JPWO2020059077A1

JPWO2020059077A1 - 空気調和機及び制御方法

Info

Publication number: JPWO2020059077A1
Application number: JP2020547543A
Authority: JP
Inventors: 啓伊内; 賢三浦; 尚希今任; 永井　宏幸; 宏幸永井
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2021-08-30
Also published as: WO2020059077A1; EP3855089A1; EP3855089A4; CN112714847A; KR20210042981A

Abstract

実施形態の空気調和機は、一又は複数の室内機と、一又は複数の室外機と、サーモオフ検出部と、制御部と、を持つ。一又は複数の室内機は室内膨張弁及び室内送風機を有する。一又は複数の室外機は圧縮機を有する。サーモオフ検出部は暖房運転時における前記一又は複数の室内機のサーモオフを検出する。制御部は前記一又は複数の室内機の中に暖房運転を行っていない室内機が存在する場合に、前記圧縮機の動作と、前記一又は複数の室内機の室内膨張弁又は室内送風機の動作と、を前記サーモオフの検出結果に基づいて制御する。

Description

本発明の実施形態は、空気調和機及び制御方法に関する。

空気調和機の一種には、一台の室外機に複数の室内機が接続されたマルチ型空気調和機がある。マルチ型空気調和機は、複数の室内機を複数の空間に分散して設置することにより複数の空間の空気調和を一括して行うことができる。このようなマルチ型空気調和機では、全体として暖房運転を行っているときに一部の室内機が暖房運転を行っていない状態（以下「非暖房状態」という。）にあり、それら非暖房状態の室内機において微小量の冷媒が循環している場合がある。従来、このような場合に室内送風機を駆動すると、温風の吐出による熱交換によって冷媒が凝縮し、必要なガス冷媒の量が不足してしまう可能性があった。

特許第３７７８１１７号公報

本発明が解決しようとする課題は、暖房運転中のマルチ型空気調和機において、暖房運転を行っていない室内機から温風が吹き出されることを抑制することができる空気調和機及び制御方法を提供することである。

実施形態のマルチ型空気調和機１００の構成例を示す図。実施形態における制御部３の機能構成の具体例を示す図。実施形態のマルチ型空気調和機１００において制御部３が室内送風機１３の間欠動作を制御する処理の具体例を示すフローチャート。実施形態のマルチ型空気調和機１００において制御部３が室内送風機１３の間欠動作を制御する処理の具体例を示すフローチャート。実施形態のマルチ型空気調和機１００において制御部３が室内送風機１３の間欠動作を制御する処理の具体例を示すフローチャート。

以下、実施形態の空気調和機及び制御方法を、図面を参照して説明する。

図１は、実施形態のマルチ型空気調和機１００の構成例を示す図である。図１に示すように、実施形態のマルチ型空気調和機１００は、例えば４台の室内機である第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ及び第３室内機１Ｃと、室外機２と、制御部３と、を備える。第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ及び第３室内機１Ｃは、渡り配管を介して室外機２と接続される。

本実施形態では、第１室内機１Ａの構成と、第２室内機１Ｂの構成と、第３室内機１Ｃの構成とは同一である。そのため、これらの３つの室内機１の構成については、第１室内機１Ａを例に説明し、第２室内機１Ｂ及び第３室内機１Ｃについての説明を省略する。

また、以下では、共通の符号に文字「Ａ」を付加することにより第１室内機１Ａの各構成を識別する。同様に、共通の符号に文字「Ｂ」を付加することにより第２室内機１Ｂの各構成を識別し、文字「Ｃ」を付加することにより第３室内機１Ｃの各構成を識別する。また、以下では、第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ及び第３室内機１Ｃを特に区別しない場合、共通の各構成を「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」の文字を付加しない共通の符号で表す。

第１室内機１Ａは、室内熱交換器１１Ａ、室内膨張弁１２Ａ、室内送風機１３Ａ、及び室温測定器１４Ａを備える。室内熱交換器１１Ａは、冷媒と室内空気との熱交換を実現する装置である。室内熱交換器１１Ａは、室内配管によって室内膨張弁１２Ａと接続される。例えば、室内熱交換器１１Ａはフィンチューブ式の熱交換器である。

室内膨張弁１２Ａは、冷媒を膨張させる装置である。例えば、室内膨張弁１２Ａは、開度を変更可能な電子膨張弁（ＰＭＶ：Pulse Motor Valve）である。例えば、室内膨張弁１２Ａの開度を増加させるほど冷媒が室内膨張弁１２Ａ内を流れやすくなり、室内膨張弁１２Ａの開度を減少させるほど冷媒が室内膨張弁１２Ａ内を流れにくくなる。

