CN107076448A - 空调机 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种室内机能与其他室内机的状况无关地实现稳定的空调运行的空调机。空调机(10)中,空调室内机(40、50、60、70)具有室内侧控制部(47、57、67、77)。室内侧控制部(47、57、67、77)在能力控制中基于由空调室外机(20)设定的目标蒸发温度(Tet)或目标冷凝温度(Tct)来决定过热度目标值(SHt)或过冷却度目标值(SCt)以及/或者风量(Ga),因此各空调室内机能与其他空调室内机的状况无关地实现稳定的空调运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种空调机。
背景技术
近年来,提高运行效率从而实现了节能化的空调机已得到广泛普及。例如在专利文献1(特开2011-257126号公报)所记载的空气调节装置中,在运算由室内机对室外机发送的蒸发温度的请求值时,使用以室内温度与蒸发温度的差、风量以及过热度为参数的热交换函数来进行能力运算,并在其中加入风量以及过热度的控制余量来实现节能化。
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,在多联式空调机中,由多个室内机分别检测液管温度,并向室外机请求适合自身情况的蒸发温度。若假设某个室内机基于自身所检测到的液管温度来进行能力控制,则其他室内机在每次进行热开启和热关闭时,自身的液管温度会变动,每次都频繁地切换风量,因此可能无法实现稳定的空调运行。
本发明的课题在于提供一种室内机能与其他室内机的状况无关地实现稳定的空调运行的空调机。
用于解决技术问题的技术手段
本发明第一观点的空调机包括室外机以及与该室外机相连的多个室内机,由室外机来设定的蒸发温度或冷凝温度有时与由任意的室内机向室外机请求的蒸发温度或冷凝温度的值不同,其中,室内机具有室内侧控制部。室内侧控制部进行能力控制。能力控制是如下控制:运算由当前室温和设定温度决定的请求能力,并基于过热度或过冷却度、风量、或者蒸发温度或冷凝温度来调节能力。室内侧控制部在能力控制中基于由室外机设定的蒸发温度或冷凝温度来决定过热度或过冷却度的目标值、以及/或者风量。
该空调机中,基于由室外机设定的蒸发温度或冷凝温度决定过热度或过冷却度的目标值、以及/或者风量,因此各室内机中,过热度或过冷却度、以及/或者风量稳定,而与其他室内机的状况无关。其结果,能实现稳定的空调运行。
本发明第二观点的空调机在于,在第一观点的空调机中,室内侧控制部从能力控制中实现请求能力的过热度或过冷却度以及风量的组合中选择最节能的组合。
该空调机中,在防止室温脱离目标值的基础上,由于过热度或过冷却度的最优化使得制冷剂侧热传导率变得更高,因此能使风量最小化,实现节能。
本发明第三观点的空调机在于,在第一观点的空调机中,室内侧控制部在能力控制中无法确保请求能力时,向室外机请求降低蒸发温度或增大冷凝温度。
例如,室内侧控制部向室外机发送请求蒸发温度。然而,由于室外机将由各室内侧控制部请求的蒸发温度中最需要使压缩机运行频率上升的蒸发温度设为目标蒸发温度,因此不会达到所有室内侧控制部所请求的温度。
然而,若某一室内侧控制部为了消除能力不足而请求苛刻的(较低的)蒸发温度,其结果,在比其他室内侧控制部所请求的蒸发温度低的情况下,请求蒸发温度成为目标蒸发温度,能进行该室内侧控制部所期望的能力控制。
本发明的第四观点的空调机在于,在第一观点至第三观点的任一空调机中,室内侧控制部定期运算请求能力并进行能力控制。而且,室内侧控制部在过热度或过冷却度的目标值、风量的设定值或蒸发温度或冷凝温度的目标值存在变化时,进行中断能力控制,即,在不等待能力控制所涉及的定期运算的情况下进行中断来运算并更新请求能力。
例如,若在过热度或过冷却度的目标值、风量的设定值、或者蒸发温度或冷凝温度的目标值存在变化时仍旧继续以往的控制来等待定期的能力运算,则室温会脱离目标值。
然而,该空调机中,室内侧控制部在过热度或过冷却度的目标值、风量的设定值、或者蒸发温度或冷凝温度的目标值存在变化时,在不等待定期运算的情况下进行中断来运算并更新合适的请求能力,因此能防止室温脱离目标值。
本发明第五观点的空调机在于,在第四观点的空调机中,从实现更新后的请求能力的过热度或过冷却度以及风量的组合中选择最节能的组合。
该空调机中,能防止室温脱离目标值,而且由于过热度或过冷却度的最优化使得制冷剂侧热传导率变得更高,因此能使风量最小化,实现节能。
本发明第六观点的空调室内机于,在第四观点或第五观点的空调机中,室内侧控制部为了在中断能力控制中,实现当前室温与蒸发温度或冷凝温度的温度差的最小化,因此运算应向室外机请求的蒸发温度或冷凝温度。
该空调机中,自身的室内侧控制部向空调室外机要求的蒸发温度或冷凝温度不一定会反映到下一个目标蒸发温度或目标冷凝温度,也可能反映出其他室内侧控制部所要求的请求蒸发温度或请求冷凝温度,但通过使任意室内侧控制部所要求的请求蒸发温度或请求冷凝温度反映到下一个目标蒸发温度或目标冷凝温度,从而实现包含室外机在内的整个系统的节能。
本发明第七观点的空调在于,在第四观点的空调机中,室内侧控制部在定期运算能力控制中的请求能力时,运算应向室外机请求的蒸发温度或冷凝温度的请求值。进一步地,室内侧控制部在从室外机接收到蒸发温度或冷凝温度的目标值的输入时,无论该目标值与向室外机输出的请求值是否一致,都执行中断能力控制。
在多联式空调机中,设定了与空调室内机的请求不同的蒸发温度或冷凝温度的目标值。
为此,在该空调机中,室内侧控制部进行在设定蒸发温度或冷凝温度的目标值的时刻运算并更新合适的请求能力的中断能力控制,从而防止室温脱离目标值。
本发明第八观点的空调室内机在于,在第四观点的空调机中,室内侧控制部在能力控制以外的控制中,过热度或过冷却度的目标值发生变更时,或从室外机接收到过热度或过冷却度的目标值的输入时,执行中断能力控制。
空调机中,有时因室内机的保护机制、来自室外机的强制等而设定与室内机的请求不同的过热度或过冷却度的目标值。
为此,在该空调机中,室内侧控制部进行在设定过热度或过冷却度的目标值的时刻运算并更新合适的请求能力的中断能力控制,从而防止室温脱离目标值。
本发明第九观点的空调室内机在于,在第四观点的空调机中,室内侧控制部经由自动设定风量的风量自动模式以及手动设定风量的风量手动模式中的任一种接受风量的设定值的输入。并且,室内侧控制部在接收到通过风量手动模式输入的风量的设定值时,执行中断能力控制。
为此,在该空调机中,例如室内侧控制部通过在存在由用户的遥控器操作进行的风量设定的时刻运算并更新合适的请求能力的中断能力控制,从而防止室温脱离目标值。
发明效果
在本发明第一观点的空调机中,基于由室外机设定的蒸发温度或冷凝温度决定过热度或过冷却度的目标值、以及/或者风量,因此各室内机中,过热度或过冷却度、以及/或者风量稳定,而与其他室内机的状况无关。其结果,能实现稳定的空调运行。
在本发明第二观点的空调机中,在防止室温脱离目标值的基础上,由于过热度或过冷却度的最优化使得制冷剂侧热传导率变得更高,因此能使风量最小化,实现节能。
在本发明第三观点的空调机中,若某一室内侧控制部为了消除能力不足而请求苛刻的(较低的)蒸发温度,其结果,在比其他室内侧控制部所请求的蒸发温度低的情况下,请求蒸发温度成为目标蒸发温度,能进行该室内侧控制部所期望的能力控制。
在本发明第四观点的空调机中,室内侧控制部在过热度或过冷却度的目标值、风量的设定值、或者蒸发温度或冷凝温度的目标值存在变化时,在不等待定期运算的情况下进行中断来运算并更新合适的请求能力,因此能防止室温脱离目标值。
在本发明第五观点的空调机中,在防止室温脱离目标值的基础上,由于过热度或过冷却度的最优化使得制冷剂侧热传导率变得更高,因此能使风量最小化,实现节能。
本发明第六观点的空调机中,通过使任意室内侧控制部所要求的请求蒸发温度或请求冷凝温度反映到下一个目标蒸发温度或目标冷凝温度,从而实现包含室外机在内的整个系统的节能。
本发明第七观点的空调机中,室内侧控制部进行在设定蒸发温度或冷凝温度的目标值的时刻运算并更新合适的请求能力的中断能力控制,从而防止室温脱离目标值。
本发明第八观点的空调机中,室内侧控制部进行在设定过热度或过冷却度的目标值的时刻运算并更新合适的请求能力的中断能力控制,从而防止室温脱离目标值。
本发明第九观点的空调机中,例如室内侧控制部通过在存在由用户的遥控器操作进行的风量设定的时刻运算并更新合适的请求能力的中断能力控制,从而防止室温脱离目标值。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的空调机的简要结构图。
图2是表示空调机的控制部的框图。
图3是表示用于使室内温度逼近设定温度的处理的框图。
图4是能力控制的流程图。
图5是图4的步骤S2中制冷运行时的详细流程图。
图6是图4的步骤S2中制热运行时的详细流程图。
图7是其他实施方式1的能力控制的流程图。
图8是其他实施方式2的能力控制的流程图。
图9A是表示系统的能力不足时的各空调对象空间的室温、各空调室内机的风量以及蒸发温度的表。
图9B是表示从节能的观点出发、实现了系统的理想状态时的各空调对象空间的室温、各空调室内机的风量以及蒸发温度的表。
图10A是表示系统的能力过剩时的各空调对象空间的室温、各空调室内机的风量以及蒸发温度的表。
图10B是表示从节能的观点出发、实现了系统的理想状态时的各空调对象空间的室温、各空调室内机的风量以及蒸发温度的表。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外,以下实施方式是本发明的具体例,并非对本发明的技术范围进行限定。
