JP2008121970A - マルチ型空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一部で生じる不暖状態を回避可能なマルチ型空気調和装置を提供すること。
【解決手段】出口温度制御が行われている場合、ステップＳ１０６５のように、不暖室内機の子制御装置に対して、通常の出口温度制御に用いる目標温度を上昇させるよう変更命令を室外機の親制御装置から送信する。これにより、不暖となって目標温度に達していない室内機の膨張弁が開く方向に稼働する。一方、ステップＳ１０６６のように、不暖室内機でない室内機のうち、熱交換器温度が最高となる室内機の子制御装置には、当該目標温度を下降させるよう変更命令を室外機の親制御装置から送信する。これにより、最も余裕のある室内機の膨張弁が絞る方向に稼働する。こうすることによって、不暖でない室内機の熱交換器に流入していた冷媒の量が減り、その分、不暖室内機の室内熱交換器における冷媒循環量が向上するので、凝縮器の液排出性も良化され、不暖解消に好適な制御となる。
【選択図】 図２−４

Description

本発明は、一つの室外機に対して、複数の室内機を有するマルチ型空気調和装置に関するものであり、更に詳しくは、複数の室内機が配置される態様に起因する不暖状態を回避できるマルチ型空気調和装置に関する。

従来、一つの室外機に対して、室内機を複数有する所謂マルチ型空気調和装置がビル等で使用されている。このようなマルチ型空調和装置では、複数の室内機それぞれに制御手段をもたせ、各室内の温度調整を行っている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−１８６８６４号公報

しかしながら、上記従来のマルチ型空気調和装置では、室内機間のヘッド差、異なる階への配置、室外機からの遠近等、配置状態によって冷媒の分配状態が偏ってしまい、各室内機ごとの制御手段を稼働させても暖まらない室内機が発生する場合がある。冷媒分配の偏りを補正する手段として、室内機は独立に室内熱交換器温度を所定値に制御するのが一般的だが、それだけでは限界があるため、それを補完する工夫が必要である。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、室内機間のヘッド差や部屋の配置状態に依らず、不暖状態を回避できるマルチ型空気調和装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマルチ型空気調和装置は、室外機の有する制御手段が各室内機の熱交換器温度を直接、または間接に監視すると共に、当該室外機の圧縮機圧力の目標値を一定値として制御するマルチ型空気調和装置において、暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、前記室外機の前記制御手段が、圧縮機圧力目標である前記一定値をさらに大きな値に変更するようにしたものである。

マルチ型空気調和装置の室外機は、制御手段を有し、複数ある各室内機の熱交換器温度を直接監視する。また、室内機の熱交換器温度が、当該室内機の有する独自の制御装置によって制御されている場合は、室外機と室内機の双方の制御装置による交信によって、室外機の制御装置が間接的に当該熱交換器温度を監視してもよい。室外機の制御手段は、当該室外機の圧縮機の吐出圧力目標値を一定値として制御する。

本発明では、暖房運転開始から一定時間経過後に、いずれかの室内機における熱交換器温度が所定値以下の状態で一定時間継続しているか否かを判断する。まず、当該熱交換器温度が所定値以下である場合、これを不暖状態であると判断する。不暖状態であると判断した場合、それが一定時間継続するか否かも判別する。そして、不暖状態が一定時間継続しているようであれば、室外機の制御手段は、圧縮機圧力目標を通常の一定値よりも大きな値に変更する。これにより、冷媒ガスの凝縮温度が上がり、不暖状態の回避となる。また、圧縮機圧力が上昇するときに圧縮機回転数が上昇することから、冷媒循環量も上がり、この圧力差、および冷媒ガス量の上昇により、凝縮器の液排出性が良化し、結果として不暖が解消される。

また、本発明に係るマルチ型空気調和装置は、前記マルチ型空気調和装置において、前記室内機の膨張弁の開度に上段開度、および下段開度を設定し、暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの前記室内機における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、当該熱交換器温度が当該所定値以下となった前記室内機の前記膨張弁を前記上段開度にする命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信すると共に、当該熱交換器温度が当該所定値以下となっていない前記室内機の中で最も熱交換器温度が高い前記室内機の前記膨張弁を前記下段開度とする命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信するようにしたものである。

膨張弁の特性によっては、弁作動域全域を用いず、一部の領域のみ開度を制御する場合がある。その場合、予め膨張弁の開度として、使用領域の中で上段開度、および下段開度の２つの開度を設定しておく。そして、暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機における熱交換器温度が所定値以下であり、その結果、不暖と判断できる場合であって、その不暖状態が一定時間継続している場合、不暖となった室内機を上段開度にすると共に、不暖となっていない前記室内機の中で最も熱交換器温度が高い前記室内機の膨張弁を下段開度とする。これにより、不暖となっていない室内機の冷媒流量が絞られ、不暖室内機に冷媒が流れ込みやすくなる。

