JP3143378B2 - 空気調和機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一台の熱源側ユニ
ットに対して複数台の利用側ユニットが配管接続され、
一台の熱源側ユニットから夫々の利用側ユニットへ熱媒
体を循環させて空調運転を行う所謂マルチと称される空
気調和機の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より室内の冷房、或いは、冷暖房を
行なう空気調和機は、一台の室外機に対して一台の室内
機が配管接続される構成であったが、近年では一台の室
外機に対して複数台の室内機を配管接続し、室外機に設
けた制御回路と室内機に設けた制御回路との間で制御デ
ータを送受して複数台の室内機により空調するマルチ構
成が採られるようになって来た。

【０００３】この場合、室外機と各室内機の配管接続は
室外機からの配管に複数の分流弁を設け、これをそれぞ
れ開閉することにより各室内機への冷媒供給を制御する
ように構成されている。また、この室外機の制御回路
は、基板上に設けられたマイクロコンピュータ（以下、
マイコンと称する）一個により構成されており、各室内
機に設けられたマイコンとの間でデータの授受を行って
室外機のコンプレッサやファンの制御を行っていた。

【０００４】また、各室内機のマイコンを室外機のマイ
コンにアドレス設定するためには、従来では設置時に人
手によって室内機のアドレスを一台づつ設定する方法が
採られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る従
来の方法では誤配線により間違ってアドレス設定される
危険性があり、その場合には設定・試運転をやり直さな
ければならず、極めて煩雑なものであった。

【０００６】本発明は係る従来の技術的課題を解決する
ために成されたものであり、一台の熱源側ユニットに接
続された多数の利用側ユニットを自動的にアドレス設定
することができる空気調和機の制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、単一の
熱源側ユニットと複数台の利用側ユニットを熱媒体循環
用の配管で接続し、前記熱源側ユニットと前記利用側ユ
ニットとの間で前記熱媒体を循環させるように成した空
気調和機において、前記夫々の利用側ユニットに設けら
れ、この利用側ユニットの運転を制御する利用側制御手
段と、前記熱源側ユニットに設けられ、この熱源側ユニ
ットの運転を制御する主制御手段と、この主制御手段と
データの授受を可能に電気的に接続された複数の拡張制
御手段と、前記複数の利用側ユニットを前記複数の拡張
手段の中から夫々特定の拡張制御手段へデータをの授受
を可能に電気的につなげる複数の信号線とを備え、前記
利用側制御手段と主制御手段との間のデータの授受を前
記拡張制御手段を介して行うと共に、前記各拡張制御手
段は前記利用側制御手段からのデータ長を前記主制御手
段に適合した状態に変換して主制御手段に送信するもの
である。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、図面に基づき本発明の実施
の形態を詳述する。図１は本発明の空気調和機の冷媒回
路図（主に室外ユニットの冷媒回路図でありこの図にお
いて、本発明の空気調和機は、一台の室外ユニット２
（熱源側ユニット）と、それに配管接続された複数台の
室内ユニット１４ａ、１４ｂ、・・・（利用側ユニッ
ト）とから構成されている。

【００１１】室外ユニット２には圧縮機３、四方弁８
（冷房運転と暖房運転とで流路が切換わる）、熱源側熱
交換器４、レシーバータンク５、アキュムレータ７など
が設けられ、室内ユニット１４ａには利用側熱交換器１
５ａ、減圧装置１７ａ（電動膨張弁やキャピラリーチュ
ーブなど）が設けられている。

【００１２】前記四方弁８の入口は圧縮機３の吐出配管
３Ａに接続されており、四方弁８の出口はアキュムレー
タ７を経て圧縮機３の吸込配管３Ｂに接続されている。

【００１３】また、四方弁８の一方の接続口には熱源側
熱交換器４が接続されると共に、熱源側熱交換器４の出
口にはレシーバータンク５が接続され、レシーバータン
ク５はメイン弁１１を経てサービスバルブ１８に接続さ
れている。そして、このサービスバルブ１８に複数の分
流弁６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ・・・が接続される。尚、
この分流弁６ａ・・・は４個一組で複数組増設可能とさ
れている。

