WO2020066015A1 - 空気調和機 - Google Patents

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WO2020066015A1
WO2020066015A1 PCT/JP2018/036575 JP2018036575W WO2020066015A1 WO 2020066015 A1 WO2020066015 A1 WO 2020066015A1 JP 2018036575 W JP2018036575 W JP 2018036575W WO 2020066015 A1 WO2020066015 A1 WO 2020066015A1
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unit
outdoor
indoor
defrost
units
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PCT/JP2018/036575
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博紀 鷲山
祐治 本村
仁隆 門脇
幸志 東
直史 竹中
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三菱電機株式会社
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    • F25B2700/2104—Temperatures of an indoor room or compartment

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner that performs heat exchange between a refrigerant circulating in a refrigerant circuit and a heat medium circulating in a heat medium circuit.
  • a direct expansion type air conditioner is used in which an outdoor unit and an indoor unit are connected, and a refrigerant is circulated between the outdoor unit and the indoor unit, so that air in the indoor space, which is a space to be air-conditioned, is conditioned.
  • a plurality of indoor units are configured by a plurality of outdoor units and a plurality of indoor units, and a plurality of indoor units are connected in parallel to the plurality of outdoor units connected in series, thereby forming a plurality of indoor space units.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems in the related art, and provides an air conditioner that can continue a heating operation without stopping the operation of an indoor unit even during a defrost operation. With the goal.
  • the air conditioner of the present invention has a compressor and an outdoor heat exchanger, a plurality of outdoor units through which a refrigerant flows, and an indoor heat exchanger, and one or a plurality of indoor units through which a heat medium flows. While the outdoor unit is independently connected, one or more indoor units are connected, a plurality of relay units having a heat medium heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and the heat medium,
  • the outdoor unit comprising a control device that controls the operation of the indoor unit and the relay unit, the control device, a defrost determination unit that determines the necessity of a defrost operation in each of the outdoor unit, the defrost operation, If necessary, a load determining unit that compares the total indoor unit load indicating the air conditioning load during the heating operation with the total outdoor unit capacity indicating the performance of another outdoor unit other than the target outdoor unit requiring the defrost operation. And the load size As a result of the comparison by the section, when the indoor unit total load is greater than the outdoor unit total
  • the total indoor unit load during the heating operation is larger than the total outdoor unit capacity
  • the total outdoor unit capacity of the outdoor units other than the defrost operation target is increased, and the total outdoor unit capacity reduced by the defrost operation is reduced. compensate. This makes it possible to secure the total outdoor unit capacity required during the heating operation, so that the heating operation can be continued without stopping the operation of the indoor unit even during the defrost operation.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of the air conditioner according to Embodiment 1. It is the schematic which shows an example of a structure of the outdoor unit of FIG. It is the schematic which shows an example of a structure of the indoor unit of FIG.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating an example of a configuration of the control device in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a hardware configuration diagram illustrating an example of a configuration of a control device in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a hardware configuration diagram illustrating another example of the configuration of the control device in FIG. 4.
  • 6 is a flowchart illustrating an example of a flow of a process of defrost control according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of an air conditioner 100 according to Embodiment 1.
  • the air conditioner 100 includes outdoor units 1A to 1C, repeaters 2A to 2C, indoor units 3A to 3C, and a control device 4.
  • the repeaters 2A to 2C are provided independently of each other, and the outdoor units 1A to 1C are connected to the respective repeaters 2A to 2C.
  • the outdoor unit 1A and the relay unit 2A are connected by a refrigerant pipe to form a refrigerant circulation circuit in which the refrigerant circulates.
  • a refrigerant circulation circuit in which the refrigerant circulates is formed.
  • a refrigerant circulation circuit in which the refrigerant circulates is formed.
  • the outdoor unit and the repeater are connected in a one-to-one relationship.
  • the present invention is not limited to this. For example, if a plurality of repeaters are independently provided, one repeater A plurality of outdoor units may be connected.
  • a heat medium circulation circuit for circulating the heat medium is formed.
  • the heat medium for example, water, brine (antifreeze), a mixed solution of water and brine, and the like are used.
  • the indoor units 3A to 3C are connected in parallel to the repeaters 2A to 2C.
