(57)【要約】【課題】同一空間に異なった冷媒系統の複数の室内機が設置されている冷凍空調システムにおいて、消費電力量の低減、運転時間・発停回数の均一化による製品の長寿命化を図ることを可能にした冷凍空調システムを提供する。【解決手段】室外熱交換器を備えた室内機５と、圧縮機、切替弁、減圧装置及び室外熱交換器を備えた室外機４とが配管を介して接続され、室内熱交換器から温熱又は冷熱を供給し、室内熱交換器に付属し空間内の温度を検出する温度センサをそれぞれ備えた複数の冷凍空調装置２，２ａを備え、複数の冷凍空調装置２ａ，２の室内機５が同一空間内に複数設置される冷凍空調システムにおいて、複数の冷凍空調装置２，２ａに接続されたリモコン１６を備え、各冷凍空調装置２，２ａの室内熱交換器５の目標設定温度をそれぞれ同一に設定するとともに、吸い込み空気温度を同一温度にし、且つ、特定の冷凍空調装置を他の冷凍空調装置に優先して運転させる。【選択図】図１
2008157601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外熱交換器を備えた室内機と、圧縮機、切替弁、減圧装置及び室外熱交換器を備えた室外機とが配管を介して接続され、前記室内熱交換器から温熱又は冷熱を供給し、該室内熱交換器に付属し空間内の温度を検出する温度センサをそれぞれ備えた複数の冷凍空調装置を備え、該複数の冷凍空調装置の室内機が同一空間内に複数設置される冷凍空調システムにおいて、
前記複数の冷凍空調装置に接続されたリモコンを備え、
各冷凍空調装置の前記室内熱交換器の目標設定温度をそれぞれ同一に設定するとともに、前記吸い込み空気温度を同一温度にし、且つ、特定の冷凍空調装置を他の冷凍空調装置に優先して運転させることを特徴とする冷凍空調システム。
【請求項２】
前記リモコン内に温度センサを備え、各冷凍空調装置の吸い込み空気温度を同一温度にしたことを特徴とする請求項１記載の冷凍空調システム。
【請求項３】
前記冷凍空調装置は吸い込み空気温度に補正をかけるか否かを設定する設定手段をそれぞれ備え、
該設定手段により吸い込み空気温度に補正をかけると設定された冷凍空調装置は、吸い込み空気温度に所定の補正をかけて運転し、前記補正内容に応じて当該冷凍空調装置以外の冷凍空調装置又は当該冷凍空調装置を優先運転させることを特徴とする請求１又は２記載の冷凍空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍空調装置システムに関するものであり、特に同一空間内に複数の冷凍空調装置の室内機が設置された場合の運転制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍装置の運転制御方法としては、例えば「圧縮機および凝縮器を有するコンデンシングユニットと、冷媒減圧装置および蒸発器を有する冷却器と、該冷却器に付属し庫内温度を検出する温度センサとを備える複数の冷凍装置を一つの冷蔵庫内に設置したときの冷凍装置の運転制御方法において、設定された庫内温度より高い温度域に段階的に冷凍装置を停止させる基準温度を予め設定し、前記温度センサの検出値が下降して前記基準温度に達するごとに、前記複数の冷凍装置の一部を順次に停止させることを特徴とする冷凍装置の運転制御方法。」が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３８３９６号公報（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記の特許文献１に記載のように、同一空間に複数の冷凍装置が存在する場合には、各冷凍装置が各々の有する温度センサが検出した庫内温度と、庫内設定温度との差により運転、停止の制御を行っているため、庫内温度分布や各温度サーミスタのバラツキ等により、或る特定の機種が集中的に運転してしまったり、また同時に運転・停止を繰り返し、消費する電力量が多くなってしまう等の問題点がある。
【０００５】
