JP2635452B2 - マルチ式空気調和装置 - Google Patents

マルチ式空気調和装置

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JP2635452B2 JP3101817A JP10181791A JP2635452B2 JP 2635452 B2 JP2635452 B2 JP 2635452B2 JP 3101817 A JP3101817 A JP 3101817A JP 10181791 A JP10181791 A JP 10181791A JP 2635452 B2 JP2635452 B2 JP 2635452B2
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睦典 中村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は1台の室内ユニットに
対して複数台の室内ユニットが接続されて成り、室外ユ
ニット内における圧縮機の容量と室外熱交換器のファン
速度とを制御できるように成されたマルチ式空気調和装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のマルチ式空気調和装置を示
す構成図であり、図において、1は室外ユニット、2
a,2bは室外ユニット1に接続された室内ユニット、
4,5,6は室外ユニット1と室内ユニット2a,2b
とを接続する冷媒配管であり、4は吐出配管、5は吸込
配管、6は液配管である。
【0003】室外ユニット1において、7は容量制御可
能な圧縮機で、出力側が吐出配管4に接続される。8は
圧縮機7の入力側に配されたアキュムレータ、12,1
3は圧縮機7の出力側に設けられた電磁弁及び逆止弁、
9は室外熱交換器、10は室外熱交換器9の放熱又は求
熱用のファン速度制御可能な室外ファン、11は室外熱
交換器9に出入する冷媒を制御する室外用絞り装置、1
4,15は室外熱交換器9からの冷媒をアキュムレータ
8に送る電磁弁及び逆止弁である。
【0004】30は圧縮機7の吐出圧力を検出する吐出
圧力センサ、31は圧縮機7の吸込圧力を検出する吸込
圧力センサ、32は外気温度を検出する温度センサ、4
0は室外ユニットコントローラで、吐出圧力センサ3
0、吸込圧力センサ31及び温度センサ32の検出値に
基いて圧縮機1の容量及び室外ファン10のファン速度
を制御すると共に、他の部分に対して所定の制御を行
う。
【0005】室内ユニット2a,2bにおいて、20
a,20bは室内熱交換器、21a,21bは室内熱交
換器20a,20bに対して冷媒を出入させる室内用絞
り装置、22a,22b及び23a,23bは吐出配管
4からの冷媒を室内熱交換器20a,20bに供給する
電磁弁及び逆止弁、24a,24b及び25a,25b
は室内熱交換器20a,20bからの冷媒を吸込配管5
に送出する電磁弁及び逆止弁である。
【0006】図3は室外ユニットコントローラ40の構
成を示すブロック図であり、図において、41はCP
U、42はプログラムが格納されたROM、43は演算
データが格納されるRAM、44は吐出圧力センサ3
0、吸込圧力センサ31及び温度センサ32の検出信号
が入力されるアナログ入力部、45は室内ユニット2
a,2bの起動又は停止を示す発停信号が入力されるデ
ィジタル入力部、46はファン速度を制御するファン速
コントロール部、47は圧縮機7の容量を制御する圧縮
機容量コントロール部、48は圧縮機1の停止信号を出
力するディジタル出力部、38はファン速コントロール
部46からのファン速制御信号に応じて室外ファン10
を制御するインバータ、39は圧縮機容量コントロール
部47からの容量制御信号に応じて圧縮機7を制御する
インバータ、49はCPU41と各部を接続するバスラ
インである。
【0007】図4は室外ユニットコントローラ40の制
御を示すフローチャートである。
【0008】次に動作について説明する。
【0009】室内ユニット20a,20bにおいて、運
転を開始するときは室外ユニットコントローラ40に対
して運転開始信号を伝送手段(図示せず)を介して伝送
する。
【0010】冷房運転時には、電磁弁24a,24b及
び逆止弁25a,25bを開とし、電磁弁22a,22
b及び逆止弁23a,23bを閉とする。また室内用絞
り装置21a,21bは冷房用の所定の開度とする。室
外ユニット1から液配管6を通じて流れて来た凝縮冷媒
液は室内用絞り装置21a,21bで絞り膨張した後、
室内熱交換器20a,20bに供給される。冷媒液はこ
こで蒸発することにより室内の熱を奪って冷房効果を発
揮した後、電磁弁24a,24b及び逆止弁25a,2
5bを通じて吸込配管5に吸込まれ、室外ユニット1に
戻る。
【0011】暖房運転時には、電磁弁22a,22b及
