(57)【要約】【課題】  装置の信頼性を確保しつつ、利用者の快適性を向上するのにより好適な空気調和機を実現する。【解決手段】  空気調和機は、同一の部屋の空気を冷暖する空調装置Ａと空調装置Ｂを備え、空調装置Ａの運転に制限が加えられた際、空調装置Ａの運転不足分に応じて空調装置Ｂの運転を増強させる運転制御手段１０ａが実装された構成とすることにより、空調装置Ａの運転不足分が空調装置Ｂの運転で補填されることから、室内全体の空調効率の低下を回避でき、利用者の快適性が向上する。【選択図】  図１
2007071401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の空調対象空間の空気を冷暖する複数の空調装置を備え、一の前記空調装置の運転に制限が加えられた際、該一の空調装置の運転不足分に応じて他の前記空調装置の運転を増強させる運転制御手段が実装されてなる空気調和機。
【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機と該冷媒の潜熱を利用して室内の空気を冷暖する熱交換器とを有した一の空調装置と、冷媒を圧縮する圧縮機と該冷媒の潜熱を利用して前記室内の空気を冷暖する熱交換器とを有した他の空調装置と、前記一の圧縮機を予め決めた保護範囲内で稼動させる運転制御手段を備え、
前記運転制御手段は、前記一の圧縮機の稼動状況を示す因子が前記保護範囲の上限値に達した際、前記一の圧縮機に稼動制限を加えるとともに、室内温度と前記目標温度との差に基づき前記一の圧縮機の運転不足分を求め、該運転不足分に応じて前記他の空調装置の圧縮機の稼動を増強させることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
前記運転制御手段は、前記一の圧縮機の運転周波数、運転回転数、モータ電流、吸引側の冷媒温度又は冷媒圧力、吐出側の冷媒温度又は冷媒圧力の少なくとも１つを前記稼動状況を示す因子として前記一の圧縮機の稼動状況を監視することを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記運転制御手段は、前記他の空調装置に設定された目標温度を前記運転不足分に応じて自動更新することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフィス等の室内空気を冷暖する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスや工場などの室内空気を冷暖する空気調和機として、同一の空調対象空間（例えば、１つの部屋）の空気を複数の空調装置により冷暖するものが知られている。例えば、冷媒を圧縮する圧縮機ａと冷媒の潜熱を利用して室内の空気を冷暖する熱交換器を有した空調装置Ａと、冷媒を圧縮する圧縮機ｂと冷媒の潜熱を利用して室内の空気を冷暖する熱交換器を有した空調装置Ｂとを備え、それら空調装置Ａ、Ｂを運転して同じ部屋の空気を冷暖する。
【０００３】
ところで、一般に、空気調和機の信頼性を確保するために、圧縮機の稼動に対して保護制御することが行われている。例えば、圧縮機のモータ電流や吸引側又は吐出側の冷媒圧力が許容値を超えたときは、圧縮機の運転周波数等を減少させることで圧縮機の故障等を防止することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７００３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のような従前の方式では、保護制御が作動して圧縮機に稼動制限が加えられると、その制限に起因して室内の空調効率が低下する。空調効率が低下すると、室内温度を目標温度にできない場合や、室内温度を目標温度にするまでに時間がかかる場合があるなど、利用者に不快感を与えるおそれがある。すなわち、装置の信頼性を確保するための圧縮機の保護制御が、かえって利用者の快適性を喪失させる場合がある。
