WO2022059154A1

WO2022059154A1 - 空気調和機

Info

Publication number: WO2022059154A1
Application number: PCT/JP2020/035356
Authority: WO
Inventors: 啓伊内; 賢三浦
Original assignee: 東芝キヤリア株式会社
Priority date: 2020-09-17
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2022-03-24
Also published as: US20230221023A1; CN116113796A; JPWO2022059154A1; JP7476328B2

Abstract

本発明は、複数の室外機のうちに室外機の故障が生じても空調性を維持できる空気調和機を提供することを目的とする。　２台以上の室外機と、１台以上の室内機とが、同一の冷媒配管に並列に接続された空気調和機は、前記２台以上の室外機の運転能力に基づいて、前記２台以上の室外機の運転優先順位を決定する制御部を備える。前記制御部は、前記２台以上の室外機の運転優先順位を、一定時間毎に前記室外機の運転能力が大きい順と、前記室外機の運転能力が小さい順とに変更する。

Description

空気調和機

　実施形態は、空気調和機に関する。

　複数台の室外機を同一の冷媒系統へ並列に接続するタイプの空気調和機において、各室外機の運転積算時間を均一化させるために室外機単位でのローテーション制御を行う技術が知られている。

特開平６－２４９５２９号公報特開２００３－１６６７４０号公報

　しかしながら、既述の技術では、複数の室外機のうち１台が故障した場合、故障直後は複数台あるうちの正常な室外機が継続運転することで、運転の継続は可能である。ところが、この継続運転では、能力不足となり、空調性を損なう事態が生じていた。さらに、空気調和機の全室外機が停止した後、再度、空気調和機が運転を開始する際に、故障した室外機の運転優先順位が上位にある場合、能力不足となるだけでなく、運転開始ができなくなる場合もあった。また、異常停止や異常を検出した室外機の運転優先順位が上位にあった場合、不調である室外機が運転中に頻繁に停止し、又は、能力不足となり、空調性を損なうことがあり、このような場合には、使用者に不快感を与えていた。
　実施形態は、複数の室外機のうちに室外機の故障が生じても空調性を維持できる空気調和機を提供することにある。

　一実施形態によると、２台以上の室外機と、１台以上の室内機とが、同一の冷媒配管に並列に接続された空気調和機は、前記２台以上の室外機の運転優先順位を決定する制御部を備える。前記制御部は、前記２台以上の室外機の運転能力に基づいて、前記２台以上の室外機の運転優先順位を、一定時間毎に前記室外機の運転能力が大きい順と、前記室外機の運転能力が小さい順とに変更する。

図１は、空気調和機の全体構成の一例を示す模式図である。図２は、制御の一例を示すフローチャートである。図３は、制御の一例を示すフローチャートである。

　以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して、詳細な説明を省略する場合もある。
（第１実施形態）
　以下、第１の実施形態における空気調和機について図面を参照して説明する。
　図１は、空気調和機１の全体構成の一例を示す模式図である。なお、図１においては、一例として、空気調和機１が４台の室外機、及び５台の室内機を有する場合で説明するが、室外機の台数、及び室内機の台数は、この台数に限定されるものではない。

　図１に示すように、空気調和機１は、並列に配置された室外機４台として、室外機２、室外機３、室外機４、及び室外機５を有している。また、空気調和機１は、並列に配置された室内機５台として、室内機６、室内機７、室内機８、室内機９、及び室内機Ａを有している。室外機２、室外機３、室外機４、及び室外機５と、室内機６、室内機７、室内機８、室内機９、及び室内機Ａとは、電気配線１００、及び冷媒配管２００を介して接続されている。

　室外機２、室外機３、室外機４、及び室外機５は、それぞれ、主たる要素として、図示を省略するが、油の量を検出するセンサを備える圧縮機、逆止弁、オイルセパレータ、四方弁、熱交換器、膨張弁、リキッドタンク、室外ユニットファン、アキュムレータ、開閉弁、及び冷媒配管２００へ流れる冷媒の流量を検出するセンサを備えている。