【００１４】更に、四方弁８の他方の接続口にはマフラ
ー１２が接続され、マフラー１２はサービスバルブ１３
に接続される。そして、このサービスバルブ１３に複数
の接続弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ・・・が接続
される。尚、この接続弁１６ａ・・・も４個一組で複数
組増設可能とされている。

【００１５】分流弁６ａと接続弁１６ａとの間には室内
ユニット１４ａの利用側熱交換器１５ａ（図示しない室
内ファンを有する）及び減圧装置１７ａが直列に接続さ
れている。室内ユニット１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは室内
ユニット１４ａと同じ構成を備えるものであり、この室
内ユニットは必要に応じて分流弁と接続弁との間に接続
される。

【００１６】尚、９は熱源側熱交換器４に圧縮機３から
吐出される高温冷媒を直接供給して除霜するための除霜
弁、１０はレシーバータンク５内又は配管内の液冷媒を
圧縮機３内に供給して冷却（リキッドインジェクショ
ン）するリキッド弁である。また、熱源側熱交換器４に
は図示しない室外ファンが対設されて空冷される。

【００１７】以上の構成で、空気調和機の冷房運転時は
（例えば分流弁６ａが開いているものとする。他の室内
ユニットが接続されている場合も同様な冷媒の流れにな
るので、室内ユニット１４ａに限って説明する。）、圧
縮機３が運転されると、圧縮機３から吐出された高温高
圧のガス冷媒は四方弁８を経て熱源側熱交換器４に流入
し、そこで放熱して凝縮される。熱源側熱交換器４から
出た液冷媒は、レシーバータンク５に溜まった後、メイ
ン弁１１、サービスバルブ１８、分流弁６ａと流れて室
外ユニット２から流出し、室内ユニット１４ａの減圧装
置１７ａで減圧された後、利用側熱交換器１４ａで蒸発
して室内ユニット１４ａによる冷房運転を可能にする。
次いで、蒸発してガス化した冷媒は室内ユニット１４ａ
から流出し、接続弁１６から室外ユニット２に戻る。そ
して、マフラー１２、四方弁８及びアキュムレータ７を
経て、吸込配管３Ｂから圧縮機３に吸引される。これに
よって、熱源側熱交換器４は凝縮器となり、利用側熱交
換器１５は蒸発器となる。

【００１８】次に、暖房運転時は、圧縮機３が運転され
ると、圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒は四
方弁８、マフラー１２を経て接続弁１６から室内ユニッ
ト１４ａに流入する。そして、このガス冷媒は減圧装置
６ａの作用によって利用側熱交換器１５ａで凝縮し室内
ユニット１４ａによる暖房運転を可能にする。

【００１９】利用側熱交換器４から出た液冷媒は、減圧
装置１７を経て分流弁６ａから室外ユニット２に戻り、
メイン弁１１、レシーバータンク５を経て熱源側熱交換
器４に流入する。熱源側熱交換器４に流入した冷媒はそ
こで蒸発し、四方弁８及びアキュムレータ７を経て、吸
込配管３Ｂから圧縮機３に吸引される。これによって、
熱源側熱交換器４は蒸発器となり、利用側熱交換器１５
は凝縮器となる。

【００２０】尚、各室内ユニット１４ａ・・・への冷媒
供給は分流弁６ａ・・・が後述する制御装置１９により
開閉されることによって、制御される。

【００２１】図２は図１に示した空気調和機に用いる制
御装置の要部ブロック図である。この図において、室外
ユニット２には、主に同一基板上に設けられた主制御手
段としての一個の主マイコン（汎用マイクロコンピュー
タ）２１と、この主マイコン２１に並設に接続された拡
張制御手段としての複数の拡張マイコン（汎用マイクロ
コンピュータ）２２ａ、２２ｂ、２２ｃ・・・（実施例
では３個であるが、接続される室内ユニットの数によっ
て変わる）とから構成される。