【０００６】
本発明は、装置の信頼性を確保しつつ、利用者の快適性を向上するのにより好適な空気調和機を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の空気調和機は、同一の空調対象空間の空気を冷暖する複数の空調装置を備え、一の前記空調装置の運転に制限が加えられた際、該一の空調装置の運転不足分に応じて他の前記空調装置の運転を増強させる運転制御手段が実装される。
【０００８】
これによれば、機器類の故障等を防止するために空調装置Ａの運転が制限されると、その制限に起因して空調装置Ａの運転不足分が生じるので、生じた運転不足分だけ他の空調装置Ｂの運転が増強される。これにより、空調装置Ａの運転不足分が空調装置Ｂで自動的に補填されるので、空調対象空間（例えば、部屋）の空調効率の低下を回避できるので、利用者の快適性を向上できる。
【０００９】
より具体的には、本発明の空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と該冷媒の潜熱を利用して室内の空気を冷暖する熱交換器とを有した一の空調装置と、冷媒を圧縮する圧縮機と該冷媒の潜熱を利用して前記室内の空気を冷暖する熱交換器とを有した他の空調装置と、前記一の圧縮機を予め決めた保護範囲内で稼動させる運転制御手段を備え、前記運転制御手段は、前記一の圧縮機の稼動状況を示す因子が前記保護範囲の上限値に達した際、前記一の圧縮機に稼動制限を加えるとともに、室内温度と前記目標温度との差に基づき前記一の圧縮機の運転不足分を求め、該運転不足分に応じて前記他の空調装置の圧縮機の稼動を増強させることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、保護制御が作動して空調装置Ａの圧縮機ａに稼動制限が加えられると、その制限に起因する圧縮機ａの運転不足分だけ他の空調装置Ｂの圧縮機ｂの稼動が増強される。これにより、空調装置Ａの運転不足分が空調装置Ｂで自動的に補填されるので、室内温度を目標温度に円滑かつ的確に到達させることができる。その結果、圧縮機ａに対する保護制御で空調装置Ａの信頼性を確保しつつ、空調効率の低下を回避して利用者の快適性を向上できる。
【００１１】
この場合の運転制御手段は、前記一の圧縮機の運転周波数、運転回転数、モータ電流、吸引側の冷媒温度又は冷媒圧力、吐出側の冷媒温度又は冷媒圧力の少なくとも１つを前記稼動状況を示す因子として前記一の圧縮機の稼動状況を監視できる。
【００１２】
また、運転制御手段は、他の空調装置に設定された目標温度を運転不足分に応じて自動更新できる。これにより、他の空調装置の運転を増強して一の空調装置の運転不足分を補填できるほか、他の空調装置の運転条件が変更されたことを利用者に知らせることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、装置の信頼性を確保しつつ、利用者の快適性を向上するのにより好適な空気調和機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を適用した空気調和機の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の空気調和機を示す構成図である。
【００１５】
図１に示すように、空気調和機は、同一の室内の空気を冷暖する複数の空調手段としての空調装置Ａと空調装置Ｂを備えている。ここでの空調装置Ａは、冷媒を圧縮する能力可変型の圧縮機１２ａと、冷媒の潜熱を利用して室内の空気を冷暖する熱交換器１４ａと、圧縮機１２ａを予め定めた保護範囲内で稼動させる運転制御装置１０ａなどから構成されている。また、空調装置Ｂは、冷媒を圧縮する能力可変型の圧縮機１２ｂと、冷媒の潜熱を利用して室内の空気を冷暖する熱交換器１４ｂと、圧縮機１２ｂを予め定めた保護範囲内で稼動させる運転制御装置１０ｂなどから構成されている。