(1)空调机10的结构
图1是本发明的一个实施方式所涉及的空调机的简要结构图。空调机10是通过蒸汽压缩式的冷冻循环运行来进行大楼等的室内的制冷制热的装置。空调机10包括一台空调室外机20、与其并行连接的多台(本实施方式中为4台)空调室内机40、50、60、70、以及将空调室外机20和空调室内机40、50、60、70连接起来的液体制冷剂连通管81及气体制冷剂连通管82。
空调机10的制冷剂回路11由空调室外机20、空调室内机40、50、60、70、液体制冷剂连通管81及气体制冷剂连通管82连接而构成。
(1-1)空调室内机40、50、60、70
空调室内机40、50、60、70通过埋入或悬挂于大楼等的室内的天花板等,或者通过挂在室内的壁面上等来设置。
空调室内机40和空调室内机50、60、70为相同的结构,因此,在此仅说明空调室内机40的结构,对于空调室内机50、60、70的结构则分别标注50号段、60号段或70号段的标号来代替表示空调室内机40各部分的40号段的标号,并省略各部分的说明。
空调室内机40具有构成制冷剂回路11的一部分的室内侧制冷剂回路11a(空调室内机50中为室内侧制冷剂回路11b,空调室内机60中为室内侧制冷剂回路11c,空调室内机70中为室内侧制冷剂回路11d)。该室内侧制冷剂回路11a中包含室内膨胀阀41以及室内热交换器42。另外,本实施方式中,在空调室内机40、50、60、70中分别设置有室内膨胀阀41、51、61、71,但并不限于此,也可以将膨胀机构(包括膨胀阀)设置在空调室外机20中,还可以设置在独立于空调室内机40、50、60、70以及空调室外机20的连接单元中。
(1-1-1)室内膨胀阀41
室内膨胀阀41是电动式膨胀阀。室内膨胀阀41为了对在室内侧制冷剂回路11a内流动的制冷剂的流量进行调节等而与室内热交换器42的液体侧相连。此外,室内膨胀阀41也能切断制冷剂的通过。
(1-1-2)室内热交换器42
室内热交换器42是由导热管以及多个翅片构成的交叉翅片式的翅片管型热交换器。室内热交换器42在制冷运转时作为制冷剂的蒸发器发挥作用而对室内空气进行冷却,在制热运转时作为制冷剂的冷凝器发挥作用而对室内空气进行加热。
另外,本实施方式中,室内热交换器42为交叉翅片式的翅片管型热交换器,但并不限于此,也可以是其他类型的热交换器。
(1-1-3)室内风扇43
空调室内机40具有室内风扇43。室内风扇43将室内空气吸入到空调室内机40内,使其在室内热交换器42中与制冷剂进行热交换后,作为供给空气提供给室内。此外,室内风扇43能在规定风量范围内对提供给室内热交换器42的空气的风量进行变更。
本实施方式中,室内风扇43是由利用DC风扇电机等构成的电动机43m进行驱动的离心风扇、多叶片风扇等。此外,室内风扇43中,能经由遥控器等输入装置来选择风量固定模式和风量自动模式。
这里,风量固定模式是设定为风量最小的弱风、风量最大的强风以及弱风与强风的中间程度的中风这三种固定风量的模式。风量自动模式是根据过热度SH、过冷却度SC等在弱风到强风之间自动进行变更的模式。
例如,在使用者选择了“弱风”、“中风”及“强风”中的任一个的情况下,变为风量固定模式,在选择“自动”的情况下,变为根据运行状态来自动变更风量的风量自动模式。
另外,本实施方式中,室内风扇43的风量的风级在“弱风”、“中风”以及“强风”这3级间切换。这里,该切换级数不限于3级,也可以是例如10级等。
此外,室内风扇43的风量Ga通过电动机43m的转速来运算。这里,风量Ga的运算可以基于电动机43m的电流值来运算,也可以基于所设定的风级来运算。
(1-1-4)各种传感器
空调室内机40中设有各种传感器。首先,液体侧温度传感器44设置于室内热交换器42的液体侧。液体侧温度传感器44对制热运行下的冷凝温度Tc所对应的制冷剂温度或制冷运行下的蒸发温度Te所对应的制冷剂温度进行检测。
此外,气体侧温度传感器45设置于室内热交换器42的气体侧。气体侧温度传感器45对制冷剂的温度进行检测。
室内温度传感器46设置于空调室内机40的室内空气的吸入口侧。室内温度传感器46对流入到空调室内机40内的室内空气的温度(即室内温度Tr)进行检测。
本实施方式中,液体侧温度传感器44、气体侧温度传感器45以及室内温度传感器46由热敏电阻构成。
(1-1-5)室内侧控制部47
图2是表示空调室内机的控制部的框图。图2中,空调室内机40具有室内侧控制部47。室内侧控制部47对构成空调室内机40的各部分的动作进行控制。室内侧控制部47包含空调能力运算部47a、请求温度运算部47b以及存储器47c。
空调能力运算部47a对空调室内机40的当前空调能力等进行运算。此外,请求温度运算部47b基于当前的空调能力来运算接下来发挥能力所需的请求蒸发温度Ter或请求冷凝温度Tcr。存储器47c、57c、67c、77c储存各种数据。
此外,室内侧控制部47与用于对空调室内机40进行单独操作的遥控器(未图示)之间进行控制信号等的通信,进一步地,经由传输线80a来与空调室外机20之间进行控制信号等的通信。
(1-2)空调室外机20
空调室外机20设置于大楼等的室外,且经由液体制冷剂连通管81以及气体制冷剂连通管82连接于空调室内机40、50、60、70,与空调室内机40、50、60、70一起构成制冷剂回路11。
空调室外机20具有构成制冷剂回路11的一部分的室外侧制冷剂回路11e。该室外侧制冷剂回路11e具有压缩机21、四通切换阀22、室外热交换器23、室外膨胀阀38、储罐24、液体侧截止阀26及气体侧截止阀27。
(1-2-1)压缩机21
压缩机21为容量可变式压缩机,其电动机21m的驱动的转速利用逆变器来进行控制。本实施方式中,压缩机21仅为1台,但并不限于此,也可以根据空调室内机的连接台数等来并行连接2台以上的压缩机。
(1-2-2)四通切换阀22
四通切换阀22是对制冷剂的流动方向进行切换的阀。制冷运行时,四通切换阀22将压缩机21的排出侧与室外热交换器23的气体侧连接,并将压缩机21的吸入侧(具体而言,储罐24)与气体制冷剂连通管82一侧连接(制冷运行状态:参照图1的四通切换阀22的实线)。
其结果,室外热交换器23作为制冷剂的冷凝器发挥作用,室内热交换器42、52、62、72作为制冷剂的蒸发器发挥作用。
制热运行时,四通切换阀22将压缩机21的排出侧与气体制冷剂连通管82一侧连接,并将压缩机21的吸入侧与室外热交换器23的气体侧连接(制热运行状态:参照图1的四通切换阀22的虚线)。
其结果,室内热交换器42、52、62、72作为制冷剂的冷凝器发挥作用,室外热交换器23作为制冷剂的蒸发器发挥作用。
(1-2-3)室外热交换器23
室外热交换器23例如是交叉翅片式的翅片管型热交换器。但并不限于此,也可以是其他类型的热交换器。
室外热交换器23在制冷运转时作为制冷剂的冷凝器发挥作用,在制热运转时作为制冷剂的蒸发器发挥作用。室外热交换器23的气体侧与四通切换阀22连接,室外热交换器23的液体侧与室外膨胀阀38连接。
(1-2-4)室外膨胀阀38
室外膨胀阀38是电动膨胀阀,对在室外侧制冷剂回路11e内流动的制冷剂的压力、流量等进行调节。室外膨胀阀38在制冷运行时的制冷剂回路11中制冷剂的流动方向上配置于室外热交换器23的下游侧。
(1-2-5)室外风扇28
室外风扇28将吸入的室外空气输送到室外热交换器23来与制冷剂进行热交换。室外风扇28能使输送到室外热交换器23时的风量可变。室外风扇28是螺旋桨式风扇等,由利用DC风扇电机等构成的电动机28m来驱动。
(1-2-6)液体侧截止阀26以及气体侧截止阀27
液体侧截止阀26及气体侧截止阀27是设于与液体制冷剂连通管81及气体制冷剂连通管82的连接口的阀。
液体侧截止阀26在制冷运行时的制冷剂回路11中制冷剂的流动方向上配置于室外热交换器38的下游侧,且配置于液体制冷剂连通管81的上游侧。气体侧截止阀27与四通切换阀22相连。液体侧截止阀26以及气体侧截止阀27能切断制冷剂的通过。
(1-2-7)各种传感器
空调室外机20中设有吸入压力传感器29、排出压力传感器30、吸入温度传感器31、排出温度传感器32以及室外温度传感器36。
吸入压力传感器29对压缩机21的吸入压力进行检测。吸入压力是制冷运行时的蒸发压力Pe所对应的制冷剂压力。
排出压力传感器30对压缩机21的排出压力进行检测。排出压力是制热运行时的冷凝压力Pc所对应的制冷剂压力。
吸入温度传感器31对压缩机21的吸入温度进行检测。此外,吸入温度传感器32对压缩机21的排出温度进行检测。室外温度传感器36在空调室外机20的室外空气的吸入口侧对流入空调室外机20内的室外空气的温度(下面称为室外温度)进行检测。
吸入温度传感器31、排出温度传感器32以及室外温度传感器36由热敏电阻构成。
(1-2-8)室外侧控制部37
此外,如图2所示,空调室外机20具有室外侧控制部37。室外侧控制部37具有目标值决定部37a、存储器37b以及逆变器电路(未图示)等。目标值决定部37a决定目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct。存储器37b储存各种数据。
室外侧控制部37经由传输线80a来与空调室内机40、50、60、70的室内侧控制部47、57、67、77之间进行控制信号等的通信。
(1-3)控制部80
控制部80由室内侧控制部47、57、67、77、室外侧控制部37以及传输线80a构成。控制部80与各种传感器相连,基于来自各种传感器的检测信号等来控制各种设备。
(1-4)制冷剂连通管81、82
