、図１（Ａ）における実線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。また、図１（Ａ）における破線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。

＜暖房運転＞
図１に示すように、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は、四方弁２２が実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄとが連通するように、また、ポートｂとポートｃとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房サイクルとなる。

冷媒回路１０が暖房サイクルとして機能する状態で圧縮機２１が駆動すると、圧縮機２１から吐出された冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管４５を流れて、閉鎖弁２６を介してガス管９へと流入する。

ガス管９を流れる冷媒は、各ガス管接続部５４を介して室内機５−１〜５−１０に分流する。室内機５−１〜５−１０に流入した冷媒は、各室内機ガス管７２を流れて各室内熱交換器５１に流入する。各室内熱交換器５１に流入した冷媒は、各室内機ファン５５の回転により各室内機５の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。

このように、各室内熱交換器５１が凝縮器として機能し、各室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５−１〜５−１０が設置された室内の暖房が行われる。

各室内熱交換器５１から各室内機液管７１に流入した冷媒は、各室内熱交換器５１の冷媒出口側での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように開度が調整された各室内機膨張弁５２を通過する際に減圧される。ここで、目標冷媒過冷却度は、室内機５−１〜５−１０の各々で要求される暖房能力に基づいて定められるものである。また、暖房能力は、各室内機５−１〜５−１０において、設定された設定温度と検出した室内温度との温度差に基づいて決定されるものである。

各室内機膨張弁５２で減圧された冷媒は、各室内機液管７１から各液管接続部５３を介して液管８に流出する。液管８で合流し閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は室外機液管４４を流れ、室外熱交換器２３の冷媒出口側での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように開度が調整された室外機膨張弁２４を通過する際にさらに減圧される。ここで、目標冷媒過熱度は、予め試験などを行って求められて、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものであり、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒過熱度を目標冷媒過熱度とすれば、液バックが発生しないことが確認できている値である。

室外機膨張弁２４で減圧された冷媒は、室外機液管４４を流れて室外熱交換器２３に流入し、最大回転数とされている室外機ファン２８の回転によって室外機５の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から冷媒配管４３へと流入した冷媒は、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

＜冷房運転＞
空気調和装置１が冷房運転を行う場合は、図１（Ａ）に示すように、四方弁２２が破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するように、また、ポートｃとポートｄとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１が蒸発器として機能するとともに、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

冷媒回路１０が冷房サイクルとして機能する状態で圧縮機２１が駆動すると、圧縮機２１から吐出された冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管４３を介して室外熱交換器２３へと流入する。室外熱交換器２３へと流入した冷媒は、室外機ファン２８の回転によって室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から室外機液管４４へと流出した冷媒は、開度が全開とされている室外機膨張弁２４を通過し、閉鎖弁２５を介して液管８に流出する。

液管８を流れる冷媒は、各液管接続部５３を介して室内機５−１〜５−１０に流入する。室内機５−１〜５−１０に流入した冷媒は各室内機液管７１を流れ、各室内熱交換器５１の各々の冷媒出口での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように開度が調整された各室内機膨張弁５２を通過する際に減圧される。ここで、目標冷媒過熱度は、室内機５−１〜５−１０の各々で要求される冷房能力に基づいて定められるものである。また、冷房能力は、各室内機５−１〜５−１０において、設定された設定温度と検出した室内温度との温度差に基づいて決定されるものである。

各室内機液管７１から各室内熱交換器５１に流入した冷媒は、各室内機ファン５５の回転により室内機５−１〜５−１０の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、各室内熱交換器５１が蒸発器として機能し、各室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って冷却された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５−１〜５−１０が設置された室内の冷房が行われる。

各室内熱交換器５１から各室内機ガス管７２に流出した冷媒は、各ガス管接続部５４を介してガス管９に流出する。ガス管９で合流し閉鎖弁２６を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管４５、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

