JP2015068582A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】室外機と室内機を1対1で接続するシングル接続において、接続される室内機が仕様の異なる複数種類ある場合、仕様が異なっても最適な目標吐出温度になるように補正できるようにした空気調和機を提供する。【解決手段】凝縮器又は蒸発器としての室内熱交換器15と、室外熱交換器13と、四方弁12と、圧縮機11と、電子膨張弁14と、電子膨張弁開度制御用室外機制御部16とを備え、室外機制御部16は、蒸発温度Teと凝縮温度Tcと過熱度SHを記憶する記憶手段26と、これらTeと、Tcと、SHとから算出する理論サイクルの吐出温度Trd算出手段28と、Trdに誤差要因の補正値Thdを加算する目標吐出温度Tmd算出手段29と、Tmdに、室内機形態による補正値Thtを加算する最終目標吐出温度Tmd2算出手段34とからなり、前記圧縮機11の吐出温度TdがTmd2に近づくように、電子膨張弁14の開度を調節する。【選択図】図1
Description
本発明は、室外機に、仕様の異なった室内機を接続した場合においても冷凍サイクルを最適に制御できるようにした空気調和機に関するものである。
空気調和機の制御において、低コスト機種では、圧縮機の吐出側に吐出管温度センサを有するが、室内熱交入口管温度と圧縮機の吸入管温度とを検出するためのセンサを用いていないので、圧縮機の吸入管温度と吐出管温度とから圧縮機の回転数や電子膨張弁の開度を決定できない。そのため、圧縮機の目標吐出温度を算出し、実際の吐出温度を目標吐出温度に近づけるように電子膨張弁の開度を制御するものが提案されている(特許文献1)。
この特許文献1に記載されている従来の空気調和機の制御方法を図5ないし図7に基づき説明する。
図5において、(S1)〜(S8)は、従来の工程を示している。なお、(T1)〜(T6)は、本発明によって付加された工程を示しており、後述する。
図6において、1は圧縮機、2は四方弁、3は室外熱交換器、4は電子膨張弁、5は室内熱交換器、6は室外機制御部、7は室内機制御部、8は圧縮機吐出温度センサ、9は室外熱交換器温度センサ、10は室内熱交換器温度センサである。
図5のフローチャートの中の従来の工程(S1)〜(S8)を用いて従来の空気調和機の制御方法を説明する。
(S1)冷房運転モード又は暖房運転モードが指定されると、四方弁2を冷房側又は暖房側に切換えて、圧縮機1を設定温度、室内温度等で決まる所定の回転数Nで動作させることにより、冷房運転又は暖房運転が開始される。
(S2)冷房運転又は暖房運転が開始されると、前記圧縮機1の回転数Nと、前記室外熱交換器温度センサ9及び室内熱交換器温度センサ10により検出される蒸発温度Teと凝縮温度Tcが前記室外機制御部6に入力される。
(S3)前記蒸発温度Teと凝縮温度Tcが変化すると、図7に示すモリエル線図上で設定した冷凍サイクルが最適(即ち、設計時に意図した冷凍サイクルと同等に動作する冷凍サイクル)となる過熱度SHも変化するので、これらTe、Tcに対応したSHとなるように図7の点A(低圧蒸気飽和点)を予め実験等により求めて、それをメモリに記憶しておく。そして、実測したTe、Tcに対応した最適なSHをメモリから引き出すことにより点Aが求められる。
図5において、(S1)〜(S8)は、従来の工程を示している。なお、(T1)〜(T6)は、本発明によって付加された工程を示しており、後述する。
図6において、1は圧縮機、2は四方弁、3は室外熱交換器、4は電子膨張弁、5は室内熱交換器、6は室外機制御部、7は室内機制御部、8は圧縮機吐出温度センサ、9は室外熱交換器温度センサ、10は室内熱交換器温度センサである。
図5のフローチャートの中の従来の工程(S1)〜(S8)を用いて従来の空気調和機の制御方法を説明する。
(S1)冷房運転モード又は暖房運転モードが指定されると、四方弁2を冷房側又は暖房側に切換えて、圧縮機1を設定温度、室内温度等で決まる所定の回転数Nで動作させることにより、冷房運転又は暖房運転が開始される。
(S2)冷房運転又は暖房運転が開始されると、前記圧縮機1の回転数Nと、前記室外熱交換器温度センサ9及び室内熱交換器温度センサ10により検出される蒸発温度Teと凝縮温度Tcが前記室外機制御部6に入力される。
(S3)前記蒸発温度Teと凝縮温度Tcが変化すると、図7に示すモリエル線図上で設定した冷凍サイクルが最適(即ち、設計時に意図した冷凍サイクルと同等に動作する冷凍サイクル)となる過熱度SHも変化するので、これらTe、Tcに対応したSHとなるように図7の点A(低圧蒸気飽和点)を予め実験等により求めて、それをメモリに記憶しておく。そして、実測したTe、Tcに対応した最適なSHをメモリから引き出すことにより点Aが求められる。
