JPWO2020066015A1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

空気調和機は、圧縮機および室外熱交換器を有し、冷媒が流れる複数の室外機と、室内熱交換器を有し、熱媒体が流れる１または複数の室内機と、それぞれの室外機が独立して接続されるとともに、１または複数の室内機が接続され、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行う熱媒体熱交換器を有する複数の中継機と、室外機、室内機および中継機の動作を制御する制御装置とを備え、制御装置は、デフロスト運転の必要性を判断するデフロスト判断部と、デフロスト運転が必要である場合に、室内機総負荷と室外機総能力とを比較する負荷判断部と、室内機総負荷が室外機総能力よりも大きい場合に、室外機総能力を上げるように、デフロスト運転を行う室外機以外の室外機における圧縮機の運転周波数を制御する機器制御部とを有する。

Description

本発明は、冷媒循環回路を循環する冷媒と熱媒体循環回路を循環する熱媒体との間で熱交換を行う空気調和機に関するものである。

従来、室外機と室内機とが接続され、室外機と室内機との間で冷媒を循環させることにより、空調対象空間である室内空間の空気を調和する直膨方式の空気調和機が用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、空気調和機においては、複数の室外機と複数の室内機とで構成され、直列接続された複数の室外機に対して複数の室内機が並列に接続されることにより、複数の室内空間の空気調和を行うものがある。

このような空気調和機では、室外機に設けられた熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時に、複数の室外機のうちいずれかの室外機に設けられた室外熱交換器が着霜すると、霜を取り除くためのデフロスト運転が行われる。デフロスト運転時には、室外熱交換器が凝縮器として機能し、室外熱交換器に高温の冷媒が供給され、冷媒の熱によって室外熱交換器の除霜が行われる。

国際公開第２０１５／１４０８８５号

ところで、複数の室外機が直列に接続された空気調和機では、１台でも室外機がデフロスト運転を行うと、他の室外機も同様にデフロスト運転させる必要がある。そのため、デフロスト運転時には、すべての室内機の運転が停止し、室内空間の温度が低下してしまう。

本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、デフロスト運転時においても室内機の運転を停止させることなく、暖房運転を継続することができる空気調和機を提供することを目的とする。

本発明の空気調和機は、圧縮機および室外熱交換器を有し、冷媒が流れる複数の室外機と、室内熱交換器を有し、熱媒体が流れる１または複数の室内機と、それぞれの前記室外機が独立して接続されるとともに、１または複数の前記室内機が接続され、前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を行う熱媒体熱交換器を有する複数の中継機と、前記室外機、前記室内機および前記中継機の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、それぞれの前記室外機におけるデフロスト運転の必要性を判断するデフロスト判断部と、前記デフロスト運転が必要である場合に、暖房運転時の空調負荷を示す室内機総負荷と、前記デフロスト運転が必要な対象室外機以外の他の室外機の能力を示す室外機総能力とを比較する負荷判断部と、前記負荷判断部による比較の結果、前記室内機総負荷が前記室外機総能力よりも大きい場合に、前記室外機総能力を上げるように、前記他の室外機における前記圧縮機の運転周波数を制御する機器制御部とを有するものである。

本発明によれば、暖房運転時の室内機総負荷が室外機総能力よりも大きい場合に、デフロスト運転対象以外の室外機の室外機総能力を上げ、デフロスト運転によって低下した室外機総能力を補う。これにより、暖房運転時に必要な室外機総能力を確保することができるため、デフロスト運転時においても室内機の運転を停止させることなく、暖房運転を継続することができる。

実施の形態１に係る空気調和機の構成の一例を示す概略図である。 図１の室外機の構成の一例を示す概略図である。 図１の室内機の構成の一例を示す概略図である。 図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図４の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。 図４の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。 実施の形態１に係るデフロスト制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る空気調和機について説明する。図１は、本実施の形態１に係る空気調和機１００の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、空気調和機１００は、室外機１Ａ〜１Ｃ、中継機２Ａ〜２Ｃ、室内機３Ａ〜３Ｃおよび制御装置４で構成されている。

［空気調和機１００の構成］
中継機２Ａ〜２Ｃは、それぞれが独立して設けられ、室外機１Ａ〜１Ｃは、それぞれの中継機２Ａ〜２Ｃに対して接続される。具体的には、室外機１Ａと中継機２Ａとが冷媒配管で接続されることにより、冷媒が循環する冷媒循環回路が形成される。室外機１Ｂと中継機２Ｂとが冷媒配管で接続されることにより、冷媒が循環する冷媒循環回路が形成される。室外機１Ｃと中継機２Ｃとが冷媒配管で接続されることにより、冷媒が循環する冷媒循環回路が形成される。なお、この例では、室外機と中継機とが１対１で接続されているが、これに限られず、例えば、中継機が独立して複数設けられていれば、１台の中継機に対して複数の室外機が接続されていてもよい。

