JP5111142B2

JP5111142B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP5111142B2
Application number: JP2008028374A
Authority: JP
Inventors: 大祐嶋本; 剛久保田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-02-08
Also published as: JP2009186123A

Description

本発明は、少なくとも１つの室内ユニットに接続されている複数の室外ユニットのデフロスト運転を実行可能な空気調和装置に関し、特にデフロスト運転時におけるシステム全体の能力低下を抑制するようした空気調和装置に関するものである。

従来から、少なくとも１つの室内ユニットに複数の室外ユニットを接続した空気調和装置が存在する。また、空気調和装置で暖房運転を継続すると、熱源側熱交換器に霜が付着する。熱源側熱交換器に霜が付着してしまうと、熱交換効率が低下し、暖房能力も低下することになる。そこで、室外ユニットに搭載されている圧縮機からの吐出冷媒（ホットガス）を熱源側熱交換器に導くことで熱源側熱交換器に付着した霜を溶解するようにしたデフロスト運転が行われるようになっている。また、複数の室外ユニットが設けられている空気調和装置の性能低下を防止するために、各室外ユニットでのデフロスト運転を管理するようにした空気調和装置が提案されている。

そのようなものとして、「少なくとも一つの室内ユニットを備え、該室内ユニットに複数の室外ユニットが接続された空気調和装置であって、各室外ユニットは、該各室外ユニットが備えている室外熱交換器の除霜信号を各室外ユニット間で互いに送受信する除霜制御手段を備え、各除霜制御手段は、その室外熱交換器の除霜を実行する前に他の室外ユニットの除霜制御手段から除霜信号を受信すると除霜を保留するように構成されている空気調和装置」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許第３７８５８３９号公報（第５頁、第１図）

特許文献１に記載の空気調和装置では、接続されている室外ユニットのそれぞれで個別にデフロスト運転の開始が判断されていた。つまり、各室外ユニット間で送受信される除霜信号の受信の有無によって、室外ユニットのそれぞれでデフロスト運転の開始を判断していたのである。したがって、接続される室外ユニットの台数が多くなればなるほど、除霜信号の送信に時間がかかり、誤って複数の室外ユニットでデフロスト運転が開始されてしまうことが考えられる。そうなると、空気調和装置のシステム全体の能力管理が困難になってしまうという課題が生じる。

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、室外ユニットのそれぞれで効率的にデフロスト運転を実行でき、デフロスト運転中におけるシステム全体の能力管理を容易にできるようにした空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、利用側熱交換器及び利用側流量制御装置が搭載された少なくとも１台以上の室内ユニットと、圧縮機、熱源側熱交換器、熱源側流量制御装置、二重管熱交換器及びバイパス用流量制御装置が搭載された２台以上の室外ユニットと、を備え、前記室内ユニットと前記室外ユニットとが接続されており、前記熱源側熱交換器と前記熱源側流量制御装置との間の冷媒の温度が予め設定されている所定値以下になると前記圧縮機から吐出される冷媒を前記熱源側熱交換器に供給するデフロスト運転を開始させる空気調和装置であって、前記室外ユニットのうち１台を親室外機、それ以外を子室外機とし、前記子室外機は、デフロスト運転の開始条件になると、前記親室外機に霜取許可伺信号を送信し、前記霜取許可伺信号を受信した前記親室外機は、前記室外ユニット全体のデフロスト運転状況を判断して、前記霜取許可伺信号を送信した前記子室外機のデフロスト運転の開始を決定し、その子室外機に対して霜取許可信号を送信し、前記霜取許可信号を送信した後、デフロスト運転中またはデフロスト運転の開始を許可した前記子室外機の台数に応じて、それ以外の子室外機に設定されている前記圧縮機の吐出冷媒の圧力の制御目標値、前記圧縮機の駆動周波数の最大値、前記圧縮機の吐出スーパーヒートの制御目標値、及び、前記熱源側流量制御装置と前記二重管熱交換器との間の冷媒の圧力の制御目標値の少なくとも１つを変更することで、その子室外機の最大能力を増加させて、システム全体での能力低下分を補うことを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置によれば、１台の室外ユニット（親室外機）で全室外ユニットのデフロスト運転を管理できるので、システム全体の能力を管理しつつ、各室外ユニットでのデフロスト運転を効率的に制御することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、空気調和装置１００の冷媒回路構成について説明する。この空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転及び暖房運転を実行するものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

空気調和装置１００は、大きく分けて室外ユニット（熱源側ユニット）１０と、室内ユニット（利用側ユニット）５０とで構成されている。この図１では、２台の室内ユニット５０（室内ユニット５０ａ及び室内ユニット５０ｂ）が、室外ユニット１０に並列に接続されている状態を例に示している。そして、室外ユニット１０及び室内ユニット５０は、冷媒配管である液配管１と冷媒配管であるガス配管２とで接続されて連絡している。なお、以下の説明において、室内ユニット５０ａ及び室内ユニット５０ｂをまとめて室内ユニット５０と称する場合がある。