び逆止弁23a,23bが開、電磁弁24a,24b及
び逆止弁25a,25bが閉となる。また室内用絞り装
置21a,21bは全開となる。室外ユニット1から吐
出配管4を通じて流れて来た冷媒ガスは電磁弁22a,
22b及び逆止弁23a,23bを通じて室内熱交換器
20a,20bに供給される。ここで冷媒ガスは凝縮す
ることにより熱を放出して暖房効果を発揮した後、室内
用絞り装置21a,21b及び液配管6を通じて室外ユ
ニット1に戻る。
【0012】一方、室外ユニット1においては、室内ユ
ニット2a,2bの一方又は両方から運転開始信号を受
けて運転を開始するが、吐出圧力センサ30及び吸込圧
力センサ31で検出された吐出圧力及び吸込圧力の状態
に応じて室外熱交換器9を凝縮器モード又は蒸発器モー
ドとして運転を行う。
【0013】凝縮器モードとする場合は、電磁弁12及
び逆止弁13を開とし、電磁弁14及び逆止弁15を閉
とする。また室外用絞り装置11を全開とする。圧縮機
7を出た冷媒ガスは電磁弁12及び逆止弁13を通じて
室外熱交換器9で凝縮された後、室外用絞り装置11、
アキュムレータ8を通じて液配管6に流入することによ
り、室内ユニット2a,2bに送られる。室内ユニット
2a,2bから吸込配管5を通じて戻って来た冷媒はア
キュムレータ8を介して圧縮機7に戻される。
【0014】蒸発器モードとする場合は、電磁弁14及
び逆止弁15を開とし、電磁弁12及び逆止弁13を閉
とする。また室外用絞り装置11は蒸発器用の所定の開
度とする。圧縮機7を出た冷媒ガスは吐出配管4を通じ
て室内ユニット2a,2bに供給される。室内ユニット
2a,2bから液配管6を通じて戻って来た冷媒はアキ
ュムレータ8を通って室外用絞り装置11で絞り膨張し
た後、室外熱交換器10で蒸発し、さらに電磁弁14及
び逆止弁15を通じてアキュムレータ8に加えられる。
ここで気相分離された冷媒は圧縮機7に戻される。
【0015】室外ユニット1は上述した動作を基本とし
て、室外ユニットコントローラ40により、室内ユニッ
ト2a,2bの運転状況により変化する圧縮機7の吐出
圧力及び吸込圧力の状態に応じて圧縮機7の容量制御、
室外ファン10のファン速度制御及び室外熱交換器9の
モード選択等を行う。次に、室外ユニットコントローラ
40の制御動作について図4のフローチャートと共に説
明する。
【0016】室外ユニット1に電源が投入され室外ユニ
ットコントローラ40がスタートする。先ず、ステップ
ST1で室内ユニット2a,2bの起動又は停止(以下
発停と言う)を示す発停信号が入力されたか否かを図3
におけるディジタル入力部45の入力状態をチェックす
ることにより調べる。次に、ステップST2で全ての室
内ユニット2a,2bが停止したか否かを調べる。全停
の場合は、室外ユニット1を運転する必要がないので、
ステップST3に進み、ここで圧縮機容量コントロール
部47により圧縮機1の容量Qcompを0%とし、ファン
速コントロール部46によりファン速度AKe を0%に
すると共に、ディジタル出力部48より圧縮機1の停止
信号を出力した後、ステップST1に戻る。
【0017】ステップST2で室内ユニット2a,2b
が全停でない場合はステップST4に進み、ここで室内
ユニット(2a及び/又は2b、以下、室内ユニット2
と言う)が最初の運転であるか否かを調べる。最初の運
転であればステップST5に進み、Qcompをm%、AK
e をn%と所定の値に設定して圧縮機7をスタートさせ
る。これはとにかく圧縮機7をスタートさせなければ、
吐出圧力Pd の上昇と吸込圧力Ps の下降とが始まら
ず、Pd ,Ps を変化させることができないので、上記
の設定を行うものである。ここで、m,nの値はPd
s が異常圧力とならないようなできるだけ小さい値と
する。次にステップST6でタイマをt1時間にセット
した後、ステップST1に戻る。また、ステップST4
で最初の運転でない場合は、Pd ,Ps は既にある運転
中の圧力値となっているので、ステップST5をバイパ
スしてステップST6でタイマセットを行う。
【0018】上記タイマ時間t1 は、室内ユニット2の
発停や圧縮機コントロール部47、ファン速コントロー
ル部46での制御が成されてから、その結果がPd ,P
s の変化となって現われるまでの時定数であって、ステ
ップST6からステップST7までt1 時間が経過する
間は次の処理を保留している。
【0019】ステップST7でt1 時間が経過すると、
ステップST8でアナログ入力部44よりPd ,Ps
入力する。次に、ステップST9,ST10でPd ,P
s が所定の範囲dL<Pd <PdH,PSL<Ps
sH)に入っているか否かを調べ、両方とも所定の範囲
に入っていれば、圧縮機容量制御及びファン速度制御は
不要である、言い換えれば室外ユニット1は良好な運転