また、中継機２Ａ〜２Ｃと室内機３Ａ〜３Ｃとが熱媒体配管で接続されることにより、熱媒体が循環する熱媒体循環回路が形成される。熱媒体として、例えば、水、ブライン（不凍液）および水とブラインとの混合液等が用いられる。なお、以下では、熱媒体として水が用いられた場合を例にとって説明する。室内機３Ａ〜３Ｃは、中継機２Ａ〜２Ｃに対して並列に接続されている。この例では、３台の室外機１Ａ〜１Ｃと、３台の中継機２Ａ〜２Ｃと、３台の室内機３Ａ〜３Ｃとが接続されているが、それぞれの機器の台数はこの例に限られない。例えば、室内機は、１台または２台でもよいし、４台以上でもよい。また、室外機および中継機は、複数であれば、いずれの台数でもよい。

室内機３Ａ〜３Ｃのそれぞれに接続される熱媒体配管には、流量調整弁５Ａ〜５Ｃ、圧力センサ６Ａ〜６Ｃおよび圧力センサ７Ａ〜７Ｃがそれぞれ設けられている。流量調整弁５Ａ〜５Ｃは、室内機３Ａ〜３Ｃを流れる水の流量をそれぞれ調整する。流量調整弁５Ａ〜５Ｃの開度は、制御装置４によって制御される。圧力センサ６Ａ〜６Ｃは、流量調整弁５Ａ〜５Ｃの水の流入側に設けられ、流量調整弁５Ａ〜５Ｃに流入する水の圧力をそれぞれ検出する。圧力センサ７Ａ〜７Ｃは、流量調整弁５Ａ〜５Ｃの水の流出側に設けられ、流量調整弁５Ａ〜５Ｃから流出する水の圧力をそれぞれ検出する。

（室外機１Ａ〜１Ｃ）
図２は、図１の室外機１Ａの構成の一例を示す概略図である。なお、室外機１Ａ〜１Ｃは同様の構成を有しているため、以下では、室外機１Ａを例にとって説明する。図２に示すように、室外機１Ａは、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３および室外ファン１４を備えている。

圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機１１の運転周波数は、後述する制御装置４によって制御される。

冷媒流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。冷媒流路切替装置１２は、冷房運転時に、図２の実線で示すように、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とが接続されるように切り替わる。また、冷媒流路切替装置１２は、暖房運転時に、図２の破線で示すように、圧縮機１１の吐出側と中継機側とが接続されるように切り替わる。冷媒流路切替装置１２における流路の切替は、制御装置４によって制御される。

室外熱交換器１３は、室外ファン１４によって供給される室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、冷房運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換器１３は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する蒸発器として機能する。

室外ファン１４は、室外熱交換器１３に対して空気を供給する。室外ファン１４の回転数は、制御装置４によって制御される。回転数が制御されることにより、室外熱交換器１３に対する送風量が調整される。絞り装置１５は、例えば膨張弁であり、冷媒を膨張させる。絞り装置１５は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。絞り装置１５の開度は、制御装置４によって制御される。

また、室外機１Ａは、室外側出口温度センサ１６を備えている。室外側出口温度センサ１６は、室外熱交換器１３における暖房運転時の冷媒流出側に設けられ、暖房運転時に室外熱交換器１３から流出する冷媒の温度である冷媒出口温度を検出する。

（中継機２Ａ〜２Ｃ）
図１の中継機２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、熱媒体熱交換器２１、ポンプ２２およびバイパス弁２３を備えている。

熱媒体熱交換器２１は、凝縮器または蒸発器として機能し、冷媒側流路に接続された冷媒循環回路を流れる冷媒と、熱媒体側流路に接続された熱媒体循環回路を流れる熱媒体との間で熱交換を行う。熱媒体熱交換器２１は、冷房運転の際に、冷媒を蒸発させ、冷媒が蒸発した際の気化熱により熱媒体を冷却する蒸発器として機能する。また、熱媒体熱交換器２１は、暖房運転の際に、冷媒の熱を熱媒体に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

ポンプ２２は、図示しないモータによって駆動され、熱媒体配管を流れる熱媒体としての水を循環させる。ポンプ２２は、例えば、容量制御が可能なポンプ等で構成され、室内機３Ａ〜３Ｃにおける負荷の大きさによってその流量を調整することができる。ポンプ２２の駆動は、制御装置４によって制御される。具体的には、ポンプ２２は、負荷が大きいほど水の流量が多くなり、負荷が小さいほど水の流量が少なくなるように、制御装置４によって制御される。

