JPWO2020240734A1

JPWO2020240734A1 - 空気調和装置

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Publication number: JPWO2020240734A1
Application number: JP2021521655A
Authority: JP
Inventors: 裕右小山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2039-05-29
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Abstract

空気調和装置は、少なくとも２つの圧縮機、少なくとも１つの熱源側熱交換器、少なくとも１つの負荷側熱交換器、及び少なくとも１つの膨張弁が接続された少なくとも１つの冷媒回路と、圧縮機の駆動を制御する制御部とを備える。制御部は、圧縮機のそれぞれの駆動機構を駆動するインバータ装置と、圧縮機に対する拘束通電を実行するか否かを判断する拘束通電可否判断手段と、圧縮機に対する拘束通電の開始及び停止を制御する拘束通電指令手段とを備える。拘束通電可否判断手段は、拘束通電の開始条件を満たす圧縮機にのみ、拘束通電の実行が可能と判断する。開始条件には、拘束通電を開始する圧縮機以外の他の圧縮機の拘束通電が停止した後であることが含まれている。

Description

本発明は、空気調和装置に関するものであり、特に、圧縮機における冷媒の寝込みの抑制に関するものである。

近年、情報通信の高速化及び大容量化により、複数台の圧縮機を搭載した空気調和装置が、温度を一定に保つことが求められるデータセンター及び電算室等に導入されており、データセンター及び電算室等の電力需要が急増している。これに伴い、空気調和装置の省エネルギー化が重要視されている。この省エネルギー化は、空気調和装置の稼働中の消費電力のみならず、稼働を停止しているときの待機電力についても求められている。

従来、空気調和装置において、冷媒の寝込みが発生することが知られている。冷媒の寝込みとは、圧縮機の内部に冷媒が貯留する現象である。室内機の周囲温度と室外機の周囲温度との温度差が大きい場合、換言すると、空気調和装置において、圧縮機を搭載している装置と圧縮機を搭載していない装置との温度差が大きい場合に、冷媒の寝込みが発生し易くなる。冷媒の寝込みが発生すると、停止中の圧縮機を稼働する際の起動負荷が大きくなり、圧縮機の破損又はシステム異常等を招く場合がある。

特許文献１には、圧縮機の運転停止中に外気温度が上昇した場合、圧縮機の駆動機構のモータ巻線を拘束通電することで冷媒の寝込みを抑制する空気調和装置が記載されている。拘束通電とは、モータ巻線に対し、制御部のインバータ回路部に設けたスイッチング素子から、圧縮機が駆動されない高周波交流電圧を印加し、モータ巻線を加熱することである。モータ巻線を拘束通電で加熱することによりモータ巻線で熱が発生し、この熱により圧縮機内に貯留している液冷媒が排出される。

特開２０１３−１１３４７６号公報

複数台の圧縮機を搭載した空気調和装置においても、冷媒の寝込みの抑制は必要である。しかしながら、複数台の圧縮機のそれぞれについて、上述の拘束通電を実施した場合、待機電力が増大する可能性がある。そうすると、省エネルギー化の要求に応えられないことが懸念される。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の圧縮機を備え、拘束通電の実行による待機電力の増大を抑制する空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、少なくとも２つの圧縮機、少なくとも１つの熱源側熱交換器、少なくとも１つの負荷側熱交換器、及び少なくとも１つの膨張弁が接続された少なくとも１つの冷媒回路と、前記少なくとも２つの圧縮機の駆動を制御する制御部とを備える空気調和装置であって、前記制御部は、前記少なくとも２つの圧縮機のそれぞれの駆動機構を駆動するインバータ装置と、前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電を実行するか否かを判断する拘束通電可否判断手段と、前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電の開始及び停止を制御する拘束通電指令手段とを備え、前記拘束通電可否判断手段は、前記少なくとも２つの圧縮機のうち、拘束通電の開始条件を満たす圧縮機にのみ、拘束通電の実行が可能と判断し、前記拘束通電指令手段は、前記拘束通電可否判断手段の判断結果に基づいて、前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電を開始し、拘束通電の開始後、設定された時間が経過すると拘束通電を停止し、前記開始条件には、前記少なくとも２つの圧縮機のうち、拘束通電を開始する圧縮機以外の他の圧縮機の拘束通電が停止した後であることが含まれている。

本発明に係る空気調和装置によると、複数の圧縮機に対して同時に拘束通電が実行されることがない。従って、冷媒寝込み現象を抑制しつつ、待機電力の電力量を削減することができる。その結果、空気調和装置の省エネルギー化が図られる。

実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の構成図である。実施の形態１に係る空気調和装置のブロック図である。実施の形態１に係る拘束通電の制御動作を示すフローチャートである。実施の形態１に係る電源投入時の拘束通電のタイミングチャートである。実施の形態１に係る圧縮機の運転停止後の拘束通電のタイミングチャートである。実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路の構成図である。実施の形態３に係る空気調和装置の冷媒回路の構成図である。