空気調和装置１００には、低段側圧縮機１１ａと、高段側圧縮機１１ｂと、四方弁１２と、熱源側熱交換器１４と、熱源側流量制御装置１６と、二重管熱交換器１７の高圧側（高圧側配管１７ａ）と、気液分離器２０と、利用側流量制御装置５２（利用側流量制御装置５２ａ及び利用側流量制御装置５２ｂ）、利用側熱交換器５１（利用側熱交換器５１ａ及び利用側熱交換器５１ｂ）が直列に接続されて搭載されている。なお、気液分離器２０と二重管熱交換器１７との高圧側の順序を逆としてもよい。また、以下の説明において、利用側熱交換器５１ａ及び利用側熱交換器５１ｂをまとめて利用側熱交換器５１と、利用側流量制御装置５２ａ及び利用側流量制御装置５２ｂをまとめて利用側流量制御装置５２と称する場合がある。

また、熱源側流量制御装置１６と利用側流量制御装置５２とを連結している液配管１を分岐させた第１バイパス管４を、四方弁１２と低段側圧縮機１１ａとを連結している冷媒配管に接続させている。この第１バイパス管４によって、バイパス用流量制御装置１８と、二重管熱交換器１７の低圧側（低圧側配管１７ｂ）と、電磁弁２２とを直列に接続している。さらに、二重管熱交換器１７の低圧側と電磁弁２２とを連結している第１バイパス管４を分岐させた第２バイパス管５を、低段側圧縮機１１ａと高段側圧縮機１１ｂと連結している冷媒配管に接続させている。この第２バイパス管５によって、バイパス用流量制御装置１８と、二重管熱交換器１７の低圧側と、逆止弁２３とを直列に接続している。

このうち低段側圧縮機１１ａ、高段側圧縮機１１ｂ、四方弁１２、熱源側熱交換器１４、熱源側流量制御装置１６、二重管熱交換器１７、気液分離器２０、バイパス用流量制御装置１８、電磁弁２２及び逆止弁２３が室外ユニット１０に搭載されており、利用側流量制御装置５２ａ及び利用側熱交換器５１ａが室内ユニット５０ａに、利用側流量制御装置５２ｂ及び利用側熱交換器５１ｂが室内ユニット５０ｂに、それぞれ搭載されている。なお、逆止弁２３は、低段側圧縮機１１ａと高段側圧縮機１１ｂとを連結している冷媒配管へ向かう方向を正方向とするように設けられているものとする。

高段側圧縮機１１ｂの吐出側配管には第１圧力検知手段３１が、四方弁１２と低段側圧縮機１１ａとを連結している冷媒配管には第２圧力検知手段３２が、熱源側流量制御装置１６と利用側流量制御装置５２とを連結している冷媒配管（ここでは、熱源側流量制御装置１６と二重管熱交換器１７とを連結している冷媒配管）には第３圧力検知手段３３がそれぞれ設けられている。また、高段側圧縮機１１ｂの吐出側配管には第１温度検知手段３５が、利用側流量制御装置５２と利用側熱交換器５１とを連結している冷媒配管には第２温度検知手段３６（第２温度検知手段３６ａ及び第２温度検知手段３６ｂ）が、熱源側熱交換器１４の近傍には第３温度検知手段３７が、熱源側熱交換器１４と熱源側流量制御装置１６とを連結している冷媒配管には第４温度検知手段３８がそれぞれ設けられている。

上述した各構成部品の機能について説明する。低段側圧縮機１１ａ及び高段側圧縮機１１ｂは、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成するとよい。２台の圧縮機を搭載することによって、システム全体の能力向上を図っている。なお、２台の圧縮機を搭載している場合を例に説明しているが、これに限定するものではなく、１台の圧縮機を搭載してもよく、３台以上の圧縮機を搭載してもよい。また、圧縮機にインジェクションポートを設け、圧縮室内に冷媒をインジェクション（注入）できるような構造としてもよい。

四方弁１２は、流路切替装置として機能し、冷房運転時、暖房運転時及びデフロスト運転時で冷媒の流れを切り替えるものである。熱源側熱交換器１４は、冷房運転時には凝縮器、暖房運転時には蒸発器として機能し、図示省略の送風手段から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。熱源側流量制御装置１６は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この熱源側流量制御装置１６は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

二重管熱交換器１７は、冷媒同士で熱交換を行なうものである。つまり、二重管熱交換器１７は、高圧側配管１７ａと低圧側配管１７ｂとが設けられており、高圧側配管１７ａを流れる冷媒と低圧側配管１７ｂを流れる冷媒との間で熱交換するようになっている。バイパス用流量制御装置１８は、第１バイパス管４に設けられており、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。このバイパス用流量制御装置１８は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。気液分離器２０は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものであり、一方が液配管１を介して利用側流量制御装置５２に接続され、他方が第１バイパス管４を介してバイパス用流量制御装置１８に接続されている。

