JP5463190B2 - 定数設定装置及び方法並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、定数設定装置及び方法並びにプログラムに関するものである。

従来、空気調和機は、室外機に設けられる圧縮機の回転数が制御されることにより、要求される冷媒循環量が調整され、空調負荷に応じた運転を行っている。
例えば、１つの室外機に対する１つの室内機を有するシングル型空気調和機においては、室内機の運転モード、容量、型名、室温などの情報が逐一室外機に伝送され、伝送された情報に基づいて圧縮機の回転数が制御されている。一方、１つの室外機に対して複数の室内機を有し、複数の室内機が任意に発停を繰り返すマルチ型空気調和機においては、室外機と室内機との信号の送受信、初期設定、及び制御アルゴリズム等が非常に複雑であり、圧縮機の回転数の制御も複雑となるという課題があった。また、マルチ型空気調和機においては、室内機と室外機とがそれぞれ対応する機種でなければならず、かつ、空調負荷の増加に伴って室内機を増設した場合には、空気調和システム全体の構成を組み直さなければならないという課題があった。

上述した課題に対する対策として、室内機の冷暖房の負荷変動および室内機の形態変更がある場合であっても、室外機のみの変更によって目標圧力を一定に制御する手法が提案されている。これは、冷房能力を十分出すための低圧圧力、及び暖房能力を十分に出すための高圧圧力を設定し、室外機はコントローラとセンサとで圧縮機の圧力を制御し、室内機は目標圧力に対する過熱度、過冷却度制御を行うことによって空調能力を確保する。こうした圧力制御の場合には、高圧圧力と低圧圧力の値を検出することで、室内機の情報を使わずに自立分散協調制御を行い、マルチエアコンの圧縮機制御を比較的簡便に実施できることが知られている。
また、特許文献１には、電子膨張弁による過熱度のステップ応答に基づいて、電子膨張弁のＰＩＤ制御における比例係数、微分係数、及び積分係数を決定する動作を実行する方法が提案されている。

特開２００７−２５５８４５号公報

ところで、マルチ型空気調和機の室内機の空調負荷は、室内機の空気条件の負荷変動だけでなく、各室内機が個別に発停を行うことにより生じる室内機の合計の運転容量の変動が、負荷変動の外乱として存在する。即ち、圧縮機の制御では、目標圧力値の変更に対する対応だけでなく、外乱に対する対応が必要となる。また、圧縮機をＰＩＤ制御によって制御する場合のＰＩＤ制御定数は、制御対象の特性により異なるため、目標圧力値を変更する場合と外乱に対する場合とでは異なるにも関わらず、上記特許文献１の方法では、外乱に応じたＰＩＤ制御定数を決定することができないという問題があった。

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、空調負荷の外乱に応じた圧縮機の制御ができる定数設定装置及び方法並びにプログラム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、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、圧縮機を有する少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されている空気調和機に適用され、前記圧縮機の圧力制御に係る制御定数を設定する定数設定装置であって、前記圧縮機の目標圧力値の変更に応じて算出される前記制御定数である第１制御定数と、前記室外機に接続された運転中の前記室内機の合計の運転容量に応じて算出される前記制御定数である第２制御定数とを算出する算出手段と、通常時は、前記第２制御定数に基づいて前記圧縮機の回転数を決定する回転数決定手段とを具備する定数設定装置を提供する。

このような構成によれば、圧縮機の目標圧力値の変更に応じた制御定数とされる第１制御定数と、室外機に接続された運転中である室内機の合計の運転容量に応じた制御定数とされる第２制御定数とが算出され、通常時、圧縮機の回転数は、第２制御定数に基づいて決定される。ここで、「通常時」とは、圧縮機の目標圧力値の変更がない場合ということを意味する。
１台の室外機に対して複数台の室内機が並列に接続されるマルチ型空気調和機の場合には、各室内機の空調負荷は、室内機毎の空気条件の負荷変動だけでなく、例えば、他の室内機の個別発停によって生じる室内機全体の運転容量の変化が、負荷変動として存在する。圧縮機の目標圧力値は、基本的には頻繁に変更されるものではないのに対して、室内機の個別発停は比較的頻発する。したがって、室内機の運転容量の変化を「外乱」として取り扱うこととする。本発明では、通常時、圧縮機は、室外機に接続される室内機全体の運転容量に応じて算出される第２制御定数に基づいて制御されるので、上述した外乱を考慮した運転制御ができる。

上記定数設定装置における前記目標圧力値が変更された場合に、前記回転数決定手段において前記圧縮機の回転数の決定に使用する前記制御定数を前記第１制御定数に切り替える切替手段を具備することとしてもよい。
目標圧力値が変更された場合には、回転数決定手段において決定される圧縮機の回転数が、第１制御定数に基づいて決定されるので、目標圧力の変更に応じた圧縮機制御を行うことができる。