以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す空気調和装置は、本発明の空気調和装置が適用される機器の一例を示すものであり、図面に示された空気調和装置によって本発明の空気調和装置が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これらは説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の構成図である。空気調和装置１は、例えば電算室に導入され、電算室内を冷却するものである。空気調和装置１は、負荷側ユニットである室内機２０と、熱源側ユニットである室外機３０とを備えている。電源１０は、例えば商用電源等の交流電源であり、室内機２０に電力を供給するものである。室内機２０と室外機３０は渡り配線１１で結線されており、渡り配線１１を介して室内機２０から室外機３０に電力が給電される。また、室内機２０と室外機３０は、通信手段１２で接続されており、室内機２０と室外機３０との間で運転状態に関する各種情報が共有されている。

室内機２０と室外機３０とは、ガス冷媒配管５１と液冷媒配管５２を介して接続されている。室内機２０は、第１圧縮機２１と、第２圧縮機２２と、負荷側熱交換器である負荷側熱交換器２３と、膨張弁２４と、室内送風機２５とを有している。第１圧縮機２１と第２圧縮機２２とは並列に接続されている。室外機３０は、熱源側熱交換器である熱源側熱交換器３１と、室外送風機３２とを有している。第１圧縮機２１、第２圧縮機２２、熱源側熱交換器３１、膨張弁２４、負荷側熱交換器２３、及び上述のガス冷媒配管５１と液冷媒配管５２を含む冷媒配管で、冷媒回路５０が形成されている。冷媒回路５０内には作動流体である冷媒が循環する。

第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は、冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は、容量可変の圧縮機である。後述するインバータ回路により、第１圧縮機２１の運転周波数を任意に変化させることにより、第１圧縮機２１の容量、すなわち単位時間あたりの冷媒を送り出す量が変化させられる。同様に、後述するインバータ回路により、第２圧縮機２２の運転周波数を任意に変化させることにより、第２圧縮機２２の容量、すなわち単位時間あたりの冷媒を送り出す量が変化させられる。

また、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は、不図示のフレームに駆動機構と圧縮要素とを備えるものである。駆動機構は、例えばブラシレスＤＣモータであり、不図示の固定子と、回転子と、回転軸とを有する、固定子は、不図示の固定子鉄心と巻線とを有し、固定子の中心付近には回転軸が配置されている。尚、駆動機構については後述する。

熱源側熱交換器３１は、冷媒と、室外空気すなわち気体との間で熱交換を行うものであり、冷房運転時に凝縮器として機能する。熱源側熱交換器３１には、室外送風機３２により室外空気が供給される。

膨張弁２４は、冷媒回路５０内を流れる冷媒を減圧する弁であり、開度の調節が可能な電子膨張弁である。

負荷側熱交換器２３は、冷媒と、室内空気すなわち気体との間で熱交換を行うものであり、冷房運転時に蒸発器として機能する。負荷側熱交換器２３には、室内送風機２５により室内空気が供給される。

上述のように、電源１０から室内機２０に電力が供給され、第１圧縮機２１、第２圧縮機２２、膨張弁２４、室内送風機２５、及び制御部１０１に、それぞれ電力が供給されている。また、上述のように、渡り配線１１を介して室内機２０から室外機３０へ電力が供給され、室外送風機３２へ電力が供給されている。

図１において、実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示している。冷房運転時、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２から高温高圧のガス冷媒が吐出されると、ガス冷媒はガス冷媒配管を介して熱源側熱交換器３１へ導かれる。熱源側熱交換器３１で、ガス冷媒は室外空気と熱交換し凝縮され、液冷媒となる。熱源側熱交換器３１から流出した液冷媒は、液冷媒配管を介して室内機２０の膨張弁２４へ導かれる。液冷媒は、膨張弁２４で減圧されて気液二相状態となる。気液二相状態となった冷媒は、負荷側熱交換器２３へ導かれる。負荷側熱交換器２３において、冷媒は室内空気と熱交換する。その結果、冷媒は吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。負荷側熱交換器２３から流出した低圧のガス冷媒は、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２に吸入される。これにより、電算室内が冷却される。

図２は、実施の形態１に係る空気調和装置のブロック図である。圧縮機制御手段１００は、室内機２０の第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２を運転制御する装置である。圧縮機制御手段１００は、制御部１０１と、第１コンバータ回路１１１と、第２コンバータ回路１１２と、第１インバータ装置１２１と、第２インバータ装置１２２とを有している。第１温度センサー１３１は、室内機２０が配置されている電算室の室内温度を検知するセンサーである。第２温度センサー１３２は、外気温度を検知するセンサーである。タイマー１３３は、拘束通電の実施時間を計測するものである。

第１コンバータ回路１１１は、電源１０から供給された交流を整流して直流に変換し、第１インバータ装置１２１に供給するものである。第２コンバータ回路１１２は、電源１０から供給された交流を整流して直流に変換し、第２インバータ装置１２２に供給するものである。

