(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の室外ユニットと、
隣接の室外ユニット間のショートサイクルを回避する制御を行う台数制御装置と、
前記室外ユニットの設置場所における風向きおよび風速を計測する風速計と、
を備え、
前記台数制御装置は、
前記室外ユニットの据付環境情報と、
前記室外ユニットの設置位置とユニット番号とが同定された据付情報と、
前記室外ユニットの設置場所の自然環境情報と、
前記風速計により計測して得られた室外ユニットの設置場所における風向きおよび風速の風情報と、
前記室外ユニットの個々の運転時間を積算した運転積算時間情報と、
を有し、
前記据付環境情報、前記自然環境情報、前記据付情報、前記運転積算時間情報および風情報に基づいて、ショートサイクルによる運転効率の低減を抑制するように複数台の室外ユニットを含む１番目の運転ブロックを選定し、かつ、その運転ブロックの中での前記室外ユニットの運転順序を決定することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記室外ユニットが有する空気熱交換器に流入する外気の温度である吸い込み温度を計測する温度センサーを有し、
前記台数制御装置は、
前記室外ユニットの設置位置とユニット番号とが同定された据付情報と、
前記温度センサーにより計測して得られた前記室外ユニットの空気熱交換器の吸い込み温度情報と、
を有し、
前記据付情報および吸い込み温度情報に基づいて、前記室外ユニットの運転順序を決定することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記１番目の運転ブロック、および、２番目以降に選定された運転ブロックの中での室外ユニットの運転順序は、運転積算時間の少ない順とする
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関し、特に、複数台の空気熱源冷凍装置の運転に際して、ショートサイクルを回避する台数制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数台の空気調和装置（室外ユニットと称する）を設置した場合、隣接する室外ユニット間でショートサイクル（ショートサーキットとも呼ばれる）が発生することがある。ショートサイクルというのは、室外ユニットが排出する空気を、再度、その室外ユニット自身が吸い込む、または、隣接する別の室外ユニットが吸い込む現象をいい、熱交換器の温度上昇をもたらし、空気調和機の性能低下等の原因となる。
従来、このようなショートサイクルを検出する技術は提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは、外気温度と室外ユニットの吸い込み温度とから、温度差分を求め、最新時点の温度差分から、最新時点以前の複数の温度差分の最小値を差し引いて得られる乖離値と、所定のしきい値とを比較することで、ショートサイクルを検出するものである。しかしながら、特許文献１の技術は、複数台の室外ユニットの運転に際して、ショートサイクルを検出する技術であり、室外ユニットの据付環境や温度、風速等の自然環境を考慮して、ショートサイクルを回避するような空気調和機の台数制御に関するものではない。また、そのようなショートサイクルを回避する台数制御に関する先行技術文献は発見できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４９９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来技術にあっては、複数台の空気熱源冷凍機の制御に、全ての室外ユニットの運転積算時間が同等となるように制御しており、現地のユニット据付環境や温度、風速等の自然環境を考慮していなかったため、風の影響などで、ショートサイクルが発生し、室外ユニットの運転効率が低下していた。
【０００５】
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、複数台の空気調和装置を台数制御する場合に、空気調和装置の据付環境や温度、風速等の自然環境を考慮し、ショートサイクルによる空気調和装置の運転効率低下を抑制するような台数制御を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る空気調和装置は、複数台の室外ユニットと、隣接の室外ユニット間のショートサイクルを回避する制御を行う台数制御装置と、前記室外ユニットの設置場所における風向きおよび風速を計測する風速計と、を備え、前記台数制御装置は、前記室外ユニットの据付環境情報と、前記室外ユニットの設置位置とユニット番号とが同定された据付情報と、前記室外ユニットの設置場所の自然環境情報と、前記風速計により計測して得られた室外ユニットの設置場所における風向きおよび風速の風情報と、前記室外ユニットの個々の運転時間を積算した運転積算時間情報と、を有し、前記据付環境情報、前記自然環境情報、前記据付情報、前記運転積算時間情報および風情報に基づいて、ショートサイクルによる運転効率の低減を抑制するように複数台の室外ユニットを含む１番目の運転ブロックを選定し、かつ、その運転ブロックの中での前記室外ユニットの運転順序を決定するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る空気調和装置は、台数制御装置が、据付環境情報および自然環境情報に基づいて、ショートサイクルによる運転効率の低減を抑制するように前記室外ユニットの運転順序を決定するので、室外ユニットの設置場所における自然環境の変化によるショートサイクルの発生を低減させることができ、これにより、室外ユニット全体の運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置のシステム構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置のシステム構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置のシステム構成図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る空気調和装置のシステム構成図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の台数制御のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置のシステム構成図である。
図１において、例えば、Ｎｏ．１室外ユニット１１とＮｏ．２室外ユニット１２が適当な場所に設置されているものとする。これら２台の室外ユニット１１、１２の運転管理を行うものが符号１０の制御コントローラ、つまり台数制御装置である。２台の室外ユニット１１、１２と台数制御装置１０は、それぞれケーブル２０で並列に接続されている。また、室外ユニット１１、１２の設置場所における風向きと風速を計測する風速計３０が、例えば台数制御装置１０上に設置されている。風速計３０は、室外ユニット１１、１２の設置場所における風向きと風速を正確に計測できれば、風速計３０の設置位置は特に制限されない。
【００１１】
室外ユニット１１、１２は、機械室２１に設置された圧縮機、四方弁および膨張弁（いずれも図示せず）と、空気と冷媒とで熱交換を行う空気熱交換器２２と、空気熱交換器２２に外気を送風する送風機２３と、空気熱交換器２２に流入する外気の温度である吸い込み温度を計測する温度センサー２４と、そして圧縮機及び膨張弁を制御するための各種センサー、各機器を接続するための配管類、配線類とを備えている。また、室外ユニット１１、１２は、冷却能力が例えば６０馬力（１８０ｋＷ）相当の能力単位であるユニットから構成されている。
また、室外ユニット１１、１２と、利用側の室内ユニットとは、配管で冷媒が循環するように接続されている。室内ユニットには、例えば冷温水と冷媒とで熱交換を行う水熱交換器や膨張弁等を備えている。冷媒は、少なくとも、上記の圧縮機、空気熱交換器（空冷凝縮器）２２、膨張弁、水熱交換器又は空気熱交換器（蒸発器）等を循環することで、冷凍回路が構成されている。
【００１２】
台数制御装置１０は、室外ユニット１１、１２の設置位置や間隔等の据付環境情報と、室外ユニット１１、１２の設置場所における風向きや風速、温度等の自然環境情報とを記憶装置に記憶し保有している。室外ユニット１１、１２の据付環境情報としては、主に、室外ユニット１１、１２の設置位置とユニット番号とが同定された据付情報である。また、記憶装置には、室外ユニット１１、１２の個々の運転時間（連続又は断続時間）を積算した運転積算時間情報が記憶されている。
室外ユニット１１、１２の設置場所における風向きおよび風速に係る風情報は、上記の風速計３０で計測したデーターを用いる。
【００１３】
この実施の形態１に係る空気調和装置では、台数制御装置１０が、室外ユニット１１、１２の据付環境情報と室外ユニット１１、１２の設置場所の自然環境情報に基づき、すなわち、上記の据付情報、運転積算時間情報、風情報に基づき、ショートサイクルによる運転効率の低減を抑制するように、最初に運転すべき室外ユニット１１又は１２を決定する。
従って、隣接の室外ユニット１１、１２間のショートサイクルを回避でき、これにより運転効率の低減を抑制することができる。
【００１４】
実施の形態２．
図２に、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置のシステム構成図を示す。同図は、一例として、３×３の配列によるＮｏ.１〜Ｎｏ.９の室外ユニット１１〜１９を設置した空気調和装置システムを示すものである。
この実施の形態２は、風速計３０の計測データーを用いて台数制御を行うものである。すなわち、風速計３０により、現地（室外ユニット１１〜１９の設置場所）の風向きと風速を計測し、風情報として台数制御装置１０に入力する。
【００１５】
実施の形態２の場合、室外ユニットの運転順序は、風向きに対して横一列となるユニット群を１つの運転ブロックとし、風上側の運転ブロックから運転する。この場合、当該運転ブロックの中での運転順序は、運転積算時間情報から運転積算時間の少ない順とする。このような運転順序とすることにより、当該運転ブロックにおける室外ユニットの運転時間の平均化を図ることができる。また、１つの運転ブロックで能力が足りなくなった場合は、２つ目の運転ブロックを運転開始させるが、２つ目の運転ブロックの選定は、１つ目の運転ブロックと隣り合わないブロックとする。
【００１６】
