(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の室内機を一つの室外機に接続し、前記室外機のコンプレッサ用モータへ供給される電力をインバータで周波数可変とした多室型空気調和装置において、前記室内機の少なくとも一台が前記室外機へ要求する暖房能力が零であり、前記室内機の少なくとも一台がその最大の暖房能力を前記室外機に要求し、且つ、当該要求が所定時間連続しているときには、前記室内機が前記室外機へ要求する暖房能力の総和に応じて前記インバータへ設定されるモータの周波数を所定量だけ上昇させる周波数補正制御を繰り返すことを特徴とする多室型空気調和装置の暖房能力制御方法。
【請求項２】
複数の室内機を一つの室外機に接続し、前記室外機のコンプレッサ用モータへ供給される電力をインバータで周波数可変とした多室型空気調和装置において、前記室内機の必要とする暖房能力を夫々前記室外機へ要求する要求能力発生部と、前記要求能力発生部により要求された暖房能力の総和に基づいて前記インバータに設定する周波数を決定する周波数決定部と、前記室内機の少なくとも一台が前記室外機へ要求する暖房能力が零であり、前記室内機の少なくとも一台がその最大の暖房能力を前記室外機に要求し、且つ、当該要求が所定時間連続しているときには、前記室内機が前記室外機へ要求する暖房能力の総和に応じて前記インバータへ設定されるモータの周波数を所定量だけ上昇させる補正値を前記周波数決定部へ出力する補正部とを備えることを特徴とする多室型空気調和装置の暖房能力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多室型空気調和装置の暖房能力制御方法及びその装置に関し、特にビル用空調システムとして有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一台の室外機で複数台の室内機を個々に制御する多室型空気調和装置（以下、マルチエアコンと称す。）は、従来の空調システムに較べ、低コスト、省工事等の利点を有する点に鑑み、現在ではビル空調の主流となっている。
図３はこの種のマルチエアコンを概念的に示す説明図である。
同図に示すように、当該マルチエアコンは、例えばビルの屋上等に設置される一台の室外機０１と、この室外機０１に冷媒配管０２を介して接続され、例えばビルの各部屋等に設置されている室内機０３1 、０３2 、・・・、０３n とからなる。
【０００３】
室外機０１及び各室内機０３1 〜０３n はそれぞれ熱交換器を有するとともに、室外機０１は冷媒を圧縮するコンプレッサを有している。
また、各室内機０３1 〜０３n は遠隔操作部０３1a、０３2a、・・・、０３naを有しており、この遠隔操作部０３1a〜０３naで室温等の空調条件を設定するようになっている。
各室内機０３1 〜０３n における空調条件は通信線を介して送出され、これを受けて制御部がコンプレッサの駆動速度、各種弁の開度の調整等、必要な制御を行うようになっている。
【０００４】
かかる、マルチエアコンにおいては、各室内機０３1 〜０３n の設定温度等、空調条件の変動により室外機０１におけるコンプレッサの負荷は大きく変動するのが一般的である。
そこで、かかる負荷変動に良好に追従し得るよう、この種のマルチエアコンでは、コンプレッサを駆動する電動機をインバータで速度制御するインバータ制御コンプレッサを用いている。
【０００５】
図４はインバータ制御コンプレッサを有する従来技術に係るマルチエアコンの電動機の制御系を示すブロック線図である。なお、同図中、室内機は室内機０３1 のみを代表して示すが、他の室内機０３2 〜０３n に関しても同様の構成となっている。
図４に示すように、室外機０１側には、熱交換器のファンモータ０４及びインバータ０５で回転制御されるコンプレッサ駆動用のコンプレッサモータ０６を有しており、室外機０３1 側には熱交換器のファンモータ０７を有している。
【０００６】
ここでインバータ０５は、室内機０３1 のインバータ要求周波数発生部０８が送出する要求周波数Ａ0 に応じてインバータ周波数決定部０９が決定する周波数Ａ1 の電力をコンプレッサモータ０６に供給するように制御される。