　室外機２、室外機３、室外機４、及び室外機５は、それぞれ、制御装置２１、制御装置３１、制御装置４１、及び制御装置５１を有している。各制御装置２１、制御装置３１、制御装置４１、及び制御装置５１は、それぞれ、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置（不揮発メモリ）、入出力回路、タイマなどを含み、所定の演算処理を実行する。また、電気配線１００を介して制御装置２１、制御装置３１、制御装置４１、及び制御装置５１が通信可能に構成され、相互に情報を送受信可能になっている。なお、各室外機２～５の圧縮機が備えるセンサ、及び、冷媒の流量を検出するセンサが検出する検出値は、それぞれの制御装置２１、制御装置３１、制御装置４１、及び制御装置５１に出力される。

　また、室外機２が有する制御装置２１は、他の室外機３、室外機４、及び室外機５の制御装置３１、制御装置４１、及び制御装置５１からそれぞれ受信する通信情報に基づいて、運転積算時間の算出、各室外機２～室外機５の運転能力の算出、及び後述する運転優先順位の変更等の空気調和機１の統括的な制御を実行する。なお、本実施形態では、制御装置２１が統括的な役割を果たす制御装置であるが、この統括的な役割は、制御装置３１、制御装置４１、又は制御装置５１であってもよい。また、所定のタイミングで統括的な役割を果たす制御装置が、制御装置２１、制御装置３１、制御装置４１、及び制御装置５１の間で入れ代わってもよい。さらに、制御装置２１、制御装置３１、制御装置４１、及び制御装置５１のうちの複数の制御装置で既述の統括的な役割を果たすようにしてもよい。

　室内機６、室内機７、室内機８、室内機９、及び室内機Ａは、それぞれ、建屋、ビル内に設置され、設置された空間の空気の温度を調整する。

　室内機６、室内機７、室内機８、室内機９、及び室内機Ａは、それぞれ、制御装置６１、制御装置７１、制御装置８１、制御装置９１、及び制御装置Ａ１を有している。制御装置６１、制御装置７１、制御装置８１、制御装置９１、及び制御装置Ａ１は、電気配線１００を介して室外機の制御装置、特に統括的な役割を果たす制御装置２１と通信を行う。

　上記のように構成される空気調和機１において、制御装置２１は、室内機６～９，Ａが設置された室内の空気を調和するために室外機２、室外機３、室外機４、及び室外機５のうちから稼働する室外機を運転優先順位に基づいて選択し、動作させる。図２は、空気調和機１の制御装置２１が実行する制御の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、制御装置２１内のメモリに格納されるプログラムをＣＰＵが実行することにより、以下の処理を実現することとするが、制御装置２１内に回路を設け、当該回路により以下の処理を実現するようにしてもよい。

　図２に示すように、制御装置２１は、所定のタイミングで空気調和機１の運転を開始する（ＳＴ１０１）。例えば、所定の時刻になったタイミングや運転開始の指示に基づいて、空気調和機１の運転が開始される。

　次に、制御装置２１は、各室外機（室外機２から室外機５）の運転優先順位を運転能力の大きい順に設定する（ＳＴ１０２）。例えば、室外機２～５の運転能力が、室外機２＞室外機３＞室外機４＞室外機５である場合には、運転優先順位が、室外機２は優先順位Ｐ１、室外機３は優先順位Ｐ２、室外機４は優先順位Ｐ３、室外機５は優先順位Ｐ４になる。本実施形態では、優先順位の優先度は、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４であり、優先順位Ｐ１が最も優先度が高く、優先順位Ｐ４が最も優先度が低い。

　次に、制御装置２１は、室外機２から室外機５の中で故障して停止している室外機があるか否かを判定する（ＳＴ１０３）。故障して停止している室外機は、運転動作が不能になり、停止している室外機である。故障して停止している室外機があると判定した場合（ＳＴ１０３：ＹＥＳ）、制御装置２１は、全室外機２から室外機５が全て故障停止しているか否かを判定する（ＳＴ１０４）。全室外機２から室外機５が全て故障停止していると判定した場合（ＳＴ１０４：ＹＥＳ）、制御装置２１は、運転をストップし（ＳＴ１１７）し、運転を終了する。

　また、全室外機２から室外機５が全て故障停止していないと判定した場合（ＳＴ１０４：ＮＯ）、制御装置２１は、既に故障して停止している室外機があるか否かを判定する（ＳＴ１０５）。既に故障して停止している室外機があると判定した場合（ＳＴ１０５：ＹＥＳ）、制御装置２１は、故障停止した室外機の運転優先順位を最下位に準ずる下位に固定する（ＳＴ１０６）。例えば、今回、室外機３が故障停止したと判定された際に、既に室外機４が故障停止している場合は、室外機４が優先順位Ｐ４に固定されているため、室外機３の優先順位は、最下位のＰ４に準ずる（言い換えれば、最下位より１つ優先度が高い）Ｐ３に固定される。