制冷剂连通管81、82是在将空调机10设置于大楼等设置场所时在现场进行施工的制冷剂管。制冷剂连通管81、82根据设置场所、空调室外机与空调室内机的组合等设置条件而使用具有各种长度、管径的连通管,因此在安装空调机10时,能填充与制冷剂连通管81、82的长度、管径等设置条件相对应的合适量的制冷剂。
(2)控制方式
在空调机10中,在制冷运行以及制热运行时,对各空调室内机40、50、60、70进行以下控制:使室内温度Tr接近由使用者通过遥控器等输入装置设定的设定温度Ts。这里,对控制方式的概要进行说明。
图3是表示用于使室内温度逼近设定温度的处理的框图。图2和图3中,室内侧控制部47、57、67、77在能力控制中决定过热度SH或过冷却度SC的目标值,使得室内温度Tr达到设定温度Ts。具体而言,运算用于节能地实现所需空调能力的过热度SH的目标值(以下称为过热度目标值SHt)或过冷却度SC的目标值(下面称为过冷却度目标值SCt)。
接着,室内侧控制部47、57、67、77基于上述过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt来运算室内膨胀阀41、51、61、71的开度,并进行控制,使得室内膨胀阀41、51、61、71的开度达到运算所求出的开度。
并且,根据室内膨胀阀41、51、61、71的开度对过热度SH或过冷却度SC进行增减,并对从室内热交换器42、52、62、72提供给空调空间的能量(热交换量)进行增减,从而呈现室内温度接近设定温度的变化。室内温度Tr的检测值输入到能力控制的“能力运算”的处理中。
此外,本实施方式中,采用能力控制-膨胀阀开度控制的双重环路结构的级联控制方式。
(2-1)能力控制
室内侧控制部47、57、67、77在例如经由遥控器(未图示)接受到表示选择了制冷运行等特定运行模式意思的输入时,向室外侧控制部37请求启动压缩机21,开始能力控制。下面,参照附图对能力控制进行说明。
图4是能力控制的流程图。图4中,室内侧控制部47、57、67、77在开始能力控制后,在步骤S1中打开定时器并进入步骤S2。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S2中运算请求空调能力Q。请求空调能力Q通过以下方法算出:运算空调室内机40、50、60、70的当前时刻的空调能力,基于室内温度Tr与设定温度Ts的温度差来运算表示当前时刻空调能力的过多或不足的能力差ΔQ,并将其与当前时刻的空调能力相加。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S3中将之前的请求空调能力Q更新为新算出的请求空调能力Q。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S4中基于请求空调能力Q以及从室外侧控制部37获取到的最近的目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct来决定规定的特性值CQ以及发送给室外侧控制部37的请求ΔTec。
这里,对特性值CQ和请求ΔTec进行说明。请求空调能力Q是由ΔT决定的项f(ΔT)、由风量G决定的项g(G)、以及由过热度SH或过冷却度SC决定的项h(SCH)的积、即Q=f(ΔT)·g(G)·h(SCH),将其称为“热交换函数”,其中,ΔT是室内温度Tr与由室外侧控制部37提供的最近的目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct的差。该热交换函数中,将表示空调室内机40、50、60、70能自由控制的项g(G)与项h(SCH)的积的值、即g(G)·h(SCH)称为特性值CQ。
此外,虽然空调室内机40、50、60、70无法自由控制目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct,但为了更节能地实现请求空调能力Q,运算与由室外侧控制部37提供的目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct不同的蒸发温度Te或冷凝温度Tc。此时,将室内温度Tr与运算出的蒸发温度Te或冷凝温度Tc的差决定为请求ΔTec,并发送给室外侧控制部37。另外,请求ΔTec的决定方法在“背景技术”部分所应用的专利文献1(特开2011-257126号公报)中有详细记载,因此本申请中省略其说明。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤ST5中从满足特性值CQ的项g(G)与项h(SCH)的组合中决定制冷剂侧热传导率最高的项h(SCH),将此时的过热度SH或过冷却度SC设为过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt。剩余的项g(G)根据特性值CQ和之前决定的项h(SCH)来自动决定。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S6中,判定从开始计时后的经过时间t是否达到规定时间t1(例如3分钟),在t≥t1时进入步骤S7,在t<t1时进入步骤S61。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S7中对定时器进行复位,进入步骤S8。
并且,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S8中判定是否有运行的停止指令,在没有停止指令时返回到步骤S1。
如上所述,能力控制定期(例如每隔3分钟)更新请求空调能力来使室内温度Tr逼近设定温度Ts的控制。
(2-2)中断能力控制
然而,在目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct、过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt、或者风量设定值变更为室内侧控制部47、57、67、77的非预期的值的情况下,若仅进行上述那样定期更新请求空调能力Q的控制,则在到更新请求空调能力Q为止的期间,室内温度Tr可能脱离目标值,导致舒适性降低,控制的稳定性降低。
为此,本实施方式中,室内侧控制部47、57、67、77在目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct、过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt、或风量设定值存在变化时,采用中断能力控制,即,在不等待定期的请求空调能力Q的运算的情况下进行中断来运算并更新合适的请求空调能力Q。这是在步骤S61之后。
图4中,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S6中判断为经过时间t尚未达到规定时间t1(例如3分钟)时,进入步骤S61,并判定是否有控制参数的目标值变更。
具体而言,室内侧控制部47、57、67、77判定目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct、过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt、或者风量设定值是否存在变化,在任意一方存在变更时,返回到步骤S2,基于变更后的控制参数的目标值运算请求空调能力,在步骤S3中将之前的请求空调能力更新为新计算出的请求空调能力。
通过进行上述那样的中断能力控制,从而能事先防止室内温度Tr在到更新请求空调能力为止的期间内脱离目标值。
(3)空调机10的动作
这里,以制冷运行以及制热运行为例,对能力控制所涉及的空调机10的动作进行说明。
(3-1)制冷运行
制冷运行时,四通切换阀22将压缩机21的排出侧与室外热交换器23的气体侧连接,并且将压缩机21的吸入侧与室内热交换器42、52、62、72的气体侧连接(图1的实线所示的状态)。
此外,室外膨胀阀38处于全开状态。液体侧截止阀26以及气体侧截止阀27处于打开状态。对各室内膨胀阀41、51、61、71的开度进行调节,使得室内热交换器42、52、62、72的制冷剂出口处的制冷剂的过热度SH为过热度目标值SHt且保持恒定。
过热度目标值SHt设定为最佳的值,以在规定的过热度范围内使室内温度Tr逼近设定温度Ts。本实施方式中,各室内热交换器42、52、62、72的制冷剂出口处的制冷剂的过热度SH通过从由气体侧温度传感器45、55、65、75的检测值减去由液体侧温度传感器44、54、64、74的检测值(对应于蒸发温度Te)来计算。
这里,各室内热交换器42、52、62、72的出口处的制冷剂的过热度SH并不限于上述方法,也可通过将由吸入压力传感器29检测出的压缩机21的吸入压力换算为对应于蒸发温度Te的饱和温度值,并从由气体侧温度传感器45、55、65、75的检测值减去该饱和温度值而算出。
此外,虽然在本实施方式中未采用,但也可设置对在各室内热交换器42、52、62、72内流动的制冷剂的温度进行检测的温度传感器,并从由气体侧温度传感器45、55、65、75的检测值减去由该温度传感器检测出的蒸发温度Te所对应的制冷剂温度值,来分别检测出各室内热交换器42、52、62、72的出口处的制冷剂的过热度SH。
当以该制冷剂回路11的状态使压缩机21、室外风扇28及室内风扇43、53、63、73运行时,低压的气体制冷剂被吸入至压缩机21并被压缩,从而成为高压的气体制冷剂。然后,高压的气体制冷剂经由四通切换阀22被输送到室外热交换器23,与由室外风扇28提供的室外空气进行热交换而冷凝,从而成为高压的液体制冷剂。然后,该高压的液体制冷剂经由液体侧截止阀26以及液体制冷剂连通管81输送至空调室内机40、50、60、70。