  • three outdoor units 1A to 1C, three relay units 2A to 2C, and three indoor units 3A to 3C are connected, but the number of each unit is limited to this example. I can't.
  • the number of indoor units may be one or two, or four or more.
  • the number of outdoor units and repeaters may be any number as long as the number is plural.
  • Flow control valves 5A-5C, pressure sensors 6A-6C, and pressure sensors 7A-7C are provided in the heat medium pipes connected to the indoor units 3A-3C, respectively.
  • the flow control valves 5A to 5C adjust the flow rates of water flowing through the indoor units 3A to 3C, respectively.
  • the openings of the flow control valves 5A to 5C are controlled by the control device 4.
  • the pressure sensors 6A to 6C are provided on the water inflow sides of the flow control valves 5A to 5C, and detect the pressures of the water flowing into the flow control valves 5A to 5C, respectively.
  • the pressure sensors 7A to 7C are provided on the water outflow side of the flow control valves 5A to 5C, and detect the pressure of the water flowing out of the flow control valves 5A to 5C, respectively.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the outdoor unit 1A of FIG. Since the outdoor units 1A to 1C have the same configuration, the following description will be given by taking the outdoor unit 1A as an example.
  • the outdoor unit 1A includes a compressor 11, a refrigerant flow switching device 12, an outdoor heat exchanger 13, and an outdoor fan 14.
  • the compressor 11 sucks low-temperature and low-pressure refrigerant, compresses the sucked refrigerant, and discharges high-temperature and high-pressure refrigerant.
  • the compressor 11 includes, for example, an inverter compressor or the like whose capacity, which is a transmission amount per unit time, is controlled by changing an operation frequency.
  • the operating frequency of the compressor 11 is controlled by the control device 4 described later.
  • the refrigerant flow switching device 12 is, for example, a four-way valve, and switches between the cooling operation and the heating operation by switching the direction in which the refrigerant flows.
  • the refrigerant flow switching device 12 switches so that the discharge side of the compressor 11 and the outdoor heat exchanger 13 are connected as shown by the solid line in FIG.
  • the refrigerant flow switching device 12 is switched during the heating operation so that the discharge side of the compressor 11 and the repeater side are connected as shown by the broken line in FIG. Switching of the flow path in the refrigerant flow switching device 12 is controlled by the control device 4.
  • the outdoor heat exchanger 13 exchanges heat between the outdoor air supplied by the outdoor fan 14 and the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger 13 functions as a condenser that radiates heat of the refrigerant to the outdoor air to condense the refrigerant during the cooling operation. Further, the outdoor heat exchanger 13 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant during the heating operation and cools the outdoor air by the heat of vaporization at that time.
  • the outdoor fan 14 supplies air to the outdoor heat exchanger 13.
  • the rotation speed of the outdoor fan 14 is controlled by the control device 4.
  • the expansion device 15 is, for example, an expansion valve, and expands the refrigerant.
  • the expansion device 15 is configured by a valve that can control the opening degree, such as an electronic expansion valve. The opening of the expansion device 15 is controlled by the control device 4.
  • the outdoor unit 1A also includes an outdoor-side exit temperature sensor 16.
  • the outdoor exit temperature sensor 16 is provided on the refrigerant outflow side of the outdoor heat exchanger 13 during the heating operation, and detects a refrigerant exit temperature that is the temperature of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 13 during the heating operation.
  • Each of the repeaters 2A to 2C in FIG. 1 includes a heat medium heat exchanger 21, a pump 22, and a bypass valve 23.
  • the heat medium heat exchanger 21 functions as a condenser or an evaporator, and a refrigerant flowing through the refrigerant circuit connected to the refrigerant channel and a heat medium flowing through the heat medium circuit connected to the heat medium channel. Heat exchange between The heat medium heat exchanger 21 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant during the cooling operation and cools the heat medium by heat of vaporization when the refrigerant evaporates. Further, the heat medium heat exchanger 21 functions as a condenser that radiates heat of the refrigerant to the heat medium and condenses the refrigerant during the heating operation.
  • the pump 22 is driven by a motor (not shown) to circulate water as a heat medium flowing through the heat medium pipe.