バイパス弁２３は、熱媒体熱交換器２１における冷媒側流路の出入口をバイパスするバイパス回路２０に設けられている。バイパス弁２３が開状態とされた場合、冷媒循環回路を流れる冷媒は、熱媒体熱交換器２１ではなくバイパス弁２３が設けられたバイパス回路２０を流れる。バイパス弁２３の開閉は、制御装置４によって制御される。

（室内機３Ａ〜３Ｃ）
図３は、図１の室内機３Ａの構成の一例を示す概略図である。なお、室内機３Ａ〜３Ｃは同様の構成を有しているため、以下では、室内機３Ａを例にとって説明する。図３に示すように、室内機３Ａは、室内熱交換器３１および室内ファン３２を備えている。

室内熱交換器３１は、室内ファン３２によって供給される室内空気と水（温水を含む）との間で熱交換を行う。これにより、室内空間に供給される調和空気である冷房用空気または暖房用空気が生成される。室内ファン３２は、室内熱交換器３１に対して空気を供給する。室内ファン３２の回転数は、制御装置４によって制御される。回転数が制御されることにより、室内熱交換器３１に対する送風量が調整される。

また、室内機３Ａは、室内側入口温度センサ３３、室内側出口温度センサ３４および吸込温度センサ３５を備えている。室内側入口温度センサ３３は、室内機３Ａにおける水の流入側に設けられ、室内機３Ａに流入する水の温度である熱媒体入口温度を検出する。室内側出口温度センサ３４は、室内機３Ａにおける水の流出側に設けられ、室内機３Ａから流出する水の温度である熱媒体出口温度を検出する。吸込温度センサ３５は、室内機３Ａにおける空気の吸入側に設けられ、室内機３Ａに吸い込まれる空気の吸込空気温度を検出する。

（制御装置４）
制御装置４は、空気調和機１００の各部に設けられた各種センサ類から受け取る各種情報に基づき、室外機１Ａ〜１Ｃ、中継機２Ａ〜２Ｃおよび室内機３Ａ〜３Ｃを含む空気調和機１００全体の動作を制御する。特に、本実施の形態１において、制御装置４は、室内機３Ａ〜３Ｃにおける負荷の程度に基づき、圧縮機１１の運転周波数、ポンプ２２の駆動、バイパス弁２３の開閉および室内ファン３２の駆動等を制御する。

制御装置４は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。なお、この例において、制御装置４は、各機器と別体で設けられているが、これに限られず、例えば、室外機１Ａ〜１Ｃ、中継機２Ａ〜２Ｃおよび室内機３Ａ〜３Ｃのいずれかに設けられてもよい。

図４は、図１の制御装置４の構成の一例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、制御装置４は、デフロスト判断部４１、優先順位決定部４２、デフロスト時間決定部４３、負荷判断部４４、機器制御部４５および記憶部４６を備える。

デフロスト判断部４１は、各室外機１Ａ〜１Ｃにおける室外熱交換器１３の冷媒出口温度と、予め設定され記憶部４６に記憶された設定温度とに基づき、デフロスト運転の必要性を判断する。設定温度は、デフロスト運転の必要性を判断するために、冷媒出口温度に対して設定された閾値である。また、デフロスト判断部４１は、すべての室外機１Ａ〜１Ｃについてデフロスト運転の必要性を判断する。

優先順位決定部４２は、デフロスト判断部４１による判断結果に基づき、すべての室外機１Ａ〜１Ｃでデフロスト運転が必要である場合に、すべての室外機１Ａ〜１Ｃにおけるデフロスト運転の優先順位を決定する。優先順位は、デフロスト運転の必要性が高い室外機からデフロスト運転を行うようにするために決定される。

デフロスト時間決定部４３は、デフロスト運転を行う室外機に対する、デフロスト運転時間を示すデフロスト時間を決定する。デフロスト時間決定部４３は、デフロスト運転を行う室外機における冷媒出口温度と、記憶部４６に予め記憶されたデフロスト時間決定テーブルとに基づき、デフロスト時間を決定する。デフロスト時間決定テーブルは、冷媒出口温度とデフロスト時間とが互いに関連付けられたものであり、冷媒出口温度の設定範囲毎にデフロスト時間が段階的に関連付けられている。