第１インバータ装置１２１は、第１圧縮機２１の駆動機構２１Ａを駆動するものである。第１インバータ装置１２１は、パワーモジュールを有しており、パワーモジュールにはスイッチング素子が実装されている。第１インバータ装置１２１は、スイッチング素子により、駆動機構２１ＡのブラシレスＤＣモータの巻線に対して電圧を印加する。第２インバータ装置１２２は、第２圧縮機２２の駆動機構２２Ａを駆動するものである。第２インバータ装置１２２は、パワーモジュールを有しており、パワーモジュールにはスイッチング素子が実装されている。第２インバータ装置１２２は、スイッチング素子により、駆動機構２２ＡのブラシレスＤＣモータの巻線に対して電圧を印加する。

制御部１０１は、専用のハードウェア、又はメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）で構成されている。尚、ＣＰＵは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はプロセッサともいう。

制御部１０１が専用のハードウェアである場合、制御部１０１は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、又はこれらを組み合わせたものが該当する。制御部１０１が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。

制御部１０１がＣＰＵの場合、制御部１０１が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又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。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＣＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部１０１の各機能を実現する。ここで、メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。

制御部１０１の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

制御部１０１は、拘束通電可否判断手段１０２と拘束通電指令手段１０３とを有している。拘束通電可否判断手段１０２は、拘束通電開始条件に基づいて第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２に対する拘束通電の実行の可否を判断する。

拘束通電開始条件には、拘束通電を開始する圧縮機の他の圧縮機の拘束通電が停止した後であることが含まれている。本実施の形態１においては、拘束通電開始条件には、第１圧縮機２１に対して拘束通電を開始する場合、第２圧縮機２２の拘束通電が停止した後であることが含まれている。また、拘束通電開始条件には、第２圧縮機２２に対して拘束通電を開始する場合、第１圧縮機２１の拘束通電が停止した後であることが含まれている。

拘束通電開始条件には、圧縮機を有していない空気調和機の周囲温度が圧縮機を有している空気調和機の周囲温度よりも高く、その温度差が閾値を超えていることが含まれている。本実施の形態１において、拘束通電開始条件には、室外機３０の周囲温度、すなわち外気温度が、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２の周囲温度、すなわち室内温度よりも高く、外気温度と室内温度との温度差が閾値を超えていることが含まれている。

拘束通電開始条件には、空気調和装置に電源が投入された場合、拘束通電が実行されている圧縮機がないことが含まれている。本実施の形態１において、拘束通電開始条件には、空気調和装置１に電源が投入された場合、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２のいずれに対しても拘束通電が実行されていないことが含まれている。

拘束通電開始条件には、複数の圧縮機のいずれかの圧縮機が運転停止した場合、運転停止した当該圧縮機の拘束通電開始条件には、複数の圧縮機のうちの他の圧縮機に対して拘束通電が実行されていないことが含まれている。本実施の形態１において、拘束通電開始条件には、第１圧縮機２１が運転停止した場合、第２圧縮機２２に対して拘束通電が実行されていないことが含まれている。また、拘束通電開始条件には、第２圧縮機２２が運転停止した場合、第１圧縮機２１に対して拘束通電が実行されていないことが含まれている。

拘束通電指令手段１０３は、拘束通電可否判断手段１０２の判断結果に基づいて、第１インバータ装置１２１及び第２インバータ装置１２２に拘束通電の開始又は停止を指令する。拘束通電の停止条件には、拘束通電が開始されてから設定時間が経過していることが含まれている。

ここで、冷媒の寝込みを防止する拘束通電について説明する。まず、一般的な現象について説明する。室内温度が低温状態で、かつ第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２の運転が停止している場合を想定する。このとき、外気温度が上昇すると、外気温度から室外機３０に熱が伝達される。

室内温度は低温状態のため、室外機３０と室内機２０に設けられている第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２とでは温度差が生じることとなる。温度差が生じるということは、室外機３０と第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２とで圧力差が生じていることを意味する。そのため、低温状態で第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２の運転が停止しているときに外気温度が上昇すると、室外機３０は高圧側となり、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は低圧側となる。その結果、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２へ冷媒が集まり、液冷媒が第１圧縮機２１の内部及び第２圧縮機２２の内部へ溜まり込む現象が発生する。この現象を、冷媒寝込み現象という。

冷媒寝込み現象が発生すると、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２が停止中の状態から稼働状態に移行したとき、起動負荷が大きくなる。そのため、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２が破損してしまう可能性がある。また、起動負荷が大きいため、大きな起動電流が流れることによりシステム異常が発生する可能性がある。このような状態になると、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２を再起動できないことが懸念される。