状態にあるものとみなしてステップST6に戻る。な
お、冷媒としてR−22を用いる空気調和装置の場合は
通常は
【0020】
【数1】
【0021】
【数2】
【0022】程度に設定する。この範囲を越えている場
合は制御の必要があるとみなし、ステップST11,S
T12でその必要な修成分ΔPd ,ΔPs を、
【0023】
【数3】
【0024】
【数4】
【0025】より求める。次にステップST12で上記
ΔPd ,ΔPs をゼロにするための圧縮機容量制御の変
化分ΔQcomp及びフアン速度制御の変化分ΔAKe を次
の関係式を用いて求める。
【0026】
【数5】
【0027】
【数6】
【0028】但し、a,b,c,dは正数であり、Q
comp,AKe を変化させることによりPd ,Ps を変化
するゲインである。また、Qcompは0〜100%の制御
範囲であり、0は停止、100%は最高出力である。ま
たAKe は−100〜0〜100%の制御範囲であり、
−100〜0%の範囲では、室外熱交換器9が放熱側と
なって凝縮器モードで動作し、0〜100%の範囲で
は、室外熱交換器9が求熱側となって蒸発器モードで動
作する。また0がファン速度0、±100%がファン速
度最大である。
【0029】次にステップST13において、上記で求
めたΔQcomp,ΔAKe を現在のQcomp,AKe にそれ
ぞれ加算して新たなQcomp,AKe を求める。そしてQ
compについては圧縮機容量コントロール部47を介して
インバータ39から出力し、AKe についてはファン速
コントロール部46を介してインバータ38から出力す
る。その後ステップST1に戻って以上の処理サイクル
を繰返す。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】従来のマルチ式空気調
和装置の圧縮機容量制御及び室外熱交換器容量制御は以
上のように圧縮機7の吐出圧力Pd の圧力偏差ΔPd
吸込圧力Ps の圧力偏差ΔPs とに応じた大きさの圧縮
機容量制御の変化ΔQcomp及びファン速度制御の変化Δ
AKe により制御していたので、室内ユニット2a,2
bの発停により圧力が急激に変化する場合には、圧力偏
差ΔPd ,ΔPs が、大きくなることから制御量も大き
くなり、圧力がオーバーシュートするためにハンチング
し、収束性が悪く、信頼性が低下するという課題があっ
た。
【0031】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、室内ユニットの発停に対し、圧縮
機容量制御及びファン速度制御の制御量の行きすぎを防
止し、吸込圧力と吐出圧力とがハンチングすることな
く、滑らかに設定圧力に近づき、安定した運転が可能と
なるマルチ空気調和装置を得ることを目的とする。
【0032】
【課題を解決するための手段】この発明に係るマルチ式
空気調和装置は、圧縮機容量の0〜100%までを適正
なM段階に分割するとともに、ファン速度も0〜100
%を適正なN段階に分割することにより、圧縮機容量,
ファン速度の段階制御ができるように成し、現在の吸込
圧力と吐出圧力とから圧縮機容量及びファン速度を決定
する手段として、圧縮機容量は現在の圧縮機容量、それ
より1段階上の圧縮機容量、それより1段階下の圧縮機
容量の3通りを設定し、ファン速度についても現在のフ
ァン速度、それより1段階上のファン速度、それより1
段階下のファン速度の3通りを設定し、その圧縮機容量
とファン速度の各々3通りずつからできる組合せ全てに
ついて、制御後の吸込圧力及び圧力及び吸込圧力の目標
値との偏差、吐出圧力と吐出圧力の目標値との偏差を求
め、さらにこの2つの偏差から決定される評価値が最小
となる組合を選定し、この組合せに基いて圧縮機容量と
ファン速度制御とを行うようにしたものである。
【0033】
【作用】この発明におけるマルチ式空気調和装置は、室
内ユニットの発停に際して制御量の行きすぎがなく、滑
らかに目標圧力に近づき、安定した運転が行われる。
【0034】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は、この発明の制御フローチャートである。
ステップST1〜ST10までの制御フローは従来と同
じである。ステップST11〜ST15の制御フローが
この発明による制御内容である。(表1)は圧縮機容量
とファン速度の多段階に分割した図である。
【0035】
【表1】
【0036】なお、マルチ式空気調和装置の構成は図2
と同一であるので、説明を省略する。
【0037】次に動作について説明する。
【0038】冷媒系統及び室外ユニットコントローラ4
0における動作は従来と同一である。また、図1の制御
フローチャートにおいてステップST1〜ST10の処
理は図4の従来と同一であるので説明を省略する。
【0039】さて、この発明による制御は、図1のステ