負荷判断部４４は、暖房運転中の室内機３Ａ〜３Ｃの空調負荷である室内機総負荷と、デフロスト運転を行う室外機以外の室外機の能力である室外機総能力とを比較し、室外機総能力に対する室内機総負荷の大きさを判断する。また、室内機総負荷が室外機総能力よりも大きい場合、負荷判断部４４は、さらに、記憶部４６に予め記憶された水温閾値Ｔｖを用いて室内機総負荷の程度を判断する。水温閾値Ｔｖは、デフロスト運転を行う室外機に対応する中継機の水の温度に対して設定される閾値である。水温閾値Ｔｖは、例えば、室内機３Ａ〜３Ｃの設定温度、または、「設定温度−２℃」等の設定温度に基づき規定される温度である。

機器制御部４５は、制御装置４の各部での処理結果に基づき、室外機１Ａ〜１Ｃ、中継機２Ａ〜２Ｃおよび室内機３Ａ〜３Ｃを制御する。特に、本実施の形態１において、機器制御部４５は、デフロスト運転を行う際に、室外機１Ａ〜１Ｃおよび中継機２Ａ〜２Ｃを制御する。また、機器制御部４５は、負荷判断部４４による判断結果に応じて、室外機１Ａ〜１Ｃ、中継機２Ａ〜２Ｃおよび室内機３Ａ〜３Ｃを制御する。

記憶部４６は、デフロスト判断部４１で用いられる設定温度、デフロスト時間決定部４３で用いられるデフロスト時間決定テーブル、ならびに、負荷判断部４４で用いられる水温閾値Ｔｖが予め記憶されている。

図５は、図４の制御装置４の構成の一例を示すハードウェア構成図である。制御装置４の各種機能がハードウェアで実行される場合、図４の制御装置４は、図５に示すように、処理回路５１で構成される。図４のデフロスト判断部４１、優先順位決定部４２、デフロスト時間決定部４３、負荷判断部４４、機器制御部４５および記憶部４６の各機能は、処理回路５１により実現される。

各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路５１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。デフロスト判断部４１、優先順位決定部４２、デフロスト時間決定部４３、負荷判断部４４、機器制御部４５および記憶部４６の各部の機能それぞれを処理回路５１で実現してもよいし、各部の機能を１つの処理回路５１で実現してもよい。

図６は、図４の制御装置４の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。制御装置４の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図４の制御装置４は、図６に示すように、プロセッサ６１およびメモリ６２で構成される。図４のデフロスト判断部４１、優先順位決定部４２、デフロスト時間決定部４３、負荷判断部４４、機器制御部４５および記憶部４６の各機能は、プロセッサ６１およびメモリ６２により実現される。

各機能がソフトウェアで実行される場合、デフロスト判断部４１、優先順位決定部４２、デフロスト時間決定部４３、負荷判断部４４および機器制御部４５の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ６２に格納される。プロセッサ６１は、メモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。

メモリ６２として、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ等が用いられる。また、メモリ６２として、例えば、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。

［デフロスト制御］
本実施の形態１に係る空気調和機１００によるデフロスト制御について説明する。このデフロスト制御では、暖房運転中にすべての室外機１Ａ〜１Ｃが同時にデフロスト運転を行わないように室外機１Ａ〜１Ｃの運転が制御されるとともに、暖房運転を継続できるようにする。

図７は、本実施の形態１に係るデフロスト制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。このデフロスト制御は、暖房運転中にデフロスト運転が必要となった場合に行われる。まず、ステップＳ１において、室外機１Ａ〜１Ｃのそれぞれに設けられた室外側出口温度センサ１６は、暖房運転時における室外熱交換器１３から流出する冷媒の冷媒出口温度を検出する。

ステップＳ２において、制御装置４は、それぞれの室外機１Ａ〜１Ｃでデフロスト運転が必要であるか否かを判断する。この場合、制御装置４は、各室外機１Ａ〜１Ｃにおける室外熱交換器１３の冷媒出口温度と、デフロスト運転の必要性を判断するための設定温度とに基づき、デフロスト運転の必要性を判断する。

デフロスト判断部４１は、記憶部４６から設定温度を読み出し、室外側出口温度センサ１６で検出された冷媒出口温度と設定温度とを比較する。そして、冷媒出口温度が設定温度以下である場合に、デフロスト判断部４１は、デフロスト運転が必要であると判断し（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、処理がステップＳ３に移行する。また、冷媒出口温度が設定温度を超えている場合に、デフロスト判断部４１は、デフロスト運転が必要ないと判断し（ステップＳ２；Ｎｏ）、処理がステップＳ１に戻る。

ステップＳ３において、デフロスト判断部４１は、すべての室外機１Ａ〜１Ｃでデフロスト運転が必要であるか否かを判断する。すべての室外機１Ａ〜１Ｃにおける冷媒出口温度が設定温度以下であり、すべての室外機１Ａ〜１Ｃでデフロスト運転が必要であると判断された場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ４に移行する。一方、室外機１Ａ〜１Ｃのいずれか１つでも冷媒出口温度が設定温度を超えており、すべての室外機１Ａ〜１Ｃでデフロスト運転が必要ないと判断された場合（ステップＳ３；Ｎｏ）には、処理がステップＳ５に移行する。