そのため、一般的に、冷媒寝込み現象を防止する対策として、電源を投入した際に、一定時間、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２に対して拘束通電を実行することが行われる。すなわち、第１インバータ装置１２１のパワーモジュールを形成するスイッチング素子により、駆動機構２１ＡのブラシレスＤＣモータの巻線に対して、第１圧縮機２１が駆動しない高周波交流電圧を印加する。また、第２インバータ装置１２２のパワーモジュールを形成するスイッチング素子により、駆動機構２２ＡのブラシレスＤＣモータの巻線に対して、第２圧縮機２２が駆動しない高周波交流電圧を印加する。その結果、駆動機構２１ＡのブラシレスＤＣモータの巻線及び駆動機構２２ＡのブラシレスＤＣモータの巻線は加熱され、巻線から発生する熱により第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２の内部に溜まった液冷媒が、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２から排出される。

図３は、実施の形態１に係る拘束通電の制御動作を示すフローチャートである。ステップＳ１において、制御部１０１の拘束通電可否判断手段１０２は、第１圧縮機２１が拘束通電開始条件を満たしているか否かを判断する。ここでは、空気調和装置１に電源が投入され、ステップＳ１が実行される場合を想定して説明する。本実施の形態１において、拘束通電開始条件には、空気調和装置１に電源が投入された場合、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２のいずれに対しても拘束通電が実行されていないことが含まれている。また、拘束通電開始条件には、外気温度が室内温度よりも高く、その温度差が閾値を超えていることが含まれている。

ステップＳ１において、拘束通電可否判断手段１０２は、第１インバータ装置１２１について、第１圧縮機２１の駆動機構２１Ａの上述の巻線へ供給されている電流値に基づいて、第１圧縮機２１に拘束通電が実行されていないか否かをチェックする。また、拘束通電可否判断手段１０２は、第２インバータ装置１２２について、第２圧縮機２２の駆動機構２２Ａの上述の巻線へ供給されている電流値に基づいて、第２圧縮機２２に拘束通電が実行されていないか否かをチェックする。さらに、拘束通電可否判断手段１０２は、第２温度センサー１３２により検知される外気温度が第１温度センサー１３１により検知される室内温度よりも高いか否かをチェックする。さらに、外気温度が室内温度よりも高い場合、その温度差が閾値を超えているか否かをチェックする。

第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２に対し拘束通電が実行されておらず、かつ、外気温度が室内温度よりも高く、その温度差が閾値を超えている場合、拘束通電可否判断手段１０２は、第１圧縮機２１に対する拘束通電の実行が可能であると判断する。この場合、処理はステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、拘束通電指令手段１０３は、第１インバータ装置１２１に、第１圧縮機２１の拘束通電の実行開始を指令する。その結果、第１圧縮機２１に対する拘束通電が開始される。

次いで、処理はステップＳ３へ進み、第１圧縮機２１の拘束通電の停止条件がチェックされる。拘束通電指令手段１０３は、タイマー１３３をチェックし、拘束通電が開始されてから設定時間を経過しているか否かを判断する。本実施の形態１では、設定時間は例えば３０分に設定されている。拘束通電が開始されてから設定時間を経過していることが確認されたら、処理はステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、拘束通電指令手段１０３は、第１インバータ装置１２１に第１圧縮機２１の拘束通電の停止を指令する。その結果、第１圧縮機２１への拘束通電が停止される。

尚、ステップＳ３において、拘束通電が開始されてから設定時間が経過していないことが確認された場合は、処理はステップＳ４へは進まず、ステップＳ３が繰り返し実行される。

一方、ステップＳ１において、第１圧縮機２１の拘束通電開始の条件が満たされていないことが確認されたら、ステップＳ２〜ステップＳ４の処理は実行されず、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ４において、第１圧縮機２１に対する拘束通電が停止されたら、処理はステップＳ５へ進む。ステップＳ５において、拘束通電可否判断手段１０２は、第２圧縮機２２が拘束通電開始条件を満たしているか否かを判断する。本実施の形態１において、拘束通電開始条件には、他の圧縮機、すなわち第１圧縮機２１に対する拘束通電開始が停止した後であることが含まれている。さらに、拘束通電開始条件には、外気温度が室内温度よりも高く、その温度差が閾値を超えていることが含まれている。

拘束通電可否判断手段１０２は、第１インバータ装置１２１をチェックし、第１圧縮機２１の駆動機構２１Ａの上述の巻線へ供給されている電流値に基づいて、第１圧縮機２１に拘束通電が停止されているか否かをチェックする。また、拘束通電可否判断手段１０２は、第２温度センサー１３２により検知される外気温度が第２温度センサー１３２により検知される室内温度よりも高いか否かをチェックする。さらに、外気温度が室内温度よりも高い場合、その温度差が閾値を超えているか否かをチェックする。

第１圧縮機２１に拘束通電の実行が停止されており、かつ、外気温度が室内温度よりも高く、その温度差が閾値を超えている場合、拘束通電可否判断手段１０２は、第２圧縮機２２に対する拘束通電の実行が可能であると判断する。この場合、処理はステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、拘束通電指令手段１０３は、第２インバータ装置１２２に、第２圧縮機２２の拘束通電の実行開始を指令する。その結果、第２圧縮機２２に対する拘束通電が開始される。

