JP3660120B2

JP3660120B2 - 空気調和装置の制御方法

Info

Publication number: JP3660120B2
Application number: JP06854398A
Authority: JP
Inventors: 広有柴; 等飯島; 誠司井上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: JPH11264621A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気調和装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は、例えば特開平７−３１８１８６号公報に示された従来の各冷媒回路間に共通の熱交換器を備えて熱移動を行う空気調和装置の冷媒回路図である。
図１８に基づいて、上記従来の空気調和装置の冷媒回路構成について説明する。空調ユニット１，２は室外機１００と室内機１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを環状に接続してなる冷凍サイクルＡ及びＢを構成し、熱交換器回路Ｃは、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１と空調ユニット１，２それぞれに共通する冷媒熱交換器ＨＥを備えており、蓄熱回路Ｄは蓄熱漕用膨張弁ＥＶ２と空調ユニット１，２それぞれに共通する蓄熱漕ＳＴＲを備え、室内側熱交換器に対して並列にバイパス弁ＢＶ２を備えたバイパス回路を設置し、かつ熱交換回路Ｃを第１二方弁ＫＶ１、及び第２二方弁ＫＶ２を介して、また蓄熱回路Ｄを第３二方弁ＫＶ３、及び第４二方弁ＫＶ４を介して、各空調ユニット１，２の室外側膨張弁１０４と室内側膨張弁１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃとの間に接続する。
【０００３】
次に、動作を図１８に基づいて説明する。
昼間冷房運転で空調ユニット１から空調ユニット２へ系統間の熱移動を行う場合、冷媒熱交換器ＨＥにおいて、空調ユニット１の室外熱交換器１０３を出た後、冷媒熱交換器ＨＥに流入した高温高圧の液冷媒と、空調ユニット２の室外熱交換器１０３を出た後、冷媒熱交換器用膨張弁ＥＶ１により減圧されて冷媒熱交換器ＨＥの第２熱交換部１１３で蒸発した低温低圧の二相冷媒とが熱交換することにより、空調ユニット１から空調ユニット２へ系統間の熱移動が可能になる。
即ち、空調ユニット２における余剰冷房能力分により空調ユニット１の過冷却度が増大し、室内機１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃでの冷房能力増大が図れ、空調ユニット１の冷房負荷に対応できる。
【０００４】
昼間暖房運転で空調ユニット１から空調ユニット２へ系統間の熱移動を行う場合、冷媒熱交換器ＨＥにおいて、空調ユニット２の圧縮機１０１吐出後、第１バイパス弁ＢＶ１を介して冷媒熱交換器ＨＥに流入した高温高圧ガス冷媒と、空調ユニット１の室内側膨張弁１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃにて減圧され、冷媒熱交換器ＨＥに流入した低温低圧２相冷媒とが熱交換することにより、空調ユニット２から空調ユニット１へ系統間の熱移動が可能になる。
即ち、空調ユニット２における余剰暖房能力分を空調ユニット１の蒸発能力増大に補填し、つまり暖房能力増大が図れ、空調ユニット１の暖房負荷に対応できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の空気調和装置において、複数の冷媒回路間で熱移動を行う場合の動作については具体例を上げて明示しているが、熱移動を行う運転に入る条件及び熱移動制御手順については明記されていない。
また熱移動用の熱交換器は冷媒回路の液管に対して並列に接続されおり、バイパスさせるための開閉弁や膨張機構が設置されており、冷媒回路部品及び制御対象が多く、その分複雑になる。