该输送至空调室内机40、50、60、70的高压的液体制冷剂通过室内膨胀阀41、51、61、71被减压到接近压缩机21的吸入压力而成为低压的气液两相状态的制冷剂后被输送至室内热交换器42、52、62、72,并在室内热交换器42、52、62、72中与室内空气进行热交换并蒸发,从而成为低压的气体制冷剂。
该低压的气体制冷剂经由气体制冷剂连通管82被输送到空调室外机20,并经由气体侧截止阀27及四通切换阀22流入储罐24。然后,流入储罐24的低压的气体制冷剂再次被吸入压缩机21。
由此,在空调机10中,能进行使室外热交换器23作为制冷剂的冷凝器发挥作用并使室内热交换器42、52、62、72作为制冷剂的蒸发器发挥作用的制冷运行。
另外,在空调机10中,由于在室内热交换器42、52、62、72的气体侧没有设置对制冷剂的压力进行调整的机构,因此所有的室内热交换器42、52、62、72中的蒸发压力Pe为共通的压力。
(3-1-1)制冷运行的步骤S2的详细内容
这里,对制冷运行时的请求空调能力的运算处理进行说明。图5是图4的步骤S2中制冷运行时的详细流程图。下面,参照图2~图5进行说明。
首先,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S201中经由室内温度传感器46、56、66、76获取当前时刻的室内温度Tr。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S202中经由液体侧温度传感器44、54、64、74获取当前时刻的蒸发温度Te。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S203中从气体侧温度传感器45、55、65、75的检测值减去步骤S202中获取到的对应的蒸发温度Te,从而获取当前时刻的过热度SH。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S204中获取当前时刻的室内风扇43、53、63、73所产生的风量Ga。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S205中经由空调能力运算部47a、57a、67a、77a基于当前时刻的室内温度Tr与蒸发温度Te的温度差即温度差[ΔT]、室内风扇43、53、63、73所产生的风量Ga以及过热度SH来运算空调室内机40、50、60、70的当前时刻的空调能力Q1。另外,空调能力Q1也可以采用蒸发温度Te代替温度差[ΔT]来进行运算。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S206中将上述空调能力Q1存储到存储器47c、57c、67c、77c中。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S207中经由空调能力运算部47a、57a、67a、77a根据室内温度Tr与当前时刻的使用者通过遥控器等设定的设定温度Ts的温度差来运算表示室内空间的空调能力Q1的过多或不足的能力差ΔQ。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S208中将所存储的上述空调能力Q1与能力差ΔQ相加来求出请求空调能力Q2。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S209中将上述请求空调能力Q2存储到存储器47c、57c、67c、77c中。
在图4的步骤S3中,之前的请求空调能力Q2被更新为步骤S209中存储的新的请求空调能力Q2。并且,为了节能地实现更新后的请求空调能力Q2,在图4的步骤S4中决定特性值CQ。
特性值CQ取决于过热度SH以及风量,因此应在实现节能的基础上决定最佳的组合,该决定在步骤S5中进行。
(3-1-2)制冷运行的步骤S5的详细内容
特性值CQ是表示空调室内机40、50、60、70能自由控制的项g(G)与项h(SCH)的积的值,因此实现特性值CQ的过热度SH以及风量的组合有无数个。空调室内机40、50、60、70从其中决定制冷剂侧热传导率更高的组合。
过热度SH与风量之间并没有优先顺位,制冷剂侧热传导率最佳的组合是低过热度·低风量。
例如,由于对过热度SH预先决定了可设定范围,因此室内侧控制部47、57、67、77在风量自动模式的情况下,只要是能以过热度可设定范围内的过热度下限值SHmin实现特性值CQ的风量,则与该风量进行组合[FA(1]。
另外,虽然过热度SH的下限值SHmin是最佳值,但若在保持下限值的状态下风量发生变动,则潮湿的风险会变高,因此从可靠性的观点考虑,有时在制冷运行时也设定比下限高的过热度。
此外,室内侧控制部47、57、67、77在风量自动模式的情况下,当没有能以过热度可设定范围内的过热度下限值SHmin来实现特性值CQ的风量时,从过热度可设定范围中选择并决定能以风量下限实现特性值CQ的过热度SH,若存在能以该决定的过热度SH实现特性值CQ的风量,则与该风量进行组合。
另一方面,在风量固定模式的情况下,由于风量的选择自由度消失,因此以该固定的风量实现特性值CQ的过热度SH唯一确定。
(3-1-3)制冷运行下的中断能力控制的详细内容
室内侧控制部47、57、67、77将步骤S5中决定的过热度SH设为过热度目标值SHt,来对各室内膨胀阀41、51、61、71的开度进行调节,使得室内热交换器42、52、62、72的制冷剂出口处的制冷剂的过热度SH达到过热度目标值SHt。
室内侧控制部47、57、67、77接下来更新请求空调能力Q2是在最近一次更新起的规定时间t1(例如3分钟)之后,但在该规定时间t1内,目标蒸发温度Tet、过热度目标值SHt或风量设定值存在变化的情况下,在不等待经过规定时间t1的情况下运算并更新请求空调能力Q2。这是制冷运行下的中断能力控制。
中断能力控制中,在从室外侧控制部37接收到目标蒸发温度Tet时,当某种保护控制动作从而必须变更过热度目标值SHt时,或者风量被固定时,室内侧控制部47、57、67、77进行图4的步骤S2到步骤S4的处理,对能实现新决定的特性值QC的过热度以及风量进行组合。
例如,在目标蒸发温度Tet产生变化时,即使更新前后的请求空调能力Q2没有实质性变化,Q2=f(ΔT)·g(G)·h(SCH)的项f(ΔT)也会变化,因此g(G)·h(SCH)即特性值CQ也变化。
室内侧控制部47、57、67、77为了实现新的特性值CQ,在风量自动模式的情况下,若存在能以过热度可设定范围内的过热度下限值SHmin实现该特性值CQ的风量,则与该风量进行组合。在没有能以过热度下限值SHmin实现该特性值CQ的风量的情况下,从过热度可设定范围中选择能以风量下限实现该特性值CQ的过热度SH。
在风量固定模式的情况下,由于风量的选择自由度消失,因此以该固定的风量实现新的特性值CQ的过热度SH唯一确定。
另一方面,在保持风量自动模式状态下过热度目标值SHt因保护控制而发生变更的情况下,更新前后的请求空调能力Q2没有实质性变化,项f(ΔT)也没有变化,因此特性值CQ的值不变,能以变更后的过热度目标值SHt实现特性值CQ的风量得以决定。
此外,即使在因为用户而从风量自动模式变更为风量固定模式的情况下,更新前后的请求空调能力Q2也没有实质性变化,项f(ΔT)也不产生变化,因此特性值CQ的值不变,能在维持风量固定的情况下实现特性值CQ的过热度SH得以决定,即为过热度目标值SHt。
然而,风量设定为下限风量的结果是,即便选择过热度可设定范围内的过热度下限值SHmin,也可能无法实现请求空调能力Q2。即,即便Q2=f(ΔT)·g(G)·h(SH)中的项g(G)达到最小,项h(SH)达到最大(最佳),也可能无法实现请求空调能力Q2。
此时,为了实现请求空调能力Q2,需要增大项f(ΔT),因此室内侧控制部47、57、67、77向室外侧控制部37发送为了使项f(ΔT)达到所需大小而应请求的蒸发温度(请求蒸发温度Ter)。
由此,本实施方式中,通常,为了使室内温度Tr逼近设定温度Ts而进行每隔规定时间t1更新请求空调能力Q2的能力控制,在规定时间t1内目标蒸发温度Tet、过热度目标值SHt或风量设定值存在变更时进行中断能力控制,从而事先防止室内温度Tr在到请求空调能力Q2更新为止的期间内脱离目标值。
(3-2)制热运行
制热运行时,四通切换阀22将压缩机21的排出侧与室外热交换器42、52、62、72的气体侧连接,并且将压缩机21的吸入侧与室内热交换器23的气体侧连接(图1的虚线所示的状态)。
此外,对室外膨胀阀38的开度进行调节,使得将流入室外热交换器23的制冷剂减压到能使其在室外热交换器23中蒸发的压力(即蒸发压力Pe)。液体侧截止阀26以及气体侧截止阀27处于打开状态。对各室内膨胀阀41、51、61、71的开度进行调节,使得室内热交换器42、52、62、72的出口处的制冷剂的过冷却度SC为过冷却度目标值SCt且保持恒定。
过冷却度目标值SCt设定成最佳的温度值,用来使室内温度Tr在根据此时的运行状态确定的过冷却度范围内逼近设定温度Ts。本实施方式中,室内热交换器42、52、62、72的出口处的制冷剂的过冷却度SC是将由排出压力传感器30检测出的压缩机21的排出压力Pd换算成对应于冷凝温度Tc的饱和温度值,并从该制冷剂的饱和温度值减去由液体侧温度传感器44、54、64、74检测出的制冷剂温度值来分别检测的。