次いで、処理はステップＳ７へ進み、第２圧縮機２２の拘束通電の終了条件がチェックされる。拘束通電指令手段１０３は、タイマー１３３をチェックし、拘束通電が開始されてから設定時間を経過しているか否かを判断する。上述のように、本実施の形態１では、設定時間は例えば３０分に設定されている。拘束通電が開始されてから設定時間を経過していることが確認されたら、処理はステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、拘束通電指令手段１０３は、第２インバータ装置１２２に拘束通電の停止を指令する。その結果、第２圧縮機２２に対する拘束通電が停止される。

尚、ステップＳ７において、拘束通電が開始されてから設定時間が経過していないことが確認された場合は、処理はステップＳ８へは進まず、ステップＳ７が繰り返し実行される。

ステップＳ８において、第２圧縮機２２への拘束通電の終了処理が実行されたら、処理は、ステップＳ９へ進む。ステップＳ９において、拘束通電可否判断手段１０２は、外気温度が室内温度より高く、その温度差が閾値を超えているかチェックする。外気温度が室内温度より高く、その温度差が閾値を超えている場合とは、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２に拘束通電が必要な場合である。従って、この場合、処理はステップＳ１へ戻り、ステップＳ２以降が実行される。

一方、ステップＳ５において、第２圧縮機２２の拘束通電開始の条件が満たされていないことが確認されたらステップＳ６〜ステップＳ８の処理は実行されず、ステップＳ９へ進む。

外気温度が室内温度より高く、その温度差が閾値を超えている状態が続くと、ステップＳ１〜ステップＳ８が繰り返し実行される。この場合、ステップＳ１において、拘束通電可否判断手段１０２により、第２圧縮機２２に対する拘束通電の実行が停止した後であることが確認されることとなる。

ステップＳ９において、外気温度が室内温度よりも高くても、その温度差が閾値以下の場合、処理は終了する。

図４は、実施の形態１に係る電源投入時の拘束通電のタイミングチャートである。図４を参照しながら、空気調和装置１の電源投入時の本実施の形態１の作用について説明する。空気調和装置１の電源投入時、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は運転が停止している。この状態で、上述のステップＳ１〜ステップＳ４が実行されると、第１圧縮機２１に対して、実行時間４０１で示す間、拘束通電が実行される。実行時間４０１の間、第２圧縮機２２に対して拘束通電は実行されない。次に、上述のステップＳ５〜ステップＳ８が実行されると、第２圧縮機２２に対して、実行時間４１１で示す間、拘束通電が実行される。実行時間４１１の間、第１圧縮機２１に対して拘束通電は実行されない。上述のように、本実施の形態１において設定時間は３０分に設定されており、従って、拘束通電が実行される実行時間４０１及び実行時間４１１は３０分である。

以降はステップＳ１〜ステップＳ８が繰り返し実行される。従って、第１圧縮機２１に対しては実行時間４０２、４０３、及び４０４で拘束通電が実行され、第２圧縮機２２に対しては実行時間４１２、及び４１３で拘束通電が実行されることになる。そして、実行時間４０２、４０３、及び４０４の間、第２圧縮機２２に対して拘束通電は実行されず、実行時間４１２、及び４１３の間、第１圧縮機２１に対して拘束通電は実行されない。

すなわち、図４に示すように、空気調和装置１の電源投入後において、第１圧縮機２１の拘束通電と第２圧縮機２２の拘束通電が交互に繰り返され、第１圧縮機２１の拘束通電及び第２圧縮機２２の拘束通電が同時に実行されることはない。

以上のように、空気調和装置１の電源投入後において、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２に対して同時に拘束通電を実行することなく、冷媒寝込み現象を抑制することができる。すなわち、冷媒寝込み現象を抑制しつつ、待機電力の電力量を削減することができる。その結果、空気調和装置１の電源投入後における省エネルギー化が図られる。

図５は、実施の形態１に係る圧縮機の運転停止後の拘束通電のタイミングチャートである。図５を参照しながら、圧縮機の運転停止後の本実施の形態１の作用について説明する。本実施の形態１において、拘束通電開始条件には、第１圧縮機２１が運転停止した場合、第２圧縮機２２に対して拘束通電が実行されていないことが含まれている。従って、第１圧縮機２１の運転停止後、上述のステップＳ１〜ステップＳ４が実行されると、第１圧縮機２１に対して、実行時間５０１で示す間、拘束通電が実行される。実行時間５０１の最中に第２圧縮機２２が運転停止した場合、第２圧縮機２２に対して拘束通電は実行されない。すなわち、実行時間５０１の間、第２圧縮機２２に対して拘束通電は実行されない。そして、ステップＳ４が実行され、第１圧縮機２１に対する拘束通電が終了し、上述のステップＳ５〜ステップＳ８が実行されると、第２圧縮機２２に対して、実行時間５１１で示す間、拘束通電が実行される。実行時間５１１の間、第１圧縮機２１に対して拘束通電は実行されない。上述のように、本実施の形態１において設定時間は３０分に設定されており、従って、拘束通電が実行される実行時間５０１及び実行時間５１１は３０分である。