上記定数設定装置の前記切替手段は、前記第１制御定数に切り替えた後、第１所定期間経過後に、または、前記圧縮機の圧力値が、前記目標圧力値を含む所定の圧力範囲に到達してから第２所定期間経過後に、前記回転数決定手段において前記圧縮機の回転数の決定に使用する前記制御定数を前記第２制御定数に切り替えることとしてもよい。
第１制御定数に切り替えられた場合であっても、第１所定期間の経過後に、または圧縮機の圧力値が所定の圧力範囲に到達してから第２所定期間経過後に、第２制御定数に切り替えられるので、圧縮機の回転数の決定に使用する制御定数を、確実に第２制御定数に戻すことができる。

上記定数設定装置における前記第２制御定数は、第１制御定数を用いて圧力制御する場合よりも速く前記圧縮機の圧力を前記目標圧力値まで変化させる前記制御定数であることが好ましい。
目標圧力値の変更があった場合よりも、室内機の外乱等による負荷変動が生じた場合の方が、圧縮機の制御が過敏に行われるようになっているので、室内機の負荷変動への対応を速やかに行うことができる。

上記定数設定装置における前記制御定数は、比例要素の比例ゲイン、積分要素の積分ゲイン、及び微分要素の微分ゲインを含み、前記目標圧力値を所定値までステップ状に変化させた場合に、前記圧縮機の制御対象となる圧力値が前記所定の圧力範囲に到達するまでの時間である到達時間と、前記到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力値とに応じて、前記制御定数を調整する調整手段を具備することとしてもよい。
圧縮機の制御対象となる圧力値が、一定期間内に所定の範囲内であるか否かに応じて、制御定数を調整するので、圧縮機の制御を簡便に行うことができる。

上記定数設定装置において、前記到達時間が、該到達時間の目標となる規定の目標到達時間より長いか否かを判定する判定手段を具備し、前記調整手段は、前記判定手段により前記到達時間が、前記目標到達時間より長いと判定された場合に、前記制御定数の前記比例ゲインを増加させることとしてもよい。
圧縮機の圧力が目標に到達するまでの時間が、規定の目標到達時間よりも長い場合には、制御定数の比例ゲインを増加させ、所定の圧力範囲に到達するまでの時間を低減することができる。

上記定数設定装置において、前記到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力値が、前記所定の圧力範囲を超過しているか否かを判定する判定手段を具備し、前記調整手段は、前記判定手段により前記到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力値が、前記所定の圧力範囲を超過していると判定された場合には、前記制御定数の比例ゲインを低減させ、前記所定の圧力範囲を超過していないと判定された場合には、前記制御定数の比例ゲインを増加させることとしてもよい。
このように、到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力値が、所定の圧力範囲を超過している場合には、超過しないように比例ゲインが低減され、所定の圧力範囲を超過していない場合には、超過するまで比例ゲインが増加される。これにより、所定の圧力範囲を逸脱しない範囲で比例ゲインが調整され、圧縮機の制御性に応じた制御定数の調整ができる。

本発明は、上記いずれかに記載の定数設定装置を具備する空気調和機を提供する。
このような構成によれば、空気調和機は、圧縮機の目標圧力値の変更に応じた制御定数として算出された第１制御定数と、室外機に接続された運転中の室内機の合計の運転容量に応じた制御定数として算出された第２制御定数とのうち、通常時は、第２制御定数に基づいて決定される回転数によって圧縮機が運転される。
１台の室外機に対して複数台の室内機が並列に接続されるマルチ型の空気調和機の場合には、各室内機の空調負荷は、室内機毎の空気条件の負荷変動だけでなく、例えば、他の室内機の個別発停によって生じる室内機全体の運転容量の変化が、負荷変動の外乱となる。本発明では、通常時、圧縮機は、室外機に接続される室内機全体の運転容量に応じて算出される第２制御定数に基づいて制御されるので、上述した外乱を考慮した運転制御ができる。

本発明は、圧縮機を有する少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されている空気調和機に適用され、前記圧縮機の圧力制御に係る制御定数を設定する定数設定方法であって、前記圧縮機の目標圧力値の変更に応じて算出される前記制御定数である第１制御定数と、前記室外機に接続された運転中の前記室内機の合計の運転容量に応じて算出される前記制御定数である第２制御定数とを算出する算出過程と、通常時は、前記第２制御定数に基づいて前記圧縮機の回転数を決定する回転数決定過程とを有する定数設定方法を提供する。

本発明は、圧縮機を有する少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されている空気調和機に適用され、前記圧縮機の圧力制御に係る制御定数を設定する定数設定プログラムであって、前記圧縮機の目標圧力値の変更に応じて算出される前記制御定数である第１制御定数と、前記室外機に接続された運転中の前記室内機の合計の運転容量に応じて算出される前記制御定数である第２制御定数とを算出する算出処理と、通常時は、前記第２制御定数に基づいて前記圧縮機の回転数を決定する回転数決定処理とをコンピュータに実行させるための定数設定プログラムを提供する。

