(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被空調空間の空調を行う複数の室外機と、これら室外機をそれぞれ制御する集中制御機器とを備え、該集中制御機器により前記複数の室外機に対して間引き制御指示を行ってこれら複数の室外機を選択的に停止させる空気調和システムにおいて、
前記複数の室外機に配設され、機器保護制御指示があるときに機器保護制御を行う機器保護制御手段と、
前記機器保護制御の実施中に前記間引き制御指示があったとき、または前記間引き制御の実施中に前記機器保護制御指示があったとき、前記間引き制御指示を無効にする無効手段とを備え、
前記機器保護制御は、冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える四方弁の切替え制御を含む制御であり、
前記間引き制御は、前記機器保護制御が完了した後に行われることを特徴とする空気調和システム。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和システムにおいて、
前記機器保護制御は、前記室外機の除霜を実施する除霜制御、及び冷房・暖房運転間で冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える制御の少なくとも一方であることを特徴とする空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一の被空調空間（例えばコンサートホールなどの大空間）の空調を行う複数の空気調和機（室外機）と、これら空気調和機をそれぞれ制御する集中制御機器とを備えた空気調和システムが知られている（例えば特許文献１など）。こうした空気調和システムは、駆動源に電動モータを用いた電気ヒートポンプ（以下、ＥＨＰともいう）式の空気調和機と、ガスエンジンを用いたガスヒートポンプ（以下、ＧＨＰともいう）式の空気調和機とを備えており、それらの特性（例えばコスト）に合わせてＥＨＰ及びＧＨＰ式の空気調和機間の空調バランスを集中制御機器（総合空調コントローラ）にて制御することで、空気調和システム全体として最適制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８７３４２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、方式（ＥＨＰ式、ＧＨＰ式）に関わらず、集中制御機器により制御される複数の空気調和機（室外機）で単一の被空調空間を空調することも行われている。そして、例えば省エネルギー性の向上や各空気調和機の室外機の運転時間削減を目的に、集中制御機器により運転中の一部の空気調和機（室外機）を停止させる制御（以下、「間引き制御」ともいう）を行うことも提案されている。
【０００５】
しかしながら、例えば任意の空気調和機の室外機において、冷房・暖房間で冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える四方弁の切替え制御等（以下、「機器保護制御」ともいう）の実施中に空気調和機の間引き制御が実施されると、該当の空気調和機を停止させた場合には機器保護制御を完結することなく中断されてしまう。この場合、該当の空気調和機の運転が再開された際に、中断した機器保護制御の一からのやり直し等を余儀なくされる。
【０００６】
本発明の目的は、省エネルギー性の向上を図りつつ、機器保護制御を好適に実施することができる空気調和システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、被空調空間の空調を行う複数の室外機と、これら室外機をそれぞれ制御する集中制御機器とを備え、該集中制御機器により前記複数の室外機に対して間引き制御指示を行ってこれら複数の室外機を選択的に停止させる空気調和システムにおいて、前記複数の室外機に配設され、機器保護制御指示があるときに機器保護制御を行う機器保護制御手段と、前記機器保護制御の実施中に前記間引き制御指示があったとき、または前記間引き制御の実施中に前記機器保護制御指示があったとき、前記間引き制御指示を無効にする無効手段とを備え、前記機器保護制御は、冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える四方弁の切替え制御を含む制御であり、前記間引き制御は、前記機器保護制御が完了した後に行われることを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、前記集中制御機器により前記複数の室外機に対して間引き制御指示を行うことで、これら複数の室外機が選択的に停止される。