電磁弁２２は、開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。逆止弁２３は、正方向のみに冷媒の流通を許容するものである。利用側熱交換器５１ａ及び利用側熱交換器５１ｂは、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器として機能し、図示省略の送風手段から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。利用側流量制御装置５２ａ及び利用側流量制御装置５２ｂは、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この利用側流量制御装置５２は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

第１圧力検知手段３１は、高段側圧縮機１１ｂから吐出される冷媒の圧力を検知するものである。第２圧力検知手段３２は、低段側圧縮機１１ａに吸入される冷媒の圧力を検知するものである。第３圧力検知手段３３は、熱源側流量制御装置１６と利用側流量制御装置５２との間を導通している冷媒の圧力を検知するものである。第１温度検知手段３５は、高段側圧縮機１１ｂから吐出される冷媒の温度を検知するものである。第２温度検知手段３６は、利用側流量制御装置５２と利用側熱交換器５１との間を導通している冷媒の温度を検知するものである。第３温度検知手段３７は、室外温度を検知するものである。第４温度検知手段３８は、デフロスト運転開始条件及びデフロスト運転終了条件に用いるための冷媒の温度を検知するものである。

また、空気調和装置１００には、システム全体を統括制御する制御手段４０が搭載されている。この制御手段４０は、上述した各検知手段からの情報（第１圧力検知手段３１、第２圧力検知手段３２及び第３圧力検知手段３３で検知された圧力情報、第１温度検知手段３５、第２温度検知手段３６及び第４温度検知手段３８で検出された冷媒温度情報、及び、第３温度検知手段３７で検知された室外温度情報）に基づいて低段側圧縮機１１ａ及び高段側圧縮機１１ｂの駆動周波数や、熱源側流量制御装置１６、バイパス用流量制御装置１８及び利用側流量制御装置５２の開度、及び、電磁弁２２の開閉を制御するようになっている。なお、制御手段４０については図４〜図６で詳細に説明する。

図２は、空気調和装置１００の冷媒の流れを説明するための説明図である。図２に基づいて、空気調和装置１００の動作について、空気調和装置１００の冷媒回路を流れる冷媒の流れに対応させて説明する。最初に冷房運転時における空気調和装置１００の動作について説明し、次に暖房運転時における空気調和装置１００の動作について説明する。なお、図２では、冷房運転時における冷媒の流れを破線の矢印で、暖房運転時における冷媒の流れを実線の矢印でそれぞれ表している。また、図２では、図１で示した各検知手段を省略している。

［冷房運転］
空気調和装置１００が冷房運転を開始すると、まず高段側圧縮機１１ｂが駆動される。高段側圧縮機１１ｂから吐出した高温・高圧のガス冷媒は、四方弁１２を経由して熱源側熱交換器１４に流入する。この熱源側熱交換器１４では、ガス冷媒が空気に放熱しながら凝縮液化し、低温・高圧の液冷媒となる。この液冷媒は、熱源側熱交換器１４から流出し、全開に制御される熱源側流量制御装置１６を経由して被冷却側配管として機能する二重管熱交換器１７の高圧側配管１７ａを導通する。高圧側配管１７ａを導通する冷媒は、低圧側配管１７ｂを流れる冷媒（バイパス用流量制御装置１８で減圧された低温・低圧の冷媒）と熱交換し、更に冷却されてから気液分離器２０に流入する。

気液分離器２０に流入した冷媒は、気液分離後、その一部が室内ユニット５０側に流れ、利用側流量制御装置５２に到達する。この利用側流量制御装置５２では、冷媒が減圧されて低温・低圧の冷媒となる。この冷媒は、利用側熱交換器５１に流入し、空気と熱交換することによって、蒸発ガス化する。つまり、冷媒が利用側熱交換器５１で空気から吸熱することで冷房運転を行なうようになっている。この冷媒は、室内ユニット５０から流出し、四方弁１２を経由した後、低段側圧縮機１１ａ及び高段側圧縮機１１ｂに再度吸入されることになる。

一方、気液分離器２０で分離された冷媒の一部は、第１バイパス管４に導かれ、バイパス用流量制御装置１８で減圧されてから冷却側配管として機能する二重管熱交換器１７の低圧側配管１７ｂを導通する。低圧側配管１７ｂを導通する冷媒は、高圧側配管１７ａを流れる冷媒と熱交換して蒸発する。つまり、低圧側配管１７ｂを導通する冷媒は、高圧側配管１７ａを流れる冷媒を冷却する。それから、開状態である電磁弁２２を経由して、低段側圧縮機１１ａに吸入される。なお、電磁弁２２が開状態の場合は、冷媒回路の圧力状態により逆止弁２３側には冷媒が流れないようになっている。以上のように、冷房運転が行なわれる。