＜室内機の要求する空調能力に応じた圧縮機制御＞
ここまでに説明した本実施形態の空気調和装置１は、室内機５−１〜５−１０毎に、使用者が設定した空調運転時の室内温度の目標値である設定温度（以降、設定温度Ｔｐと記載する）から室内温度センサ６３で検出した室内温度（以降、室内温度Ｔｒと記載する）を減じた温度差（以降、温度差ΔＴと記載する）を算出する。そして、各温度差ΔＴの中で一番大きい温度差ΔＴに基づいた要求能力、つまり、室内機５−１〜５−１０が要求する空調能力（暖房運転時は暖房能力／冷房運転時は冷房能力）のうちの最大要求能力をシステム要求能力とし、このシステム要求能力に基づいて目標蒸発温度あるいは目標凝縮温度が設定されて、これら目標蒸発温度あるいは目標凝縮温度が実現できるように圧縮機２１の回転数が制御される。このように、目標蒸発温度あるいは目標凝縮温度が実現できるように圧縮機２１の回転数が制御されることで、最大要求能力となっている室内機と、これ以外の要求する空調能力が最大要求能力より小さい室内機とに、各々で必要となる量の冷媒が供給される。

図２に示すのは、各室内機５−１〜５−１０で設定された設定温度Ｔｐや各室内機５−１〜５−１０の室内温度センサ６３で検出した室内温度Ｔｒなどを、室内機５−１〜５−１０毎に記憶する室内機運転状態テーブル３００である。尚、図２では、一例として空気調和装置１が暖房運転を行っている場合の室内機運転状態テーブル３００を示している。この室内機運転状態テーブル３００は、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている。

具体的には、室内機運転状態テーブル３００には、室内機５−１〜５−１０毎に、室内機５−１〜５−１０の番号（ここでは、室内機５−１は「１」というように、記号の末尾としている）、運転モード（ここでは、全て「暖房」となっている）、設定温度Ｔｐ（単位：℃）、室内温度Ｔｒ（単位：℃）、設定温度Ｔｐと室内温度Ｔｒとの温度差（単位：℃。以降、温度差ΔＴと記載する）、室内機５−１〜５−１０のうち温度差ΔＴが一番大きくて要求する空調能力（ここでは、暖房能力）が最大（以降、最大要求能力と記載する場合がある）を要求している室内機であるか否かを「該当」／「非該当」で示す最大要求能力室内機、および、後述する要求能力無視条件が成立して上述した温度差ΔＴが一番大きい室内機が要求する最大要求能力を無視するか否かを「適用」／「非適用」で示す能力無視適用の６つの項目が記憶されている。

室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、室内機５−１〜５−１０の各々で設定温度Ｔｐが変更されたことを含む信号を通信部２３０を介して取り込む度に、また、室内機５−１〜５−１０の各々で室内温度センサ６３が検出した室内温度Ｔｒを定期的（例えば、３分毎）に取り込む度に、室内機運転状態テーブル３００の設定温度Ｔｐや室内温度Ｔｒの項目を更新する。また、ＣＰＵ２１０は、設定温度Ｔｐや室内温度Ｔｒを取り込む度に、温度差ΔＴを算出して室内機運転状態テーブル３００の温度差ΔＴの項目を更新する。尚、温度差ΔＴは、暖房運転時は設定温度Ｔｐから室内温度Ｔｒを減じることとし、冷房運転時は室内温度Ｔｒから設定温度Ｔｐを減じることとする。

ところで、図２に示す暖房運転時の室内機運転状態テーブル３００では、室内機５−６を除く全ての室内機で温度差ΔＴが０℃〜１．５℃であるのに対し、室内機５−６では室内温度Ｔｒが他の室内機における室内温度Ｔｒより低い温度であることによって温度差ΔＴが４．０℃となっており、他の室内機の温度差ΔＴも含めた中で一番大きい温度差ΔＴ（以降、最大温度差ΔＴｍと記載する）となっている。このようなことが起こる状況として、室内機５−６の空調負荷が他の室内機の空調負荷と比べて一時的に大きくなる可能性のある場所、例えば、窓際や部屋の出入り口に近い場所に設置されている状況が考えられる。

具体的には、室内機５−６が窓際に設置されている場合、夏季には日射によって室内機５−６が検出する室内温度Ｔｒが他の室内機が検出する室内温度Ｔｒより高くなることがある。この日射による室内温度Ｔｒへの影響は、窓から部屋に日射が差し込む時間の長さや太陽の位置によって変化する。また、冬季には窓からの冷気によって室内機５−６が検出する室内温度Ｔｒが他の室内機が検出する室内温度Ｔｒより低くなることがある。この窓からの冷気による影響は、日射の有無や外の風速によって変化する。

