JP3234930B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP3234930B2
JP3234930B2 JP32022492A JP32022492A JP3234930B2 JP 3234930 B2 JP3234930 B2 JP 3234930B2 JP 32022492 A JP32022492 A JP 32022492A JP 32022492 A JP32022492 A JP 32022492A JP 3234930 B2 JP3234930 B2 JP 3234930B2
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air conditioner
compressor
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detection sensor
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慶治 田中
寛 竹中
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進 中山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機及び空気調
和機の制御方法に関し、特に冷媒等の温度及び圧力の連
続的な変化の繰り返しであるサイクル(以下、サイクル
と記す)の最適な制御に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の空気調和装置としては、特公平2
−8231号公報「空気調和装置」に記載のような、1
台の室外機に対して複数台の室内機を接続する構成の空
気調和機がある。この従来の空気調和装置は、蒸発器へ
送られる液体の流量を制御する絞り弁を室内機内に備え
ている。そして、その絞り弁の絞り量を可変する割合
は、室内機の台数に応じて変更し、最適なサイクルとす
る制御を行おうとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来の空気調和装置では、室内機の台数が変化した場合の
サイクル制御については配慮がされているが、各構成部
を接続している配管の総合的な長さ(以下、配管長と記
す)の変化に対しては何ら考慮されていない。特に、冷
媒を追加封入することなく室内機と室外機との間を接続
する配管の長さを変えることができるように、蒸発器と
圧縮機との間にアキュムレータを介設した構成の空気調
和機においては、配管長の変化に伴ってサイクル特性が
変化してしまう。そして、このサイクル特性の変化は、
空気調和の特性を変化させてしまうので、快適性を損な
う原因となってしまう。
【0004】本発明は、配管長が変化してもこれによる
サイクル変化を抑えることができ、良好な快適性を維持
することができる空気調和装置及び空気調和機の制御方
法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の空気調和機は、
冷媒を含む溶液を加熱して冷媒を気化する蒸発器と、こ
の蒸発器から供給された気体を圧縮する圧縮機と、この
圧縮機から供給された気体を凝縮して液化する凝縮器
と、この凝縮器で液化された液体が前記蒸発器へ送られ
るときの流量を制御する絞り弁と、前記蒸発器、圧縮
機、凝縮器及び絞り弁を接続する配管とを有する空気調
和機において、前記圧縮機の吐出ガス温度を検出する吐
出ガス温度検知センサと、室温検知センサ及び外気温検
知センサとを備え、前記空気調和機を起動させて、前記
絞り弁の絞り量をステップ状に変化させ、このとき前記
吐出ガス温度検知センサによる検出信号の変化よりむだ
時間を算出し、あらかじめ配管長の範囲ごとに、室温お
よび外気温に対して記憶されたむだ時間の値と比較して
配管長を推定し、推定された配管長に基づいてあらかじ
め配管長に対して記憶された適正な絞り量の値となるよ
うに、前記絞り弁を制御することを特徴とする。
【0006】また、本発明は、推定された配管長に応じ
て前記圧縮機の容量を制御したり、また、試運転時及び
通常運転時に配管長を推定し、両者の間で差が生じたと
きは、冷媒が漏れたものとしてアラームを発したり、ま
た、吐出ガス温度に基づいてむだ時間を算出する代わり
に、前記室内熱交換器の吐出空気温度に基づいてむだ時
間を算出することができる。
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【作用】本発明の空気調和機において、挙動検知手段
は、空気調和機の施工現場等に応じて配管長が変化する
ことによるサイクルの熱的又は圧力的な変動を検出す
る。この検出結果と予め設定してある複数の基準値とを
比較すること等により、推定手段は、配管長を自動的に
推定する。サイクルの動的挙動特性が配管長により異な
るので、その推定した配管長に応じて絞り弁の絞り量又
は圧縮機の容量等を制御することで、配管長が変化して
もそのサイクルの最も安定した状態を維持して運転する
ことができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0021】図1は、本実施例の空気調和機におけるサ
イクルの概要を示すブロック図である。本実施例のサイ
クルは、室外機1、室内機2、及び室外機1と室内機2
とを接続する配管9,10とで構成されている。室外機
1は、圧縮機3、室外熱交換器4、四方弁7、アキュム
レータ8、阻止弁11,13及びこれらの装置を接続す
る配管で構成されている。室内機2は、室内熱交換器
5、絞り弁6、阻止弁12,14及びこれらの装置を接
続する配管で構成されている。
【0022】室外熱交換器4は、冷房運転時において
は、室内機2から配管10及び阻止弁13を経て供給さ
れた冷媒を含む溶液を加熱し、その冷媒を気化する蒸発