另外,虽然没有在本实施方式中加以采用,但也可以通过设置对在各室内热交换器42、52、62、72内流动的制冷剂的温度进行检测的温度传感器,并从由液体侧温度传感器44、54、64、74检测出的制冷剂温度值中减去由该温度传感器检测出的对应于冷凝温度Tc的制冷剂温度值,来分别检测出室内热交换器42、52、62、72的出口处的制冷剂的过冷却度SC。
当以该制冷剂回路11的状态使压缩机21、室外风扇28及室内风扇43、53、63、73运行时,低压的气体制冷剂被吸入压缩机21而被压缩,从而成为高压的气体制冷剂,并经由四通切换阀22、气体侧截止阀27及气体制冷剂连通管82而被输送至空调室内机40、50、60、70。
被输送至空调室内机40、50、60、70的高压的气体制冷剂在室内热交换器42、52、62、72中与室内空气进行热交换并冷凝而成为高压的液体制冷剂之后,在通过室内膨胀阀41、51、61、71时,根据室内膨胀阀41、51、61、71的阀开度而被减压。
通过该室内膨胀阀41、51、61、71的制冷剂在经由液体制冷剂连通管71而被输送至空调室外机20并经由液体侧截止阀26及室外膨胀阀38而被进一步减压之后,流入室外热交换器23。
流入室外热交换器23的低压的气液两相状态的制冷剂与由室外风扇28提供来的室外空气进行热交换而蒸发,从而成为低压的气体制冷剂,并经由四通切换阀22流入储罐24。
流入储罐24的低压的气体制冷剂再次被吸入压缩机21。另外,在空调机10中,由于在室内热交换器42、52、62、72的气体侧没有设置对制冷剂的压力进行调整的机构,因此所有的室内热交换器42、52、62、72中的冷凝压力Pc为共通的压力。
(3-2-1)制热运行的步骤S2的详细内容
这里,对制热运行时的请求空调能力的运算处理进行说明。图6是图4的步骤S2中制热运行时的详细流程图。下面,参照图2~图4及图6进行说明。
首先,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S251中经由室内温度传感器46、56、66、76获取当前时刻的室内温度Tr。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S252中经由液体侧温度传感器44、54、64、74获取当前时刻的冷凝温度Tc。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S253中将排出压力传感器30的检测值换算为与冷凝温度Tc相对应的饱和温度值,并从该饱和温度值中减去液体侧温度传感器44、54、64、74的检测值,从而获取当前时刻的过冷却度SC。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S254中获取当前时刻的室内风扇43、53、63、73所产生的风量Ga。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S255中经由空调能力运算部47a、57a、67a、77a基于当前时刻的室内温度Tr与冷凝温度Tc的温度差即温度差[ΔT]、室内风扇43、53、63、73所产生的风量Ga以及过冷却度SC来运算空调室内机40、50、60、70的当前时刻的空调能力Q3。另外,空调能力Q3也可以采用冷凝温度Tc代替温度差ΔT来进行运算。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S256中将上述空调能力Q3存储到存储器47c、57c、67c、77c中。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S257中经由空调能力运算部47a、57a、67a、77a来根据室内温度Tr与当前时刻的使用者通过遥控器等设定的设定温度Ts的温度差来运算表示室内空间的空调能力Q3的过多或不足的能力差ΔQ。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S258中将空调能力Q3与能力差ΔQ相加来求出请求空调能力Q4。
接着,室内侧控制部47、57、67、77在步骤S259中将上述请求空调能力Q4存储到存储器47c、57c、67c、77c中。
在图4的步骤S3中,之前的请求空调能力Q4被更新为步骤S259中存储的新的请求空调能力Q4。并且,为了节能地实现更新后的请求空调能力Q4,在图4的步骤S4中决定特性值CQ。
特性值CQ取决于过热度SC以及风量,因此应在实现节能的基础上决定最佳的组合,该决定在步骤S5中进行。
(3-2-2)制热运行的步骤S5的详细内容
特性值CQ是表示空调室内机40、50、60、70能自由控制的项g(G)与项h(SC)的积的值,因此实现特性值CQ的过热度SC以及风量的组合有无数个。空调室内机40、50、60、70从其中决定制冷剂侧热传导率更高的组合。
室内侧控制部47、57、67、77在风量自动模式的情况下,与能以过冷却度可设定范围内的过冷却度最佳值实现特性值CQ的风量进行组合。过冷却度SC的最佳值依赖于ΔT等条件,因此总是会变动,因此每次都组合最佳风量。
另一方面,在风量固定模式的情况下,由于风量的选择自由度消失,因此以该固定的风量实现特性值CQ的过热度SC唯一确定。
(3-2-3)制热运行下的中断能力控制的详细内容
室内侧控制部47、57、67、77将步骤S5中决定的最佳过冷却度设为过冷却度目标值SCt,来对各室内膨胀阀41、51、61、71的开度进行调节,使得室内热交换器42、52、62、72的制冷剂出口处的制冷剂的过冷却度SC达到过冷却度目标值SCt。
室内侧控制部47、57、67、77接下来更新请求空调能力Q4是在最近一次更新起的规定时间(例如3分钟)之后,但在该规定时间内,目标冷凝温度Tct、过冷却度目标值SCt或风量设定值存在变化的情况下,在不等待经过规定时间的情况下运算并更新请求空调能力Q4。这是制热运行下的中断能力控制。
中断能力控制中,在从室外侧控制部37接收到目标冷凝温度Tct时,当某种保护控制动作从而必须变更过冷却度目标值SCt时,或者风量被固定时,室内侧控制部47、57、67、77进行图4的步骤S2到步骤S4的处理,对能实现新决定的特性值QC的过冷却度以及风量进行组合。
例如,在目标蒸发温度Tct产生变化时,即使更新前后的请求空调能力Q4没有实质性变化,Q4=f(ΔT)·g(G)·h(SC)的项f(ΔT)也会变化,因此g(G)·h(SC)即特性值CQ也变化。
室内侧控制部47、57、67、77为了实现新的特性值CQ,在风量自动模式的情况下,若存在能以过冷却度可设定范围内的过冷却度最佳值实现该特性值CQ的风量,则与该风量进行组合。由于过冷却度SC的最佳值始终变动,因此每次都选择并决定过冷却最佳值与能以所决定的过冷却度SC实现该特性值CQ的风量进行组合。
在风量固定模式的情况下,由于风量的选择自由度消失,因此以该固定的风量实现新的特性值CQ的过冷却度SC唯一确定。
另一方面,在保持风量自动模式状态下过冷却度目标值SCt因保护控制而发生变更的情况下,更新前后的请求空调能力Q4没有实质性变化,项f(ΔT)也没有变化,因此特性值CQ的值不会改变,能以变更后的过冷却度目标值SCt实现特性值CQ的风量得以决定。
此外,即使在因为用户而从风量自动模式变更为风量固定模式的情况下,更新前后的请求空调能力Q4也没有实质性变化,项f(ΔT)也不产生变化,因此特性值CQ的值不变,能在维持风量固定的情况下实现特性值CQ的过冷却度SC得以决定,即为过冷却度目标值SCt。
然而,风量设定为下限风量的结果是,即便选择过冷却度可设定范围内的过冷却度最佳值,也可能无法实现请求空调能力Q4。即,即便Q2=f(ΔT)·g(G)·h(SH)中的项g(G)达到最小,项h(SH)达到最佳,也可能无法实现请求空调能力Q4。
此时,为了实现请求空调能力Q4,需要增大项f(ΔT),因此室内侧控制部47、57、67、77向室外侧控制部37发送为了使项f(ΔT)达到所需大小而应请求的冷凝温度(请求冷凝温度Tcr)。
由此,本实施方式中,通常,为了使室内温度Tr逼近设定温度Ts而进行每隔规定时间t1更新请求空调能力Q4的能力控制,在规定时间t1内目标冷凝温度Tct、过冷却度目标值SCt或风量设定值存在变更时进行中断能力控制,从而事先防止室内温度Tr在到请求空调能力Q4更新为止的期间内脱离目标值。
(4)特征
(4-1)
空调机10中,空调室内机40、50、60、70具有室内侧控制部47、57、67、77。室内侧控制部47、57、67、77在能力控制中基于由空调室外机20设定的目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct来决定过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt以及/或者风量Ga,因此各空调室内机能与其他空调室内机的状况无关地实现稳定的空调运行。
(4-2)
空调机10中,室内侧控制部47、57、67、77在能力控制中进行过热度或过冷却度的最优化,以使制冷剂侧热传导率变高,因此不仅能防止室内温度Tr脱离目标值,还能使风量最小化,实现节能。
(4-3)
空调机10中,室内侧控制部47、57、67、77在能力控制中无法确保请求空调能力时,向空调室外机20请求降低蒸发温度Te或增大冷凝温度Tc。
例如,室内侧控制部47、57、67、77向空调室外机20发送请求蒸发温度。然而,空调室外机20将由室内侧控制部47、57、67、77请求的蒸发温度Te中最需要使压缩机21的运行频率上升的蒸发温度Te设为目标蒸发温度,因此不会按照所有室内侧控制部47、57、67、77所请求的那样。