また、室内機５−６が部屋の出入り口に近い場所に設置されている場合、出入り口のドアが開閉されて外気が部屋に流入することによって、室内機５−６が検出する室内温度Ｔｒが他の室内機が検出する室内温度Ｔｒと比べて夏季には高くなることがあり、また、冬季には低くなることがある。そして、出入り口からの外気流入による室内温度Ｔｒへの影響は、ドアが開けられている時間の長さや外気温度によって変化する。

上述したように、窓際や出入り口付近において室内機５−６が検出する室内温度Ｔｒが受ける影響は日射やドアの開閉時間などによって変化するため、室内機５−６における温度差ΔＴが最大温度差ΔＴｍとなることも一時的である場合が多い。従って、室内機５−６が要求する空調能力が最大要求能力となることも一時的である場合が多い。このように、室内温度Ｔｒが一時的に変化することに起因して室内機５−６が要求する空調能力が最大要求能力となる場合は、これに応える必要がないのであるが、この場合に室内機５−６が要求する空調能力が最大要求能力となる度にこの最大要求能力に応じた目標蒸発温度あるいは目標凝縮温度が設定され、これら目標蒸発温度あるいは目標凝縮温度が実現できるように圧縮機２１の回転数を上昇させると、空気調和装置１の省エネ性が低下する恐れがあった。

そこで、本実施形態の空気調和装置１では、空調運転中に以下に説明する要求能力無視条件が成立していれば、一時的に温度差ΔＴが大きい室内機が要求する最大要求能力は採用せず、現在発揮されている空調能力を維持するために圧縮機２１の回転数を変化させない。一方、要求能力無視条件が成立していなければ、温度差ΔＴが一番大きい室内機が要求する最大要求能力が発揮できる圧縮機２１の回転数に制御する。

ここで、要求能力無視条件は、予め試験などを行って定められるものであり、以下の３つの要件を全て満たせば、要求能力無視条件が成立する。

要件１：最大温度差ΔＴｍとなっている室内機が所定台数以下（例えば１台）
要件２：最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の各室内機の温度差ΔＴが所定の範囲内（例えば、
１．５℃以内）
要件３：最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の各室内機の温度差ΔＴの平均値（以降、平均温度
差ΔＴａと記載する）よりも最大温度差ΔＴｍが所定値大きい（例えば２℃以上高い）

つまり、要求能力無視条件は、複数の室内機５−１〜５−１０のうちの１台の室内機が他の室内機と比べて著しく大きい空調能力を要求しているか否かを判断するための条件である。

以下、要求能力無視条件の上述した３つの要件について説明する。まず、１つ目の要件（要件１）である「最大温度差ΔＴｍとなっている室内機が所定台数以下である」について説明する。要件１が成立している場合は、高い空調能力を要求している室内機の空調負荷が大きくなっている可能性が高いことを示している。一方、要件１が成立しない場合、つまり、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機が所定台数より多く存在する場合は、多数の室内機で高い空調能力が要求されていることを示しており、この場合は、室内機５−１〜５−１０が設置された部屋全体の空調負荷が大きいと考えられる。つまり、要件１が成立しているか否かを判断することで、最大温度差ΔＴｍとなっている原因が、部屋全体の空調負荷が大きいためであるのか、あるいは、特定の室内機の空調負荷のみが大きくなっているのかを判断することができる。なお、所定台数の具体的な数値は、複数台の室内機のうち、窓際や出入り口付近に設置されている室内機の台数とすればよく、本実施形態の空気調和装置１では、上述したように窓際や出入り口付近に設置されている室内機が室内機５−６のみであるため、１台としている。

次に、２つめの要件（要件２）である「最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の各室内機の温度差ΔＴが所定の範囲内」について説明する。要件２が成立する場合は、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の他の室内機では、室内温度Ｔｒが設定温度Ｔｐ付近の温度となっていることを示しており、この場合は、室内機５−１〜５−１０が設置された部屋が概ね設定温度Ｔｐ付近の温度となっていると考えられる。一方、要件２が成立しない場合は、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の他の室内機以外の他の室内機の温度差ΔＴも（最大温度差ΔＴｍほどではないにしても）大きい値となっており、室内機５−１〜５−１０が設置された部屋において設定温度Ｔｐ付近の温度となっていない箇所が複数個所あると考えられる。つまり、要件２が成立しているか否かを判断することで、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機の温度差ΔＴが、他の室内機の温度差ΔＴと比べて突出して大きいか否かを判断することができる。なお、所定の範囲の具体的な数値は、室内機の台数や設置される部屋の大きさ、部屋の空調負荷などに応じて、空気調和装置ごとに適宜定めればよく、本実施形態の空気調和装置１では、上述したように１．５℃以内としている。