また、各々の冷凍空調装置の運転積算時間により、優先的に運転、停止を選択する必要があるため、各々の積算運転時間を記憶し、且つ、運転・停止の優先順位をつけ、指令を出すための制御システムが必要となるため、汎用の空調機を複数台設置しただけでは対応できず、別の制御システムとそれぞれを接続する必要があるため、高コスト化、据付け工事に時間がかかる等の問題点があった。
【０００６】
この発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、同一空間に異なった冷媒系統の複数の室内機が設置されている冷凍空調システムにおいて、消費電力量の低減、運転時間・発停回数の均一化による製品の長寿命化を図ることを可能にした冷凍空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る冷凍空調システムは、室外熱交換器を備えた室内機と、圧縮機、切替弁、減圧装置及び室外熱交換器を備えた室外機とが配管を介して接続され、前記室内熱交換器から温熱又は冷熱を供給し、該室内熱交換器に付属し空間内の温度を検出する温度センサをそれぞれ備えた複数の冷凍空調装置を備え、該複数の冷凍空調装置の室内機が同一空間内に複数設置される冷凍空調システムにおいて、前記複数の冷凍空調装置に接続されたリモコンを備え、各冷凍空調装置の前記室内熱交換器の目標設定温度をそれぞれ同一に設定するとともに、前記吸い込み空気温度を同一温度にし、且つ、特定の冷凍空調装置を他の冷凍空調装置に優先して運転させるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る冷凍空調システムにおいては、複数の冷凍空調装置に対してリモコンを共通にし、複数の室内熱交換器の目標設定温度をそれぞれ同一に設定するとともに、前記吸い込み空気温度を同一温度にし、且つ、特定の冷凍空調装置を他の冷凍空調装置に優先して運転させるようにしており、このため、例えば複数台の冷凍空調装置が同時に運転を開始し、能力過剰ですぐに設定温度となり停止するというような、頻繁な運転・停止の繰り返しを防ぐことができるので、消費電力量の低減が可能になっており、また、冷凍空調装置の発停回数を減ることで高寿命化が可能になっている。また、定期的に優先順位を変更することで運転時間の平準化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍空調システムの構成を示した図である。この冷凍空調システムにおいては、或る閉空間１に複数の冷凍空調装置２、２ａが設置されている。通常、冷凍空調装置２、２ａは、圧縮機３を搭載し屋外に設置され外気と熱交換を行う室外機４と、空調対象空間に設置され、室内空気と熱交換を行う室内機５とから構成され、計測制御装置６によりそれぞれの運転状態が制御されている。
【００１０】
図２は図１の冷凍空調装置２の冷媒回路図である。同図に基づいて冷凍空調装置２の運転制御方法を説明する。なお、以下において冷凍空調装置２について説明するが、冷凍空調装置２ａの構成は冷凍空調装置２と同じである。
【００１１】
室外機４には、圧縮機３、四方弁７、室外熱交換器８、減圧装置である第１膨張弁９及び内部熱交換器１５が搭載されている。圧縮機３は、インバータ（図示せず）により回転数が制御され容量制御される形式となっている。また、第１膨張弁９は、開度が可変に制御される電子膨張弁である。室外熱交換器８は、ファンなどで送風されて外気と熱交換する。室内機５内には、室内熱交換器１０が搭載されている。ガス管１２及び液管１３は、室外機４と室内機５とを接続する接続配管である。この冷凍空調装置２（２ａ）の冷媒としてはＨＦＣ系の混合冷媒であるＲ４１０Ａが用いられる。
【００１２】
また、室外機４内には、計測制御装置６及び温度センサ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ（これらを総称するときには温度センサ１４という）が設置されている。温度センサ１４ａが圧縮機吐出側、温度センサ１４ｂが室外熱交換器１２中間部の冷媒流路上、温度センサ１４ｃが室外熱交換器８と第１膨張弁９の間に設けられ、それぞれ設置場所の冷媒温度を計測する。また、温度センサ１４ｄは室外機４周囲の外気温度を計測する。
