JP2015121340A - 空気調和装置の制御装置及び空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】室内の快適性を損なうことなく、ピーク電力を削減する、ことを目的とする。
【解決手段】空調機制御装置は、室内機運転容量に応じた圧縮機の回転数制限値を記憶する記憶部と、回転数制限値を上限値とし、室内機運転容量に応じて圧縮機の回転数制御を行う圧縮機制御部と、を備える。そして、回転数制限値は、室内機運転容量が最大の場合に圧縮機回転数が予め定められた最大回転数となるように、室内機運転容量の増加に応じて上昇するように定められる。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和装置の制御装置及び空気調和装置の制御方法に関するものである。

昨今の省エネルギーの要求の高まりに伴い、空気調和装置においても消費電力量を抑制する運転が要求される。この場合、空気調和装置の利用者にとっての快適性が損なわれる可能性がある。

そこで、快適性向上及び省エネルギー化を目的として、特許文献１には、容量可変形圧縮機の容量を所定周期毎に制御し、室内熱交換器能力設定値に基づいて圧縮機容量の演算式を導き出して圧縮機容量を制御することが開示されている。これにより、室内機形態の違いなどに起因する熱交換器能力設定値に応じて圧縮機周波数が制御され、室内要求負荷に合った最適な圧縮機の運転を可能としている。
また、空気調和装置で消費されるピーク電力を抑制するために、圧縮機の回転数に上限値を設けて制御するデマンド制御も行われている。

特許第４０４３２５５号公報

しかしながら、デマンド制御において、圧縮機の回転数が高くならない小容量運転で空気調和装置をさせても、ピーク電力の削減する運転とはならない。
小容量運転では、短時間で室内温度の要求値を満たすことを目的として、圧縮機の回転数を容量以上に上昇させる運転が行われるためである。これにより、圧縮機の回転数は、例えば、デマンド制御における上限値まで短時間で上昇される。そして、室内温度が要求値を満たす状態となった場合に、圧縮機の回転数は、容量に応じた回転数まで下降される。
このような制御が行われると、デマンド制御を行っているにもかかわらず、消費電力にピークが発生することとなる。

一方、デマンド制御において圧縮機の回転数を高くする大容量運転を行う場合には、圧縮機の回転数が設定された上限値以上とならない。この場合、空気調和装置は、要求に対して能力不足となり、室内の快適性が損なわれる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、室内の快適性を損なうことなく、ピーク電力を削減できる、空気調和装置の制御装置及び空気調和装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和装置の制御装置及び空気調和装置の制御方法は以下の手段を採用する。

本発明の第一態様に係る空気調和装置の制御装置は、１台又は複数台の室内機を備える空気調和装置の制御装置であって、運転する前記室内機の運転容量に応じた圧縮機の回転数の制限値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記制限値を回転数の上限値とし、前記運転容量に応じて前記圧縮機の回転数制御を行う圧縮機制御手段と、を備え、前記制限値は、前記運転容量が最大の場合に前記圧縮機の回転数が最大回転数となるように、前記運転容量の増加に応じて上昇する。

本構成に係る空気調和装置は、１台又は複数台の室内機を備える。運転する室内機の運転容量は、運転する室内機の台数が増加すると増加する。
運転する室内機の運転容量に応じた圧縮機の回転数の制限値は、記憶手段によって記憶される。制限値は、室内機の運転容量が最大の場合に圧縮機の回転数が最大回転数となるように、運転容量の増加に応じて上昇する。なお、最大回転数は、圧縮機の性能を最も高く発揮できる回転数である。

そして、圧縮機制御手段によって、記憶手段に記憶された制限値を回転数の上限値とし、室内機の運転容量に応じた圧縮機の回転数制御が行われる。
これにより、室内機の運転容量が低い場合であっても、運転容量に応じて圧縮機の回転数が制限される。従って、室内機の運転容量が低い場合に、圧縮機の回転数が過大に上昇することが抑制され、ピーク電力を削減する運転が行われることとなる。一方、室内機の運転容量が最大の場合は、圧縮機の回転数に制限が設けられないため、室内の快適性をより重視した運転が可能となる。なお、制限値は、室内機の運転容量に応じて直線的に増加してもよいし、曲線的に増加してもよい。
従って、本構成は、室内の快適性を損なうことなく、ピーク電力を削減できる。