これにより、例えば運転する前記室外機の個数を削減することで、省エネルギー性を向上させることができる。一方、前記機器保護制御手段による前記機器保護制御の実施中に前記間引き制御指示があったとき、前記無効手段により前記間引き制御指示が無効化される。従って、本来、停止されるはずであった該当の室外機の前記機器保護制御を好適に実施することができる。また、前記間引き制御の実施中に前記機器保護制御指示があったとき、前記無効手段により前記間引き制御指示が無効化される。従って、前記間引き制御の実施を中止して、前記機器保護制御を好適に実施（開始）することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和システムにおいて、前記機器保護制御は、前記室外機の除霜を実施する除霜制御、及び冷房・暖房運転間で冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える制御の少なくとも一方であることを要旨とする。
【００１０】
同構成によれば、例えば前記除霜制御の実施中に前記間引き制御指示があったとき、前記無効手段により前記間引き制御指示が無効化されることで本来、停止されるはずであった該当の室外機の除霜不足に伴う不具合の発生を抑えることができる。また、前記間引き制御の実施中に前記除霜制御に係る前記機器保護制御指示があったとき、前記無効手段により前記間引き制御指示が無効化される。従って、前記間引き制御の実施を中止して除霜制御を好適に実施（開始）することができる。あるいは、冷房・暖房運転間で冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える制御の実施中に前記間引き制御指示があったとき、前記無効手段により前記間引き制御指示が無効化されることで本来、停止されるはずであった該当の室外機の前記四方弁の切替え不足に伴う不具合の発生を抑えることができる。また、前記間引き制御の実施中に、冷房・暖房運転間で冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える制御に係る前記機器保護制御指示があったとき、前記無効手段により前記間引き制御指示が無効化される。従って、前記間引き制御の実施を中止して、冷房・暖房運転間で冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える制御を好適に実施（開始）することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、省エネルギー性の向上を図りつつ、機器保護制御を好適に実施することができる空気調和システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】同実施形態の空気調和機を示す概略構成図。
【図３】同実施形態の制御態様を示すフローチャート。
【図４】間引き制御の実施・未実施の条件を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照して本発明の一実施形態について説明する。同図１に示すように、空気調和システムは、単一の被空調空間Ｓの空調を行う複数（本実施例では５台）のＧＨＰ式の空気調和機１を備える。各空気調和機１は、被空調空間Ｓの外側（室外）に室外機１０が設置されるとともに、被空調空間Ｓの内側（室内）に複数の室内機３０が設置されている。複数の室外機１０（制御装置）は、それらの間で各種情報を共有できるように相互に電気的に接続されている。複数の室外機１０は、通常は全ての運転による協働で被空調空間Ｓを空調する（通常制御）。
【００１４】
また、複数の室外機１０（制御装置）は、複数の顧客を集約的に管理する管理センターの管理装置（例えばコンピュータなど）５０に、例えばマイコンを主体に構成された集中制御機器５１を介して電気的に接続されている。管理装置５０は、予め設定されている種々の条件に基づいて、省エネルギー化を促すべく、集中制御機器５１を介して選択的に間引き制御指示を複数の室外機１０に同時に送信する。この間引き制御指示には、全ての室外機１０のうち、運転する室外機１０及び運転を停止する室外機１０を特定する情報、即ち運転する室外機１０の個数を変更する情報が含まれる。間引き制御指示を受信した各室外機１０は、通常はこれに従ってその運転を実施（継続、開始）し、あるいはその運転を停止する。
【００１５】