また、本発明に係るマルチ型空気調和装置は、前記マルチ型空気調和装置において、暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、当該熱交換器温度が当該所定値以下となった前記室内機の中で最も熱交換器温度が高い前記室内機の膨張弁を絞る命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信するようにしたものである。

この発明では、室内機の膨張弁を絞るよう室外機の制御手段が室内機の制御手段に命令を送信する。不暖となっていない室内機の膨張弁を絞ることにより、不暖となっている室内機に冷媒が流れ込みやすくなる。

また、本発明に係るマルチ型空気調和装置は、暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、当該熱交換器温度が当該所定値以下となった前記室内機の熱交換器温度目標値を上昇させる命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信すると共に当該熱交換器温度が当該所定値以下となっていない前記室内機の中で最も熱交換器温度が高い前記室内機の熱交換器温度目標値を下降させる命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信するようにしたものである。

この発明では、各室内機が不暖か否かを室外機の制御手段が判断し、不暖であれば、熱交換器温度を制御している室内機の制御手段に当該温度を上昇させる命令を室外機の制御手段が命令する。また、不暖となっていない室内機に対しては、熱交換器温度を制御している室内機の制御手段に当該温度を下降させる命令を室外機の制御手段が命令する。このような制御をすると、熱交換器温度を制御している室内機の制御手段は、温度上昇命令に対しては膨張弁を開き、温度下降命令に対しては膨張弁を絞るよう命令を出す。これによっても、不暖となっている室内機に冷媒が流れ込みやすくなる。

本発明に係るマルチ型空気調和装置によれば、不暖の室内機がある場合、圧縮機圧力を上昇させることによる凝縮器における凝縮温度の向上、および冷媒循環量増加により不暖を回避させることができる。また、必要箇所の膨張弁を操作することにより、熱交換器への冷媒循環量を調整し、これによっても不暖を回避させることができる。

以下に、本発明に係るマルチ型空気調和装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に説明する制御は、室外機および室内機の制御装置に内蔵される演算装置において実行されるプログラムに具現化可能であり、一般的には当該制御装置に備えるメモリ等の記憶手段に記憶される。

図１は、この発明の実施例の構成を示す模式図である。所謂マルチ型空気調和装置は、一つの室外機１に対して複数の室内機１２、１３、１４が配管接続される空気調和装置である。それぞれの室内機１２、１３、１４においてコンピュータから構成される子制御手段（室内機の制御手段）１８、２５、３３は、それぞれの室内機１２、１３、１４が有する室内熱交換器２０、２７、３５を目標温度にするように室内膨張弁２１、２８、３６を制御する。また、それぞれの室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３は、室内熱交換器２０、２７、３５まわりに付設される温度検出手段（配管部分温度検出手段、熱交換器ベンド部分温度検出手段、液管部分温度検出手段、室内機吸込口部分温度検出手段）１５〜１７、１９、２２〜２４、２６、３０〜３２、３４と電気的に接続され、各所の温度を検出、取得可能となっている。

一方、室外機１は、レシーバ９、室外膨張弁１０、室外熱交換器２、四方弁３、アキュムレータ７、圧縮機６で主に構成されている。圧縮機６の下流であって、四方弁との間の配管には、当該圧縮機６によって昇圧された冷媒ガスの高圧側圧力を検出する圧力検出手段５も設けられる。室外機１に設けられ、コンピュータで構成される親制御手段（室外機の制御手段）８は、外温センサや、上記子制御装置１８、２５、３３からの電気的情報に基づいて圧縮機６の回転数、ひいては圧力、および室外機膨張弁１０の開度を制御する。なお、当該親制御手段８は、暖房と冷房の切り替えを、四方弁を利用して行う。ここで、レシーバ９、室外膨張弁１０、室外熱交換器２、四方弁３、アキュムレータ７、圧縮機６自体は、従来よく知られた公知要素なので、構成、機能の説明を省略する。

本発明では、上記のような要素で構成されるマルチ型空気調和装置において、親制御手段８が、各室内機１２、１３、１４の熱交換器温度を直接、または間接に監視する。上述したように、室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３は、室内熱交換器２０、２７、３５まわりに付設される温度検出手段１５〜１７、１９、２２〜２４、２６、３０〜３２、３４と接続され、各所の温度を検出、取得可能である。そのため、これらの温度情報を室外機１の親制御手段８に電気的に有線、または無線で送信すれば、間接的に当該親制御手段８が各室内機１２、１３、１４の熱交換器温度を監視できるようになる。なお、子制御手段１８、２５、３３を介さずに直接各室内機の熱交換器温度を親制御手段８が有線または無線で取得するようにしてもよい。