【００１３】
また、室内機５には、温度センサ１４ｅ、１４ｆ、１４ｇが設置されている。温度センサ１４ｅは室内熱交換器１０中間部の冷媒流路上、温度センサ１４ｆは室内熱交換器１０と液管１３の間に設けられており、それぞれ設置場所での冷媒温度を計測する。温度センサ１４ｇは室内熱交換器１０に吸気される空気温度を計測する。なお、負荷となる熱媒体が水など他の媒体である場合には、温度センサ１４ｇはその媒体の流入温度を計測する。
【００１４】
室外機４の温度センサ１４ｂ及び室内機の温度センサ１４ｅは、それぞれ熱交換器８，１０の中間で気液二相状態となっている冷媒温度を検知することにより、高低圧の冷媒飽和温度を検知することができる。
【００１５】
また、室外機４内の計測制御装置６は、温度センサ１４（１４ａ〜１４ｆ）の計測情報や、冷凍空調装置使用者から指示される運転内容に基づいて、圧縮機３の運転方法、四方弁７の流路切換、室外熱交換器８のファン送風量、各膨張弁の開度などを制御する。
【００１６】
次に、この冷凍空調装置２の運転動作について説明する。
まず、暖房運転時の動作を図２に基づいて説明する。
暖房運転時には、四方弁７の流路は図２の実線方向に設定される。圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁７を経て室外機４を流出しガス管１２を経て室内機５に流入する。そして、室内熱交換器１０に流入し、凝縮器となる室内熱交換器１０で放熱しながら凝縮液化し高圧低温の液冷媒となる。冷媒から放熱された熱を負荷側の空気や水などの負荷側媒体に与えることで暖房を行う。室内熱交換器１０を出た高圧低温の冷媒は液管１３を経由して、室外機４に流入した後で、第２膨張弁１１で若干減圧された後で、内部熱交換器１５で圧縮機３吸入の低温の冷媒に熱を与えて冷却される。その後、第１膨張弁９で低圧まで減圧され二相冷媒となり、蒸発器となる室外熱交換器８に流入し、そこで吸熱し蒸発、ガス化される。その後、四方弁７を経て内部熱交換器１５で高圧の冷媒と熱交換し、さらに加熱され、圧縮機３に吸入される。
【００１７】
次に、冷房運転時の動作について説明する。
冷房運転時には、四方弁７の流路は図２の点線方向に設定される。圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁７を経て凝縮器となる室外熱交換器８に流入し、ここで放熱しながら凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。室外熱交換器８を出た冷媒は、第１膨張弁９で若干減圧された後に内部熱交換器１５で、圧縮機３に吸入される冷媒と熱交換し冷却される。その後、第２膨張弁１１で低圧まで減圧され二相冷媒となった後で、室外機４を流出し、液管１３を経て室内機５に流入する。そして、蒸発器となる室内熱交換器１０に流入し、そこで吸熱し、蒸発ガス化しながら室内機５側の空気や水などの負荷側媒体に冷熱を供給する。室内熱交換器１０を出た低圧ガス冷媒は、室内機５を出てガス管１２を経て室外機４に流入し、四方弁７を経た後に、内部熱交換器１５で高圧冷媒と熱交換し加熱された後で、圧縮機３に吸入される。
【００１８】
次に、この冷凍空調装置２の制御動作について説明する。
まず、暖房運転時の制御動作について説明する。
暖房運転時には、まず圧縮機３の運転周波数、第１膨張弁９の開度、第２膨張弁１１の開度が初期値に設定される。そして、以降運転状態に応じた各アクチュエータは以下のように制御される。圧縮機３の運転周波数は、基本的に室内機５の温度センサ１４ｇで計測される空気温度が、冷凍空調装置使用者が設定する温度になるように制御される。従って、空気温度が設定温度より大きく低下している場合には圧縮機３の運転周波数は増加され、空気温度が設定温度に近接している場合には圧縮機３の運転周波数はそのまま維持され、空気温度が設定温度より高くなる場合には圧縮機３の運転周波数は低下される。