基本的には、運転する室外機１０の個数が削減されることで、空気調和システム全体として省エネルギー化が図られる。従って、間引き制御の実施時の目標とする省エネルギーの度合い（以下、「省エネルギー率」ともいう）が大きいほど、運転する室外機１０の個数が大きく削減されるように設定されている。具体的には、複数の室外機１０を図示上側から下側に向かって室外機１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅと付して区別すると、全ての室外機１０Ａ〜１０Ｅを運転する通常制御に対し、１ランク上げた省エネルギー率での間引き制御では室外機１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｅの４台を運転し、更に１ランク上げた省エネルギー率での間引き制御では室外機１０Ａ，１０Ｃ，１０Ｅの３台を運転し、更に１ランク上げた省エネルギー率での間引き制御では室外機１０Ｂ，１０Ｄの２台を運転する。
【００１６】
図２に示すように、各室外機１０には、ガス会社から供給される燃料ガス（例えばプロパンガス、天然ガス等）を燃焼等することで回転動力を発生するガスエンジン１１が設置されるとともに、該ガスエンジン１１に回転駆動され回転に伴い冷媒を圧縮する圧縮機１２が設置されている。この圧縮機１２は、その吸入管１２ａから吸入した冷媒（ガス冷媒）を圧縮するとともに、その吐出管１２ｂに冷媒配管１３ａを介して接続された四方弁１４に冷媒を送り出す。
【００１７】
四方弁１４は、冷媒配管１３ｂを介して室外機熱交換器１５に接続されるとともに、冷媒配管１３ｄを介して空気調和機１の各室内機３０（室内機熱交換器３１）に接続されている。また、四方弁１４は、冷媒配管１３ｆを介してアキュームレータ１８に接続されるとともに、該アキュームレータ１８は、冷媒配管１３ｇを介して圧縮機１２の吸入管１２ａに接続されている。
【００１８】
前記室外機熱交換器１５は、冷房運転時は冷媒の凝縮器として機能し暖房運転時は冷媒の蒸発器として機能するもので、冷媒配管１３ｈを介して室内機３０（室内機電子膨張弁３２）に接続されている。そして、冷媒配管１３ｈには、室内機３０側への冷媒の流れを許容する逆止弁２１が配置されるとともに、該逆止弁２１と並列で電子膨張弁２２が配置されている。
【００１９】
各室内機３０に設置された室内機熱交換器３１は、前記冷媒配管１３ｄに接続されるとともに、室内機電子膨張弁３２に接続されている。そして、室内機電子膨張弁３２は、前記冷媒配管１３ｈに接続されている。室内機熱交換器３１は、冷房運転時は冷媒の蒸発器として機能し暖房運転時は冷媒の凝縮器として機能する。
【００２０】
次に、空気調和機１の冷媒の流れについて説明する。なお、冷房及び暖房の各運転時における冷媒の流れを実線矢印及び破線矢印にて表している。
まず、冷房運転時において、圧縮機１２の吐出管１２ｂを出た冷媒は、四方弁１４を通過した後、凝縮器として機能する室外機熱交換器１５に導かれる。室外機熱交換器１５において、冷媒は室外の空気（外気）により熱を奪われ、凝縮・液化する。その後、冷媒は、各室内機３０の室内機電子膨張弁３２において減圧されるとともに、蒸発器として機能する室内機熱交換器３１において、室内の空気の熱を奪い気化する。その後、冷媒は、四方弁１４及びアキュームレータ１８を介して圧縮機１２の吸入管１２ａに戻る。以上の過程を経ることで、室内が冷房される。
【００２１】
一方、暖房運転時において、圧縮機１２の吐出管１２ｂを出た冷媒は、四方弁１４を通過した後、室内機３０に導かれる。そして、冷媒は、凝縮器として機能する室内機熱交換器３１において、室内の空気に熱を放出し、凝縮・液化する。その後、室内機電子膨張弁３２において減圧された冷媒は、室外機熱交換器１５に導かれる。そして、冷媒は、蒸発器として機能する室外機熱交換器１５において、室外の空気の熱を吸収・気化する。その後、室外機熱交換器１５からの四方弁１４を介した冷媒が、アキュームレータ１８を介して圧縮機１２の吸入管１２ａに戻る。以上の過程を経ることで、室内が暖房される。
【００２２】
次に、本実施形態の電気的構成について説明する。
図１に示すように、室外機１０には、ガスエンジン１１及び四方弁１４等を駆動制御する制御装置４１が設けられている。この制御装置４１は、マイコンを主体に構成されており、冷房運転時における室外機熱交換器１５の下流側で冷媒配管１３ｈに設けられた温度センサ４２に電気的に接続されている。この温度センサ４２は、除霜運転時に室外機熱交換器１５から排出された冷媒の配管温度（表面温度）Ｔを検出する。
【００２３】
この制御装置４１は、例えば季節の切り替わり時など、冷房・暖房運転の切り替わり時には、機器保護制御指示としての切替え制御指示を出して冷凍サイクルの冷媒の流路を切り替える機器保護制御としての四方弁１４の切替え制御を実施する（機器保護制御手段）。なお、四方弁１４の切替え制御は、電気的な切替えのみでは実際には完結し得ず、一定レベルの冷媒の圧力（冷媒の流量・流速）、即ちガスエンジン１１の回転速度が必須となっている。
【００２４】
