JP2012202581A - Refrigeration cycle device and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、あらかじめ定められた設定時間に室内温度が所定の温度に到達するように前倒し運転を実行可能な冷凍サイクル装置及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus capable of performing forward operation so that the room temperature reaches a predetermined temperature at a predetermined set time and a control method thereof.
従来から、あらかじめ定められた設定時間に室内温度が所定の温度に到達するように前倒し運転を実行可能な冷凍サイクル装置の1つである空気調和装置が存在する。そのようなものとして、温度差情報演算部、補正グラフ情報保持部、前倒し時間決定部、及び、立ち上がり時間修正処理部を備え、前倒し時間決定部において得られた前倒し運転時間によって空調機器を前倒し運転すると共に、立ち上がり時間修正処理部によって修正された補正グラフ情報保持部の内容にもとづいて次回あるいは次回以降の前倒し運転時間を決定するようにした空調機器前倒し運転制御方式が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is an air conditioner that is one of the refrigeration cycle apparatuses that can perform forward operation so that the room temperature reaches a predetermined temperature at a predetermined set time. As such, a temperature difference information calculation unit, a correction graph information holding unit, a forward time determination unit, and a rise time correction processing unit are provided, and air conditioning equipment is driven forward by the forward operation time obtained in the forward time determination unit. In addition, an air conditioner forward operation control system is disclosed in which the next or next forward operation time is determined based on the content of the correction graph information holding unit corrected by the rise time correction processing unit (for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の空調機器前倒し運転制御方式は、空調機器1−iと、センサー2−i(センサー2’−i)と、温度差情報演算部3と、補正グラフ情報保持部4と、前倒し時間決定部5と、立ち上がり時間修正処理部6と、修正された補正グラフ情報が格納される修正済み補正グラフ情報保持部と、によって実行される。なお、特許文献1の図2では、横軸が温度差情報Δt(℃)を表し、縦軸が前倒し運転時間H(分)を表している。そして、特許文献1の図2中央から右側(紙面右側)は、たとえば暖房制御に対応し、中央から左側(紙面左側)は、たとえば冷房制御に対応している。
The air conditioning equipment advance operation control system described in Patent Literature 1 includes an air conditioning equipment 1-i, a sensor 2-i (
空調機器1−i(i=1、2…)は、前倒し制御の対象となる複数台の空気調和装置(以下、空調機器という)を示している。センサー2−i(i=1、2…)は、外気温度や室内温度を検出するものである。温度差情報演算部3は、少なくとも予め定めた時刻においてあるべく室内目標温度と運転開始時刻に対応する室内温度と外気温度に基づいて温度差情報を演算するものである。補正グラフ情報保持部4は、温度差情報から前倒し運転を開始するための前倒し運転時間を索引するための補正グラフ情報が格納されるものである。
Air conditioners 1-i (i = 1, 2,...) Indicate a plurality of air conditioners (hereinafter referred to as air conditioners) that are subject to forward control. The sensor 2-i (i = 1, 2,...) Detects the outside air temperature and the room temperature. The temperature difference information calculation unit 3 calculates temperature difference information based on the indoor temperature and the outside air temperature corresponding to the indoor target temperature and the operation start time as much as possible at least at a predetermined time. The correction graph
前倒し時間決定部5は、温度差情報演算部からの出力と補正グラフ情報保持部の内容に基づいて前倒し運転時間を決定するものである。立ち上がり時間修正処理部6は、前倒し時間決定部5において得られた前倒し運転時間に基づいて起動された空調機器によって室内目標温度が現実に得られるまでの時間を計測すると共に当該時刻によって空調機器を前倒し時間に対応する補正グラフ情報を修正するものである。なお、補正グラフ情報保持部7は、修正された補正グラフ情報が格納される修正済み補正グラフ情報保持部を表している。
The advance time determination unit 5 determines the advance operation time based on the output from the temperature difference information calculation unit and the contents of the correction graph information holding unit. The rise time correction processing unit 6 measures the time until the indoor target temperature is actually obtained by the air conditioner activated based on the advance operation time obtained in the advance time determination unit 5 and determines the air conditioner according to the time. The correction graph information corresponding to the advance time is corrected. The correction graph
補正グラフ情報保持部4には、たとえば特許文献1の図2に示されている太線のごとき補正グラフに関する情報が格納されている。そして、たとえば温度差情報Δtが値X2である場合には、前倒し時間Hを値Y1に選んで当該値Y1(分)以前に運転を開始するようにする。温度差情報演算部3は、特許文献1の図3に示されているフローチャートのたとえば最初のステップで室内目標温度TRと、室内温度Trと、外気温度Toaを取得する。そして、次のステップで、温度差情報Δtを演算し、その結果を出力する。ただし、温度差情報Δtの演算においては、「β」は係数として用いている。
The correction graph
前倒し時間決定部5は、次のステップにおいて得られた温度差情報Δtと補正グラフ情報保持部4の内容とに基づいて、温度差情報Δtがたとえば値X2であれば、それに対応して前倒し運転時間Hとして値Y1を決定する。そして、所定の空調機器1−iに対して前倒し運転を指示する。このように制御して、各空調機器1−iがそれぞれ前倒し運転されてゆく。
Based on the temperature difference information Δt obtained in the next step and the content of the correction graph
しかしながら、現実には、補正グラフ情報を索引した結果と、実際に所望の室内目標温度に達する時間とに誤差が生じる。立ち上がり時間修正処理部6は、所定の温度差情報値X2の下で前倒し運転に入った後に、たとえば時間HがY’1(分)にて、室内目標温度に達したとすると、補正グラフ情報をたとえば(X1,Y0)、(X2,Y1)、(X3,Y2)を通るグラフから、(X1,Y0)、(X2,Y’1)、(X3,Y2)を通るグラフに書き替える。そして、その結果を修正済み補正グラフ情報保持部7に格納する。この保持部の内容は、たとえば次の回における制御において、補正グラフ情報保持部4の内容として使用される。