【０００６】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、複数の冷媒回路において、それぞれの負荷の大小によって各冷媒回路間で熱移動させて能力補填や暖房運転を継続したまま除霜することを可能にする冷凍サイクルの制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空気調和装置の制御方法は、圧縮機または冷媒ポンプと、四方弁または冷暖切換弁と、熱源側熱交換器と、熱源側膨張機構と、負荷側膨張機構と、負荷側熱交換器と、前記四方弁または冷暖切換弁と前記圧縮機または冷媒ポンプとを環状に接続して構成される複数の冷媒回路と、この冷媒回路の熱源側膨張機構と負荷側膨張機構との間に接続され、冷媒回路によって共有される共通熱交換器とを備えた空気調和装置において、各冷媒回路間で熱移動を行わない場合に、ある冷媒回路で前記圧縮機または冷媒ポンプの運転容量を最大にしても使用者の要求能力を確保できない場合、余剰の運転容量が存在してかつ前記共通熱交換器を介して能力不足回路との間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が生じない他の冷媒回路を選択し、この選択された他の冷媒回路の圧縮機または冷媒ポンプの運転容量を増加させると同時に、選択された他の冷媒回路及び能力不足のある冷媒回路において、共通熱交換器へ流通する冷媒温度を共通熱交換器の両端に各冷媒回路ごとに接続された熱源側膨張機構及び負荷側膨張機構の絞り具合を制御して熱移動方向及び量を調整し、能力不足のある冷媒回路の能力を他の冷媒回路の余剰能力で補填するように各冷媒回路間での熱移動を行い、各冷媒回路間で熱移動を行わない場合でも、各冷媒回路は共通熱交換器へ冷媒を流通するものである。
【０００８】
また、この発明に係る空気調和装置の制御方法は、圧縮機または冷媒ポンプと、四方弁または冷暖切換弁と、熱源側熱交換器と、熱源側膨張機構と、負荷側膨張機構と、負荷側熱交換器と、前記四方弁または冷暖切換弁と前記圧縮機または冷媒ポンプとを環状に接続して構成される複数の冷媒回路と、この冷媒回路の熱源側膨張機構と負荷側膨張機構との間に接続され、冷媒回路によって共有される共通熱交換器とを備えた空気調和装置において、冷房運転時に外気温度が予め定められた設定温度以上になった場合に、又は暖房運転時に外気温度が予め定められた設定温度以下になった場合に、全冷媒回路中、運転負荷容量が大きくかつ圧縮機または冷媒ポンプの運転容量も最大値或いは最大値に近いある冷媒回路に対して、余剰の運転容量が存在してかつ前記共通熱交換器を介して能力不足回路との間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が生じない他の冷媒回路を選択し、この選択された他の冷媒回路の圧縮機または冷媒ポンプの運転容量を増加させると同時に、選択された他の冷媒回路及び運転負荷容量が大きいある冷媒回路において、共通熱交換器へ流通する冷媒温度を共通熱交換器の両端に各冷媒回路ごとに接続された熱源側膨張機構及び負荷側膨張機構の絞り具合を制御して熱移動方向及び量を調整し、運転負荷容量が大きいある冷媒回路の能力を前記選択された他の冷媒回路の余剰能力で補填するように各冷媒回路間での熱移動を行い、各冷媒回路間で熱移動を行わない場合でも、各冷媒回路は共通熱交換器へ冷媒を流通するものである。
【０００９】
また、この発明に係る空気調和装置の制御方法は、圧縮機または冷媒ポンプと、四方弁または冷暖切換弁と、熱源側熱交換器と、熱源側膨張機構と、負荷側膨張機構と、負荷側熱交換器と、前記四方弁または冷暖切換弁と前記圧縮機または冷媒ポンプとを環状に接続して構成される複数の冷媒回路と、この冷媒回路の熱源側膨張機構と負荷側膨張機構との間に接続され、冷媒回路によって共有される共通熱交換器とを備えた空気調和装置において、暖房運転中に熱源側熱交換器の霜取を行うある冷媒回路が発生した場合に、余剰の運転容量が存在してかつ前記共通熱交換器を介して能力不足回路との間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が生じない他の冷媒回路を選択し、この選択された他の冷媒回路の圧縮機または冷媒ポンプの運転容量を増加させると同時に、選択された他の冷媒回路及び霜取を行うある冷媒回路において、共通熱交換器へ流通する冷媒温度を共通熱交換器の両端に各冷媒回路ごとに接続された熱源側膨張機構及び負荷側膨張機構の絞り具合を制御して熱移動方向と量を調整し、選択された他の冷媒回路の余剰能力を使用してある冷媒回路の霜取を行うように各冷媒回路間での熱移動を行い、各冷媒回路間で熱移動を行わない場合でも、各冷媒回路は共通熱交換器へ冷媒を流通するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図面を参照して説明する。
図１は実施の形態１の冷媒回路図である。図１において，Ａ、Ｂは熱源側ユニット、Ｘ、Ｙは負荷側ユニット、Ｕは熱移動ユニット、１ａ、１ｂは圧縮機及び加圧ポンプ，２ａ、２ｂは四方弁及び冷暖切換弁、３ａ、３ｂは熱源側熱交換器、４ａ、４ｂは熱源側膨張機構、５ａ、５ｂは負荷側熱交換器、６ａ、６ｂは負荷側膨張機構、７は共通熱交換器、７ａ、７ｂは共通熱交換器パス、１０ａ、１０ｂは吐出配管、１１ａ、１１ｂは熱源側ガス配管、１２ａ、１２ｂは負荷側ガス配管、１３ａ、１３ｂは熱源側液配管、１４ａ、１４ｂは負荷側液配管、１５ａ、１５ｂは吸入配管である。