  • the pump 22 is configured by, for example, a pump whose capacity can be controlled, and can adjust the flow rate thereof according to the magnitude of the load on the indoor units 3A to 3C.
  • the drive of the pump 22 is controlled by the control device 4. Specifically, the pump 22 is controlled by the control device 4 so that the flow rate of water increases as the load increases, and the flow rate of water decreases as the load decreases.
  • the bypass valve 23 is provided in the bypass circuit 20 that bypasses the inlet / outlet of the refrigerant-side flow path in the heat medium heat exchanger 21.
  • the bypass valve 23 When the bypass valve 23 is opened, the refrigerant flowing through the refrigerant circuit flows not through the heat medium heat exchanger 21 but through the bypass circuit 20 provided with the bypass valve 23.
  • the opening and closing of the bypass valve 23 is controlled by the control device 4.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the indoor unit 3A of FIG. Since the indoor units 3A to 3C have the same configuration, the following describes the indoor unit 3A as an example. As shown in FIG. 3, the indoor unit 3A includes an indoor heat exchanger 31 and an indoor fan 32.
  • the indoor heat exchanger 31 exchanges heat between indoor air supplied by the indoor fan 32 and water (including hot water). Thereby, cooling air or heating air that is conditioned air supplied to the indoor space is generated.
  • the indoor fan 32 supplies air to the indoor heat exchanger 31.
  • the rotation speed of the indoor fan 32 is controlled by the control device 4. By controlling the rotation speed, the amount of air blown to the indoor heat exchanger 31 is adjusted.
  • the indoor unit 3A includes an indoor-side inlet temperature sensor 33, an indoor-side outlet temperature sensor 34, and a suction temperature sensor 35.
  • the indoor-side entrance temperature sensor 33 is provided on the water inflow side of the indoor unit 3A, and detects a heat medium entrance temperature that is the temperature of the water flowing into the indoor unit 3A.
  • the indoor-side outlet temperature sensor 34 is provided on the outflow side of water in the indoor unit 3A, and detects a heat medium outlet temperature that is a temperature of water flowing out of the indoor unit 3A.
  • the suction temperature sensor 35 is provided on the air suction side of the indoor unit 3A, and detects a suction air temperature of the air sucked into the indoor unit 3A.
  • Control device 4 The control device 4 controls the entire air conditioner 100 including the outdoor units 1A to 1C, the repeaters 2A to 2C, and the indoor units 3A to 3C based on various information received from various sensors provided in each unit of the air conditioner 100. Control behavior. In particular, in the first embodiment, the control device 4 controls the operating frequency of the compressor 11, the driving of the pump 22, the opening and closing of the bypass valve 23, the driving of the indoor fan 32, and the like based on the degree of load in the indoor units 3A to 3C. Control.
  • the control device 4 realizes various functions by executing software on an arithmetic device such as a microcomputer, or is configured with hardware such as a circuit device that realizes various functions.
  • the control device 4 is provided separately from each device, but is not limited thereto.
  • any one of the outdoor units 1A to 1C, the repeaters 2A to 2C, and the indoor units 3A to 3C May be provided.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device 4 of FIG.
  • the control device 4 includes a defrost determination unit 41, a priority order determination unit 42, a defrost time determination unit 43, a load determination unit 44, a device control unit 45, and a storage unit 46.
  • the defrost determining unit 41 determines the necessity of the defrost operation based on the refrigerant outlet temperature of the outdoor heat exchanger 13 in each of the outdoor units 1A to 1C and the preset temperature stored in the storage unit 46.
  • the set temperature is a threshold value set for the refrigerant outlet temperature in order to determine the necessity of the defrost operation. Further, the defrost determination unit 41 determines the necessity of the defrost operation for all the outdoor units 1A to 1C.
  • the priority order determination unit 42 determines the priority order of the defrost operation in all the outdoor units 1A to 1C when the defrost operation is necessary in all the outdoor units 1A to 1C based on the determination result by the defrost determination unit 41. .
  • the priority order is determined in order to start the defrost operation from the outdoor unit having a high necessity for the defrost operation.
  • the defrost time determination unit 43 determines a defrost time indicating the defrost operation time for the outdoor unit performing the defrost operation.