【００２２】そして、各室内ユニット１４ａ、１４ｂ・
・・は夫々汎用マイクロコンピュータによる制御装置を
備えており、夫々室外ユニット２の拡張マイコン２２
ａ、２２ｂ・・・との間でシリアル通信回路２３ａ、２
３ｂ、２３ｃ・・・を介して一対一のシリアルデータ通
信を行うように構成されている。

【００２３】主マイコン２１には室外ファンを駆動する
ための電動機３０が駆動回路３１を介して接続され、四
方弁８、除霜弁９、リキッド弁１０、メイン弁１１等は
夫々駆動回路３２、３３を介して接続されている。

【００２４】駆動回路３１は主マイコン２１からの信号
に応答して励磁される補助リレーを複数備え、これらの
リレーの励磁に応答する接片の組合せによって電動機３
０の速調端子を選択し電動機３０の速度（室外ファンの
風量）の変更を行う。この電動機３０の速度は主マイコ
ン２１が外気温度、熱源側熱交換器の温度、利用側熱交
換器の温度、冷媒が供給されている室内ユニットの数、
冷凍サイクルの過負荷状態等を判断して、冷房運転の外
気温が高くなるにつれ、室内ユニットの運転台数が多く
なるにつれ、冷凍サイクルが過負荷になるにつれなどの
際に電動機３０の速度が大きくなる方向に制御される。

【００２５】四方弁８は冷房運転（及び逆サイクル除
霜）／暖房運転を切り換える際に、駆動回路３２内の補
助リレーが主マイコン２１からの信号に応答し励磁され
て切り換えられる。同様にして、除霜弁９は暖房運転中
に熱源側熱交換器４の温度が特に下がったときに駆動回
路３２内の補助リレーが主マイコン２１からの信号に応
答し励磁されて流路を開き、リキッド弁１０は圧縮機３
の運転中に圧縮機３の温度（又は吐出ガスの温度）や冷
凍サイクルが過負荷状態になったときに駆動回路３３内
の補助リレーが主マイコン２１からの信号に応答し励磁
されて流路を開き、メイン弁１１は空気調和機の運転中
に駆動回路３２内の補助リレーが主マイコン２１からの
信号に応答し励磁されて流路を開くものである。

【００２６】また圧縮機３も駆動回路３４を介して主マ
イコン２１に接続され、圧縮機３の駆動源に三相誘導電
動機を用いた場合は、駆動回路３４は所定の回転数を得
るために必要な周波数の三相疑似正弦波を得るためのス
イッチング信号に応答してＯＮ／ＯＦＦする三相インバ
ータ回路に相当し、圧縮機３の駆動源に直流電動機（ブ
ラシレスタイプ）を用いた場合は、駆動回路３４は所定
の回転数を得るために必要な直流電圧と固定子巻線への
適な通電切換えを行うためのスイッチング信号に応答し
てＯＮ／ＯＦＦする三相インバータ回路に相当する。
尚、前記所定の回転数は主マイコン２１が夫々の室内ユ
ニット１４ａ、１４ｂ・・・からの要求される冷凍能力
に応じて予め定められたアルゴリズムに従って算出する
ものである。

【００２７】さらに主マイコン２１には拡張マイコン２
２ａ、２２ｂ・・・が接続されてデータの送受が行える
ようになっている。主マイコン２１と拡張マイコン２２
ａ、２２ｂ・・・とは共通の４本の信号線に接続されて
いる。この４本の内１本はデータを同期させるためのク
ロック用の信号線であり、もう１本はデータの開始及び
終了を示すためのコントロール信号用の信号線であり、
夫々のマイコンの同機能用のポートに接続されている。
残り２本は、主マイコン２１から拡張マイコン２２ａ、
２２ｂ・・・へ出力されるデータが流れる出力信号線
と、主マイコン２１が拡張マイコン２２ａ、２２ｂ・・
・から出力されるデータを入力するための入力信号線で
ある。

【００２８】拡張マイコン２２ａ、２２ｂ・・・のそれ
ぞれは外付けのスイッチによって２ビット（拡張マイコ
ンが３個の場合であり、拡張マイコンの搭載可能個数に
応じて増減される）が設定されており、主マイコン２１
のアドレスを「００」とすると拡張マイコンのアドレス
は「０１」、「１０」、「１１」になる。