このときの室内機０３1 が送出する要求周波数Ａ0 はその設定温度等の空調条件に応じて決定され、通信線を介して室外機０１のインバータ周波数決定部０９に送出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したマルチエアコンにおいては、暖房時に、各室内機０３1 〜０３n の設定温度に室温が到達すると、それ以上室温を上げる必要がなくなるため（以下、この状態を暖房サーモＯＦＦと言う）、膨張弁を閉じてその室内機０３1 〜０３n には冷媒を流さなくても良い。
しかし、膨張弁を閉じると、その室内機０３1 〜０３n の熱交換器に冷媒が溜まり込んで、その他の室内機０３1 〜０３n と室外機０１との間で循環する冷媒量が少なくなり、空調能力が低下し、また、コンプレッサの吐出温度が過度に上昇して保護制御が働く虞がある。
【０００８】
更に、冷媒と共に潤滑油が室内機０３1 〜０３n の熱交換器に溜まり込んでしまうと、コンプレッサの潤滑ができなくなる虞がある。
そこで、暖房サーモＯＦＦ時であっても、その室内機０３1 〜０３n の熱交換器への冷媒のたまり込みを防ぐために、膨張弁を僅かに開として、冷媒を流しつづけている。
同様に、室内機０３1 〜０３n が停止している場合においても、暖房サーモＯＦＦ時と同様に、その室内機０３1 〜０３n の熱交換器への冷媒のたまり込みを防ぐために、膨張弁を僅かに開として、冷媒を流しつづけている。
【０００９】
このように、室内機０３1 〜０３n の少なくとも一台以上が、暖房サーモＯＦＦ又は停止状態にある場合には、そのような室内機０３1 〜０３n にまで冷媒を流すため、その他の室内機０３1 〜０３n に十分な冷媒が流れなくなる虞がある。
特に、最大の暖房能力を要求している室内機０３1 〜０３n に対して、十分な冷媒が流れなくなり、設定温度まで到達するのに長時間を要する等の問題が予想される。
本発明は、上述した従来技術に鑑み、暖房運転時における室内機の能力を確保できる多室型空気調和装置の暖房能力制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明の請求項１に係る多室型空気調和装置の暖房能力制御方法は、複数の室内機を一つの室外機に接続し、前記室外機のコンプレッサ用モータへ供給される電力をインバータで周波数可変とした多室型空気調和装置において、前記室内機の少なくとも一台が前記室外機へ要求する暖房能力が零であり、前記室内機の少なくとも一台がその最大の暖房能力を前記室外機に要求し、且つ、当該要求が所定時間連続しているときには、前記室内機が前記室外機へ要求する暖房能力の総和に応じて前記インバータへ設定されるモータの周波数を所定量だけ上昇させる周波数補正制御を繰り返すことを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明の請求項２に係る多室型空気調和装置の暖房能力制御装置は、複数の室内機を一つの室外機に接続し、前記室外機のコンプレッサ用モータへ供給される電力をインバータで周波数可変とした多室型空気調和装置において、前記室内機の必要とする暖房能力を夫々前記室外機へ要求する要求能力発生部と、前記要求能力発生部により要求された暖房能力の総和に基づいて前記インバータに設定する周波数を決定する周波数決定部と、前記室内機の少なくとも一台が前記室外機へ要求する暖房能力が零であり、前記室内機の少なくとも一台がその最大の暖房能力を前記室外機に要求し、且つ、当該要求が所定時間連続しているときには、前記室内機が前記室外機へ要求する暖房能力の総和に応じて前記インバータへ設定されるモータの周波数を所定量だけ上昇させる補正値を前記周波数決定部へ出力する補正部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
本発明の第１の実施例を図１、図２に示す。
図１は、本実施例に係るマルチエアコンを示す構成図、図２は多室型空気調和装置のファン制御装置を示す構成図である。
本実施例に係るマルチエアコンは、図１に示すように、定速コンプレッサ１４及びインバータ制御コンプレッサ１３を室外機１に組み込んだものである。
【００１３】
即ち、本実施例に係るマルチエアコンは、例えばビルの屋上等に設置される一台の室外機１と、この室外機１に冷媒配管２を介して接続され、例えばビルの各部屋等に設置されている室内機３1 、・・・、３n とからなる。
室外機１及び各室内機３1 〜３n はそれぞれファンモータ４、７1 〜７n 及び熱交換器１１、１２1 、・・・、１２n を有するとともに、室外機１は冷媒を圧縮するコンプレッサ１３、１４を有している。
