(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の室外ユニットが並列接続されてなる一群と複数の室内ユニットが並列接続されてなる一群が一冷媒配管系統を介して接続されてなり、複数の室外ユニットの一つが能力可変型圧縮機と能力一定型圧縮機を搭載し、他の室外ユニットは複数台の能力一定型圧縮機を搭載し、前記室内ユニットの負荷の増減に応じて前記能力一定型圧縮機の運転台数を増減するよう制御するマルチ形空気調和機において、室外ユニットで少なくとも１台の能力一定型圧縮機が運転する時間を室外ユニット運転時間として、各室外ユニットそれぞれの運転時間を積算する室外ユニット運転時間積算手段と、該室外ユニット運転時間積算手段で積算された運転時間の少ない順に室外ユニットの運転順位を空気調和機の運転終了後に組み替える室外ユニットローテーション手段と、前記室外ユニット毎に能力一定型圧縮機の運転時間をそれぞれ積算する各圧縮機運転時間積算手段と、前記室外ユニット毎に前記圧縮機運転時間積算手段で積算された運転時間の少ない順に能力一定型圧縮機の運転順位を空気調和機の運転終了後に組み替える各圧縮機ローテーション手段とからなるコントローラを具備し、空気調和機の次の運転で前記負荷が増加するとき、前記室外ユニットローテーション手段は該室外ユニットローテーション手段で組み替えられた運転順位でサイクリックに室外ユニットの運転を指令し、該指令された室外ユニットに関わる前記圧縮機ローテーション手段は該圧縮機ローテーション手段で組み替えられた運転順位で能力一定型圧縮機の１台を運転することを特徴とするマルチ形空気調和機。
【請求項２】
前記圧縮機ローテーション手段は、運転中の前記能力一定型圧縮機を運転開始順に停止させることを特徴とする請求項１に記載のマルチ形空気調和機。
【請求項３】
前記室外ユニット運転時間積算手段と前記室外ユニットローテーション手段を、前記能力可変型圧縮機と能力一定型圧縮機を搭載した室外ユニットに設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチ形空気調和機。
【請求項４】
前記圧縮機運転時間積算手段と前記圧縮機ローテーション手段を前記室外ユニットそれぞれに設置したことを特徴とする請求項３記載のマルチ形空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の室外ユニット及び複数の室内ユニットからなるマルチ形空気調和機に係り、特に各室外ユニットに設置された能力一定型圧縮機の運転時間の均一化を図るのに好適なマルチ形空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数台の室外ユニットを同一冷媒系統へ並列に接続するマルチ形空気調和機において、各室外ユニットの運転積算時間を均一化および、各圧縮機の運転積算時間を均一化させる制御方法としては、特開平６−２４９５２９号公報に示されているように室外ユニット単位でのローテーション制御を行う方法が知られている。また、特開平１０−２８１５７７号公報に示されている最小容量運転時に限って圧縮機単位でローテーション制御を行う方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、各室外ユニットの運転積算時間を均一化させることができるが、各室外ユニットに搭載している各圧縮機の運転積算時間の片寄りの防止ができないため、各室外ユニットの寿命を延ばす手段としては不備がある。また上記従来技術では、適用条件が最小容量運転時に限定されているため、最小容量運転以外での運転／停止を繰り返しているとローテーション制御が適用されず、圧縮機の寿命を延ばす手段としては不備がある。
【０００４】