【００１１】
２１ａ、２１ｂは室内温度センサー、２２ａ、２２ｂは圧縮機及び加圧ポンプ１ａ、１ｂの吐出し温度センサー、２３ａ、２３ｂは圧縮機及び加圧ポンプ１ａ、１ｂの吸込み温度センサー、２４ａ、２４ｂは共通熱交換器熱源側温度センサー、２５ａ、２５ｂは共通熱交換器負荷側温度センサー、２６ａ、２６ｂは霜取検知センサーである。
３１ａ、３１ｂはリモートコントローラ、３２ａ、３２ｂは冷媒回路の駆動部の調整をつかさどる制御部である。
また、Ｐ１、Ｐ２は冷媒回路１、冷媒回路２の使用者、Ｓ１、Ｓ２は負荷側熱交換器６ａ、６ｂが存在する空間である。
【００１２】
次に、冷媒回路１の負荷側熱交換器５ａと同一空間Ｓ１に存在し、冷媒回路１の圧縮機及び加圧ポンプ１ａを動かして冷房運転させている使用者Ｐ１が、冷房運転中にリモートコントローラ３１ａ、及びそこから発進される信号を受信する制御部３２ａ等を介して冷媒回路１への要求温度をさらに低く設定し、その結果冷媒回路１の圧縮機及び加圧ポンプ１ａの運転容量を最大にしても要求温度に到達できない場合に、冷媒回路２の圧縮機及び加圧ポンプ１ｂを運転或は運転容量を大きくすることで、冷媒回路１より冷媒回路２へ熱移動を行い、冷媒回路１の冷房能力を向上させて使用者Ｐ１が要求する空間Ｓ１の温度を確保する方法について図２、図３を用いて説明する。
【００１３】
使用者Ｐ１が空間Ｓ１の温度を再設定する前で、共通熱交換器７間で熱移動を行わない場合は、図２のように熱源側熱交換器３ａは凝縮器として、負荷側熱交換器５ａは蒸発器として動作し、四方弁２ａは冷房モードとして制御され、熱源側膨張機構４ａは吐出し温度センサー２２ａ、或いは吸込み温度センサー２３ａの検知した温度が目標値になるように調整され、負荷側膨張機構６ａはほとんど膨張されないように調整され、共通熱交換器パス７ａを流通する冷媒は低圧２相状態となる。このとき、冷媒回路２は停止していても運転していてもかまわないが、運転する場合は共通熱交換器パス７ｂを流通する冷媒は低圧２相状態にする。
【００１４】
一方、使用者Ｐ１が空間Ｓ１の温度を再設定して、冷媒回路１の共通熱交換器パス７ａから冷媒回路２の共通熱交換器パス７ｂへ熱移動を行う場合は、図３のように熱源側熱交換器３ａ、３ｂは凝縮器として、負荷側熱交換器５ａ、５ｂは蒸発器として動作し、四方弁２ａ、２ｂは冷房モードとして制御され、熱源側膨張機構４ａは冷媒をほとんど膨張させないようにして、熱源側膨張機構４ｂは共通熱交換器負荷側温度センサー２５ａ、或いは吐出し温度センサー２２ａ、或いは吸込み温度センサー２３ａの検知した温度が目標値になるように調整され、負荷側膨張機構６ａは共通熱交換器負荷側温度センサー２５ｂ、或いは吐出し温度センサー２２ｂ、或いは吸込み温度センサー２３ｂの検知した温度が目標値になるように調整され、負荷側膨張機構６ｂは冷媒をほとんど膨張させないように調整される。
以上の各駆動部及び各熱交換器内の状態を表１にまとめる。
【００１５】
【表１】

【００１６】
その結果、共通熱交換器パス７ａを流通する冷媒は高圧液状態となり、共通熱交換器パス７ｂを流通する冷媒は低圧２相状態となるので高圧液状態の方が温度が高いため、熱は共通熱交換器パス７ａから共通熱交換器パス７ｂへと移動して、共通熱交換器パス７ａ出口の過冷却度は増大する。その増大分だけ冷媒回路１の冷房能力が向上する。
【００１７】
次に、運転手順について説明する。まず空間Ｓ１に存在し、冷媒回路１を冷房運転させている使用者が冷房能力を増大させる欲求を持ち、例えばリモートコントローラ３１ａ上で２７℃等の具体的要求温度を入力、或いは「暑いとき」ボタンを押す等すると、その入力信号は冷媒回路１の制御部３２ａが受信し、冷媒回路１の冷房能力を増大させようと、冷媒回路１の圧縮機または加圧ポンプ１ａの運転容量を増大させる。最大容量以下の運転容量で要求温度を確保できた場合は、必要容量だけ運転容量を増大させて本制御を終える。
しかし運転容量を最大容量にしても使用者Ｐ１の要求する空間Ｓ１の温度を確保できない場合、冷媒回路２から能力を補填できるかどうかの判断を行う。その判断内容を以下に列挙する。
【００１８】
まず、冷媒回路２の圧縮機及び加圧ポンプ１ｂの運転容量が、冷媒回路２を冷房運転している使用者Ｐ２が要求する空間Ｓ２温度にするために必要な容量を確保した上でさらに余剰が存在するかどうかを調べる。
例えば圧縮機及び加圧ポンプ１ｂがほとんど最大で運転されている場合は、余剰分がほとんどないので、冷媒回路１の冷房能力を補填できないと判断を下す。次に、圧縮機及び加圧ポンプ１ｂに余剰の運転容量が存在することが判明し、運転容量を増大させた場合、冷媒回路２の吐出し温度センサー２２ｂが検知する温度が圧縮機保護のために設けた温度より上昇していないか、また共通熱交換器負荷側温度センサー２５ｂが検知する温度が凍結防止のために設けた温度より低下していないか等の運転状態を調べ、冷媒回路２中に設けたセンサーから必要な値を読み込み、冷媒回路の状態が設定領域内であるかどうかを調べる。もし設定領域を越えそうな場合は、圧縮機または加圧ポンプ１ｂの運転容量の増大を中止する。
