JP2003254635A - 多室形空気調和装置 - Google Patents
多室形空気調和装置Info
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Abstract
アコン本体運転情報からエアコン本体の信頼性を確保し
ながら急速冷暖房を行うとともに、複数室の室内機の個
別冷媒分配を最適に行うことができ、さらに製品材料及
び生産性からも安価とする。 【解決手段】 室内機毎に室内温度の設定値と検出され
た室内温度との差温を算出する差温算出回路50と、冷
媒分配膨脹弁22a、22bの開度を演算処理する冷媒
分配膨脹弁開度演算回路64と、前記冷媒分配膨脹弁開
度演算回路64で決定された開度となるように膨脹弁を
駆動する冷媒分配膨脹弁駆動回路68と、前記冷媒分配
膨脹弁22a、22bの開度の補正演算を行う冷媒分配
膨脹弁補正演算回路67とを有する。
Description
室外機に接続してなる多室形空気調和装置に関し、さら
に詳細にいえば、室内負荷に対応した膨脹弁制御を演算
式で導き出すことで急速冷暖房が信頼性高くかつ安価に
できる多室形空気調和装置に関するものである。
接続されてなる多室形空気調和装置の膨脹弁制御におい
ては、一般的に室内機の差温(検出温度と設定温度との
差温)と機種形態、定格能力タイプに応じてマトリック
スデータによるテーブルから値を読み出し、演算処理し
て膨脹弁の開度を設定して制御することが提案されてい
る。(例えば、特開平10−220846号公報参
照)。
サイクルの温度情報により膨脹弁の開度を制御すること
も提案されている。(例えば、特開平5−272822
号公報参照)。
ののうち、前者の多室形空気調和装置においては、各々
の室内機の差温情報、機種形態、定格能力情報に応じて
膨脹弁制御のためのテーブルから数値を読み出し、膨脹
弁開度を決定する演算処理を行うため、エアコン本体の
運転状態を把握していない状態で膨脹弁制御を行うこと
になり、冷媒不足、冷媒過多、異常膨脹弁絞り運転には
対応できないという不具合があった。
為、マイコンデータが多くなり高価なマイコンが必要と
なるという課題、データ量が多いため生産上の製品検査
でチェック時間が掛かって商品価格の上昇を招いてしま
うという課題があった。
は、エアコン本体の運転状態のみに基づいて膨脹弁開度
を決定するため、室内負荷変化時、起動時、運転台数変
化時には冷凍サイクル変化が行われた後にその情報から
膨脹弁を制御することになり、膨脹弁制御の動作反応が
遅く、膨脹弁開度アップの遅れより圧縮機温度のオーバ
ーシュート現象が発生したり、逆に膨脹弁開度ダウンの
遅れにより圧縮機への液バック現象が発生するという課
題がある。また膨脹弁制御動作の反応が遅いため急激な
室内負荷変動、使用者による急速冷暖房運転への対応が
遅れてしまうという課題もある。
小にしか設定できず、エアコン本体が冷媒不足または冷
媒過多による膨脹弁の制御を室内要求負荷に対して異常
な開度で制御するため、室内冷媒分配制御がくずれた運
転となってしまうという課題がある。すなわち室内機に
応じた個別制御ができないという課題がある。
題点に鑑みてなされたものであり、複数台の室内機から
の室内要求負荷およびエアコン本体運転情報からエアコ
ン本体の信頼性を確保しながら急速冷暖房を行うととも
に、複数室の室内機の個別冷媒分配を最適に行うことが
でき、さらに製品材料及び生産性からも安価となりコス
ト性にも優れた多室形空気調和装置を提供することを目
的としている。
に、請求項1に係る発明は、容量可変形圧縮機、室外熱
交換器、冷媒液側主管、冷媒ガス側主管を有する1台の
室外機と、熱交換器を有する複数台の室内機を、冷媒液
が流れる前記冷媒液側主管から分岐した液側分岐管、及
び冷媒ガスが流れる前記冷媒ガス側主管から分岐したガ
ス側分岐管を介して接続し、前記各々の液側分岐管に冷
媒分配膨脹弁を設けて冷凍サイクルを構成した多室用空