　既に故障停止している室外機がないと判定した場合（ＳＴ１０５：ＮＯ）、制御装置２１は、故障停止した室外機の運転優先順位を最下位に固定する（ＳＴ１０７）。例えば、今回、室外機３が故障停止したと判定された際に、既に故障停止している室外機が存在しない場合は、室外機３の優先順位は、最下位の優先順位Ｐ４に固定される。

　ステップＳＴ１０６の処理、又はステップＳＴ１０７の処理の後、制御装置２１は、異常検出した室外機があるか否かを判定する（ＳＴ１０８）。室外機の異常は、例えば、圧縮機の油分が不足、又は冷媒配管２００に流れる冷媒の不足を検出した場合であり、運転は可能であるが、要求されるパフォーマンスを発揮できない可能性がある状態である。これらは、電気配線１００を介して制御装置２１が他の制御装置３１～５１から受信する情報に基づいて検出することが可能である。異常検出した室外機があると判定した場合（ＳＴ１０８：ＹＥＳ）、制御装置２１は、異常検出した室外機の運転優先順位を最下位に準ずる下位に変更する（ＳＴ１０９）。例えば、既に室外機３が故障停止しており、室外機３が優先順位Ｐ４に固定されている場合、今回、室外機５に異常が検出された場合、室外機５の運転優先順位が優先順位Ｐ３に変更される。

　ステップＳＴ１０９の処理が終了し、又はステップＳＴ１０８において異常検出した室外機がないと判定した場合（ＳＴ１０８：ＮＯ）、制御装置２１は、運転優先順位が低下した室外機が上位であった場合、下位の室外機の運転優先順位を１つ繰り上げる（ＳＴ１１２）。例えば、運転優先順位の設定が、室外機２は優先順位Ｐ１、室外機３は優先順位Ｐ２、室外機４は優先順位Ｐ３、室外機５は優先順位Ｐ４である場合、室外機３が故障停止した場合、室外機３の運転優先順位を優先順位Ｐ４に固定し、運転優先順位が室外機３より下位であった室外機４、及び室外機５の運転優先順位をそれぞれ優先順位Ｐ２、及びＰ３に１つずつ繰り上げる。また、運転優先順位が室外機３より上位であった室外機２の運転優先順位は、優先順位Ｐ１から変更せずに優先順位Ｐ１のままである。

　一方、故障停止した室外機がないと判定した場合（ＳＴ１０３：ＮＯ）、制御装置２１は、異常検出した室外機があるか否かを判定する（ＳＴ１１０）。異常を検出した室外機は、既述のように、圧縮機の油分が不足、冷媒配管２００に流れる冷媒の不足を検出した場合のように、運転停止信号を受信した場合、サーモオフ等の正常停止以外の原因に起因して停止した室外機である。異常検出した室外機があると判定した場合（ＳＴ１１０：ＹＥＳ）、制御装置２１は、異常検出した室外機の運転優先順位を最下位に準ずる下位に変更する（ＳＴ１１１）。例えば、今回、室外機３が異常検出したと判定された際に、既に故障停止している室外機が存在しない場合は、室外機３の優先順位は、最下位の優先順位Ｐ４に固定され、既に故障停止している室外機が１つ存在する場合は、最下位に準ずる優先順位Ｐ３に変更される。