最後に、３つめの要件（要件３）である「最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の各室内機の温度差ΔＴの平均温度差ΔＴａよりも最大温度差ΔＴｍが所定値大きい」について説明する。要件３が成立する場合は、最大温度差ΔＴｍと最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の各室内機の温度差ΔＴとの差が大きいということであり、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機の要求する空調能力がこれ以外の室内機の要求する空調能力に対して著しく大きい値であることを意味する。一方、要件３が成立しない場合は、最大温度差ΔＴｍと最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の各室内機の温度差ΔＴとの差が小さいということであり、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機の要求する空調能力もこれ以外の室内機の要求する空調能力もさほど変わらないということである。つまり、要件３が成立しているか否かを判断することで、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機の要求する空調能力が他の室内機が要求する空調能力に対して著しく大きい値であるか否かを判断することができる。なお、所定値の具体的な数値は、室内機の台数や空調能力の合計値に応じて、空気調和装置ごとに適宜定めればよく、本実施形態の空気調和装置１では、上述したように２℃以上としている。

以上説明した要求能力無視条件の３つの要件が、図２の室内機運転状態テーブル３００に掲載した空気調和装置１の運転状態の場合に当てはまるか否かを見ると、まず、室内機５−１〜５−１０の各温度差ΔＴのうち温度差ΔＴの最大値は室内機５−６の温度差ΔＴ：４．０℃であり、最大温度差ΔＴｍとなっているのは室内機５−６のみであるため、要求能力無視条件の要件１を満たしている。また、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機５−６以外の室内機の各温度差ΔＴは全て１．５℃以内であるため、要求能力無視条件の要件２を満たしている。そして、室内機５−６を除く他の室内機の温度差ΔＴの平均温度差ΔＴａが、（１．５０＋１．００＋０＋１．００＋１．００＋０．５０＋０＋１．００＋０．５０）／９≒０．７２℃であり、この平均温度差ΔＴａ：０．７２℃より最大温度差ΔＴｍ：４．０℃の方が２℃以上高いため、要求能力無視条件の要件３を満たしている。従って、空気調和装置１が暖房運転を行っているときに、室内機５−１〜５−１０の状態が図２の室内機運転状態テーブル３００に示す状態であれば、要件１〜３が全て成立しているので要求能力無視条件が成立している。

上記の内容を踏まえ、室内機運転状態テーブル３００では、室内機５−６のみ能力無視適用の項目が「適用」（他の室内機は全て「非適用」）とされている。室外機２では、要求能力無視条件が成立している場合は、室内機５−６における温度差ΔＴが最大温度差ΔＴｍであっても、この最大温度差ΔＴｍに基づいて決定された最大要求能力をシステム要求能力とはせず、圧縮機２１の回転数も変更しない。一方、要求能力無視条件が成立していない場合は、最大温度差ΔＴｍに基づいて決定された最大要求能力をシステム要求能力とし、このシステム要求能力を発揮できる圧縮機２１の回転数に制御する。なお、要求能力無視条件が成立していない場合は、室内機運転状態テーブル３００の能力無視適用の項目が全て「非適用」とされる。

そして、要求能力無視条件が成立してから所定時間（以降、所定時間ｔと記載する）が経過した後に、室内機５−６から設定温度Ｔｐと室内温度Ｔｒとを取り込んで現在の温度差ΔＴ（以降、現在の温度差ΔＴｎと記載する）を算出する。算出した現在の温度差ΔＴｎが所定の閾温度差ΔＴｔ以上であれば、所定時間ｔの間も室内機５−６が要求する空調能力が小さくなっていないことから、室内機５−６で一時的ではなく大きな空調能力を要求しているものと考えて、先に求めた最大温度差ΔＴｍに基づいた最大要求能力をシステム要求能力とし、このシステム要求能力が発揮できるように圧縮機２１の回転数を制御する。一方、所定時間経過後に算出した現在の温度差ΔＴｎが閾温度差ΔＴｔ未満であれば、室内機５−６における温度差ΔＴが最大温度差ΔＴｍとなったのが一時的なものであると考えて、室内機５−６も含めた全ての室内機５−１〜５−１０の各々の温度差ΔＴの中の最大値に基づいて決定される空調能力を発揮できるように圧縮機２１の回転数を制御する。

