JP2009222247A - 空気調和装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒不足の原因を正確に判定し、冷媒不足の解消を適宜図ることができるマルチ式の空気調和装置及びその制御方法を提供すること。
【解決手段】マルチ式の空気調和装置１は、冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出手段２と、検出手段２が前記流路の温度上昇を検出した際、停止中の室内機３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを運転させて、室内機３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ側に滞留している冷媒を運転中の室外機２０ａに戻す制御を行う室内機側冷媒戻し手段３と、検出手段２が前記流路の温度上昇を検出した際、停止中の室外機２０ｂを運転させて、室外機２０ｂ側に滞留している冷媒を運転中の室外機２０ａに戻す制御を行う室外機側冷媒戻し手段４と、室内機側及び／又は前記室外機側冷媒戻し手段３，４による前記制御が実行された後、検出手段２の検出結果に基づいて、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定手段５と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和装置及びその制御方法に関し、中でも、マルチ式の空気調和装置及びその制御方法に関し、特に、滞留している（これを「寝込み」と称する）冷媒の回収モード又は冷媒不足の判定モードを有するマルチ式の空気調和装置及びその制御方法に関する。

特許文献１の発明によれば、内燃機関により駆動される圧縮機及び室外熱交換器をそれぞれ有する複数台の室外ユニットを、室内熱交換器をそれぞれ有する複数台の室内ユニットに対して、同一系統の冷媒配管で接続したマルチ式の空気調和装置において、以下のように冷媒不足を判定する。

低外気温度での暖房運転時、運転中の室外ユニットと停止中の室外ユニットとが混在し、運転中の室外ユニットでガス欠（冷媒不足）の症状を検出した場合には、停止中の室外ユニットに冷媒が寝込んでいる（滞留している）と判定する。

特開２００３−８３６３６号公報

マルチ式の空気調和装置において、冷媒不足は様々な原因によって発生すると想定される。例えば、（１）複数台の室内機のうち、停止している室内機に冷媒が寝込んでいる場合、（２）複数台の室外機のうち、停止している室外機に冷媒が寝込んでいる場合、実際に冷媒が抜けている場合、などが想定される。

特許文献１の発明によれば、上記（２）の場合しか冷媒不足の判定及び解消ができず、それ以外（１）又は（３）の場合には冷媒不足の判定及び解消ができないという問題点がある。

本発明の目的は、冷媒不足の原因を正確に判定し、冷媒不足の解消を適宜図ることができるマルチ式の空気調和装置及びその制御方法を提供することである。

本発明は、第１の視点において、複数台の室外機及び複数台の室内機を同一系統の冷媒配管で連結し、一台又は複数台の該室外機及び／又は該室内機を同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置であって、冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出手段と、前記検出手段が前記流路の温度上昇を検出した際、停止中の一台又は複数台の前記室内機を運転させて、該室内機側に滞留している冷媒を運転中の前記室外機に戻す制御を行う室内機側冷媒戻し手段と、前記室内機側冷媒戻し手段による前記制御が実行された後、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定手段と、を有する、空気調和装置を提供する。
本発明は、第２の視点において、複数台の室外機及び複数台の室内機を同一系統の冷媒配管で連結し、一台又は複数台の該室外機及び／又は該室内機を同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置であって、冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出手段と、前記検出手段が前記流路の温度上昇を検出した際、停止中の一台又は複数台の前記室外機を運転させて、該室外機側に滞留している冷媒を運転中の前記室外機に戻す制御を行う室外機側冷媒戻し手段と、
前記室外機側冷媒戻し手段による前記制御が実行された後、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定手段と、を有する、空気調和装置を提供する。
本発明は、第３の視点において、複数台の室外機及び複数台の室内機を同一系統の冷媒配管で連結し、一台または複数台の該室外機及び／又は該室内機を同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置において、冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出工程と、前記流路の温度上昇が検出された際、停止中の一台又は複数台の前記室内機を運転させて、該室内機側に滞留している冷媒を運転中の前記室外機に戻す制御を行う室内機側冷媒戻し工程と、前記室内機側冷媒戻し工程が実行された後、前記流路の温度上昇が検出された場合、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定工程と、を有する、空気調和装置の制御方法を提供する。
本発明は、第４の視点において、複数台の室外機及び複数台の室内機を同一系統の冷媒配管で連結し、一台または複数台の該室外機及び／又は該室内機を同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置において、冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出工程と、前記流路の温度上昇が検出された際、停止中の一台又は複数台の前記室外機を運転させて、該室外機側に滞留している冷媒を運転中の前記室外機に戻す制御を行う室外機側冷媒戻し工程と、前記室外機側冷媒戻し工程が実行された後、前記流路の温度上昇が検出された場合、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定工程と、を有する、空気調和装置の制御方法を提供する。