However, in reality, an error occurs between the result of indexing the correction graph information and the time for actually reaching the desired indoor target temperature. If the rising time correction processing unit 6 reaches the indoor target temperature at, for example, the time H is Y′1 (minutes) after entering the forward operation under the predetermined temperature difference information value X2, the correction graph information Is rewritten from a graph passing through (X1, Y0), (X2, Y1), (X3, Y2) to a graph passing through (X1, Y0), (X2, Y′1), (X3, Y2). Then, the result is stored in the corrected correction graph
特許文献1に記載されているような前倒し運転制御は、基本的には、空調機器の供給可能最大能力に基づいて前倒し時間が検討される。しかしながら、一般的にインバーター制御の圧縮機を搭載している空気調和装置の場合、最大能力を供給する運転周波数(運転ポイント)が必ずしも最も空気調和装置としての運転効率が良い運転ポイントではないこともある。そうすると、前倒し運転を行なっている時間帯においても、運転効率が悪い運転状態となっていることが想定される。前倒し運転の目的は、所定時刻に室内温度を所定温度とすることであり、運転開始から所定温度に到達するまでの過程を全速運転で行なう必要はない。反対に、省エネの観点からはロスの大きい運転となっていた。 In the forward operation control as described in Patent Document 1, the advance time is basically examined based on the maximum capacity that can be supplied by the air conditioner. However, in general, in the case of an air conditioner equipped with an inverter-controlled compressor, the operating frequency (operating point) for supplying the maximum capacity is not necessarily the most efficient operating point as the air conditioner. is there. As a result, it is assumed that the driving efficiency is poor even in the time zone in which the forward driving is performed. The purpose of the forward operation is to set the room temperature to a predetermined temperature at a predetermined time, and it is not necessary to perform the process from the start of operation to the predetermined temperature at full speed operation. On the other hand, it was a lossy operation from the viewpoint of energy saving.
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、圧縮機の能力に配慮しつつ、効率のよい前倒し運転が可能な冷凍サイクル装置及びその制御方法を提供することを目的としている。 The present invention was made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of efficient forward operation and a control method thereof while considering the capacity of the compressor. Yes.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、インバーター圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、及び、利用側熱交換器が配管接続され、冷媒が循環する冷凍サイクルを有し、定められた時刻に、定められた目標温度に達するように前倒し運転を実行する冷凍サイクル装置において、前記前倒し運転を実行する際、前記インバーター圧縮機が最大能力を発揮するときの前記インバーター圧縮機の運転周波数よりも小さく、かつ、前記冷凍サイクルの効率が最大となるときの前記インバーター圧縮機の運転周波数に基づいて前記前倒し運転の運転時間を決定していることを特徴とする。 The refrigeration cycle apparatus according to the present invention has a refrigeration cycle in which an inverter compressor, a heat source side heat exchanger, a throttling device, and a use side heat exchanger are connected by piping, and a refrigerant circulates at a predetermined time. In the refrigeration cycle apparatus that performs forward operation so as to reach a predetermined target temperature, when performing the forward operation, the inverter compressor has a lower operating frequency than when the inverter compressor exhibits maximum capacity, And the operating time of the said forward operation is determined based on the operating frequency of the said inverter compressor when the efficiency of the said refrigerating cycle becomes the maximum.
本発明に係る冷凍サイクル装置の制御方法は、インバーター圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、及び、利用側熱交換器が配管接続され、冷媒が循環する冷凍サイクルを有し、定められた時刻に、定められた目標温度に達するように前倒し運転を実行する冷凍サイクル装置の制御方法において、前記前倒し運転を実行する際、前記目標温度、前記前倒し運転開始時における対象領域の温度、及び、前記前倒し運転開始時における外気温度に基づいて演算された温度差情報と、前記インバーター圧縮機が最大能力を発揮するときの前記インバーター圧縮機の運転周波数と、前記冷凍サイクルの効率が最大となるときの前記インバーター圧縮機の運転周波数と、に基づいて前記前倒し運転の運転時間として決定することを特徴とする。 A control method for a refrigeration cycle apparatus according to the present invention has a refrigeration cycle in which an inverter compressor, a heat source side heat exchanger, a throttling device, and a use side heat exchanger are pipe-connected and a refrigerant circulates. In the control method of the refrigeration cycle apparatus that performs forward operation so as to reach a predetermined target temperature at a time, when executing the forward operation, the target temperature, the temperature of the target region at the start of the forward operation, and When the temperature difference information calculated based on the outside air temperature at the start of the forward operation, the operation frequency of the inverter compressor when the inverter compressor exhibits its maximum capacity, and the efficiency of the refrigeration cycle are maximized The operation time of the forward operation is determined based on the operation frequency of the inverter compressor.