ステップＳ４において、優先順位決定部４２は、デフロスト運転が必要なすべての室外機１Ａ〜１Ｃにおけるデフロスト運転の優先順位を決定する。本実施の形態１では、室外熱交換器１３に着霜する可能性が高い、あるいは、すでに着霜している場合に着霜量が多い室外機に対して優先的にデフロスト運転が行われるように、室外機１Ａ〜１Ｃに対する優先順位が設定される。

室外熱交換器１３に着霜する可能性が高い、あるいは、着霜量が多い室外機は、着霜の可能性が低い、あるいは着霜量が少ない室外機と比較して、冷媒出口温度が低くなる。したがって、優先順位決定部４２は、各室外機１Ａ〜１Ｃにおける冷媒出口温度に基づき、冷媒出口温度が低いほど優先順位が高くなるように、各室外機１Ａ〜１Ｃに対するデフロスト運転の優先順位を決定する。

ステップＳ５において、デフロスト時間決定部４３は、デフロスト運転の対象となる室外機（以下、「対象室外機」と適宜称する）に対するデフロスト時間を決定する。ここで、室外熱交換器１３の除霜に要する時間は、着霜量が多いほど長くなる。そのため、デフロスト時間は、着霜量が多いほど長くすると好ましい。一方、上述したように、室外熱交換器１３に対する着霜量が多い室外機ほど、冷媒出口温度が低くなる。したがって、デフロスト時間決定部４３は、冷媒出口温度が低い室外機ほど長くなるように、デフロスト時間を設定する。なお、以下では、デフロスト制御の理解を容易とするため、室外機１Ｂがデフロスト運転の対象となる室外機として動作し、その他の室外機１Ａおよび１Ｃがデフロスト運転の対象外となる室外機として動作する場合を例にとって説明する。

デフロスト時間は、冷媒出口温度に応じて段階的に設定される。本実施の形態１では、冷媒出口温度の設定範囲毎にデフロスト時間が段階的に関連付けられたデフロスト時間決定テーブルが用意され、記憶部４６に予め記憶されている。デフロスト時間決定部４３は、デフロスト運転を行う室外機１Ｂにおける冷媒出口温度に基づき、記憶部４６に記憶された設定温度を参照して、デフロスト時間を決定する。

ステップＳ６において、機器制御部４５は、室外機１Ａ〜１Ｃおよび中継機２Ａ〜２Ｃを制御し、デフロスト運転の対象となる室外機１Ｂによるデフロスト運転を開始する。デフロスト運転は、ステップＳ５で決定したデフロスト時間だけ行われる。なお、ステップＳ４において、室外機１Ａ〜１Ｃに対して優先順位が決定されている場合、機器制御部４５は、決定された優先順位とステップＳ５で設定されたデフロスト時間とに従い、室外機１Ａ〜１Ｃのデフロスト運転を順次開始する。

次に、ステップＳ７において、負荷判断部４４は、暖房運転中の室内機３Ａ〜３Ｃの負荷である室内機総負荷と、対象室外機１Ｂ以外の室外機（以下、「他の室外機」と適宜称する）１Ａおよび１Ｃの能力である室外機総能力とを比較する。そして、負荷判断部４４は、室内機総負荷が室外機総能力よりも大きいか否かを判断する。

室内機総負荷は、吸込温度センサ３５によって検出される吸込空気温度と、室内空間の設定温度との差に基づき得られる。設定温度は、図示しないリモートコントローラ等を用いて設定される、室内空間の目標温度である。なお、室内機総負荷は、これに限られず、室内側入口温度センサ３３によって検出される熱媒体入口温度と、室内側出口温度センサ３４によって検出される熱媒体出口温度との差に基づき得られるものでもよい。室外機総能力は、室外機１Ａ〜１Ｃが運転によって発揮できる能力であり、圧縮機１１の運転周波数に基づき得られる。

ステップＳ７において、室内機総負荷が室外機総能力以下である場合（ステップＳ７；Ｎｏ）には、暖房運転中の室内機３Ａ〜３Ｃの負荷に対して、他の室外機１Ａおよび１Ｃの通常の能力で対応することができる。したがって、機器制御部４５は、ステップＳ８において、通常と同様の能力で暖房運転を継続するように、他の室外機１Ａおよび１Ｃの各部を制御する。

