JP4316933B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数台の室外ユニットを備えた空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数台の室外機を並列に接続した空気調和機は、1台の容量可変型の室外ユニットを親機にして、複数台の容量固定型の室外ユニットを子機として接続するものがある。親機は、インバータにより回転数制御される能力可変圧縮機および商用電源駆動される定能力圧縮機を有し、室内側からの要求能力に応じて能力可変圧縮機をインバータ駆動して能力制御しつつ定能力圧縮機の運転をオン,オフ制御する。子機は、定能力圧縮機を2台以上有し、室内側からの要求能力に応じて、各定能力圧縮機の運転をオン,オフ制御する(例えば、特許文献1)。
【0003】
ただし、回転数が変動する能力可変圧縮機は定能力圧縮機に比べて故障の確立が高く、仮に故障した場合は、能力可変運転がまったく不可能となる。
【0004】
これに対し、能力可変圧縮機を親機および子機の全ての室外ユニットに設け、親機の能力可変圧縮機が故障した場合でも子機の能力可変圧縮機で運転を継続できるものが知られている(例えば、特許文献2)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−201192号公報
【0006】
【特許文献2】
特許第3291362号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、能力可変圧縮機を親機および子機の全ての室外ユニットに設けた空気調和機の場合、複数の室外ユニットが運転される場合に、その各室外ユニットの各能力可変圧縮機がそれぞれの最大能力の比率に応じた配分で能力可変運転されるため、全ての能力可変圧縮機の寿命が短くなるおそれがあった。
【0008】
この発明は、上記の事情を考慮したもので、能力可変圧縮機の寿命を極力延ばす運転を可能としながら運転効率の向上が図れる空気調和機を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の空気調和機は、各々が能力可変圧縮機を有する1台の親室外ユニットおよび複数台の子室外ユニットを備えている。各室外ユニットの最大能力の総和を求め、求めた総和に対する空調負荷の割合が所定割合以下である場合に、各能力可変圧縮機を最大能力より所定値低い能力を上限として運転させる高効率運転モードを設定する。求めた総和に対する空調負荷の割合が所定割合より大きい場合には、各能力可変圧縮機を最大能力を上限として運転させる通常運転モードを設定する。
【0010】
請求項2に係る発明の空気調和機は、能力可変圧縮機を有する親室外ユニットと、能力可変圧縮機または定能力圧縮機を有する複数台の子室外ユニットとを備えている。空調負荷を親室外ユニットおよび各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力または定能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が上記空調負荷に対し過剰となる場合にその過剰分を親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる。
【0011】
請求項3に係る発明の空気調和機は、能力可変圧縮機を有する親室外ユニットと、能力可変圧縮機または定能力圧縮機を有する複数台の子室外ユニットとを備えている。各子室外ユニットの圧縮機の全てが能力可変圧縮機であるか否かを判定し、この判定結果が否定の場合に、空調負荷を親室外ユニットおよび各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力または定能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が上記空調負荷に対し過剰であればその過剰分を親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる。上記判定結果が肯定の場合には、各室外ユニットの最大能力の総和を求める。そして、求めた総和に対する空調負荷の割合が設定割合以下であるか否かを判定し、この判定結果が肯定の場合に高効率運転モードを設定する。高効率運転モードの設定時は、上記空調負荷を親室外ユニットおよび各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力より上記設定割合の分だけ低い能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が上記空調負荷に対し過剰となる場合にその過剰分を親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる。
【0012】