(S4)前記蒸発温度Teと凝縮温度Tcと過熱度SHにそれぞれ一定の係数を乗算し、これらを次式で加算することにより、理論サイクルの吐出温度Trdを算出する。
Trd=a・Te+b・Tc+c・SH(a、b、cは係数) (1)
(S5)前記圧縮機1の回転数Nと凝縮温度Tcにそれぞれ一定の係数を乗算し、これらを次式で加算することにより、補正値Thdを算出する。
Thd=d・N+e・Tc(d、eは係数) (2)
これらの式(1)(2)において、a、b、c、d、eは、実験で定めた吐出温度と理論サイクル吐出温度Trdとを一致させるために予め算出した係数である。
(S6)前記理論サイクルの吐出温度Trdに補正値Thdを次式で加算することにより、図7に示す吐出温度の目標値Tmdを算出する。
Tmd=Trd+Thd (3)
Trd=a・Te+b・Tc+c・SH(a、b、cは係数) (1)
(S5)前記圧縮機1の回転数Nと凝縮温度Tcにそれぞれ一定の係数を乗算し、これらを次式で加算することにより、補正値Thdを算出する。
Thd=d・N+e・Tc(d、eは係数) (2)
これらの式(1)(2)において、a、b、c、d、eは、実験で定めた吐出温度と理論サイクル吐出温度Trdとを一致させるために予め算出した係数である。
(S6)前記理論サイクルの吐出温度Trdに補正値Thdを次式で加算することにより、図7に示す吐出温度の目標値Tmdを算出する。
Tmd=Trd+Thd (3)
(S7)前記吐出温度センサ8の検出する吐出温度Tdを前記室外機制御部6に入力し、TdはTmdか?を判断する。
(S8)当該吐出温度Tdが目標吐出温度Tmdと異なっていれば、当該吐出温度Tdが目標吐出温度Tmdに近づく方向に、即ち、f・(Td−Tmd)が0に近づく方向に電子膨張弁4の開度を調節する(fは電子膨張弁4の開度を調整するためのパルス数に変換するための係数)。
また、吐出温度は熱交換器の大きさの影響を受けるため、運転能力(能力クラス)に応じて目標吐出温度を補正し、実際の吐出温度を目標吐出温度に近づけるように膨張弁を制御するものが開示されている(特許文献2)。
(S8)当該吐出温度Tdが目標吐出温度Tmdと異なっていれば、当該吐出温度Tdが目標吐出温度Tmdに近づく方向に、即ち、f・(Td−Tmd)が0に近づく方向に電子膨張弁4の開度を調節する(fは電子膨張弁4の開度を調整するためのパルス数に変換するための係数)。
また、吐出温度は熱交換器の大きさの影響を受けるため、運転能力(能力クラス)に応じて目標吐出温度を補正し、実際の吐出温度を目標吐出温度に近づけるように膨張弁を制御するものが開示されている(特許文献2)。
特許文献1の空気調和機は、室外機に接続される室内機の形態や運転能力が変わらないことを前提とされたものであり、特許文献2のように運転能力だけに応じて目標吐出温度を補正しても次のような課題がある。
室内機の形態には、壁掛けタイプ、ダクトタイプ、天井カセットタイプ等があり、それぞれ使用状態や構造が異なり、室内の壁面に設置される壁掛けタイプでは、他のタイプと比べて室内熱交換は通風が良好な室内環境に設置され、ダクトタイプは、高温になりやすい天井内に設置されているため室内熱交換器は天井内の熱の影響を受けやすく、天井カセットタイプは中央に吸込口を有し、吸込口の外周に吹出口を有し、室内熱交換器は天井内で筐体に覆われているため、熱が籠りやすく熱の影響受けやすい構造となっている。また、壁掛けタイプの室内機は、室内の壁面に取り付けられ、室内機の上方から吸込んだ室内空気を冷媒と熱交換して下方、または前方に吹出し、室内全体を空調する。ダクトタイプの室内機は、天井面のダクトにより室内空気を吸い込み、冷媒と熱交換して天井面のダクトにより室内に吹出し、室内全体を空調する。天井カセットタイプの室内機は、天井面に取り付けられ、中央の吸込口より室内空気を吸い込み、冷媒と熱交換して吸込口の外周に設けられた吹出口より吹出し、室内全体を空調する。
