JP5959473B2

JP5959473B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP5959473B2
Application number: JP2013099254A
Authority: JP
Inventors: 貴玄中村; 邦弘乾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: JP2014219162A; GB2516140B; CN203869265U; CN104142007B; MX343906B; CN104142007A; MX2014005618A; GB201406479D0; GB2516140A

Description

本発明は、１台の室外機に、複数の室内機が接続されている空気調和機に関する。

マルチエアコンは、１台の室外機に、多種多様な室内機が、複数台接続されている。このマルチエアコンは、機器特性が異なる複数の室内機が接続されていても、快適な空間を提供するため、これらの室内機が接続されている室外機を制御して運転する必要がある。従来、このマルチエアコンにおいては、室内が高湿度の環境であるとき、長時間継続して冷房運転を行うと、室内機の筐体が結露し、この結露して付着した水滴が、筐体から室内に落下するという問題があった。

しかしながら、マルチエアコンを使用するときの室内機の組合わせは、製品購入者の自由であるため、製品が市場に出回る段階では、室内機がどのように組み合わされて使用されるかは不明である。このため、様々な室内機の組合わせにおいても、その露つきに対処できるように、室外機に接続可能な全ての室内機について、予め露つき特性を評価しておき、その評価結果に基づいて、圧縮機の回転数を制御していた。具体的には、各室外機毎に任意に設定された接続可能な室内機のラインナップのうち、もっとも露つき耐力が弱い室内機種に合わせて、運転開始時間を基準として、圧縮機の最高回転数を制限していた。

また、特許文献１には、「圧縮機と室外熱交換器とを備えた室外ユニットに対し、それぞれが室内熱交換器を備えた複数台の室内ユニットの少なくとも１台以上を前記室外ユニットと前記室内ユニットとの間に設けた冷媒制御用の電動膨張弁を備えた冷媒分岐ユニットを介して接続して冷凍回路を構成し、前記冷媒分岐ユニットを介した前記室内ユニットの機種能力ランクと前記室内ユニットの対応する部屋の負荷レベルとを前記冷媒分岐ユニットに送信するとともに、前記室内ユニットの負荷レベルを前記室外ユニットにも送信する」多室空気調和機が開示されている。

特許文献２には、「種類が異なる室内機および室外機を自在に組み合わせて接続し得る空気調和装置であって、室外機は、自己の機種を表す室外機機種コードを記憶する機種コード記憶手段と、室内機に接続された場合に前記室外機機種コードを該室内機に送信する手段とを有し、室内機は、接続され得るすべての室外機の制御データを記憶する記憶手段と、接続された室外機から送信される前記室外機機種コードを受信して室外機の機種を判別する判別手段と、該判別手段で判別された室外機の機種に従って該室外機に対応した制御データを前記記憶手段から選択し、この選択した制御データを室外機に送信する送信手段とを有し、室外機は、室内機の前記送信手段から送信される制御データを受信し、該制御データに基づいて空気調和動作を行う手段を更に有する」空気調和装置が開示されている。

特許文献３には、「室外機ユニットと、該室外機ユニットに接続されて各々独自の運転制御が可能な複数台の室内機ユニットとを具備してなるヒートポンプ式のマルチ型空気調和装置において、冷房運転または除湿運転時に所定の条件で選択される露付防止運転モードを設け、該露付防止運転モードでは、圧縮機に所定の上限回転数を設定するとともに、前記室内機ユニットのファンを各々モード選択時の回転数に維持して運転する」マルチ型空気調和装置が開示されている。

特開平８−１２１８４６号公報（請求項１）特開平６−２１３４９６号公報（請求項１）特開２００６−２３４２９６号公報（請求項１）

従来の空気調和機は、室外機に設置された圧縮機の回転数を制御して、室内機からの吹き出し空気温度を低下させ過ぎないようにすることによって、冷房運転時に、室内機の露つきを防止しようとするものである。しかし、この従来の空気調和機では、露つき耐力がきわめて低い室内機を接続しようとすると、その室内機に合わせて、圧縮機の最高回転数を低く設定しておく必要がある。このため、露つき耐力が高い室内機、即ち露が付き難い室内機のみが室外機に接続されている場合においても、接続されている室内機に対して、圧縮機の回転数が必要以上に制限されているので、その冷房能力を十分に発揮することができない可能性がある。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、露つき耐力の低い室内機が接続されていない場合に、圧縮機の制御方法を切り換えて、適切な冷房運転を可能とする空気調和機を提供するものである。