【００１９】
以上の判断から冷媒回路２の余剰能力を把握することができ、その余剰能力内で必要な容量分だけを冷媒回路１に補填する。以上により冷媒回路２から必要な補填能力を得た冷媒回路１は冷房能力を増大させることができる。
一連の手順を行った後、再度使用者より要求がある場合は、本手順を一から繰り返す。以上の制御の流れを図４〜６に示す。
【００２０】
次に、冷媒回路１の負荷側熱交換器５ａと同一空間Ｓ１に存在し、冷媒回路１の圧縮機及び加圧ポンプ１ａを動かして暖房運転させている使用者Ｐ１が、暖房運転中にリモートコントローラ３１ａ等を介して冷媒回路１への要求温度をさらに高く設定し、その結果冷媒回路１の圧縮機及び加圧ポンプ１ａの運転容量を最大にしても要求温度に到達できない場合に、冷媒回路２の圧縮機及び加圧ポンプ１ｂを運転或は運転容量を大きくすることで、冷媒回路２より冷媒回路１へ熱移動を行い、冷媒回路１の暖房能力を向上させて使用者Ｐ１が要求する空間Ｓ１の温度を確保する方法について図７、図８を用いて説明する。
【００２１】
使用者Ｐ１が空間Ｓ１の温度を再設定する前で、共通熱交換器７間で熱移動を行わない場合は、図７のように熱源側熱交換器３ａは蒸発器として、負荷側熱交換器５ａは凝縮器として動作し、四方弁２ａは暖房モードとして制御され、熱源側膨張機構４ａはほとんど膨張されないように調整され、負荷側膨張機構６ａは吐出し温度センサー２２ａ、或いは吸込み温度センサー２３ａの検知した温度が目標値になるように調整され、共通熱交換器パス７ａを流通する冷媒は低圧２相状態となる。このとき、冷媒回路２は停止していても運転していてもかまわないが、運転する場合は共通熱交換器パス７ｂを流通する冷媒は低圧２相状態にする。
【００２２】
一方、使用者Ｐ１が空間Ｓ１の温度を再設定して、冷媒回路２の共通熱交換器パス７ｂから冷媒回路１の共通熱交換器パス７ａへ熱移動を行う場合は、図８のように熱源側熱交換器３ａ、３ｂは蒸発器として、負荷側熱交換器５ａ、５ｂは凝縮器として動作し、四方弁２ａ、２ｂは暖房モードとして制御され、熱源側膨張機構４ａは冷媒をほとんど膨張させないようにして、熱源側膨張機構４ｂは共通熱交換器熱源側温度センサー２４ａ、或いは吐出し温度センサー２２ａ、或いは吸込み温度センサー２３ａの検知した温度が目標値になるように調整され、負荷側膨張機構６ａは共通熱交換器熱源側温度センサー２４ｂ、或いは吐出し温度センサー２２ｂ、或いは吸込み温度センサー２３ｂの検知した温度が目標値になるように調整され、負荷側膨張機構６ｂは冷媒をほとんど膨張させないように調整される。
以上の各駆動部及び各熱交換器内の状態を表２にまとめる。
【００２３】
【表２】

【００２４】
その結果、共通熱交換器パス７ａを流通する冷媒は低圧２相状態となり、共通熱交換器パス７ｂを流通する冷媒は高圧のガス、２相、或いは液状態となるので高圧状態の方が温度が高いため、熱は共通熱交換器パス７ｂから共通熱交換器パス７ａへと移動して、共通熱交換器パス７ａを流通する冷媒温度は上昇する。その結果圧縮機または加圧ポンプ１ａの吸込み冷媒の比重は大きくなり、蒸発圧力上昇により圧縮機の圧縮効率もよくなるため、冷媒回路１ａの循環冷媒量は増大し、その分だけ冷媒回路１の暖房能力が向上する。
【００２５】
次に、運転手順について説明する。まず空間Ｓ１に存在し、冷媒回路１を暖房運転させている使用者が暖房能力を増大させる欲求を持ち、例えばリモートコントローラ３１ａ上で２４℃等の具体的要求温度を入力、或いは「寒いとき」ボタンを押す等すると、その入力信号は冷媒回路１の制御部３２ａが受信し、冷媒回路１の暖房能力を増大させようと、冷媒回路１の圧縮機または加圧ポンプ１ａの運転容量を増大させる。最大容量以下の運転容量で要求温度を確保できた場合は、必要容量だけ運転容量を増大させて本制御を終える。
しかし運転容量を最大容量にしても使用者Ｐ１の要求する空間Ｓ１の温度を確保できない場合、冷媒回路２から能力を補填できるかどうかの判断を行う。その判断内容を以下に列挙する。
【００２６】
まず、冷媒回路２の圧縮機及び加圧ポンプ１ｂの運転容量が、冷媒回路２を暖房運転している使用者Ｐ２が要求する空間Ｓ２温度にするために必要な容量を確保した上でさらに余剰が存在するかどうかを調べる。例えば圧縮機及び加圧ポンプ１ｂがほとんど最大で運転されている場合は、余剰分がほとんどないので、冷媒回路１の暖房能力を補填できないと判断を下す。