  • the defrost time determination unit 43 determines the defrost time based on the refrigerant outlet temperature in the outdoor unit performing the defrost operation and the defrost time determination table stored in the storage unit 46 in advance.
  • the defrost time determination table the refrigerant outlet temperature and the defrost time are associated with each other, and the defrost time is associated stepwise for each set range of the refrigerant outlet temperature.
  • the load determining unit 44 compares the total indoor unit load, which is the air conditioning load of the indoor units 3A to 3C during the heating operation, with the total outdoor unit capacity, which is the capacity of the outdoor units other than the outdoor unit performing the defrost operation. The magnitude of the total indoor unit load with respect to the total capacity is determined. When the indoor unit total load is larger than the outdoor unit total capacity, the load determining unit 44 further determines the degree of the indoor unit total load using the water temperature threshold value Tv stored in the storage unit 46 in advance.
  • the water temperature threshold value Tv is a threshold value set for the water temperature of the relay device corresponding to the outdoor unit performing the defrost operation.
  • the water temperature threshold value Tv is, for example, a temperature specified based on a set temperature of the indoor units 3A to 3C or a set temperature such as “set temperature ⁇ 2 ° C.”.
  • the device control unit 45 controls the outdoor units 1A to 1C, the repeaters 2A to 2C, and the indoor units 3A to 3C based on the processing results of each unit of the control device 4. Particularly, in the first embodiment, the device controller 45 controls the outdoor units 1A to 1C and the relay units 2A to 2C when performing the defrost operation. Further, the device control unit 45 controls the outdoor units 1A to 1C, the repeaters 2A to 2C, and the indoor units 3A to 3C according to the determination result by the load determination unit 44.
  • the storage unit 46 stores in advance the set temperature used by the defrost determination unit 41, the defrost time determination table used by the defrost time determination unit 43, and the water temperature threshold Tv used by the load determination unit 44.
  • FIG. 5 is a hardware configuration diagram showing an example of the configuration of the control device 4 in FIG.
  • the control device 4 of FIG. 4 is configured by a processing circuit 51 as shown in FIG.
  • the processing circuit 51 When each function is executed by hardware, the processing circuit 51 includes, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and an FPGA (Field-Programmable Gate). Array), or a combination thereof.
  • Each function of the defrost determination unit 41, the priority order determination unit 42, the defrost time determination unit 43, the load determination unit 44, the device control unit 45, and the storage unit 46 may be realized by the processing circuit 51, or the function of each unit. May be realized by one processing circuit 51.
  • FIG. 6 is a hardware configuration diagram showing another example of the configuration of the control device 4 of FIG.
  • the control device 4 of FIG. 4 includes a processor 61 and a memory 62 as shown in FIG.
  • Each function of the defrost determination unit 41, the priority determination unit 42, the defrost time determination unit 43, the load determination unit 44, the device control unit 45, and the storage unit 46 in FIG. 4 is realized by the processor 61 and the memory 62.
  • the functions of the defrost determination unit 41, the priority order determination unit 42, the defrost time determination unit 43, the load determination unit 44, and the device control unit 45 are implemented by software, firmware, or software and firmware. It is realized by a combination.
  • Software and firmware are described as programs and stored in the memory 62.
  • the processor 61 reads out and executes the program stored in the memory 62 to realize the function of each unit.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable and Programmable ROM)
  • nonvolatile memory such as EEPROM (Electrically and Erasable and volatile) such as nonvolatile semiconductor and other programmable memory Is used.
  • EEPROM Electrically and Erasable and volatile
  • a removable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a CD (Compact Disc), an MD (Mini Disc), and a DVD (Digital Versatile Disc) may be used.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the flow of the defrost control process according to the first embodiment. This defrost control is performed when the defrost operation becomes necessary during the heating operation.
  • the outdoor outlet temperature sensor 16 provided in each of the outdoor units 1A to 1C detects the refrigerant outlet temperature of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 13 during the heating operation.
  • step S2 the control device 4 determines whether or not each of the outdoor units 1A to 1C needs a defrost operation. In this case, the control device 4 determines the necessity of the defrost operation based on the refrigerant outlet temperature of the outdoor heat exchanger 13 in each of the outdoor units 1A to 1C and the set temperature for determining the necessity of the defrost operation. .
