JPH10267358A - 集合ダクト型空気調和システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度制御性や耐久性等の向上を図った集合ダ
クト型空気調和システムを提供する。 【解決手段】 室外側ＥＣＵ５１は、最高吹出温度Ｔbm
axが強制駆動判定閾値Ｔbth以上であった場合、他の室
外側ＥＣＵ５１に指令を出力して全室外ユニット３ａ，
３ｂ内の圧縮機１３をフル駆動させる一方、室内側ＥＣ
Ｕ４１に指令を出力して全室内ユニット１ａ，１ｂ内の
電動膨張弁９を開放させる。また、最高吹出温度Ｔbmax
が低下した後には、室温平均値Ｔraveが設定温度Ｔset
より高ければ、室温平均値Ｔraveと設定温度Ｔsetとの
温度偏差ΔＴを算出した後、温度偏差ΔＴに基づき図示
しないマップから空調機運転台数Ｎdを決定し、各室外
ユニット３ａ，３ｂのうちで累積運転時間Ｔtotalの少
ないものを選択し、それらの圧縮機１３の起動と電動膨
張弁９の開放とを行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集合ダクト型空気
調和システムに係り、詳しくは、温度制御性の向上等を
図る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大店舗や大規模オフィスビル等の
冷暖房には、装置コストの低減や設備工事の容易化等を
図るべく、集合ダクト型空気調和システムが用いられる
ことが多くなっている。集合ダクト型空気調和システム
は、多数の被空調ゾーンに冷温風を供給するための集合
吹出ダクトを建屋に設置すると共に、集合吹出ダクトの
各給気側ブランチに空気調和機の室内ユニットを一台ず
つ配したものである。通常、各室内ユニットはそれぞれ
独立した室外ユニットに接続されているため、空気調和
機の台数は給気側ブランチの本数と同一となる。

【０００３】各空気調和機に内蔵された駆動制御装置
は、室内ユニットに設けられた吹出温センサや室温セン
サを介して吹出温度や室温を検出し、その検出結果に応
じて膨張弁の開度や圧縮機を駆動制御する。例えば、冷
房運転の開始直後には、室内熱交換器温度を速やかに低
下させるべく、吹出温センサにより検出された吹出温度
が目標吹出温度に低下するまで、膨張弁が全開にされ、
圧縮機も連続的に駆動される。そして、吹出温度が設定
温度に低下した後は、室温センサにより検出された室温
に基づいて、膨張弁の弁開度制御と圧縮機の駆動制御と
が開始される。

【０００４】集合ダクト型空気調和システムを採用する
ことにより、全空調ゾーンに対して略均一な冷暖房が行
える他、単一の空気調和機ではなしえない大空間の空気
調和を実現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】集合ダクト型空気調和
システムでは、各空気調和機が独立して運転されること
に起因し、温度制御性や耐久性が低下する等の問題があ
った。

【０００６】例えば、冷房運転時において各空気調和機
間の個体差等により吹出温度が異なった場合、吹出温度
が設定温度に低下した空気調和機から順次室温に基づく
制御に移行する。これにより、熱交換器温度が低下して
いない室内ユニットが存在するにも拘わらず、一部の空
気調和機の発生能力が低下することになり、空気調和シ
ステム全体としては冷房の立ち上がりが遅れる。一方、
室温センサによる制御に移行した後においては、室温の
変動に伴う膨張弁の開閉動や圧縮機の起動・停止が各空
気調和機で個別に行われるため、これらの機器の摺動部
や回転部等が早期に摩耗する虞があった。また、室温セ
ンサの検出値等に個体差があった場合、特定の空気調和
機の稼働率が高くなり、その空気調和機の圧縮機等を比
較的短期間で交換せざるを得なくなる虞もあった。

