(57)【要約】【課題】圧縮機の冷媒吐出圧力が所定値より高い場合に、騒音値が規定値に比べて余裕があるときには、複数の送風機のうち運転中の送風機の回転数を上げ、騒音値の規定値まで風量を上げることで圧縮機の冷媒吐出圧力を抑制し、圧縮機を安定して動作させることを目的とする。【解決手段】制御部は、吐出側冷媒状態を検出するセンサーの検出値が第１設定値を超えている場合に、複数の送風機のうち運転中の送風機における騒音の合成音圧レベルが規定値未満のときには、合成音圧レベルが規定値以下となる範囲で運転中の送風機の回転数を増加する制御を行う。【選択図】図２
2014215008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器が配管接続された冷凍サイクルを複数備え、前記室外熱交換器に対応して設けられた容量制御が可能な複数の送風機と、前記圧縮機の吐出側冷媒状態を検出するセンサーと、前記複数の送風機の駆動を制御する制御部を備えた空気調和装置であって、
前記制御部は、前記センサーの検出値が第１設定値を超えている場合に、前記複数の送風機のうち運転中の送風機における騒音の合成音圧レベルが規定値未満のときには、前記合成音圧レベルが前記規定値以下となる範囲で前記運転中の送風機の回転数を増加させる制御を行うことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記制御部は、停止している前記送風機がある場合に前記運転中の送風機の回転数を増加させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１設定値よりも小さい第２設定値以下に前記センサーの検出値が下がったときに前記運転中の送風機の回転数を減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記合成音圧レベルが前記規定値以上になったときに前記運転中の送風機の回転数を減少させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記規定値は、複数の送風機の定格運転時の合成音圧レベルであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記規定値は、予め定められた設定許容最大音圧レベルであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記送風機は、空気調和装置の室外送風機であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器が配管接続された冷凍サイクルを複数備え、前記室外熱交換器に対応して設けられた容量制御が可能な複数の送風機と、前記圧縮機の吐出側冷媒状態を検出するセンサーと、前記複数の送風機の駆動を制御する制御部を備えた空気調和装置の運転方法であって、
前記制御部は、前記センサーで吐出側冷媒の状態を検出するステップと、前記センサーの検出値が第１設定値を超えているかを比較するステップと、前記検出値が第１設定値を超えている場合に、前記複数の送風機のうち運転中の送風機における騒音の合成音圧レベルを算出するステップと、前記算出した合成音圧レベルを規定値と比較するステップと、比較した前記合成音圧レベルが規定値未満のときには前記合成音圧レベルが前記規定値以下となる範囲で前記運転中の送風機の回転数を増加させる制御を行うステップを備えることを特徴とする空気調和装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置、及び、空気調和装置の運転方法に関し、特に複数の送風機の風量制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の暖房運転又は冷房運転の何れかを行う空気調和機として、暖房時は凝縮器として動作し、冷房時は蒸発器として動作する室内熱交換器及び室内熱交換器へ送風を行う室内ファンを有する室内機と、暖房時は蒸発器として動作し、冷房時は凝縮器として動作する室外熱交換器及び室外熱交換器へ送風を行う室外ファンを有する室外機を備える空気調和機であって、制御部は、凝縮器として動作している熱交換器側の熱交センサの検出温度が制限温度を超えているか否かを判定し、超えていると判定した場合、凝縮器として動作している熱交換器側のファンの風量を増加させる凝縮器用ファンの風量制御が採用されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６４５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載があるように冷房運転にて、凝縮側温度が高い場合、室外ユニットにおける送風機の回転数を増し、風量を増加させ、凝縮温度を下げるというのが一般的である。従来の室外ユニットにおける定格風量の決定方法は、規定の騒音値を超えないように送風機の回転数を調整し、規定の騒音値に収まるように使用ポイントとする回転数を決定して運転していた。