本発明に係る空気調和機は、室外機に内設された圧縮機と、前記室外機に内設され、冷媒と室外空気との間で熱交換を行う第１熱交換器と、室内機に内設され、前記冷媒と室内空気との間で熱交換を行う第２熱交換器と、室内の温度を検出する室内温度検出部と、前記第２熱交換器の温度を検出する第２熱交換器温度検出部と、前記圧縮機を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記圧縮機の回転数が、前記圧縮機の回転数上限値となっていると共に、前記第２熱交換器温度検出部が検出した前記第２熱交換器の温度が、前記室内温度検出部が検出した室内の温度に基づいて算出された基準温度よりも高い場合に、前記第２熱交換器の温度に基づいて、前記圧縮機の回転数を調整する調整部を有することを特徴とする。

本発明によれば、室内機の性能及び特性に基づいて、初期設定と運転状態を考慮して、圧縮機の回転数を補正する。これにより、室内が高湿度環境のときに、冷房運転を長時間継続しても、室内機の筐体に露がついて室内に水滴が落下することを抑制しつつ、適切な冷房運転を行うことができる。

実施の形態１に係る空気調和機１の接続図である。実施の形態１に係る空気調和機１の動作を示すフローチャートである。実施の形態１における室内機３，３ａ，３ｂ，３ｃから室外機２への情報伝達を示す図である。実施の形態１における室外機２から室内機３，３ａ，３ｂ，３ｃへの情報伝達を示す図である。実施の形態１の変形例に係る空気調和機１の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る空気調和機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係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に係る空気調和機１の接続図である。この図１に基づいて、空気調和機１について説明する。図１に示すように、空気調和機１は、例えば、１台の室外機２に、３台の室内機３，３ａ，３ｂが接続されている。この室外機２には、圧縮機４と、室外機熱交換器５（第１熱交換器）と、室外送風機７とが設けられている。このうち、圧縮機４は、空気調和機１の内部に通流されている冷媒を圧縮するものであり、この圧縮により、冷媒の温度が上昇する。また、室外機熱交換器５は、冷媒と室外空気との間で熱交換を行うものであり、これにより、冷媒は、凝縮又は蒸発する。また、室外送風機７は、冷媒との間で熱交換が行われた室外空気を、室外に送風するものである。なお、空気調和機１には、圧縮機４及び空気調和機を構成する各種冷媒回路機器を制御する制御部１０が設けられており、この制御部１０は、上限値決定部１１及び調整部１２を備えている。

また、３台の室内機３，３ａ，３ｂには、夫々室内機熱交換器６（第２熱交換器）及び室内送風機８が設けられている（室内機３ａ，３ｂの内部の室内機熱交換器及び室内送風機は、図示を省略）。このうち、室内機熱交換器６は、冷媒と室内空気との間で熱交換を行うものであり、これにより、冷媒は、蒸発又は凝縮する。また、室内送風機８は、冷媒との間で熱交換が行われた室内空気を、室内に送風するものである。なお、室内機熱交換器６の内部には、室内機熱交換器６の温度を検出する室内機熱交換器温度検出部２０が設けられている。この室内機熱交換器温度検出部２０は、例えば、メイン検出部２０ａと、このメイン検出部２０ａの検出を補助するサブ検出部２０ｂとを備えている。また、例えば、室内機熱交換器６の近傍には、室内の温度を検出する室内温度検出部１９が設けられている。そして、３台の室内機３，３ａ，３ｂには、各々に対応したリモコン２３が備えられており、このリモコン２３によって、任意の室内温度を設定する。

次に、空気調和機１が冷房運転を行う場合について説明する。先ず、圧縮機４で圧縮されて温度が上昇した冷媒は、四方弁１３を通って、室外機熱交換器５に通流する。そして、この室外機熱交換器５によって、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われ、その結果、冷媒は凝縮する。そして、冷媒との間で熱交換が行われた室外空気は、室外送風機７によって、室外に送風される。また、凝縮された冷媒は、ストレーナ１４とＬＥＶ１５を通って、レシーバ９に到達する。このレシーバ９は、冷媒を貯留するタンクである。また、ストレーナ１４は、冷媒を、フィルタ又は乾燥剤等でろ過することによって、冷媒中の水分又はゴミ等を取り除いている。レシーバ９を通過した冷媒は、弁１６を通って、各室内機３，３ａ，３ｂに通流する。