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、圧縮機の能力に配慮しつつ、効率のよい前倒し運転が可能となる。したがって、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、従来技術に比較して前倒し運転の運転時間が長くなるものの、結果的には省エネを図ることが可能になる。 According to the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, efficient forward operation can be performed while considering the capacity of the compressor. Therefore, according to the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, although the operation time of the forward operation is longer than that of the conventional technique, it is possible to achieve energy saving as a result.
本発明に係る冷凍サイクル装置の制御方法によれば、圧縮機の能力に配慮しつつ、効率のよい前倒し運転が可能となる。したがって、本発明に係る冷凍サイクル装置の制御方法によれば、従来技術に比較して前倒し運転の運転時間が長くなるものの、結果的には省エネを図ることが可能になる。 According to the control method of the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, efficient forward operation can be performed while considering the capacity of the compressor. Therefore, according to the control method for the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, although the operation time of the forward operation is longer than that of the prior art, it is possible to achieve energy saving as a result.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置100の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図1に基づいて、空気調和装置100の冷媒回路構成及び動作について説明する。この空気調和装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行なう冷凍サイクル装置の一例を示している。この空気調和装置100は、たとえばビルやマンション等に設置され、冷房運転や暖房運転を実行できるものである。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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of an air-
[構成]
空気調和装置100は、2台の室外機31(室外機31a、室外機31b)と、2台の室内機32(室内機32a、室内機32b)と、を有している。この空気調和装置100では、室外機31と室内機32とが2本の配管(液管102、ガス管101)で、接続されている。また、空気調和装置100は、各種アクチュエーター(圧縮機1、図示省略の送風機、四方弁2、絞り装置22の動作を制御して、空気調和装置100の運転を実行する制御装置50を有している。
[Constitution]
The
[室外機31]
室外機31は、室内機32に冷熱又は温熱を供給する機能を有している。なお、図1では、「室外機31a」に備えられている各機器の符号の後に「a」を付加し、「室外機31b」に備えられている各機器の符号の後に「b」を付加して図示している。そして、以下の説明においては、符号の後の「a」、「b」を省略する場合があるが、室外機31a、室外機31bのいずれにも各機器が備えられていることは言うまでもない。
[Outdoor unit 31]
The outdoor unit 31 has a function of supplying cold or warm heat to the indoor unit 32. In FIG. 1, “a” is added after the code of each device provided in the “
室外機31には、圧縮機1と、流路切替手段である四方弁2と、室外熱交換器(熱源側熱交換器)3と、アキュムレーター4と、が直列に接続されてメインの冷媒回路を構成するように搭載されている。さらに、室外機31には、室外熱交換器3に空気を供給するための図示省略の送風機を設けるとよい。ただし、室外熱交換器3が、空気以外の熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。
The outdoor unit 31 includes a compressor 1, a four-
圧縮機1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、容量制御可能なインバーター圧縮機で構成されている。四方弁2は、圧縮機1の吐出側に設けられ、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における熱源側冷媒の流れとを切り替えるものである。室外熱交換器3は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器(放熱器)として機能し、熱媒体(たとえば、空気や水等)と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。アキュムレーター4は、圧縮機1の吸入側に設けられ、過剰な冷媒を貯留するものである。なお、冷房運転と暖房運転が切り換えられない機種においては四方弁2は必ずしも設けなくてもよい。また、アキュムレーター4も必須なものではない。
The compressor 1 sucks a refrigerant and compresses the refrigerant to a high temperature / high pressure state, and is composed of an inverter compressor capable of capacity control. The four-
室外機31には、室外熱交換器3に取り込まれる空気の温度(外気温度)を検知する外気温度センサー9が少なくとも設けられている。この外気温度センサー9で検知された温度情報は、空気調和装置100の動作を制御する制御装置50に送られて、圧縮機1の駆動周波数や、図示省略の送風機の回転数、四方弁2の切り替え、絞り装置22の開度等の制御に利用されることになる。
The outdoor unit 31 is provided with at least an outdoor air temperature sensor 9 that detects the temperature of the air taken into the outdoor heat exchanger 3 (outside air temperature). The temperature information detected by the outside air temperature sensor 9 is sent to the
[室内機32]
室内機32は、室外機31からの冷熱又は温熱の供給を受けて冷房負荷又は暖房負荷を担当するものである。なお、図1では、「室内機32a」に備えられている各機器の符号の後に「a」を付加し、「室内機32b」に備えられている各機器の符号の後に「b」を付加して図示している。そして、以下の説明においては、符号の後の「a」、「b」を省略する場合があるが、室内機32a、室内機32bのいずれにも各機器が備えられていることは言うまでもない。
[Indoor unit 32]
The indoor unit 32 receives a supply of cold or warm heat from the outdoor unit 31 and takes charge of a cooling load or a heating load. In FIG. 1, “a” is added after the code of each device provided in “
室内機32には、室内熱交換器(利用側熱交換器)21と、絞り装置22と、が直列に接続されて搭載されている。また、室内熱交換器21に空気を供給するための図示省略の送風機を設けるとよい。ただし、室内熱交換器21が、冷媒と水等の冷媒とは異なる熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。 In the indoor unit 32, an indoor heat exchanger (use side heat exchanger) 21 and an expansion device 22 are mounted connected in series. A blower (not shown) for supplying air to the indoor heat exchanger 21 may be provided. However, the indoor heat exchanger 21 may perform heat exchange between the refrigerant and a heat medium different from the refrigerant such as water.