本発明の空気調和装置によれば、室内機側又は室外機側の原因によって発生する冷媒不足の原因を確認し、冷媒不足の解消を図ることができる。
例えば、（１）停止中の室内機側に冷媒が滞留している場合には、室内機側冷媒戻し手段による室内機オイル戻し制御等の実行によって、停止中の室内機側から冷媒を回収することができる。
また、（２）停止中の室外機側に冷媒が滞留している場合には、室外機側冷媒戻し手段による室外機ローテーション制御等の実行によって、停止中の室外機側から冷媒を回収することができる。
（１）又は（２）の制御を実行しても、冷媒不足が検出される場合、すなわち、冷媒不足が解消されない場合には、冷媒配管に穴が開いた等の原因による冷媒漏れ、すなわち、空気調和装置の異常が発生したと判定できる。本発明の空気調和装置には、このような異常の発生を報知する手段を付加することにより、異常の早期発及び迅速な対処にさらに有益である。

本発明の好ましい実施の形態において、前記室内機側冷媒戻し手段は、運転する前記室外機及び前記室内機を冷房又は霜取モードにし且つ該室内機の上流に設けられた膨張弁を全開にすることにより、該室内機に滞留している冷媒を潤滑油と共に運転中の前記室外機に戻す室内機オイル戻し制御を実行する。この形態によれば、種々の運転モードにおいて、室内機側から冷媒を回収することができる。

本発明の好ましい実施の形態において、前記室外機側冷媒戻し手段は、運転中の前記室外機を停止し、その他の停止中の前記室外機を運転する室外機ローテーション制御を実行する。この形態によれば、室外機側から冷媒を回収することができる。

本発明の好ましい実施の形態に係る空気調和装置は、前記判定手段の判定結果に基づいて、冷媒不足を報知する報知手段を有する。この形態によれば、冷媒不足の状態が、冷媒配管に穴が開いた等の空気調和装置の異常によって発生したことを報知することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、検出手段として、冷媒配管の吐出又は吸入ライン、特に、室外機が備える圧縮機の吐出ラインの温度を検出する温度センサを用いる。また、検出手段として、他の位置に設置された温度センサ、或いは他のセンサ類を用いてもよい。

本発明の好ましい実施の形態において、前記室外機の圧縮機は、ガスヒートポンプのような内燃機関によって駆動される。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係るマルチ式の空気調和装置のブロック図である。

図１を参照すると、本発明の一実施例に係る空気調和装置１は、複数台の室外機２０ａ，２０ｂ及び複数台の室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを同一系統の冷媒配管４０で連結し、一台又は複数台の室外機２０ａ，２０ｂ及び／又は室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置１である。さらに、室外機２０ａ，２０ｂが備える圧縮機２２の吐出ラインには、後述する検出手段（温度センサ）２が付設されている。

図２は、図１に示した空気調和装置の回路の一例を示す図である。図２を参照すると、室外機２０ａ，２０ｂはそれぞれ、基本的に、ガスエンジン駆動されて高温・高圧の冷媒を吐出する圧縮機２２と、圧縮機２２の他側に接続され冷媒を蓄積するアキュムレータ２８と、圧縮機２２の一側に接続され冷媒と潤滑油を分離するオイルセパレータ２３、オイルセパレータ２３の一側に接続され冷房・暖房時で冷媒が流れる方向を切り替える四方弁２４と、四方弁２４の一側に接続された室外熱交換器２５及び廃熱回収機２６と、室外熱交換器２５及び廃熱回収機２６の一側に接続され冷房時に機能する過冷却コイル２７と、を有している。