【０００５】
複数の送風機を備えた空気調和装置のユニットにおいて、この規定の騒音値はユニットに搭載されているすべての送風機を定格運転した状態で決定しているため、停止している送風機がある単独ファン運転時などで圧縮機の吐出圧力が高く、凝縮機の能力をもっと高めたい場合でも、ファンモーターが持つ運転可能な最大風量ではなく、すべての送風機の定格運転時に規定の騒音値となる風量にて単独の送風機を運転していた。
【０００６】
また、凝縮温度を下げる手段のもう一つに圧縮機周波数を低下させるという手段がある。しかし、圧縮機周波数を下げるため、能力低下を招いてしまう。また規定の最低周波数まで低下させても凝縮温度が高い場合は圧縮機を停止させる必要があり、効果的な空調ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の送風機を備えた空気調和装置の室外ユニットにおいて、圧縮機の冷媒吐出圧力が所定値より高い場合に、騒音値が規定値に比べて余裕があるときには、複数の送風機のうち運転中の送風機の回転数を上げ、騒音値の規定値まで風量を上げることで圧縮機の冷媒吐出圧力を抑制し、圧縮機を安定して動作させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器が配管接続された冷凍サイクルを複数備え、前記室外熱交換器に対応して設けられた容量制御が可能な複数の送風機と、前記圧縮機の吐出側冷媒状態を検出するセンサーと、前記複数の送風機の駆動を制御する制御部を備えた空気調和装置であって、
前記制御部は、前記センサーの検出値が第１設定値を超えている場合に、前記複数の送風機のうち運転中の送風機における騒音の合成音圧レベルが規定値未満のときには、前記合成音圧レベルが前記規定値以下となる範囲で前記運転中の送風機の回転数を増加させる制御を行うものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る空気調和装置によれば、圧縮機の冷媒吐出圧力が高い場合に、複数の送風機の運転状況を判断して、運転中の送風機の風量を規定の騒音値内に収まる最大の風量にて運転できるように制御するので、圧縮機の吐出圧力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における空気調和装置である。
【図２】この発明の実施の形態１における制御フローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２及び３における室外ユニットの設置例である。
【図４】この発明の実施の形態２における制御フローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３における制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における空気調和装置である。
図１において、空気調和装置は、一対の室内外ユニットからなり、室内ユニットに圧縮機１ａと圧縮機１ｂを搭載する。
【００１２】
冷媒の流れはそれぞれ独立した回路を持つ２つの冷媒回路となっている。
冷房運転時、圧縮機１ａ、１ｂから吐出された冷媒は、冷媒配管２ａ、２ｂによって、室外熱交換器３ａ、３ｂ、膨張弁５ａ、５ｂ、室内熱交換器４ａ、４ｂを通過し、圧縮機１ａ、１ｂに戻るサイクルを形成している。
【００１３】