器として機能する。また、室外熱交換器4は、暖房運転
時においては、凝縮器として機能する。圧縮機3は、室
外熱交換器4等で気化された冷媒を圧縮する。アキュム
レータ8は、圧縮機3から出力された圧縮気体を一時保
持して、配管9,10の長さを変えても冷媒を追加封入
等する必要をなくすものである。四方弁7は、図1に示
すように室外熱交換器4、圧縮機3、アキュムレータ8
及び阻止弁11の接続状態を変更する弁であり、冷媒の
流れを変えて冷房、暖房運転の切り換えを行う。
【0023】室内熱交換器5は、冷房運転時において
は、室外機1から配管9及び阻止弁12を経て供給され
た圧縮気体を冷却して液化する凝縮器として機能する。
また、室内熱交換器5は、暖房運転時においては、蒸発
器として機能する。これらにより、室内熱交換器5は、
その室温を所定の温度に維持することができる。絞り弁
6は、室内熱交換器5等で液化された冷媒が室外熱交換
器4等へ送られるときの流量を制御する。
【0024】阻止弁11,12,13,14は、配管9,1
0がそれらの阻止弁から外されたときに閉じ、室外機1
及び室内機2に予め封入されている所定量の冷媒が外部
へ抜けてしまうことを阻止する。これらの阻止弁11,
12,13,14及びアキュムレータ8により、配管9,
10の長さをある範囲内で自由に変更することができ
る。
【0025】図2は、図1に示すサイクルを制御する制
御装置21とその周辺装置を示すブロック図である。吐
出ガス温度検知センサ22は、図1に示す圧縮機3の出
力する冷媒の温度を検知する。室温検知センサ23は、
室内機2が設置されている室の室温を検知する。外気温
検知センサ24は、室外機1の外部に設けられて、室外
機1周辺の外気温を検知する。
【0026】制御装置21は、吐出ガス温度検知センサ
22、室温検知センサ23及び外気温検知センサ24か
らそれぞれ検出信号を入力し、これらの検出信号に応じ
て図1に示す絞り弁6を制御する。そして、制御装置2
1は、演算部25、メモリ部26及び比較部27から構
成されている。演算部25は、各種信号の入出力や各種
の演算を実行して、配管長を推定する。メモリ部26
は、絞り弁6の制御に関するデータ等の各種のデータを
予め記憶している。比較部27は、演算部25における
あるデータと、このデータに対応するメモリ部26に記
憶されているデータとを比較し、その結果を演算部25
に出力する。
【0027】図3は、図2に示すメモリ部26に予め記
憶させておくデータの一例を示すテーブルである。この
テーブルは、運転モードを冷房運転とし、配管長は0〜
5mとしたときにおいて、室温及び外気温と後に説明す
るむだ時間Tとの関係を設定したものである。なお、図
示していないが、配管長5〜10m、配管長10〜15
mのように、仕様範囲を分割した形で複数の配管長に対
して図3に示すようなテーブルが設定及び記録してあ
る。
【0028】また、メモリ部26に予め記憶させておく
データとしては、この他に運転モードとして暖房運転の
場合がある。
【0029】図4は、図2に示す演算部25が推定した
配管長に対する絞り弁6の適正な絞り量Pを示すテーブ
ルであり、このテーブルもメモリ部26に予め記憶させ
ておくデータの一部である。
【0030】次に、本実施例の動作について説明する。
図5は、配管長の変化に対するサイクルの応答特性の変
化の一例を示すグラフである。図5(a)は、実際の配
管長が10mである場合において、絞り弁6の絞り量を
所定量だけ一気に変更させたとき、圧縮機3の出力する
冷媒の温度である吐出ガス温度を各時間において測定し
た結果を示すグラフである。ここで、絞り弁6の絞り量
を変更したときを横軸のt=0minとしている。図5
(b)は、実際の配管長が40mである場合についての
グラフである。
【0031】このグラフから、配管9,10の長さを変
えて配管長を変化させると、サイクルの応答特性は変化
し、特に、サイクルの応答遅れ時間であるむだ時間Td
が変化していることがわかる。これにより、このむだ時
間Tdを検出することで、配管9,10の長さを推定す
ることができる。
【0032】図6は、図2に示す制御装置21の動作を
示すフローチャートである。先ず、本実施例の空気調和
機の施工後に、システムを起動させて(S61)、試運
転をする。この際において、サイクルが安定したか否か
の安定判別(S62)をする。そして、サイクルが安定
したら、この状態で絞り弁6の絞り量をステップ状に変
化させる(S63)。ここで、圧縮機3の吐出ガス温度
等は、吐出ガス温度検知センサ22等によって検出され
ており、それらの検出信号を入力し続けている(S6
4)。また、制御装置21は、室温検知センサ23及び
外気温検知センサ24からもそれぞれ検出信号を入力し
続けている。
【0033】これらの検出信号を基に、制御装置21の
演算部26は、むだ時間Tdを算出する(S65)。こ
のむだ時間Tdは、絞り弁6の絞り量のステップ状変化
に対する圧縮機3の吐出ガス温度等の変化の応答遅れ時
間を測定することによって算出することができる。ま
た、上述のときにおける室温及び外気温を吐出ガス温度
検知センサ22及び室温検知センサ23によって検出
し、これらの値と図3に示すデータとを比較部27で比
較することによって配管長を推定する(S66)。この
推定した配管長の値はメモリ部26に記録し、実際にシ
ステムを運転する際は、その推定した配管長を図4に示
すテーブルに当てはめて絞り弁6の最適な絞り量を求
め、絞り弁6を制御する(S67)。
【0034】これらにより、本実施例は、配管長を変更
して例えば長くした場合において、冷媒気体の圧縮比の
低下を考慮して絞り弁6の絞り量を制御することができ
るので、サイクル的に過熱サイクルとならず最適なサイ
クル状態で本空気調和機を運転することができる。施工
現場において配管長を変更したとき、その変更した配管