［暖房運転］
空気調和装置１００が暖房運転を開始すると、まず高段側圧縮機１１ｂが駆動される。高段側圧縮機１１ｂから吐出した高温・高圧のガス冷媒は、四方弁１２を経由して室外ユニット１０から流出し、ガス配管２を流れて室内ユニット５０内の利用側熱交換器５１に流入する。この利用側熱交換器５１では、ガス冷媒は、空気に放熱しながら凝縮液化し、低温・高圧の液冷媒となる。つまり、冷媒に蓄えられていた熱を利用側の空気に与えることで暖房運転を行なうようになっているのである。利用側熱交換器５１を流出した液冷媒は、利用側流量制御装置５２で減圧され、気液二相冷媒となる。

そして、気液二相冷媒は、室内ユニット５０から流出し、液配管１を流れて室外ユニット１０の気液分離器２０に流入する。気液分離器２０に流入した冷媒は、気液分離後、その一部が気相の割合が多くなった状態で二重管熱交換器１７の高圧側配管１７ａを導通し、二重管熱交換器１７の低圧側配管１７ｂを導通する冷房によって冷却される。二重管熱交換器１７で冷却された冷媒は、熱源側流量制御装置１６で減圧されて低圧・低温の冷媒となり、熱源側熱交換器１４に流入する。熱源側熱交換器１４に流入した冷媒は、空気と熱交換することによって、蒸発ガス化してガス冷媒となる。この冷媒は、四方弁１２を経由した後、低段側圧縮機１１ａ及び高段側圧縮機１１ｂに再度吸入されることになる。

一方、気液分離器２０で分離されて液相の多くなった冷媒の一部は、第１バイパス管４に導かれ、バイパス用流量制御装置１８で減圧されてから二重管熱交換器１７の低圧側配管１７ｂを導通する。低圧側配管１７ｂを導通する冷媒は、高圧側配管１７ａを流れる冷媒と熱交換して蒸発する。つまり、低圧側配管１７ｂを導通する冷媒は、高圧側配管１７ａを流れる冷媒を冷却する。それから、閉状態である電磁弁２２を通過せずに、逆止弁２３を経由して低段側圧縮機１１ａと高段側圧縮機１１ｂとの間に流入する。なお、バイパス用流量制御装置１８を閉塞させて運転を実施してもよい。この場合は、電磁弁２２を開状態にして逆止弁２３を自励振動させないようにしておく。以上のように、暖房運転が行なわれる。

なお、熱源側流量制御装置１６を制御することで、第３圧力検知手段３３の検知値を制御できる。また、バイパス用流量制御装置１８を制御することで、高段側圧縮機１１ｂの吐出側のスーパーヒートを制御することができる。この吐出側のスーパーヒートは、第１温度検知手段３５の検知値から第１圧力検知手段３１の検知値から求められる飽和温度を引いた値である。さらに、利用側流量制御装置５２を制御することで、利用側熱交換器５１の出口部におけるサブクールを制御することができる。この利用側熱交換器５１の出口部におけるサブクールは、第１圧力検知手段３１の検知値から求められる飽和温度から第２温度検知手段３６（第２温度検知手段３６ａ及び第２温度検知手段３６ｂ）の検知値を引いた値である。

図３は、空気調和装置１００の暖房運転時における制御の流れの一例を示すフローチャートである。図３に基づいて、空気調和装置１００の暖房運転時における制御の流れの一例について説明する。制御手段４０は、まず暖房運転を開始またはデフロスト運転（霜取運転）を終了する（ステップＳ１０１）。このとき、制御手段４０は、利用側流量制御装置５２を任意の開度に、バイパス用流量制御装置１８を全閉に、熱源側流量制御装置１６を全開に制御しておくようにする。

このように、バイパス用流量制御装置１８を全閉としておくことで、短時間で圧縮機起動、停止を繰り返した場合に、バイパス用流量制御装置１８から高段側圧縮機１１ｂへの高温ガス冷媒の流入による高段側圧縮機１１ｂの吐出温度上昇を防止することができる。また、高段側圧縮機１１ｂの起動時は、利用側熱交換器５１でガス冷媒が十分凝縮できずにバイパス用流量制御装置１８にも高温ガスが流入することになる。さらに、熱源側流量制御装置１６を全開としておくことで、高段側圧縮機１１ｂの起動後の低圧低下による圧縮機容量増加不足を防止することができる。