気調和機であって、前記室内機の各々に室内温度の設定
値を記憶する室内温度設定記憶手段と、室内温度を検出
する室内温度検出手段と、前記室内温度設定記憶手段と
前記室内温度検出手段から設定室内温度と室内温度との
差温を算出する差温算出手段と、前記冷媒分配膨脹弁の
開度を演算処理する冷媒分配膨脹弁開度演算手段と、前
記冷媒分配膨脹弁開度演算手段で決定された開度となる
ように膨脹弁を駆動する冷媒分配膨脹弁駆動手段と、前
記冷媒分配膨脹弁の開度の補正演算を行う冷媒分配膨脹
弁補正演算手段と、前記容量可変形圧縮機の容量を制御
する圧縮機周波数演算手段とを有し、前記室内機の各々
で算出された差温から前記冷媒分配膨脹弁の開度を演算
式で導きだした後に前記冷媒分配膨脹弁補正演算を行
い、前記冷媒分配膨脹弁を制御することを特徴とする。
配膨脹弁の初期開度を設定する弁初期開度設定手段を設
け、前記室内機の各々で算出された差温から前記冷媒分
配膨脹弁の開度を演算式で導きだす前に冷媒分配膨脹弁
開度を弁初期開度設定から演算処理して冷媒分配膨脹弁
を制御するようにしたことを特徴とする。
分配膨脹弁の補正幅の制限ができる冷媒分配膨脹弁補正
演算手段を設け、冷媒分配膨脹弁の制御する開度の変化
幅を、前記室内機の各々で算出された差温から前記冷媒
分配膨脹弁の開度を演算式で導きだした値から上限幅と
下限幅を設けることにより設定するようにしたことを特
徴とする。
に室内機の形態情報を記憶する機種形態記憶手段を設
け、上記室内機の各々で算出された差温と機種形態から
前記冷媒分配膨脹弁の開度を演算式で導きだして冷媒分
配膨脹弁を制御するようにしたことを特徴とする。
に室内機の定格能力の容量情報を記憶する定格容量記憶
手段を設け、上記室内機の各々で算出された差温と定格
容量から前記冷媒分配膨脹弁の開度を演算式で導きだし
て冷媒分配膨脹弁を制御するようにしたことを特徴とす
る。
荷に応じて膨脹弁開度を演算処理で決定して、その後に
エアコン本体の挙動を制御するフィードバック制御を入
れることにより、制御データの削減ができ、ひいてはマ
イコンのコストを下げることができ、生産上の制御検査
スピードを早くできることで生産性を上げることができ
る。
御ができ、かつエアコン本体の挙動に適した冷凍サイク
ル運転ができることで高効率な省エネ運転ができる。
負荷に対する膨脹弁の開度を設定する前に圧縮機の信頼
性を確保する膨脹弁開度が設定できる。
要求負荷に応じた膨脹弁開度の演算式の変数にすること
で圧縮機の信頼性の高い運転を継続でき、かつ異常音の
発生を防止できる。
求負荷で設定された膨脹弁開度を基準として上限と下限
を設けることによりエアコン本体の異常な運転に対して
も極端に膨脹弁を絞ることなく、かつ広げることなく制
御を行うことで圧縮機の信頼性の高い運転ができる。ま
た要求負荷に対する膨脹弁の補正制御動作が解ることで
自己認識によるエアコン最適運転ができる。
機機種形態に応じた膨脹弁制御ができることで室内機へ
の最適冷媒供給ができて効率的に省エネ運転ができる。
ランクに応じて起動初期の膨脹弁開度が設定できること
で圧縮機の信頼性の高い運転ができるとともに、冷媒音
の発生を抑えることができる。
て、図面を参照しながら説明する。
の冷凍サイクル図の1例であり、1台の室外機2に複数
台(例えば2台)の室内機4a、4bを接続した場合を
示している。また図2は、本発明に係る多室形空気調和
装置の冷凍サイクル図の他の例であり、1台の室外機2
に分岐ユニット3を介して複数台(例えば2台)の室内
機4a、4bを接続した場合を示している。この図2の
冷凍サイクルでも図1の冷凍サイクルと同じ効果を奏す
ることとなる。
動の容量(周波数)可変形圧縮機6(以下、単に圧縮機
と称する)と、室外熱交換器8と、冷媒液側主管14
と、冷媒ガス側主管18と、冷媒液側主管14から室外
熱交換器8の間の電動膨脹弁7と、冷暖房切換用の四方
弁10とが設けられ、室内機4a、4bには室内熱交換