ここで、上記所定時間ｔは、室内機５−６で温度差ΔＴが一時的に大きくなった要因がなくなった、例えば、開けられていたドアが閉じられたことによって、室内温度Ｔｒが再び上昇（暖房運転時）あるいは下降（冷房運転時）するのにかかる時間であり、例えば、要求能力無視条件が成立してから室内温度Ｔｒを３回取り込むのに必要な時間（３分間×３＝９分間）とする。また、閾温度差ΔＴｔは、予め試験などを行って求められて記憶部２２０に記憶されている値であり、所定時間ｔが経過した後の室内機５−６で検出する室内温度Ｔｒが上昇（暖房運転時）あるいは下降（冷房運転時）せずに温度差ΔＴがこの閾温度差ΔＴｔ以上の値であれば、室内機５−６における空調負荷が大きくて空調能力を大きくする必要があることを示す値である。

＜圧縮機制御に関わる処理の流れ＞
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施形態における空気調和装置１が空調運転を行う際に、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が、室内機５−１〜５−１０の各々から要求される空調能力を実現するために、圧縮機２１の回転数を制御する際の処理の流れについて説明する。図３において、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。尚、図３では、本発明に関わる処理のみに言及しており、空気調和装置１に関わるその他の一般的な制御については、記載と説明を省略する。また、図３では、前述した設定温度Ｔｐ、室内温度Ｔｒ、温度差ΔＴ、最大温度差ΔＴｍ、現在の温度差ΔＴｎ、所定時間ｔのそれぞれに加えて、システム要求能力をＡｒ、最大要求能力をＡｒｍ、能力減算値をＡｒｐとしている。

まず、ＣＰＵ２１０は、各室内機５−１〜５−１０から設定温度Ｔｐと室内温度Ｔｒを取り込む（ＳＴ１）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、空調運転の開始時や使用者によって設定温度Ｔｐの変更がなされたときに各室内機５−１〜５−１０から送信された設定温度Ｔｐを、通信部２３０を介して取り込む。また、ＣＰＵ２１０は、各室内機５−１〜５−１０の室内温度センサ６３で検出される室内温度Ｔｒを通信部２３０を介して定期的（３分毎）に取り込む。なお、前述したように、ＣＰＵ２１０は、設定温度Ｔｐや室内温度Ｔｒを取り込む度に、記憶部２２０に記憶している室内機運転状態テ−ブル３００の設定温度Ｔｐや室内温度Ｔｒの項目を更新する。

次に、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ各室内機５−１〜５−１０の設定温度Ｔｐから室内温度Ｔｒを減じて、温度差ΔＴを各室内機５−１〜５−１０毎に算出する（ＳＴ２）。なお、ＣＰＵ２１０は、各室内機５−１〜５−１０の温度差ΔＴを算出する度に記憶部２２０に記憶している室内機運転状態テ−ブル３００の温度差ΔＴの項目を更新する。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２で算出した温度差ΔＴの中から最大温度差ΔＴｍを抽出し、この最大温度差ΔＴｍに基づいて最大要求能力Ａｒｍを決定する（ＳＴ３）。

次に、ＣＰＵ２１０は、要求能力無視条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ４）。前述したように、要求能力無視条件は、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機が所定台数以下（本実施形態では、１台）であり、かつ、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の各室内機の温度差ΔＴが所定の範囲内（本実施形態では１．５℃以内）であり、かつ、最大温度差ΔＴｍとなっている室内機以外の各室内機の温度差ΔＴの平均温度差ΔＴａよりも最大温度差ΔＴｍが所定値大きい場合（本実施形態では、２℃以上高い場合）、である。

要求能力無視条件が成立していなければ（ＳＴ４−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３で決定した最大要求能力Ａｒｍをシステム要求能力Ａｒとし圧縮機２１の回転数をこのシステム要求能力Ａｒを発揮できる回転数として（ＳＴ１１）、ＳＴ１に処理を戻す。