また、制御装置４１は、暖房運転時に配管温度Ｔが所定温度より低くなるときには、室外機１０（室外機熱交換器１５等）に付着した霜を除去すべく、機器保護制御指示としての除霜制御指示を出して機器保護制御としての除霜制御を実施する（機器保護制御手段）。具体的には、冷房運転相当になるように四方弁１４を一旦切り替えて室外機熱交換器１５を凝縮器として機能させる除霜運転を行う。この場合であっても、冷房・暖房運転間での四方弁１４の切替えのため、一定レベルの冷媒の圧力（冷媒の流量・流速）、即ちガスエンジン１１の回転速度が必須となることはいうまでもない。
【００２５】
一方、各室内機３０には、室内機電子膨張弁３２等を駆動制御する制御装置４６が設けられている。この制御装置４６は、マイコンを主体に構成されており、室外機１０の制御装置４１に電気的に接続されている。制御装置４１は、その搭載される室外機１０に接続される複数の室内機３０の制御装置４６を制御して、運転する室内機３０の配列、個数等を制御する。
【００２６】
なお、室外機１０は、制御装置４１において前記集中制御機器５１に電気的に接続されており、該集中制御機器５１を介して前述の間引き制御指示が送信される。間引き制御指示を受信した制御装置４１は、基本的に間引き制御指示の情報がその搭載される室外機１０の運転の実施（継続、開始）を表す場合にはガスエンジン１１の駆動を実施（継続、開始）し、反対に当該室外機１０の運転の停止を表す場合にはガスエンジン１１の駆動を停止する。
【００２７】
次に、任意の室外機１０の制御装置４１による間引き制御の実施・未実施（通常制御の継続）の選択制御態様について説明する。図３に示すように、例えば所定時間ごとの定時割り込みにより処理がこのルーチンに移行すると、Ｓ（ステップ）１において、間引き制御指示があるか否かが判断される。そして、間引き制御指示があると判断されると、Ｓ２に移行して「Ａ条件」が非成立か否かが判断される。この「Ａ条件」は、図４に示すように、少なくとも一つの室外機１０の除霜制御中及び四方弁１４の切替え制御中の論理和で構成されるもので、全ての室外機１０で除霜制御中及び四方弁１４の切替え制御中のいずれでもないときに「Ａ条件」非成立となり、少なくとも一つの室外機１０でいずれかの制御中であるときに「Ａ条件」成立となる。
【００２８】
Ｓ２において「Ａ条件」が非成立と判断されると、Ｓ３に移行して間引き制御指示に従って間引き制御が実施される。一方、Ｓ２において「Ａ条件」が成立と判断されると、Ｓ４に移行して間引き制御が未実施とされる（間引き制御指示が無効化される：無効手段）。
【００２９】
次に、本実施形態の動作について説明する。
まず、全ての室外機１０の制御装置４１により、前述の通常制御が実施されているとする。このとき、集中制御機器５１を介して間引き制御指示を受信すると、制御装置４１は、「Ａ条件」が非成立であれば、当該間引き制御指示に応じた省エネルギー率を実現すべく、その搭載される室外機１０のガスエンジン１１の駆動を実施（継続、再開）し、あるいは当該室外機１０のガスエンジン１１の駆動を停止する。これにより、駆動中のガスエンジン１１の個数が削減されて、システム全体として空調時の省エネルギー化が実現される。
【００３０】
一方、少なくとも一つの室外機１０で除霜制御中（除霜制御の開始判定が成立してから終了判定が成立するまでの間）であって「Ａ条件」が成立であれば、該当の全ての室外機１０で除霜制御が完了するまで間引き制御指示が無効化される。これにより、本来、停止されるはずであった該当の室外機１０の除霜制御（暖房運転から冷房運転への四方弁１４の切替え制御を含む）を完了することができ、除霜不足に伴う不具合の発生が抑制される。そして、除霜制御の完了に伴い、一旦停止した室外機１０の次回の起動（始動）では、四方弁１４の切替え制御が不要であるため、該室外機１０の起動が正常に行われる。
【００３１】
また、少なくとも一つの室外機１０で四方弁１４の切替え制御中であって「Ａ条件」が成立であれば、同様に該当の全ての室外機１０で四方弁１４の切替え制御が完了するまで間引き制御指示が無効化される。これにより、本来、停止されるはずであった該当の室外機１０の四方弁１４の切替え制御を完了することができ、四方弁１４の切替え不足に伴う不具合の発生が抑制される。そして、四方弁１４の切替え制御の完了に伴い、一旦停止した室外機１０の次回の起動（始動）では、四方弁１４の切替え制御が不要であるため、該室外機１０の起動が正常に行われる。
【００３２】
なお、間引き制御指示に従って間引き制御を実施中に、除霜制御又は四方弁１４の切替え制御が開始され、あるいはそれらの開始条件が成立した場合には、間引き制御の実施が一旦中止されて、通常制御が開始されるようになっている。