次に、圧縮機及び加圧ポンプ１ｂに余剰の運転容量が存在することが判明し、１ｂの運転容量を増大させた場合、冷媒回路２の吐出し温度センサー２２ｂが検知する温度が圧縮機保護のために設けた温度より上昇していないか、また霜取検知センサーが検知する温度が極端な着霜や循環冷媒量低下を防止するために設けた温度より低下していないか、等の運転状態を調べ、冷媒回路２中に設けたセンサーから必要な値を読み込み、冷媒回路の状態が設定領域内であるかどうかを調べる。もし設定領域を越えそうな場合は、運転容量の増大を中止する。
【００２７】
以上の判断から冷媒回路２の余剰能力を把握することができ、その余剰能力内で必要な容量分だけを冷媒回路１に補填する。以上により冷媒回路２から必要な補填能力を得た冷媒回路１は暖房能力を増大させることができる。
一連の手順を行った後、再度使用者より要求がある場合は、本手順を一からくり返す。以上の制御の流れを図９〜１１に示す。
【００２８】
実施形態１では、共通熱交換器を共有する複数の冷媒回路の中で、ある冷媒回路を使用して冷房及び暖房運転を行っている使用者が、さらに能力を必要とする方向で対象空間の要求温度を設定した場合に、その回路の圧縮機及び加圧ポンプの運転容量を増大させ、最大容量にしても使用者の要求温度を確保できない場合に、余剰の運転容量が存在してかつ共通熱交換器を介して能力不足回路間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が発生しない他回路を見つけて、他回路より能力を補填することで使用者の要求する対象空間内温度を確保することを可能にしている。
【００２９】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図面を参照して説明する。
実施の形態２の構成は、上記実施の形態１の図１と同一である。
次に、冷媒回路１の負荷側熱交換器５ａが存在する空間Ｓ１において、冷媒回路１の圧縮機及び加圧ポンプ１ａを動かして冷房運転させている場合、室外ユニットを設置している場所の周囲温度が上昇し、その結果冷媒回路１の圧縮機及び加圧ポンプ１ａの運転容量を最大にしても現行の空間Ｓ１内温度を確保できない場合に、冷媒回路２の圧縮機及び加圧ポンプ１ｂを運転或は運転容量を大きくすることで、冷媒回路１より冷媒回路２へ熱移動を行い、冷媒回路１の冷房能力を向上させて、室外ユニットを設置している場所の周囲温度が上昇する前と同一の空間Ｓ１温度を確保する方法について説明する。
【００３０】
室外ユニットの周囲温度が上昇する前で、共通熱交換器７間で熱移動を行わない場合は、図２のようになりこれは実施の形態１の使用者Ｐ１が空間Ｓ１の温度を再設定する前の説明と同一である。
また室外ユニットの周囲温度が上昇して冷媒回路１の共通熱交換器パス７ａから冷媒回路２の共通熱交換器パス７ｂへ熱移動を行う場合は図３のようになり、これも実施の形態１の使用者Ｐ１が空間Ｓ１の温度を再設定した後の説明と同一なので、いずれも説明を省略する。
【００３１】
次に、運転手順について説明する。まず冷媒回路１の室外ユニットの周囲温度が上昇し始めると凝縮圧力が上昇し、冷媒回路１の冷房能力が低下し始める。この状態が続くと負荷側熱交換器５ａが存在する空間Ｓ１内の温度が上昇する。そこで空間Ｓ１内の温度を一定に保つために圧縮機または加圧ポンプ１ａの運転容量を増大して冷媒回路１の冷房能力低下を防ぐ。最大容量以下の運転容量で冷房能力低下を防ぎ、空間Ｓ１内温度を一定に保つことができた場合は、必要容量だけ運転容量を増大させて本制御を終える。
しかし運転容量を最大容量にしても冷房能力が低下し空間Ｓ１内温度が上昇してしまう場合、冷媒回路２から能力を補填できるかどうかの判断を行う。その判断内容は実施の形態１の判断内容と同一なので説明を省略する。
【００３２】
以上の判断から冷媒回路２の余剰能力を把握することができ、その余剰能力内で必要な容量分だけを冷媒回路１に補填する。以上により冷媒回路２から必要な補填能力を得た冷媒回路１は冷房能力低下を防ぎ、空間Ｓ１内温度を一定に保つことができる。
一連の手順を行った後、室外ユニットの周囲温度がさらに上昇した場合は、本手順を一からくり返す。以上の制御の流れを図１２に示す。
【００３３】
次に、冷媒回路１の負荷側熱交換器５ａが存在する空間Ｓ１において、冷媒回路１の圧縮機及び加圧ポンプ１ａを動かして暖房運転させている場合、室外ユニットを設置している場所の周囲温度が低下し、その結果冷媒回路１の圧縮機及び加圧ポンプの運転容量を最大にしても現行の空間Ｓ１内温度を確保できない場合に、冷媒回路２の圧縮機及び加圧ポンプ１ｂを運転或は運転容量を大きくすることで、冷媒回路２より冷媒回路１へ熱移動を行い、冷媒回路１の暖房能力を向上させて、室外ユニットを設置している場所の周囲温度が低下する前と同一の空間Ｓ１温度を確保する方法について説明する。
【００３４】