以下、室内機３の内部に通流する冷媒について説明する。この室内機３に通流した冷媒は、ＬＥＶ１７を通って、室内機熱交換器６に到達する。この室内機熱交換器６によって、冷媒と車内空気との間で熱交換が行われ、これにより、冷媒は蒸発する。そして、冷媒との間で熱交換が行われて、冷却された室内空気は、室内送風機８によって、室内に送風される。これにより、室内の冷却が行われる。また、蒸発した冷媒は、再び室外機２に通流し、消音機能を有するマフラー２１、弁２２及び四方弁１３を通って、圧縮機４に通流する。このように、冷媒は、空気調和機１の内部において、圧縮機４、室外機熱交換器５、レシーバ９及び室内機熱交換器６を通る経路内を循環している。なお、室外機２から室内機３ａに通流した冷媒は、ＬＥＶ１７ａを通り、また、室外機２から室内機３ｂに通流した冷媒は、ＬＥＶ１７ｂを通る。

次に、本実施の形態１に係る空気調和機１の動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る空気調和機１の動作を示すフローチャート、図３は、実施の形態１における室内機３，３ａ，３ｂ，３ｃから室外機２への情報伝達を示す図、図４は、実施の形態１における室外機２から室内機３，３ａ，３ｂ，３ｃへの情報伝達を示す図、図５は、実施の形態１の変形例に係る空気調和機１の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、先ず、制御部１０のうち、上限値決定部１１が、室内機３，３ａ，３ｂから送信される室内機３，３ａ，３ｂの種別情報及び能力帯情報に基づいて、室内機３，３ａ，３ｂの露つき耐力を判別する（ステップＳ１）。各室内機が保有する種別情報及び能力帯情報の一例を、表１に示す。

表１に示すように、例えば、機種名がａの室内機は、その種別情報、即ち機種別コードがＡ０、能力帯情報、即ち能力コードが０１であり、機種名がｂの室内機は、その種別情報、即ち機種別コードがＡ１、能力帯情報、即ち能力コードが０２である。また、機種名がｃの室内機は、その種別情報、即ち機種別コードがＡ２、能力帯情報、即ち能力コードが０３である。上限値決定部１１は、これらの情報に基づいて、室内機３，３ａ，３ｂの露つき耐力を判別する。そして、この判別した露つき耐力の強弱と室内機の運転台数とを合わせて、上限値決定部１１が、室外機２側で予め設定されている圧縮機４の最高回転数を補正する。即ち、この判別した露つき耐力の強弱に応じて、上限値決定部１１が、圧縮機４の回転数の上限値を決定する（ステップＳ２）。圧縮機４の最高回転数（回転数の上限値）の補正方法について、表２に示す。

表２に示すように、圧縮機４の最高回転数（回転数の上限値）は、室内機運転台数、室内機合計能力コード及び室内機Ｆａｎ速組合せパターンに基づいて、補正される。このうち、室内機合計能力コードとは、接続されている全ての室内機のうちで、実際に運転している室内機の能力コードの合計値である。また、室内機Ｆａｎ速組合せパターンとして、Ａ：Ｆａｎ速がＨｉ（高速）のみ、Ｂ：Ｆａｎ速がＨｉとＭ（中間速）との混在、Ｃ：Ｆａｎ速がＬｏ（低速）のみ、という３個の組合せパターンが設定されている。なお、室内機の運転台数が１台の場合は、Ａ：Ｆａｎ速がＨｉ、Ｂ：Ｆａｎ速がＭ、Ｃ：Ｆａｎ速がＬｏ、という３個の組合せパターンを適用する。

圧縮機４の最高回転数の補正について、１台の室外機に、室内機が３台（夫々室内機ａ，室内機ｂ，室内機ｃ）接続されている場合を例として説明する。なお、室内機ａの能力コードを０１とし、室内機ｂの能力コードを０３とし、室内機ｃの能力コードを０４とする。このような仕様の室内機が、室外機に接続されているマルチエアコンにおいて、室内機ａが動作しておらず（ＯＦＦ）、室内機ｂ及び室内機ｃが動作している（ＯＮ）とき、室内機合計能力コードは、０３（室内機ｂ）に０４（室内機ｃ）を加算して、０７となる。また、このとき、設定Ｆａｎ速又は自動設定（Ａｕｔｏ）により決定されたＦａｎ速が、室内機ｂ：Ｈｉ，室内機ｃ：Ｍであるとすると、これらの室内機Ｆａｎ速組合せパターンは、ＨｉとＭとの混在であるため、Ｂとなる。このように、室内機運転台数が２台であり、運転室内機合計能力コードが０７、即ち、０６−１０であり、室内機Ｆａｎ速組合せパターンがＢであるとき、表２から、運転を開始してからの時間ｔにおいては、圧縮機４の最高回転数（回転数の上限値）は、７０Ｈｚに設定される。そして、時間ｔが経過した後、圧縮機４の最高回転数（回転数の上限値）は、６０Ｈｚに変更される。このように、圧縮機４の最高回転数は、運転を開始してから時間ｔが経過するまでと、時間ｔが経過した後とで、設定値を変更することができる。

