JP7447761B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
まずは、図2を用いて、4台の室外機2a~2dについて説明する。4台の室外機2a~2dは、第1圧縮機20-1a~20-1dと、第2圧縮機20-2a~20-2dと、オイルセパレータ21a~21dと、四方弁22a~22dと、室外熱交換器23a~23dと、室外機膨張弁24a~24dと、液分管8a~8dがそれぞれ接続された閉鎖弁25a~25dと、ガス分管9a~9dがそれぞれ接続された閉鎖弁26a~26dと、アキュムレータ27a~27dと、室外機ファン28a~28dとを備えている。そして、室外機ファン28a~28dを除くこれら各装置が、以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて冷媒回路10の一部をなす室外機冷媒回路30a~30dを形成している。
次に、図1(A)を用いて、50台の室内機5-1~5-50について説明する。50台の室内機5-1~5-50は全て同じ構成を有しており、室内熱交換器51と、室内機膨張弁52と、液管接続部53と、ガス管接続部54と、室内機ファン55とを備えている。そして、室内機ファン55を除くこれら各構成装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路10の一部をなす室内機冷媒回路50を構成している。
次に、本実施形態における空気調和装置1の空調運転時の冷媒回路10における冷媒の流れや各部の動作について、図1(A)および図2を用いて説明する。以下の説明ではまず、空気調和装置1が暖房運転を行う場合について説明し、次に、空気調和装置1が冷房運転を行う場合について説明する。なお、図1(A)および図2における実線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示しており、破線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。また、室外機2a~2dにおける冷媒の流れや各装置の動作については各室内機2a~2dで同じであるため、以下の説明では代表として室外機2aにおける冷媒の流れや各装置の動作を説明する。さらには、以下の説明では、第1圧縮機21-1aと第2圧縮機21-2aとがともに駆動する場合を説明するが、室内機5-1~5-50のそれぞれから要求される空調能力の総和が小さく、第1圧縮機21-1aあるいは第2圧縮機21-2aのいずれか一方の駆動で要求される能力が賄える場合でも、冷媒の流れや圧縮機を除く他の各装置の動作は同じである。
図2に示すように、空気調和装置1が暖房運転を行う場合は、四方弁22aが実線で示す状態、すなわち、四方弁22aのポートaとポートdとが連通するように、また、ポートbとポートcとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路10は、各室内熱交換器51が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器23aが蒸発器として機能する暖房サイクルとなる。
このように、各室内熱交換器51が凝縮器として機能し、各室内熱交換器51で冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機5-1~5-50が設置された室内の暖房が行われる。
空気調和装置1が冷房運転を行う場合は、図2に示すように、四方弁22aが破線で示す状態、すなわち、四方弁22aのポートaとポートbとが連通するように、また、ポートcとポートdとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路10は、各室内熱交換器51が蒸発器として機能するとともに、室外熱交換器23aが凝縮器として機能する冷房サイクルとなる。
次に、図1乃至図3を用いて、本実施形態の空気調和装置1が空調運転を行っているときに圧力保護停止に至り、その後空気調和装置1が再起動する際の制御について詳細に説明する。ここで、圧力保護停止とは、室外機2a~2dの第1圧縮機20-1a~20-1dや第2圧縮機20-2a~20-2dの吐出圧力や吸入圧力が、各圧縮機に固有に定められ性能が保証される圧力の使用範囲を逸脱する値となれば、圧縮機の故障を防ぐために圧縮機を停止させる動作である。
以下、冷房運転時と暖房運転時に分けて、吐出圧力や吸入圧力が圧力の使用範囲を逸脱して場合について説明する。なお、本実施形態の第1圧縮機20-1a~20-1dおよび第2圧縮機20-2a~20-2dの圧力の使用範囲は、0.1MPa超4.0MPa未満としている。