室内機の形態には、壁掛けタイプ、ダクトタイプ、天井カセットタイプ等があり、それぞれ使用状態や構造が異なり、室内の壁面に設置される壁掛けタイプでは、他のタイプと比べて室内熱交換は通風が良好な室内環境に設置され、ダクトタイプは、高温になりやすい天井内に設置されているため室内熱交換器は天井内の熱の影響を受けやすく、天井カセットタイプは中央に吸込口を有し、吸込口の外周に吹出口を有し、室内熱交換器は天井内で筐体に覆われているため、熱が籠りやすく熱の影響受けやすい構造となっている。また、壁掛けタイプの室内機は、室内の壁面に取り付けられ、室内機の上方から吸込んだ室内空気を冷媒と熱交換して下方、または前方に吹出し、室内全体を空調する。ダクトタイプの室内機は、天井面のダクトにより室内空気を吸い込み、冷媒と熱交換して天井面のダクトにより室内に吹出し、室内全体を空調する。天井カセットタイプの室内機は、天井面に取り付けられ、中央の吸込口より室内空気を吸い込み、冷媒と熱交換して吸込口の外周に設けられた吹出口より吹出し、室内全体を空調する。
また、壁掛けタイプの室内機は、室内に配置されることから、小型化が求められ、小型化に伴い熱交換器が小さくなるため、送風量を多くして熱交換量の低下を補っている。
このように、室内機の形態により、熱交換器が周囲から受ける熱の影響や構造、設置された場所の違いがあるが、どのタイプの室内機を使用しても使用者が快適となるようにするため、同じ能力の室内機であっても室内機の形態により熱交換器の大きさと風量が異なるようにしている。
そのため、室外機にダクトタイプの室内機を接続して圧縮機の目標吐出温度を能力に応じて補正し、実際の吐出温度が近づくように膨張弁の開度を調整する空気調和機に、接続される室内機が能力が同じでも形態の異なる室内機、例えば、壁掛けタイプを接続し、冷房運転を開始する場合、ダクトタイプの室内熱交換器の凝縮温度を使用して算出された目標吐出温度は、最適な目標吐出温度ではないため、実際の圧縮機の吐出温度を目標吐出温度に近づけるように膨張弁の開度を調整する際に適正な調整ができない。
また、暖房運転時に、一方の熱交容量、送風量が大きな室内機を接続して吐出温度を目標設定温度に近づけるように膨張弁を制御するものに、もう一方の熱交容量、風量が小さな室内機を接続する場合、室内機の凝縮圧が上昇し易くなる。その結果、吐出温度が高めの設定となり、電子膨張弁の絞りすぎによる過負荷保護が働き、断続運転になってしまったり、凝縮器出口が過冷却領域になってしまう場合があり、適正な制御ができない、という問題点があった。
このように、室内機の形態により、熱交換器が周囲から受ける熱の影響や構造、設置された場所の違いがあるが、どのタイプの室内機を使用しても使用者が快適となるようにするため、同じ能力の室内機であっても室内機の形態により熱交換器の大きさと風量が異なるようにしている。
そのため、室外機にダクトタイプの室内機を接続して圧縮機の目標吐出温度を能力に応じて補正し、実際の吐出温度が近づくように膨張弁の開度を調整する空気調和機に、接続される室内機が能力が同じでも形態の異なる室内機、例えば、壁掛けタイプを接続し、冷房運転を開始する場合、ダクトタイプの室内熱交換器の凝縮温度を使用して算出された目標吐出温度は、最適な目標吐出温度ではないため、実際の圧縮機の吐出温度を目標吐出温度に近づけるように膨張弁の開度を調整する際に適正な調整ができない。
また、暖房運転時に、一方の熱交容量、送風量が大きな室内機を接続して吐出温度を目標設定温度に近づけるように膨張弁を制御するものに、もう一方の熱交容量、風量が小さな室内機を接続する場合、室内機の凝縮圧が上昇し易くなる。その結果、吐出温度が高めの設定となり、電子膨張弁の絞りすぎによる過負荷保護が働き、断続運転になってしまったり、凝縮器出口が過冷却領域になってしまう場合があり、適正な制御ができない、という問題点があった。
本発明は、室外機と室内機を1対1で接続するシングル接続において、接続される室内機が仕様の異なる複数種類ある場合、仕様が異なっても最適な目標吐出温度になるように補正できるようにした空気調和機を提供することを目的とするものである。
本発明は、運転モードにより凝縮器又は蒸発器として作用する室内熱交換器15と、同様の室外熱交換器13と、運転モードを切換える四方弁12と、冷媒の圧縮機11と、絞り膨張用の電子膨張弁14と、電子膨張弁の開度を制御する室外機制御部16とを備えた空気調和機において、前記室外熱交換器13に設けられた室外熱交温度センサ18と、前記室内熱交換器15に設けられた室内熱交温度センサ20と、前記圧縮機11に設けられた吐出温度センサ22とを具備し、前記室外機制御部16は、前記蒸発器で検出された蒸発温度Teと前記凝縮器で検出された凝縮温度Tcとからモリエル線図上で冷凍サイクルが最適となるように、実験により求められた過熱度SHを記憶する記憶手段26と、前記蒸発温度Teと、前記凝縮温度Tcと、前記過熱度SHとを用いて理論サイクルの吐出温度Trdを算出する算出手段28と、前記吐出温度Trdに、圧縮機効率、熱損失の誤差要因を、前記凝縮温度Tcと前記圧縮機11の運転しているときの回転数Nにより算出した補正値Thdを加算して目標吐出温度Tmdを算出する算出手段29と、さらに、前記目標吐出温度Tmdに、室内機形態による補正値Thtを加算して前記圧縮機11の最終目標吐出温度Tmd2を算出する算出手段34とからなり、前記圧縮機11の吐出温度Tdが前記最終目標吐出温度Tmd2に近づくように、前記電子膨張弁14の開度を調節するように制御することを特徴とする。