【０００７】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
温度制御性や耐久性等の向上を図った集合ダクト型空気
調和システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明では、室内ユニットと室外ユニット
とから構成された複数の空気調和機と、各給気側ブラン
チに前記室内ユニットがそれぞれ配された集合吹出ダク
トとを有する集合ダクト型空気調和システムであって、
前記室内ユニットの吹出側に設けられ、各室内ユニット
の吹出温度を個々に検出する吹出温センサと、前記室内
ユニットの吸込側に設けられ、被空調空間の室温を検出
する室温センサと、各室内ユニットの吹出温度と目標吹
出温度との偏差をそれぞれ算出する吹出温度差算出手段
と、この吹出温度差算出手段の算出結果の絶対値のう
ち、最も大きいものが所定の閾値を上回っているか否か
を判定する強制駆動判定手段と、この強制駆動判定手段
の判定結果が肯定であった場合、前記室温に拘わらず、
全室外ユニットを所定能力で強制駆動する室外ユニット
駆動制御手段とを備えたものを提案する。

【０００９】この発明では、例えば冷房運転開始時に各
室内ユニット間で吹出温度が異なっていても、最も高い
吹出温度が目標吹出温度に低下するまで全室外ユニット
が最大能力で駆動され、これにより、冷房運転が短時間
で立ち上がることになる。

【００１０】また、請求項２の発明では、室内ユニット
と室外ユニットとから構成された複数の空気調和機と、
各給気側ブランチに前記室内ユニットがそれぞれ配され
た集合吹出ダクトとを有する集合ダクト型空気調和シス
テムであって、前記室内ユニットの吸込側に設けられ、
被空調空間の室温を検出する室温センサと、前記被空調
空間の室温と目標室温との偏差に応じて前記室外ユニッ
トの駆動台数を設定する駆動台数設定手段と、この駆動
台数設定手段の設定結果に基づき、一部の室外ユニット
のみを所定能力で駆動する室外ユニット駆動制御手段と
を備えたものを提案する。

【００１１】この発明では、例えば室温と目標室温との
偏差が小さい場合には、一部の室外ユニットのみが最大
能力で駆動されることにより、他の室外ユニットの累積
運転時間が短縮される。

【００１２】また、請求項３の発明では、室内ユニット
と室外ユニットとから構成された複数の空気調和機と、
各給気側ブランチに前記室内ユニットがそれぞれ配され
た集合吹出ダクトとを有する集合ダクト型空気調和シス
テムであって、前記室内ユニットの吹出側に設けられ、
各室内ユニットの吹出温度を個々に検出する吹出温セン
サと、前記室内ユニットの吸込側に設けられ、被空調空
間の室温を検出する室温センサと、各室内ユニットの吹
出温度と目標吹出温度との偏差をそれぞれ算出する吹出
温度差算出手段と、この吹出温度差算出手段の算出結果
の絶対値のうち、最も大きいものが所定の閾値を上回っ
ているか否かを判定する強制駆動判定手段と、前記被空
調空間の室温と目標室温との偏差に応じて前記室外ユニ
ットの駆動台数を設定する駆動台数設定手段と、この強
制駆動判定手段の判定結果が肯定であった場合、前記室
温に拘わらず、全室外ユニットを所定能力で強制駆動
し、前記判定結果が否定であった場合、前記駆動台数設
定手段の設定結果に基づき、一部の室外ユニットのみを
所定能力で駆動する室外ユニット駆動制御手段とを備え
ものを提案する。

【００１３】この発明では、例えば冷房運転開始時に各
室内ユニット間で吹出温度が異なっていても、最も高い
吹出温度が目標吹出温度に低下するまで全室外ユニット
が最大能力で駆動され、冷房運転が短時間で立ち上がる
一方、室温と目標室温との偏差が小さい場合には、半数
の室外ユニットのみが最大能力で駆動されることによ
り、他の室外ユニットの累積運転時間が短縮される。

【００１４】また、請求項４の発明では、請求項２また
は３の集合ダクト型空気調和システムにおいて、前記室
外ユニット駆動制御手段は、一部の室外ユニットのみを
駆動するにあたり、累積運転時間の短いものを優先させ
るものを提案する。