器12a、12bがそれぞれ設けられている。また室外
機2と室内機4a、4bとが、冷媒液側主管14より分
岐した液側分岐管16a、16b及び冷媒ガス側主管1
8より分岐したガス側分岐管20a、20bで接続され
ており、液側分岐管16a、16bには、例えばステッ
ピングモータ等により弁開度をパルス制御可能な冷媒分
配膨脹弁22a、22bがそれぞれ介装されている。
検出する室内温度センサ36a、36bと、室内機の熱
交換器の温度を検知する室内配管温度センサ37a、3
7bと、居住者が希望する運転モード(冷房または暖
房)と室温と運転あるいは停止を設定できる運転設定回
路38a、38bとがそれぞれ設けられている。
知する吐出温センサ41、熱交換器の温度を検知する室
外配管温度センサ42が設けられている。
a、4bとの間に分岐ユニット3を設け、分岐ユニット
3は、冷媒液側主管14より分岐した液側分岐管16
a、16b及び冷媒ガス側主管18より分岐したガス側
分岐管20a、20bで室外機2と室内機4a、4bと
を接続しており、液側分岐管16a、16bには、例え
ばステッピングモータ等により弁開度をパルス制御可能
な電動冷媒分配膨脹弁22a、22bがそれぞれ介装さ
れている。
転時には、圧縮機6から吐出された冷媒は四方弁10を
介して室外熱交換器8へと流れ、室外送風機9の駆動に
より室外熱交換器8で室外空気との間で熱交換して冷媒
を凝縮液化し、次に減圧器7を通過することにより第1
段階の減圧された冷媒は冷媒液側主管14を通り、液側
分岐管16a、16bにて冷媒分配させ、冷媒分配膨脹
弁22a、22bで複数の室内機に分配された冷媒を流
量制御して室内機4a、4bの室内送風機34a、34
bの駆動により室内熱交換器12a、12bで冷媒を蒸
発させた後に、ガス側分岐から冷媒ガス側主管18に合
流して四方弁10を介して再び圧縮機6に吸入される。
の空調負荷に見合った開度となるようにステッピングモ
ータ等によりパルス制御されるため、冷媒も室内負荷に
応じた流量で制御される。
説明する。
温度の検知と運転設定との関係から差温信号を室外へ送
信して冷媒分配膨脹弁の制御を行う流れを示すブロック
図である。
サ36aの出力を室内温度検出回路48より温度信号と
して差温算出回路50に送出する一方、運転設定回路3
8aからの信号を信号受信回路51で受けて運転設定回
路38aで設定された温度設定値を室内温度設定記憶回
路52により記憶し、その温度設定値を差温算出回路5
0に送出し、ここで差温ΔT(=Tr−Ts)を算出
し、差温信号とする。ここで、室内温度をTrとし、温
度設定値をTsとする。
の他に運転停止信号、冷房・暖房等の運転モード、風量
設定、風量自動、風向設定、風向自動が設定できる。
サ36aの出力(室内温度信号)を室内温度検出回路4
8および信号送出回路58を介して室外機2へ送信す
る。また室内機4aの熱交換器12aの配管温度センサ
37aの出力(配管温度信号)を配管温度検出回路53
および信号送出回路58を介して室外機2へ送信する。
号を信号受信回路51で受信し、室内機4aの運転(O
N)あるいは停止(OFF)を運転停止記憶回路54に
て記憶する。
号を信号受信回路51で受信し、室内機4aの冷房・暖
房等の運転モードを運転モード記憶回路59にて記憶す
る。さらに、定格容量記憶回路56に室内機4aの定格
容量を記憶し、機種形態記憶回路57に、壁掛けまたは
天井ビルトイン等の室内機4aの室内機機種形態を記憶
しておき、これらの定格容量信号、差温信号、配管温度
信号、運転モード信号、運転停止信号、機種形態信号、
室内温度信号を信号送出回路58を介して室外機2の信
号受信回路60へ送出する。信号受信回路60で受信し
た信号は、冷媒分配膨脹弁開度演算回路64と、圧縮機
周波数演算回路62へ送出される。
4a、4bから送信された信号を信号受信回路60で受
信して、室内機4a、4bから送信される信号(定格容
量信号、差温信号、配管温度信号、運転モード信号、運