【００２９】主マイコン２１からデータを出力する際は
指定の拡張マイコンのアドレス（「００」以外）をデー
タの先頭に設けてデータを出力信号線に出力する。アド
レスで指定された拡張マイコンはこのデータを取り込
み、このデータに基づく動作を行う。尚、拡張マイコン
からは主マイコン２１を指定するアドレス「００」を設
けたデータを入力信号線に出力される。

【００３０】主マイコン２１から出力されるデータとし
ては、特定の室内ユニット（例えば）１４ａへデータを
転送させるための制御コードと転送されるデータ、拡張
マイコンのに格納された特定の室内ユニット１４ａから
のデータを主マイコン２１へ出力させるための制御コー
ドからなるデータなどである。

【００３１】夫々の拡張マイコンは、接続されている室
内ユニット１４ａ，１４ｂ、１４ｃ・・・毎に対応する
送受信用の記憶部を有し、室内ユニット１４ａ，１４
ｂ、１４ｃ・・・から送信されたデータは夫々対応する
記憶部に格納し、主マイコン２１からの出力要求に応じ
て入力信号線に出力する。尚、この主マイコン２１から
の出力要求は本実施例では約１〜２秒毎に定期的に行わ
れる。すなわち、これら室内ユニットから送信されたデ
ータは主マイコン２１が定期的にポーリングして制御に
用いている。

【００３２】室内ユニットにデータを送信する際は、拡
張マイコンが送信用の記憶部に一旦格納されたデータを
必要に応じて複数回室内ユニットに送信する。

【００３３】図３は拡張マイコン（例えば２２ａ）と室
内ユニット（例えば１４ａ）との間のデータの送受を可
能にするシリアル通信回路（インターフェース回路）２
３ａの要部電気回路図である。シリアル通信回路２３
ｂ、２３ｃ・・・はシリアル通信回路２３ａと同じ回路
構成である。

【００３４】４１、４２はフォトカプラであり、直流電
源電圧Ｖｃｃと接地ＧＮＤ間に発光素子、受光素子の順
に接続されており、拡張マイコン２２ａからの信号に応
答して発光素子が点滅し、受光素子の出力は拡張マイコ
ン２２ａに供給される。４３、４５はバイアス用の抵
抗、４４はノイズ吸収用のコンデンサである。

【００３５】室内ユニット１４ａに対しては、フォトカ
プラ４１の受光素子及びフォトカプラ４２の発光素子が
ノイズフィルタ４６、保護用抵抗４７、逆接続防止用の
ダイオード４８を介して直列に接続されている。４９は
バイアス用に抵抗、５０は保護用のツェナーダイオード
である。拡張マイコン２２ａからのデータはフォトカプ
ラ４１のＯＮ／ＯＦＦで室内ユニット１４ａに送信さ
れ、室内ユニット１４ａからのデータはフォトカプラ４
２のＯＮ／ＯＦＦで拡張マイコン２２ａに送信される。

【００３６】尚、図中ＣＯＭ、ＡＣには交流電源が接続
され、信号線の一方をＣＯＭで共通にして室内ユニット
１４ａにデータと交流電力とが供給されるものである。

【００３７】次に、図４のフローチャートを参照して試
運転における各室内ユニット１４ａ・・・の制御上のア
ドレス設定を説明する。尚、室外ユニット２及び各室内
ユニット１４ａ・・・（実施例では１２台）はそれぞれ
配管接続されると共に図示しない電源に接続されている
ものとする。

【００３８】まず、図示しない電源が投入されると主マ
イコン２１はリセットされ室内ユニット記憶アドレスを
０とする。ステップＳ１で主マイコン２１は接続された
分流弁６ａ・・を検出し、これにアドレスを割り振り
（この場合、室内ユニット１４ａ・・が１２台接続され
ており、各分流弁６ａ・・・にアドレス１〜１２を割り
振る）ステップＳ２に進みアドレス１の分流弁６ａを開
放する。この場合、所定の室内ユニット１４ａに接続さ
れた分流弁６ａ一カ所を開放し他の分流弁は開放しな
い。