本発明は、上記の不備を解消して、複数の室外ユニットを備えたマルチ形空気調和機において、各室外ユニットに設置された能力一定型圧縮機の運転をローテーションして、能力一定型圧縮機の寿命均一化を図ることができるマルチ形空気調和機の提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のマルチ形空気調和機は、複数の室外ユニットが並列接続されてなる一群と複数の室内ユニットが並列接続されてなる一群が一冷媒配管系統を介して接続されてなり、複数の室外ユニットの一つが能力可変型圧縮機と能力一定型圧縮機を搭載し、他の各室外ユニットは複数台の能力一定型圧縮機を搭載し、室内ユニットの負荷の増減に応じて能力一定型圧縮機の運転台数を増減するよう制御するマルチ形空気調和機において、室外ユニットで少なくとも１台の能力一定型圧縮機が運転する時間を室外ユニット運転時間として、各室外ユニットそれぞれの運転時間を積算する室外ユニット運転時間積算手段と、該室外ユニット運転時間積算手段で積算された運転時間の少ない順に室外ユニットの運転順位を、空気調和機の運転終了後に、組み替える室外ユニットローテーション手段と、室外ユニット毎に能力一定型圧縮機の運転時間をそれぞれ積算する各圧縮機運転時間積算手段と、室外ユニット毎に圧縮機運転時間積算手段で積算された運転時間の少ない順に能力一定型圧縮機の運転順位を、空気調和機の運転終了後に、組み替える各圧縮機ローテーション手段とからなるコントローラを具備し、空気調和機の次の運転で負荷が増加するとき、室外ユニットローテーション手段は該室外ユニットローテーション手段で組み替えられた運転順位でサイクリックに室外ユニットの運転を指令し、該指令された室外ユニットに関わる圧縮機ローテーション手段は該圧縮機ローテーション手段で組み替えられた運転順位で能力一定型圧縮機の１台を運転することを特徴とする。
【０００６】
上記マルチ形空気調和機においては、圧縮機ローテーション手段は、運転中の能力一定型圧縮機を運転開始順に停止させるように構成することが好ましい。また、室外ユニット運転時間積算手段と室外ユニットローテーション手段は、能力可変型圧縮機と能力一定型圧縮機を搭載した室外ユニットに設けることが好ましい。また圧縮機運転時間積算手段と圧縮機ローテーション手段は室外ユニットそれぞれに設置することが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態となるマルチ形空気調和機の構成図である。図１では例として４台の室外ユニットを示すが、この台数に限定されない。
このマルチ形空気調和機は、並列に設置された一群の室外ユニットして４台の室外ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが、通信線３０と冷媒配管４によって、並列に設置された一群の室内ユニットしての多数の室内ユニット５…５に接続されて構成されている。室外ユニット１Ａには、能力可変型圧縮機１０Ａと能力一定型圧縮機１１Ａが搭載されている。一方、室外ユニット１Ｂには、２台の能力一定型圧縮機１１Ｂ−１、１１Ｂ−２が、室外ユニット１Ｃには、２台の能力一定型圧縮機１１Ｃ−１、１１Ｃ−２が、室外ユニット１Ｄには、同じく２台の能力一定型圧縮機１１Ｄ−１、１１Ｄ−２が、搭載されている。
【０００８】
室外ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄには、それぞれコントローラ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが搭載されている。特に室外ユニット１Ａのコントローラ２０Ａは室内ユニット５…５からの運転要求、負荷等により最適な運転容量を算出し、他の室外ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのコントローラ２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄへ運転信号等を出すマルチ形空気調和機の制御の統括的な役目をする。これらのコントローラ２０Ａ〜２０Ｄは、プリント基板の形をとっているものが多い。
【０００９】
また、室外ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに、室内ユニットと室外ユニットと同じ通信プロトコルをもつ通信手段２５Ａ，２５Ｂを持たせることで一本の通信線３０で接続することが実現できる。
【００１０】