室外ユニットの周囲温度が低下する前で、共通熱交換器７間で熱移動を行わない場合は、図７のようになりこれは実施の形態１の使用者Ｐ１が空間Ｓ１の温度を再設定する前の説明と同一である。また室外ユニットの周囲温度が低下して冷媒回路１の共通熱交換器パス７ｂから冷媒回路２の共通熱交換器パス７ａへ熱移動を行う場合は図８のようになり、これも実施の形態１の使用者Ｐ１が空間Ｓ１の温度を再設定した後の説明と同一なので、いずれも説明を省略する。
【００３５】
次に、運転手順について説明する。まず冷媒回路１の室外ユニットの周囲温度が低下し始めると蒸発圧力が低下し、冷媒回路１の暖房能力が低下し始める。この状態が続くと負荷側熱交換器５ａが存在する空間Ｓ１内の温度が低下する。そこで空間Ｓ１内の温度を一定に保つために圧縮機または加圧ポンプ１ａの運転容量を増大して冷媒回路１の暖房能力低下を防ぐ。最大容量以下の運転容量で暖房能力低下を防ぎ、空間Ｓ１内温度を一定に保つことができた場合は、必要容量だけ運転容量を増大させて本制御を終える。
しかし運転容量を最大容量にしても暖房能力が低下し空間Ｓ１内温度が低下してしまう場合、冷媒回路２から能力を補填できるかどうかの判断を行う。その判断内容は実施の形態１の判断内容と同一なので説明を省略する。
【００３６】
以上の判断から冷媒回路２の余剰能力を把握することができ、その余剰能力内で必要な容量分だけを冷媒回路１に補填する。以上により冷媒回路２から必要な補填能力を得た冷媒回路１は暖房能力低下を防ぎ、空間Ｓ１内温度を一定に保つことができる。
一連の手順を行った後、室外ユニットの周囲温度がさらに低下した場合は、本手順を一からくり返す。以上の制御の流れを図１３に示す。
【００３７】
実施形態２では、共通熱交換器を共有する複数の冷媒回路の中で、ある冷媒回路の室外ユニットの周囲温度が上昇或いは低下することにより、冷房及び暖房能力が低下して対象空間内の温度を一定に保てなくなり、さらにその回路の圧縮機及び加圧ポンプの運転容量を増大させ、最大容量にしても対象空間内の温度を一定に保つことができない場合、余剰の運転容量が存在してかつ共通熱交換器を介して能力不足回路間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が発生しない他回路を見つけて、他回路より能力を補填することで対象空間内温度を一定に確保することを可能にしている。
【００３８】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図面を参照して説明する。
実施の形態３の構成は上記実施の形態１の図１と同一である。
暖房運転中の冷媒回路１が、暖房運転を継続しながら冷媒回路２から共通熱交換器７を介して移動した熱を利用して着霜した熱源側熱交換器３ａを除霜する方法を図１４に基づいて説明する。
【００３９】
冷媒回路１において、霜取検知センサー２６ａで検知した温度をモニタリングして一定時間、ある温度以下の状態が続いて熱源側熱交換器３ａの除霜が必要であると制御部３２ａが判断した場合、熱源側熱交換器３ａ、３ｂは蒸発器として、負荷側熱交換器５ａ、５ｂは凝縮器として動作し、四方弁２ａ、２ｂは暖房モードとして制御され、熱源側膨張機構４ａは冷媒をほとんど膨張させないようにして、熱源側膨張機構４ｂは共通熱交換器熱源側温度センサー２４ａ、或いは吐出し温度センサー２２ａ、或いは吸込み温度センサー２３ａの検知した温度が目標値になるように調整され、負荷側膨張機構６ａは共通熱交換器熱源側温度センサー２４ｂ、或いは吐出し温度センサー２２ｂ、或いは吸込み温度センサー２３ｂの検知した温度が目標値になるように調整され、負荷側膨張機構６ｂは冷媒をほとんど膨張させないように調整される。
各駆動部と各熱交換器内の状態を表３に記述する。
【００４０】
【表３】

【００４１】
その結果、共通熱交換器パス７ａを流通する冷媒は低圧２相状態となり、共通熱交換器パス７ｂを流通する冷媒は高圧のガス、２相、或いは液状態となるので高圧状態の方が温度が高いため、熱は共通熱交換器パス７ｂから共通熱交換器パス７ａへと移動して、共通熱交換器パス７ａを流通する冷媒温度は上昇する。その際に共通熱交換器パス７ａの出口過熱度を２０度以上と大きくとり、その後流通する熱源側熱交換器３ａの中で凝縮させて、凝縮熱を用いて除霜する。凝縮器を流通した冷媒は低圧２相状態になり圧縮機１ａ吸込み管へと戻る。
除霜中も冷媒回路１の負荷側熱交換器５ａには高圧ガスが流通するため、負荷側の運転、即ち暖房運転を継続することが可能である。
【００４２】
次に、運転手順について説明する。
霜取検知センサー２６ａで検知した温度をモニタリングして一定時間、ある温度以下の状態が続いて熱源側熱交換器３ａの除霜が必要であると制御部３２ａが判断した場合、まず冷媒回路２から能力を補填できるかどうかの判断を行う。その判断内容は実施の形態１の判断内容と同一なので説明を省略する。