　このようにステップＳＴ１１２の処理が終了し、又は、ステップＳＴ１１０の処理で異常検出した室外機がないと判定した場合（ＳＴ１１０：ＮＯ）、制御装置２１は、積算運転時間がＴ時間を経過したか否かを判定する（ＳＴ１１３）。ここで、Ｔ時間は、予め規定された規定時間であり、一例をあげれば、Ｔ時間は３０時間と規定される。積算運転時間がＴ時間を経過したと判定した場合（ＳＴ１１３：ＹＥＳ）、制御装置２１は、故障停止、又は異常を検出している室外機を除き、運転優先順位（運転能力の大きい順と小さい順）を逆転する（ＳＴ１１４）。例えば、故障停止している室外機、及び異常停止した室外機が無い場合において、室外機２は優先順位Ｐ１、室外機３は優先順位Ｐ２、室外機４は優先順位Ｐ３、室外機５は優先順位Ｐ４である場合、室外機２は優先順位Ｐ４、室外機３は優先順位Ｐ３、室外機４は優先順位Ｐ２、室外機５は優先順位Ｐ１に運転優先順位が変更される。また、室外機５が故障停止している場合においては、室外機５が優先順位Ｐ４に固定されているため運転優先順位の変更から除外され、室外機２は優先順位Ｐ１、室外機３は優先順位Ｐ２、室外機４は優先順位Ｐ３である場合、室外機２は優先順位Ｐ３、室外機３は優先順位Ｐ２、室外機４は優先順位Ｐ１に変更される。なお、制御装置２１により積算運転時間がＴ時間を経過していないと判定された場合（ＳＴ１１３：ＮＯ）、処理は、ステップＳＴ１０３の処理へ戻る。

　ステップＳＴ１１４の処理を終了した後、制御装置２１は、積算運転時間をリセットする（ＳＴ１１５）。そして、制御装置２１は、運転停止信号を受信したか否かを判定する（ＳＴ１１６）。運転停止信号は、所定の時刻になったタイミングや運転停止の指示に基づいて、制御装置２１に送信される。運転停止信号を受信したと判定した場合（ＳＴ１１６：ＹＥＳ）、制御装置２１は、空気調和機１の運転をストップし（ＳＴ１１７）、運転を終了する。一方、制御装置２１により運転停止信号を受信していないと判定された場合（ＳＴ１１６：ＮＯ）、処理は、ステップＳＴ１０３の処理へ戻る。

　以上のように、制御装置２１が、故障停止した室外機を除いて、又は故障停止した室外機、及び異常を検出した室外機を除いて、積算運転時間がＴ時間（つまり、一定期間）を経過する毎に、室外機の能力に応じた運転優先順位を逆転することにより、室外機２～５の運転時間を均一化することができる。また、制御装置２１が故障停止した室外機の運転優先順位を最下位に固定することにより、空気調和機１は、その他の室外機により使用者の要求に応じた通常運転を行うことができるため、使用者に不便を与えることなく空調を行うことができる。さらに、制御装置２１は、異常検出した室外機を最下位、又は、最下位より１つ高い順位にすることにより、異常検出した室外機の運転頻度を低下させる。これにより、空気調和機１は、異常検出した室外機が停止する事態の発生を抑止し、使用者に不便を与えることがなく、空調を行うことができる。

　（第２実施形態）
　本実施形態は、空気調和機１に含まれる室外機の運転優先順位の設定を変更するように構成された点が上記第１実施形態と異なっている。したがって、運転優先順位の設定を変更する処理について詳細に説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、これらについては詳細な説明は省略する。

　図３は、空気調和機１の制御装置２１が実行する制御の一例を示すフローチャートである。
　図３に示すように、制御装置２１は、所定のタイミングで空気調和機１の運転を開始する（ＳＴ２０１）。例えば、所定の時刻になったタイミングや運転開始の指示に基づいて、空気調和機１の運転が開始されるのは、上記ステップＳＴ１０１の処理と同様である。

　次に、制御装置２１は、各室外機（室外機２から室外機５）の運転優先順位を設定する（ＳＴ２０２）。例えば、制御装置２１は、室外機２の優先順位をＰ１、室外機３の優先順位をＰ２、室外機４の優先順位をＰ３、室外機５の優先順位をＰ４と設定する。

　次に、制御装置２１は、ステップＳＴ２０３からステップＳＴ２１３の処理を実行する。このステップＳＴ２０３からステップＳＴ２１３の処理は、既述のステップＳＴ１０３からステップＳＴ１１３の処理とそれぞれ同様の処理である（参照：図２）。このため、ステップＳＴ２０３かステップＳＴ２１３の処理の説明は省略する。

　ステップＳＴ２１３において、積算運転時間がＴ時間を経過したと判定した場合（ＳＴ２１３：ＹＥＳ）、制御装置２１は、運転優先順位が最上位の室外機の運転優先順位を故障又は異常検出していない室外機の中で最下位に変更する（ＳＴ２１４）。ステップＳＴ２１４の処理を終えると、制御装置２１は、故障又は異常検出していない室外機の中で運転優先順位が最上位以外だった室外機の運転優先順位を１つ繰り上げる（ＳＴ１１５）。