室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、室外熱交換器２５ないし過冷却コイル２７の一側に接続されると共に、室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの上流に設けられた膨張弁３１と、室内熱交換器３２と、を有している。

まず、図２に示した空気調和装置１の基本的動作を説明する。冷房時、圧縮機２２は、アキュムレータ２８内の冷媒を吸引して圧縮して高温・高圧の冷媒を吐出する。この高温・高圧の冷媒は、オイルセパレータ２３及び四方弁２４を介して、室外熱交換器２５に流入して、液化される。液化した冷媒は、膨張弁３１で膨張して低温となり、室内熱交換器３２で室内空気を冷却した後、アキュムレータ２８に戻る。

暖房時、圧縮機２２は、アキュムレータ２８内の冷媒を吸引して圧縮して高温・高圧の冷媒を吐出する。この高温・高圧の冷媒は、オイルセパレータ２３及び四方弁２４を介して、室内熱交換器３２に流入して、室内空気を加熱した後、膨張弁３１で膨張され、室外熱交換器２５に戻り、四方弁２４を介してアキュムレータ２８内に戻る。

図３は、図１に示したマルチ式の空気調和装置の制御構成を説明するブロック図である。なお、以下の説明においては、最初、室外機２０ａと室内機３０ａが運転され、それ以外の室外機２０ｂ及び室内機３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを停止中とする。

図１〜図３を参照すると、本発明の一実施例に係るマルチ式の空気調和装置１は、冷媒不足又は冷媒の滞留（以下これを「寝込み」と称する）によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出手段２と、検出手段２が前記流路の温度上昇を検出した際、停止中の室内機３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを運転させて、室内機３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ側に寝込んでいる冷媒を運転中の室外機２０ａに戻す制御を行う室内機側冷媒戻し手段３と、検出手段２が前記流路の温度上昇を検出した際、停止中の室外機２０ｂを運転させて、室外機２０ｂ側に寝込んでいる冷媒を運転中の室外機２０ａに戻す制御を行う室外機側冷媒戻し手段４と、室内機側及び／又は前記室外機側冷媒戻し手段３，４による前記制御が実行された後、検出手段２の検出結果に基づいて、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の寝込みに起因すると判定する判定手段５と、を有する。

さらに、空気調和装置１は、運転する室外機２０ａ及び室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの運転モードを、冷房、霜取又は暖房モードのいずれかのモードに切り替えるモード切替手段６と、室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの膨張弁３１の開度を制御する膨張弁制御手段７と、判定手段５の判定結果に基づいて、冷媒不足を音声、信号又は光等により報知する報知手段８を有する。

なお、室内機側冷媒戻し手段３、室外機側冷媒戻し手段４、判定手段５、モード切替手段６及び膨張弁制御手段７は、例えば、空気調和装置１の全体を制御する制御手段であるコンピュータで実行されるプログラミングとして実現され、所定の室外機２０ａ，２０ｂ及び複数台の室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄがそれぞれ有する制御手段を介して、室外機２０ａ，２０ｂ及び複数台の室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに所定の動作をさせることができる。

検出手段２として、室外機２０ａ，２０ｂが備える圧縮機２２の吐出ラインの温度を検出する温度センサを用いることができる。冷媒が不足すると、吐出ラインにおいて、冷媒よりも潤滑油の量が多くなるため、吐出温度が上昇するからである。例えば、この温度センサが３０℃以上を５分間、或いは５０℃以上を３分間検出した際、前記流路の温度上昇が発生したと定義する。

室内機側冷媒戻し手段３は、モード切替手段６により運転する室外機２０ａ及び室内機３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを冷房又は霜取モードにし、且つ、膨張弁制御手段７により室内機３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの膨張弁３１をそれぞれ全開にすることにより、室内機３０ａに寝込んでいた冷媒を潤滑油と共に運転中の室外機３０ａに戻す室内機オイル戻し制御を順次又は同時に実行することができる。なお、この室内機オイル戻し制御を実行する際、停止中、冷媒が流れる流路、即ち配管上の各膨張弁は全閉状態でなり、戻される冷媒は、運転中の室外機３０ａに戻る。