空気調和装置1で冷房運転が行われているときに、室内機5-1~5-10のうち冷房運転する室内機の台数が急激に増加、例えば、冷房運転を行う室内機が5台から50台に増加すれば、冷房運転を行う室内機から要求される冷房能力の合計値が急激に大きくなる。この場合、運転させる室外機2a~2dの台数も増加させる、例えば、運転させる室外機の台数を1台から4台に増加させ、かつ、冷房運転を行う室内機から要求される冷房能力の合計値に応じて、運転させる室外機の圧縮機の各回転数を制御する。このように、冷房運転時に室内機の運転台数が急激に増加した直後は、凝縮器として機能する各室外機の室外熱交換器で発揮される凝縮能力の合計値を室内機から要求される冷房能力の合計値へと増加させるのに時間がかかるため、冷房運転を行う室内機の台数が急激に増加した直後では、蒸発器として機能する各室内機の室内熱交換器で発揮される蒸発能力の合計値が凝縮能力の合計値に対して一時的に過大となって蒸発能力の合計値と凝縮能力の合計値との能力差が一時的に大きくなる。このとき、蒸発能力の合計値と凝縮能力の合計値との能力差が一時的に大きくなることに起因して運転させる室外機の圧縮機に吸入される冷媒の温度が高くなり、ひいては圧縮機から吐出される冷媒の温度が高くなって吐出圧力が圧力の使用範囲の上限値(本実施形態では、4.0MPa。以下、同様)を超える恐れがある。
空気調和装置1で暖房運転が行われているときに、室内機5-1~5-10のうち暖房運転する室内機の台数が急激に減少、例えば、暖房運転を行う室内機が50台から5台に減少すれば、暖房運転を行う室内機から要求される暖房能力の合計値が急激に小さくなる。この場合、運転させる室外機2a~2dの台数も減少させる、例えば、運転させる室外機の台数を4台から1台に減少させ、かつ、暖房運転を行う室内機から要求される暖房能力の合計値に応じて、運転させる室外機の圧縮機の各回転数を制御する。このように、暖房運転時に室内機の運転台数が急激に減少した直後は、蒸発器として機能する各室外機の室外熱交換器で発揮される蒸発能力の合計値を室内機から要求される暖房能力の合計値へと減少させるのに時間がかかるため、暖房運転を行う室内機の台数が急激に減少した直後では、蒸発器として機能する各室外機の室外熱交換器で発揮される蒸発能力の合計値が凝縮能力の合計値に対して一時的に過大となって蒸発能力の合計値と凝縮能力の合計値との能力差が一時的に大きくなる。このとき、蒸発能力の合計値と凝縮能力の合計値との能力差が一時的に大きくなることに起因して運転させる室外機の圧縮機に吸入される冷媒の温度が高くなり、ひいては圧縮機から吐出される冷媒の温度が高くなって吐出圧力が圧力の使用範囲の上限値を超える恐れがある。
以上に説明したように、空気調和装置1の冷房運転時あるいは暖房運転時に、凝縮能力に対し蒸発能力が過多となって吐出圧力が圧力の使用範囲の上限値を超える場合や、蒸発能力に対し凝縮能力が過多となって吸入圧力が圧力の使用範囲の下限値を下回る場合は、駆動している圧縮機が故障する恐れがある。そこで、圧縮機の吐出圧力や吸入圧力が上述した使用範囲を逸脱する値となれば、圧縮機の故障を防ぐために圧縮機を停止させる圧力保護停止を行う。
空気調和装置1が冷房運転を行っているときに、駆動している圧縮機が高圧保護停止した場合、つまり、凝縮能力に対し蒸発能力が過多となったことが原因で吐出圧力が圧力の使用範囲の上限値を超えた場合は、室外機制御手段200のCPU210aは、空気調和装置1の再起動時に、再起動時制御テーブル300に記載のように、全ての室外機2a~2dを起動させるとともに、室外機2a~2d毎に第1圧縮機20-1a~20-1dあるいは第2圧縮機20-2a~20-2dのうちのいずれか1台を当該圧縮機の許容回転数範囲の下限値(以降、最低回転数と記載する)、例えば20rpsで起動する。
空気調和装置1が冷房運転を行っているときに、駆動している圧縮機が低圧保護停止した場合、つまり、蒸発能力に対し凝縮能力が過多となったことが原因で吸入圧力が圧力の使用範囲の下限値を下回った場合は、CPU210aは、空気調和装置1の再起動時に、再起動時制御テーブル300に記載のように、室外機2a~2dのうちいずれか1台、例えば、室外機2aを起動させるとともに、室外機2aにおいて第1圧縮機20-1adあるいは第2圧縮機20-2aのうちのいずれか1台を当該圧縮機の許容回転数範囲の下限値で起動する。
空気調和装置1が暖房運転を行っているときに、駆動している圧縮機が高圧保護停止した場合、つまり、凝縮能力に対し蒸発能力が過多となったことが原因で吐出圧力が圧力の使用範囲の上限値を超えた場合は、室外機制御手段200のCPU210aは、空気調和装置1の再起動時に、再起動時制御テーブル300に記載のように、室外機2a~2dのうちいずれか1台、例えば、室外機2aを起動させるとともに、室外機2aにおいて第1圧縮機20-1adあるいは第2圧縮機20-2aのうちのいずれか1台を当該圧縮機の許容回転数範囲の下限値で起動する。