転停止信号、機種形態信号、室内温度信号)から冷媒分
配膨脹弁開度演算回路64にて冷媒分配比率を演算して
各冷媒分配膨脹弁22a、22bの開度を設定する。
より冷媒分配膨脹弁22a、22bの開度が設定された
後、目標吐出温度演算回路66で演算処理された結果に
応じて冷媒分配膨脹弁補正演算回路67にて膨脹弁の補
正値を決定してその信号を冷媒分配膨脹弁開度演算回路
64に送信して冷媒分配膨脹弁22a、22bを制御す
る。
結果は、膨脹弁開度信号として冷媒分配膨脹弁駆動回路
68にそれぞれ送出され、冷媒分配膨脹弁22a,22
bの開度制御が行われる。
サイクルの高低圧挙動を把握して最適な冷凍サイクルに
なるような制御を行う回路である。制御方式の一例とし
て、冷凍サイクルの挙動を把握するために室内機の室内
配管温度36a,36bおよび室外熱交換器8の室外配
管温度センサ42の出力を配管温度検出回路65を介し
て受け取り、蒸発器飽和温度(または暖房時は凝縮器飽
和温度)、凝縮器飽和温度(または暖房時は蒸発器飽和
温度)と認識して目標吐出温度を演算回路で演算処理す
る。
信号、運転モード信号、運転停止信号に基づいて冷媒分
配膨脹弁22a、22bの弁開度を算出し、冷媒分配膨
脹弁22a、22bの開度制御が行われる。
台の室内機の信号を分岐ユニット3で受けるようにして
いる。この分岐ユニット3の中で行われる冷媒分配膨脹
弁22a、22bの制御は、図3の室外機2で行われる
冷媒分配膨脹弁22a、22bの制御と同等となること
から説明は省略する。
御方法について説明する。
温ΔTの温度ゾーン分割図である。
サ36aの出力を室内温度検出回路48より温度信号と
して差温算出回路50に送出し、また室内温度設定記憶
回路52にて運転設定回路38aで設定された設定温度
及び運転モードを記憶判別して差温算出回路50に送出
し、ここで差温ΔT(=Tr−Ts)を算出し、図5に
示す負荷ナンバーLn値に変換してこれを差温信号とす
る。例えば冷房運転時でTr=27.3℃、Ts=26
℃とすると、差温ΔT=1.3℃でLn=6となる。
信号より演算式を用いて各室内機に相当する冷媒分配膨
脹弁22a、22bの開度を制御する(表1参照)。
を計算する値α値に置き換える。図6はそのグラフを示
す。
室内要求負荷に対する膨脹弁開度を数1に示す演算式に
て決定する。
(冷房、暖房、室外機種に対応した固定値)、Cは12
8(固定値)である。
68に送出し、膨脹弁の開度制御を行なう。以降、各室
内機の差温信号より演算を行なう。
についても同様に適用可能である。
ックス表にして数値を設定し膨脹弁開度を決定する方式
を行わないために、マイコンデータを少なくできて高価
なマイコンを使用する必要がなく、生産上の製品検査で
チェック時間が掛かることはないという特長がある。
させてから冷凍サイクル挙動に対する膨脹弁の開度フィ
ードバック制御を行うことで、室内負荷変化時、起動
時、運転台数変化時は、膨脹弁制御の動作反応が速く、
膨脹弁による開度アップの遅れよる圧縮機温度のオーバ
ーシュート現象などが発生する事はない。また膨脹弁の
開度ダウンの遅れによる圧縮機への液バック現象が発生
することもない。したがって、圧縮機に対する信頼性の
高い運転ができる特長がある。また膨脹弁制御動作の反
応が速いため急激な室内負荷変動、使用者による急速冷
暖房運転への対応がとれるという利点もある。
ての演算式を数2に示す。図7はそのグラフを示す。
房、機種に応じた固定値(例えば、3)、Fは固定値
(例えば、128)、Kは能力ランクに対する固定値
(例えば、表2参照)である。
じて大きい能力ランクの空気調和装置では初期パルスが
大きく設定できるようにしている。また冷房、暖房、機
種に応じても初期パルスを設定できるようにしている。
スの設定を行った後に要求負荷に応じた膨脹弁開度の制
御を行うときに、膨脹弁制御の固定値Aに初期パルスの
演算結果を導入することで能力ランクと要求負荷との膨