室内熱交換器21は、暖房運転時には凝縮器(放熱器)として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能し、熱媒体(たとえば、空気や水等)と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を凝縮液化又は蒸発ガス化するものである。絞り装置22は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この絞り装置22は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁による緻密な流量制御手段や、毛細管等の安価な冷媒流量調節手段等で構成するとよい。 The indoor heat exchanger 21 functions as a condenser (radiator) during heating operation, functions as an evaporator during cooling operation, and performs heat exchange between a heat medium (for example, air or water) and a refrigerant, The refrigerant is condensed or liquefied or evaporated. The expansion device 22 functions as a pressure reducing valve or an expansion valve, and expands the refrigerant by reducing the pressure. The throttling device 22 may be constituted by a device whose opening degree can be variably controlled, for example, a precise flow rate control means using an electronic expansion valve, an inexpensive refrigerant flow rate control means such as a capillary tube, or the like.
室内機32には、室内熱交換器21に取り込まれる空気の温度(室内温度)を検知する室内温度センサー23が少なくとも設けられている。この室内温度センサー23で検知された温度情報は、空気調和装置100の動作を制御する制御装置50に送られて、圧縮機1の駆動周波数や、図示省略の送風機の回転数、四方弁2の切り替え、絞り装置22の開度等の制御に利用されることになる。
The indoor unit 32 is provided with at least an indoor temperature sensor 23 that detects the temperature (indoor temperature) of the air taken into the indoor heat exchanger 21. The temperature information detected by the indoor temperature sensor 23 is sent to the
なお、圧縮機1は、インバーター制御可能なものであればよく、特にタイプを限定するものではない。たとえば、レシプロ、ロータリー、スクロールあるいはスクリューなどの各種タイプを利用して圧縮機1を構成することができる。さらに、空気調和装置100に使用する冷媒の種類を特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、HFC410AやHFC407C、HFC404Aなどの塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているR22やR134aなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。
In addition, the compressor 1 should just be what can be inverter-controlled, and does not specifically limit a type. For example, the compressor 1 can be configured using various types such as reciprocating, rotary, scroll, or screw. Further, the type of refrigerant used in the
また、空気調和装置100の動作を制御する制御装置50は、室外機31又は室内機32のいずれかに設けるようにしてもよく、室外機31及び室内機32の外部に設けるようにしてもよい。また、制御装置50を機能に応じて複数に分けて、室外機31及び室内機32のそれぞれに設けるようにしてもよい。この場合、各制御装置50を無線又は有線で接続し、通信可能にしておくとよい。
The
[動作]
空気調和装置100が実行する基本的な運転動作について説明する。
空気調和装置100は、室内機32からの指示に基づいて、その室内機32で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。空気調和装置100が実行する運転モードには、駆動している室内機32の全てが冷房運転を実行する冷房運転モード、駆動している室内機32の全てが暖房運転を実行する暖房運転モードがある。
[Operation]
A basic operation performed by the
The
[冷房運転モード]
低温・低圧の冷媒が圧縮機1(圧縮機1a及び圧縮機1b)によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機1から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁2(四方弁2a及び四方弁2b)を介して室外熱交換器3(室外熱交換器3a及び室外熱交換器3b)に流入する。室外熱交換器3に流入した冷媒は、室外熱交換器3で室外空気に放熱しながら凝縮・液化する。室外熱交換器3から流出した高圧液冷媒は、室外機31(室外機31a及び室外機31b)から流出する。
[Cooling operation mode]
The low-temperature / low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 1 (the compressor 1a and the compressor 1b) and discharged as a high-temperature / high-pressure gas refrigerant. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the outdoor heat exchanger 3 (
室外機31から流出した高圧液冷媒は、液管102を通って、室内機32(室内機32a及び室内機32b)に流入する。室内機32に流入した液冷媒は、絞り装置22(絞り装置22a及び絞り装置22b)にて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器21(室内熱交換器21a及び室内熱交換器21b)に流入し、周囲から熱を奪うことで空調空間を冷房するとともに、自身は蒸発・気化し、室内熱交換器21から流出する。