【００１６】
そして、本実施形態の運転制御装置１０ａは、空調装置Ａの運転に制限が加えられた際、空調装置Ａの運転不足分に応じて空調装置Ｂの運転を増強させる運転制御手段１０ａが実装されている。より具体的には、運転制御手段１０ａは、圧縮機１２ａの稼動状況を示す因子（以下、稼動パラメータという）が保護範囲の上限値に達した際、圧縮機１２ａに稼動制限を加えるとともに、その際の室内温度と目標温度との差に基づき圧縮機１２ａの運転不足分を求め、求めた運転不足分に応じて空調装置Ｂの圧縮機１２ｂの稼動を増強させる指令を運転制御装置１０ｂに出力する。なお、ここでの稼動パラメータは、例えば、圧縮機１２ａの運転周波数、運転回転数、モータ電流、吸引側の冷媒圧力、吐出側の冷媒圧力の検出値である。
【００１７】
なお、本実施形態では、空調装置Ａと空調装置Ｂは構成が基本的に同じであるから、便宜上、空調装置Ａの各構成部を示す符号の添え字に「ａ」を付し、空調装置Ｂの各構成部を示す符号の添え字に「ｂ」を付している。ただし、圧縮機１２ａの容量と圧縮機１２ｂの容量を異ならせるなど、空調装置Ａの構成と空調装置Ｂの構成に差異を設けた場合でも本発明を適用できる。要は、冷媒系統が異なる空調装置Ａと空調装置Ｂを同部屋に配設し、運転能力が落ちてきた例えば空調装置Ａの運転不足分を正常運転中の空調装置Ｂの運転で自動的に補填できればよい。
【００１８】
より詳細に本実施形態の空気調和機について説明をする。図１に示すように、空気調和機の空調装置Ａは、オフィスや工場などの室内の例えば天井に配設される室内ユニット１６ａと、屋上などに屋外に配設される室外ユニット１８ａが冷媒配管２０ａを介して接続して冷凍サイクルαを形成している。
【００１９】
室内ユニット１６ａは、利用者の近傍に配置されるリモートコントローラ２２ａ（以下、リモコン２２ａ）と、リモコン２２ａに通信線２４ａを介して接続された室内ユニット１６ａ側の制御装置２６ａと、室外ユニット１８ａから冷媒配管２０ａを介して供給された冷媒の潜熱で室内空気を冷暖するとともに、冷媒配管２０ａを介して室外ユニット１８ａに戻す熱交換器１４ａを備えている。ここでのリモコン２２ａは、室内温度を検出する温度センサと、利用者によって目標温度が設定される入力手段と、室内温度と目標温度を表示する表示手段を有する。熱交換器１４ａは、冷房運転中は冷媒の蒸発器として作用し、暖房運転中は冷媒の凝縮器として作用することで室内空気を冷暖する。制御装置２６ａは、リモコン２２ａの温度センサから現在の室内温度を取り込み、その室内温度と目標温度の差から空調装置Ａの運転必要分を算出する機能などを有する。
【００２０】
室外ユニット１８ａは、室内ユニット１６ａから戻された冷媒の吸引口と吐出口を有する圧縮機１２ａと、圧縮機１２ａを予め定めた保護範囲内で稼動させる運転制御装置１０ａを備えている。ここでの圧縮機１２ａは、制御指令に応じて運転回転数や運転周波数やモータ電流値が可変される能力可変型のものである。また、圧縮機１２ａは、その運転周波数や運転回転数やモータ電流を検出するセンサや、冷媒の吸引口や吐出口に冷媒の圧力センサが配設されている。運転制御装置１０ａは、通信線２８ａを介して室内ユニット１６ａ側の制御装置２６ａに接続されるとともに、通信線３０を介して空調装置Ｂの運転制御装置１０ｂに接続している。
【００２１】
図２は、運転制御装置１０ａの構成を示すブロック図である。図２に示すように、運転制御装置１０ａは、データ入力回路４０と、出力回路４２と、通常運転制御部４４と、保護制御部４６と、バックアップ制御部４８と、通信手段４９などを例えばプリント基板上に搭載して構成されている。
【００２２】