脹弁制御値がなめらかに制御できることとなる。この制
御よりエアコン本体起動初期の膨脹弁制御が急激に変化
することなく圧縮機のオイル確保ができ信頼性の高い運
転ができるとともに、膨脹弁の開度の急変がないため冷
媒音の発生も抑えられるという特徴がある。
図8を参照して説明する。
式にて導き出した値から冷凍サイクルの挙動に応じて膨
脹弁の開度をフィードバック制御するときに異常な運転
があると、膨脹弁を極端に広げたり(異常な温度上昇が
あった場合)、また極端に絞ったり(異常な温度低下が
あった場合)することで圧縮機の寿命を早めることとな
る。
求負荷から演算した値を基準として上限と下限を設ける
ことで圧縮機の信頼性を確保するとともに、エアコン本
体が現在どのような運転範囲で運転しているかを精度良
く自己認識できて冷媒不足運転や冷媒過多運転でも最適
な運転ができるという特徴がある。
て、室内機の形態情報からも膨脹弁開度を設定する演算
式は上記の室内機からの要求負荷に応じて膨脹弁の開度
を演算処理する式に形態情報の係数を乗じることで形態
による室内熱交換器の大きさからくる能力のバラツキを
抑えることができる。
の場合で、固定値を壁掛けとして考え、天井ビルトイン
が壁掛けに対して冷媒流量を3%多めに流すことにより
同等の能力が確保できることを表している。
る能力の増減をなくすことができるという特徴がある。
て、請求項2に対応する実施の形態で明らかにしたよう
に、膨脹弁の初期設定パルスを決定する際に能力ランク
に応じて膨脹弁開度を設定することにより、能力ランク
が大きい機種での適切な冷媒循環量を確保するととも
に、冷媒音を発生させない膨脹弁開度に設定し、また能
力ランクが小さいものには初期パルスも小さく設定して
圧力差をつけて冷暖房の立ち上がりを早めるとともに、
圧縮機のオイルを確実に確保できる開度に設定すること
ができるという特徴がある。
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
求負荷に応じて膨脹弁開度を演算処理で決定して、その
後にエアコン本体の挙動を制御するフィードバック制御
を入れることにより、制御データの削減ができ、ひいて
はマイコンのコストを下げることができ、生産上の制御
検査スピードを早くできることで生産性を上げることが
できるという効果がある。
制御ができ、かつエアコン本体の挙動に適した冷凍サイ
クル運転ができることで高効率な省エネ運転ができると
いう効果がある。
負荷に対する膨脹弁の開度を設定する前に圧縮機の信頼
性を確保する膨脹弁開度が設定できるという効果があ
る。
要求負荷に応じた膨脹弁開度の演算式の変数にすること
で圧縮機の信頼性の高い運転を継続でき、かつ異常音の
発生を防止できるという効果がある。
求負荷で設定された膨脹弁開度を基準として上限と下限
を設けることによりエアコン本体の異常な運転に対して
も極端に膨脹弁を絞ることなく、かつ広げることなく制
御を行うことで圧縮機の信頼性の高い運転ができる。ま
た、要求負荷に対する膨脹弁の補正制御動作が解ること
で自己認識によるエアコン最適運転ができる効果があ
る。
機機種形態に応じた膨脹弁制御ができることで室内機へ
の最適冷媒供給ができて効率的に省エネ運転ができる効
果がある。
ランクに応じて起動初期の膨脹弁開度が設定できること
で圧縮機の信頼性の高い運転ができるとともに、冷媒音
の発生を抑えることができる効果がある。
の冷凍サイクルの配管系統およびセンサ配置を示す図で
ある。
置の冷凍サイクルの配管系統およびセンサ配置を示す図
である。
の制御の流れを示すブロック図である。
置の制御の流れを示すブロック図である。
(PS制御)である。
(初期パルス制御)である。
ラフ(PS制御)および上下限値を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 容量可変形圧縮機(6)、室外熱交換器
(8)、冷媒液側主管(14)、冷媒ガス側主管(1