The high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the outdoor unit 31 flows into the indoor unit 32 (the
室内熱交換器21から流出した冷媒は、ガス管101を介して、室外機31に戻る。室外機31に戻ったガス冷媒は、四方弁2(四方弁2a及び四方弁2b)、アキュムレーター4(アキュムレーター4a及びアキュムレーター4b)を介して、圧縮機1に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置100は冷房運転を実行する。
The refrigerant that has flowed out of the indoor heat exchanger 21 returns to the outdoor unit 31 via the
[暖房運転モード]
低温・低圧の冷媒が圧縮機1(圧縮機1a及び圧縮機1b)によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機1から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁2(四方弁2a及び四方弁2b)を介して、ガス管101を流れ、室外機31(室外機31a及び室外機31b)から流出する。室外機31から流出した高温・高圧のガス冷媒は、ガス管101を通って、室内機32(室内機32a及び室内機32b)に流入する。室内機32に流入したガス冷媒は、室内熱交換器21(室内熱交換器21a及び室内熱交換器21b)に流入し、室内熱交換器21で周囲に放熱することで空調空間を暖房するとともに、自身は凝縮・液化し、室内熱交換器21から流出する。室内熱交換器21から流出した液冷媒は、絞り装置22(絞り装置22a及び絞り装置22b)で中間圧力まで絞られる。
[Heating operation mode]
The low-temperature / low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 1 (the compressor 1a and the compressor 1b) and discharged as a high-temperature / high-pressure gas refrigerant. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the
絞り装置22で低圧まで絞られた気液二相冷媒は、液管102を介して、室外機31に戻る。室外機31に戻った気液二相冷媒は、室外熱交換器3(室外熱交換器3a及び室外熱交換器3b)に流入する。室外熱交換器3に流入した低圧の気液二相冷媒は、室外熱交換器3で室外空気から熱を奪いながら蒸発・気化して、室外熱交換器3から流出する。室外熱交換器3から流出したガス冷媒は、四方弁2及びアキュムレーター4(アキュムレーター4a及びアキュムレーター4b)を介して圧縮機1に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置100は暖房運転を実行する。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has been throttled to a low pressure by the throttle device 22 returns to the outdoor unit 31 via the
図2は、空気調和装置100が実行する前倒し運転を概念的に示した概略概念図である。図3は、補正グラフの一例と修正処理の態様の一例を示すグラフである。図4は、前倒し運転を実行する際の制御処理の流れを示すフローチャートである。図5は、一般的なインバーター圧縮機を搭載している空気調和装置の性能特性を示すグラフである。図6〜図8は、空気調和装置100と従来技術の前倒し運転における状態を比較した結果を示すグラフである。図2〜図8に基づいて、従来技術と比較しながら、空気調和装置100が実行する前倒し運転について説明する。
FIG. 2 is a schematic conceptual diagram conceptually showing the forward running operation performed by the
図2に示すように、制御装置50は、温度差情報演算部53と、補正グラフ情報保持部54と、前倒し時間決定部55と、立ち上がり時間修正処理部56と、修正された補正グラフ情報が格納される修正済み補正グラフ情報保持部57と、を有している。なお、図2に示すセンサー52−i(i=1、2…)は、図1に示す外気温度センサー9及び室内温度センサー23に相当している。また、対象機器51−i(i=1、2…)は、接続されている室内機32に相当している。
As shown in FIG. 2, the
温度差情報演算部53は、少なくともユーザーにより予め定められた時刻において、定められた室内目標温度と、運転開始時刻に対応する室内温度と、外気温度とに基づいて温度差情報を演算するものである。補正グラフ情報保持部54は、温度差情報演算部53が演算した温度差情報から前倒し運転の運転時間を抽出するための補正グラフ情報が格納されるものである。この補正グラフ情報保持部54には、たとえば図3に示す線Cのごとき補正グラフに関する情報が格納されている。前倒し時間決定部55は、温度差情報演算部53からの出力と補正グラフ情報保持部54の内容に基づいて前倒し運転の運転時間を決定するものである。
The temperature difference
立ち上がり時間修正処理部56は、前倒し時間決定部55において得られた前倒し運転の運転時間に基づいて起動された室内機32によって室内目標温度が現実に得られるまでの時間を計測するものである。また、立ち上がり時間修正処理部56は、当該時刻によって室内機32を前倒し時間に対応する補正グラフ情報を修正するものである。修正済み補正グラフ情報保持部57は、立ち上がり時間修正処理部56により修正された補正グラフ情報が格納されるものである。なお、補正グラフ情報保持部54及び修正済み補正グラフ情報保持部57は、同一の記憶手段を兼用するように構成してもよく、別の記憶手段で分けて構成してもよい。
The rise time
図5に基づいて、一般的なインバーター圧縮機を搭載している空気調和装置の性能特性について説明する。図5では、左縦軸が冷房エネルギー消費効率(COP)を、右縦軸が冷房能力(kW)を、横軸が圧縮機の運転周波数(Hz)を、それぞれ示している。図5では、圧縮機能力を線Aで、COPを線Bで、それぞれ表している。 Based on FIG. 5, the performance characteristic of the air conditioning apparatus which mounts a general inverter compressor is demonstrated. In FIG. 5, the left vertical axis represents the cooling energy consumption efficiency (COP), the right vertical axis represents the cooling capacity (kW), and the horizontal axis represents the operating frequency (Hz) of the compressor. In FIG. 5, the compression function force is represented by a line A, and the COP is represented by a line B.