データ入力回路４０は、アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）などを有し、各センサから入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換して出力する。例えば、室内ユニット１６ａ側の制御装置２６ａから空調装置Ａの運転必要分を取り込んで通常運転制御部４４やバックアップ制御部４８に渡す。また、このデータ入力回路４０は、運転中の空調装置Ａの圧縮機１２ａの稼動パラメータを各センサから取り込んで保護制御部４６に渡す。通信手段４９は、室内ユニット１６ａ側の制御装置２６ａとの間でデータを授受し、また空調装置Ｂに対して保護制御データを送信する。
【００２３】
通常運転制御部４４は、データ入力回路４０から渡された空調装置Ａの運転必要分に応じ、出力回路４２を介して圧縮機１２ａの駆動機構（例えばモータ）に駆動指令を出力する通常運転制御手段５０を有する。また、保護制御部４６は、データ入力回路４０から渡された圧縮機１２ａの稼動パラメータに基づき圧縮機１２ａの稼動状況を監視し、稼動パラメータが予め決めた保護範囲の上限値に達した際に圧縮機１２ａの異常を判定する監視判定手段５２と、監視判定手段５２の判定結果に応じて圧縮機１２ａの駆動機構に保護指令を出力する保護制御手段５４を有する。例えば、保護制御手段５４は、判定結果に応じ、圧縮機１２ａの運転周波数を許容値に減じる指令を圧縮機１２ａのモータに出力する。
【００２４】
バックアップ制御部４８は、保護制御手段５４により圧縮機１２ａが保護制御されているか否かを検出する検出手段５６と、データ入力回路４０から取り込んだ空調装置Ａの運転必要分に基づき空調装置Ａの運転不足分を算出する演算手段５８と、演算手段５８の演算結果に応じて保護制御データを通信手段４９を介して空調装置Ｂに送信する補填制御手段６０を有する。ここでの保護制御データは、例えば、空調装置Ｂの圧縮機１２ｂの運転を増強させる指令や、空調措置Ｂのリモコン２２ｂの目標温度を自動的に更新する指令である。
【００２５】
このように構成される空気調和機の基本動作について説明をする。利用者がリモコン２２ａを介して運転開始スイッチを押すと、空調装置Ａの運転が開始される。空調装置Ａの運転が開始されると、冷媒配管２０ａ内の冷媒が室外ユニット１８ａと室内ユニット１６ａとの間を循環する。例えば、暖房運転の際は、圧縮機１２ａで加圧されたガス冷媒が熱交換器１４ａ内で凝縮する過程で室内空気を暖める。逆に、冷房運転の際は、冷媒の通流方向が暖房運転の際の方向と逆向きになり、熱交換器１４ａ内で液冷媒が蒸発する過程で室内空気が冷やされる。空調装置Ｂについても基本動作は同じである。
【００２６】
ここで、本実施形態の空気調和機の制御について図３〜図６を適宜参照して説明する。図３は、圧縮機１２ａの保護制御の例を示す図である。図４は、空調装置Ａから空調装置Ｂに対して送信される保護制御データの例を示す図である。図５は、空調装置Ａと空調装置Ｂの間のデータの授受を示すタイムチャートである。図６は、空調装置Ｂのリモコン２２ｂに設定された目標温度の時間変化を上段に示し、空調装置Ａの圧縮機１２ａの運転周波数と空調装置Ｂの圧縮機１２ｂの運転周波数の関係を時間軸上に表したグラフを下段に示した図である。なお、図３の横軸は、圧縮機１２ａのモータに流れる電流の大きさを示し、図５及び図６の横軸は、時間の経過を示す。
【００２７】
<通常運転>
空調装置Ａの運転が開始されると、運転開始時の室内温度と予め設定された目標温度との差に基づき、室内ユニット１６ａ側の制御装置２６ａにより空調装置Ａの運転必要分が求められる。求められた運転必要分に応じ、運転制御装置１０ａから圧縮機１２ａの駆動機構（例えばモータ）に駆動指令が供給される。その駆動指令に応じて圧縮機１２ａが稼動することで室内空気が冷暖される。