上記第一態様では、前記記憶手段が、前記運転容量に応じて異なる複数の前記制限値を記憶することが好ましい。

本構成によれば、運転容量に応じて異なる制限値を設定できるので、ピーク電力の削減又は室内の快適性の何れかを重視した制御ができる。

上記第一態様では、前記制限値が、前記運転容量が所定値以上の場合、前記最大回転数よりも低い一定値とされることが好ましい。

本構成によれば、ピーク電力の上昇をより抑制できる。

本発明の第二態様に係る空気調和装置の制御方法は、１台又は複数台の室内機を備え、運転する前記室内機の運転容量に応じて圧縮機の回転数を制限する空気調和装置の制御方法であって、前記制限値を記憶手段から読み出す第１工程と、読み出した前記制限値の回転数を上限値とし、前記運転容量に応じて前記圧縮機の回転数制御を行う第２工程と、を含み、前記制限値は、前記運転容量が最大の場合に前記圧縮機の回転数が予め定められた最大回転数となるように、前記運転容量の増加に応じて上昇するように定められる。

本発明によれば、室内の快適性を損なうことなく、ピーク電力を削減できる、という優れた効果を有する。

本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る空調機制御装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る室内機運転容量と回転数制限値との関係を示したグラフである。 本発明の第１実施形態に係る圧縮機制御処理の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る室内機運転容量と回転数制限値との関係を示したグラフである。

以下に、本発明に係る空気調和装置の制御装置、空気調和装置、及び空気調和装置の制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本第１実施形態に係る空気調和装置１０の全体構成を示したブロック図である。
空気調和装置１０は、１台の室外機１２、室外機１２に冷媒配管１４を介して接続された複数台の室内機１６、室外機１２及び室内機１６を制御する空調機制御装置１８を備える。なお、図１に示される室内機１６の数は一例であり、室外機１２に接続される室内機１６の台数は４台以上であってもよい。また、各室内機１６の運転容量は、各々同一であってもよいし、各々異なっていてもよい。

図２は、空調機制御装置１８の電気的構成を示す機能ブロック図である。なお、図２は、空気調和装置１０が備える圧縮機２４の制御に関する機能を示している。

空調機制御装置１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体（記憶部２０）等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、及び半導体メモリ等である。

空調機制御装置１８は、記憶部２０及び圧縮機制御部２２を備える。

記憶部２０は、運転する室内機１６の運転容量（以下「室内機運転容量」という。）に応じた圧縮機２４の回転数の制限値を記憶する。室内機運転容量は、運転する室内機１６の台数が増加すると増加する。すなわち、運転する室内機１６の運転容量の和が、室内機運転容量となる。

表１は、各室内機１６の運転容量と本第１実施形態に係る室内機運転容量との関係の一例を示す。

一例として、室内機１６Ａの運転容量を５ｋＷ、室内機１６Ｂの運転容量を５ｋＷ、室内機１６Ｃの運転容量を１０ｋＷとする。
室内機１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを全て運転する場合は、室内機運転容量は１００％である。室内機１６Ａ，１６Ｂを運転せずに、室内機１６Ｃを運転する場合は、室内機運転容量は５０％である。室内機１６Ａを運転し、室内機１６Ｂ，１６Ｃを運転する場合は、室内機運転容量は２５％である。室内機１６Ａを運転せずに、室内機１６Ｂ，１６Ｃを運転する場合は、室内機運転容量は７５％である。

以下の説明において、圧縮機２４の回転数を圧縮機回転数といい、圧縮機２４の回転数の制限値を回転数制限値という。

図３は、本第１実施形態に係る室内機運転容量と回転数制限値との関係を示したグラフである。図３では、室内機運転容量が最大の場合を、一例として１００％としているが、これに限らず、室内機運転容量をｋＷ等の実数値で表わしてもよい。また、回転数制限値は、圧縮機２４の最大回転数を１００とした百分率（％）で表しているが、これに限らず、回転数制限値をｒｐｓ等の実数値で表わしてもよい。