また、親制御手段８は、室外機１の圧縮機６の吐出圧力を制御する際、目標値として一定値を設定し、当該値になるように、圧縮機回転数、ひいては圧縮機圧力を制御する。そして、暖房運転開始から一定時間経過後に監視している室内機１２、１３、１４の熱交換器温度のうち、いずれかの室内機１２、１３、１４の熱交換器温度が所定値以下となり、その状態が一定時間継続している場合、室外機１の親制御手段８が当該室外機１の圧縮機圧力目標である前記一定値をさらに上昇させた値に変更して制御する点が本発明の特徴である。

さらに具体的には、本発明では、いずれかの上記室内機１２、１３、１４の熱交換器温度が所定値以下であるか否か、及びその状態が一定時間継続しているか否かを室外機１の親制御手段８が判断する。そして、熱交換器温度が当該所定値以下である場合、その室内機１２、１３、１４は不暖状態であると判断する。不暖状態が一定時間継続している場合、室外機１の親制御手段８は、圧縮機圧力目標を通常の一定値よりもさらに大きな値に変更して制御する。例えば、通常２．５（ＭＰａ）を目標値としている場合に、２．７（ＭＰａ）に変更する。これにより、冷媒ガスの凝縮温度が上がり、不暖状態の回避となる。また、圧縮機圧力が上昇するときに圧縮機回転数が上昇することから、冷媒循環量も上がり、この圧力差、および冷媒ガス量の上昇により、凝縮器の液排出性も良化する。したがって、これらの作用により、冷媒が適正に循環し、室内の不暖が解消される。

本発明では、上記制御に加え、以下の付随制御を行うようにしてもよい。また、以下の制御を独立して行ってもよい。なお、以下の制御を上段、下段２値制御と、出口温度制御とに分けて説明する。

（上段、下段２値制御）
マルチ型空気調和装置に用いられる膨張弁２１、２８、３６、には、弁の大きさ、形状等、さまざまな特性を有するものがある。中には、弁可動域全域を使用するのではなく、一部の領域のみ開度を制御する場合がある。その場合、使用できる範囲内で、予め膨張弁２１、２８、３６の開度が大きい上段開度、および開度が小さい下段開度の２値を設定しておくことが本発明では有効となる。

具体的には、上段開度、および下段開度を予め設定し、上述したように暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機１２、１３、１４における熱交換器温度が所定値以下であって不暖と判断でき、不暖状態が一定時間に亘り継続されている場合、当該不暖と判断された室内機１２、１３、１４の膨張弁２１、２８、３６を上段開度にする命令を室外機１の親制御手段８が室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３に対して送信する。また、不暖となっていない室内機１２、１３、１４の中で最も熱交換器温度が高い室内機１２、１３、１４の膨張弁２１、２８、３６を下段開度とする命令を室外機１の親制御手段８が室内機の子制御手段１８、２５、３３に対して送信する。

そして、上記上段開度命令を受けた子制御手段１８、２５、３３は、膨張弁２１、２８、３６を上段開度に制御する。また、下段開度命令を受けた不暖となっていない室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３は、その膨張弁２１、２８、３６を下段開度に制御する。これらの制御により、不暖の室内機１２、１３、１４に冷媒が流れ込みやすくなる。

この制御によっても、不暖室内機１２、１３、１４の室内熱交換器２０、２７、３５における冷媒循環量も上がり、凝縮器の液排出性も良化する。したがって、これらの作用により、冷媒が適正に循環し、室内の不暖が解消される。

（出口温度制御）
ここで実施している出口温度制御とは、熱交換器の出口付近の温度を所望の温度にするべく、フィードバック制御等により膨張弁を開閉する制御である。複数ある室内機において、それぞれ当該出口温度制御が行われている状況において、本発明に係る制御を適用する場合、以下２つの場合が考えられる。

第一の制御としては、暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機１２、１３、１４における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、熱交換器温度が所定値以下となった室内機１２、１３、１４の中で最も熱交換器温度が高い室内機１２、１３、１４の膨張弁２１、２８、３６を絞る命令を室外機の親制御手段８が室内機の子制御手段１８、２５、３３に対して送信する制御を適用できる。