【００３９】次に、ステップＳ３に進み、主マイコン２
１は各室内ユニット１４ａ・・・が運転されているかど
うか判断し、各室内ユニット１４ａ・・・が運転されて
いない場合はステップＳ８に進み、各室内ユニット１４
ａ・・・を運転してステップＳ４に進む。主マイコン２
１は拡張マイコン２２ａ・・を介して各室内ユニットの
制御装置とデータ通信を行ない、所定時間経過後所定の
室内ユニットのデータを収集する。そして、室内ユニッ
ト（この場合、最初の室内ユニット１４ａ）の温度デー
タ等に変化が生じた場合、室内ユニット１４ａからのデ
ータ長を主マイコン２１に適合した状態に変換して主マ
イコン２１に送信し、ステップＳ５に進み室内ユニット
の記憶アドレスに１を加算してステップＳ６に進む。

【００４０】次に主マイコン２１は、開放したアドレス
１の分流弁６ａに接続された室内ユニット１４ａをアド
レス１として記憶する。即ち、主マイコン２１は開放し
たアドレス１の分流弁６ａと、温度変化の生じた室内ユ
ニット１４ａと、この室内ユニット１４ａに配線接続さ
れたシリアル通信回路２３ａのポートと、回路２３ａが
接続された拡張マイコン２２ａのポートをアドレス１と
して記憶し、ステップＳ７に進む。ここで主マイコン２
１は室内ユニットの記憶アドレスの番号が分流弁の数に
達したかどうか判断し、達していなければステップＳ２
に戻り、次のアドレス（この場合アドレス２）の分流弁
を開放（この場合２台目の室内機１４ｂに接続された分
流弁６ｂを開放し他の分流弁は閉じる）する。

【００４１】ステップＳ２でアドレス２の分流弁６ｂを
開放後、ステップＳ３に進み、主マイコン２１は各室内
ユニットが運転されているかどうか判断する。この場合
前回各室内ユニットを運転しているのでステップＳ４に
進み、主マイコン２１は拡張マイコン２２・・を介して
各室内ユニットの制御装置とデータ通信を行ない所定の
室内ユニットのデータを収集する。そして、室内ユニッ
ト（この場合２番目の室内ユニット１４ｂ）の温度デー
タ等に変化が生じた場合、室内ユニット１４ｂからのデ
ータ長を主マイコン２１に適合した状態に変換して主マ
イコン２１に送信し、ステップＳ５に進み室内ユニット
の記憶アドレスに１を加算してステップＳ６に進む。

【００４２】次に主マイコン２１は、開放したアドレス
２の分流弁６ｂに接続された室内ユニット１４ｂをアド
レス２として記憶する。即ち、前述同様主マイコン２１
は開放したアドレス２の分流弁６ｂと、温度変化の生じ
た室内ユニット１４ｂと、この室内ユニット１４ｂに配
線接続された回路２３ｂのポートと、回路２３ｂが接続
された拡張マイコン２２ａのポートをアドレス２として
記憶し、ステップＳ７に進む。ここで主マイコン２１は
室内ユニットの記憶アドレスの番号が分流弁の数に達し
たかどうか判断し、達していなければステップＳ２に戻
り、次のアドレス（この場合アドレス３）の分流弁を開
放（この場合３台目の室内ユニット１４ｃに接続された
分流弁６ｃを開放し他の分流弁閉じる）する。

【００４３】このように、主マイコン２１は分流弁のア
ドレス３、４、５、・・・を順次開放すると共に、各室
内ユニットの制御装置とデータ通信を行なっている。そ
して、室内ユニットからの温度データにより主マイコン
２１は開放した分流弁のアドレス３、４、５、・・・
と、拡張マイコン２２ａ・・と、拡張マイコン２２ａ・
・に接続された回路２３ａ・・と、回路２３ａ・・のそ
れぞれのポートに接続された室内ユニットをアドレス
３、４、５、・・・と順次記憶する。これにより、設置
されたそれぞれの室内ユニットは主マイコン２１の室内
ユニットの記憶アドレスにそれぞれ記憶される。