例えば、図２において、風向きが「風向き１」の場合、運転する１番目の運転ブロックは、風上側の室外ユニット（１１、１２、１３）となる。そして、室外ユニット（１１、１２、１３）の中での運転順序は、運転積算時間の少ない順とする。能力が増える場合は、隣り合わないブロックを２番目の運転ブロックとするため、この場合は、室外ユニット（１７、１８、１９）を２番目の運転ブロックとする。２番目の運転ブロックの中での室外ユニット（１７、１８、１９）の運転順序も、運転積算時間の少ない順とする。
また、中央列の室外ユニット（１４、１５、１６）は、負荷側の能力が大きくなった場合（６台以上ユニット運転が必要になった場合）に、運転させる。この場合においても、中央列の室外ユニット（１４、１５、１６）の中での運転順序は、１番目や２番目の運転ブロックと同様、運転積算時間の少ない順とする。
【００１７】
また、例えば、図２において、風向きが「風向き３」の場合、１番目に運転させる運転ブロックは、風上側の室外ユニット（１１、１４、１７）となり、この運転ブロックの中での運転順序は運転積算時間の少ない順となる。同様に、２番目に運転させる運転ブロックは、１番目の運転ブロックと隣り合わないブロックの室外ユニット（１３、１６、１９）となり、この運転ブロックの中での運転順序は運転積算時間の少ない順となる。
【００１８】
ここで、風上側の室外ユニットから運転開始するとしたのは次の理由による。例えば、図２において、風下側から運転開始すると、「風向き２」が発生している場合、室外ユニット（１１、１２、１３）のブロックから運転開始することになり、このブロックの風下側には壁（障害物）があることが考えられ、これによるショートサイクルが発生する可能性がある。よって、風上側の室外ユニットから運転開始することとしている。
【００１９】
以上のように、実施の形態２によれば、能力が少ない場合は、風上側の運転ブロックを先に運転させることから、下流側の室外ユニットが上流側の室外ユニットから排出される排熱を吸い込むことによる、ショートサイクルの影響による運転効率の低下を抑制できる。また、能力が大きくなった場合でも、隣り合う運転ブロックで室外ユニットが運転しないことから、同様に運転効率の低下抑制効果が期待できる。
【００２０】
実施の形態３．
図３に、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置のシステム構成図を示す。
この実施の形態３は、空気熱交換器２２に取り付けられた温度センサー２４の計測データーを用いて台数制御を行うものである。すなわち、空気熱交換器２２に取り付けられた温度センサー２４により、空気熱交換器２２に流入する外気温度（以下、吸い込み温度と称する）を計測する。この吸い込み温度のデーターは、台数制御装置１０に入力され、記憶装置に記憶される。そして、台数制御装置１０は、この吸い込み温度データーと、前述の据付情報とに基づいて、室外ユニット１１〜１４の運転順序を決定する。例えば、冷房運転の場合は、温度センサー２４で得られた吸い込み温度の低い順とし、暖房運転の場合は、吸い込み温度の高い順とする。これは、冷房運転の場合、室外ユニットの空気熱交換器の凝縮温度のバランスを図ることにより、暖房運転の場合は、室外ユニットの空気熱交換器の蒸発温度のバランスを図ることにより、運転効率を向上させるためである。
【００２１】
実施の形態３によれば、台数制御装置１０が、室外ユニット１１〜１４の据付情報と空気熱交換器２２の吸い込み温度情報とに基づいて、吸い込み温度の低い順または高い順に、室外ユニット１１〜１４の運転順序を決定するので、特に台数が少ない場合に有効である。
【００２２】
実施の形態４．
図４に、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置のシステム構成図を示す。
この実施の形態４は、現地における室外ユニット１１〜１９の据付情報のみから、台数制御装置１０がショートサイクルによる運転効率の低減を抑制するように室外ユニット１１〜１９の運転順序を決定するものである。
【００２３】
ここで、据付による運転順序を以下のように定義する。それぞれ４つの側面をもつ室外ユニットのうち、室外ユニット同士の隣り合う側面が少ない、もしくは、室外ユニットの側面から、ある距離内に風路障害物（例えば、壁や建物など）が無い側面が多い室外ユニットを優先的に運転させることとする。
例えば、図４の場合、３×３の配列で室外ユニット１１〜１９が設置されている。この配列の室外ユニット１１〜１９外周りに障害物が無いと仮定すると、室外ユニット（１９、１７、１４、１１）は、室外ユニット同士が隣り合う側面が２面と少ないため、これらの室外ユニット（１９、１７、１３、１１）を１番目の運転ブロックとし、この運転ブロックから優先的に運転する（運転順序は、運転積算時間が少ない順番とする）。
また、室外ユニット（１６、１２、１４、１８）においては、室外ユニット同士が隣り合う側面が３面であり、２面の次に少ないため、これらの室外ユニット（１６、１２、１４、１８）を２番目の運転ブロックとする。２番目の運転ブロックの中での運転順序は、１番目の運転ブロックと同様、運転積算時間の少ない順とする。
残りの室外ユニット１５は、側面全てに室外ユニットが隣り合うため、この室外ユニット１５は最後に運転させる。
【００２４】