室外機側冷媒戻し手段４は、運転中の室外機２０ａを停止し、停止中の室外機２０ｂを運転する室外機ローテーション制御を実行する。

モード切替手段６は、室内機側冷媒戻し手段３が室内機オイル戻し制御を実行する際、運転中の、例えば、室外機２０ａの四方弁２４を切り替えることにより冷媒の流路を変更して、運転中の室外機２０ａの運転モードを、冷房又は霜取モードに切り替える。なお、暖房モード時には、除霜モードに切り替えることが好ましい。同様に、運転中の、例えば、室内機３０ａの運転モードも冷房又は霜取モードに切り替えることが好ましい。

膨張弁制御手段７は、室内機側冷媒戻し手段３が室内機オイル戻し制御を実行する際、
室内機３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの膨張弁３１の開度を全開にする。

報知手段８は、判定手段５の判定結果に基づいて、冷媒不足を報知する。例えば、室内機側冷媒戻し手段３による室内機オイル戻し制御と、室外機側冷媒戻し手段４による室外機ローテーション制御が実行されても、検出手段２が前記流路の温度上昇を検出する場合には、“冷媒不足”を報知する。

次に、本発明の一実施例に係るマルチ式の空気調和装置の動作を説明する。図４は、図１に示した空気調和装置の動作を説明するフローチャートである。図１〜図４を参照すると、空気調和装置１は、下記のように冷媒不足の判定を行う。

ステップＳ１で、検出手段２が運転中の室外機２０ａにおける冷媒不足状態を検出した場合、ステップＳ２で、室内機側冷媒戻し手段４は、モード切替手段６を介して運転中の室外機２０ａ及び室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの運転モードを冷房又は霜取モードにし、且つ、膨張弁制御手段７により室内機３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの膨張弁３１の開度をそれぞれ全開にする、室内機オイル戻し制御を実行する。

ステップＳ３で、判定手段５は、ステップＳ２の室内機オイル戻し制御の実行により、冷媒不足が解消されたどうかを、検出手段２の検出結果に基づいて判定する。解消された場合、すなわち、冷媒不足状態が冷媒の寝込みによるものであった場合、ステップＳ４ａに移行して、通常運転が開始される。解消されなかった場合、ステップＳ４ｂに移行して、室外機ローテーション制御が実行される。すなわち、室外機側冷媒戻し手段４は、運転中の室外機２０ａを停止し、停止中の室外機２０ｂを運転する。

ステップＳ５で、判定手段５は、ステップＳ４ｂの室外機オイル戻し制御の実行により、冷媒不足が解消されたどうかを、検出手段２の検出結果に基づいて判定する。解消された場合、冷媒不足状態が冷媒の寝込みによるものであった場合、ステップＳ６ａに移行して、通常運転が実行される。解消されなかった場合、ステップＳ６ｂに移行して、再度、室内機オイル戻し制御を実行する。

ステップＳ７で、判定手段５は、ステップＳ６ｂの室内機オイル戻し制御の実行により、冷媒不足が解消されたどうかを、検出手段２の検出結果に基づいて判定する。解消された場合、冷媒不足状態が冷媒の寝込みによるものであった場合、ステップＳ８ａに移行して、通常運転が実行される。解消されなかった場合、ステップＳ８ｂに移行して、再度、室外機ローテーション制御を実行して、運転中の室外機２０ｂを停止し、停止中の室外機２０ａを運転する。

ステップＳ９で、判定手段５は、ステップＳ８ｂの室外機オイル戻し制御の実行により、冷媒不足が解消されたどうかを、検出手段２の検出結果に基づいて判定する。解消された場合、ステップＳ１０ａに移行して、通常運転が実行される。解消されなかった場合、ステップＳ１０ｂに移行して、判定手段５は、冷媒不足と判定し、報知手段８に異常を報知させる。

このように、室内機オイル戻し制御工程又は室外機ローテーション制御工程を実行する毎に判定工程を実行し、又は室内機オイル戻し制御工程又は室外機ローテーション制御工程を多重に実行することにより、冷媒不足の判定が確実になると共に、冷媒が寝込んでいる場合には冷媒を確実に戻すことができる。

本発明は、種々の駆動方式による圧縮機を備えたマルチ式の空気調和装置、例えば、ガスヒートポンプのような内燃機関で駆動される圧縮機を備えたガスヒートポンプ型マルチ式空気調和装置、又は電気モータ駆動で駆動される圧縮機を備えた電気型マルチ式空気調和装置に好適に適用される。