要求能力無視条件が成立していれば（ＳＴ４−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３で決定した最大要求能力Ａｒｍ、つまり、要求能力無視条件を満たす室内機（本実施形態では、室内機５−６）の温度差ΔＴに基づいた空調能力は採用せず、現在のシステム要求能力Ａｒおよび現在の圧縮機２１の回転数を維持して（ＳＴ５）、タイマーの計時を開始する（ＳＴ６）。なお、ＣＰＵ２１０は、計時機能を有している。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ６で計時を開始してから所定時間ｔが経過したか否かを判断する（ＳＴ７）。所定時間ｔが経過していなければ（ＳＴ７−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ７に処理を戻して所定時間ｔが経過するのを待つ。

所定時間ｔが経過していれば（ＳＴ７−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、タイマーをリセットし（ＳＴ８）、ＳＴ３で最大温度差ΔＴｍであった室内機、つまり、要求能力無視条件を満たす室内機（本実施形態では、室内機５−６）の最新の設定温度Ｔｐと室内温度Ｔｒとを取り込んで現在の温度差ΔＴｎを算出する（ＳＴ９）。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ９で算出した現在の温度差ΔＴｎが閾温度差ΔＴｔ以上であるか否かを判断する（ＳＴ１０）。なお、ＣＰＵ２１０は、現在の温度差ΔＴｎの絶対値と閾温度差ΔＴｔとを比較する。

現在の温度差ΔＴｎが閾温度差ΔＴｔ以上でなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１に処理を戻す。現在の温度差ΔＴｎが閾温度差ΔＴｔ以上であれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１１に処理を進める。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１では、空調運転を行っているときに要求能力無視条件が成立していれば、最大温度差ΔＴｍに基づく最大要求能力をシステム要求能力とせず、圧縮機２１の回転数も変更しない。これにより、温度差ΔＴが一時的に大きくなった室内機以外の室内機で頻繁にサーモオフ／サーモオンを繰り返すことを抑制できる。

また、要求能力無視条件が成立してから所定時間ｔが経過した後に、要求能力無視条件を満たす室内機の現在の温度差ΔＴｎを算出し、この温度差が閾温度差ΔＴ以上であれば、所定時間ｔｐが経過する前に算出した最大温度差ΔＴｍに基づいた要求能力をシステム要求能力とし、このシステム要求能力が発揮できる圧縮機２１の回転数とする。これにより、要求能力無視条件を満たす室内機において空調負荷が高いなどの理由で本当に高い空調能力が必要な場合は当該空調能力を発揮させることができるので、使用者の快適性を損なうことがない。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５−１〜５−１０ 室内機
２１ 圧縮機
５１ 室内熱交換器
６３ 室内温度センサ
２００ 室外機制御手段
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
２３０ 通信部
２４０ センサ入力部
Ａｒ 要求能力
Ａｒｍ 最大要求能力
Ａｒｐ 能力減算値
Ｔｐ 設定温度
Ｔｒ 室内温度
ΔＴ 温度差
ΔＴａ 平均温度差
ΔＴｍ 最大温度差
ΔＴｎ 現在の温度差
ｔ 所定時間

Claims (2)

1. 圧縮機を有する室外機と、
   室内温度を検出する室内温度検知手段を有する複数台の室内機と、
   前記圧縮機の駆動制御を行う制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記各室内機から、前記室内温度検知手段で検出した室内温度と、前記各室内機で設定された空調運転の目標温度である設定温度とを取り込み、前記室内機毎に前記設定温度から前記室内温度を減じて温度差を求め、前記各温度差のうちの一番大きい最大温度差に基づいて最大要求能力を求め、同最大要求能力が発揮できる回転数で前記圧縮機を制御し、
   空調運転中に要求能力無視条件が成立していれば、前記圧縮機の制御を変更せず、
   前記要求能力無視条件は、前記最大温度差となっている室内機が１台であり、かつ、同最大温度差となっている室内機以外の全ての前記室内機の温度差の平均値よりも前記最大温度差が所定値大きい、とする、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御手段は、
   空調運転中に要求能力無視条件が成立した場合は、所定時間の間、前記圧縮機の回転数を変更しない状態を維持し、
   前記所定時間が経過すれば、前記要求能力無視条件の対象となる室内機における前記設定温度から前記室内温度を減じて現在の温度差を算出し、
   前記現在の温度差の絶対値が予め定められた閾温度差より大きい場合は、前記最大要求能力を発揮できる回転数で前記圧縮機を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

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