JP4316933B2

JP4316933B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP4316933B2
Application number: JP2003158391A
Authority: JP
Inventors: 聖隆上野
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-06-03
Also published as: KR20060030856A; WO2004109192A1; EP1630484A1; JP2004360966A; CN1798942A; ES2649262T3; KR100790203B1; EP1630484A4; CN100394118C; EP1630484B1

Description

【０００１】
【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

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。