【００１５】この発明では、長期間に亘って空調システ
ムの運転が行われると、各室内ユニットの累積運転時間
が平準化される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は、本発明に係る集合ダ
クト型空気調和システムの回路構成を示す概略図であ
る。尚、図１中には、実線で冷媒回路を示し、一点鎖線
で電気回路を示してある。

【００１７】図１に示したように、本実施形態の空気調
和システムは、複数台の室内ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ
…（以下、１ａ，１ｂで代表させる）と各室内ユニット
１ａ，１ｂに対応する複数台の室外ユニット３ａ，３
ｂ，３ｃ…（以下、３ａ，３ｂで代表させる）とから構
成されている。各室内ユニット１ａ，１ｂと各室外ユニ
ット３ａ，３ｂとは、室内外通信バスライン２により接
続されており、シリアル通信により信号の授受を行う。
また、各室内ユニット１ａ，１ｂはリモコン通信用バス
ライン４によっても接続されており、こちらもシリアル
通信により信号の授受を行う。尚、室内ユニット１ａに
はリモコン５が付設されており、ユーザによる運転／停
止や温度調節等の運転指令の入力が行われる。

【００１８】室内ユニット１ａ側には、室内熱交換器
６、電動ファン７、電動膨張弁９等が設置されている。
また、室外ユニット３側には、圧縮機１３、電磁式の四
方弁１５、室外熱交換器１７、電動ファン１９、アキュ
ムレータ２１、レシーバタンク２３等が設置されてい
る。冷媒回路を構成する機器は、ガス冷媒あるいは液冷
媒の流通に供される冷媒配管３１〜３８により接続され
ている。図中、２５はガスエンジンであり、フレキシブ
ルカップリング２７を介して、圧縮機１３を駆動する。

【００１９】各室内ユニット１ａ，１ｂ内には、ＣＰＵ
を始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥ
ＰＲＯＭ等から構成された、室内側コントロールユニッ
ト（以下、室内側ＥＣＵと記す）４１が設置されてい
る。室内側ＥＣＵ４１には、室内外通信バスライン２お
よびリモコン通信用バスライン４の他、リモコン５、電
動ファン７、電動膨張弁９、室温Ｔrを検出する室温セ
ンサ４３、室内熱交換器６からの吹出温度Ｔbを検出す
る吹出温センサ４５等が接続している。

【００２０】また、各室外ユニット３ａ，３ｂ内には、
ＣＰＵを始め、入出力インタフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ
等から構成された、室外側コントロールユニット（以
下、室外側ＥＣＵと記す）５１が設置されている。室外
側ＥＣＵ５１には、室内外通信バスライン２の他、四方
弁１５、電動ファン１９、ガスエンジン２５、外気温Ｔ
aを検出する外気温センサ８５等が接続している。

【００２１】図２に示したように、各室内ユニット１
ａ，１ｂは、集合吹出ダクト６１の各給気側ブランチ６
３ａ，６３ｂ，６３ｃ…（以下、６３ａ，６３ｂで代表
させる）に接続されている。各室内ユニット１ａ，１ｂ
から集合吹出ダクト６１内に供給された冷風あるいは温
風は、図示しない吹出側ブランチを介して、多数の被空
調ゾーンに放出される。図中、７１は集合環流ダクトで
あり、７３は各給気側ブランチ６３ａ，６３ｂに介装さ
れた逆流防止チャンバである。

【００２２】次に、冷房運転時における冷媒の流れを説
明する。

【００２３】室外ユニット３内では、冷媒配管３８から
圧縮機１３に吸引されたガス冷媒が、断熱圧縮により高
温高圧となって圧縮機１３から吐出され、冷媒配管３
１、四方弁１５、冷媒配管３２を経由して室外熱交換器
１７に流入する。高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器
１９内を通過する間に外気により冷却され、凝縮するこ
とにより液冷媒となった後、冷媒配管３３、レシーバタ
ンク２３、冷媒配管３４を経由して各室内ユニット１
ａ，１ｂの電動膨張弁９に流入する。