上記制御にて、暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機１２、１３、１４における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合の判断は、上記２値開度制御と同様である。出口温度制御が行われている状況では、不暖となっている室内機１２、１３、１４の膨張弁２１、２８、３６は、全開となっている可能性が高い。その状態のとき、不暖となっていない室内機１２、１３、１４の中で最も熱交換器温度が高い室内機１２、１３、１４、すなわち余裕のある室内機１２、１３、１４の膨張弁２１、２８、３６を絞る命令を室外機１の親制御手段８が室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３に対して送信する。

このようにすれば、不暖でない室内機の熱交換器に流入していた冷媒の量が減り、その分、不暖室内機１２、１３、１４の室内熱交換器２０、２７、３５における冷媒循環量が向上するので、凝縮器の液排出性が良化され、不暖解消に好適な制御となる。

第二の制御としては、不暖となっている室内機１２、１３、１４の上記温度目標値を上昇させる命令を室外機１の親制御手段８が室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３に対して送信する制御を適用できる。また、これに伴い、不暖となっていない室内機１２、１３、１４の中で最も熱交換器温度が高い室内機１２、１３、１４の当該温度目標値を下降させる命令を室外機１の親制御手段８が室内機１２、１３、１４の子制御手段１８、２５、３３に対して送信する。これらは、出口温度制御における熱交換器２０、２７、３５の目標温度を変更する制御である。目標温度を変更すれば、出口温度制御で行われるフィードバック制御により、膨張弁の開閉が制御される。

上記のように目標温度を制御すると、不暖でない室内機１２、１３、１４の熱交換器２０、２７、３５に流入していた冷媒の量が減り、その分、不暖室内機１２、１３、１４の室内熱交換器２０、２７、３５における冷媒循環量が向上するので、凝縮器の液排出性も良化され、不暖解消に好適な制御となる。また、従来の出口温度制御に用いているプログラムの目標温度を変更する処理を加えるだけでよいので、経済的である。

図２−１は、具体的な制御の工程例を示すフローチャートである。ここでは、上述した圧縮機吐出圧力を上昇させる制御は省略し、それに付随、または独立して行う制御について説明する。本発明の実施例として、まず、ステップＳ１０１で室外機の運転を開始する。そして、ステップＳ１０２で、圧縮機の吐出圧力（高圧圧力）がＰ１（ＭＰａ）以上で、且つ運転開始（制御開始、サーモＯＮと称する）から一定時間、例えばｍ分経過しているかを判断する。

上記圧縮機の圧力Ｐ１は、充分に圧力が上がっているかどうかを判断するものであって、一般的に目標とする一定値に近い値にすればよい。例えば、定格使用時の目標圧力が２．５（ＭＰａ）であれば、２．３（ＭＰａ）程度に達しているかという判断にすればよい。なお、上記運転開始からの一定時間は、例えば、５分程度とすればよい。

上記の状態を前提として、次のステップＳ１０３において、不暖室内機の有無、すなわち、一定値以下の熱交換器温度となっている室内機が存在するか否かの判断を行う。この判断には、熱交換器自体の温度を検出手段により検出してもよいし、冷媒液管、ベンド部の温度を検出することにより、熱交換器の温度を推定するようにしてもよい。一定値は、例えば、通常の目標温度が３８℃であれば、それよりも低い、３０℃という温度とする。

そして、上記ステップＳ１０３において、不暖となる室内機があれば、さらにステップＳ１０４において、不暖状態が連続一定時間ｎ分、例えば２０分間変わらずに継続しているかどうかの判断をする。ｎ分、不暖が継続していない場合は、ステップＳ１０５のようにタイマーで一定時間ホールドした後、再びステップＳ１０３で不暖判断をさせるようにすればよい。

他方、ｎ分、不暖が継続している場合は、次のステップＳ１０６で後述する本発明に係るＥＥＶ（電子膨張弁）制御に移る。ＥＥＶ制御が終了するか、またはステップＳ１０３の不暖判断で不暖室内機が存在しない場合には、ステップＳ１０７にて、熱交換器温度の再検出、再度の不暖判定等、終了条件に合致していることを条件として制御を終了する。終了条件に合致しなければ、ステップＳ１０３の不暖判定に再び制御を戻す。

上記ＥＥＶ制御の内容は、上段、下段２値制御、出口温度制御の場合で異なる。出口温度制御の場合は、さらに２つの場合に分かれる。図２−２、図２−３、および図２−４は、それぞれ上段、下段２値制御、出口温度制御（膨張弁直接制御）、出口温度制御（目標温度制御）の場合の実行事項を示すステップＳ１０６の内容である。