請求項4に係る発明の空気調和機は、能力可変圧縮機を有する親室外ユニットと、能力可変圧縮機または定能力圧縮機を有する複数台の子室外ユニットとを備えている。各子室外ユニットの圧縮機の全てが能力可変圧縮機であるか否かを判定し、この判定結果が否定の場合に、空調負荷を親室外ユニットおよび各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力または定能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が空調負荷に対し過剰であればその過剰分を親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる。上記判定結果が肯定の場合には、各室外ユニットの最大能力の総和を求める。そして、求めた総和に対する空調負荷の割合が設定割合以下であるか否かを判定し、この判定結果が肯定の場合に上記空調負荷を上記割合の分だけ増加方向に補正し且つ高効率運転モードを設定する。高効率運転モードの設定時は、上記補正された空調負荷を親室外ユニットおよび各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力より上記設定割合の分だけ低い能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が上記補正された空調負荷に対し過剰となる場合にその過剰分を親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、親室外ユニット1aおよび子室外ユニット1b,1cがガス側管3および液側管4を介して互いに並列接続され、そのガス側管3および液側管4に複数の室内ユニット2a,2b,…2nが接続されて冷凍サイクルが構成されている。
【0014】
親室外ユニット1aは、2台の能力可変圧縮機11,12を有している。子室外ユニット1b,1cは、能力可変圧縮機または定能力圧縮機を有するもので、子室外ユニット1bは例えば能力可変圧縮機13,14を有し、子室外ユニット1cも例えば能力可変圧縮機15,16を有している。
【0015】
能力可変圧縮機11,12,13,14,15,16の最大能力として、それぞれ5馬力が採用されている。室外ユニット1台当りで、最大10馬力の運転が可能となっている。室外ユニット1a,1b,1cの合計最大能力は、30馬力となる。
【0016】
室外ユニット1a,1b,1cについては、起動の優先順位が、1a,1b,1cの順に設定されている。能力可変圧縮機11,12,13,14,15,16にも室外ユニットごとに優先順位があり、親室外ユニット1aでは11,12の順、子室外ユニット1bでは13,14の順、子室外ユニット1cでは15,16の順に設定されている。
【0017】
また、親室外ユニット1aに室外制御部20が設けられ、子室外ユニット1b,1cにそれぞれ室外制御部21が設けられている。室内ユニット2a,2b,…2nにはそれぞれ室内制御部30が設けられている。
【0018】
これら室外制御部20,21および室内制御部30が相互に信号線接続され、室外制御部20によって当該空気調和機の全体が統括的に制御される。
【0019】
室外制御部20は、主要な機能として次の(1)〜(8)を備えている。
(1)子室外ユニット1b,1cの圧縮機13,14,15,16の全てが能力可変圧縮機であるか否かを判定する第1判定手段。
【0020】
(2)上記第1判定手段の判定結果が否定の場合に、室内ユニット2a…2nの空調負荷を親室外ユニット1aおよび子室外ユニット1b,1cの各圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力または定能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が上記空調負荷に対し過剰となる場合にはその過剰分を親室外ユニット1aにおける能力可変圧縮機11,12の運転能力から減じる制御手段。
【0021】
(3)上記1判定手段の判定結果が肯定の場合に、室外ユニット1a,1b,1cの最大能力の総和を求める能力算定手段。
【0022】
(4)上記求めた総和に対する上記空調負荷の割合が設定割合(例えば80%)Q以下であるか否かを判定する第2判定手段。
【0023】
(5)上記第2判定手段の判定結果が肯定の場合に、上記空調負荷を上記割合の分だけ増加方向に補正し且つ高効率運転モードを設定する手段。
【0024】
(6)上記2判定手段の判定結果が否定の場合に、通常運転モードを設定する手段。
【0025】
(7)上記高効率運転モードの設定時、上記補正された空調負荷を親室外ユニット1aおよび子室外ユニット1b,1cの各圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力より上記設定割合Qの分だけ低い能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が上記補正された空調負荷に対し過剰となる場合にはその過剰分を親室外ユニット1aにおける能力可変圧縮機11,12の運転能力から減じる制御手段。
【0026】
(8)上記通常運転モードの設定時、上記補正前の空調負荷を親室外ユニット1aおよび子室外ユニット1b,1cの各圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が上記補正前の空調負荷に対し過剰となる場合にはその過剰分を親室外ユニット1aにおける能力可変圧縮機11,12の運転能力から減じる制御手段。
【0027】
つぎに、上記の構成の作用を図2,図3のフローチャートおよび図4を参照しながら説明する。
親室外ユニット1aにより、子室外ユニット1b,1cにおける圧縮機の台数、タイプ(能力可変/定能力)、能力などの情報が取得されるとともに(ステップS1)、室内ユニット2a,…2nの要求能力が収集されてその合計能力が空調負荷nとして求められる(ステップS2)。
【0028】
子室外ユニット1b,1cの全ての圧縮機13,14,15,16が能力可変圧縮機であるか否かが判定される(ステップS3)。本実施形態では圧縮機13,14,15,16として能力可変型を採用しているので、この判定結果は肯定となる(ステップS3のYES)。この判定に基づき、能力可変圧縮機11,12,13,14,15,16の最大能力の総和F(a)が求められる(ステップS4)。
【0029】