図２は、室外ユニット１Ａのコントローラ２０Ａの機能ブロック図である。このコントローラ２０Ａは、  主な構成要素として、室外ユニット１Ａ〜１Ｄそれぞれの運転時間を積算する室外ユニット運転時間積算手段２１Ａと、各室外ユニット１Ａ〜１Ｄの運転積算時間の少ないものよりローテーションする室外ユニットローテーション手段２２Ａと、室外ユニット１Ａに搭載されている能力可変型圧縮機１０Ａ及び能力一定型圧縮機１１Ａそれぞれの運転時間を積算する圧縮機運転時間積算手段２３Ａと、該圧縮機の運転積算時間の少ないものより運転するようローテーションする圧縮機ローテーション手段２４Ａと、各室内ユニット５…５および室外ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄそれぞれのコントローラ２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄと主に各種温度、圧力センサー検出値や運転指令等のデータを通信する通信手段２５Ａとから構成する。但し、室外ユニット１Ａの室外ユニット運転時間積算手段２１Ａにおいて、室外ユニットのローテーションと関係するのは能力一定型圧縮機１１Ａの運転時間のみで、能力固定型圧縮機１０Ａの運転を含まないものとする。また圧縮機ローテーション手段２４Ａは能力一定型圧縮機のみをローテーションするので、能力一定型圧縮機が１台の場合は常に同じものを選択することになる。室外ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄそれぞれの運転積算時間は、２台の能力一定型圧縮機のうち少なくとも一つが運転されている時間を積算したものとなる。
【００１１】
図３は、室外ユニット１Ｂのコントローラ２０Ｂの機能ブロック図である。このコントローラ２０Ｂは、主な構成要素として、室外ユニット１Ｂ自身に搭載されている能力一定型圧縮機１１Ｂ−１、１１Ｂ−２それぞれの運転時間を積算する圧縮機運転時間積算手段２３Ｂと、該能力一定型圧縮機１１Ｂ−１、１１Ｂ−２の運転積算時間の少ないものより運転開始し、運転中の能力一定型圧縮機は運転開始順に停止するようにローテーションする圧縮機ローテーション手段２４Ｂと、マルチ形空気調和機の制御を統括する室外ユニット１Ａのコントローラ２０Ａと主に各種温度、圧力センサー検出値や運転指令等のデータを通信する通信手段２５Ｂとから構成する。他の室外ユニット１Ｃ（または１Ｄ）のコントローラ２０Ｃ（２０Ｄ）も、コントローラＢと同様に圧縮機運転時間積算手段２３Ｃ（２３Ｄ）と、圧縮機ローテーション手段２４Ｃ（２４Ｄ）と通信手段２５Ｃ（２５Ｄ）とから構成する。
【００１２】
次に、室外ユニット１Ａの室外ユニットローテーション手段２２Ａの動作について説明する。室外ユニットローテーション手段２２Ａは、前述のように各室外ユニット１Ａ〜１Ｄの運転積算時間の少ないものより優先的に運転開始するようにローテーションする。そして室外ユニットローテーション手段２２Ａは、室内ユニット側の負荷の増加のとき、運転順位の高い室外ユニット中の能力一定型圧縮機を１台を運転すると、次の順位の室外ユニット中の能力一定型圧縮機を１台を運転するというように、サイクリックに室外ユニットに運転指令を出す。そして負荷の減少につれて、運転中の能力一定型圧縮機を運転開始順に停止するように指令を出す。
【００１３】
図４に示すように、室外ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの運転積算時間が１２ｈ、１４ｈ、１０ｈ、１６ｈであって、室外ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄが搭載する能力一定型圧縮機の台数が、１台、２台、２台、２台であったとした場合に、室外ユニットローテーション手段２２Ａは、図５に示すテーブルにしたがって、各室外ユニット及び各能力一定型圧縮機の運転のローテーションを行なう。
【００１４】
室外ユニットローテーション手段２２Ａは、図５に示すテーブル、即ち運転待ちテーブルと停止待ちテーブルを有している。運転待ちテーブルはマルチ形空気調和機の運転を開始するときにどの室外ユニットから運転を開始するかその運転順位（１番から４番）を示すものであり、停止待ちテーブルは運転中にどの室外ユニットから停止するかその停止順位（１番から４番）を示すものである。テーブルの縦方向に示すパターン１〜７は、マルチ形空気調和機の前回運転終了の状態から、次回運転における室内機の負荷の増減に応じて変化する状態を表している。ここでアルファベットの数は能力一定型圧縮機の搭載台数を示しており、Ａは室内ユニット１Ａが有する１台の能力一定型圧縮機（１１Ａ）を、ＢＢは室内ユニット１Ｂが有する２台の能力一定型圧縮機（１１Ｂ−１、１１Ｂ−２）を、ＣＣは室内ユニット１Ｂが有する２台の能力一定型圧縮機（１１Ｃ−１、１１Ｃ−２）を、ＤＤは室内ユニット１Ｂが有する２台の能力一定型圧縮機（１１Ｄ−１、１１Ｄ−２）を表している。