具体的に、上段、下段２値制御の場合、図２−２のステップＳ１０６１に示すように、不暖室内機の子制御装置に対して、膨張弁を上段開度にするよう命令が室外機の親制御装置から送信される。また、それに伴ってステップＳ１０６２に示すように、不暖室内機でない室内機のうち、熱交換器温度が最高となる室内機の子制御装置に、膨張弁を下段開度にするよう命令が送信される。これにより、不暖でない室内機の熱交換器に流入していた冷媒の量が減り、その分、不暖室内機の室内熱交換器における冷媒循環量が向上するので、凝縮器の液排出性も良化され、不暖解消に好適な制御となる。

出口温度制御（膨張弁直接制御）の場合は、図２−３のステップＳ１０６３に示すように、不暖室内機の子制御装置に対しては、通常の出口温度制御を継続続行させる。一方、ステップＳ１０６４に示すように、不暖室内機でない室内機のうち、熱交換器温度が最高となる室内機の子制御装置には、膨張弁を絞るよう室外機の親制御装置から命令が送信される。例えば、現在の開度から２割程度絞るようにする。これによって、不暖でない室内機の熱交換器に流入していた冷媒の量が減り、その分、不暖室内機の室内熱交換器における冷媒循環量が向上するので、凝縮器の液排出性も良化され、不暖解消に好適な制御となる。

出口温度制御（目標温度制御）の場合は、図２−４のステップＳ１０６５に示すように、不暖室内機の子制御装置に対して、通常の出口温度制御に用いる目標温度を上昇させるよう変更命令を室外機の親制御装置から送信する。これにより、不暖となって目標温度に達していない室内機の膨張弁が開く方向に稼働する。一方、ステップＳ１０６６に示すように、不暖室内機でない室内機のうち、熱交換器温度が最高となる室内機の子制御装置には、当該目標温度を下降させるよう変更命令を室外機の親制御装置から送信する。これにより、最も余裕のある室内機の膨張弁が絞る方向に稼働する。こうすることによっても、不暖でない室内機の熱交換器に流入していた冷媒の量が減り、その分、不暖室内機の室内熱交換器における冷媒循環量が向上するので、凝縮器の液排出性も良化され、不暖解消に好適な制御となる。

本発明に係るマルチ型空気調和装置は、ビル等で複数の室内機が一つの室外機に配管接続され、各室内機の配置にヘッド差ができるような空気調和装置に適している。

この発明の実施例の構成を示す模式図である。 具体的な制御の工程例を示すフローチャートである。 上段、下段２値制御の工程例を示すフローチャートである。 出口温度制御の工程例を示すフローチャートである。 出口温度制御の工程例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 室外機
２ 室外熱交換器
３ 四方弁
５ 圧力検出手段
６ 圧縮機
７ アキュムレータ
８ 親制御手段
９ レシーバ
１０ 室外膨張弁
１２、１３、１４ 室内機
１５〜１７、１９、２２〜２４、２６、３０〜３２、３４ 温度検出手段
１８、２５、３３ 子制御手段
２０、２７、３５ 室内熱交換器
２１、２８、３６ 室内膨張弁

Claims (4)

1. 室外機の有する制御手段が各室内機の熱交換器温度を直接、または間接に監視すると共に、
   当該室外機の圧縮機圧力の目標値を一定値として制御するマルチ型空気調和装置において、
   暖房運転開始から一定時間経過後に、いずれかの室内機における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、
   前記室外機の前記制御手段が、圧縮機圧力目標である前記一定値をさらに大きな値に変更することを特徴とするマルチ型空気調和装置。
2. 前記室内機の膨張弁の開度に上段開度、および下段開度を設定し、
   暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの前記室内機における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、当該熱交換器温度が当該所定値以下となった前記室内機の前記膨張弁を前記上段開度にする命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信すると共に、当該熱交換器温度が当該所定値以下となっていない前記室内機の中で最も熱交換器温度が高い前記室内機の前記膨張弁を前記下段開度とする命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信することを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。
3. 暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、当該熱交換器温度が当該所定値以下となった前記室内機の中で最も熱交換器温度が高い前記室内機の膨張弁を絞る命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信することを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。
4. 暖房運転開始から一定時間経過後にいずれかの室内機における熱交換器温度の所定値以下となる状態が一定時間継続する場合、当該熱交換器温度が当該所定値以下となった前記室内機の熱交換器温度目標値を上昇させる命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信すると共に、
   当該熱交換器温度が当該所定値以下となっていない前記室内機の中で最も熱交換器温度が高い前記室内機の熱交換器温度目標値を下降させる命令を前記室外機の制御手段が前記室内機の制御手段に対して送信することを特徴とする請求項１に記載のマルチ型空気調和装置。

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