【００１４】
このように本実施例は２台のコンプレッサ１３、１４を有するが、これらのうちコンプレッサ１３はその駆動源であるモータをインバータで制御するようにしたインバータ制御コンプレッサであり、コンプレッサ１４はインバータ制御を行わない一定回転のモータを駆動源とする定速コンプレッサである。
そして、これらのインバータ制御コンプレッサ１３及び定速コンプレッサ１４の駆動時には、先ずインバータ制御コンプレッサ１３を駆動して低負荷に対応し、負荷の増大に伴いインバータ制御コンプレッサ１３の出力が最大になった時点でこのインバータ制御コンプレッサ１３の出力を零若しくはその近傍として定速コンプレッサ１４を駆動し、その後の負荷の増大に対応してインバータ制御コンプレッサの出力を増大させるように制御して負荷変動に対処するようになっている。
【００１５】
このとき、インバータ制御コンプレッサ１３と定速コンプレッサ１４とは同出力のものを用いている。すなわち、当該マルチエアコンで要求される定格出力が１０馬力であるとすると、インバータ制御コンプレッサ１３及び定速コンプレッサ１４の定格出力は何れも５馬力のものを使用する。
この場合、勿論１０馬力の１台のインバータ制御コンプレッサを使用することもできるが、本実施例の如く２台のコンプレッサ１３、１４を用いることにより、これらの制御部の小形化を図ることができ、これに伴う部品の小形化により大幅なコストの低減を図ることができるという利点を有する。
【００１６】
両コンプレッサ１３、１４の吐出側の冷媒配管２にはオイルセパレータ１５、１６が配設してある。
これらのオイルセパレータ１５、１６はコンプレッサ１３、１４でそれぞれ圧縮して吐出した高温・高圧の冷媒中に含まれる潤滑油を分離し、キャピラリ１７、１８を介して両コンプレッサ１３、１４に戻すためのものである。これによりコンプレッサ１３、１４の摺動部の焼付きを防止している。
ちなみに、コンプレッサ１３、１４はモータ及びこれに駆動される圧縮部等、多くの摺動部を有しており、これらの潤滑を行うべく潤滑油が封入されているが、この潤滑油が冷媒とともに流出して減少した場合には摺動部で焼付きを起こす虞がある。
【００１７】
オイルセパレータ１６の吐出側の冷媒配管２には逆止弁１９が配設してある。この逆止弁１９はインバータ制御コンプレッサ１３の駆動により圧縮されて高圧となった冷媒ガスの圧力が定速コンプレッサ１４の吐出側に作用するのを防止するためのものである。
このことにより、前述の如くインバータ制御コンプレッサ１３よりも後に起動される定速コンプレッサ１４の起動時に余分な負荷が作用して過負荷となるのを防止することができる。
本実施例では常にインバータ制御コンプレッサ１３が定速コンプレッサ１４よりも先に起動するような制御を行うためオイルセパレータ１５側には逆止弁を設ける必要はない。
【００１８】
四方向切換弁２０は当該マルチエアコンの冷房運転時と暖房運転時とにおける冷媒の流れ方向を切り換えるためのものである。
アキュムレータ２１は冷媒の気体と液体とを分離するためのものである。
冷暖房運転に伴う所定の熱交換を終了した冷媒は気体と液体が混合した気液混合状態となっているが、これをそのままコンプレッサ１３、１４に戻した場合、コンプレッサ１３、１４は冷媒ガスのみならず冷媒液も圧縮することとなる。
【００１９】
かかる液圧縮はコンプレッサ１３、１４にとって過負荷となり焼付き等の故障の原因となるので避けなければならない。
そこで、アキュムレータ２１は気液混合状態の冷媒を取り込んで気液分離を行い、冷媒ガスのみがコンプレッサ１３、１４に戻るようにしている。
膨張弁２２は直列に接続されたキャピラリ２３及び逆止弁２４と相互に並列になるように熱交換器１１の近傍で冷媒配管２に配設してある。
膨張弁２２は電気信号によりその開度を調節して冷媒の流量を調節可能な電子膨張弁であり、主に暖房運転時に冷媒を流通させ、熱交換器１１を蒸発器として機能させるためのものである。
【００２０】
キャピラリ２３及び逆止弁２４は冷房運転時に冷媒を流通させ、熱交換器１１を凝縮器として機能させるためのものである。
なお、暖房時にも膨張弁２２を介して冷媒を流すことができ、この場合にはキャピラリ２３及び逆止弁２４は必ずしも必要ではないが、膨張弁２２を介して冷媒を流した場合には冷媒の流動音が大きいので、膨張弁２２を絞り、キャピラリ２３及び逆止弁２４を介して冷媒を流通させればこの流動音を低減することができる。