【００１９】
各膨張弁の制御は以下のように行われる。
まず、第２膨張弁１１の開度は、温度センサ１４ｅで検知される高圧冷媒の飽和温度と温度センサ１４ｆで検知される室内熱交換器１０出口温度との差温で得られる室内熱交換器１０出口の冷媒過冷却度ＳＣ（サブクール）が予め設定された目標値、例えば１０℃になるように制御される。ＳＣが目標値より大きい場合には、第２膨張弁１１の開度は大きく、冷媒過冷却度ＳＣが目標値より小さい場合には、第２膨張弁１１の開度は小さく制御される。次に、第１膨張弁９の開度は、温度センサ１４ａで検知される圧縮機３の吐出温度Ｔｄと、温度センサ１４ｅで検知される凝縮温度と温度センサ１４ｂで検知される蒸発温度を使用して算出される、運転状態に応じた最適な吐出温度目標値、との差により制御される。例えばＴｄが目標吐出温度より大きい場合には、第１膨張弁９の開度は大きく、Ｔｄが目標吐出温度より小さい場合には、第１膨張弁９の開度は小さくされる。
【００２０】
次に、冷房運転時の制御動作について説明する。
冷房運転時には、まず圧縮機３の容量、第１膨張弁９の開度、第２膨張弁１１の開度が冷房運転用の初期値に設定される。そして以降運転状態に応じた各アクチュエータは以下のように制御される。圧縮機３の容量は、基本的に室内機５の温度センサ１４ｇで計測される空気温度が、冷凍空調装置使用者が設定する温度になるように制御される。従って、空気温度が設定温度より大きく上昇している場合は、圧縮機３の容量は増加され、空気温度が設定温度に近接している場合には、圧縮機３の容量はそのまま維持され、空気温度が設定温度より低くなる場合には圧縮機３の容量は低下される。
【００２１】
各膨張弁の制御は以下のように行われる。
まず、第１膨張弁９の開度は、温度センサ１４ｂで検知される高圧冷媒の飽和温度と温度センサ１４ｃで検知される室外熱交換器８出口温度との差温で得られる室外熱交換器８出口の冷媒過冷却度ＳＣが予め設定された目標値、例えば１０℃になるように制御される。ＳＣが目標値より大きい場合には、第１膨張弁９の開度は大きく、ＳＣが目標値より小さい場合には、第１膨張弁９の開度は小さく制御される。次に第２膨張弁１１の開度は、温度センサ１４ａで検知される圧縮機３吐出温度Ｔｄと、温度センサ１４ｂで検知される凝縮温度と温度センサ１４ｅで検知される蒸発温度を使用し算出される、運転状態に応じた最適な吐出温度目標値、との差により制御される。例えばＴｄが目標吐出温度より大きい場合には、第２膨張弁１１の開度は大きく、Ｔｄが目標吐出温度より小さい場合には、第２膨張弁１１の開度は小さくされる。  
【００２２】
図３は室内吸込み温度とリモコン設定温度との差と圧縮機の運転開始及び運転停止の関係を示した図である。この例では、室内吸込み温度とリモコン設定温度との差が、冷房の場合には、０．５℃以上で運転を開始し、−１．５℃以下で運転を停止する。また、暖房の場合には−１℃以下で運転を開始し、１．０℃以上で運転を停止する。
【００２３】
次に、上記の図３を参照しながら、圧縮機３の運転方法について説明する。
まず、冷房運転の場合について説明する。リモコンの設定温度に対し室内機の吸込み温度がある一定温度高い場合（例えば、（室内吸込み温度−リモコン設定温度）≧０．５℃）圧縮機３の運転を開始し、リモコンの設定温度に対し吸込み温度が低くなった場合（例えば（室内吸込み温度−リモコン設定温度）≦−１．５℃）、圧縮機３の運転を停止する。圧縮機３が運転周波数可変タイプの場合には、吸込み温度が設定温度に近づくにつれ圧縮機運転周波数を低下させ圧縮機容量を低減する事で室内温度の低下を抑制し、運転の継続を図る。
【００２４】
次に、暖房運転の場合について説明する。リモコンの設定温度に対し室内機吸込み温度がある一定温度低い場合（例えば（室内吸込み温度−リモコン設定温度）≦−１．０℃）圧縮機３の運転を開始し、リモコンの設定温度に対し吸込み温度が高くなった場合（例えば（室内吸込み温度−リモコン設定温度）≧１．０℃）、圧縮機３の運転を停止する。圧縮機３が運転周波数可変タイプの場合には、冷房運転同様に吸込み温度が設定温度に近づくにつれ圧縮機運転周波数を低下させ冷媒循環量を落とし熱交換量を低減する事で室内温度の低下を抑制し、運転の継続を図る。