一方、室内機総負荷が室外機総能力よりも高い場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ９に移行する。ステップＳ９において、負荷判断部４４は、室内機総負荷が室外機総能力に対して非常に大きいか否かを判断する。この場合、負荷判断部４４は、記憶部４６から水温閾値Ｔｖを読み出し、対象室外機１Ｂに対応する中継機２Ｂにおける水の温度と、読み出した水温閾値Ｔｖとを比較する。比較の結果、中継機２Ｂにおける水温が水温閾値Ｔｖ以上である場合、負荷判断部４４は、室内機総負荷が室外機総能力に対してそれほど大きくないと判断する（ステップＳ９；Ｎｏ）。

この場合、対象室外機１Ｂがデフロスト運転を行っており、対象室外機１Ｂに対応する中継機２Ｂの熱媒体熱交換器２１は、蒸発器として機能している。すなわち、中継機２Ｂの熱媒体熱交換器２１に流入した水は、冷媒との間で熱交換を行うことによって冷却され、熱媒体熱交換器２１に流入した場合よりも温度が低下した状態で熱媒体熱交換器２１から流出する。そのため、他の室外機１Ａおよび１Ｃに対応する中継機２Ａおよび２Ｃの熱媒体熱交換器２１から流出した水と、中継機２Ｂの熱媒体熱交換器２１から流出した水とが合流して得られる水の温度は、デフロスト運転を行っていない場合と比較して低下してしまう。このように温度が低下した水が室内機３Ａ〜３Ｃに流入すると、暖房運転時の室内空気の温度が低下し、快適性が損なわれてしまう。

そこで、このような場合には、中継機２Ｂから流出する水の温度低下を、中継機２Ａおよび２Ｃから流出する水の温度を上昇させて補うようにする。具体的には、機器制御部４５は、ステップＳ１０において、デフロスト運転を行っていない他の室外機１Ａおよび１Ｃにおける圧縮機１１の運転周波数を増大させ、他の室外機１Ａおよび１Ｃの能力を上げるように制御する。これにより、中継機２Ａおよび２Ｃから流出する水の温度が上昇するため、中継機２Ｂから流出する水の温度低下分を補い、合流後の水の温度を、デフロスト運転していない場合と同等の温度にすることができる。したがって、室内空気の温度低下を抑制し、通常と同様の暖房運転を継続することができる。

一方、ステップＳ９において、中継機２Ｂにおける水温が水温閾値Ｔｖよりも低い場合、負荷判断部４４は、室内機総負荷が室外機総能力に対して非常に大きいと判断する（ステップＳ９；Ｙｅｓ）。この場合にも、対象室外機１Ｂがデフロスト運転を行っており、中継機２Ｂの熱媒体熱交換器２１は、蒸発器として機能している。また、この中継機２Ｂにおける水温は、室内機３Ａ〜３Ｃに対する設定温度よりも低い温度となっている。この状態で暖房運転を行うと、室内空気を設定温度にすることが困難であるため、水温が設定温度よりも高くなるようにする必要がある。

そこで、室内機総負荷が室外機総能力に対して非常に大きい場合、制御装置４は、暖房運転を停止し、水温が設定温度よりも高くなるように、中継機２Ａ〜２Ｃおよび室内機３Ａ〜３Ｃの各部を制御する。

具体的には、機器制御部４５は、ステップＳ１１において、対象室外機１Ｂに対応する中継機２Ｂのバイパス弁２３を開状態にする。これにより、室外機１Ｂから流出した冷媒は、中継機２Ｂの熱媒体熱交換器２１に流れることなくバイパス回路２０を流れ、再度室外機１Ｂに流入する。そして、これによって蒸発器として機能する熱媒体熱交換器２１での冷媒と水との熱交換が行われなくなるため、中継機２Ｂから流出する水の温度低下が抑制される。

また、機器制御部４５は、すべての室内機３Ａ〜３Ｃの室内ファン３２の風速を低下させる。これにより、水の温度が低い状態での室内熱交換器３１による室内空気との熱交換量が減少するため、室内空気の温度低下が抑制される。なお、この場合には、機器制御部４５は、室内ファン３２を停止するように制御してもよい。

さらに、機器制御部４５は、すべての中継機２Ａ〜２Ｃのポンプ２２の流量を増大させる。これにより、他の室外機１Ａおよび１Ｃによる水の温度上昇が促進されるため、水の温度を迅速に上昇させることができる。

中継機２Ａ〜２Ｃから流出する水温が設定温度より低いと、暖房運転の起動が遅くなる。これに対して、上記のように各部の動作が制御されることにより、暖房運転を迅速に再開することができる。