室内機形態による補正値Thtは、少なくとも室内機熱交容量Yに基づいて算出することを特徴とする。
室内機形態による補正値Thtは、室内機熱交容量Yと室内機風量Hに基づいて算出することを特徴とする。
請求項1記載の発明は、運転モードにより凝縮器又は蒸発器として作用する室内熱交換器と、同様の室外熱交換器と、運転モードを切換える四方弁と、冷媒の圧縮機と、絞り膨張用の電子膨張弁と、電子膨張弁の開度を制御する室外機制御部とを備えた空気調和機において、前記室外熱交換器に設けられた室外熱交温度センサと、前記室内熱交換器に設けられた室内熱交温度センサと、前記圧縮機に設けられた吐出温度センサとを具備し、前記室外機制御部は、前記蒸発器で検出された蒸発温度Teと前記凝縮器で検出された凝縮温度Tcとからモリエル線図上で冷凍サイクルが最適となるように、実験により求められた過熱度SHを記憶する記憶手段と、前記蒸発温度Teと、前記凝縮温度Tcと、前記過熱度SHとを用いて理論サイクルの吐出温度Trdを算出する算出手段と、前記吐出温度Trdに、圧縮機効率、熱損失の誤差要因を、前記凝縮温度Tcと前記圧縮機の運転しているときの回転数Nにより算出した補正値Thdを加算して目標吐出温度Tmdを算出する算出手段と、さらに、前記目標吐出温度Tmdに、室内機形態による補正値Thtを加算して前記圧縮機の最終目標吐出温度Tmd2を算出する算出手段とからなり、前記圧縮機の吐出温度Tdが前記最終目標吐出温度Tmd2に近づくように、前記電子膨張弁の開度を調節するように制御したので、室外機と室内機を1対1で接続するシングル接続において、接続される室内機の種類が複数あり、これらの室内機の種類によって熱交容量、風量、形態等の仕様が異なる場合、一方の室内機を接続した場合の暖房時に、最適な吐出温度に制御しつつ、もう一方の熱交容量、風量、形態等の異なる室内機を接続した場合、凝縮圧を機種に応じて適正な制御ができる。したがって、従来のような吐出温度が高めの設定となったり、電子膨張弁の絞りすぎになったり、過負荷保護で断続運転となってしまったり、凝縮器出口が過冷却領域になってしまうような不都合を防止し、複数の室内熱交換器毎の適正な制御ができる。
請求項2記載の発明は、室内機形態による補正値Thtは、少なくとも室内機熱交容量Yに基づいて算出したので、室内機熱交容量Yの異なる機種を接続する場合、圧縮機の回転数を変動させる等の容量制御を行うことなく接続することができる。
請求項3記載の発明は、室内機形態による補正値Thtは、室内機熱交容量Yと室内機風量Hに基づいて算出したので、室内機熱交容量Yと室内機風量Hの異なる機種を接続する場合、これら熱交容量Yと風量Hを機種毎に変動することなく接続することができる。
本発明は、室内熱交換器15と、室外熱交換器13と、四方弁12と、圧縮機11と、電子膨張弁14と、電子膨張弁の開度を制御する室外機制御部16とを備え、冷房と暖房の運転モードの切り替え可能な空気調和機において、前記室外機制御部16は、過熱度SHを記憶する記憶手段26と、理論サイクルの吐出温度Trdを算出する算出手段28と、吐出温度Trdに、補正値Thdを加算して目標吐出温度Tmdを算出する算出手段29と、目標吐出温度Tmdに、室内機形態による補正値Thtを加算して最終目標吐出温度Tmd2を算出する算出手段34とからなり、前記圧縮機11の吐出温度Tdが前記最終目標吐出温度Tmd2に近づくように、前記電子膨張弁14の開度を調節するように制御することを特徴とする。
室内機形態による補正値Thtは、少なくとも室内機熱交容量Yに基づいて算出する。
室内機形態による補正値Thtは、室内機熱交容量Yと室内機風量Hに基づいて算出する。
本発明による空気調和機の一実施例を図1及び図2により説明する。
図2は、本発明の空気調和機に用いられる冷媒回路を示すもので、室外機40に、室内機41が接続された冷媒回路を示している。
より詳しくは、室外機40は、圧縮機11と、四方弁12と、室外熱交換器13と,電子膨張弁14とからなり、この電子膨張弁14が室内機41の室内熱交換器15に一端側に配管接続され、この室内熱交換器15の他端側が前記四方弁12に配管接続される。