室内送風機１３Ａは、室内熱交換器１１Ａによる熱交換を促進するための送風機である。例えば、室内送風機１３Ａは遠心式のファンを有している。室内送風機１３Ａのファンは、室内熱交換器１１Ａに対向するように配置されている。

室温測定器１４Ａは、室内熱交換器１１Ａの付近の室温を測定する装置である。室温測定器１４Ａは、制御部３と通信可能に接続されており、測定データを制御部３に送信する。

室外機２は、室外熱交換器２１、四方弁２２、圧縮機２３、室外膨張弁２４、室外送風機２５、吐出圧力センサ２６、及び吸入圧力センサ２７を備える。室外熱交換器２１は、冷媒と室外空気との熱交換を実現する装置である。室外熱交換器２１は、室外配管によって四方弁２２及び室外膨張弁２４に接続される。例えば、室外熱交換器２１はフィンチューブ式の熱交換器である。

四方弁２２は、マルチ型空気調和機１００の内部における冷媒の循環経路を切り替える装置である。具体的には、四方弁２２は、暖房運転用の経路と、冷房運転又は除霜運転用の経路とのいずれかに冷媒の循環経路を切り替える。例えば、図１は、四方弁２２により、冷媒の循環経路が暖房運転用の経路に切り替えられている状況を示す。四方弁２２は、室外配管によって室内熱交換器１１、圧縮機２３、室外熱交換器２１に接続される。

圧縮機２３は、第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ又は第３室内機１Ｃから供給される冷媒を圧縮する装置である。圧縮機２３は、吸入口ＳＰから吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を吐出口ＤＰから吐出する。圧縮機２３が圧縮した冷媒は、四方弁２２によって室内熱交換器１１又は室外熱交換器２１に送られる。なお、圧縮機２３の吸入口ＳＰには、液冷媒を蓄えるためのアキュムレータ２３１が取付けられている。

室外膨張弁２４は、冷媒を膨張させる装置である。例えば、室外膨張弁２４は、室内膨張弁１２Ａと同様の電子膨張弁（ＰＭＶ）であってもよい。室外膨張弁２４は、室外配管によって室外熱交換器２１、室内膨張弁１２に接続される。

室外送風機２５は、室外熱交換器２１による熱交換を促進するための送風機である。例えば、室外送風機２５は、室内送風機１３と同様の遠心式のファンを有し、室外熱交換器２１に対向するように配置されている。

吐出圧力センサ２６は、圧縮機２３から吐出される冷媒の圧力（以下「吐出圧力」という。）を測定する装置である。具体的には、吐出圧力センサ２６は、圧縮機２３の吐出口ＤＰにおける冷媒の吐出圧力を測定する。吐出圧力センサ２６は、制御部３と通信可能に接続されており、測定データを制御部３に送信する。

吸入圧力センサ２７は、圧縮機２３に吸入される冷媒の圧力（以下「吸入圧力」という。）を測定する装置である。具体的には、吸入圧力センサ２７は、圧縮機２３の吸入口ＳＰにおける冷媒の吸入圧力を検出する。吸入圧力センサ２７は、制御部３と通信可能に接続されており、測定データを制御部３に送信する。

制御部３は、第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ、第３室内機１Ｃ及び室外機２の動作を制御する機能を有する。例えば、制御部３は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。制御部３は、プログラムの実行によって後述する第１制御部３１、サーモオフ検出部３２及び第２制御部３３を備える機能部として機能し、バスを介した通信により第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ、第３室内機１Ｃ及び室外機２の動作を制御する。

なお、制御部３の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

図２は、実施形態における制御部３の機能構成の具体例を示す図である。制御部３は、第１制御部３１、サーモオフ検出部３２、及び第２制御部３３を備える。第１制御部３１は、第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ、第３室内機１Ｃ及び室外機２による通常時の空調動作を制御する機能（以下「通常制御機能」という。）を有する。ここでいう通常時の空調動作とは、従来の空気調和機が備えている、暖房、冷房、送風、除霜等の動作を意味し、通常制御機能には、暖房運転時において室温が設定温度に達した室内機１を停止する機能が含まれるものとする。一般に、暖房運転時において室温が設定温度に達した室内機１が停止すること、又は停止させることを「サーモオフ」という。