次に、制御手段４０は、高段側圧縮機１１ｂが運転を開始したかどうか、または、デフロスト運転の終了後１０分経過したかどうかを判断する（ステップＳ１０２）。この条件を満たした場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、バイパス用流量制御装置１８を所定の開度まで開き、熱源側流量制御装置１６を所定の開度まで絞る（ステップＳ１０３）。その後、制御手段４０は、第３圧力検知手段３３の制御目標値及び高段側圧縮機１１ｂの吐出スーパーヒートの制御目標値を設定する（ステップＳ１０４）。なお、初期状態においては、任意の設定値とする。

それから、設定された第３圧力検知手段３３の制御目標値に従って熱源側流量制御装置１６の開度を、高段側圧縮機１１ｂの吐出スーパーヒートの制御目標値に従ってバイパス用流量制御装置１８の開度をそれぞれ制御する（ステップＳ１０５）。そして、制御目標値を設定してから１分経過したかどうかを判断する（ステップＳ１０６）。一分経過後であれば（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、制御目標値を再設定する（ステップＳ１０４）。一分経過していなければ（ステップＳ１０６；ＮＯ）、設定した制御目標値に従って熱源側流量制御装置１６及びバイパス用流量制御装置１８の開度を制御する（ステップＳ１０５）。

なお、第３圧力検知手段３３の制御目標値及び高段側圧縮機１１ｂの吐出スーパーヒートの制御目標値の設定を同時に実施しているが、別々のタイミングで実施してもよい。ステップＳ１０４で設定する第３圧力検知手段３３の制御目標値は、たとえば１．３ＭＰａで一定とするとよい。なお、この第３圧力検知手段３３の制御目標値を大きくすることで、バイパス用流量制御装置１８を通過する冷媒量の最大値を増やすことができる。また、ステップＳ１０４で設定する高段側圧縮機１１ｂの吐出スーパーヒートの制御目標値は、たとえば低段側圧縮機１１ａと高段側圧縮機１１ｂとの容量変化を示す圧縮機の駆動周波数により変更するとよい。

低段側圧縮機１１ａ及び高段側圧縮機１１ｂを同一の駆動周波数で制御してもよく、異なる駆動周波数で制御してもよい。たとえば、高段側圧縮機１１ｂの駆動周波数が７０Ｈｚ以上の場合では圧縮機吐出スーパーヒートの制御目標値を２０とし、高段側圧縮機１１ｂの駆動周波数が４０Ｈｚ以上７０Ｈｚ未満の場合では圧縮機吐出スーパーヒートの制御目標値を３０とし、高段側圧縮機１１ｂの駆動周波数が４０Ｈｚ未満の場合では圧縮機吐出スーパーヒートの制御目標値を５０とする。

このように圧縮機吐出スーパーヒートの制御目標値を設定しておけば、暖房能力が必要な場合、つまり高段側圧縮機１１ｂの駆動周波数が高い場合は、圧縮機吐出スーパーヒートを低くでき（暖房能力は高いが効率は悪い）、それ以外の場合は、圧縮機吐出スーパーヒートを高くでき（暖房能力は低いが効率は良い）、システム全体の運転効率を向上させることができる。また、高段側圧縮機１１ｂの駆動周波数は、流量制御装置（熱源側流量制御装置１６、バイパス用流量制御装置１８及び利用側流量制御装置５２）の制御とは別に第１圧力検知手段３１の目標値が一定（たとえば２．８ＭＰａ）になるように制御されるようにしておくとよい。

図４は、デフロスト運転開始の判断を説明するための説明図である。図５は、デフロスト運転開始を判断する際の処理の流れを示すフローチャートである。図４及び図５に基づいて、実施の形態に係る空気調和装置１００の特徴事項であるデフロスト運転開始の判断について説明する。図４では、空気調和装置１００は、３台の室外ユニット１０と、１台または複数台の室内ユニット５０とで構成されている場合を例に示している。なお、室内ユニット５０が３台の室外ユニット１０のそれぞれに対応している場合を例に示しているが、この室内ユニット５０が１台でもよく、複数台でもよいことを示している。

３台の室外ユニット１０は、親室外機１０Ａと子室外機（子室外機１０Ｂ及び子室外機１０Ｃ）に分類される。図４では、中央に位置している室外ユニット１０を親室外機１０Ａとしている場合を例に示している。また、親室外機１０Ａには親室外機コントローラ４０Ａが、子室外機１０Ｂには子室外機コントローラ４０Ｂが、子室外機１０Ｃには子室外機コントローラ４０Ｃが設けられている。さらに、室内ユニット５０には、室内機コントローラ４５が設けられている。

空気調和装置１００は、熱源側熱交換器１４に付着した霜を除去するための運転、すなわちデフロスト運転を実行可能になっている。暖房運転を継続して実行すると、熱源側熱交換器１４に霜が付着することになる。そこで、空気調和装置１００では、第４温度検知手段３８の検知温度が予め設定されている所定値以下になると、四方弁１２によって冷媒の流れを切り換え、高段側圧縮機１１ｂからの吐出冷媒（ホットガス）を熱源側熱交換器１４に直接導くことでデフロスト運転を実行するようになっている。つまり、デフロスト運転中、暖房運転が行なわれないことになり、暖房能力が低下することになる。空気調和装置１００には、暖房能力の低下を抑制してシステム全体の能力を管理しつつ、デフロスト運転を実行することが要求される。