実施の形態４によれば、現地設置環境に合わせて室外ユニット１１〜１９の据付情報のみから室外ユニット１１〜１９の運転順序を決定するので、実施の形態１〜３のように風速計３０や温度センサー２４を用いないため、低コストで、ショートサイクルによる運転効率の低下を抑制することができる。
【００２５】
実施の形態５．
図５に、本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の台数制御のフロー図を示す。同図は、以上の実施の形態１〜４で説明した台数制御の流れを示すものである。
【００２６】
まず、ＳＴＥＰ１にて、室外ユニットの設置場所の風速を風速計３０により計測する。このとき、風速が所定風速以下であれば、風によるショートサイクルの影響が少ないと考えられる。また、風速が所定風速以上であれば、風によるショートサイクルの影響が大きいと考えられるため、上記の実施の形態１、２に基づき、室外ユニットの運転順序を決定して運転を開始させる。その後、ＳＴＥＰ２に移る。
【００２７】
ＳＴＥＰ２では、各室外ユニットの空気熱交換器２２に搭載した温度センサー２４により、吸い込み温度（空気熱交換器温度）の最大値と最小値を計測する。このとき、最大値と最小値の温度差が所定温度差以内であれば、実施の形態１、２に基づき、台数制御を行い、風向から決定した順に運転を開始させる。温度差が所定温度差以上であれば、実施の形態１、３に基づき、台数制御を行い、吸い込み温度（空気熱交換器温度）が低い、もしくは、高い順に運転を開始させる。
【００２８】
なお、ＳＴＥＰ２でＮＯの場合の条件は、風速がある一定以上ある場合で、かつ、各室外ユニットの空気熱交換器温度の最大値と最小値に一定以上の温度差がある場合である。これは、設置環境によって、高温域と低温域が極端にできる（送風機から送出される温度が設置環境によって、ある一箇所に溜まる）ことを危惧しているため、空気熱交換器温度の最大値と最小値をみることにしている。
【００２９】
ＳＴＥＰ１にて、ＮＯの場合、すなわち、風によるショートサイクルの影響が少ないと考えられる場合、ＳＴＥＰ３に移行する。そして、ＳＴＥＰ３では、各室外ユニットの運転積算時間の最大値と最小値を計測する。このとき、運転積算時間の最大値と最小値の時間差が所定時間差以内であれば、ＳＴＥＰ４に移行する。また、運転積算時間の最大値と最小値の時間差が所定時間差以内でなければ、室外ユニットの運転積算時間の少ない順に運転開始する。これは、各室外ユニットの運転積算時間にバラツキが発生するのを防ぐため、バックアップの位置づけとして設定している。この設定により、室外ユニットが、１台のみ常に運転し、また１台のみ常に停止するといったことを防ぐためである。
【００３０】
ＳＴＥＰ４においては、予め決められた選択基準に基づいて、パターン１か、もしくはパターン２が選択される。また、パターン１とパターン２は客先（設置環境）により変更可能としている。例えば、客先の設置環境が複雑な場合（図２に示す３×３の配列でない場合）は、パターン２のような「決めうち」による台数制御が良い場合もあるため、選択可能としている。
【００３１】
パターン１が選択された場合、パターン１は、各室外ユニットの空気熱交換器温度が低い、もしくは、高い順に運転を開始させる。例えば、冷房の場合は、空気熱交換器温度が低い順に運転を開始させ、暖房の場合は、空気熱交換器温度が高い順に運転を開始させる。その後、ＳＴＥＰ５に移る。
【００３２】
ＳＴＥＰ５では、各室外ユニットの運転積算時間の最大値と最小値を計測する。このとき、最大値と最小値の時間差が所定時間差以内であれば、運転積算時間のバラツキが少ないと考えられるため、実施の形態１、３に基づき、台数制御を行い、空気熱交換器温度が低い、もしくは、高い順に運転を開始させる。最大値と最小値の時間差が所定時間差以上の場合は、運転積算時間のバラツキが大きいと考えられるため、このバラツキを少なくするために、台数制御により室外ユニットの運転積算時間の少ない順に運転順序を決定し、運転を開始させる。
【００３３】
上記のＳＴＥＰ４において、パターン２が選択された場合、パターン２は、現地の据付情報より決定した運転順序に基づき、室外ユニットを運転を開始する。その後、ＳＴＥＰ６に移る。
【００３４】
ＳＴＥＰ６では、パターン１と同様、各室外ユニットの運転積算時間の最大値と最小値を計測する。このとき、最大値と最小値の時間差が所定時間差以内であれば、運転積算時間のバラツキが少ないと考えられるため、実施の形態４に基づき、台数制御を行い、据付情報より決定した順に運転を開始させる。運転積算時間のバラツキが大きい場合は、このバラツキを少なくするため、台数制御により室外ユニットの積算時間の少ない順に運転順序を決定し、運転を開始させる。
【００３５】
以上のように、実施の形態５によれば、実施の形態１〜４で説明した台数制御を系統的に実施することが可能となり、ショートサイクルによる運転効率の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  台数制御装置、１１〜１９  室外ユニット（Ｎｏ.１〜Ｎｏ.９室外ユニット）、２０  ケーブル、２１  機械室、２２  空気熱交換器、２３  送風機、２４  温度センサー、３０  風速計。
【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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