圧縮機１ａ、１ｂの冷媒吐出部には圧力を測る圧力センサー６ａ、６ｂが取り付けられている。室外熱交換器３ａ、３ｂには、それぞれ室外送風機７ａ、７ｂが設置されており、室内熱交換器４ａ、４ｂには、それぞれ室内送風機８ａ、８ｂが設置されている。各送風機７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂの回転数は、それぞれ対応する送風機駆動部９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂによって容量制御されている。各送風機駆動部９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂへの制御信号は、制御部１２から送信される。
【００１４】
次に、図２の制御フローチャートを用いて、本実施の形態１の動作について説明する。
はじめに、空気調和装置に設置されている圧力サンサー６ａ、６ｂにて各冷媒回路の冷媒吐出圧力を検知し、制御部１２の記憶装置に記憶する（ｓｔｅｐ１）。
制御部１２は、検知した冷媒吐出圧力が設定値ａ以上の圧力であるかを判断する（ｓｔｅｐ２）。
【００１５】
吐出圧力が設定値ａ以上ではない場合は、スタートに戻り、再度フローチャートに従う。
設定値ａ以上である場合は、室外送風機７ａ、７ｂの運転状況を確認する（ｓｔｅｐ３）。
そして、制御部１２は、各室外送風機７ａ、７ｂが停止しているか否かを確認する（ｓｔｅｐ４)。どちらも停止していなかった場合は、スタートに戻り、再度フローチャートに従う。どちらかが停止していた場合は、運転を継続している方の室外送風機７ａ、７ｂの騒音の音圧レベルが規定の騒音値（音圧レベル）以下となる範囲で室外送風機７ａ、７ｂの回転数をアップさせる（ｓｔｅｐ５）。
【００１６】
回転数をアップさせてからは、圧力センサー６ａ、６ｂの値が設定値ｂ以下かを判定し（ｓｔｅｐ６）、規定の圧力値以下ではない場合は、設定値ｂ以下となるまで判定を続ける。設定値ｂ以下となった場合は、送風機７ａ、７ｂの回転数をアップ前の通常回転数にダウンさせ（ｓｔｅｐ７）、再度スタートからフローチャートに従う。なお、設定値ｂは設定値ａに比べて低い値である。
【００１７】
ここで、図２の制御フローチャートｓｔｅｐ５の『運転している室外送風機の回転数を規定の騒音値以上にならない範囲でアップさせる』演算について説明する。
なお、通常室外ユニットの送風機はプロペラファンであることが多いため、プロペラファンとして説明する。
プロペラファンが1台の定格運転時の音圧レベルは、
【００１８】
【数１】
2014215008.tif 000003
で表すことができる。
プロペラファン２台の定格運転時の合成音圧レベルは、
【００１９】
【数２】
2014215008.tif 000004
で表すことができる。
よって、プロペラファン１台と２台の音圧レベルの差は、
【００２０】
【数３】
2014215008.tif 000005
≒３ｄＢとなる。
ＳＰＬ１：プロペラファン１台の音圧レベル、ＳＰＬ２：プロペラファン２台の合成音圧レベル、Ｉ１：プロペラファンの単体騒音値。
【００２１】
つまり、プロペラファン２台の定格運転時で定格騒音仕様値を決定している場合、プロペラファン１台の定格運転になると、３ｄＢ分プロペラファンの回転数を増加させることができる。
また、プロペラファンの相似則より
【００２２】
【数４】
2014215008.tif 000006
（ＳＰＬ：音圧レベル、ＳＰＬ０：基準となる音圧レベル、Ｎ：回転数、Ｎ０：基準回転数）であるので、同一音圧レベルで運転する場合、プロペラファン1台運転時は２台運転時と比べると、回転数で１２％程度増加させることが可能である。
【００２３】
以上のように、室外送風機を制御するので、複数の冷媒回路の中で一方の運転中の圧縮機の冷媒吐出圧力が高く、他方の冷媒回路の室外送風機が停止している場合に、運転している冷媒回路の室外送風機の回転数を規定の騒音値以下の範囲で増加させるので、吐出圧力を抑えることができる。
【００２４】
通常インバータ圧縮機では冷媒吐出圧力が所定の圧力に達すると圧縮機や配管等の保護のため、インバータ圧縮機の運転周波数を下げ、冷媒吐出圧力を下げる制御が導入されている。しかしながら、これにより吐出圧力は下がるが、周波数を下げているため、能力も下がってしまうという問題がある。本発明の図２で示すフローチャートによる室外送風機の制御をこのインバータ圧縮機の周波数ダウンの制御の前に開始することで、能力が低下することを防ぐことができる。
【００２５】