次に、圧縮機４の回転数の上限値を決定した状態で、図３，図４に示すように、各室内機３，３ａ，３ｂの運転ＯＮ／ＯＦＦ状態及び設定Ｆａｎ速を通信しつつ空気調和機１の運転を行う（ステップＳ３）。なお、室外機２に接続される室内機は、３台だけに限らず、図３，図４に示すように、４台の室内機３，３ａ，３ｂ，３ｃとしてもよく、それ以上接続することもできる。

そして、制御部１０のうち、調整部１２において、圧縮機４の回転数が、ステップＳ２において決定された上限値であるか否かを判定する（ステップＳ４）。圧縮機４の回転数が、上限値よりも低い場合は、圧縮機４の回転数が上昇する余地があるため、再び、各室内機３，３ａ，３ｂの運転ＯＮ／ＯＦＦ状態及び設定Ｆａｎ速を通信しつつ空気調和機１の運転を行う（ステップＳ４のＮｏ）。一方、圧縮機４の回転数が、上限値である場合は、次のステップに進む（ステップＳ４のＹｅｓ）。

次のステップでは、基準温度を算出する。この基準温度は、室内温度検出部１９が検出した室内の温度に基づいて算出される（ステップＳ５）。また、この基準温度は、リモコン２３により運転を指示されて運転している室内機の設定室内温度と、室内機熱交換器温度検出部２０が検出した室内機熱交換器６の温度との差から、予め記録してある温度差テーブルを用いて推測することもできる（図５のステップＳ５ａ）。更に、検出部１８（図示せず）として、温湿度計を設置することにより、算出することもできる。更にまた、室内温度と設定温度との差分を基に、基準温度を決定することもできる。

次のステップでは、調整部１２において、室内機熱交換器温度検出部２０が検出した室内機熱交換器６の温度が、ステップＳ５又はステップＳ５ａで算出された基準温度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ６）。室内機熱交換器６の温度が、基準温度よりも低い場合は、これ以上、室内機熱交換器６の温度を下げようとすると、室内機３，３ａ，３ｂの露つきを助長することになるため、再び、各室内機３，３ａ，３ｂの運転ＯＮ／ＯＦＦ状態及び設定Ｆａｎ速を通信しつつ空気調和機１の運転を行う（ステップＳ６のＮｏ）。一方、室内機熱交換器６の温度が、基準温度よりも高い場合は、次のステップに進む（ステップＳ６のＹｅｓ）。このように、室内機３及び室外機２は、図３，図４に示すように、運転ＯＮ／ＯＦＦ状態及び設定Ｆａｎ速のほかに、室内機熱交換器６の温度も通信している。

このように、圧縮機４の回転数が、ステップＳ２で決定された上限値であり（ステップＳ４のＹｅｓ）、且つ室内機熱交換器６の温度が、基準温度よりも高い（ステップＳ６のＹｅｓ）場合に、圧縮機４の回転数の上限値を上昇させる（ステップＳ７）。そして、室内機熱交換器６の温度に基づいて、室内機３，３ａ，３ｂの運転状態によって決定される目標とする室内機熱交換器６の温度（以下、目標温度）に近づくように、圧縮機４の回転数自体も、上昇させる（ステップＳ８）。

このように、目標温度と、室内機熱交換器温度検出部２０が検出した室内機熱交換器６の温度との差によって、圧縮機４の回転数を上昇させる上昇幅を決定する。室内機熱交換器６の温度が、基準温度よりも高ければ、室内機熱交換器６の温度を、基準温度まで低下させても、室内機３，３ａ，３ｂに露つきが生じることを抑制しつつ、室内空気を更に冷却することができる。このため、室内機熱交換器６の温度が、基準温度よりも高いことを条件として、圧縮機４の回転数の上限値を上昇させ、且つその回転数自体も上昇させている。なお、空気調和機１の使用者が設定する設定温度が高い場合は、空気調和機１の冷房能力を上げる必要はないため、ステップＳ３に戻って、運転を継続する。

