JP2710698B2 - 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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JP2710698B2 JP3016938A JP1693891A JP2710698B2 JP 2710698 B2 JP2710698 B2 JP 2710698B2 JP 3016938 A JP3016938 A JP 3016938A JP 1693891 A JP1693891 A JP 1693891A JP 2710698 B2 JP2710698 B2 JP 2710698B2
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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台の室外ユニット
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
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双方向性室外用絞り
装置、14、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の吸入圧力を検出する吸入
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、吸入圧力センサ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双方向性
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25
a,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
デターが格納されるRAM、44は吐出圧力センサ3
0、吸入圧力センサ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。また双方向性
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
凝縮冷媒液は双方向性室内用絞り装置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,25b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。また双方向性室内
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、双方向性室内用絞り装置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及び吸入圧
力センサ31で検出された吐出圧力及び吸入圧力の状態
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。また双方向性室外用絞り装置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1
3を通じて室外熱交換器9で凝縮された後、双方向性
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。また双方向性室外用絞り装置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を通って双方向性室外用絞り装置
11で絞り膨張した後、室外熱交換器で蒸発し、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により圧縮機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 の上昇と吸入圧力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 ,P
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(PdL<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に進
む。
【0023】ここで、(表1)と現在の圧縮機容量及び
ファン速度とから、Qcomp,AKe の組合せを選定す
る。即ち現在の圧縮機容量をQi 、ファン速度をAKj
とし、各々の1段階上はQi+1 ,AKj+1 、1段階下は
i-1 ,AKj-1 とすると、(Qcopm,AK)の組合せ
は(表2)のように最大9個できる。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】先ず、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ST12で
copm,AKe について、現在値からの変化量Δ
copm,ΔAKe
【0027】
【数3】
【0028】
【数4】
【0029】次にステップST13で上記各変化量ΔQ
copm,ΔAKe について、各々次式により圧力変化を演
算する。ここでa,b,c,dはゲインである。
【0030】
【数5】
【0031】
【数6】
【0032】さらにこれら制御後の圧力の予測値Pd *
, s * を演算する。次にステップST14で、Pd *
, s * より高圧圧力設定目標値Pd θ、低圧圧力設定
目標値Ps θからの偏差を演算する。
【0033】
【数7】
【0034】
【数8】
【0035】
【数9】
【0036】ここで、η:係数 0≦η≦1
【0037】ζ:係数 0≦ζ≦1
【0038】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。
【0039】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。
【0040】
【発明が解決しようとする課題】従来のマルチ式空気調
和装置は、以上のように構成されているので、検出され
た圧縮機吸入圧力と吸入圧力の目標値との偏差及び圧縮
機吐出圧力と吐出圧力の目標値に対する偏差が最小とな
る圧縮機容量及びファン速度の変化量を選定し、現在の
圧縮機容量及びファン速度をこの変化量で補正すること
を繰り返して、最終的に圧縮機吸入圧力と圧縮機吐出圧
力を設定範囲に収束させている。この設定範囲では、良
好な運転状態であるが、この設定範囲となる圧縮機容量
及びファン速度の組み合わせは複数ある。 そして、この
複数の組み合わせの中には、圧縮機容量に対し、ファン
速度(室外機容量)が小さいものが含まれており、この
組み合わせによる運転では、運転モードが暖房モードだ
けの場合、圧縮機容量に対し、ファン速度が大きい組み
合わせによる運転と比較して効率が悪い運転になるとい
う課題があった。
【0041】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、室内ユニットの運転モードが暖
房モードだけの場合に、圧縮機の吸入圧力、吐出圧力が
設定値内で運転され、かつ室外熱交換器の容量を必要最
大限にして圧縮機容量に対する暖房能力を十分発揮し
マルチ空気調和装置を得ることを目的とする。
【0042】
【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なう制御手段と、制御入
力としての圧縮機吸入圧力と圧縮機吐出圧力とを検出す
る検出手段とを備え、演算手段は、運転モードが暖房モ
ードだけの場合、上記検出された吸入圧力と吸入圧力の
目標値との偏差及び吐出圧力と吐出圧力の目標値との偏
差を各々演算し、この2つの偏差から成る評価値が最小
となる圧縮機容量及びファン速度の組み合わせを決定す
る過程でファン速度が最大となる組み合わせを選定して
上記制御手段に与えるものである。
【0043】
【作用】この発明におけるマルチ式空気調和装置は、圧
縮機の吸入圧力と吐出圧力とが設定範囲に入り、かつ室
内ユニット側が暖房運転だけの場合には、室外熱交換器
容量を必要最大限の容量になるように圧縮機容量及び
ァン速度の組み合わせを選定することにより、圧縮機容
量に対する暖房能力が十分発揮され、かつ所定の室内ユ
ニットの暖房能力が得られる。
【0044】
【実施例】以下この発明の一実施例を図について説明す
る。
【0045】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〜ST15までの制御フローは従
来と同じである。ステップST16〜ST18の制御フ
ローがこの発明における制御内容である。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。
【0046】次に動作について説明する。
【0047】冷媒系統及び室外ユニットコントローラに
おける動作は従来と同じである。また、図1の制御フロ
ーチャートにおいてステップST1〜ST13までのフ
ローは従来と同一であるので説明を省略する。
【0048】さて、この発明による制御は図1のステッ
プST16〜ST18における演算により、圧縮機容量
の制御量及びファン速度の制御量を求め運転する圧縮機
容量、ファン速度を決定するものである。
【0049】図1において、ステップST13までの演
算で、最大9個の圧力偏差Aが得られる。次にステップ
ST16で暖房のみ運転かどうかを判定し、暖房のみ運
転であればステップST17へ、そうでなければステッ
プST14へいく。ステップST17では、これらの圧
力偏差Aを各々比較して、小さい値から順にnパターン
(1≦n<9)選び、9−nパターンは選定から除外す
る。その結果得られる組合せは、例えばn=3とすれば
次のようになる。
【0050】
【数10】
【0051】次にステップST18では、上記組合せに
おいてAKj-1 ,AKj について比較し大きい値の方を
選定し、大きい値が含まれる組合せを1個決定する。即
ち、AKj-1 <AKj ならば、
【0052】
【数11】 となる。
【0053】また、ΔAKe の値が等しい場合には、圧
力偏差Aが最小となる組合せが上記n個の中から1つ選
択され、これに基いて制御が行われる。
【0054】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、圧縮
機の吸入圧力と吐出圧力とが設定範囲に入り、かつ室
ユニット側が暖房運転だけの場合には、ファン速度を必
要最大限になるように圧縮機容量及びファン速度の組み
合わせを選定するように構成したので、加熱の能力だけ
利用する暖房運転時、圧縮機容量に対する暖房能力が十
分発揮され、効率の良い運転ができる効果がある。
【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 室内ユニット 2a,2b 室外ユニット 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 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。 特許出願人 三菱電機株式会社代理人 弁理士
田 澤 博 昭(外2名)

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
    制御を行なう制御手段と、制御入力としての圧縮機吸入
    圧力と圧縮機吐出圧力とを検出する検出手段と、上記検
    出された吸入圧力と吸入圧力の目標値との偏差及び吐出
    圧力と吐出圧力の目標値との偏差を各々演算し、この2
    つの偏差から成る評価値が最小となる圧縮機容量及びフ
    ァン速度の組み合わせを決定する過程でファン速度が最
    大となる組み合わせを選定して上記制御手段に与える演
    算手段とを備えたマルチ式空気調和装置。
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