また、圧縮機の周波数を下げても吐出圧力が高い場合や、一定速圧縮機の場合、所定の冷媒吐出圧力に達すると圧縮機を停止させる制御が導入されているが、本発明の室外送風機の制御を導入することで、圧縮機が停止状態になりにくくなるため、圧縮機の運転可能範囲を広げることができる。また、吐出圧力が下がる分圧縮機入力も下がるため、ＣＯＰが向上し、省エネとなる。
なお、上記実施の形態１では、冷媒回路を２冷媒回路としたが、冷媒回路数は限定されない。また、冷媒吐出圧力の設定値ａ、ｂは、冷凍サイクルの構成などにより変化するものであり、一定に定まるものではない。そして、冷媒吐出圧力センサーにて凝縮器の状態を判断したが、冷媒吐出温度センサーにて判断してもよい。
【００２６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、一対の室内外ユニットに２つの冷媒回路を組み込んだ例を示したが、本実施の形態２では、室外ユニットが複数台並んで集中設置されている実施の形態例である。
図３は、本実施の形態２に係る８台の室外ユニットの室外送風機１１ａ〜１１ｈであるプロペラファンが集中設置されている室外ユニットの設置例である。各室外送風機１１ａ〜１１ｈは実施の形態１と同様に制御部により容量制御されている。
【００２７】
図４に本実施の形態２の制御フローチャートを示す。本実施の形態２では、室外ユニットの各室外送風機１１ａ〜１１ｈにおける定格運転時の仕様騒音値を合成して許容最大合成音圧レベルを算出し、その許容最大合成音圧レベルを上限として、運転中の各室外送風機騒音の合成音圧レベルの上限を決定する。
【００２８】
はじめに、制御部は、各室外送風機１１ａ〜１１ｈの定格運転時の仕様騒音値を確認し、記憶装置に記憶する（ｓｔｅｐ１）。
集中設置された室外ユニットの全ての発生騒音を１つの音源と考えるため、それぞれの室外送風機１１ａ〜１１ｈにおける定格運転時の仕様騒音値から音の合成式より許容最大合成音圧レベルを算出する。これは試験にてあらかじめ求めておいても良い（ｓｔｅｐ２）。
【００２９】
次に、それぞれの空気調和装置に設置されている圧力センサーにて圧縮機の冷媒吐出圧力を検知し、制御部の記憶装置に記憶する（ｓｔｅｐ３）。
検知した冷媒吐出圧力が設定値ａ以上の圧力であるかを判断する（ｓｔｅｐ４）。
吐出圧力が設定値ａ以上ではない場合は、ｓｔｅｐ３に戻り、再度フローチャートに従う。
【００３０】
設定値ａ以上である場合は、それぞれの室外ユニットの運転状況を確認する（ｓｔｅｐ５）。
そして、それぞれの室外ユニットの室外送風機１１ａ〜１１ｈが停止しているか否かを確認する（ｓｔｅｐ６）。
いずれの室外送風機１１ａ〜１１ｈも停止していなかった場合は、ｓｔｅｐ３に戻り、再度フローチャートに従う。
いずれかの室外送風機１１ａ〜１１ｈが停止していた場合は、運転を継続している室外送風機１１ａ〜１１ｈの騒音値を合成した合成音圧レベルがｓｔｅｐ２で算出した許容最大合成音圧レベルの騒音値以下となる回転数の範囲でアップさせる(ｓｔｅｐ７)。
【００３１】
このアップさせる分はプロペラファンの相似則より求めることができる。また試験によりあらかじめ定めておくことも可能である。
運転を継続している室外送風機１１ａ〜１１ｈの回転数をアップさせてからは、圧力センサーの値が設定値ｂ以下かを判定し、設定値ｂ以下ではない場合は、設定値ｂ以下となるまで判定を続ける（ｓｔｅｐ８）。
設定値ｂ以下となった場合は、送風機の回転数をアップ前の通常回転数にダウンさせ、再度スタートからフローチャートに従う（ｓｔｅｐ９）。なお、設定値ｂは設定値ａに比べて低い値である。
【００３２】
以上のように、室外送風機を制御するので、実施の形態１と同様に、複数の冷媒回路の中で運転中の圧縮機の冷媒吐出圧力が高く、一部の冷媒回路の室外送風機が停止している場合に、運転している冷媒回路の室外送風機の回転数を規定の騒音値以下の範囲で増加させるので、吐出圧力を抑えることができる。
【００３３】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、規定の許容騒音値まで運転中の室外送風機の風量を増加させる送風機制御を組み込んだ例を示したが、本実施の形態３では、規定の許容騒音値に複数の室外ユニットの合成騒音が収まるように室外送風機の風量を減少させる室外送風機制御を更に含む実施例である。
【００３４】
この本実施の形態３でも、室外ユニットが複数台並んで集中設置されている。すなわち、図３のように実施の形態２と同様に、複数の室外ユニットの室外送風機１１ａ〜１１ｈであるプロペラファンが集中設置されている実施の形態である。また、各室外送風機１１ａ〜１１ｈは実施の形態１及び２と同じく制御部により容量制御されている。