すなわち、キャピラリ２３及び逆止弁２４は騒音低減効果をも得るためのものである。同様の機能を有する膨張弁２５1 、・・・、２５n 、キャピラリ２６1 、・・・、２６n 及び逆止弁２７1 、・・・、２７n は各室内機３1 〜３n において各熱交換器１２1 〜１２n の近傍にも設けてある。
【００２１】
なお、前述の如きキャピラリ２３及び逆止弁２４による騒音低減効果は、人が居ることが多い室内に設置された各室内機３1 〜３n 側において特に有用なものとなる。
なお、図１中、２８、２９、３０、３１はキャピラリであり、何れも冷媒に対する流動抵抗となるよう冷媒配管２の途中に配設されている。
【００２２】
かかるマルチエアコンにおいて冷房運転を行うときには、四方向切換弁２０の切り換えにより図中に実線の矢印で示す経路により冷媒を流す。
すなわち、コンプレッサ１３、１４で圧縮された高温・高圧の冷媒ガスは四方向切換弁２０を通り熱交換器１１に至る。
ここで冷媒ガスはファンモータ４で駆動されるファンが送給する空気と熱交換して冷却され、凝縮して高温の冷媒液となり、キャピラリ２３、逆止弁２４及び冷媒配管２を介して各室内機３1 〜３n に至る。
【００２３】
この結果冷媒が各室内機３1 〜３n の膨張弁２５1 〜２５n を通過する際に膨張し、気液混合状態となって熱交換器１２1 〜１２n に至り、ファンモータ７1 〜７n で駆動されるファンが送給する空気と熱交換し、温められて蒸発する。
ここで冷媒は液体と混合状態した状態の冷媒ガスとなり、四方向切換弁２０を介してアキュムレータ２１に至る。
このアキュムレータ２１で気液分離され冷媒ガスとしてコンプレッサ１３、１４に戻る。このように、冷房運転においては室外機１側の熱交換器１１が凝縮器として機能し、室内機３1 〜３n が蒸発器として機能する。
【００２４】
一方、暖房運転を行うときには、四方向切換弁２０の切り換えにより図中に点線の矢印で示す経路により冷媒を流す。
すなわち、コンプレッサ１３、１４から吐出された冷媒は四方向切換弁２０、各室内機３1 〜３n 、キャピラリ２６1 〜２６n 、逆止弁２７1 〜２７n 、膨張弁２２、熱交換器１１、四方向切換弁２０及びアキュムレータ２１を通ってコンプレッサ１３、１４に戻る。
このとき室内機３1 〜３n 側の熱交換器１２1 〜１２n は凝縮器として機能し、室外機１側の熱交換器１１は蒸発器として機能する。
【００２５】
図２は上記実施の形態に係るマルチエアコンの電動機の制御系を示すブロック線図である。なお、同図中、室内機は室内機３1 のみを代表して示すが、他の室内機０３n に関しても同様の構成となっている。
図２に示すように、室外機１側には、インバータ５、インバータ５で回転制御されるコンプレッサ駆動用のコンプレッサモータ６、インバータ周波数決定部９等が備えられている。
【００２６】
ここで、インバータ５は、インバータ周波数決定部９が決定する周波数の電力をコンプレッサモータ６に供給し、これにより、コンプレッサモータ６は、インバータ周波数決定部９が決定する周波数で制御される。
このときの室内機３1 のインバータ要求周波数発生部８が送出する要求周波数Ａ0 はその設定温度等の空調条件に応じて決定され、通信線を介して室外機１のインバータ周波数決定部９に送出される。
【００２７】
また、インバータ周波数決定部９は、室内機３1 のインバータ要求周波数発生部８が送出する要求周波数Ａ0 に応じてインバータ周波数を決定する。
例えば、各室内機３1 のインバータ要求周波数発生部８が送出する要求周波数Ａ0 が、ＲＱ１，ＲＱ２，…で表されるとき、その総和（ＳＵＭ）を計算し、その総和に応じた、インバータ周波数を決定するのである。
ＲＱ１＋ＲＱ２＋…＝ＳＵＭ
【００２８】
ここで、各室内機３1 が暖房サーモＯＦＦ又は停止の状態のときには、要求する暖房能力は零であるが、その室内機の熱交換器への冷媒のたまり込みを防ぐために、膨張弁を僅かに開として、冷媒を流しつづけているため、他の室内機の暖房能力が不足する虞がある。
特に、室内機３1 のインバータ要求周波数発生部８が最大の要求周波数Ａ0 を出している場合に、その傾向が著しい。
【００２９】
そこで、本実施例においては、インバータ周波数決定部９で決定するインバータ周波数を補正する補正部４１を追加している。