次に、ステップＳ１２において、機器制御部４５は、他の室外機１Ａおよび１Ｃに対して、デフロスト運転を禁止するためのデフロスト禁止信号を出力する。これにより、複数の室外機が同時にデフロスト運転するのを防ぐことができる。

以上のように、本実施の形態１に係る空気調和機１００では、暖房運転時の室内機総負荷が室外機総能力よりも大きい場合に、デフロスト運転対象以外の室外機１Ａおよび１Ｃの室外機総能力を上げる。これにより、デフロスト運転によって低下した室外機総能力が補われ、暖房運転時に必要な室外機総能力を確保することができるため、デフロスト運転時においても室内機３Ａ〜３Ｃの運転を停止させることなく、暖房運転を継続することができる。

空気調和機１００において、デフロスト判断部４１は、冷媒出口温度が設定温度以下である場合に、デフロスト運転が必要であると判断する。これにより、室外機１Ａ〜１Ｃにおけるデフロスト運転の必要性を容易に判断することができる。

空気調和機１００において、負荷判断部４４は、吸込温度と設定温度とに基づき室内機総負荷を取得し、他の室外機１Ａおよび１Ｃにおける圧縮機１１の運転周波数に基づき室外機総能力を取得する。これにより、空気調和機１００では、室内機総負荷と室外機総能力とに応じた暖房運転時の制御が行われ、室外機１Ｂによるデフロスト運転が行われた状態で、暖房運転を継続することができる。なお、空気調和機１００において、負荷判断部４４は、熱媒体入口温度と熱媒体出口温度とに基づき室内機総負荷を取得してもよい。これによっても、室外機１Ｂによるデフロスト運転が行われた状態で、暖房運転を継続することができる。

空気調和機１００において、機器制御部４５は、対象室外機１Ｂに接続された中継機２Ｂを流れる熱媒体の温度が水温閾値Ｔｖよりも低い場合に、対象室外機１Ｂに接続された前記中継機２Ｂのバイパス弁２３を開状態とし、すべての室内機３Ａ〜３Ｃにおける室内ファン３２の風速を低下、または、室内ファン３２を停止させ、すべての中継機２Ａ〜２Ｃにおけるポンプ２２の流量を増大させる。これにより、室内空間の温度低下を抑制しながら熱媒体である水の温度を迅速に上昇させ、暖房運転を早期に再開させることができる。

空気調和機１００において、優先順位決定部４２は、デフロスト判断部４１によってすべての室外機１Ａ〜１Ｃでデフロスト運転が必要であると判断された場合に、すべての室外機１Ａ〜１Ｃでデフロスト運転を行う際の優先順位を決定する。このとき、優先順位決定部４２は、冷媒出口温度が低いほど高くなるように、優先順位を決定する。これにより、すべての室外機１Ａ〜１Ｃで同時にデフロスト運転が行われるのを防ぐことができるため、デフロスト運転が行われている状態でも、暖房運転を継続することができる。

空気調和機１００において、デフロスト時間決定部４３は、すべての室外機１Ａ〜１Ｃでデフロスト運転を行う際のデフロスト時間を決定する。このとき、デフロスト時間決定部４３は、冷媒出口温度が低いほど長くなるように、デフロスト時間を決定する。これにより、着霜した室外熱交換器１３を確実に除霜することができる。また、着霜していない場合でも、室外熱交換器１３に対する着霜を確実に防ぐことができる。

空気調和機１００において、デフロスト時間決定部４３は、冷媒出口温度の設定範囲毎にデフロスト時間が段階的に関連付けられたデフロスト時間決定テーブルを用い、冷媒出口温度が低いほど段階的に長くなるように、デフロスト時間を決定する。これにより、着霜した室外熱交換器１３を確実に除霜することができる。また、着霜していない場合でも、室外熱交換器１３に対する着霜を確実に防ぐことができる。さらに、冷媒出口温度の設定範囲毎にデフロスト時間が段階的に関連付けられているため、着霜量または着霜の可能性に対してデフロスト時間を容易に設定することができる。

以上、本発明の実施の形態１について説明したが、本発明は、上述した本発明の実施の形態１に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。デフロスト運転の必要性は、室外熱交換器１３の冷媒出口温度と設定温度との比較によって判断されたが、これに限られず、例えば蒸発温度と規定温度との比較によって判断されてもよい。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 室外機、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 中継機、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 室内機、４ 制御装置、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 流量調整弁、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ 圧力センサ、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 圧力センサ、１１ 圧縮機、１２ 冷媒流路切替装置、１３ 室外熱交換器、１４ 室外ファン、１５ 絞り装置、１６ 室外側出口温度センサ、２０ バイパス回路、２１ 熱媒体熱交換器、２２ ポンプ、２３ バイパス弁、３１ 室内熱交換器、３２ 室内ファン、３３ 室内側入口温度センサ、３４ 室内側出口温度センサ、３５ 吸込温度センサ、４１ デフロスト判断部、４２ 優先順位決定部、４３ デフロスト時間決定部、４４ 負荷判断部、４５ 機器制御部、４６ 記憶部、５１ 処理回路、６１ プロセッサ、６２ メモリ、１００ 空気調和機。