この冷媒回路において、冷房運転時には、圧縮機11で可逆断熱圧縮されて吐出された冷媒は、四方弁12の点線で表された流路を経て、凝縮器として作用する室外熱交換器13の凝縮過程で放熱し、電子膨張弁14の絞り膨張過程で低圧湿り蒸気となり、室内機41の蒸発器として作用する室内熱交換器15で湿り蒸気が蒸発し外気から吸熱して冷房として機能し、低圧飽和蒸気となって前記四方弁12の点線流路を経て前記圧縮機11の吸入側に戻るように循環する冷凍サイクルが構成されている。
暖房運転時は、四方弁12を実線の流路に切換えることにより、圧縮機11で可逆断熱圧縮されて吐出された冷媒は、室内機41の凝縮器として作用する室内熱交換器15の凝縮過程で蒸気が凝縮し放熱して暖房として機能し、電子膨張弁14の絞り膨張過程で低圧湿り蒸気となり、室外機40の蒸発器として作用する室外熱交換器13で湿り蒸気が蒸発し外気から吸熱して低圧飽和蒸気となって前記四方弁12の実線流路を経て前記圧縮機11の吸入側に戻るように循環する冷凍サイクルが構成されている。
また、室外熱交換器13には、図示しない室外ファンが、また、室内熱交換器15には、図示しない室内ファンがそれぞれ配置されている。
図2は、本発明の空気調和機に用いられる冷媒回路を示すもので、室外機40に、室内機41が接続された冷媒回路を示している。
より詳しくは、室外機40は、圧縮機11と、四方弁12と、室外熱交換器13と,電子膨張弁14とからなり、この電子膨張弁14が室内機41の室内熱交換器15に一端側に配管接続され、この室内熱交換器15の他端側が前記四方弁12に配管接続される。
この冷媒回路において、冷房運転時には、圧縮機11で可逆断熱圧縮されて吐出された冷媒は、四方弁12の点線で表された流路を経て、凝縮器として作用する室外熱交換器13の凝縮過程で放熱し、電子膨張弁14の絞り膨張過程で低圧湿り蒸気となり、室内機41の蒸発器として作用する室内熱交換器15で湿り蒸気が蒸発し外気から吸熱して冷房として機能し、低圧飽和蒸気となって前記四方弁12の点線流路を経て前記圧縮機11の吸入側に戻るように循環する冷凍サイクルが構成されている。
暖房運転時は、四方弁12を実線の流路に切換えることにより、圧縮機11で可逆断熱圧縮されて吐出された冷媒は、室内機41の凝縮器として作用する室内熱交換器15の凝縮過程で蒸気が凝縮し放熱して暖房として機能し、電子膨張弁14の絞り膨張過程で低圧湿り蒸気となり、室外機40の蒸発器として作用する室外熱交換器13で湿り蒸気が蒸発し外気から吸熱して低圧飽和蒸気となって前記四方弁12の実線流路を経て前記圧縮機11の吸入側に戻るように循環する冷凍サイクルが構成されている。
また、室外熱交換器13には、図示しない室外ファンが、また、室内熱交換器15には、図示しない室内ファンがそれぞれ配置されている。
室外機40には、室外機固有の機種情報の他、温度、風量等の検出データを記憶したメモリを内蔵した室外機制御部16と室外機熱交換器13の温度を検出する室外熱交温度センサ18と外気温を検出する外気温センサ19が設けられている。
室内機41には、形態や運転能力等の室内機固有の情報(以降、機種情報とする)を記憶したメモリを内蔵した室内機制御部17と、室内熱交換器の温度を検出する室内熱交温度センサ20と、室内温度を検出する室温センサ21が設けられている。
この室内機制御部17は、室内機41と室外機40を接続することで、室外機40の前記室外機制御部16に接続され、室内機制御部17内のメモリに予め記憶された室内機の機種情報や検出された温度データが室外機制御部16に送られる。
前記圧縮機11には、吐出温度センサ22が設けられている。
また、室外機制御部16には、圧縮機11の吐出温度センサ22等のセンサ類と、電子膨張弁14、四方弁12、圧縮機11が接続されて弁開度、弁切換え、回転数制御等が行われる。
室内機41には、形態や運転能力等の室内機固有の情報(以降、機種情報とする)を記憶したメモリを内蔵した室内機制御部17と、室内熱交換器の温度を検出する室内熱交温度センサ20と、室内温度を検出する室温センサ21が設けられている。
この室内機制御部17は、室内機41と室外機40を接続することで、室外機40の前記室外機制御部16に接続され、室内機制御部17内のメモリに予め記憶された室内機の機種情報や検出された温度データが室外機制御部16に送られる。
前記圧縮機11には、吐出温度センサ22が設けられている。
また、室外機制御部16には、圧縮機11の吐出温度センサ22等のセンサ類と、電子膨張弁14、四方弁12、圧縮機11が接続されて弁開度、弁切換え、回転数制御等が行われる。
本発明による作用を図1乃至図5に基づき説明する。
図1は、前記室外機40の室外機制御部16を示しており、従来回路36に、本発明付加回路37を付加したものである。