そこで、空気調和装置１００では、子室外機１０Ｂ及び子室外機１０Ｃが自身のデフロスト運転を開始するために、まず親室外機１０Ａに霜取許可伺信号（矢印Ｃ）を送信する。こうすることで、子室外機１０Ｂ及び子室外機１０Ｃがデフロスト運転を開始できるかどうかを親室外機１０Ａ（詳しくは親室外機コントローラ４０Ａ）に打診し、親室外機１０Ａが室外ユニット１０全体の霜取状況を判断して、システム全体の能力低下に繋がらない程度の子室外機（子室外機１０Ｂ又は子室外機１０Ｃ、あるいは子室外機１０Ｂ及び子室外機１０Ｃ）を選択して霜取許可信号（矢印Ｂ）を送信する。

一方、デフロスト運転中の各室外ユニット１０からは、冷媒配管（液配管１及びガス配管２）に接続された室内ユニット５０及び親室外機１０Ａ（親室外機１０Ａがデフロスト運転中の場合には室内ユニット５０のみに）に霜取中信号（矢印Ａ）を送信する。こうすることにより、子室外機の接続台数が多くなっても、各信号の送受信によって親室外機１０Ａがローテーションで各子室外機のデフロスト運転開始を判断し、システム全体の霜取状況を的確に判断できるので、システム全体の能力管理が可能となる。

図５に基づいて更に詳しく説明する。図５では、親室外機１０Ａと子室外機１０Ｂとの間における信号の送受信を中心に説明する。子室外機１０Ｂの運転中、子室外機コントローラ４０Ｂは、デフロスト運転開始条件を子室外機１０Ｂが満足したかどうかを判断する（ステップＳ２０１）。子室外機コントローラ４０Ｂが、子室外機１０Ｂのデフロスト運転開始条件が満足していると判断すると（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、たとえば霜取条件を検知する第４温度検知手段３８が−５℃を５分間連続で検知した場合に、霜取許可伺信号を親室外機１０Ａ（詳しくは親室外機コントローラ４０Ａ）に送信し、デフロスト運転開始を打診する（ステップＳ２０２）。

親室外機１０Ａでは、システム全体におけるデフロスト運転を開始したい室外ユニット１０（特に子室外機）の台数と、デフロスト運転可能な室外ユニット１０（特に子室外機）の台数とを比較して、霜取許可伺信号を送信してきている子室外機１０Ｂにデフロスト運転を開始させてもよいかどうか判断する（ステップＳ３０１）。すなわち、親室外機１０Ａは、室外ユニット１０の全台数のうち５０％までの範囲でデフロスト運転可能な室外ユニット１０の台数を決定する。親室外機１０Ａは、霜取許可伺信号を送信してきている子室外機１０Ｂにデフロスト運転を開始させてもよいと判断した場合（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）、その子室外機１０Ｂに対して霜取許可信号を送信する（ステップＳ３０２）。

子室外機１０Ｂ（詳しくは子室外機コントローラ４０Ｂ）は、霜取許可信号を受信したかどうかを判断する（ステップＳ２０３）。子室外機１０Ｂは、霜取許可信号を受信していないと判断した場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）、デフロスト運転開始条件を満たしてから３０分間が経過したかどうかを判断する（ステップＳ２０４）。子室外機１０Ｂは、霜取許可信号を受信していると判断した場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、あるいはデフロスト運転開始条件を満たしてから３０分間が経過していると判断した場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）、デフロスト運転を開始する（ステップＳ２０５）。なお、デフロスト運転開始条件を満たしてから３０分間が経過していないと判断した場合（ステップＳ２０４；ＮＯ）、親室外機１０Ａに霜取許可伺信号を再送信する（ステップＳ２０２）。

デフロスト運転を開始した後、子室外機１０Ｂは、霜取開始信号を親室外機１０Ａに送信する（ステップＳ２０６）。そして、子室外機１０Ｂは、デフロスト運転終了条件を満たしたかどうかを判断する（ステップＳ２０７）。子室外機１０Ｂは、デフロスト運転終了条件を満たしたと判断した場合（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）、親室外機１０Ａに霜取終了信号を送信する（ステップＳ２０８）。なお、霜取開始後の第４温度検知手段３８が、たとえば１５℃を越えた場合に霜取終了と判断するとよい。