【００３３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、集中制御機器５１により複数の室外機１０（空気調和機１）に対して間引き制御指示を行うことで、これら複数の室外機１０が選択的に停止される。これにより、例えば運転する室外機１０の個数を削減することで、省エネルギー性を向上させることができる。一方、機器保護制御（除霜制御又は四方弁１４の切替え制御）の実施中に間引き制御指示があったとき、該間引き制御指示が無効化される。従って、本来、停止されるはずであった該当の室外機１０の機器保護制御を好適に実施することができる。また、間引き制御の実施中に機器保護制御指示（除霜制御指示、切替え制御指示）があったとき、間引き制御指示が無効化される。従って、間引き制御の実施を中止して、機器保護制御（除霜制御又は四方弁１４の切替え制御）を好適に実施（開始）することができる。
【００３４】
（２）本実施形態では、例えば除霜制御の実施中に間引き制御指示があったとき、該間引き制御指示が無効化されることで本来、停止されるはずであった該当の室外機１０の除霜不足に伴う不具合の発生を抑えることができる。また、間引き制御の実施中に除霜制御指示があったとき、間引き制御指示が無効化される。従って、間引き制御の実施を中止して除霜制御を好適に実施（開始）することができる。
【００３５】
あるいは、四方弁１４の切替え制御の実施中に間引き制御指示があったとき、該間引き制御指示が無効化されることで本来、停止されるはずであった該当の室外機１０（空気調和機１）の四方弁１４の切替え不足に伴う不具合の発生を抑えることができる。また、間引き制御の実施中に切替え制御指示があったとき、間引き制御指示が無効化される。従って、間引き制御の実施を中止して四方弁１４の切替え制御を好適に実施（開始）することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、間引き制御指示があったとき、停止される予定の空気調和機１が機器保護制御（除霜制御又は四方弁１４の切替え制御）の実施中であった場合に限って、間引き制御指示を無効化するようにしてもよい。
【００３７】
・前記実施形態において、間引き制御指示があったとき、停止される予定の空気調和機１が機器保護制御（除霜制御又は四方弁１４の切替え制御）の実施中であった場合に、当該空気調和機１のみで間引き制御指示を無効化するようにしてもよい。
【００３８】
・前記実施形態において、間引き制御指示を無効化した場合、制御装置４１から集中制御機器５１に対してその旨を送信（返信）することがより好ましい。
・前記実施形態において、間引き制御では、例えば冬季に南側の室外機１０を少なめに運転し、北側の室外機１０を多めに運転するようにしてもよい。また、運転中の室外機１０（空気調和機１）において、例えば冬季にその接続される複数の室内機３０のうち、南側の室内機３０を少なめに運転し、北側の室内機３０を多めに運転するようにしてもよい。
【００３９】
・前記実施形態において、間引き制御の実施・未実施（通常制御の継続）の選択制御を集中制御機器５１で主体的に行うようにしてもよい。また、間引き制御指示に係る管理装置５０の機能を集中制御機器５１に集約してもよい。
【００４０】
・前記実施形態においては、通常制御から間引き制御へと切り替える際の間引き制御指示の無効化について説明した。これに対し、間引き制御中であったとしても、一のランクの間引き制御から他のランクの間引き制御へと切り替える際に、同様に間引き制御指示の無効化を行ってもよい。
【００４１】
・前記実施形態において、空気調和システムは、ＥＨＰ式の複数の空気調和機で構成されてもよいし、ＥＨＰ式の空気調和機及びＧＨＰ式の空気調和機の組み合わせで構成されてもよい。
【００４２】
・前記実施形態においては、複数の室内機３０は、各々の接続される室外機１０以外の室外機１０から切り離されているが、複数の室外機１０に接続されていてもよい。
・前記実施形態において、被空調空間Ｓを空調する室外機１０（空気調和機１）の台数は、複数であれば任意である。また、各室外機１０に接続される室内機３０の台数は任意である。
【００４３】
・複数の被空調空間の空調を複数の室外機で制御する空気調和システムであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
Ｓ…被空調空間、１…空気調和機、１０，１０Ａ〜１０Ｅ…室外機、１４…四方弁、５１…集中制御機器、４１…制御装置（機器保護制御手段、無効手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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