長にサイクル状態を合わせるために、スイッチ等で情報
を空気調和機に与えることはヒューマンエラーも考慮し
て信頼性に欠けるが、本実施例は、前記スイッチ等を設
ける必要がなく、空気調和機の信頼性を向上させること
ができる。
【0035】なお、上述の説明では圧縮機3の吐出ガス
温度等に基づいてむだ時間Tdを算出しているが、室内
熱交換器5の吐出空気温度を検出してこれに基づいてむ
だ時間Tdを算出してもよく、また、圧縮機3の吐出ガ
ス温度及び室内熱交換器5の吐出空気温度の双方に基づ
いてむだ時間Tdを算出してもよい。また、サイクルの
変化を検知することができる他の要因、例えば、冷媒圧
力等を検出してむだ時間Tdを算出してもよい。
【0036】また、本発明は、図1に示すサイクル構成
に限定されるものではなく、アキュムレータ8の代わり
に室外熱交換器4と阻止弁13との間にレシーバタンク
を設けた構成としてもよい。
【0037】また、試運転時に推定した配管長に対し、
通常運転時において定期的に試運転時と同様の方法で配
管長を推定し、両者の間で差が生じたときは冷媒が漏れ
たものとしてアラームを発する機能を有した空気調和機
とすることもできる。
【0038】更にまた、上述の実施例では、絞り弁6の
絞り量を制御してサイクル状態を変えているが、本発明
は、これに限定されるものではなく、例えば、圧縮機3
の容量を制御してサイクル状態を変えてもよい。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、配
管長を自動的に推定することができ、これに基づいて絞
り弁の絞り量を制御することができるので、その配管長
が変わっても最適なサイクル状態で運転することがで
き、良好な快適性を維持することができる空気調和装置
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の空気調和機におけるサイクル
を示すブロック図である。
【図2】図1に示すサイクルを制御する制御装置とその
周辺装置を示すブロック図である。
【図3】室温及び外気温とむだ時間Tnnとの関係を設定
した一例を示すテーブルである。
【図4】推定した配管長に対する絞り弁の適正な絞り量
の一例を示すテーブルである。
【図5】配管長の変化に対するサイクルの応答特性の変
化の一例を示すグラフである。
【図6】図2に示す制御装置の動作を示すフローチャー
トである。
【符号の説明】
1 室外機 2 室内機 3 圧縮機 4 室外熱交換器 5 室内熱交換器 6 絞り弁 7 四方弁 8 アキュムレータ 9 配管 10 配管 11 阻止弁 12 阻止弁 13 阻止弁 14 阻止弁 21 制御装置 22 吐出ガス温度検知センサ 23 室温検知センサ 24 外気温検知センサ 25 演算部 26 メモリ部 27 比較部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 進 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平6−74573(JP,A) 特開 平5−288413(JP,A) 特開 平4−52461(JP,A) 特開 平2−195155(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 1/00 F24F 11/02 102

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を含む溶液を加熱して冷媒を気化す
    る蒸発器と、この蒸発器から供給された気体を圧縮する
    圧縮機と、この圧縮機から供給された気体を凝縮して液
    化する凝縮器と、この凝縮器で液化された液体が前記蒸
    発器へ送られるときの流量を制御する絞り弁と、前記蒸
    発器、圧縮機、凝縮器及び絞り弁を接続する配管とを有
    する空気調和機において、前記圧縮機の吐出ガス温度を
    検出する吐出ガス温度検知センサと、室温検知センサ及
    び外気温検知センサとを備え、前記空気調和機を起動さ
    せて、前記絞り弁の絞り量をステップ状に変化させ、こ
    のとき前記吐出ガス温度検知センサによる検出信号の変
    化よりむだ時間を算出し、あらかじめ配管長の範囲ごと
    に、室温および外気温に対して記憶されたむだ時間の値
    と比較して配管長を推定し、推定された配管長に基づい
    てあらかじめ配管長に対して記憶された適正な絞り量の
    値となるように、前記絞り弁を制御することを特徴とす
    る空気調和機。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のものにおいて、推定さ
    れた配管長に応じて前記圧縮機の容量を制御することを
    特徴とする空気調和機。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のものにおいて、試運転
    時及び通常運転時に配管長を推定し、両者の間で差が生
    じたときは、冷媒が漏れたものとしてアラームを発する
    ことを特徴とする空気調和機。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のものにおいて、吐出ガ
    ス温度に基づいてむだ時間を算出する代わりに、前記室
    内熱交換器の吐出空気温度に基づいてむだ時間を算出す
    ことを特徴とする空気調和機。
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CN113175739B (zh) * 2021-04-29 2022-05-10 四川虹美智能科技有限公司 多联式空调机组的制热控制方法、装置和电子设备

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