【００２５】
冷凍空調装置２の圧縮機３の運転状態は、上記のように、設定温度と室内空気温度の差によって制御されているため、複数の冷凍空調装置が同一空間に設置された場合には、同じ設定温度にしても例えば各々の室内機が有する温度センサのバラツキや、室内空気温度分布状態により、必ずしも同じ検知温度にはならないため運転・停止タイミングが同じにならない事が多い。
【００２６】
冷凍空調装置２の運転状態として、同一負荷状態において、頻繁に発停を繰り返す場合と安定した運転状態を続ける場合とでは、前者の方が発停によるエネルギーロスを伴うため消費電力量が高くなる傾向にあることは、周知の通りである。
【００２７】
従って、図１に示されるように、同一空間内に複数の冷凍空調装置２，２ａが複数台設置された場合には、各々の装置が個別に運転・停止を繰り返すよりは、室内負荷状態に応じ運転台数を変化させ、発停の頻度を抑える方が消費電力量を低く抑えられ、かつ機器の寿命としても望ましいことはいうまでもない。
【００２８】
但し、その場合には特定の機器の運転時間が長くなってしまうことになるため、定期的に運転を行う優先順位を切り替えることで、運転時間の平準化を図ることができる。
【００２９】
そこで、同一空間に複数の冷凍空調装置２，２ａの室内機５が設置された場合には、前述の様な運転制御の実現のため、各々のリモコンの設定温度を変える事が考えられる。例えば冷房運転の場合には、優先的に運転させる機器のリモコン設定温度を、他の機器のリモコン設定温度よりも低くすれば良いが、前述の様に室内温度分布やサーミスタのバラツキにより必ずしも意図した運転状態とならない場合が多い。このようなことから、本実施の形態１においては、以下に説明するように対処している。
【００３０】
次に、本実施の形態１の冷凍空調システムの特有な構成について説明する。
図１の冷凍空調システムの冷凍空調装置２，２ａは、冷暖房いずれの運転でも同様の運転を行えるので、以下冷房運転を中心に説明する。
【００３１】
まず、リモコン１６と室内機５の接続方法について説明を行う。通常一台の室外機４に接続される室内機５群毎に、いわゆる一冷媒系毎に一つのリモコンが必要となり、先の室内機群にリモコンが接続されるが、本実施の形態においては複数の冷媒系に一つのリモコンを接続して制御を行う。具体的な接続方法としては、図１に示されるように、まず、１台の室内機５にリモコン１６を接続し、その室内機５から他の冷媒系統の室内機５へ渡り配線にて接続を行うことで、一つのリモコン１６で複数の冷媒系統を同時に制御する事が可能となる。
【００３２】
次に、吸い込み空気温度検知用の温度センサ（例えばサーミスタが用いられる）についてあるが、通常各室内機５毎に設置しているサーミスタを使用し室内吸込み温度検知を行うのに対し、設定の変更によりリモコン１６内蔵のサーミスタを使用し、室内温度検知を行う方法に変更している。設定変更方法の一例としては、室外機４の計測制御装置６に内蔵されている室外制御基板上にあるＳＷ設定の変更を行うことで、使用するサーミスタの選択を行うことができる。これにより室内空気温度分布の影響やサーミスタのバラツキの影響を無くし、全ての冷凍空調装置が同じ設定温度及び室内空気温度を検知することが可能になる。但し、このままでは全ての機器が同時に運転・停止をしてしまうため、優先順位を着けることが必要になる。その優先順位を設定するための方法を図４に基づいて説明する。
【００３３】
図４は冷凍空調装置の室外機制御基板ＳＷの設定方法の説明図である。制御基板ＳＷは、図示のように、ディップスイッチから構成されており、ＳＷ１は使用サーミスタの位置を設定するものであり、ＯＮの場合には、リモコン内蔵のサーミスタを用い、ＯＦＦの場合には室内機に内蔵したサーミスタを使用することになる。また、ＳＷ２は、吸込み温度補正を有効とするかどうかについての設定するものであり、ＯＮの場合には有効とし、ＯＦＦの場合には無効とする。