然而,若某一室内侧控制部为了消除能力不足而请求苛刻的(较低的)蒸发温度Te,其结果,在比其他室内侧控制部所请求的蒸发温度Te低的情况下,请求蒸发温度达到目标蒸发温度,能进行该室内侧控制部所期望的能力控制。
(4-4)
室内侧控制部47、57、67、77在过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt、风量的设定值或目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct存在变化时,进行中断能力控制,即,在不等待能力控制所涉及的定期运算的情况下进行中断来运算并更新请求能力。其结果,能防止室内温度Tr脱离目标值。
(4-5)
室内侧控制部47、57、67、77在中断能力控制中进行过热度或过冷却度的最优化,以使制冷剂侧热传导率变高,因此不仅能防止室内温度Tr脱离目标值,还能使风量最小化,实现节能。
(4-6)
室内侧控制部47、57、67、77在中断能力控制中,为了实现室内温度Tr与蒸发温度Te或冷凝温度Tc的温度差的最小化,运算应向空调室外机20请求的请求蒸发温度Ter或请求冷凝温度Tcr。
向空调室外机20要求的请求蒸发温度Ter或请求冷凝温度Tcr不一定要反映到下一个目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct,有时也会反映其他室内侧控制部所要求的请求蒸发温度Ter或请求冷凝温度Tcr,但对于包含室外机在内的整个系统而言较为节能。
(4-7)
室内侧控制部47、57、67、77在从空调室外机20接收到目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct的输入时,无论该目标值与向室外机输出的请求值是否一致,都执行中断能力控制。其结果,能防止室内温度Tr脱离目标值。
(4-8)
室内侧控制部47、57、67、77在自身的能力控制以外的控制中,过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt发生变更时,或者从空调室外机20接收到过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt的输入时,执行中断能力控制,防止室内温度脱离目标值。
(4-9)
室内侧控制部47、57、67、77接收到风量手动模式下输入的风量的设定值时,执行中断能力控制,防止室内温度Tr脱离目标值。
(5)变形例
(5-1)
上述实施方式中,在能力控制的参数中采用了过热度SH、过冷却度SC,但也可以使用相对过热度RSH、相对过冷却度RSC来代替过热度SH、过冷却度SC。
这里,相对过热度RSH=过热度SH/(室内温度Tr-液管温度Th2),相对过冷却度RSC=过冷却度SC/(室内温度Tr-液管温度Th2)。液管温度Th2由液体侧温度传感器44、54、64、74的检测值来代替。
(5-2)
也可以为了热交换函数的误差作准备,能对动作量进行调整,防止产生致动器的过度变动。从用户的舒适性的观点考虑,这是为了防止一次性大幅改变致动器。
例如,就热交换函数(Q=f(ΔT)·g(G)·h(SCH))而言,仅使致动器动作完全维持能力所需的动作量的50%。具体而言,在计算方面,即使风量为“强风”,也停留在“中风”。
(6)其他实施方式
(6-1)
上述实施方式中,在图4中,在步骤S2的上一步插入了中断能力控制,但并不限于此,也可以例如如图7所示,在步骤S4的上一步插入中断能力控制。
在从更新请求空调能力Q到下一次定期更新期间,室内温度Tr以及设定温度Ts几乎不会变化,在目标蒸发温度Tet或目标冷凝温度Tct、过热度目标值SHt或过冷却度目标值SCt、或风量的设定值产生变化时,在步骤S4的上一步插入中断能力控制,从而省去请求空调能力Q的运算而仅运算特性值CQ即可。
(6-2)
上述实施方式中,在从更新请求空调能力Q到下一次定期更新期间,即使存在中断能力控制也从上一次更新起等到规定时间t1后的更新,但并不限于此。例如也可以如图8所示,在以往的步骤S61的下游侧插入“定时器复位”的指令作为步骤S62,从而在从“通过中断能力控制进行的请求空调能力Q的更新”起经过规定时间t1后进行下一次请求空调能力Q的更新。
与图4的流程相比,删除了图4中的步骤S7,图4中的步骤8被上移并作为步骤S60。由此,在刚通过中断能力控制更新请求空调能力Q之后通过定期的能力控制进行的请求空调能力Q的更新这种无用动作得以省略。
(7)应用例
这里,对在具体的条件设定下、系统的能力不足的情况以及系统的能力过剩的情况下的空调机的动作进行说明。
(7-1)系统的能力不足的情况
(7-1-1)能力控制
图9A是表示系统的能力不足时的各空调对象空间的室温、各空调室内机的风量以及蒸发温度的表。图9B是表示从节能的观点出发、实现了系统的理想状态时的各空调对象空间的室温、各空调室内机的风量以及蒸发温度的表。
图9A中,假设安装了空调室内机A、B、C、D。空调室内机A、B、C、D相当于图1的空调室内机40、50、60、70。空调室内机A、B、C、D的设定温度为27℃。空调室内机A、B、C、D在由室外侧控制部37所决定的最近的目标蒸发温度Tet=10℃这一条件下,对各空调对象空间进行冷却。
这里,室内侧控制部47、57、67、77经由空调能力运算部47a、57a、67a、77a,并基于请求空调能力Q和由室外侧控制部37提供的最近的目标蒸发温度Tet来决定规定的特性值CQ以及发送给室外侧控制部37的请求ΔTe。
请求空调能力Q是由室内温度Tr与目标蒸发温度Tet的差ΔT决定的项f(ΔT)、由风量G决定的项g(G)、以及由过热度SH决定的项h(SH)的积、即Q=f(ΔT)·g(G)·h(SH)(之后将其称为“热交换函数”)。
以下,为了便于说明,以仅以风量G(热交换函数的g(G)的项)进行空调室内机单独的能力调整为前提来说明动作,但也可以与风量相组合来使用过热度SH的项,也可以单独利用过热度SH来进行。
(空调室内机A40的动作)
对于空调室内机A40,即使在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下设定为风量100%,其空调能力Q1a也低于空调负载QLoa,相对于设定温度27℃,实际的室温为28℃。空调室内机A40为了对能力不足进行补偿,需要增大热交换函数的项f(ΔT)的值,即,降低蒸发温度,应当请求的蒸发温度为9℃。
为此,室内侧控制部47为了实现请求蒸发温度Ter=9℃,向室外侧控制部37发送仅降低蒸发温度1deg的请求、即请求△Te=-1deg。
(空调室内机B50的动作)
另一方面,空调室内机B50在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量为100%,则空调能力Q1b不低于空调负载QLob,正好满足所需能力。
因此,室内侧控制部57为了请求维持当前的蒸发温度10℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=±0deg。
(空调室内机C60的动作)
另一方面,空调室内机C60在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量为85%,则空调能力Q1c不低于空调负载QLoc,具有超出所需能力的潜在能力。
室内侧控制部67还为了节能地维持当前的空调能力Q1c,能尝试将风量Ga从当前时刻的85%变更为100%,增加热交换函数的项g(G)×项h(SH)的值,并相应地减少项f(ΔT)的值。
减少项f(ΔT)的值即为提高蒸发温度Te,室内侧控制部67为了将蒸发温度设为比当前的10℃进一步高1deg的11℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+1deg。
(空调室内机D70的动作)
此外,空调室内机D70在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量为80%,则空调能力Q1d不低于空调负载QLod,具有超出所需能力的潜在能力。
室内侧控制部77还为了节能地维持当前的空调能力Q1d,利用与上述空调室内机C60同样的思想,能尝试将风量Ga从当前时刻的80%变更为100%,增加热交换函数的项g(G)×项h(SH)的值,并相应地减少项f(ΔT)的值。
因此,室内侧控制部77为了请求将蒸发温度设为比当前的10℃进一步高2deg的12℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+2deg。
(空调室外机20的动作)
从各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77接收到不同的请求△Te的室外侧控制部37为了满足来自最大负载机即空调室内机A40的请求△Te=-1deg,向各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77发送设为目标蒸发温度Tet=9℃的指令。
(7-1-2)中断能力控制
通常,室内侧控制部47、57、67、77接下来更新请求空调能力Q是在最近一次更新起的规定时间t1(例如3分钟)之后,但由于在该规定时间t1内设定为目标蒸发温度Tet=9℃,因此在不等待经过规定时间t1的情况下运算并更新请求空调能力Q。这是中断能力控制。
下面,参照图9B,对从室外侧控制部37接收到目标蒸发温度Tet=9℃的各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77之后如何动作进行说明。