求められた総和F(a)に対する空調負荷nの割合[=n/F(a)]が設定割合Q(80%)以下であるか否かが判定される(ステップS5)。この判定において、割合[=n/F(a)]が設定割合Q以下であれば(ステップS5のYES)、空調負荷nが上記割合[=n/F(a)]の分だけ増加方向に補正され(ステップS6)、かつ全ての室外ユニット1a,1b,1cに対して高効率運転モード(高COP運転モード)が設定される(ステップS7)。割合[=n/F(a)]が設定割合Qより大きければ(ステップS5のNO)、子室外ユニット1b,1cに対して通常運転モードが設定される(ステップS8)。
【0030】
高効率モードでの能力設定制御を図3のステップS21,S22,S24に示し、通常モードでの能力設定制御を図3のステップS21,S22,S23に示している。すなわち、子室外ユニット1b、1cでは、親室外ユニット1aから運転オン信号を受けると(ステップS21のYES)、高効率モードおよび通常モードのいずれが設定されたかが判断される(ステップS22)。
高効率運転モードが設定された場合(ステップS22のNO)、能力可変圧縮機13,14,15,16がそれぞれの最大能力F(i)[=許容最高運転周波数]より上記設定割合Qの分だけ低い能力が、以後の許容最大能力H(i)として運転される(ステップS24)。
【0031】
通常運転モードが設定された場合(ステップS22のYES)、能力可変圧縮機13,14,15,16がそれぞれの最大能力F(i)[=許容最高運転周波数]が、そのまま、以後の許容最大能力H(i)として運転される(ステップS23)。
【0032】
一方、子室外ユニット1b,1cにおける圧縮機13,14,15,16の全てが能力可変圧縮機でない場合(ステップS3のNO)、高効率運転モードおよび通常運転モードの設定を要することなく、上記補正されていない空調負荷が親室外ユニット1aおよび子室外ユニット1b,1cの圧縮機11,12,13,14,15,16に順次に割当てられながら(ステップS9,S10,S11)、その各圧縮機がそれぞれの最大能力で運転される。
【0033】
すなわち、初めはi=1が設定され(ステップS9)、起動順位1番目の親室外ユニット1aから能力配分が始まる。空調負荷nから、優先起動順位1番目の親室外ユニット1aの最大能力F(i)が減算され(割当てられ)、その減算結果が“0”以下か判定される(ステップS10)。“0”以下でなければ(ステップS10のNO)、空調負荷nから親室外ユニット1aの最大能力F(i)が減算され、その減算結果が残りの空調負荷nとして更新設定されるとともに、起動順位指定用のiが“1”アップされる(ステップS11)。
【0034】
続いて、残りの空調負荷nから、起動優先順位2番目の子室外ユニット1bの最大能力F(i)が減算され、その減算結果が“0”以下か判定される(ステップS10)。“0”以下でなければ(ステップS10のNO)、残りの空調負荷nから子室外ユニット1bの最大能力F(i)が減算され(割当てられ)、その減算結果が残りの空調負荷nとして更新設定されるとともに、起動順位指定用のiが“1”アップされる(ステップS11)。
【0035】
続いて、残りの空調負荷nから、起動優先順位3番目の子室外ユニット1cの最大能力F(i)が減算され、その減算結果が“0”以下か判定される(ステップS10)。“0”以下であれば(ステップS10のYES)、残りの空調負荷nから子室外ユニット1cに搭載されている圧縮機15の最大能力C1(i)が減算され(割当てられ)、その減算結果が“0”以下か判定される(ステップS12)。減算結果が“0”以下であれば(ステップS12のYES)、子室外ユニット1cの圧縮機15までが運転されて第2圧縮機である圧縮機16は運転されない(ステップS13)。この場合、圧縮機15の最大能力C1(i)が、そのまま子室外ユニット1cの最大能力F(i)となる(ステップS14)。
【0036】
減算結果が“0”以下でなければ(ステップS12のNO)、子室外ユニット1cの圧縮機15,16が共に運転される(ステップS16)。
【0037】
そして、運転を始めた各圧縮機の運転能力のうち、残りの空調負荷nに対し過剰となる分[F(i)−n]が、親室外ユニット1aの運転能力F(1)から減じられて減算結果H(1)が得られる(ステップS15)。この減算結果H(1)の能力で親室外ユニット1aが運転される。
【0038】
以上のように、各室外ユニットの最大能力の総和を求め、求めた総和に対する空調負荷の割合が所定割合以下である場合には各能力可変圧縮機をそれぞれの最大能力より所定値低い能力を上限として運転させる高効率運転モードを設定し、求めた総和に対する空調負荷の割合が所定割合より大きい場合には各能力可変圧縮機をそれぞれの最大能力をそのまま上限として運転させる通常運転モードを設定することにより、能力可変圧縮機の寿命を極力延ばす運転が可能となる。
【0039】
とくに、空調負荷を親室外ユニット1aおよび子室外ユニット1b,1cの各能力可変圧縮機に順次に割当てながらその各圧縮機をそれぞれの最大能力で運転していき、その割当てた総運転能力が空調負荷に対し過剰分となる場合にその過剰分を親室外ユニット1aにおける能力可変圧縮機11,12の運転能力から削減するようにしたので、親室外ユニット1aにおける能力可変圧縮機11,12が最大能力で運転する時間が短くなり、能力可変圧縮機11,12の寿命が延びる。親室外ユニット1aの不要な停止を解消することができる。
【0040】
図4に示すように、能力可変運転を親室外ユニット1aが負担するので、子室外ユニット1b、1cにおける圧縮機13,14,15,16のハンチングや加減速が少なくなってその寿命が向上する。
【0041】
しかも、各圧縮機の能力を抑制する高効率運転モードを設けているので、運転効率の大幅な向上が図れる。
【0042】