【００４３】
以上の判断から冷媒回路２の余剰能力を把握することができ、その余剰能力内で、冷媒回路１の熱源側熱交換器５ａの除霜に必要な分だけを冷媒回路１に補填する。以上により冷媒回路２から除霜に必要な能力を補填された冷媒回路１は暖房運転を継続しながら熱源側熱交換器３ａの除霜を行うことができる。
以上の制御の流れを図１５、図１６に示す。
【００４４】
以上のようにこの実施形態３では、共通熱交換器を共有する複数の冷媒回路の中で、ある冷媒回路の熱源側熱交換器の除霜が必要と判断された場合、余剰の運転容量が存在してかつ共通熱交換器を介して能力不足回路間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が発生しない他回路を見つけ、他回路より除霜に必要な能力を補填することでその冷媒回路での暖房運転を継続しながら熱源側熱交換器の除霜を可能にしている。
【００４５】
実施の形態３を低温のショーケースに適用する場合の例を図１７に示す。室内に冷媒回路が異なるショーケース（負荷側熱交換器）５ａ、５ｂが存在し、それぞれは圧縮機又は加圧ポンプ１ａ、１ｂ、熱源側熱交換器３ａ、３ｂ、熱源側膨張機構４ａ、４ｂ、負荷側膨張機構６ａ、６ｂ、共通熱交換器７と環状に接続されている。通常、ショーケースに付着した霜を取るには、ショーケースに電熱線を巻いて、除霜したい時に電源を入れ、電熱線をあたため、その熱を利用して除霜する。本実施の形態の場合は他回路の余剰能力を用いて除霜を行うため電熱線は不用である。各駆動部及び各熱交換器内の状態を表４に記述する。
【００４６】
【表４】

【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る空気調和装置によれば、冷媒回路間で共有する共通熱交換器を利用して、ある冷媒回路の能力を他回路の余剰能力を利用して補填して能力を増大させたり、能力低下を抑制することができる。
またある回路の熱源側熱交換器の除霜をする場合に他回路の余剰能力を利用して、暖房運転を継続したまま除霜を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す冷媒回路図である。
【図２】実施の形態１の通常冷房時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図３】実施の形態１のある回路の冷房能力増加時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図４】実施の形態１のある回路の冷房能力増加時の制御フローチャート図である。
【図５】実施の形態１のある回路の冷房能力増加時の制御フローチャート図である。
【図６】実施の形態１のある回路の冷房能力増加時の制御フローチャート図である。
【図７】実施の形態１の通常暖房時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図８】実施の形態１のある回路の暖房能力増加時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図９】実施の形態１のある回路の暖房能力増加時の制御フローチャート図である。
【図１０】実施の形態１のある回路の暖房能力増加時の制御フローチャート図である。
【図１１】実施の形態１のある回路の暖房能力増加時の制御フローチャート図である。
【図１２】実施の形態２のある回路の冷房能力増加時の制御フローチャート図である。
【図１３】実施の形態２のある回路の暖房能力増加時の制御フローチャート図である。
【図１４】実施の形態３の除霜用能力を他回路より補填される場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１５】実施の形態３の除霜用能力を他回路より補填される場合の制御フローチャート図である。
【図１６】実施の形態３の除霜用能力を他回路より補填される場合の制御フローチャート図である。
【図１７】実施の形態３の冷媒回路例としてのショーケース設置例を示す図である。
【図１８】従来の空気調和装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ熱源側ユニット、Ｓ１，Ｓ２負荷側熱交換器の存在する空間、Ｐ１，Ｐ２各冷媒回路を運転させている使用者、Ｘ，Ｙ負荷側ユニット、Ｕ熱移動ユニット、１ａ，１ｂ圧縮機及び加圧ポンプ、２ａ，２ｂ四方弁及び冷暖切換弁、３ａ，３ｂ熱源側熱交換器、４ａ，４ｂ熱源側膨張機構、５ａ，５ｂ負荷側熱交換器、６ａ，６ｂ負荷側膨張機構、７共通熱交換器、７ａ，７ｂ共通熱交換器パス、１０ａ，１０ｂ吐出配管、１１ａ，１１ｂ熱源側ガス配管、１２ａ，１２ｂ負荷側ガス配管、１３ａ，１３ｂ熱源側液配管、１４ａ，１４ｂ負荷側液配管、１５ａ，１１５ｂ吸入配管、２１ａ，２１ｂ室温センサー、２２ａ，２２ｂ吐出温度センサー、２３ａ，２３ｂ吸込み温度センサー、２４ａ，２４ｂ共通熱交換器熱源側温度センサー、２５ａ，２５ｂ共通熱交換器負荷側温度センサー、２５ａ，２５ｂ霜取検知温度センサー、３１ａ，３１ｂリモートコントローラ、３２システムの駆動部の制御部。