Claims (10)

1. 圧縮機および室外熱交換器を有し、冷媒が流れる複数の室外機と、
   室内熱交換器を有し、熱媒体が流れる１または複数の室内機と、
   それぞれの前記室外機が独立して接続されるとともに、１または複数の前記室内機が接続され、前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を行う熱媒体熱交換器を有する複数の中継機と、
   前記室外機、前記室内機および前記中継機の動作を制御する制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、
   それぞれの前記室外機におけるデフロスト運転の必要性を判断するデフロスト判断部と、
   前記デフロスト運転が必要である場合に、暖房運転時の空調負荷を示す室内機総負荷と、前記デフロスト運転が必要な対象室外機以外の他の室外機の能力を示す室外機総能力とを比較する負荷判断部と、
   前記負荷判断部による比較の結果、前記室内機総負荷が前記室外機総能力よりも大きい場合に、前記室外機総能力を上げるように、前記他の室外機における前記圧縮機の運転周波数を制御する機器制御部と
   を有する空気調和機。
2. 前記室外機は、
   暖房運転時に前記室外熱交換器から流出する前記冷媒の冷媒出口温度を検出する室外側出口温度センサをさらに有し、
   前記デフロスト判断部は、
   前記冷媒出口温度が、前記冷媒出口温度に対して予め設定された設定温度以下である場合に、前記デフロスト運転が必要であると判断する
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記室内機は、
   前記室内熱交換器に供給される室内空間の空気温度である吸込温度を検出する吸込温度センサをさらに有し、
   前記負荷判断部は、
   前記吸込温度と、前記室内空間の目標温度を示す設定温度とに基づき前記室内機総負荷を取得し、
   前記他の室外機における前記圧縮機の運転周波数に基づき前記室外機総能力を取得する請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記室内機は、
   前記室内熱交換器に流入する前記熱媒体の熱媒体入口温度を検出する室内側入口温度センサと、
   前記室内熱交換器から流出する前記熱媒体の熱媒体出口温度を検出する室内側出口温度センサと
   をさらに有し、
   前記負荷判断部は、
   前記熱媒体入口温度と前記熱媒体出口温度とに基づき前記室内機総負荷を取得し、
   前記他の室外機における前記圧縮機の運転周波数に基づき前記室外機総能力を取得する請求項１または２に記載の空気調和機。
5. 前記中継機は、
   前記熱媒体熱交換器を流れる前記熱媒体をバイパスするバイパス回路に設けられたバイパス弁と、
   前記熱媒体を循環させるポンプと
   をさらに有し、
   前記室内機は、
   前記室内熱交換器に対して空気を供給する室内ファンをさらに有し、
   前記機器制御部は、
   前記負荷判断部による比較の結果、前記対象室外機に接続された前記中継機を流れる前記熱媒体の温度が、予め設定された水温閾値よりも低い場合に、前記対象室外機に接続された前記中継機の前記バイパス弁を開状態とし、すべての前記室内機における前記室内ファンの風速を低下、または、前記室内ファンを停止させ、すべての前記中継機における前記ポンプの流量を増大させる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和機。
6. 前記制御装置は、
   前記デフロスト判断部による判断の結果、すべての前記室外機で前記デフロスト運転が必要である場合に、すべての前記室外機で前記デフロスト運転を行う際の優先順位を決定する優先順位決定部をさらに有する請求項２に記載の空気調和機。
7. 前記優先順位決定部は、
   前記冷媒出口温度が低いほど高くなるように、前記優先順位を決定する請求項６に記載の空気調和機。
8. 前記制御装置は、
   すべての前記室外機で前記デフロスト運転を行う際の、前記室外機毎のデフロスト時間を決定するデフロスト時間決定部をさらに有する請求項６または７に記載の空気調和機。
9. 前記デフロスト時間決定部は、
   前記冷媒出口温度が低いほど長くなるように、前記デフロスト時間を決定する請求項８に記載の空気調和機。
10. 前記デフロスト時間決定部は、
    前記冷媒出口温度の設定範囲毎に前記デフロスト時間が段階的に関連付けられたデフロスト時間決定テーブルを用い、前記冷媒出口温度が低いほど段階的に長くなるように、前記デフロスト時間を決定する
    請求項８または９に記載の空気調和機。

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