なお、この発明は、上記実施形態をそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0043】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、能力可変圧縮機の寿命を極力延ばす運転を可能としながら運転効率の向上が図れる空気調和機を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の構成を示す図。
【図2】一実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図3】一実施形態における各子室外ユニットの高効率運転モードおよび通常モードの制御を説明するためのフローチャート。
【図4】一実施形態における各圧縮機の能力変化を示す図。
【符号の説明】
1a…親室外ユニット、1b,1c…子室外ユニット、2a,…2n……室内ユニット、11,12…能力可変圧縮機、13,14,15,16…能力可変圧縮機または定能力圧縮機、20,21…室外制御部、30…室内制御部
Claims (4)
- 各々が能力可変圧縮機を有する1台の親室外ユニットおよび複数台の子室外ユニットと、
前記各室外ユニットの最大能力の総和を求める能力算定手段と、
前記求めた総和に対する空調負荷の割合が所定割合以下である場合に、前記各能力可変圧縮機を最大能力より所定値低い能力を上限として運転させる高効率運転モードを設定し、前記求めた総和に対する空調負荷の割合が所定割合より大きい場合に、前記各能力可変圧縮機を最大能力を上限として運転させる通常運転モードを設定する制御手段と、
を備えたことを特徴とする空気調和機。 - 能力可変圧縮機を有する親室外ユニットと、
能力可変圧縮機または定能力圧縮機を有する複数台の子室外ユニットと、
空調負荷を前記親室外ユニットおよび前記各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力または定能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が前記空調負荷に対し過剰となる場合にその過剰分を前記親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる制御手段と、
を備えたことを特徴とする空気調和機。 - 能力可変圧縮機を有する親室外ユニットと、
能力可変圧縮機または定能力圧縮機を有する複数台の子室外ユニットと、
前記各子室外ユニットの圧縮機の全てが能力可変圧縮機であるか否かを判定する第1判定手段と、
前記第1判定手段の判定結果が否定の場合に、空調負荷を前記親室外ユニットおよび前記各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力または定能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が前記空調負荷に対し過剰であればその過剰分を前記親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる制御手段と、
前記第1判定手段の判定結果が肯定の場合に、前記各室外ユニットの最大能力の総和を求める手段と、
前記求めた総和に対する空調負荷の割合が設定割合以下であるか否かを判定する第2判定手段と、
前記第2判定手段の判定結果が肯定の場合に高効率運転モードを設定する手段と、
前記高効率運転モードの設定時、前記空調負荷を前記親室外ユニットおよび前記各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力より前記設定割合の分だけ低い能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が前記空調負荷に対し過剰となる場合にその過剰分を前記親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる制御手段と、
を備えたことを特徴とする空気調和機。 - 能力可変圧縮機を有する親室外ユニットと、
能力可変圧縮機または定能力圧縮機を有する複数台の子室外ユニットと、
前記各子室外ユニットの圧縮機の全てが能力可変圧縮機であるか否かを判定する第1判定手段と、
前記第1判定手段の判定結果が否定の場合に、空調負荷を前記親室外ユニットおよび前記各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力または定能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が前記空調負荷に対し過剰であればその過剰分を前記親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる制御手段と、
前記第1判定手段の判定結果が肯定の場合に、前記各室外ユニットの最大能力の総和を求める手段と、
前記求めた総和に対する空調負荷の割合が設定割合以下であるか否かを判定する第2判定手段と、
前記第2判定手段の判定結果が肯定の場合に、前記空調負荷を前記割合の分だけ増加方向に補正し且つ高効率運転モードを設定する手段と、
前記高効率運転モードの設定時、前記補正された空調負荷を前記親室外ユニットおよび前記各子室外ユニットの圧縮機に順次に割当てながらその割当てた圧縮機をそれぞれの最大能力より前記設定割合の分だけ低い能力で運転し、その各圧縮機の総運転能力が前記補正された空調負荷に対し過剰となる場合にその過剰分を前記親室外ユニットにおける能力可変圧縮機の運転能力から減じる制御手段と、
を備えたことを特徴とする空気調和機。
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