以降はステップＳ１〜ステップＳ８が繰り返し実行される。従って、第１圧縮機２１に対しては実行時間５０２、５０３、及び５０４で拘束通電が実行され、第２圧縮機２２に対しては実行時間５１２、及び５１３で拘束通電が実行されることになる。そして、実行時間５０２、５０３、及び５０４の間、第２圧縮機２２に対して拘束通電は実行されず、実行時間５１２、及び５１３の間、第１圧縮機２１に対して拘束通電は実行されない。

本実施の形態１では、第１圧縮機２１の運転停止後、拘束通電を実行しない期間が設けられていない。第１圧縮機２１が上述の拘束通電開始条件を満たしていれば、運転停止後、時間間隔を空けることなく、拘束通電が実行される。

また、拘束通電開始条件には、第２圧縮機２２が運転停止した場合、第１圧縮機２１に対して拘束通電が実行されていないことが含まれている。図５に示す例では、第２圧縮機２２の運転停止後、時間間隔を空けて、第２圧縮機２２に対する拘束通電が実行されている。これは、第２圧縮機２２の運転停止時、第１圧縮機２１に対して拘束通電が実行されているためである。第２圧縮機２２の運転停止時、もし第１圧縮機２１に対する拘束通電が実行されておらず、第２圧縮機２２が上述の拘束通電開始条件を満たしていれば、時間間隔を空けずに第２圧縮機２２に対する拘束通電が実行される。

すなわち、図５に示すように、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２の運転停止後において、第１圧縮機２１の拘束通電と第２圧縮機２２の拘束通電が交互に繰り返され、第１圧縮機２１の拘束通電及び第２圧縮機２２の拘束通電が同時に実行されることはない。

以上のように、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２の運転停止後、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２に対して同時に拘束通電を実行することなく、冷媒寝込み現象を抑制することができる。すなわち、冷媒寝込み現象を抑制しつつ、待機電力の電力量を削減することができる。その結果、空気調和装置１の電源投入後における省エネルギー化が図られる。

尚、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２が同時に運転停止した場合は、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２のいずれか一方に対して優先的に、拘束通電開始条件を満たしているかチェックし、拘束通電を開始すればよい。すなわち、空気調和装置１が有する圧縮機のうち複数の圧縮機が停止した場合、そのうちのいずれか１つの圧縮機に対して、拘束通電を開始し、以降は上述の手順で、複数の圧縮機に対して同時に拘束通電が実行されないよう、制御すればよい。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路の構成図である。本実施の形態２において、空気調和装置２は、室内機２２０と、第１室外機２３１と、第２室外機２３４とを有している。電源１０から室内機２２０に電力が供給され、電源２１０から第１室外機２３１及び第２室外機２３４に電力が供給される。室内機２２０と第１室外機２３１との間では、通信手段２１１を介して運転状態に関する各種情報が共有されている。第１室外機２３１と第２室外機２３４との間では、通信手段２１２を介して運転状態に関する各種情報が共有されている。

室内機２２０は、負荷側熱交換器２３と、膨張弁２４と、室内送風機２５とを有している。第１室外機２３１は、第１圧縮機２１と、第１熱源側熱交換器２３２と、第１室外送風機２３３とを有している。第２室外機２３４は、第２圧縮機２２と、第２熱源側熱交換器２３５と、第２室外送風機２３６とを有している。負荷側熱交換器２３と、第１圧縮機２１と、第１熱源側熱交換器２３２と、膨張弁２４とで第１冷媒回路２５０が形成されている。また、負荷側熱交換器２３と、第２圧縮機２２と、第２熱源側熱交換器２３５と、膨張弁２４とで第２冷媒回路２５１が形成されている。

本実施の形態２においても、実施の形態１と同様、図３に示すフローチャートによる拘束通電の制御が実行される。従って、電源投入後においては図４に示すように、第１圧縮機２１に対する拘束通電の実行と、第２圧縮機２２に対する拘束通電の実行が交互に繰り返される。すなわち、第１圧縮機２１に対する拘束通電と第２圧縮機２２に対する拘束通電が同時に実行されることがない。その結果、実施の形態１と同様、冷媒寝込み現象を抑制しつつ、待機電力の電力量を削減することができ、空気調和装置２の省エネルギー化が図られる。

尚、本実施の形態２においては、第１圧縮機２１は第１室外機２３１に搭載され、第２圧縮機２２は第２室外機２３４に搭載されている。すなわち、本実施の形態２は、例えば冬場、空気調和装置２が暖房運転中、室内機２２０により室内温度が一定に維持されている状況において、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２の周囲温度である外気温度が低下する場合に対応している。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る空気調和装置の冷媒回路の構成図である。本実施の形態３において、空気調和装置３は、室内機３２０と、室外機３３０とを有している。電源１０から室内機３２０に電力が供給される。室内機３２０と室外機３３０は渡り配線１１で結線されており、渡り配線１１を介して室内機３２０から室外機３３０に電力が給電される。室内機３２０と室外機３３０との間では、通信手段１２を介して運転状態に関する各種情報が共有されている。