【００１５】
パターン１はマルチ形空気調和機の前回運転時の「運転待ちテーブル」の内容で、室外ユニット１Ａ〜１Ｄの運転を開始する順位は１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの順であった。前回運転終了後に、室外ユニットローテーション手段２２Ａは、パターン１からパターン２のように、運転積算時間の少ない順番（図４参照）に室外ユニットの運転順位を１Ｃ（ＣＣ）、１Ａ（Ａ）、１Ｂ（ＢＢ）、１Ｄ（ＤＤ）と並び変える。
【００１６】
この後、運転指令が入り、負荷の状態より能力一定型圧縮機が３台必要とした場合、まず、パターン２で運転順位１番の室外ユニット１Ｃを運転し、その中の２台の能力一定型圧縮機（ＣＣ）の内１台（Ｃ）を運転する。このとき、運転待ちテーブルをローテーションして、パターン３に示すように、室外ユニット１Ｃを最下位とし他の室外ユニット１Ａ、１Ｂ、１Ｄの運転順位を一つ繰り上げ、そして運転した能力一定型圧縮機（Ｃ）を停止待ちテーブルの停止順位１番に移動させる。
【００１７】
続いて２台目は、パターン３で運転順位１番の室外ユニット１Ａを運転し、その中の１台の能力一定型圧縮機（Ａ）を運転する。このとき、運転待ちテーブルをローテーションして、パターン４に示すように、１Ｂ、１Ｄ、１Ｃの優先順位を一つ繰り上げ、そして運転した能力一定型圧縮機（Ａ）を停止待ちテーブルの停止順位２番に移動させる。ここで、室外ユニット１Ａは１台の能力一定型圧縮機しか持たないので、運転待ちテーブルの運転順位は表面上消えることになるが、この運転順位は、能力一定型圧縮機（Ａ）が戻ったときに、復活する。
【００１８】
次の３台目は、パターン４で運転順位１番の室外ユニット１Ｂを運転し、その中の２台の能力一定型圧縮機（ＢＢ）の内１台（Ｂ）を運転する。このとき、運転待ちテーブルをローテーションして、パターン５に示すように、室外ユニット１Ｂを最下位とし他の室外ユニット１Ｄ、１Ｃの運転順位を一つ繰り上げ、そして運転した能力一定型圧縮機（Ｂ）を停止待ちテーブルの停止順位３番に移動させる。このとき、運転待ちテーブルにあって待機中の能力一定型圧縮機は４台であり、停止待ちテーブルにあって運転中の能力一定型圧縮機は３台である。
【００１９】
さらに負荷増加でパターン５の状態から能力一定型圧縮機を１台追加する場合は、３台目の運転と同じ要領で追加し、パターン６のように、運転待ちテーブル及び停止待ちテーブルは変化する。以降必要に応じて、室外ユニット１Ｃ、１Ｂ、１Ｄ順に能力一定型圧縮機の運転を追加し、最大７台まで運転される。このとき運転待ちテーブル及び停止待ちテーブルそれぞれにおける順位は７番まで拡大し、パターン数も拡大することになる。
【００２０】
パターン７は、パターン６（停止待ちテーブルにあって３台の能力一定型圧縮機が運転中）から、負荷の減少により１台停止させた状態を示す。このとき、停止待ちテーブルで停止順位１番の能力一定型圧縮機（Ｃ）が運転待ちテーブルの室外ユニット１Ｃの位置に戻る。なお、マルチ型空気調和機の一回の運転（運転開始から終了まで）では、この運転待ちテーブルでは負荷の増減に応じて、室外ユニット１Ｃ、１Ａ、１Ｂ、１Ｄの優先順位がサイクリックに変わるが、前後に入れ替わることはない。
【００２１】
以上のような室外ユニットのローテーションを行うことで室外ユニットとしての運転時間が均一化できるマルチ形空気調和機を実現できる。但し、室外ユニット１Ａにおける能力可変型圧縮機の運転は考慮外とする。
【００２２】
次に、圧縮機ローテーション手段（２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ）の動作を、室外ユニット１Ｂの制御装置２０Ｂ内の圧縮機ローテーション手段２４Ｂを例にとって説明する。いま、  図６に示すように、室外ユニット１Ｂに搭載されている２台の能力一定型圧縮機１１Ｂ−１、１１Ｂ−２の運転積算時間が６時間、８時間であったとする。
【００２３】
圧縮機ローテーション手段２４Ｂは、図７に示すように、これから運転しようとする能力一定型圧縮機の運転順位を示す運転待ちテーブルと、運転中の能力一定型圧縮機の停止順位を示す停止待ちテーブルとを有している。これら表中の数字１、２は能力一定型圧縮機に割り振った号機番号を示す。テーブルの縦方向に示すパターン１〜５は、マルチ形空気調和機の前回運転終了の状態から、次回運転における室内機の負荷の増減に応じて変化する状態を表している。