一方、親室外機１０Ａでデフロスト運転を開始する場合には、親室外機１０Ａは、自身の運転中、デフロスト運転開始条件（たとえば、自身がデフロスト運転を開始してもシステム全体の能力低下に繋がらないこと）を満足したかどうかを判断する（ステップＳ４０１）。親室外機１０Ａは、デフロスト運転開始条件を満足していると判断した場合（ステップＳ４０１；ＹＥＳ）、システム全体におけるデフロスト運転を開始したい室外ユニット１０の台数と、デフロスト運転可能な室外ユニット１０の台数とを比較して、自身でデフロスト運転を開始してもよいかどうか判断する（ステップＳ３０１）。すなわち、親室外機１０Ａは、室外ユニット１０の全台数のうち５０％までの範囲でデフロスト運転可能な室外ユニット１０の台数を決定する。

親室外機１０Ａが自身でデフロスト運転を開始してもよいと判断した場合（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）、デフロスト運転を開始する（ステップＳ４０２）。そして、親室外機１０Ａは、デフロスト運転終了条件を満たしたかどうかを判断する（ステップＳ４０３）。親室外機１０Ａは、デフロスト運転終了条件を満たしたと判断した場合（ステップＳ４０３；ＹＥＳ）、デフロスト運転を終了する。なお、親室外機１０Ａは、霜取許可判定のために、各室外ユニット１０の霜取条件を把握している（ステップＳ５０１）。

また、親室外機１０Ａは、霜取許可信号を送信（ステップＳ３０２）した後、デフロスト運転中またはデフロスト運転の開始を許可した子室外機の台数に応じて、デフロスト運転中の子室外機及びデフロスト運転の開始を許可した子室外機以外の子室外機へ、第１圧力検知手段３１の制御目標値（Ｐｄｍ）の変更（ステップＳ３０３）、圧縮機駆動周波数の最大値（Ｆｍａｘ）の変更（ステップＳ３０４）、圧縮機吐出スーパーヒートの制御目標値（ＴｄＳＨｍ）の変更（ステップＳ３０５）、及び、第３圧力検知手段３３の制御目標値（Ｐ３ｍ）の変更（ステップＳ３０６）を送信する。なお、少なくとも１つ以上を変更するとよい。

これにより、複数の子室外機を利用し、運転中の子室外機の最大能力を増加させて、空気調和装置１００のシステム合計での能力低下分を補うことができる。つまり、デフロスト運転を実行している子室外機１０Ｂや親室外機１０Ａでは、暖房運転が実行されておらず、この不足分を、デフロスト運転を実行していない他の子室外機や親室外機で補うことができるようになっているのである。なお、デフロスト運転中またはデフロスト運転の開始を許可した室外ユニット１０の台数に応じた目標値変更を図６に示すように設けておく。

図６は、デフロスト運転中またはデフロスト運転の開始を許可した室外ユニット１０の台数に応じた目標値の一例を説明するための説明図である。図６に基づいて、目標値の一例について説明する。なお、図６では、Ｆが圧縮機の駆動周波数を、Ｆｍａｘが圧縮機の駆動周波数の最大値を、Ｐｄｍが第１圧力検知手段３１の制御目標値を、ＴｄＳＨｍが圧縮機吐出スーパーヒートの制御目標値を、Ｐ３ｍが第３圧力検知手段３３の制御目標値をそれぞれ示している。

図６に示すように、デフロスト運転を実行している室外ユニット１０が０台の場合、Ｐｄｍが２．８、Ｆｍａｘが８０、ＴｄＳＨｍが７０Ｈｚ≦Ｆの場合は２０、４０Ｈｚ≦Ｆ＜７０Ｈｚの場合は３０、Ｆ＜４０の場合は５０、Ｐ３ｍが１．３となるように制御される。デフロスト運転を実行している室外ユニット１０が１台の場合、Ｐｄｍが３．０、Ｆｍａｘが１００、ＴｄＳＨｍが７０Ｈｚ≦Ｆの場合は１５、４０Ｈｚ≦Ｆ＜７０Ｈｚの場合は３０、Ｆ＜４０の場合は５０、Ｐ３ｍが１．５となるように制御される。デフロスト運転を実行している室外ユニット１０が２台の場合、Ｐｄｍが３．２、Ｆｍａｘが１２０、ＴｄＳＨｍが７０Ｈｚ≦Ｆの場合は１０、４０Ｈｚ≦Ｆ＜７０Ｈｚの場合は３０、Ｆ＜４０の場合は５０、Ｐ３ｍが１．７となるように制御される。

なお、図１で説明した制御手段４０は、その室外ユニット１０に設けられる親室外機コントローラ４０Ａ、子室外機コントローラ４０Ｂ、あるいは、子室外機コントローラ４０Ｃで構成されているものとする。また、室外ユニット１０及び室内ユニット５０の接続台数を特に限定するものではなく、室外ユニット１０が少なくとも２台以上、室内ユニット５０が少なくとも１台以上接続されていればよい。さらに、各信号を無線で送受信してもよく、有線で送受信してもよい。またさらに、空気調和装置１００に使用する冷媒を特に限定するものではない。