空気調和装置1が暖房運転を行っているときに、駆動している圧縮機が低圧保護停止した場合、つまり、蒸発能力に対し凝縮能力が過多となったことが原因で吸入圧力が圧力の使用範囲の下限値を下回った場合は、CPU210aは、空気調和装置1の再起動時に、再起動時制御テーブル300に記載のように、全ての室外機2a~2dを起動させるとともに、各室外機2a~2dにおいて第1圧縮機20-1a~20-1dあるいは第2圧縮機20-2a~20-2dのうちのいずれか1台を当該圧縮機の許容回転数範囲の下限値で起動する。
2a~2d 室外機
5-1~5-10 室内機
20-1a~20-1d 第1圧縮機
20-2a~20-2d 第2圧縮機
22a~22d 四方弁
23a~23d 室外熱交換器
24a~24d 室外機膨張弁
31a~31d 吐出圧力センサ
32a~32d 吸入圧力センサ
51 室内熱交換器
52 室内機膨張弁
200a~200d 室外機制御手段
210a~210d CPU
300 再起動時制御テーブル
Claims (4)
- 複数の圧縮機と室外熱交換器を有する複数の室外機と、同複数の室外機に冷媒配管で接続され室内熱交換器を有する複数の室内機と、前記複数の圧縮機から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、前記複数の圧縮機に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサと、前記複数の圧縮機を制御する制御手段と、
を有する空気調和装置であって、
前記制御手段は、
前記複数の室外熱交換器が凝縮器として機能するとともに前記複数の室内熱交換器が蒸発器として機能するとき、あるいは、前記複数の室外熱交換器が蒸発器として機能するとともに前記複数の室内熱交換器が凝縮器として機能するとき、
一時的に凝縮器で発揮される凝縮能力と蒸発器で発揮される蒸発能力との差が大きくなることに起因して、前記吐出圧力センサで検出した吐出圧力が所定の上限値を超えた場合、あるいは、前記吸入圧力センサで検出した吸入圧力が所定の下限値を下回った場合は、前記複数の室外機のうちの運転している室外機の圧縮機を停止させて空調運転を停止させる圧力保護停止を実行し、
前記圧力保護停止を実行した後に空調運転を再開させるとき、凝縮器で発揮される凝縮能力と蒸発器で発揮される蒸発能力との差が前記圧力保護停止を実行した際の凝縮能力と蒸発能力との差より小さくなるように、再起動させる前記室外機の台数を決定する、
ことを特徴とする空気調和装置。 - 前記制御手段は、
前記複数の室外熱交換器が凝縮器として機能するとともに前記複数の室内熱交換器が蒸発器として機能するとき、
凝縮器で発揮される凝縮能力に対して蒸発器で発揮される蒸発能力が過多であることに起因して前記吐出圧力センサで検出した吐出圧力が所定の上限値を超えて前記圧力保護停止を実行した場合は、空調運転を再開させるときに全ての前記室外機を起動し、
蒸発器で発揮される蒸発能力に対して凝縮器で発揮される凝縮能力が過多であることに起因して前記吸入圧力センサで検出した吸入圧力が所定の下限値を下回った場合は、空調運転を再開させるときに前記複数の室外機のうちのいずれか1台を起動する、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御手段は、
前記複数の室外熱交換器が蒸発器として機能するとともに前記複数の室内熱交換器が凝縮器として機能するとき、
凝縮器で発揮される凝縮能力に対して蒸発器で発揮される蒸発能力が過多であることに起因して前記吐出圧力センサで検出した吐出圧力が所定の上限値を超えて前記圧力保護停止を実行した場合は、空調運転を再開させるときに前記複数の室外機のうちのいずれか1台を起動し、
蒸発器で発揮される蒸発能力に対して凝縮器で発揮される凝縮能力が過多であることに起因して前記吸入圧力センサで検出した吸入圧力が所定の下限値を下回った場合は、空調運転を再開させるときに全ての前記室外機を起動する、
ことを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御手段は、
前記圧力保護停止後に空調運転を再開させるとき、前記起動させる室外機の前記圧縮機を最低回転数とする、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の空気調和装置。
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