Claims

圧縮機または冷媒ポンプと、四方弁または冷暖切換弁と、熱源側熱交換器と、熱源側膨張機構と、負荷側膨張機構と、負荷側熱交換器と、前記四方弁または冷暖切換弁と前記圧縮機または冷媒ポンプとを環状に接続して構成される複数の冷媒回路と、この冷媒回路の前記熱源側膨張機構と前記負荷側膨張機構との間に接続され、前記冷媒回路によって共有される共通熱交換器とを備えた空気調和装置において、
各冷媒回路間で熱移動を行わない場合に、ある冷媒回路で前記圧縮機または冷媒ポンプの運転容量を最大にしても使用者の要求能力を確保できない場合、余剰の運転容量が存在してかつ前記共通熱交換器を介して能力不足回路との間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が生じない他の冷媒回路を選択し、
この選択された他の冷媒回路の前記圧縮機または冷媒ポンプの運転容量を増加させると同時に、前記選択された他の冷媒回路及び前記能力不足のある冷媒回路において、前記共通熱交換器へ流通する冷媒温度を前記共通熱交換器の両端に各冷媒回路ごとに接続された前記熱源側膨張機構及び前記負荷側膨張機構の絞り具合を制御して熱移動方向及び量を調整し、前記能力不足のある冷媒回路の能力を前記他の冷媒回路の余剰能力で補填するように各冷媒回路間での熱移動を行い、
各冷媒回路間で熱移動を行わない場合でも、各冷媒回路は前記共通熱交換器へ冷媒を流通することを特徴とする空気調和装置の制御方法。
圧縮機または冷媒ポンプと、四方弁または冷暖切換弁と、熱源側熱交換器と、熱源側膨張機構と、負荷側膨張機構と、負荷側熱交換器と、前記四方弁または冷暖切換弁と前記圧縮機または冷媒ポンプとを環状に接続して構成される複数の冷媒回路と、この冷媒回路の前記熱源側膨張機構と前記負荷側膨張機構との間に接続され、前記冷媒回路によって共有される共通熱交換器とを備えた空気調和装置において、
冷房運転時に外気温度が予め定められた設定温度以上になった場合に、又は暖房運転時に外気温度が予め定められた設定温度以下になった場合に、前記全冷媒回路中、運転負荷容量が大きくかつ前記圧縮機または冷媒ポンプの運転容量も最大値或いは最大値に近いある冷媒回路に対して、余剰の運転容量が存在してかつ前記共通熱交換器を介して能力不足回路との間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が生じない他の冷媒回路を選択し、
この選択された他の冷媒回路の前記圧縮機または冷媒ポンプの運転容量を増加させると同時に、前記選択された他の冷媒回路及び前記運転負荷容量が大きいある冷媒回路において、前記共通熱交換器へ流通する冷媒温度を前記共通熱交換器の両端に各冷媒回路ごとに接続された前記熱源側膨張機構及び前記負荷側膨張機構の絞り具合を制御して熱移動方向及び量を調整し、前記運転負荷容量が大きいある冷媒回路の能力を前記選択された他の冷媒回路の余剰能力で補填するように各冷媒回路間での熱移動を行い、
各冷媒回路間で熱移動を行わない場合でも、各冷媒回路は前記共通熱交換器へ冷媒を流通することを特徴とする空気調和装置の制御方法。
圧縮機または冷媒ポンプと、四方弁または冷暖切換弁と、熱源側熱交換器と、熱源側膨張機構と、負荷側膨張機構と、負荷側熱交換器と、前記四方弁または冷暖切換弁と前記圧縮機または冷媒ポンプとを環状に接続して構成される複数の冷媒回路と、この冷媒回路の前記熱源側膨張機構と前記負荷側膨張機構との間に接続され、前記冷媒回路によって共有される共通熱交換器とを備えた空気調和装置において、
暖房運転中に前記熱源側熱交換器の霜取を行うある冷媒回路が発生した場合に、余剰の運転容量が存在してかつ前記共通熱交換器を介して能力不足回路との間で熱を移動しても冷媒回路上で問題が生じない他の冷媒回路を選択し、
この選択された他の冷媒回路の前記圧縮機または冷媒ポンプの運転容量を増加させると同時に、前記選択された他の冷媒回路及び前記霜取を行うある冷媒回路において、前記共通熱交換器へ流通する冷媒温度を前記共通熱交換器の両端に各冷媒回路ごとに接続された前記熱源側膨張機構及び前記負荷側膨張機構の絞り具合を制御して熱移動方向と量を調整し、前記選択された他の冷媒回路の余剰能力を使用して前記ある冷媒回路の霜取を行うように各冷媒回路間での熱移動を行い、
各冷媒回路間で熱移動を行わない場合でも、各冷媒回路は前記共通熱交換器へ冷媒を流通することを特徴とする空気調和装置の制御方法。