(空调室内机A40的动作)
将室外侧控制部37设定为目标蒸发温度Tet=9℃的结果是,蒸发温度Te实际上降低到9℃,空调室内机A40的空调能力Q1a增加,能将风量Ga维持在100%并使室温降低到设定温度的27℃。
对于室内侧控制部47,若当前的蒸发温度Te(=9℃)、风量100%,则空调能力Q1a不低于空调负载QLoa,正好满足所需能力。
因此,室内侧控制部47为了请求维持当前的蒸发温度9℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=±0deg。
(空调室内机B50的动作)
另一方面,空调室内机B50可能因蒸发温度Te降低到9℃而变得能力过剩。为此,室内侧控制部57与热交换函数的项f(ΔT)的值的增加相应地使风量Ga降低到90%来降低项g(G)×项h(SH)的值,实现空调能力Q1b的稳定维持。
此外,室内侧控制部57还为了节能地维持当前能力,能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga从当前时刻的90%变更为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值。
为此,室内侧控制部57为了请求将蒸发温度设为比当前的9℃进一步高1deg的10℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+1deg。
(空调室内机C60的动作)
另一方面,空调室内机C60也可能因蒸发温度Te降低到9℃而变得能力过剩。为此,室内侧控制部67与热交换函数的项f(ΔT)的值的增加相应地使风量Ga降低到75%来降低项g(G)×项h(SH)的值,实现空调能力Q1c的稳定维持。
此外,室内侧控制部67还为了节能地维持当前能力,利用与上述空调室内机B50相同的思想,能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga从当前时刻的75%变更为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值。
为此,室内侧控制部67为了请求将蒸发温度设为比当前的9℃进一步高2deg的11℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+2deg。
(空调室内机D70的动作)
空调室内机D70也可能因蒸发温度Te降低到9℃而变得能力过剩。为此,室内侧控制部77与热交换函数的项f(ΔT)的值的增加相应地使风量Ga降低到70%来降低项g(G)×项h(SH)的值,实现空调能力Q1d的稳定维持。
此外,室内侧控制部77还为了节能地维持当前能力,能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)×项h(SH)的值,并将风量Ga设为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值。
为此,室内侧控制部77为了请求将蒸发温度设为比当前的9℃进一步高3deg的12℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+3deg。
(空调室外机20的动作)
从各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77接收到不同的请求△Te的室外侧控制部37为了满足来自最大负载机即空调室内机A40的请求△Te=±0deg,向各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77发送维持目标蒸发温度Tet=9℃的指令。
(7-1-3)效果
如上所述,通过由室外侧控制部37使蒸发温度降低到9℃,从而空调室内机A40的能力增加,通过将风量维持在100%,使得室温降低到设定温度27℃。
对于空调室内机B40、空调室内机C60以及空调室内机D70,在室外侧控制部37使蒸发温度降低到9℃后,中断能力控制起作用,在变成能力过剩之前(室温降低之前)降低风量,实现室温的稳定维持。同时,重新向室外侧控制部37发送请求△Te。
该状态、即空调室内机中,额定能力所对应的空调负载率达到最大的空调室内机A达到风量100%(项g(G)×项h(SH)的值最大的状态)并且在相同空调室内机的请求下决定了Tet的状态是系统实现节能理想状态的状态。
(7-2)系统的能力过剩的情况
(7-2-1)能力控制
图10A是表示系统的能力过剩时的各空调对象空间的室温、各空调室内机的风量以及蒸发温度的表。图10B是表示从节能的观点出发、实现了系统的理想状态时的各空调对象空间的室温、各空调室内机的风量以及蒸发温度的表。
图10A中,假设安装了空调室内机A、B、C、D。空调室内机A、B、C、D相当于图1的空调室内机40、50、60、70。空调室内机A、B、C、D的设定温度为27℃。空调室内机A、B、C、D在由室外侧控制部37所决定的最近的目标蒸发温度Tet=10℃这一条件下,对各空调对象空间进行冷却。其他方面与(7-1-1)的能力控制的思想同样。
(空调室内机A40的情况)
对于空调室内机A40,在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量100%则会能力过剩,因此通过使风量降低到90%,从而稳定地维持空调能力Q1a。
这里,对于空调室内机A40,在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量90%,则空调能力Q1a满足所需能力,因此,室内侧控制部47能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga从当前时刻的90%变更为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值,以使空调室内机A40能更节能地维持当前能力。
减少项f(ΔT)的值即为提高蒸发温度Te,室内侧控制部47为了将蒸发温度设为比当前的10℃进一步高1deg的11℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+1deg。
(空调室内机B50的情况)
对于空调室内机B50,在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量100%则会能力过剩,因此通过使风量降低到80%,从而稳定地维持空调能力Q1b。
这里,对于空调室内机B50,在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量80%,则空调能力Q1b满足所需能力,因此,室内侧控制部57能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga从当前时刻的80%变更为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值,以使空调室内机B50能更节能地维持当前能力。
为此,室内侧控制部57为了请求将蒸发温度设为比当前的10℃进一步高2deg的12℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+2deg。
(空调室内机C60的情况)
对于空调室内机C60,在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量100%则会能力过剩,因此通过使风量降低到70%,从而稳定地维持空调能力Q1c。
这里,对于空调室内机C60,在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量70%,则空调能力Q1c满足所需能力,因此,为了使空调室内机C60能更节能地维持当前能力,室内侧控制部67能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga从当前时刻的70%变更为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值。
为此,室内侧控制部67为了请求将蒸发温度设为比当前的10℃进一步高3deg的13℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+3deg。
(空调室内机D70的情况)
对于空调室内机D70,在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量100%则会能力过剩,因此通过使风量降低到65%,从而稳定地维持空调能力Q1d。
这里,对于空调室内机D70,在当前的蒸发温度Te(=10℃)的条件下,若风量65%,则空调能力Q1d满足所需能力,因此,室内侧控制部77能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga从当前时刻的65%变更为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值,以使空调室内机D70能更节能地维持当前能力。
为此,室内侧控制部77为了请求将蒸发温度设为比当前的10℃进一步高4deg的14℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+4deg。
(室外侧控制部37的动作)