【００２４】
パターン１はマルチ型空気調和機の前回運転が終了した時点での運転待ちテーブルの内容を示している。終了時点で各能力一定型圧縮機の運転積算時間は、図６に示すように、圧縮機１で６時間、圧縮機２で８時間である。ここで圧縮機ローテーション手段２４Ｂは、運転積算時間の少ない順番１、２に圧縮機の運転順位をパターン２のように並び変える。この後、コントローラ（２０Ａ）より圧縮機の１台運転を指令された場合、優先順位の高い圧縮機１を運転し、運転待ちテーブルをローテーションして、パターン３に示すように、圧縮機２の運転順位を上げると共に、運転した圧縮機１を停止待ちテーブルの停止順位１番に移動させる。それから、さらに室外ユニット１Ｂに対して能力一定型圧縮機の運転追加指令があれば、パターン３の運転待ちテーブルにある圧縮機２を運転し、パターン４に示すように運転した圧縮機２を停止待ちテーブルの停止順位２番に移動させる。
【００２５】
逆に、パターン３の状態で負荷の減少により室外ユニット１Ｂに対して能力一定型圧縮機の減少指令があれば、圧縮機ローテーション手段２４Ｂは、停止待ちテーブルにある停止順位１番の圧縮機１を、運転パターン５のように、運転待ちテーブルの運転順位２番に移動させる。
【００２６】
以上のように能力一定型圧縮機のローテーションを行うことにより、能力一定型圧縮機の運転時間が均一化できるマルチ形空気調和機を実現できる。かくして利用者が望むように、能力一定型圧縮機の運転時間の片寄りによる特定の室外ユニットおよび圧縮機の寿命を縮めない運転を実現するマルチ形空気調和機が提供できる。
【００２７】
なお、この実施の形態では、室外ユニット１Ａは１台の能力一定型圧縮機しか搭載していないので、圧縮機ローテーション手段２４Ａは常に１台の能力一定型圧縮機を選択することになるが、室外ユニット１Ａが複数台の能力一定型圧縮機を搭載する場合には、圧縮機ローテーション手段２４Ｂと同様に動作する。また、各室外ユニットに搭載する能力一定型圧縮機の台数は適宜増加してもよい。
【００２８】
上記室内ユニット及び能力一定型圧縮機の運転時間の積算をマイコン等により実現する場合、積算時間の管理方法として、全運転積算時間が所定の時間に達した場合、その最低の運転積算時間を各積算時間から引くことにより運転積算時間の値が小さくなる。これにより運転積算時間の管理に必要なメモリーが最小限に押さえることが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、一室外ユニットが能力可変型圧縮機と能力一定型圧縮機を搭載し、他の各室外ユニットが複数の能力一定型圧縮機を搭載するマルチ形空気調和機において、室外ユニットで少なくとも１台の能力一定型圧縮機が運転する時間を室外ユニット運転時間として、負荷が増加するとき運転積算時間の少ない室外ユニットから順に能力一定型圧縮機の１台を運転し、さらなる負荷の増加に応じて上記と同じ室外ユニット順に残りの能力一定型圧縮機を運転し、かつ各室外ユニットの能力一定型圧縮機を運転積算時間の少ない順に運転に入るようローテーションするようにしたので、各室外ユニットの運転時間および各能力一定型圧縮機の運転時間を均一にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態となるマルチ形空調調和機の構成図である。
【図２】実施の形態のマルチ形空調調和機における主コントローラの機能ブロック図である。
【図３】実施の形態のマルチ形空調調和機における他のコントローラの機能ブロック図である。
【図４】各室外ユニットの運転積算時間の一例を示す図である。
【図５】室外ユニットのローテーションの一例を示す図である。
【図６】能力一定型圧縮機の運転積算時間の一例を示す図である。
【図７】能力一定型圧縮機のローテーションの一例を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｄ  室外ユニット
４  冷媒配管
５  室内ユニット
６  リモコンスイッチ
１０Ａ  能力可変型圧縮機
１１Ａ〜１１Ｄ  能力一定型圧縮機
２０Ａ〜２０Ｄ  コントローラ
３０、３１  通信線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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