　例えば、室外機３が故障停止しており、運転優先順位の設定が室外機２は優先順位Ｐ１、室外機３は優先順位Ｐ４、室外機４は優先順位Ｐ２、室外機５は優先順位Ｐ３である場合、運転優先順位が最上位である室外機２の運転優先順位が故障停止していない室外機の中で最下位の優先順位Ｐ３になる。また、室外機４は優先順位Ｐ２から優先順位Ｐ１になり、室外機５は優先順位Ｐ３から優先順位Ｐ２になり、優先順位がそれぞれ１つ繰り上がる。このように室外機３の優先順位Ｐ４を除いて、室外機２，４，５で優先順位が変更される。

　次に、制御装置２１が、積算運転時間をリセットし（ＳＴ２１６）、運転停止信号受信したか否かを判定し（ＳＴ２１７）、運転停止信号を受信した場合（ＳＴ２１７：ＹＥＳ）、空気調和機１の運転をストップして（ＳＴ２１８）、処理を終了し、運転低信号を受信していないと判定した場合、ステップＳＴ２０３の処理へ戻るのは、上記第１実施形態と同様である。

　以上のように、制御装置２１が、故障停止した室外機を除いて、又は故障停止した室外機、及び異常を検出した室外機を除いて、運転優先順位を変更することにより、空気調和機１は、他の室外機が通常通りの運転を行うことができ、使用者に不便を与えることなく、空調を行うことができる。

　なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…空気調和機、２～５…室外機、６～９，Ａ…室内機、２１～５１…制御装置、６１～９１，Ａ１…制御装置、１００…電気配線、２００…冷媒配管、Ｐ１～Ｐ４…優先順位

Claims

　２台以上の室外機と、１台以上の室内機とが、同一の冷媒配管に並列に接続された空気調和機であって、
　前記２台以上の室外機の運転能力に基づいて、前記２台以上の室外機の運転優先順位を決定する制御部を備え、
　前記制御部は、前記２台以上の室外機の運転優先順位を、一定時間毎に前記室外機の運転能力が大きい順と、前記室外機の運転能力が小さい順とに変更する、
空気調和機。
　前記制御部は、前記２台以上の室外機のうち故障により停止した室外機が存在する場合、当該室外機の前記運転優先順位を最下位に固定する、
請求項１に記載の空気調和機。
　前記制御部は、前記運転優先順位を最下位に固定した室外機以外の室外機に異常を検出した場合、当該異常を検出した室外機の運転優先順位を前記最下位の１つ優先度が高い順位にする、
請求項２に記載の空気調和機。
　前記制御部は、前記室外機から異常を検出して停止した室外機の運転優先順位を最下位とする、
請求項１に記載の空気調和機。
　前記制御部は、前記異常を検出して停止した前記室外機以外の室外機が故障により停止した場合、前記故障により停止した室外機の前記運転優先順位を最下位に固定すると共に、前記異常を検出して停止した室外機の運転優先順位を最下位から１つ繰り上げる、
請求項４に記載の空気調和機。
　前記室外機は、圧縮機を含み、
　前記制御部は、前記圧縮機の油不足を検出した場合、当該圧縮機を含む室外機の異常を検出する、
請求項３に記載の空気調和機。
　前記制御部は、前記冷媒配管を介して流れる冷媒の冷媒不足を検出した場合、前圧縮機の冷媒が所定値以下である前記室外機を検出した場合、当該検出した室外機の異常を検出する、
請求項３に記載の空気調和機。
　前記制御部は、前記故障して停止した前記運転優先順位が最下位の前記室外機を除いて前記運転優先順位を決定する、
請求項２に記載の空気調和機。
　前記制御部は、前記故障して停止した前記運転優先順位が最下位の前記室外機、及び前記異常を検出して停止した前記最下位より１つ優先度が高い前記室外機を除いて前記運転優先順位を決定する、
請求項３に記載の空気調和機。
　前記制御部は、前記空気調和機の運転開始後、所定の累積運転時間を経過したときに前記運転優先順位の変更を行う、
請求項１に記載の空気調和機。