この補正部４１は、室内機３1 の少なくとも一台が室外機１へ要求する要求周波数が零であり、室内機３1 の少なくとも一台がその最大の要求周波数を室外機１に要求し、且つ、当該要求が所定時間連続しているときには、インバータへ設定される周波数を所定量だけ上昇させる補正値をインバータ周波数決定部９へ出力する機能を有する。
【００３０】
ここで、その補正値としては、例えば、５Ｈｚが用いられる。また、補正は複数回繰り返して行うが、その上限値としては、例えば、３０Ｈｚとする。
このように、本実施例では、各室内機３1 が暖房サーモＯＦＦ又は停止の状態にあり、インバータ要求周波数発生部９から要求される要求周波数が零である場合にも、その室内機３1 には冷媒が流れることを見越して、補正部４１により、インバータ周波数決定部９が決定するインバータ周波数を補正するので、最大の要求周波数を室外機に要求している室内機３1 に対しても十分な暖房能力を供給することが可能となる。
【００３１】
尚、インバータ要求周波数発生部８からインバータ周波数決定部９へ出力される要求周波数を補正することも考えられるが、実際に冷媒がながれている流量に対応した要求周波数を出力すると、膨張弁２５はインバータ周波数を要求周波数総和で按分した値で制御されるため、膨張弁２５はそれに応じて更に開く制御を行うため、採用しなかった。
また、上述した補正部４１として、その機能をプログラムしたマイクロ・コンピュータを利用しても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の請求項１に係る多室型空気調和装置の暖房能力制御方法は、複数の室内機を一つの室外機に接続し、前記室外機のコンプレッサ用モータへ供給される電力をインバータで周波数可変とした多室型空気調和装置において、前記室内機の少なくとも一台が前記室外機へ要求する暖房能力が零であり、前記室内機の少なくとも一台がその最大の暖房能力を前記室外機に要求し、且つ、当該要求が所定時間連続しているときには、前記室内機が前記室外機へ要求する暖房能力の総和に応じて前記インバータへ設定されるモータの周波数を所定量だけ上昇させる周波数補正制御を繰り返すため、最大の暖房能力を室外機に要求している室内機に対しても十分な暖房能力を供給することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の請求項２に係る多室型空気調和装置の暖房能力制御装置は、複数の室内機を一つの室外機に接続し、前記室外機のコンプレッサ用モータへ供給される電力をインバータで周波数可変とした多室型空気調和装置において、前記室内機の必要とする暖房能力を夫々前記室外機へ要求する要求能力発生部と、前記要求能力発生部により要求された暖房能力の総和に基づいて前記インバータに設定する周波数を決定する周波数決定部と、前記室内機の少なくとも一台が前記室外機へ要求する暖房能力が零であり、前記室内機の少なくとも一台がその最大の暖房能力を前記室外機に要求し、且つ、当該要求が所定時間連続しているときには、前記室内機が前記室外機へ要求する暖房能力の総和に応じて前記インバータへ設定されるモータの周波数を所定量だけ上昇させる補正値を前記周波数決定部へ出力する補正部とを備えるため、最大の暖房能力を室外機に要求している室内機に対しても十分な暖房能力を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るマルチエアコンを示す構成図である。
【図２】暖房能力制御装置を示すブロック図である。
【図３】マルチエアコンを示す概略図である。
【図４】マルチエアコンの制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１        室外機
２        冷媒配管
３1 〜３n         室内機
４        ファンモータ
５        インバータ
６        コンプレッサモータ
７        ファンモータ
１１        熱交換器
１２1 〜１２n         熱交換器
１３        インバータ制御コンプレッサ
１４        定速コンプレッサ
４１        補正部
【図１】
0003854388.tif 000002
【図２】
0003854388.tif 000003
【図３】
0003854388.tif 000004
【図４】
0003854388.tif 000005