【００２８】
<保護運転>
空調装置Ａが運転している際、圧縮機１２ａの稼動状況が運転制御装置１０ａにより監視される。圧縮機１２ａの稼動状況が異常と判断されたときは、圧縮機１２ａの故障等を防止するために、運転制御装置１０ａにより圧縮機１２ａの稼動に制限が加えられる。例えば、図３に示すように、モータ電流がＡ値を超過するまでは、圧縮機１２ａの運転回転数に制限は加えられない。しかし、モータ電流が上昇した結果、モータ電流がＡ値からＢ値の間に該当するとき、圧縮機１２ａの運転回転数の上昇を禁止する保護指令が運転制御装置１０ａから圧縮機１２ａのモータに出力される。そして、モータ電流がＢ値を超過したときは、運転制御装置１０ａの指令に応じ、圧縮機１２ａのモータ回転数が強制的に下降される。さらに、モータ電流がＣ値に達したときは、運転制御装置１０ａの指令に応じ、圧縮機１２ａのモータが強制的に停止される。このように保護制御を作動して圧縮機１２ａに稼動制限を加えると、空調装置Ａの信頼性が確保される反面、その制限に起因して室内の空調効率が低下する。そこで、本実施形態は、空調装置Ａの運転に制限が加えられた際の運転不足分を空調装置Ｂの運転でバックアップする。
【００２９】
<バックアップ運転>
空調装置Ａの運転が制限されている際、その際の圧縮機１２ａの稼動状態と室内ユニット１６ａ側の制御装置２６ａから送信された空調装置Ａの運転必要分とに基づき、運転制御装置１０ａにより圧縮機１２ａの運転不足分が算出される。算出された運転不足分に対応した保護制御データが生成される（図４）。そして、生成された保護制御データは、運転制御装置１０ａから通信線３０を介して空調装置Ｂに送信される（図５及び図６）。具体的には、運転制御装置１０ａは、保護制御データに応じて空調装置Ｂのリモコン２２ｂの目標温度を更新し、また空調装置Ｂの運転制御装置１０ｂに対して圧縮機１２ｂの稼動を増強する指令を出力させる。例えば、図６の上段に示すように、運転制御装置１０ａは、冷房運転中であればリモコン２２ｂの目標温度を低下させる。なお、暖房運転中であればリモコン２２ｂの目標温度を上昇させる。運転制御装置１０ｂは、運転制御装置１０ａから直接に送信された保護制御データに応じ、あるいはリモコン２２ｂの更新後の目標温度に応じ、圧縮機１２ｂの例えば運転周波数を増大させる（図６）。
【００３０】
なお、空調装置Ａから空調装置Ｂに対して送信される保護制御データについて説明を加えると、保護制御データは、図４に示すように、自己の識別を示すデータ領域と、圧縮機１２ａの保護状態を示すデータ領域と、圧縮機１２ａの運転周波数の上限値を示すデータ領域と、圧縮機１２ａの運転周波数を示すデータ領域と、パリティチェック（例えばＢＣＣ）用のデータ領域とを有する。ただし、図４の形態に限られず、要は、保護制御データは、空調装置Ａの運転不足分を空調装置Ｂの運転でバックアップさせる指令であればよい。
【００３１】
上述のとおり、本実施形態によれば、保護制御が作動して空調装置Ａの圧縮機１２ａに稼動制限が加えられると、その制限に起因する圧縮機１２ａの運転不足分だけ他の空調装置Ｂの圧縮機１２ｂの稼動が自動的に増強される。これにより、圧縮機１２ａの運転不足分が圧縮機１２ｂで補填されるので、室内温度を目標温度に円滑かつ的確に到達させることができる。その結果、空調装置Ａの信頼性を確保しつつ、利用者の快適性を向上できる。
【００３２】
また、本実施形態の運転制御装置１０ａは、空調装置Ａの運転不足分に応じて空調装置Ｂの圧縮機１２ｂの増強要求を運転制御装置１０ｂに直接入力することもできるし、それに代えて又はそれと伴に、空調装置Ａの運転不足分に応じて空調装置Ｂのリモコン２２ｂの目標温度を自動更新できる。リモコン２２ｂの目標温度を自動更新することにより、空調装置Ｂの運転を増強して空調装置Ａの運転不足分を補填できるほか、空調装置Ｂの運転条件が変更されたことを利用者に表示画面で視覚的に知らせることができる。