本発明でも一部採用している図1の従来回路36の工程(S1)〜(S6)をまず説明する。
(S1)冷房運転モード又は暖房運転モードが指定されると、室外機制御部16からの指令により四方弁12を冷房側又は暖房側に切換えて、圧縮機11を設定温度、室内温度等から決まる所定の回転数Nで動作することにより、冷房運転又は暖房運転が開始される。
(S2)冷房運転又は暖房運転が開始されると、回転数センサ23から室外機制御部16に入力された設定温度、室内温度等の情報に基づき前記圧縮機1の回転数Nが出力される。
図1において、
・蒸発温度Teセンサ24からは、蒸発温度Teが出力されるが、暖房時には、蒸発器として機能する室外熱交換器13の室外熱交温度センサ18で検出された蒸発温度Teが出力され、また、冷房時には、蒸発器として機能する室内熱交換器15の室内熱交温度センサ20で検出された蒸発温度Teが出力される。
・凝縮温度Tcセンサ25からは、凝縮温度Tcが出力されるが、暖房時には、凝縮器として機能する室外熱交換器13の室外熱交温度センサ18で検出された凝縮温度Tcが出力され、また、冷房時には、凝縮器として機能する室内熱交換器15の室内熱交温度センサ20で検出された凝縮温度Tcが出力される。
(S3)最適過熱度SH記憶手段26からは、前記蒸発温度Teと凝縮温度Tcが変化すると、図7に示すモリエル線図上で設定した冷凍サイクルが最適となる過熱度SHも変化するので、これらTe、Tcに対応した最適なSHとなるように図7の点A(低圧蒸気飽和点)を予め実験等により求めて、それを最適過熱度SH記憶手段26に記憶しておく。そして、実測したTe、Tcに対応した最適なSHを最適過熱度SH記憶手段26から引き出す。
図1は、前記室外機40の室外機制御部16を示しており、従来回路36に、本発明付加回路37を付加したものである。
本発明でも一部採用している図1の従来回路36の工程(S1)〜(S6)をまず説明する。
(S1)冷房運転モード又は暖房運転モードが指定されると、室外機制御部16からの指令により四方弁12を冷房側又は暖房側に切換えて、圧縮機11を設定温度、室内温度等から決まる所定の回転数Nで動作することにより、冷房運転又は暖房運転が開始される。
(S2)冷房運転又は暖房運転が開始されると、回転数センサ23から室外機制御部16に入力された設定温度、室内温度等の情報に基づき前記圧縮機1の回転数Nが出力される。
図1において、
・蒸発温度Teセンサ24からは、蒸発温度Teが出力されるが、暖房時には、蒸発器として機能する室外熱交換器13の室外熱交温度センサ18で検出された蒸発温度Teが出力され、また、冷房時には、蒸発器として機能する室内熱交換器15の室内熱交温度センサ20で検出された蒸発温度Teが出力される。
・凝縮温度Tcセンサ25からは、凝縮温度Tcが出力されるが、暖房時には、凝縮器として機能する室外熱交換器13の室外熱交温度センサ18で検出された凝縮温度Tcが出力され、また、冷房時には、凝縮器として機能する室内熱交換器15の室内熱交温度センサ20で検出された凝縮温度Tcが出力される。
(S3)最適過熱度SH記憶手段26からは、前記蒸発温度Teと凝縮温度Tcが変化すると、図7に示すモリエル線図上で設定した冷凍サイクルが最適となる過熱度SHも変化するので、これらTe、Tcに対応した最適なSHとなるように図7の点A(低圧蒸気飽和点)を予め実験等により求めて、それを最適過熱度SH記憶手段26に記憶しておく。そして、実測したTe、Tcに対応した最適なSHを最適過熱度SH記憶手段26から引き出す。
(S4)理論吐出温度Trd算出手段28では、前記蒸発温度Teと凝縮温度Tcと過熱度SHにそれぞれ一定の定数を乗算し、これらを次式で加算することにより、理論サイクル時の吐出温度Trdを算出する。
Trd=a・Te+b・Tc+c・SH(a、b、cは係数) (1)
(S5)補正値Thd算出手段27では、前記回転数Nと凝縮温度Tcにそれぞれ一定の係数を乗算し、これらを次式で加算することにより、補正値Thdを算出する。
Thd=d・N+e・Tc(d、eは係数) (2)
(S6)目標吐出温度Tmd算出手段29では、前記理論サイクル時の吐出温度Trdに前記補正値Thdを次式で加算することにより、吐出温度の目標値Tmdを算出する。
Tmd=Trd+Thd (3)
以上、(S1)〜(S6)までは、従来回路36にて求められる。
Trd=a・Te+b・Tc+c・SH(a、b、cは係数) (1)
(S5)補正値Thd算出手段27では、前記回転数Nと凝縮温度Tcにそれぞれ一定の係数を乗算し、これらを次式で加算することにより、補正値Thdを算出する。