室内機３２０は、第１圧縮機２１と、第２圧縮機２２と、第１負荷側熱交換器３２１及び第２負荷側熱交換器３２２と、第１膨張弁３２３と、第２膨張弁３２４と、第１室内送風機３２５と、第２室内送風機３２６とを有している。室外機３３０は、第１熱源側熱交換器３３１及び第２熱源側熱交換器３３２と、第１室外送風機３３３と、第２室外送風機３３４とを有している。第１負荷側熱交換器３２１と、第１圧縮機２１と、第１膨張弁３２３と、第１熱源側熱交換器３３１とで第１冷媒回路３５０が形成されている。第２負荷側熱交換器３２２と、第２圧縮機２２と、第２膨張弁３２４と、第２熱源側熱交換器３３２とで第２冷媒回路３５１が形成されている。

本実施の形態３においても、実施の形態１と同様、図３に示すフローチャートによる拘束通電の制御が実行される。従って、電源投入後においては図４に示すように、第１圧縮機２１に対する拘束通電の実行と、第２圧縮機２２に対する拘束通電の実行が交互に繰り返される。すなわち、第１圧縮機２１に対する拘束通電と第２圧縮機２２に対する拘束通電が同時に実行されることがない。その結果、実施の形態１及び実施の形態２と同様、冷媒寝込み現象を抑制しつつ、待機電力の電力量を削減することができ、空気調和装置３の省エネルギー化が図られる。

尚、実施の形態１〜３において、圧縮機の数は第１圧縮機２１と第２圧縮機２２との２つであるが、これに限るものではない。３つ以上の圧縮機を搭載してもよい。

１空気調和装置、２空気調和装置、３空気調和装置、１０電源、１１渡り配線、１２通信手段、２０室内機、２１第１圧縮機、２１Ａ駆動機構、２２第２圧縮機、２２Ａ駆動機構、２３負荷側熱交換器、２４膨張弁、２５室内送風機、３０室外機、３１熱源側熱交換器、３２室外送風機、５０冷媒回路、５１ガス冷媒配管、５２液冷媒配管、１００圧縮機制御手段、１０１制御部、１０２拘束通電可否判断手段、１０３拘束通電指令手段、１１１第１コンバータ回路、１１２第２コンバータ回路、１２１第１インバータ装置、１２２第２インバータ装置、１３１第１温度センサー、１３２第２温度センサー、１３３タイマー、２１０電源、２１１通信手段、２１２通信手段、２２０室内機、２３１第１室外機、２３２第１熱源側熱交換器、２３３第１室外送風機、２３４第２室外機、２３５第２熱源側熱交換器、２３６第２室外送風機、２５０第１冷媒回路、２５１第２冷媒回路、３０１実行時間、４０２実行時間、４０３実行時間、４０４実行時間、４１１実行時間、４１２実行時間、４１３実行時間、３２０室内機、３２１第１負荷側熱交換器、３２２第２負荷側熱交換器、３２３第１膨張弁、３２４第２膨張弁、３２５第１室内送風機、３２６第２室内送風機、３３０室外機、３３１第１熱源側熱交換器、３３２第２熱源側熱交換器、３３３第１室外送風機、３３４第２室外送風機、３５０第１冷媒回路、３５１第２冷媒回路、５０１実行時間、５０２実行時間、５０３実行時間、５４０実行時間、５１１実行時間、５１２実行時間、５１３実行時間。

本発明に係る空気調和装置は、少なくとも２つの圧縮機、少なくとも１つの熱源側熱交換器、少なくとも１つの負荷側熱交換器、及び少なくとも１つの膨張弁が接続された少なくとも１つの冷媒回路と、前記少なくとも２つの圧縮機の駆動を制御する制御部とを備える空気調和装置であって、前記制御部は、前記少なくとも２つの圧縮機のそれぞれの駆動機構を駆動するインバータ装置と、前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電を実行するか否かを判断する拘束通電可否判断手段と、前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電の開始及び停止を制御する拘束通電指令手段とを備え、前記拘束通電可否判断手段は、前記少なくとも２つの圧縮機のうち、拘束通電の開始条件を満たす圧縮機にのみ、拘束通電の実行が可能と判断し、前記拘束通電指令手段は、前記拘束通電可否判断手段の判断結果に基づいて、前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電を開始し、拘束通電の開始後、設定された時間が経過すると拘束通電を停止し、前記開始条件には、前記少なくとも２つの圧縮機のうち、拘束通電を開始する圧縮機以外の他の圧縮機の拘束通電が停止した後であることが含まれ、前記空気調和装置において、前記圧縮機を備えていない空気調和機の周囲温度が、前記圧縮機を有する空気調和機の周囲温度よりも高く、その温度差が閾値を超えていることが含まれている。