  • the defrost determination unit 41 reads the set temperature from the storage unit 46, and compares the refrigerant outlet temperature detected by the outdoor-side outlet temperature sensor 16 with the set temperature. When the refrigerant outlet temperature is equal to or lower than the set temperature, the defrost determining unit 41 determines that the defrost operation is necessary (Step S2; Yes), and the process proceeds to Step S3. When the refrigerant outlet temperature exceeds the set temperature, the defrost determination unit 41 determines that the defrost operation is not required (Step S2; No), and the process returns to Step S1.
  • step S3 the defrost determination unit 41 determines whether or not all the outdoor units 1A to 1C need to perform the defrost operation. If it is determined that the refrigerant outlet temperatures in all of the outdoor units 1A to 1C are equal to or lower than the set temperature and that all of the outdoor units 1A to 1C need to perform the defrost operation (Step S3; Yes), the process proceeds to Step S4. Move to On the other hand, when it is determined that the refrigerant outlet temperature exceeds the set temperature in any one of the outdoor units 1A to 1C and that the defrost operation is not required in all the outdoor units 1A to 1C (Step S3; No), , The process proceeds to step S5.
  • step S4 the priority determination unit 42 determines the priority of the defrost operation in all the outdoor units 1A to 1C that require the defrost operation.
  • the defrost operation is preferentially performed on an outdoor unit having a high possibility of frost formation on the outdoor heat exchanger 13 or an outdoor unit having a large amount of frost when already formed. Then, the priorities for the outdoor units 1A to 1C are set.
  • the priority order determination unit 42 determines the priority order of the defrost operation for each of the outdoor units 1A to 1C based on the refrigerant outlet temperatures of the outdoor units 1A to 1C such that the lower the refrigerant outlet temperature, the higher the priority order. I do.
  • step S5 the defrost time determination unit 43 determines the defrost time for the outdoor unit to be subjected to the defrost operation (hereinafter, appropriately referred to as “target outdoor unit”).
  • target outdoor unit the time required for defrosting the outdoor heat exchanger 13 increases as the amount of frost increases. For this reason, it is preferable that the defrost time be longer as the amount of frost increases.
  • the outdoor unit having a larger amount of frost on the outdoor heat exchanger 13 has a lower refrigerant outlet temperature. Therefore, the defrost time determination unit 43 sets the defrost time so that the outdoor unit having a lower refrigerant outlet temperature becomes longer.
  • the outdoor unit 1B operates as an outdoor unit to be subjected to the defrost operation
  • the other outdoor units 1A and 1C operate as the outdoor units not to be subjected to the defrost operation.
  • a case will be described as an example.
  • the defrost time is set stepwise according to the refrigerant outlet temperature.
  • a defrost time determination table in which the defrost time is associated stepwise for each set range of the refrigerant outlet temperature is prepared and stored in the storage unit 46 in advance.
  • the defrost time determination unit 43 determines the defrost time based on the refrigerant outlet temperature in the outdoor unit 1B that performs the defrost operation, with reference to the set temperature stored in the storage unit 46.
  • step S6 the device control unit 45 controls the outdoor units 1A to 1C and the repeaters 2A to 2C to start the defrost operation by the outdoor unit 1B to be subjected to the defrost operation.
  • the defrost operation is performed for the defrost time determined in step S5. If the priorities are determined for the outdoor units 1A to 1C in step S4, the device control unit 45 sets the outdoor units 1A to 1C in accordance with the determined priority and the defrost time set in step S5. The 1C defrosting operation is sequentially started.
  • step S7 the load determining unit 44 determines the total indoor unit load, which is the load of the indoor units 3A to 3C during the heating operation, and the outdoor units other than the target outdoor unit 1B (hereinafter, “other outdoor units”). (Referred to as appropriate) 1A and 1C are compared with the total outdoor unit capacity. Then, the load determining unit 44 determines whether or not the total indoor unit load is greater than the total outdoor unit capacity.
  • the total indoor unit load is obtained based on the difference between the suction air temperature detected by the suction temperature sensor 35 and the set temperature of the indoor space.
  • the set temperature is a target temperature of the indoor space set using a remote controller (not shown) or the like.