Thd=d・N+e・Tc(d、eは係数) (2)
(S6)目標吐出温度Tmd算出手段29では、前記理論サイクル時の吐出温度Trdに前記補正値Thdを次式で加算することにより、吐出温度の目標値Tmdを算出する。
Tmd=Trd+Thd (3)
以上、(S1)〜(S6)までは、従来回路36にて求められる。
次に本発明付加回路37による動作を説明する。
(T1)室外機40に室内機41が予め接続されている。
(T2)室内熱交換器15の室内機制御部17に予め記憶されていた室内機設定風量(設定風量から認識)Hが室外熱交換器13の室外機制御部16の室内機風量記憶手段30に送られ、この室内機風量記憶手段30から室内機設定風量Hが出力される。
この室内機設定風量Hは、室内機41を室外機40に接続すると自動的に室内機制御部17から室外機制御部16に送るようにしてもよいが、室外機40に接続可能な室内機41の機種が予め決められているような場合には、室内機41を室外機40に接続するとその機種を判別し、予め室外熱交換器13の室外機制御部16に機種毎に記憶されていた情報を用いるようにしてもよい。
(T1)室外機40に室内機41が予め接続されている。
(T2)室内熱交換器15の室内機制御部17に予め記憶されていた室内機設定風量(設定風量から認識)Hが室外熱交換器13の室外機制御部16の室内機風量記憶手段30に送られ、この室内機風量記憶手段30から室内機設定風量Hが出力される。
この室内機設定風量Hは、室内機41を室外機40に接続すると自動的に室内機制御部17から室外機制御部16に送るようにしてもよいが、室外機40に接続可能な室内機41の機種が予め決められているような場合には、室内機41を室外機40に接続するとその機種を判別し、予め室外熱交換器13の室外機制御部16に機種毎に記憶されていた情報を用いるようにしてもよい。
同様に、室内熱交換器15の室内機制御部17に予め記憶されていた室内機熱交容量(固有容量)Yが室外熱交換器13の室外機制御部16の熱交容量記憶手段31に送られ、この熱交容量記憶手段31から熱交容量Yが出力される。
この室内機熱交容量Yは、室内機41を室外機40に接続すると自動的に室内機制御部17から室外機制御部16に送るようにしてもよいが、室外機40に接続可能な室内機41の機種が予め決められているような場合には、室内機41を室外機40に接続するとその機種を判別し、予め室外熱交換器13の室外機制御部16に機種毎に記憶されていた情報を用いるようにしてもよい。
前記工程(T2)において、例えば、図3(a)に示すように、熱交容量Yの大きさ+ア、+イ、+ウ、…と、使用風量Hの大きさ+A、+B、+C、…とを関連付けして、STEP1、STEP2、STEP3、…と設定し、STEPが進むにつれて図3(b)に示すように、補正係数が次第に大きくなるように設定して記録しておき、これらの情報を用いるようにする。
この室内機熱交容量Yは、室内機41を室外機40に接続すると自動的に室内機制御部17から室外機制御部16に送るようにしてもよいが、室外機40に接続可能な室内機41の機種が予め決められているような場合には、室内機41を室外機40に接続するとその機種を判別し、予め室外熱交換器13の室外機制御部16に機種毎に記憶されていた情報を用いるようにしてもよい。
前記工程(T2)において、例えば、図3(a)に示すように、熱交容量Yの大きさ+ア、+イ、+ウ、…と、使用風量Hの大きさ+A、+B、+C、…とを関連付けして、STEP1、STEP2、STEP3、…と設定し、STEPが進むにつれて図3(b)に示すように、補正係数が次第に大きくなるように設定して記録しておき、これらの情報を用いるようにする。
前記補正値Thtと室内機設定風量Hは、図4に示すように、風量Hが大きくなるとSTEP1、STEP2、STEP3、…と補正係数が次第に大きくなり補正値Thtもそれに比例して大きくなる。また、熱交容量Yも同様に大きくなると、STEP1、STEP2、STEP3、…と補正係数が次第に大きくなり補正値Thtもそれに比例して大きくなる。
具体的には、補正値Thtと室内機設定風量Hが小さい場合、吐出温度Tdを低くするように補正する。また、補正値Thtと室内機設定風量Hが大きい場合、吐出温度Tdを高くするように補正する。
具体的には、補正値Thtと室内機設定風量Hが小さい場合、吐出温度Tdを低くするように補正する。また、補正値Thtと室内機設定風量Hが大きい場合、吐出温度Tdを高くするように補正する。
(T3)室内機風量出力部30と熱交容量Y出力部31の出力は、加算部32を介して補正値Tht演算部33に送られ次の演算が行われ、室内機形態による補正値Thtが得られる。