8)を有する1台の室外機(2)と、熱交換器(12
a)(12b)を有する複数台の室内機(4a)(4
b)とを、冷媒液が流れる前記冷媒液側主管(14)か
ら分岐した液側分岐管(16a)(16b)、及び冷媒
ガスが流れる前記冷媒ガス側主管(18)から分岐した
ガス側分岐管(20a)(20b)を介して接続し、前
記各々の液側分岐管(16a)(16b)に冷媒分配膨
脹弁(22a)(22b)を設けて冷凍サイクルを構成
した多室用空気調和機であって、前記室内機(4a)
(4b)の各々に、室内温度の設定値を記憶する室内温
度設定値記憶手段(52)と、室内温度を検出する室内
温度検出手段(36a)(36b)と、前記室内温度設
定値記憶手段(52)に記憶された室内温度の設定値と
前記室内温度検出手段(36a)(36b)により検出
された室内温度との差温を算出する差温算出手段(5
0)と、前記冷媒分配膨脹弁(22a)(22b)の開
度を演算処理する冷媒分配膨脹弁開度演算手段(64)
と、前記冷媒分配膨脹弁開度演算手段(64)で決定さ
れた開度となるように冷媒分配膨脹弁(22a)(22
b)を駆動する冷媒分配膨脹弁駆動手段(68)と、前
記冷媒分配膨脹弁(22a)(22b)の開度の補正演
算を行う冷媒分配膨脹弁補正演算手段(67)と、前記
容量可変形圧縮機(6)の容量を制御する圧縮機周波数
演算手段(62)とを有し、前記室内機(4a)(4
b)の各々で算出された差温から前記冷媒分配膨脹弁
(22a)(22b)の開度を演算式で導きだした後に
前記冷媒分配膨脹弁補正演算を行い、前記冷媒分配膨脹
弁(22a)(22b)を制御することを特徴とする多
室形空気調和装置。 - 【請求項2】 上記冷媒分配膨脹弁(22a)(22
b)の初期開度を設定する弁初期開度設定手段(69)
を設け、前記室内機(4a)(4b)の各々で算出され
た差温から前記冷媒分配膨脹弁(22a)(22b)の
開度を演算式で導きだす前に冷媒分配膨脹弁開度を弁初
期開度設定から演算処理して冷媒分配膨脹弁(22a)
(22b)を制御するようにした請求項1に記載の多室
形空気調和装置。 - 【請求項3】 上記冷媒分配膨脹弁(22a)(22
b)の補正幅の制限ができる冷媒分配膨脹弁補正演算手
段(67)を設け、冷媒分配膨脹弁(22a)(22
b)の制御される開度の変化幅を、前記室内機(4a)
(4b)の各々で算出された差温から前記冷媒分配膨脹
弁(22a)(22b)の開度を演算式で導きだした値
から上限幅と下限幅を設けることにより設定する請求項
1に記載の多室形空気調和装置。 - 【請求項4】 上記室内機(4a)(4b)に室内機の
形態情報を記憶する機種形態記憶手段(57)を設け、
上記室内機(4a)(4b)の各々で算出された差温と
機種形態から前記冷媒分配膨脹弁(22a)(22b)
の開度を演算式で導きだして冷媒分配膨脹弁(22a)
(22b)を制御する請求項1に記載の多室形空気調和
装置。 - 【請求項5】 上記室内機(4a)(4b)に室内機の
定格能力の容量情報を記憶する定格容量記憶手段(5
6)を設け、上記室内機(4a)(4b)の各々で算出
された差温と定格容量から前記冷媒分配膨脹弁(22
a)(22b)の開度を演算式で導きだして冷媒分配膨
脹弁(22a)(22b)を制御する請求項1または請
求項2に記載の多室形空気調和装置。
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JP2002053564A JP2003254635A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 多室形空気調和装置 |
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Cited By (8)
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