  • the indoor unit total load is not limited to this, and is obtained based on the difference between the heat medium inlet temperature detected by the indoor side inlet temperature sensor 33 and the heat medium outlet temperature detected by the indoor side outlet temperature sensor 34. It may be something.
  • the outdoor unit total capacity is a capacity that can be exhibited by the outdoor units 1A to 1C during operation, and is obtained based on the operating frequency of the compressor 11.
  • step S7 when the indoor unit total load is equal to or less than the outdoor unit total capacity (step S7; No), the normal load of the other outdoor units 1A and 1C is increased with respect to the load of the indoor units 3A to 3C during the heating operation. The ability to respond. Therefore, in step S8, the device control unit 45 controls each unit of the other outdoor units 1A and 1C so as to continue the heating operation with the same capacity as usual.
  • step S9 the load determining unit 44 determines whether or not the total indoor unit load is very large with respect to the total outdoor unit capacity.
  • the load determination unit 44 reads the water temperature threshold Tv from the storage unit 46, and compares the water temperature in the relay 2B corresponding to the target outdoor unit 1B with the read water temperature threshold Tv. As a result of the comparison, when the water temperature in the relay device 2B is equal to or higher than the water temperature threshold value Tv, the load determining unit 44 determines that the total indoor unit load is not so large as to the total outdoor unit capacity (Step S9; No).
  • the target outdoor unit 1B is performing a defrost operation
  • the heat medium heat exchanger 21 of the relay unit 2B corresponding to the target outdoor unit 1B functions as an evaporator. That is, the water that has flowed into the heat medium heat exchanger 21 of the relay device 2B is cooled by performing heat exchange with the refrigerant, and has a lower temperature than when flowing into the heat medium heat exchanger 21. It flows out of the heat medium heat exchanger 21. Therefore, the water flowing out of the heat medium heat exchanger 21 of the relay units 2A and 2C corresponding to the other outdoor units 1A and 1C and the water flowing out of the heat medium heat exchanger 21 of the relay unit 2B merge. The temperature of the obtained water is lower than in the case where the defrost operation is not performed. When the water whose temperature has decreased in this way flows into the indoor units 3A to 3C, the temperature of the indoor air during the heating operation decreases and the comfort is impaired.
  • the decrease in the temperature of the water flowing out of the repeater 2B is compensated for by increasing the temperature of the water flowing out of the repeaters 2A and 2C.
  • the device control unit 45 increases the operating frequency of the compressor 11 in the other outdoor units 1A and 1C that are not performing the defrost operation, and increases the performance of the other outdoor units 1A and 1C. Control.
  • the temperature of the water flowing out of the repeaters 2A and 2C increases, so that the temperature of the water flowing out of the repeater 2B is compensated for, and the temperature of the combined water is reduced to the same level as when the defrost operation is not performed. Can be temperature. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the indoor air and to continue the normal heating operation.
  • the load determining unit 44 determines that the total indoor unit load is very large with respect to the total outdoor unit capacity (step S9; Yes). . Also in this case, the target outdoor unit 1B is performing a defrost operation, and the heat medium heat exchanger 21 of the relay unit 2B functions as an evaporator. Further, the water temperature in the relay unit 2B is lower than the set temperature for the indoor units 3A to 3C. If the heating operation is performed in this state, it is difficult to set the room air to the set temperature, and therefore, it is necessary to make the water temperature higher than the set temperature.
  • control device 4 stops the heating operation and sets the relay units 2A to 2C and the indoor units 3A so that the water temperature becomes higher than the set temperature. 3C are controlled.
  • step S11 the device control unit 45 opens the bypass valve 23 of the relay device 2B corresponding to the target outdoor unit 1B.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor unit 1B flows through the bypass circuit 20 without flowing into the heat medium heat exchanger 21 of the relay unit 2B, and flows into the outdoor unit 1B again.
  • heat exchange between the refrigerant and the water in the heat medium heat exchanger 21 functioning as an evaporator is not performed, a decrease in the temperature of the water flowing out of the repeater 2B is suppressed.