Claims

少なくとも２つの圧縮機、少なくとも１つの熱源側熱交換器、少なくとも１つの負荷側熱交換器、及び少なくとも１つの膨張弁が接続された少なくとも１つの冷媒回路と、前記少なくとも２つの圧縮機の駆動を制御する制御部とを備える空気調和装置であって、
前記制御部は、
前記少なくとも２つの圧縮機のそれぞれの駆動機構を駆動するインバータ装置と、
前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電を実行するか否かを判断する拘束通電可否判断手段と、
前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電の開始及び停止を制御する拘束通電指令手段とを備え、
前記拘束通電可否判断手段は、前記少なくとも２つの圧縮機のうち、拘束通電の開始条件を満たす圧縮機にのみ、拘束通電の実行が可能と判断し、
前記拘束通電指令手段は、前記拘束通電可否判断手段の判断結果に基づいて、前記少なくとも２つの圧縮機に対する拘束通電を開始し、拘束通電の開始後、設定された時間が経過すると拘束通電を停止し、
前記開始条件には、前記少なくとも２つの圧縮機のうち、拘束通電を開始する圧縮機以外の他の圧縮機の拘束通電が停止した後であることが含まれている空気調和装置。
前記開始条件には、前記空気調和装置において、前記圧縮機を備えていない空気調和機の周囲温度が、前記圧縮機を有する空気調和機の周囲温度よりも高く、その温度差が閾値を超えていることが含まれている請求項１に記載の空気調和装置。
前記開始条件には、前記空気調和装置に電源が投入された場合、前記少なくとも２つの圧縮機において、拘束通電が実行されている圧縮機がないことが含まれている請求項１又は２に記載の空気調和装置。
前記少なくとも２つの圧縮機のうちいずれかの圧縮機が運転停止した場合、運転停止した当該圧縮機の前記開始条件には、前記少なくとも２つの圧縮機のうちの他の圧縮機に対して拘束通電が実行されていないことが含まれている請求項１又は２に記載の空気調和装置。
前記少なくとも２つの圧縮機のうち複数の圧縮機が同時に運転停止した場合、前記拘束通電可否判断手段は、運転停止した前記複数の圧縮機のうちのいずれか１つの圧縮機について、拘束通電を実施するか否かを判断する請求項４に記載の空気調和装置。
前記拘束通電可否判断手段は、前記圧縮機の前記駆動機構に供給されている電流値に基づいて、拘束通電が実行されているか否かを判断する請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
前記少なくとも２つの圧縮機と、前記少なくとも１つの負荷側熱交換器と、前記少なくとも１つの膨張弁とを有する室内機と、
前記少なくとも１つの熱源側熱交換器を有する室外機とを備え、
前記少なくとも２つの圧縮機と、前記少なくとも１つの熱源側熱交換器と、前記少なくとも１つの膨張弁と、前記少なくとも１つの負荷側熱交換器とが接続されて、単一の冷媒回路が形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
前記少なくとも１つの負荷側熱交換器と、前記少なくとも１つの膨張弁とを有する室内機と、
前記少なくとも２つの圧縮機のうちの第１圧縮機と、前記少なくとも１つの熱源側熱交換器のうちの第１熱源側熱交換器とを有する第１室外機と、
前記少なくとも２つの圧縮機のうちの第２圧縮機と、前記少なくとも１つの熱源側熱交換器のうちの第２熱源側熱交換器とを有する第２室外機とを備え、
前記少なくとも１つの負荷側熱交換器と、前記第１圧縮機と、第１熱源側熱交換器と、前記少なくとも１つの膨張弁とが接続されて、前記少なくとも１つの冷媒回路のうちの第１冷媒回路が形成され、
前記少なくとも１つの負荷側熱交換器と、前記第２圧縮機と、第２熱源側熱交換器と、前記少なくとも１つの膨張弁とが接続されて、前記少なくとも１つの冷媒回路のうちの第２冷媒回路が形成され、
前記第１冷媒回路と前記第２冷媒回路は並列に接続されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
前記少なくとも１つの負荷側熱交換器と前記少なくとも２つの圧縮機と前記少なくとも１つの膨張弁とを有する室内機と、
前記少なくとも１つの熱源側熱交換器を有する室外機とを備え、
前記少なくとも１つの負荷側熱交換器のうちの第１負荷側熱交換器と、前記少なくとも２つの圧縮機のうちの第１圧縮機と、前記少なくとも１つの膨張弁のうちの第１膨張弁と、前記少なくとも１つの熱源側熱交換器のうちの第１熱源側熱交換器とが接続されて、前記少なくとも１つの冷媒回路のうちの第１冷媒回路が形成され、
前記少なくとも１つの負荷側熱交換器のうちの第２負荷側熱交換器と、前記少なくとも２つの圧縮機のうちの第２圧縮機と、前記少なくとも１つの膨張弁のうちの第２膨張弁と、前記少なくとも１つの熱源側熱交換器のうちの第２熱源側熱交換器とが接続されて、前記少なくとも１つの冷媒回路のうちの第２冷媒回路が形成されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。