一般的に、インバーター圧縮機の制御範囲の途中に最も効率が良くなる運転ポイントがある。たとえば、図5の線Aがインバーター圧縮機の制御範囲だとすると、その範囲のどこかにインバーター圧縮機として最大能力を発揮する運転周波数(運転ポイント)があるということになる。しかしながら、インバーター圧縮機の効率が最大となる運転ポイントが、空気調和装置の運転効率が最大となるための運転ポイントとは必ずしも一致しない。空気調和装置の運転効率が最大となるための運転ポイントは、インバーター圧縮機の効率が最大となる周波数よりも小さくなることが多い。そうすると、インバーター圧縮機としては、効率が低下するポイントでの運転を行なうことになる。 In general, there is an operating point at which efficiency is most improved in the middle of the control range of the inverter compressor. For example, if the line A in FIG. 5 is the control range of the inverter compressor, there is an operation frequency (operation point) that exhibits the maximum capacity as the inverter compressor somewhere in the range. However, the operating point at which the efficiency of the inverter compressor is maximized does not necessarily coincide with the operating point at which the operating efficiency of the air conditioner is maximized. The operating point for maximizing the operating efficiency of the air conditioner is often smaller than the frequency at which the efficiency of the inverter compressor is maximized. If it does so, as an inverter compressor, it will drive | operate in the point where efficiency falls.
図5から、インバーター圧縮機の運転周波数を60Hzとすると、インバーター圧縮機の供給能力(冷房時)が42kW、COP3.06であり、インバーター圧縮機の周波数を80Hzとすると、インバーター圧縮機の供給能力(冷房時)が56kW、COP3.00であることが分かる。したがって、インバーター圧縮機の運転周波数の運転ポイントが60Hzの場合では、インバーター圧縮機の運転周波数の運転ポイントが80Hzの場合に比べ、インバーター圧縮機としての供給能力は低下するが、運転効率が2%(3.06/3.00)高くなることになる。 From FIG. 5, when the operating frequency of the inverter compressor is 60 Hz, the supply capacity of the inverter compressor (at the time of cooling) is 42 kW and COP 3.06, and when the frequency of the inverter compressor is 80 Hz, the supply capacity of the inverter compressor It can be seen that (at the time of cooling) is 56 kW and COP 3.00. Therefore, when the operating point of the inverter compressor operating frequency is 60 Hz, the supply capacity as the inverter compressor is lower than that when the operating point of the inverter compressor operating frequency is 80 Hz, but the operating efficiency is 2%. (3.06 / 3.00) will be higher.
そこで、空気調和装置100では、「インバーター圧縮機の能力」及び「空気調和装置の運転効率」の関係を考慮して、前倒し運転を実行するようにしている。制御装置50は、前倒し運転の運転時間を計算する時点において、圧縮機1が最も効率のよくなる運転周波数(たとえば60Hz)で運転している場合の供給可能能力を用いて前倒し運転の運転時間を決定し、決定された前倒し運転の運転時間に従って、空気調和装置100の最も効率のよくなる運転周波数で圧縮機1を運転させるようにしている。
Therefore, in the
図3及び図4に基づいて空気調和装置100が実行する前倒し運転について詳しく説明する。図3では、横軸が温度差情報Δt(℃)を、縦軸が前倒し運転の運転時間H(分)を、それぞれ表している。そして、図3の中央から右側(紙面右側)は、たとえば暖房制御に対応し、中央から左側(紙面左側)は、たとえば冷房制御に対応している。図3から、たとえば温度差情報Δtが値X2である場合、値X2に対応しているZ1が前倒し時間Hとして決定され、値Z1以前に運転が開始されることになることが分かる。また、図3では、上記特許文献1の図2に示されたY0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y’1に対応させて、Z0(Y0<Z0)、Z1(Y1<Z1)、Z2(Y2<Z2)、Z3(Y3<Z3)、Z4(Y4<Z4)、Z’1(Y’1<Z’1)とし、前倒し時間を従来のものに比べ長くしている。
Based on FIG.3 and FIG.4, the forward running operation which the
図4に基づいて、前倒し運転を実行する際の制御処理の流れについて説明する。まず、温度差情報演算部53は、室内目標温度TRと、室内温度Trと、外気温度Toaと、を取得する(ステップS101)。そして、温度差情報演算部53は、取得した室内目標温度TR、室内温度Tr、及び、外気温度Toaに基づいて温度差情報Δtを演算する(ステップS102)。温度差情報Δtは、式|(TR−Tr)+(Tr−Toa)×β|に基づいて算出するとよい。なお、この式においてβは係数を表しているものとする。
Based on FIG. 4, the flow of the control processing when executing the forward operation will be described. First, the temperature difference
次に、前倒し時間決定部55が、温度差情報演算部53が演算した温度差情報Δtと補正グラフ情報保持部54に格納されている内容に基づいて前倒し運転の運転時間を決定する(ステップS103)。ここで、温度差情報Δtは、圧縮機1が最大能力を発揮するときの運転周波数(たとえば、80Hz)と、空気調和装置100の効率が最大となるときの圧縮機1の運転周波数(たとえば、60Hz)を加味して設定されているものとする。つまり、図3に示すように、温度差情報Δtと関連付けられている前倒し運転の運転時間Hが従来のものよりも長くなるように予め設定されているのである。前倒し時間決定部55は、たとえば温度差情報Δtが値X2であれば、それに対応している値Z1を前倒し運転の運転時間Hとして決定する。前倒し運転の運転時間Hが決定したら、前倒し時間決定部55は、所定の対象機器51−iに対して前倒し運転を指示する(ステップS104)。このように、対象機器51−iがそれぞれ前倒し運転されてゆく。
Next, the advance
しかしながら、現実には、補正グラフ情報保持部54から抽出した結果と、実際に所望の室内目標温度に達する時間とに誤差が生じる。そこで、立ち上がり時間修正処理部56が、前倒し運転の運転時間Hに基づいて起動された対象機器51−iによって室内目標温度が現実に得られるまでの時間を計測する(ステップS105)。そして、立ち上がり時間修正処理部56は、値X2の下で前倒し運転に入った後に、Z1よりも早いたとえばZ’1で室内目標温度に達したことを計測すると、補正グラフ情報をたとえば(X1,Z0)、(X2,Z1)、(X3,Z2)を通るグラフから、(X1,Z0)、(X2,Z’1)、(X3,Z2)を通るグラフに書き替える(ステップS106)。