サーモオフ検出部３２は、吐出圧力センサ２６によって測定された圧縮機２３の吐出圧力と、吸入圧力センサ２７によって測定された圧縮機２３の吸入圧力と、に基づいて第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ及び第３室内機１Ｃのサーモオフを検出する機能を有する。サーモオフ検出部３２は、検出結果を第１制御部３１及び第２制御部３３に通知する。また、室温測定器１４で測定した室温が設定温度に達したことでサーモオフを検出してもよい。

第２制御部３３は、全体として暖房運転を行っているマルチ型空気調和機１００における室内機１の送風運転を制御する機能を有する。具体的には、第２制御部３３は、各室内機１についてのサーモオフの検出結果に基づいて各室内機１の室内膨張弁１２、室内送風機１３、及び圧縮機２３の動作を制御する。

図３、図４及び図５は、実施形態のマルチ型空気調和機１００において制御部３が室内送風機１３の間欠動作を制御する処理の具体例を示すフローチャートである。まず、はじめに、第１制御部３１が第１室内機１Ａ、第２室内機１Ｂ、第３室内機１Ｃ及び室外機２に暖房運転を開始させ（ステップＳ１０１）、その後にいずれかの室内機１に対して送風運転の設定がなされる場合を想定する。ここでは仮に、第３室内機１Ｃに対して送風運転の設定がなされた（ステップＳ１０２）と仮定する。なお、仮にステップＳ１０２において冷房運転が設定された場合においても室内ファンは送風動作を行う。

この場合、第２制御部３３は、第３室内機１Ｃに対して暖房運転時の送風運転が許可されているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、第３室内機１Ｃに対して暖房運転時における送風運転が許可されていない場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、第２制御部３３は第３室内機１Ｃの室内膨張弁１２Ｃを微小量開く（ステップＳ１０４：微小開）とともに、室内送風機１３Ｃを停止させる（ステップＳ１０５：ＯＦＦ）。一方、第３室内機１Ｃに対して暖房運転時の送風運転が許可されている場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、第２制御部３３は、第３室内機１Ｃの室内膨張弁１２Ｃを閉じる（ステップＳ１０６：閉止）とともに、室内送風機１３Ｃを動作させる（ステップＳ１０７：ＯＮ）。

ステップＳ１０６において室内膨張弁１２Ｃを閉じるのは、室内送風機１３Ｃの動作により第３室内機１Ｃから温風が吹き出されることを抑制するためである。ただし、送風運転中に温風が吹き出されることを許容する場合には必ずしも室内膨張弁１２Ｃを閉じなくてもよい。

また、第３室内機１Ｃに対して暖房運転時の送風運転が許可されているか否かはどのような方法で判定されてもよい。例えば、第２制御部３３は、第３室内機１Ｃに対する送風運転の許可又は非許可を示す情報を予め記憶しておき、その情報を参照することにより送風運転が許可されているか否かを判定してもよい。

続いて、サーモオフ検出部３２が、第１室内機１Ａがサーモオフ状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。具体的には、サーモオフ検出部３２は、圧縮機２３の吸入圧力及び吐出圧力に基づいてサーモオフの有無を判定する。第１室内機１Ａがサーモオフ状態にあると判定された場合（ステップＳ１０８−ＹＥＳ）、サーモオフ検出部３２は、第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。

ここで、第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にあると判定された場合（ステップＳ１０９−ＹＥＳ）、第２制御部３３は、圧縮機２３を停止し（ステップＳ１１０：ＯＦＦ）、室内膨張弁１２Ａを閉止（ステップＳ１１１）した上で、室内送風機１３Ａに対して間欠的な送風動作を実行させる（ステップＳ１１２：間欠運転）。続いて、第２制御部３３は、室内膨張弁１２Ｂを閉止（ステップＳ１１３）した上で、室内送風機１３Ｂに対して間欠的に送風動作を実行させる（ステップＳ１１４：間欠運転）。

例えば、間欠運転では、室内送風機１３を３００ｒｐｍで１分間動作させた後、１分間停止するといった動作が繰り返される。

ここまでの処理により、第１室内機１Ａ及び第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にある場合には、圧縮機２３が停止され、かつ室内膨張弁１２Ａ及び１２Ｂが閉止された上で室内送風機１３Ａ及び１３Ｂの間欠運転が行われる。このような処理により、非暖房状態にある第１室内機１Ａ及び第２室内機１Ｂから温風が吹き出されることを抑制することができる。