【００２４】液冷媒は、電動膨張弁９で流量を調整され
た後、冷媒配管３５を経由して室内熱交換器６に流入す
る。液冷媒は、室内熱交換器６内を通過する間に気化し
てガス冷媒となり、気化潜熱により電動ファン７が送風
した室内空気を冷却する。室内熱交換器６内で気化した
ガス冷媒は、冷媒配管３６から室外ユニット３内の四方
弁１５、冷媒配管３７を経由してアキュムレータ２１に
流入し、冷媒配管３８から再び圧縮機１３に吸引され
る。

【００２５】さて、リモコン５からの指令により空気調
和システムが冷房運転を開始すると、室外ユニット３ａ
の室外側ＥＣＵ５１は、所定の制御インターバルで図３
に示した空調制御サブルーチンを繰り返し実行する。

【００２６】空調制御を開始すると、室外側ＥＣＵ５１
は、先ずステップＳ１で、リモコン５から入力された設
定温度Ｔsetを始め、各室内ユニット１ａ，１ｂにおけ
る室温Ｔrや吹出温度Ｔb等、種々の運転情報を読み込
む。尚、室温Ｔrおよび吹出温度Ｔbは、各室内ユニット
１ａ，１ｂの室温センサ４３や吹出温センサ４５により
検出された後、室内外通信バスライン２を介して、室内
側ＥＣＵ４１から室外ユニット３ａの室外側ＥＣＵ５１
に入力する。

【００２７】運転情報の読み込みを終えると、室外側Ｅ
ＣＵ５１は、ステップＳ３で、各室内ユニットで検出さ
れた吹出温度Ｔbのうち最も高いもの、すなわち最高吹
出温度Ｔbmaxが強制駆動判定閾値Ｔbth以上であるか否
かを判定する。本実施形態の場合、強制駆動判定閾値Ｔ
bthは、設定温度Ｔset等に基づいてマッピングされてい
るが、所定の演算式を用いて算出するようにしてもよ
い。

【００２８】冷房運転が開始されても、暫くの間は室内
熱交換器６の温度が高く、ステップＳ３の判定はＹesと
なるため、室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ５で空気調
和システムの強制駆動を行わせる。すなわち、他の室外
側ＥＣＵ５１に指令を出力して全室外ユニット３ａ，３
ｂ内の圧縮機１３（すなわち、ガスエンジン２５）をフ
ル駆動させる一方、室内側ＥＣＵ４１に指令を出力して
全室内ユニット１ａ，１ｂ内の電動膨張弁９を開放させ
る。これにより、室内熱交換器６の温度は急速に低下
し、速やかな冷房の立ち上がりが得られる。

【００２９】最高吹出温度Ｔbmaxが強制駆動判定閾値Ｔ
bthより低下して、ステップＳ３の判定がＮoとなると、
室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ７で各室内ユニット１
ａ，１ｂの室温Ｔrの平均値、すなわち室温平均値Ｔrav
eを算出する。しかる後、室外側ＥＣＵ５１は、ステッ
プＳ９で室温平均値Ｔraveが設定温度Ｔset以下に低下
したか否かを判定し、この判定がＹesであれば、ステッ
プＳ１１で、全室外ユニット３ａ，３ｂ内の圧縮機１３
を停止させると共に、全室内ユニット１ａ，１ｂ内の電
動膨張弁９を閉鎖させる。尚、本実施形態では、室内ユ
ニット１ａ，１ｂ内の電動ファン７が三相交流型である
ため、空気調和システムの運転中においては常時所定量
の送風が行われる。

【００３０】一方、ステップＳ９の判定がＮoであった
場合、室外側ＥＣＵ５１は、空気調和システムの容量制
御を開始する。すなわち、先ずステップＳ１３で室温平
均値Ｔraveと設定温度Ｔsetとの温度偏差ΔＴを算出し
た後、ステップＳ１５で温度偏差ΔＴに基づき図示しな
いマップから空調機運転台数Ｎdを決定する。次いで、
室外側ＥＣＵ５１は、ステップＳ１７で、各室外ユニッ
ト３ａ，３ｂのうちで累積運転時間Ｔtotalの少ないも
のを選択し、それらの圧縮機１３を所定の能力で駆動さ
せると共に、電動膨張弁９も所定の開度で開放させる。