【００３３】
なお、従前の技術として、冷媒系統が異なる複数の空調装置により同じ部屋を空調し、各空調装置の運転状態を切替えるもの（例えば、特開２００２−１０８９２５号公報）がある。この技術は、全ての空調装置が同時に除霜運転にならないように、通常運転から除霜運転に切り替わるタイミングをずらすに過ぎず、空調装置の信頼性（例えば、圧縮機の信頼性）を確保する点については配慮していない。この点、本実施形態の空気調和機によれば、各空調装置の信頼性を確保しつつ、室内全体の空調効率の低下を回避して利用者の快適性を向上できる。
【００３４】
以上、実施形態により本発明を適用した空気調和機を説明したが、この形態に限定されるものではない。例えば、空調装置Ａの運転が制限された際の空調装置Ｂによるバックアップを説明したが、空調装置Ｂの運転が制限された際に、その運転不足分を空調装置Ａの運転で補填できる。要は、ある空調装置の運転に制限が加えられた際に、その運転不足分を他の空調装置の運転でバックアップできればよい。
【００３５】
また、空調装置Ａの運転に制限が加えられる原因として圧縮機１２ａの保護制御を例に説明したが、その原因は保護制御に限られるものではない。例えば、空調装置Ａが運転許容能力の上限に達した際も空調装置Ａの運転が制限される。したがって、その場合にも本実施形態の空調装置Ｂによるバックアップを実行すればよい。
【００３６】
また、説明の便宜上、通常運転制御部４４、保護制御部４６、バックアップ制御部４８を運転制御装置１０ａに集約して構成した例を説明したが、各制御部又は制御機能を必要に応じて分散配置してもよい。例えば、保護制御部４６を圧縮機１２ａの駆動機構に実装してもよいし、バックアップ制御部４８の演算手段５８や補填制御手段６０を空調装置Ｂの運転制御装置１０ｂに実施してもよい。要するに、冷媒系統が異なる複数の空調装置Ａ、Ｂを備えた空気調和機に、空調装置Ａの運転不足分を空調装置Ｂの運転で補填するバックアップ機能を搭載できればよい。
【００３７】
また、冷媒系統が互いに独立した空調装置Ａ、Ｂで同じ部屋を空調する場合を説明したが、冷媒系統が互いに独立した二台以上の空調装置で同じ部屋を空調する形態でも、本実施形態のバックアップ制御を適用できる。これにより、複数の空調装置のうち一の空調装置の運転不足分を他の空調装置の運転で補填できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を適用した一実施形態の空気調和機を示す構成図である。
【図２】図１の運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の圧縮機の保護制御の例を示す図である。
【図４】空調装置Ａから空調装置Ｂに対して送信される保護制御データの例を示す図である。
【図５】空調装置Ａと空調装置Ｂの間のデータの授受を示すタイムチャートである。
【図６】空調装置Ｂのリモコンに設定された目標温度の時間変化を上段に示し、空調装置Ａの圧縮機の運転周波数と空調装置Ｂの圧縮機の運転周波数の関係を時間軸上に表したグラフを下段に示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ａ  空調装置Ａの運転制御装置
１０ｂ  空調装置Ｂの運転制御装置
１２ａ  空調装置Ａの圧縮機
１２ｂ  空調装置Ｂの圧縮機
２２ａ  空調装置Ａのリモコン
２２ｂ  空調装置Ｂのリモコン
３０  通信線
【図１】
2007071401.tif 000003
【図２】
2007071401.tif 000004
【図３】
2007071401.tif 000005
【図４】
2007071401.tif 000006
【図５】
2007071401.tif 000007
【図６】
2007071401.tif 000008