【００４４】また、ステップＳ４で主マイコン２１は拡
張マイコン２２ａ・・を介して各室内ユニットの制御装
置のデータを収集出来ない場合、ステップＳ９に進み室
内ユニットの温度が変化しない旨の異常警告或いは異常
表示等を行ない終了する。

【００４５】一方、上記設定で最初に接続した室内ユニ
ット１４ａと２番目に接続した室内ユニット１４ｂの接
続が入れ違った場合でも主マイコン２１は多数接続され
た室内ユニットのアドレス番号を順次設定でき、室外ユ
ニット２の制御に支障が生じることがない。また、主マ
イコン２１と各室内ユニット１４・・・の設置場所まで
出向いていって室内ユニットの運転をする煩わしさも解
消できる。

【００４６】尚、実施例では主マイコン２１に拡張マイ
コン２２ａ・・を三個接続し、拡張マイコンに室内ユニ
ットを四台接続したが、それに限らず主マイコン２１に
拡張マイコンを二個或いは四個以上接続し、拡張マイコ
ンに五台以上室内ユニットを接続しても差し支えない。

【００４７】また、実施例では室外ユニット２と室内ユ
ニットとの間で冷媒を循環させる空気調和機について説
明したが、熱源側ユニットにて冷却或いは加熱された冷
水或いは温水（熱媒体）を利用側ユニットに循環させる
所謂チラーユニットにも本発明は有効である。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、熱
源側ユニットの主制御手段に接続された複数の拡張手段
は、信号線を介して利用側制御手段に接続されると共
に、主制御手段は各拡張制御手段を介して各利用側制御
手段との間でデータの授受を行い、且つ、拡張制御手段
は利用側制御手段からのデータ長を主制御手段に適合し
た状態に変換して主制御手段に送信するようにしたの
で、利用側制御手段として種々のマイクロコンピュータ
などを使用できるようになり、汎用性に富むものであ
る。

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和機の室外ユニットの配管構成
図である。

【図２】図１に示した空気調和機に用いる制御装置の要
部ブロック図である。

【図３】拡張マイコンと室内ユニットとの間のデータの
送受を可能にするシリアル通信回路の要部電気回路図で
ある。

【図４】本発明の空気調和機の主マイコンのプログラム
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２ 室外ユニット（熱源側ユニット） ４ 熱源側熱交換器 ６ａ・・・ 分流弁 ８ 四方弁 １４ａ・・ 室内ユニット（利用側ユニット） １５ａ 利用側熱交換器 ２１ 主マイコン（主制御手段） ２２ａ・・ 拡張マイコン（拡張制御手段）

フロントページの続き (72)発明者 新井 功 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 時崎 久 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−55456（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−76341（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273943（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323611（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 11/02 F24F 11/02 102

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一の熱源側ユニットと複数台の利用側ユ
   ニットを熱媒体循環用の配管で接続し、前記熱源側ユニ
   ットと前記利用側ユニットとの間で前記熱媒体を循環さ
   せるように成した空気調和機において、 前記夫々の利用側ユニットに設けられ、この利用側ユニ
   ットの運転を制御する利用側制御手段と、前記熱源側ユ
   ニットに設けられ、この熱源側ユニットの運転を制御す
   る主制御手段と、この主制御手段とデータの授受を可能
   に電気的に接続された複数の拡張制御手段と、前記複数
   の利用側ユニットを前記複数の拡張手段の中から夫々特
   定の拡張制御手段へデータをの授受を可能に電気的につ
   なげる複数の信号線とを備え、前記利用側制御手段と主
   制御手段との間のデータの授受を前記拡張制御手段を介
   して行うと共に、前記各拡張制御手段は前記利用側制御
   手段からのデータ長を前記主制御手段に適合した状態に
   変換して主制御手段に送信することを特徴とした空気調
   和機の制御装置。