回転数制限値は、室内機運転容量が最大の場合に圧縮機２４の回転数が最大回転数となるように、室内機運転容量の増加に応じて上昇するように定められる。最大回転数は、圧縮機２４の性能を最も高く発揮できる回転数、換言すると、圧縮機２４の設計上の最大回転数である。

記憶部２０は、室内機運転容量に応じて異なる複数の回転数制限値を記憶する。図３の例では、第１制限値と第２制限値が記憶されている。第２制限値は、第１制限値に比べて低い回転数制限値である。
なお、室内機運転容量が０％の場合であっても、圧縮機２４は回転させる必要があるので、第１制限値及び第２制限値は０％とはされない。室内機運転容量が０％の場合、第１制限値は例えば６０％とされ、第２制限値では、第１制限値よりも低い例えば４０％とされる。この第２制限値の値（４０％）は、例えば圧縮機２４の最低回転数である。

回転数制限値は、室内機運転容量に応じて図３に示されるように直線的に増加してもよいし、曲線的に増加してもよい。

圧縮機制御部２２は、運転指令が入力される。運転指令には、室内機運転容量を示す情報が含まれている。圧縮機制御部２２は、記憶部２０に記憶された回転数制限値を回転数の上限値として、室内機運転容量に応じて圧縮機２４の回転数制御を行う。
また、圧縮機制御部２２は、制限値選択指令が入力される。制限値選択指令は、第１制限値又は第２制限値を選択する指令値であり、例えば、空気調和装置１０の運転員によりに選択される。

図４は、本第１実施形態に係る圧縮機制御処理の流れを示すフローチャートである。圧縮機制御処理は、圧縮機制御部２２で実行される圧縮機２４の回転数制御に関する処理であり、本処理に関するプログラムは記憶部２０に記憶されている。
圧縮機制御処理は、運転指令が圧縮機制御部２２に入力されると共に開始され、空気調和装置１０の停止を示す運転指令が入力されると終了する。

まず、ステップ１００では、入力された運転指令により示される室内機運転容量に応じた回転数制限値を記憶部２０から読み出す。
なお、読み出される回転数制限値を第１制限値又は第２制限値の何れとするかは、制限値選択指令により予め選択されている。

次のステップ１０２では、読み出した回転数制限値を、圧縮機２４の回転数の上限値として設定する。

次のステップ１０４では、室内機運転容量に応じた圧縮機２４の回転数制御を行う。

次のステップ１０６では、圧縮機回転数が設定した回転数制限値に到達したか否かを判定し、肯定判定の場合はステップ１０８へ移行し、否定判定の場合はステップ１１０へ移行する。

ステップ１０８では、圧縮機回転数を設定した回転数制限値で維持し、ステップ１１２へ移行する。

ステップ１１０では、室内機運転容量に応じた圧縮機２４の回転数制御を継続し、ステップ１１２へ移行する。

ステップ１１２では、新たな室内機運転容量を示す運転指令が圧縮機制御部２２に入力されたか否かを判定する。肯定判定の場合はステップ１００へ戻り、新たな室内機運転容量に応じた回転数制限値を記憶部２０から読み出す。否定判定の場合はステップ１０６へ戻り、設定した回転数制限値を上限値として回転数制御を継続する。

このように、室内機運転容量が最大未満（１００％未満）の場合でも、圧縮機回転数に制限が設けられるので、ピーク電力を削減できる。すなわち、室内機１６の運転容量が低い場合であっても、運転容量に応じて圧縮機回転数が制限される。
従って、本第１実施形態に係る空調機制御装置１８は、室内機１６の運転容量が低い場合であっても、圧縮機回転数が過大に上昇することが抑制され、ピーク電力を削減する運転を行うこととなる。一方、室内機運転容量が最大（１００％）の場合は、圧縮機回転数に制限が設けられないため、室内の快適性をより重視した運転が可能となる。

なお、室内機１６の運転中であっても、回転数制限値の第１制限値及び第２制限値は、運転員によって変更が可能とされる。
例えば第１制限値が設定された状態で、ピーク電力の発生効果をより高めるためには、回転数制限値を第２制限値とする制限値選択指令が圧縮機制御部２２へ入力される。一方、例えば第２制限値が設定された状態で、室内の快適性をより向上させるためには、回転数制限値を第１制限値とする制限値選択指令が圧縮機制御部２２へ入力される。すなわち、第１制限値は、第２制限値に比べて快適性をより向上させる制限値である。第２制限値は、第１制限値に比べてピーク電力の発生の抑制効果をより向上させる制限値である。
このように、空調機制御装置１８は、異なる複数の回転数制限値を用いることで、ピーク電力の削減又は室内の快適性の何れかを重視した制御ができる。