从各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77接收到不同的请求△Te的室外侧控制部37为了满足来自最大负载机即空调室内机A40的请求△Te=+1deg,向各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77发送设为目标蒸发温度Tet=11℃的指令。
(7-2-2)中断能力控制
这里,参照图10B,对从室外侧控制部37接收到目标蒸发温度Tet=11℃的室内侧控制部47、57、67、77的动作进行说明。
对于室内侧控制部47、57、67、77,由于设定为目标蒸发温度Tet=11℃,因此遵从上文所述的(7-1-2)中断能力控制。
(空调室内机A40的动作)
室外侧控制部37设定为目标蒸发温度Tet=11℃的结果是,蒸发温度Te实际上升到11℃,因此室内侧控制部47为了维持空调能力Q1a,使风量从最近的90%提高到100%,从而能以项g(G)×项h(SH)的值补偿热交换函数的项f(ΔT)的值降低的量。若蒸发温度Te(=11℃)、风量100%,则空调能力Q1a不低于空调负载QLoa,正好满足所需能力。
因此,室内侧控制部47为了请求维持当前的蒸发温度11℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=±0deg。
(空调室内机B50的动作)
由于蒸发温度Te实际上升到11℃,因此室内侧控制部57为了维持空调能力Q1b,使风量从最近的80%提高到90%,从而能以项g(G)×项h(SH)的值补偿热交换函数的项f(ΔT)的值降低的量。
另一方面,由于在蒸发温度Te(=11℃)、风量90%的条件下,空调能力Q1b满足所需能力,因此室内侧控制部57为了更节能地维持当前能力,能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga从当前时刻的90%变更为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值。
为此,室内侧控制部57为了请求将蒸发温度设为比当前的11℃进一步高1deg的12℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+1deg。
(空调室内机C60的动作)
由于蒸发温度Te实际上升到11℃,因此室内侧控制部67为了维持空调能力Q1c,使风量从最近的70%提高到80%,从而能以项g(G)×项h(SH)的值补偿热交换函数的项f(ΔT)的值降低的量。
另一方面,由于空调室内机C60在蒸发温度Te(=11℃)、风量80%的条件下,空调能力Q1c满足所需能力,因此室内侧控制部67为了更节能地维持当前能力,能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga从当前时刻的80%变更为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值。
为此,室内侧控制部67为了请求将蒸发温度设为比当前的11℃进一步高2deg的13℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+2deg。
(空调室内机D70的动作)
由于蒸发温度Te实际上升到11℃,因此室内侧控制部77为了维持空调能力Q1d,使风量从最近的65%提高到75%,从而能以项g(G)×项h(SH)的值补偿热交换函数的项f(ΔT)的值降低的量。
另一方面,由于空调室内机D70在蒸发温度Te(=11℃)、风量75%的条件下,空调能力Q1d满足所需能力,因此室内侧控制部77为了更节能地维持当前能力,能尝试减少热交换函数的项f(ΔT)的值,并将风量Ga设为100%来增加项g(G)×项h(SH)的值。
为此,室内侧控制部77为了请求将蒸发温度设为比当前的11℃进一步高3deg的14℃,向室外侧控制部37发送请求△Te=+3deg。
(空调室外机20的动作)
从各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77接收到不同的请求△Te的室外侧控制部37为了满足来自最大的负载机即空调室内机A40的请求△Te=±0deg,向各空调室内机的室内侧控制部47、57、67、77发送维持目标蒸发温度Tet=11℃的指令。
(7-2-3)效果
如上所述,通过由室外侧控制部37使蒸发温度上升到11℃,从而空调室内机A40的能力受到抑制,但通过将风量维持在100%,使得室温稳定维持在设定温度27℃。
对于空调室内机B40、空调室内机C60以及空调室内机D70,在室外侧控制部37使蒸发温度上升到11℃后,中断能力控制起作用,在室温上升之前增加风量,实现室温的稳定维持。同时,重新向室外侧控制部37发送请求△Te。
该状态、即空调室内机中,额定能力所对应的空调负载率达到最大的空调室内机A达到风量100%(项g(G)×项h(SH)的值最大的状态)并且在相同空调室内机的请求下决定了Tet的状态是系统实现节能理想状态的状态。
(7-3)与没有CQ调整功能的空调的差异
本发明的实施方式将热交换函数中表示空调室内机40、50、60、70能自由控制的项g(G)与项h(SCH)的积的值、即g(G)·h(SCH)定义为特性值CQ,能通过调整特性值CQ来消除能力的过多和不足,实现节能理想状态。
在没有CQ调整功能的情况下,也会产生能力的过多和不足,因此室温会暂时变动(偏离设定温度),通过对室温的变动进行反馈控制,即使没有CQ调整功能,也有可能达到“系统的节能理想状态”。
然而,该情况下,在产生室温的变动后通过反馈对例如风量进行控制,因此,这一点与在室温变动前以前馈方式调整CQ的本发明的实施方式的动作不同,并且作为其结果,可能造成控制不稳定,且未稳定在“系统的节能理想状态”从而损失舒适性等。
工业上的实用性
如上所述,根据本发明,通过在温度(室温)变动前调整特性值CQ来实现温度(室温)的稳定维持,因此不限于空调机,广泛适用于温度控制装置。
标号说明
20 空调室外机
40、50、60、70 空调室内机
47、57、67、77 室内侧控制部
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2011-257126号公报
Claims (9)
1.一种空调机,包括室外机(20)以及与所述室外机(20)相连的多个室内机(40、50、60、70),由所述室外机(20)来设定的蒸发温度或冷凝温度有时与由任意的所述室内机对所述室外机(20)请求的蒸发温度或冷凝温度的值不同,其特征在于,
所述室内机(40、50、60、70)具有室内侧控制部(47、57、67、77),该室内侧控制部(47、57、67、77)进行能力控制,即,运算由当前室温和设定室温决定的请求能力,并基于过热度或过冷却度、风量、或者蒸发温度或冷凝温度来调节能力,
所述室内侧控制部(47、57、67、77)在所述能力控制中,基于由所述室外机(20)设定的蒸发温度或冷凝温度来决定所述过热度或所述过冷却度的目标值及/或风量。
2.如权利要求1所述的空调机,其特征在于,所述室内侧控制部(47、57、67、77)选择所述能力控制中实现所述请求能力的所述过热度或所述过冷却度以及所述风量的组合中最节能的组合。
3.如权利要求1所述的空调机,其特征在于,所述室内侧控制部(47、57、67、77)在所述能力控制中无法确保所述请求能力时,对所述室外机(20)请求降低蒸发温度或增大冷凝温度。
4.如权利要求1至3的任一项所述的空调机,其特征在于,所述室内侧控制部(47、57、67、77)定期运算所述请求能力,并进行所述能力控制,
所述室内侧控制部(47、57、67、77)还在所述过热度或所述过冷却度的目标值、所述风量的设定值、或者所述蒸发温度或所述冷凝温度的目标值存在变化时,进行中断能力控制,即,在不等待所述能力控制涉及的定期运算的情况下进行中断来运算并更新所述请求能力。
5.如权利要求4所述的空调机,其特征在于,所述室内侧控制部(47、57、67、77)选择所述中断能力控制中实现更新后的所述请求能力的所述过热度或所述过冷却度以及所述风量的组合中最节能的组合。
6.如权利要求4或5所述的空调机,其特征在于,所述室内侧控制部(47、57、67、77)为了在所述中断能力控制中实现所述当前室温与所述蒸发温度或所述冷凝温度的温度差的最小化,运算应向所述室外机(20)请求的蒸发温度或冷凝温度。
7.如权利要求4所述的空调机,其特征在于,所述室内侧控制部(47、57、67、77)在定期运算所述能力控制中的所述请求能力时,运算应向所述室外机(20)请求的所述蒸发温度或所述冷凝温度的请求值,
所述室内侧控制部(47、57、67、77)还在从所述室外机(20)接受到所述蒸发温度或所述冷凝温度的目标值的输入时,无论所述目标值与向所述室外机(20)输出的所述请求值是否一致,都执行所述中断能力控制。
8.如权利要求4所述的空调机,其特征在于,所述室内侧控制部(47、57、67、77)在所述能力控制以外的控制中,所述过热度或所述过冷却度的目标值发生变更时,或从所述室外机(20)接受到所述过热度或所述过冷却度的目标值的输入时,执行所述中断能力控制。
9.如权利要求4所述的空调机,其特征在于,所述室内侧控制部(47、57、67、77)经由自动设定所述风量的风量自动模式以及手动设定所述风量的风量手动模式的任一模式来接受所述风量的设定值的输入,
所述室内侧控制部(47、57、67、77)还在接受到通过所述风量手动模式输入的所述风量的设定值时,执行所述中断能力控制。
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