【００３１】このように、上記実施形態では、冷房運転
開始時には全ての空気調和機をフル駆動し、最高吹出温
度が所定温度以下に低下したら室外ユニットの累積運転
時間の少ないものを優先して容量制御を行うようにした
ため、冷房運転の速やかな立ち上がりと各室外ユニット
の累積運転時間の平準化とを実現することができた。
尚、上記実施形態は、冷房運転時を例に記載したが、暖
房運転時においても同様の制御を行うものとする。

【００３２】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上記実施形態では、容量制御にあたってマップから
空調機運転台数を決定するようにしたが、温度偏差に応
じて空気調和機の運転台数を１台ずつ増減させるように
してもよいし、例えば、所定温度以上で全ての空気調和
機を運転させ、所定温度以下で半数の空気調和機を運転
させてもよい。また、上記実施形態では、各室内ユニッ
トにそれぞれ室温センサを設け、それらが検出した室温
の平均値を用いるようにしたが、集合環流ダクト内等に
単一の室温センサを設けて、その検出値をそのまま用い
るようにしてもよい。また、上記実施形態は本発明をガ
スヒートポンプ型マルチタイプパッケージエアコンに適
用したものであるが、インバータ型やユニット配置の異
なる種々の空気調和機に適用可能である。また、機器類
の具体的構成や制御の具体的手順等についても、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の空気調和機
によれば、室内ユニットと室外ユニットとから構成され
た複数の空気調和機と、各給気側ブランチに前記室内ユ
ニットがそれぞれ配された集合吹出ダクトとを有する集
合ダクト型空気調和システムであって、前記室内ユニッ
トの吹出側に設けられ、各室内ユニットの吹出温度を個
々に検出する吹出温センサと、前記室内ユニットの吸込
側に設けられ、被空調空間の室温を検出する室温センサ
と、各室内ユニットの吹出温度と目標吹出温度との偏差
をそれぞれ算出する吹出温度差算出手段と、この吹出温
度差算出手段の算出結果の絶対値のうち、最も大きいも
のが所定の閾値を上回っているか否かを判定する強制駆
動判定手段と、この強制駆動判定手段の判定結果が肯定
であった場合、前記室温に拘わらず、全室外ユニットを
所定能力で強制駆動する室外ユニット駆動制御手段とを
備えるようにしたため、例えば冷房運転開始時に各室内
ユニット間で吹出温度が異なっていても、最も高い吹出
温度が目標吹出温度に低下するまで全室外ユニットが最
大能力で駆動され、これにより、冷房運転が短時間で立
ち上がる。

【００３４】また、室内ユニットと室外ユニットとから
構成された複数の空気調和機と、各給気側ブランチに前
記室内ユニットがそれぞれ配された集合吹出ダクトとを
有する集合ダクト型空気調和システムであって、前記室
内ユニットの吸込側に設けられ、被空調空間の室温を検
出する室温センサと、前記被空調空間の室温と目標室温
との偏差に応じて前記室外ユニットの駆動台数を設定す
る駆動台数設定手段と、この駆動台数設定手段の設定結
果に基づき、一部の室外ユニットのみを所定能力で駆動
する室外ユニット駆動制御手段とを備えたものでは、例
えば室温と目標室温との偏差が小さい場合には、一部の
室外ユニットのみが最大能力で駆動されることにより、
他の室外ユニットの累積運転時間が短縮される。

【００３５】更に、室外ユニット駆動制御手段が、一部
の室外ユニットのみを駆動するにあたり、累積運転時間
の短いものを優先させるものでは、長期間に亘って空調
システムの運転が行われると、各室内ユニットの累積運
転時間が平準化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の回路構成を示す概略図で
ある。