一方、ステップＳ１０９において、第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にないと判定された場合（ステップＳ１０９−ＮＯ）、第２制御部３３は、圧縮機２３を動作させ（ステップＳ１１５：ＯＮ）、室内膨張弁１２Ｂを微小量開いた上で（ステップＳ１１６：微小開）、室内送風機１３Ａに対して間欠的な送風動作を実行させる（ステップＳ１１７：間欠運転）。続いて、第１制御部３１が、室内膨張弁１２Ｂ及び室内送風機１３Ｂを通常制御機能によって制御する（ステップＳ１１８、Ｓ１１９）。

ここまでの処理により、第１室内機１Ａがサーモオフ状態にあり、かつ第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にない場合には、圧縮機２３は停止されず、室内膨張弁１２Ａが微小量（例えば３０パルス）開かれた状態で室内送風機１３Ａの間欠運転が行われる。また、この場合、第２室内機１Ｂは通常時と同様に制御される。このような処理により、非暖房状態にある第１室内機１Ａから温風が吹き出されることを抑制することができる。

一方、ステップＳ１０８において、第１室内機１Ａがサーモオフ状態にないと判定された場合（ステップＳ１０８−ＮＯ）、第２制御部３３が圧縮機２３を動作させた上で（ステップＳ１２０）、第１制御部３１が室内膨張弁１２Ａ及び室内送風機１３Ａを通常制御機能によって制御する（ステップＳ１２１、Ｓ１２２）。

続いて、サーモオフ検出部３２が、第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１２３）。ここで、第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にあると判定された場合（ステップＳ１２３−ＹＥＳ）、第２制御部３３が室内膨張弁１２Ｂを微小量開いた上で（ステップＳ１２４：微小開）、室内送風機１３Ｂに対して間欠的な送風動作を実行させる（ステップＳ１２５：間欠運転）。

ここまでの処理により、第１室内機１Ａがサーモオフ状態になく、かつ第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にある場合には、圧縮機２３は停止されず、第１室内機１Ａは通常時と同様に制御される。また、この場合、室内膨張弁１２Ｂが微小量（例えば３０パルス）開かれた状態で室内送風機１３Ｂの間欠運転が行われる。このような処理により、非暖房状態にある第２室内機１Ｂから温風が吹き出されることを抑制することができる。

一方、ステップＳ１２３において、第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にないと判定された場合（ステップＳ１２３−ＮＯ）、第１制御部３１が室内膨張弁１２Ｂ及び室内送風機１３Ｂを通常制御機能によって制御する（ステップＳ１２６、Ｓ１２７）。

ここまでの処理により、第１室内機１Ａ及び第２室内機１Ｂがサーモオフ状態にない場合には、圧縮機２３は停止されず、第１室内機１Ａ及び第２室内機１Ｂは通常時と同様に制御される。

そして、最後に第２制御部３３は、全ての室内機１が非暖房状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１２８）、いずれかの室内機１が非暖房状態にないと判定された場合（ステップＳ１２８−ＮＯ）にはステップＳ１０３に処理を戻し、全ての室内機１が非暖房状態にあると判定された場合には処理を終了する。

このように構成された実施形態のマルチ型空気調和機１００は、室内機１のサーモオフ状態に応じて室内送風機１３を間欠運転させることにより、暖房運転中に非暖房状態にある室内機１から温風が吹き出されることを抑制することができる。

一般に、マルチ型空気調和機は、複数の室内機を複数の空間に分散して設置することにより複数の空間の空気調和を一括して行うことができる。このようなマルチ型空気調和機では、接続される全ての室内機が常に運転しているとは限らない。例えば、一部の室内機がユーザの操作によって運転を停止していたり、サーモオフにより一時停止している場合がある。この場合、本来、非暖房状態又はサーモオフ状態にある室内機には、冷媒を循環させる必要はない。しかしながら、暖房運転時の非暖房状態やサーモオフ状態では、液溜まりによる不具合の発生を抑えるために室内機に微少量の冷媒を循環させる場合がある。

一方で、空気調和機は、一般に室温センサを備えているものが一般的である。これにより、一般に、空気調和機は、具備する各構成要素を室温に基づいて制御することで、空調対象の空間を快適な温度に制御することができる。このような制御を目的として室内温度を測定しようとした場合、サーモオフ状態の室内機の室温センサが室内熱交換器の温度の影響を受けることを避けるために、室内空気を室内機に取り込んで室温を検出する場合がある。このため、サーモオフ状態の室内機においても室温測定時には室内送風機が駆動されることが多い。