  • the device control unit 45 reduces the wind speed of the indoor fans 32 of all the indoor units 3A to 3C. Thereby, the amount of heat exchange with the indoor air by the indoor heat exchanger 31 in a state where the temperature of the water is low is reduced, so that a decrease in the temperature of the indoor air is suppressed. In this case, the device control unit 45 may control the indoor fan 32 to stop.
  • the device control unit 45 increases the flow rates of the pumps 22 of all the repeaters 2A to 2C. Thereby, the temperature rise of the water by the other outdoor units 1A and 1C is promoted, so that the temperature of the water can be quickly raised.
  • the heating operation can be quickly restarted by controlling the operation of each unit as described above.
  • step S12 the device control unit 45 outputs a defrost inhibition signal for inhibiting the defrost operation to the other outdoor units 1A and 1C. This can prevent a plurality of outdoor units from performing the defrost operation at the same time.
  • the outdoor units of the outdoor units 1A and 1C other than the defrost operation target are used. Increase total ability. As a result, the total outdoor unit capacity reduced by the defrost operation is compensated for, and the total outdoor unit capacity required during the heating operation can be secured. Therefore, the operation of the indoor units 3A to 3C is not stopped during the defrost operation. , Heating operation can be continued.
  • the defrost determination unit 41 determines that the defrost operation is necessary. Thus, the necessity of the defrost operation in the outdoor units 1A to 1C can be easily determined.
  • the load determination unit 44 acquires the total indoor unit load based on the suction temperature and the set temperature, and acquires the total outdoor unit capacity based on the operating frequency of the compressor 11 in the other outdoor units 1A and 1C. I do.
  • the heating operation is controlled according to the indoor unit total load and the outdoor unit total capacity, and the heating operation is continued in a state where the defrost operation is performed by the outdoor unit 1B.
  • the load determining unit 44 may acquire the total indoor unit load based on the heat medium inlet temperature and the heat medium outlet temperature. Also in this case, the heating operation can be continued in a state where the defrost operation by the outdoor unit 1B is performed.
  • the device control unit 45 controls the relay device connected to the target outdoor unit 1B.
  • the bypass valve 23 of 2B opened, the wind speed of the indoor fans 32 in all the indoor units 3A to 3C is reduced, or the indoor fans 32 are stopped, and the flow rates of the pumps 22 in all the relay units 2A to 2C are increased. .
  • the temperature of the water as the heat medium can be quickly increased while suppressing the temperature decrease of the indoor space, and the heating operation can be restarted at an early stage.
  • the priority order determination unit 42 performs the defrost operation in all the outdoor units 1A to 1C. Determine priorities for doing so. At this time, the priority determination unit 42 determines the priority such that the higher the refrigerant outlet temperature, the higher the priority. Thereby, since the defrost operation can be prevented from being performed simultaneously in all of the outdoor units 1A to 1C, the heating operation can be continued even when the defrost operation is being performed.
  • the defrost time determination unit 43 determines the defrost time when performing the defrost operation in all the outdoor units 1A to 1C. At this time, the defrost time determination unit 43 determines the defrost time such that the longer the refrigerant outlet temperature, the longer the defrost time. Thereby, the frosted outdoor heat exchanger 13 can be reliably defrosted. Even when frost is not formed, frost formation on the outdoor heat exchanger 13 can be reliably prevented.
  • the defrost time determination unit 43 uses a defrost time determination table in which the defrost time is associated in a stepwise manner for each setting range of the refrigerant outlet temperature, so that the lower the refrigerant outlet temperature, the longer the stepwise. Determine the defrost time.
  • the frosted outdoor heat exchanger 13 can be reliably defrosted. Even when frost is not formed, frost formation on the outdoor heat exchanger 13 can be reliably prevented.
  • the defrost time is associated stepwise for each setting range of the refrigerant outlet temperature, the defrost time can be easily set for the amount of frost or the possibility of frost formation.
  • the present invention is not limited to the above-described first embodiment of the present invention, and various modifications and applications may be made without departing from the gist of the present invention. Is possible.
  • the necessity of the defrost operation is determined by comparing the refrigerant outlet temperature of the outdoor heat exchanger 13 with the set temperature, but is not limited thereto, and may be determined by, for example, comparing the evaporation temperature with a specified temperature.

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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

空気調和機
　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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