【図２】実施形態に係る集合ダクトの概略構成図であ
る。

【図３】空調制御サブルーチンの処理手順を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 室内ユニット ２ 室内外通信バスライン ３ａ，３ｂ 室外ユニット ４ リモコン通信用バスライン ７ 室内熱交換器 ９ 電動ファン １１ 電動膨張弁 １３ 圧縮機 ４１ 室内側ＥＣＵ ４３ 室温センサ ４５ 吹出温センサ ５１ 室外側ＥＣＵ ６１ 集合吹出ダクト ６３ａ，６３ｂ 給気側ブランチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内ユニットと室外ユニットとから構成
   された複数の空気調和機と、各給気側ブランチに前記室
   内ユニットがそれぞれ配された集合吹出ダクトとを有す
   る集合ダクト型空気調和システムであって、 前記室内ユニットの吹出側に設けられ、各室内ユニット
   の吹出温度を個々に検出する吹出温センサと、 前記室内ユニットの吸込側に設けられ、被空調空間の室
   温を検出する室温センサと、 各室内ユニットの吹出温度と目標吹出温度との偏差をそ
   れぞれ算出する吹出温度差算出手段と、 この吹出温度差算出手段の算出結果の絶対値のうち、最
   も大きいものが所定の閾値を上回っているか否かを判定
   する強制駆動判定手段と、 この強制駆動判定手段の判定結果が肯定であった場合、
   前記室温に拘わらず、全室外ユニットを所定能力で強制
   駆動する室外ユニット駆動制御手段とを備えたことを特
   徴とする集合ダクト型空気調和システム。
2. 【請求項２】 室内ユニットと室外ユニットとから構成
   された複数の空気調和機と、各給気側ブランチに前記室
   内ユニットがそれぞれ配された集合吹出ダクトとを有す
   る集合ダクト型空気調和システムであって、 前記室内ユニットの吸込側に設けられ、被空調空間の室
   温を検出する室温センサと、 前記被空調空間の室温と目標室温との偏差に応じて前記
   室外ユニットの駆動台数を設定する駆動台数設定手段
   と、 この駆動台数設定手段の設定結果に基づき、一部の室外
   ユニットのみを所定能力で駆動する室外ユニット駆動制
   御手段とを備えたことを特徴とする集合ダクト型空気調
   和システム。
3. 【請求項３】 室内ユニットと室外ユニットとから構成
   された複数の空気調和機と、各給気側ブランチに前記室
   内ユニットがそれぞれ配された集合吹出ダクトとを有す
   る集合ダクト型空気調和システムであって、 前記室内ユニットの吹出側に設けられ、各室内ユニット
   の吹出温度を個々に検出する吹出温センサと、 前記室内ユニットの吸込側に設けられ、被空調空間の室
   温を検出する室温センサと、 各室内ユニットの吹出温度と目標吹出温度との偏差をそ
   れぞれ算出する吹出温度差算出手段と、 この吹出温度差算出手段の算出結果の絶対値のうち、最
   も大きいものが所定の閾値を上回っているか否かを判定
   する強制駆動判定手段と、 前記被空調空間の室温と目標室温との偏差に応じて前記
   室外ユニットの駆動台数を設定する駆動台数設定手段
   と、 この強制駆動判定手段の判定結果が肯定であった場合、
   前記室温に拘わらず、全室外ユニットを所定能力で強制
   駆動し、前記判定結果が否定であった場合、前記駆動台
   数設定手段の設定結果に基づき、一部の室外ユニットの
   みを所定能力で駆動する室外ユニット駆動制御手段とを
   備えたことを特徴とする集合ダクト型空気調和システ
   ム。
4. 【請求項４】 前記室外ユニット駆動制御手段は、一部
   の室外ユニットのみを駆動するにあたり、累積運転時間
   の短いものを優先させることを特徴とする請求項２また
   は３に記載の集合ダクト型空気調和システム。