このように、ステップＳ８にて、圧縮機４の回転数を上昇させ、この上昇させた回転数で、圧縮機４を運転する（ステップＳ９）。そして、室内機熱交換器６の温度が、目標温度（目標とする室内機熱交換器６の温度）よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１０）。室内機熱交換器６の温度が、目標温度よりも高い場合は、この室内機熱交換器６の温度を、目標温度にまで到達させるように、再び、ステップＳ９に戻って、上昇させた回転数で圧縮機４の運転を継続する（ステップＳ１０のＮｏ）。一方、室内機熱交換器６の温度が、目標温度よりも低い場合は、これ以上、室内機熱交換器６の温度を下げる必要がないため、次のステップに進む（ステップＳ１０のＹｅｓ）。即ち、圧縮機４の回転数を低下させる（ステップＳ１１）。そして、圧縮機４の回転数を下げた状態で、ステップＳ３に戻って、再び、各室内機３，３ａ，３ｂの運転ＯＮ／ＯＦＦ状態及び設定Ｆａｎ速を通信しつつ空気調和機１の運転を継続する。

以上説明したように、空気調和機１は、室内機熱交換器６の温度が、基準温度よりも高い場合に、圧縮機４の回転数を上昇させた状態で運転する。このため、室内機３，３ａ，３ｂに、室内温度検出部１９及び室内機熱交換器温度検出部２０以外の検出手段を搭載せずとも、室外機２に接続された室内機３，３ａ，３ｂの運転状態を検出して、室内機３，３ａ，３ｂの筐体に露がついて室内に水滴が落下することを抑制しつつ、適切な冷房運転、例えば、露つきが発生しない範囲において、もっとも低い吹き出し温度で運転を行うことができる。本発明は、多種多様な室内機種を接続するマルチエアコンにおいて、室内温度検出部１９及び室内機熱交換器温度検出部２０を設けるだけで、露つき防止を図ることができるため、開発機種のコスト低減においても、効果を奏する。

１空気調和機、２室外機、３，３ａ，３ｂ，３ｃ室内機、４圧縮機、５室外機熱交換器（第１熱交換器）、６室内機熱交換器（第２熱交換器）、７室外送風機、８室内送風機、９レシーバ、１０制御部、１１上限値決定部、１２調整部、１３四方弁、１４ストレーナ、１５ＬＥＶ、１６弁、１７，１７ａ，１７ｂＬＥＶ、１８検出部、１９室内温度検出部、２０室内機熱交換器温度検出部（第２熱交換器温度検出部）、２０ａメイン検出部、２０ｂサブ検出部、２１マフラー、２２弁、２３リモコン。

Claims

室外機に内設された圧縮機と、
前記室外機に内設され、冷媒と室外空気との間で熱交換を行う第１熱交換器と、
室内機に内設され、前記冷媒と室内空気との間で熱交換を行う第２熱交換器と、
室内の温度を検出する室内温度検出部と、
前記第２熱交換器の温度を検出する第２熱交換器温度検出部と、
前記圧縮機を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記圧縮機の回転数が、前記圧縮機の回転数上限値となっていると共に、前記第２熱交換器温度検出部が検出した前記第２熱交換器の温度が、前記室内温度検出部が検出した室内の温度に基づいて算出された基準温度よりも高い場合に、前記第２熱交換器の温度に基づいて、前記圧縮機の回転数を調整する調整部を有する
ことを特徴とする空気調和機。
室外機に内設された圧縮機と、
前記室外機に内設され、冷媒と室外空気との間で熱交換を行う第１熱交換器と、
室内機に内設され、前記冷媒と室内空気との間で熱交換を行う第２熱交換器と、
前記第２熱交換器の温度を検出する第２熱交換器温度検出部と、
前記圧縮機を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記圧縮機の回転数が、前記圧縮機の回転数上限値となっていると共に、前記第２熱交換器温度検出部が検出した前記第２熱交換器の温度と、リモコンによる設定温度との差分に基づいて算出された前記第２熱交換器の基準温度よりも、前記第２熱交換器の温度が高い場合に、前記第２熱交換器の温度に基づいて、前記圧縮機の回転数を調整する調整部を有する
ことを特徴とする空気調和機。
前記制御部は、
前記室内機から送信される前記室内機の種別情報及び能力帯情報に基づいて、前記圧縮機の回転数上限値を決定する上限値決定部を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の空気調和機。