However, in reality, an error occurs between the result extracted from the correction graph
その後、立ち上がり時間修正処理部56は、修正したグラフを修正済み補正グラフ情報保持部57に格納する。この修正済み補正グラフ情報保持部57に格納された修正内容は、たとえば次の回における制御において、補正グラフ情報保持部54の内容として使用される。
Thereafter, the rising time
図6〜図8に基づいて、空気調和装置100が実行する前倒し運転と、従来技術における前倒し運転と、を比較した結果について説明する。図6〜図8では、横軸が前倒し運転開始時刻から指定された時刻までを含めた時間(分)を、縦軸が図6では圧縮機周波数(Hz)、図7では供給能力(kW)、図8では消費電力量(kWh)を、それぞれ示している。
Based on FIGS. 6-8, the result of having compared the forward operation which the
図6に示すように、空気調和装置100における前倒し運転では、圧縮機1の供給能力が小さい(たとえば運転周波数60Hz)ため運転開始時間、つまり前倒し運転が開始される時間が従来技術に比較して早くなる。一方、図7に示すように、室内温度を設定された温度にまで低下させる際に必要となる供給能力は、従来技術と同一である。そのため、図8に示すように、空気調和装置100における最終的な消費電力量が従来技術に比較して小さくなる。結果として、空気調和装置100によれば、従来技術に比較して省エネを図ることが可能になる。なお、冷房運転を前提に説明したが、暖房運転の場合も同様である。
As shown in FIG. 6, in the forward operation in the
空気調和装置100では、前倒し運転の基本的な制御は従来方式と同様であるものの、前倒し運転の運転時間を長く計算するため、前倒し運転の運転開始時間を従来方式に比べて早く設定している。つまり、ユーザーにより予め定められた時刻に至るまでに実行される前倒し運転が長くなるように、前倒し運転の運転開始時間を従来方式に比べて長く設定しているのである。よって、空気調和装置100によれば、圧縮機1の能力に配慮しつつ、効率のよい前倒し運転が実行できる。したがって、空気調和装置100によれば、従来技術に比較して省エネを図ることが可能になる。
In the
空気調和装置100が実行する前倒し運転は、室内から屋外への放熱ロスが無いかほとんど小さい場合について特に効果がある。たとえば、屋外への放熱ロスが大きい負荷条件の場合、長時間かけて前倒し運転を行なうよりも、効率が多少悪くても短時間で一気に前倒し運転をしたほうがよい場合もあると考えられる、そこで、空気調和装置100が実行する前倒し運転に加え、従来方式の前倒し運転も実行できるようにしておくとよい。空気調和装置100が実行する前倒し運転と、従来方式の前倒し運転とは、設置条件を考慮したユーザー側でリモコン操作や制御基板に設けられているDipSW(ディップスイッチ)等の選択手段が操作された際に切換可能にしておくとよい。
The forward operation performed by the
なお、本実施の形態では、室外機31が2台の例を示したが、室外機31は3台以上でも同様の効果を示すことは自明である。また、対象機器51−iが室内機32である場合を例に示したが、対象機器を室内機32に限定するものではなく、負荷側として利用されるものたとえば給湯器等であってもよい。さらに、実施の形態では、本発明を空気調和装置100に適用した場合を例に説明したが、冷凍システムをはじめとする冷凍サイクルを用いて冷媒回路を構成する他のシステムにも本発明を適用することができる。
In the present embodiment, an example is shown in which there are two outdoor units 31, but it is obvious that the same effect can be obtained with three or more outdoor units 31. Moreover, although the case where the target device 51-i is the indoor unit 32 has been illustrated as an example, the target device is not limited to the indoor unit 32, and may be a water heater used as a load side, for example. . Further, in the embodiment, the case where the present invention is applied to the
1 圧縮機、1a 圧縮機、1b 圧縮機、2 四方弁、2a 四方弁、2b 四方弁、3 室外熱交換器、3a 室外熱交換器、3b 室外熱交換器、4 アキュムレーター、4a アキュムレーター、4b アキュムレーター、9 外気温度センサー、21 室内熱交換器、21a 室内熱交換器、21b 室内熱交換器、22 絞り装置、22a 絞り装置、22b 絞り装置、23 室内温度センサー、31 室外機、31a 室外機、31b 室外機、32 室内機、32a 室内機、32b 室内機、50 制御装置、51 対象機器、52 センサー、53 温度差情報演算部、54 補正グラフ情報保持部、55 前倒し時間決定部、56 立ち上がり時間修正処理部、57 修正済み補正グラフ情報保持部、100 空気調和装置、101 ガス管、102 液管。
1 compressor, 1a compressor, 1b compressor, 2 four-way valve, 2a four-way valve, 2b four-way valve, 3 outdoor heat exchanger, 3a outdoor heat exchanger, 3b outdoor heat exchanger, 4 accumulator, 4a accumulator, 4b accumulator, 9 outdoor temperature sensor, 21 indoor heat exchanger, 21a indoor heat exchanger, 21b indoor heat exchanger, 22 expansion device, 22a expansion device, 22b expansion device, 23 indoor temperature sensor, 31 outdoor unit, 31a outdoor Machine, 31b outdoor unit, 32 indoor unit, 32a indoor unit, 32b indoor unit, 50 control device, 51 target device, 52 sensor, 53 temperature difference information calculation unit, 54 correction graph information holding unit, 55 forward time determination unit, 56 Rise time correction processing unit, 57 corrected correction graph information holding unit, 100 air conditioner, 101
Claims (6)
前記前倒し運転を実行する際、
前記インバーター圧縮機が最大能力を発揮するときの前記インバーター圧縮機の運転周波数よりも小さく、かつ、前記冷凍サイクルの効率が最大となるときの前記インバーター圧縮機の運転周波数に基づいて前記前倒し運転の運転時間を決定している
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。 The inverter compressor, the heat source side heat exchanger, the expansion device, and the use side heat exchanger are connected by piping and have a refrigeration cycle in which the refrigerant circulates, so that a predetermined target temperature is reached at a predetermined time. In the refrigeration cycle apparatus that performs forward operation,