ップST11〜ST15における演算により、圧縮機容
量及びファン速度を決定する。
【0040】圧縮機容量Qcompについて最小値を0
(%)、最大値を100%としてM分割し、ファン速度
AKe について、最小値を−100(%)、最大値を1
00%としてN分割した例を表1に示す。
【0041】ここで、現在の運転状態の圧縮機容量をQ
i 、ファン速度をAKj とし、各々1段階上はQi+1
AKj+1 、1段階下はQi-1 ,AKj-1 とすると、(Q
comp,AKe )の組合せは次の(表2)のように最大9
個できる。即ち、
【0042】
【表2】
【0043】ができる。
【0044】先ず、図1のステップST11において、
上記最大9個の組合せを選定する。次に、ステップST
12でQcomp,AKe について、現在値からの変化量Δ
comp,ΔAKe を演算する。即ち、
【0045】
【数7】
【0046】
【数8】
【0047】次にステップST13で上記各変化量ΔQ
comp,ΔAKe について、各々次式により圧力変化を演
算する。
【0048】
【数9】
【0049】
【数10】
【0050】さらにこれから、ステップST14で制御
後の圧力の予測値Pd * ,Ps * を演算する。次にステ
ップST14でPd * ,Ps * より高圧圧力設定目標値
d θ,低圧圧力設定目標値Ps θからの偏差を演算す
る。
【0051】
【数11】
【0052】
【数12】
【0053】
【数13】
【0054】ここで、η:係数 0≦η≦1
【0055】ζ:係数 0≦ζ≦1
【0056】であり、η+ζ=1として高圧側,低圧側
の優先度を示す。そしてAの値が最小となる(偏差が最
小となる)ΔQcomp,ΔAKe の組合せを求め、制御量
として選定する。
【0057】以上よりΔQcomp,ΔAKe を求めた後、
ステップST15により、現在値Qcomp,AKe に加算
し、Qcompについては図3の圧縮機容量コントロール部
47を介してインバータ39から出力し、AKe につい
てはファン速コントロール部46を介してインバータ3
8から出力する。その後、ステップST6に戻り、以後
これらのサイクルを繰返す。
【0058】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、室外
ユニットの圧縮容量,ファン速度制御を、圧縮機容量を
M分割,ファン速度をN分割し、検出された圧縮機の吸
込圧力,吐出圧力と現在の各々の容量速度と選定できる
制御量と圧力偏差とから、圧力偏差が最小となる組合せ
を制御量として選定するようにしているので、室内ユニ
ットの発停による圧力の急激な変化に対し、ハンチング
することなく収速し、安定した運転が得られる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるマルチ式空気調和装
置の制御フローチャートである。
【図2】従来のマルチ式空気調和装置の構成図である。
【図3】同装置の室外ユニットコントローラのブロック
図である。
【図4】同装置の制御フローチャートである。
【符号の説明】
1 室外ユニット 2a,2b 室内ユニット 4 冷媒吐出配管 5 冷媒吸込配管 6 冷媒液配管 7 圧縮機 9 室外熱交換機 10 室外ファン 30 吐出圧力センサ 31 吸込圧力センサ 40 室外ユニットコントローラ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容量制御可能な圧縮機と速度可変の室外
    ファンと蒸発器と凝縮器とに切換可能な室外熱交換器と
    を有する室外ユニットと複数台の室内ユニットとを冷媒
    配管で接続し、各室内ユニット毎に冷房,暖房任意に選
    択できるようにしたマルチ式空気調和装置において、圧
    縮機容量を所定の段階にM分割すると共にファン速度を
    所定の段階にN分割して圧縮機容量及びファン速度の段
    階制御を行う制御手段と、制御入力としての圧縮機吸込
    圧力と圧縮機吐出圧力とを検出する検出手段と、上記検
    出された吸込圧力及び吐出圧力と上記M,Nの各段階に
    おける所定の範囲に限定された圧縮機容量とファン速度
    との複数の組合せから各々制御後の吸込圧力の予測値と
    吐出圧力の予測値とを算出する演算手段と、上記吸込圧
    力の予測値と目標値の偏差及び吐出圧力の予測値と目標
    値の偏差から得られる評価値を各々演算し、上記複数の
    組合せのうちから上記各評価値が最小となる圧縮機容量
    とファン速度との組合せを決定しこの組合せを上記制御
    手段に与える演算手段とを設けたことを特徴とするマル
    チ式空気調和装置。
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