【００３４】
図４のＳＷ２をＯＮに設定することにより、例えば、リモコン１６から送られてくる室内温度に対し補正を行う。例えば冷房運転時には室内吸い込み温度−１℃を冷房時の補正後の室内吸い込み温度とする。これにより、ＳＷ２を設定しない機器の方が常に一定温度高めの室内温度を検出することになるので、結果として優先的に運転を行うことになる。暖房運転の場合には、逆に高めの補正を行うため（例えば＋１℃）、冷房同様ＳＷ２の設定を変更しない機器が優先的に運転することとなる。その後、例えば定期検査のタイミング等のある一定時間経過毎に、室外制御基板のＳＷ２の設定を変更、すなわちＳＷ２/ＯＦＦの機器をＳＷ２/ＯＮに、ＳＷ２/ＯＮの機器をＳＷ２/ＯＦＦに変更することで、優先的に運転する機器を変更することができ、運転時間の平準化を図ることが可能になる。
【００３５】
なお、上記の例においては、温度補正を、冷房運転時には−１℃、暖房運転時には＋１℃補正する例について説明したが、その逆に、冷房運転時には＋１℃、暖房運転時には−１℃補正するようにしてもよい。その場合にはＳＷ２をＯＮにした機器が優先運転されることになる。
【００３６】
また、上記の例においては、リモコン１６が冷凍空調装置２，２ａに有線で接続される例について説明したが、赤外線等により無線接続するようにしてもよいことはいうまでもない。また、各冷凍空調装置の吸い込み空気温度を同一にするためにリモコン１６のサーミスタを利用する例について説明したが、それに代えて、特定の冷凍空調装置のサーミスタを用いるようにしてもよい。更に、上記の例においては、空調対象空間１に冷凍空調装置２，２ａが２基設置されている例について説明したが、３基以上の台数であってもよい。
【００３７】
以上のように本実施の形態においては、複数の冷凍空調装置２，２ａに対してリモコン１６を共通にし、各冷凍空調装置２，２ａの室内熱交換器１０の目標設定温度をそれぞれ同一に設定するとともに、吸い込み空気温度を同一温度にし、且つ、特定の冷凍空調装置を他の冷凍空調装置に優先して運転させるようにしており、このため、例えば複数台の冷凍空調装置が同時に運転を開始し、能力過剰ですぐに設定温度となり停止するというような、頻繁な運転・停止の繰り返しを防ぐことができ、消費電力量の低減が可能になっており、また、冷凍空調装置の発停回数を減ることで高寿命化が可能になっている。
また、リモコン１６内に温度センサを備え、各冷凍空調装置の吸い込み空気温度を同一温度にしたので、吸い込み温度が各室内機の毎にばらつくような事態が避けられる。更に、優先運転する冷凍空調装置を適宜設定することができるので、定期的に優先順位を変更することで運転時間の平準化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷凍空調システムの構成図である。
【図２】図１の冷凍空調装置の冷媒回路図である。
【図３】室内吸込み温度とリモコン設定温度との差と圧縮機の運転開始及び運転停止の関係を示した図である。
【図４】冷凍空調装置の室外機制御基板ＳＷの設定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  空調対象空間、２，２ａ  冷凍空調装置、３  圧縮機、４  室外機、５  室内機、
６  計測制御装置、７  四方弁、８  室外熱交換器、９  第１膨張弁、１０  室内機熱交換器、１１  第２膨張弁、１２  ガス管、１３  液管、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇ  温度センサ、１５  内部熱交換器、１６ リモコン。
【図１】
2008157601.tif 000003
【図２】
2008157601.tif 000004
【図３】
2008157601.tif 000005
【図４】
2008157601.tif 000006