本発明の一実施例に係るマルチ式の空気調和装置のブロック図である。 図１に示した空気調和装置の回路の一例を示す図である。 図１に示したマルチ式の空気調和装置の制御構成を説明するブロック図である。 図１に示した空気調和装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ 検出手段，温度センサ
３ 室内機側冷媒戻し手段
４ 室外機側冷媒戻し手段
５ 判定手段
６ モード切替手段
７ 膨張弁制御手段
８ 報知手段
２０ａ，２０ｂ 室外機
２２ 圧縮機
２３ オイルセパレータ
２４ 四方弁
２５ 室外熱交換器
２６ 廃熱回収器
２７ 過冷却コイル
２８ アキュムレータ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 室内機
３１ 膨張弁
３２ 室内熱交換器
４０ 冷媒配管

Claims (7)

1. 複数台の室外機及び複数台の室内機を同一系統の冷媒配管で連結し、一台又は複数台の該室外機及び／又は該室内機を同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置であって、
   冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出手段と、
   前記検出手段が前記流路の温度上昇を検出した際、停止中の一台又は複数台の前記室内機を運転させて、該室内機側に滞留している冷媒を運転中の前記室外機に戻す制御を行う室内機側冷媒戻し手段と、
   前記室内機側冷媒戻し手段による前記制御が実行された後、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定手段と、
   を有する、ことを特徴とする空気調和装置。
2. 複数台の室外機及び複数台の室内機を同一系統の冷媒配管で連結し、一台又は複数台の該室外機及び／又は該室内機を同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置であって、
   冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出手段と、
   前記検出手段が前記流路の温度上昇を検出した際、停止中の一台又は複数台の前記室外機を運転させて、該室外機側に滞留している冷媒を運転中の前記室外機に戻すような制御を行う室外機側冷媒戻し手段と、
   前記室外機側冷媒戻し手段による前記制御が実行された後、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定手段と、
   を有する、ことを特徴とする空気調和装置。
3. 前記室内機側冷媒戻し手段は、運転する前記室外機及び前記室内機を冷房又は霜取モードにし且つ該室内機の上流に設けられた膨張弁を全開にすることにより、該室内機に滞留している冷媒を潤滑油と共に運転中の前記室外機に戻す室内機オイル戻し制御を実行する、ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
4. 前記室外機側冷媒戻し手段は、運転中の前記室外機を停止し、その他の停止中の前記室外機を運転する室外機ローテーション制御を実行する、ことを特徴とする請求項２記載の空気調和装置。
5. 前記判定手段の判定結果に基づいて、冷媒不足を報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一記載の空気調和装置。
6. 複数台の室外機及び複数台の室内機を同一系統の冷媒配管で連結し、一台または複数台の該室外機及び／又は該室内機を同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置において、
   冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出工程と、
   前記流路の温度上昇が検出された際、停止中の一台又は複数台の前記室内機を運転させて、該室内機側に滞留している冷媒を運転中の前記室外機に戻す制御を行う室内機側冷媒戻し工程と、
   前記室内機側冷媒戻し工程が実行された後、前記流路の温度上昇が検出された場合、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定工程と、
   を有する、ことを特徴とする空気調和装置の制御方法。
7. 複数台の室外機及び複数台の室内機を同一系統の冷媒配管で連結し、一台または複数台の該室外機及び／又は該室内機を同時に運転自在なマルチ式の空気調和装置において、
   冷媒不足又は冷媒の滞留によって発生する冷媒が流れる前記冷媒配管を含む流路での温度上昇を検出する検出工程と、
   前記流路の温度上昇が検出された際、停止中の一台又は複数台の前記室外機を運転させて、該室外機側に滞留している冷媒を運転中の前記室外機に戻す制御を行う室外機側冷媒戻し工程と、
   前記室外機側冷媒戻し工程が実行された後、前記流路の温度上昇が検出された場合、前記流路の温度上昇が冷媒不足又は冷媒の滞留に起因すると判定する判定工程と、
   を有する、ことを特徴とする空気調和装置の制御方法。

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