なお、空気調和装置１００は、冷凍装置やルームエアコン、パッケージエアコン、冷蔵庫や、加湿器、調湿装置、ヒートポンプ給湯機等に適用することが可能である。したがって、空気調和装置１００の適用される目的・用途に応じて使用する冷媒や、室内ユニット５０の台数、各温度検知手段及び各圧力検知手段の個数を決定するとよい。また、制御手段４０は、空気調和装置１００の全体を統括制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成するとよい。

実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。空気調和装置の冷媒の流れを説明するための説明図である。空気調和装置の暖房運転時における制御の流れの一例を示すフローチャートである。デフロスト運転開始の判断を説明するための説明図である。デフロスト運転開始を判断する際の処理の流れを示すフローチャートである。デフロスト運転中またはデフロスト運転の開始を許可した室外ユニットの台数に応じた目標値の一例を説明するための説明図である。

符号の説明

１液配管、２ガス配管、４第１バイパス管、５第２バイパス管、１０室外ユニット、１０Ａ親室外機、１０Ｂ子室外機、１０Ｃ子室外機、１１ａ低段側圧縮機、１１ｂ高段側圧縮機、１２四方弁、１４熱源側熱交換器、１５熱源側流量制御装置、１６熱源側流量制御装置、１７二重管熱交換器、１７ａ高圧側配管、１７ｂ低圧側配管、１８バイパス用流量制御装置、２０気液分離器、２２電磁弁、２３逆止弁、３１第１圧力検知手段、３２第２圧力検知手段、３３第３圧力検知手段、３５第１温度検知手段、３６第２温度検知手段、３６ａ第２温度検知手段、３６ｂ第２温度検知手段、３７第３温度検知手段、３８第４温度検知手段、４０制御手段、４０Ａ親室外機コントローラ、４０Ｂ子室外機コントローラ、４０Ｃ子室外機コントローラ、４５室内機コントローラ、５０室内ユニット、５０ａ室内ユニット、５０ｂ室内ユニット、５１利用側熱交換器、５１ａ利用側熱交換器、５１ｂ利用側熱交換器、５２利用側流量制御装置、５２ａ利用側流量制御装置、５２ｂ利用側流量制御装置、１００空気調和装置。

Claims

利用側熱交換器及び利用側流量制御装置が搭載された少なくとも１台以上の室内ユニットと、圧縮機、熱源側熱交換器、熱源側流量制御装置、二重管熱交換器及びバイパス用流量制御装置が搭載された２台以上の室外ユニットと、を備え、前記室内ユニットと前記室外ユニットとが接続されており、前記熱源側熱交換器と前記熱源側流量制御装置との間の冷媒の温度が予め設定されている所定値以下になると前記圧縮機から吐出される冷媒を前記熱源側熱交換器に供給するデフロスト運転を開始させる空気調和装置であって、
前記室外ユニットのうち１台を親室外機、それ以外を子室外機とし、
前記子室外機は、
デフロスト運転の開始条件になると、前記親室外機に霜取許可伺信号を送信し、
前記霜取許可伺信号を受信した前記親室外機は、
前記室外ユニット全体のデフロスト運転状況を判断して、前記霜取許可伺信号を送信した前記子室外機のデフロスト運転の開始を決定し、その子室外機に対して霜取許可信号を送信し、
前記霜取許可信号を送信した後、デフロスト運転中またはデフロスト運転の開始を許可した前記子室外機の台数に応じて、それ以外の子室外機に設定されている前記圧縮機の吐出冷媒の圧力の制御目標値、前記圧縮機の駆動周波数の最大値、前記圧縮機の吐出スーパーヒートの制御目標値、及び、前記熱源側流量制御装置と前記二重管熱交換器との間の冷媒の圧力の制御目標値の少なくとも１つを変更することで、その子室外機の最大能力を増加させて、システム全体での能力低下分を補う
ことを特徴とする空気調和装置。
前記親室外機は、
デフロスト運転の開始条件となった前記室外ユニットの台数とデフロスト運転可能な前記室外ユニットの台数とを比較することでシステム全体の能力低下を判断し、その判断に基づいて自身のデフロスト運転開始の可否を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
前記親室外機は、
デフロスト運転の開始条件となった前記子室外機の台数とデフロスト運転可能な前記室外ユニットの台数とを比較することでシステム全体の能力低下を判断し、その判断に基づいてデフロスト運転を開始させる前記子室外機の台数を決定し、その子室外機に対して霜取許可信号を送信してデフロスト運転を開始させる
ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
前記親室外機は、
前記室外ユニットの全台数のうち５０％までの範囲でデフロスト運転可能な台数を決定する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の空気調和装置。