Tht=f・Y+g・H+h(fは、電子膨張弁4の開度を調整するためのパルス数に変換するための係数で、g、hは、実験で定めた吐出温度と理論サイクル吐出温度Trdとを一致させるために予め算出した係数である。)
Tht=f・Y+g・H+h(fは、電子膨張弁4の開度を調整するためのパルス数に変換するための係数で、g、hは、実験で定めた吐出温度と理論サイクル吐出温度Trdとを一致させるために予め算出した係数である。)
(T4)この補正値Thtが加算部34で前記吐出温度の目標値Tmdに加算されて本発明の目標吐出温度Tmd2が次式によって求められる。
Tmd2=Trd+Thd+Tht=Tmd+Tht
Tmd2=Trd+Thd+Tht=Tmd+Tht
(T5)前記吐出温度センサ22の検出する吐出温度Tdを膨張弁開度制御部35に入力し、TdはTmdか?を判断する。
(T6)当該吐出温度Tdが吐出温度の目標値Tmd2と異なっていれば、室外機制御部16の出力により当該吐出温度Tdが目標吐出温度Tmd2に近づく方向に、即ち、f・(Td−Tmd2)が0に近づく方向に電子膨張弁4の開度を調節する(fは電子膨張弁4の開度を調整するためのパルス数に変換するための係数である)。
以上のような構成とすることにより、室外機と室内機を1対1で接続するシングル接続において、接続している室内熱交換器の種類が複数ある場合、これらの室内熱交換器の種類によって熱交容量、風量、形態等の仕様(設定風量H及び室内機固有の熱交容量Y)が異なっていても、目標吐出温度の制御に対応することができる。
前記実施例では、1台の室内熱交換器15として説明したが、複数台の室内熱交換器15a、…15nを有する場合において、これらの複数台の室内熱交換器15a、…15nは、送られてきた機種等の情報を室外機制御部16で判別してそれぞれの電子膨張弁14a、…14nを個々に制御するようにしてもよい。
11…圧縮機、12…四方弁、13…室外熱交換器、14…電子膨張弁、15…室内熱交換器、16…室外機制御部、17…室内機制御部、18…室外熱交温度センサ、19…室外熱交風量センサ、20…室内熱交温度センサ、21…室内熱交風量センサ、22…吐出温度センサ、23…回転数センサ、24…蒸発温度Te検出部、25…凝縮温度Tc検出部、26…最適過熱度SH検出部、27…補正値Thd演算部、28…理論吐出温度Trd演算部、29…目標吐出温度Tmd演算部、30…室内機風量出力部、31…熱交容量Y出力部、32…加算部、33…補正値Tht演算部、34…加算部、35…膨張弁開度制御部、36…従来回路、37…本発明回路、40…室外機、41…室内機。
Claims (3)
- 運転モードにより凝縮器又は蒸発器として作用する室内熱交換器と、同様の室外熱交換器と、運転モードを切換える四方弁と、冷媒の圧縮機と、絞り膨張用の電子膨張弁と、電子膨張弁の開度を制御する室外機制御部とを備えた空気調和機において、前記室外熱交換器に設けられた室外熱交温度センサと、前記室内熱交換器に設けられた室内熱交温度センサと、前記圧縮機に設けられた吐出温度センサとを具備し、前記室外機制御部は、前記蒸発器で検出された蒸発温度Teと前記凝縮器で検出された凝縮温度Tcとからモリエル線図上で冷凍サイクルが最適となるように、実験により求められた過熱度SHを記憶する記憶手段と、前記蒸発温度Teと、前記凝縮温度Tcと、前記過熱度SHとを用いて理論サイクルの吐出温度Trdを算出する算出手段と、前記吐出温度Trdに、圧縮機効率、熱損失の誤差要因を、前記凝縮温度Tcと前記圧縮機の運転しているときの回転数Nにより算出した補正値Thdを加算して目標吐出温度Tmdを算出する算出手段と、さらに、前記目標吐出温度Tmdに、室内機形態による補正値Thtを加算して前記圧縮機の最終目標吐出温度Tmd2を算出する算出手段とからなり、前記圧縮機の吐出温度Tdが前記最終目標吐出温度Tmd2に近づくように、前記電子膨張弁の開度を調節するように制御することを特徴とする空気調和機。
- 室内機形態による補正値Thtは、少なくとも室内機熱交容量Yに基づいて算出することを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
- 室内機形態による補正値Thtは、室内機熱交容量Yと室内機風量Hに基づいて算出することを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
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