【００３５】
図５に規定の騒音値以内に複数の室外送風機の合成騒音を収める制御フローチャートを示す。本実施の形態３では、あらかじめ定められた設定許容最大音圧レベルを設け、この設定許容最大音圧レベルを上限として、運転中の室外送風機の騒音の合成音圧レベル上限を決定する。
【００３６】
はじめに、制御部は、各室外送風機１１ａ〜１１ｈの定格運転時の仕様騒音値を確認し、記憶装置に記憶する（ｓｔｅｐ１）。
集中設置された室外ユニットの全ての発生騒音を１つの音源と考えるため、それぞれの室外送風機１１ａ〜１１ｈにおける定格運転時の仕様騒音値から音の合成式より定格運転時合成音圧レベルを算出する。これは試験にてあらかじめ求めておいても良い（ｓｔｅｐ２）。
【００３７】
許容できる最大騒音値を設定し、制御部の記憶装置に設定許容最大音圧レベルとして記憶する。そして、この設定許容最大音圧レベルと定格運転時合成音圧レベルを比較する（ｓｔｅｐ３）。
設定許容最大音圧レベル≦定格運転時合成音圧レベルではない場合は、実施の形態２に係る図４に示す室外送風機制御を行う(ｓｔｅｐ４)。
設定許容最大音圧レベル≦定格運転時合成音圧レベルである場合は室外ユニットの運転状況を確認する（ｓｔｅｐ５）。
【００３８】
室外ユニットの運転状況確認の結果、停止している室外送風機がなければｓｔｅｐ９に移行する（ｓｔｅｐ６）。
停止している室外送風機があれば停止している室外送風機を除き、運転している室外送風機の合成音より運転中の室外送風機の合成音圧レベルを算出（ｓｔｅｐ７）し、再度、設定許容最大音圧レベルと比較する(ｓｔｅｐ８)。
【００３９】
設定許容最大音圧レベル≦運転中の室外送風機の合成音圧レベルではない場合は運転台数に変化があるまで実施の形態２に係る図４に示す室外送風機制御を行う。
設定許容最大音圧レベル≦運転中の室外送風機の合成音圧レベルである場合(ｓｔｅｐ８)は、運転している室外送風機の合成音圧レベルが設定許容最大音圧レベル以下になるように室外送風機の回転数をダウンさせる(ｓｔｅｐ９)。
ファンの相似則から、プロペラファンの場合、約１２％回転数を下げると３ｄＢ下がることがわかっている。試験などであらかじめこの値を定めておいても良い。
【００４０】
運転状態の変化や設定の変更で設定許容最大音圧レベル≦運転中の室外送風機の合成音圧レベルではなくなった場合は、送風機の回転数をダウン前の通常回転数にアップさせることで元に戻し、スタートから再判定を開始する(ｓｔｅｐ１０、１１)。
設定許容最大音圧レベル≦運転中の室外送風機の合成音圧レベルのままの場合は、ｓｔｅｐ５に戻り判定を繰り返す。
【００４１】
ところで、上記実施の形態１〜３の空気調和装置では、室内ユニットに圧縮機を搭載しているが室外ユニットに搭載することも可能である。また、室外送風機はプロペラファンに限ったことではなく、シロッコファンやターボファンなどすべてのファンにて有効である。更に、室外の騒音源は室外送風機のみとして扱ったが、圧縮機など他の騒音源があっても問題なく、室外送風機と圧縮機との音の合成により全体の合成騒音を求めることで適用が可能である。
【００４２】
さらに、室外送風機は運転か停止かのどちらかの状態として扱ったが、弱運転の場合は通常運転に比べて騒音値が十分に小さくなるため、たとえば、最大音を発しているユニットから５ｄＢ以上小さな音で運転しているユニットは停止として扱っても良い。さらに図３では８台の室外ユニットを例にしたが、何台であっても問題がないのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
１ａ、１ｂ  圧縮機、２ａ、２ｂ  冷媒配管、３ａ、３ｂ  室外熱交換器、４ａ、４ｂ  室内熱交換器、５ａ、５ｂ  膨張弁、６ａ、６ｂ  圧力センサー、７ａ、７ｂ  室外送風機、８ａ、８ｂ  室内送風機、９ａ、９ｂ  室外送風機駆動部、１０ａ、１０ｂ  室内送風機駆動部、１１ａ〜１１ｈ  室外送風機、１２  制御部。
【図１】
2014215008.tif 000007
【図２】
2014215008.tif 000008
【図３】
2014215008.tif 000009
【図４】
2014215008.tif 000010
【図５】
2014215008.tif 000011