以上説明したように、本第１実施形態に係る空調機制御装置１８は、室内機運転容量に応じた圧縮機２４の回転数制限値を記憶する記憶部２０と、記憶部２０に記憶された回転数制限値を上限値とし、室内機運転容量に応じて圧縮機２４の回転数制御を行う圧縮機制御部２２と、を備える。そして、回転数制限値は、室内機運転容量が最大の場合に圧縮機回転数が予め定められた最大回転数となるように、室内機運転容量の増加に応じて上昇するように定められる。

従って、本第１実施形態に係る空調機制御装置１８は、室内の快適性を損なうことなく、ピーク電力を削減できる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。

なお、本第２実施形態に係る空気調和装置１０及び空調機制御装置１８の構成は、図１，２に示す第１実施形態に係る空気調和装置１０及び空調機制御装置１８の構成と同様であるので説明を省略する。

図５は、本第２実施形態に係る室内機運転容量と回転数制限値との関係を示したグラフである。
本第２実施形態に係る回転数制限値は、室内機運転容量が所定値（以下「デマンド制御容量」という。）以上の場合は、最大回転数よりも低い一定値（以下「デマンド値」という。）とされる。
デマンド値は、例えば最大回転数の８０％であり、圧縮機２４による消費電力の許容値によって予め設定されている。

すなわち、圧縮機回転数がデマンド値を超える室内機運転容量以上の場合には、圧縮機回転数がデマンド値で一定とされる。
これにより、圧縮機２４が、消費電力の大きい最大回転数で運転されることが無いので、ピーク電力の上昇がより抑制される。

以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、第１実施形態と第２実施形態を適宜組み合わせる等してもよい。

例えば、上記各実施形態では、図３，５に示されるように回転数制限値を室内機運転容量との関係で定める形態について説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、回転数制限値を室内機１６の運転台数との関係で定める形態としてもよい。すなわち、図３，５の横軸が室内機１６の運転台数となる。この形態では、各室内機１６の運転容量が各々同じ場合に適用されることが好ましい。

また、上記各実施形態では、室内機１６の台数を複数台とする形態について説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、室内機１６の台数を１台とする形態としてもよい。この形態の場合、室内機運転容量は、１台の室内機１６に対する運転負荷となる。

また、上記各実施形態で説明した圧縮機制御処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

１０ 空気調和装置
１２ 室外機
１６ 室内機
１８ 空調機制御装置
２０ 記憶部
２２ 圧縮機制御部
２４ 圧縮機

Claims (4)

1. １台又は複数台の室内機を備える空気調和装置の制御装置であって、
   運転する前記室内機の運転容量に応じた圧縮機の回転数の制限値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記制限値を回転数の上限値とし、前記運転容量に応じて前記圧縮機の回転数制御を行う圧縮機制御手段と、
   を備え、
   前記制限値は、前記運転容量が最大の場合に前記圧縮機の回転数が最大回転数となるように、前記運転容量の増加に応じて上昇する空気調和装置の制御装置。
2. 前記記憶手段は、前記運転容量に応じて異なる複数の前記制限値を記憶する請求項１記載の空気調和装置の制御装置。
3. 前記制限値は、前記運転容量が所定値以上の場合、前記最大回転数よりも低い一定値とされる請求項１又は請求項２記載の空気調和装置の制御装置。
4. １台又は複数台の室内機を備え、運転する前記室内機の運転容量に応じて圧縮機の回転数を制限する空気調和装置の制御方法であって、
   前記制限値を記憶手段から読み出す第１工程と、
   読み出した前記制限値の回転数を上限値とし、前記運転容量に応じて前記圧縮機の回転数制御を行う第２工程と、
   を含み、
   前記制限値は、前記運転容量が最大の場合に前記圧縮機の回転数が予め定められた最大回転数となるように、前記運転容量の増加に応じて上昇するように定められる空気調和装置の制御方法。
   

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