また、このようなマルチ型空気調和機では、サーモオフ状態にある複数の室内機において、室内送風機が同時に駆動される場合がある。そして、この場合、上述の理由等により、サーモオフ状態にある複数の室内機に微小量の冷媒が循環している場合があり、このような場合に室内送風機を駆動すると冷媒の凝縮が起こる。これが複数の室内機で同時に発生した場合や、室内送風機の回転数が大きく風量が多い場合、冷媒が多量に流れている場合等においては、冷媒の凝縮量が増加し、圧力の急激な低下や冷媒不足等が生じやすくなる。

また、このようなマルチ型空気調和機では、ある室内機が暖房運転を行っているときに、他の室内機において冷房運転や送風運転が設定される場合がある。このような場合、冷房運転と暖房運転とでは冷媒の流れが異なることから、仮にこのような設定がなされたとしても冷房運転と暖房運転を同時に行うことはできない。

このように、マルチ型空気調和機では、全体として暖房運転を行っているときに、暖房運転を行っていない室内機において冷房運転又は送風運転が設定される場合があり、このような場合において、それら室内機に対して微少量の冷媒を循環させる場合がある。そして、このような場合において、それら室内機において室内送風機を駆動した場合、室内機での冷媒の凝縮量が増加し、冷媒不足が生じやすくなる可能性があった。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、暖房運転時における前記１又は複数の室内機のサーモオフを検出するサーモオフ検出部と、前記１又は複数の室内機の中に暖房運転を行っていない室内機が存在する場合に、前記圧縮機の動作と、前記１又は複数の室内機の室内膨張弁又は室内送風機の動作と、を前記サーモオフの検出結果に基づいて制御する制御部と、を持つことにより、暖房運転中のマルチ型空気調和機において、暖房運転を行っていない室内機から温風が吹き出されることを抑制することができる。

なお、マルチ型空気調和機１００が備える室内機１の数は１つ以上であればよく、必ずしも３つである必要はない。なお、マルチ型空気調和機１００が備える室外機２の数は２つ以上であってもよく、必ずしも１つである必要はない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims

室内膨張弁及び室内送風機を有する一又は複数の室内機と、
圧縮機を有する一又は複数の室外機と、
暖房運転時における前記一又は複数の室内機のサーモオフを検出するサーモオフ検出部と、
前記一又は複数の室内機の中に暖房運転を行っていない室内機が存在する場合に、前記圧縮機の動作と、前記一又は複数の室内機の室内膨張弁又は室内送風機の動作と、を前記サーモオフの検出結果に基づいて制御する制御部と、
を備える空気調和機。
前記制御部は、サーモオフ状態にある室内機の室内送風機に対して間欠的な送風動作を実行させる、
請求項１に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記間欠的な送風動作を実行させる前に、サーモオフ状態にある前記室内機の室内膨張弁を閉止する、
請求項２に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記暖房運転を行っていない室内機以外の室内機に、サーモオフ状態の室内機とサーモオフ状態でない室内機とが混在している場合、サーモオフ状態にある室内機の室内膨張弁を微小量開く、
請求項１から３のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記暖房運転を行っていない室内機以外の室内機の全てがサーモオフ状態にある場合、前記圧縮機の動作を停止させる、
請求項１から４のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記暖房運転を行っていない室内機に対して予め送風運転が許可されている場合に、前記室内機の室内送風機に対して送風動作を実行させる、
請求項１から５のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記暖房運転を行っていない室内機に対して送風動作を実行させる前に、前記室内機の室内膨張弁を閉止する、
請求項６に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記暖房運転を行っていない室内機に対して予め送風運転が許可されていない場合、前記室内機の室内送風機を停止させる、
請求項１から７のいずれか一項に記載の空気調和機。
前記制御部は、前記暖房運転を行っていない室内機の室内送風機を停止させる前に、前記室内機の室内膨張弁を微小量開く、
請求項８に記載の空気調和機。
前記暖房運転を行っていない室内機とは、前記空気調和機の暖房運転時において冷房運転又は送風運転が設定されている室内機である、
請求項１から９のいずれか一項に記載の空気調和機。
室内膨張弁及び室内送風機を有する一又は複数の室内機と、圧縮機を有する一又は複数の室外機と、を備える空気調和機の制御方法であって、
暖房運転時における前記一又は複数の室内機のサーモオフを検出するステップと、
前記一又は複数の室内機の中に暖房運転を行っていない室内機が存在する場合に、前記圧縮機の動作と、前記一又は複数の室内機の室内膨張弁又は室内送風機の動作と、を前記サーモオフの検出結果に基づいて制御するステップと、
を有する制御方法。