When performing the advance operation,
Based on the operating frequency of the inverter compressor when the efficiency of the refrigeration cycle is smaller than the operating frequency of the inverter compressor when the inverter compressor exhibits its maximum capacity and the efficiency of the refrigeration cycle is maximized. A refrigeration cycle apparatus characterized in that the operation time is determined.
前記目標温度、前記前倒し運転開始時における対象領域の温度、及び、前記前倒し運転開始時における外気温度に基づいて演算される温度差情報に予め関連付けておく
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The driving time of the forward driving is
2. The temperature difference information calculated based on the target temperature, the temperature of the target region at the start of the forward operation, and the outside air temperature at the start of the forward operation, is associated in advance. Refrigeration cycle equipment.
式|(前記目標温度−前記対象領域の温度)+(前記対象領域の温度−前記外気温度)×係数β|からなる式を用いて演算される
ことを特徴とする請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 The temperature difference information is
3. The refrigeration according to claim 2, wherein the refrigeration is calculated using an expression of the following formula: | (the target temperature−the temperature of the target region) + (the temperature of the target region−the outside air temperature) × the coefficient β |. Cycle equipment.
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の冷凍サイクル装置。 4. The refrigeration cycle apparatus according to claim 2, wherein the association between the operation time of the forward operation and the temperature difference information can be corrected according to a time until the target temperature is reached. .
前記インバーター圧縮機が最大能力を発揮するときの前記インバーター圧縮機の運転周波数に基づいて決定した前倒し運転の運転時間と、を選択可能にしている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 A forward-running operation determined based on the operating frequency of the inverter compressor when the efficiency of the refrigeration cycle is smaller than the operating frequency of the inverter compressor when the inverter compressor exhibits its maximum capacity. Driving time,
The operation time of the forward operation determined based on the operation frequency of the inverter compressor when the inverter compressor exhibits the maximum capacity is made selectable. The refrigeration cycle apparatus according to one item.
前記前倒し運転を実行する際、
前記目標温度、前記前倒し運転開始時における対象領域の温度、及び、前記前倒し運転開始時における外気温度に基づいて演算された温度差情報と、
前記インバーター圧縮機が最大能力を発揮するときの前記インバーター圧縮機の運転周波数と、
前記冷凍サイクルの効率が最大となるときの前記インバーター圧縮機の運転周波数と、に基づいて前記前倒し運転の運転時間として決定する
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法。 The inverter compressor, the heat source side heat exchanger, the expansion device, and the use side heat exchanger are connected by piping and have a refrigeration cycle in which the refrigerant circulates, so that a predetermined target temperature is reached at a predetermined time. In the control method of the refrigeration cycle apparatus that executes the forward operation,
When performing the advance operation,
Temperature difference information calculated based on the target temperature, the temperature of the target area at the start of the forward operation, and the outside air temperature at the start of the forward operation,
The operating frequency of the inverter compressor when the inverter compressor exhibits maximum capacity,
The control method for the refrigeration cycle apparatus, wherein the operation time of the forward operation is determined based on an operation frequency of the inverter compressor when the efficiency of the refrigeration cycle is maximized.
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