本発明は、空調負荷の外乱に応じた圧縮機の制御ができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るマルチ型空気調和機の概略構成である。 プロセス応答測定運転をした場合の、時間と圧縮機圧力との関係を示した図である。 制御定数の算出式を示した図である。 応答観測運転をした場合の、時間と圧縮機圧力との関係を示した図である。 本発明の一実施形態に係る定数設定装置の動作フローである。 圧縮機の目標圧力が変化した場合の定数設定装置の動作フローである。

以下に、本発明に係る定数設定装置及び方法並びにプログラムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態において、定数設定装置は、１台の室外機に対して複数の室内機を備えるマルチ型空気調和機の室外機に適用される場合を例に挙げて説明することとする。
図１は、一実施形態に係るマルチ型空気調和機１の構成図である。図１において、マルチ型空気調和機１は、室外機２、及び複数の室内機３ａ，３ｂを備えており、室外機２と各室内機３ａ，３ｂとは電装線４を介して接続されている。以下、特に明記しない場合には、室内機は室内機３として記載する。また、本実施形態においては、室外機２と接続される室内機３の個数が２個の場合を例に挙げて説明するが、室内機３の個数は特に限定されない。

室外機２は、室外コントローラ２０、圧縮機２１、高圧圧力センサ２２、低圧圧力センサ２３、圧縮機回転数検出器２４、及び計時部２５を備えている。
圧縮機２１は、低温低圧の気体冷媒を、高温高圧の気体冷媒に変換して吐出する。圧縮機２１の高圧の気体冷媒の吐出側には、吐出される気体冷媒の圧力を計測する高圧圧力センサ２２が設けられ、また、圧縮機２１の低圧の気体冷媒の吸入側には、吸入される気体冷媒の圧力を計測する低圧圧力センサ２３が設けられている。高圧圧力センサ２２及び低圧圧力センサ２３は、計測した圧力値を室外コントローラ２０に出力する。
圧縮機回転数検出器２４は、圧縮機２１の回転数を検出し、検出値を室外コントローラ２０に出力する。

計時部２５は、各種情報の継続時間を計時する。例えば、計時部２５は、圧縮機２１の制御対象となる圧力値が所定の圧力範囲に到達するまでの期間（到達時間）、圧縮機２１の制御対象となる圧力値が所定の圧力範囲に突入してから経過した期間等の所定期間を計時する。
室外コントローラ２０は、高圧圧力センサ２２、低圧圧力センサ２３、圧縮機回転数検出器２４、及び計時部２５から取得した情報に基づいて圧縮機２１の圧力制御に係る制御定数を設定するとともに、設定された制御定数に基づいて決定される圧縮機２１の回転数によって圧縮機２１を制御する。また、電源投入の初回である場合には、メーカ等であらかじめ規定されている初期設定定数に基づいて圧縮機２１の運転が開始される。初期設定定数は、例えば、立ち上がりが遅い等、機器の安全側に設定された設定定数である。
具体的には、室外コントローラ２０は、定数設定装置１０を備えている。

定数設定装置１０は、算出部（算出手段）１１、観測部１２、判定部（判定手段）１３、調整部（調整手段）１４、切替部（切替手段）１５、及び回転数決定部（回転数決定手段）１６を備えている。
算出部１１は、プロセス応答測定運転（ステップ応答運転）を開始し、圧縮機２１の目標圧力値の変更に応じて算出される制御定数である第１制御定数（以下「タイプＡ定数」という）と、室外機２に接続された運転中の各室内機３ａ，３ｂの合計の運転容量に応じて算出される制御定数である第２制御定数（以下「タイプＢ定数」という）とを算出する。

また、タイプＡ定数及びタイプＢ定数は、圧力制御の実施方法に応じた制御定数となっている。具体的には、圧縮機２１の圧力制御において、微分動作が行われている場合にはＰＩＤ制御、微分動作が行われない場合にはＰＩ制御がなされるので、タイプＡ定数及びタイプＢ定数は、それぞれＰＩＤ制御及びＰＩ制御に対応した制御定数が算出される。
また、タイプＢ定数は、タイプＡ定数を用いて圧力制御する場合よりも速く圧縮機２１の圧力を目標圧力値まで変化させる制御定数であることが好ましい。

具体的には、算出部１１は、運転中の室内機３のサーモオン状態の運転容量（以下、「サーモオン容量」という）の合計が変化しない状態が所定間隔（例えば、１０分）継続し、安定した運転状態である場合に、第１所定条件下でプロセス応答測定運転を開始する。
第１所定条件とは、例えば、サーモオン状態になっている室内機の各機能（ＥＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｖａｌｖｅ：電子膨張弁）開度、ファン回転数指令等）を固定し、サーモオフ状態になっている室内機３及び停止状態になっている室内機３がサーモオン状態に切り替えられることを禁止する。また、第１所定条件では、圧縮機２１の回転数をステップ幅Ｘだけステップ状に変化させ、このとき、制御定数の算出に必要となる計算定数を算出する。

例えば、図２に示されるように、算出部１１は、圧縮機２１の回転数をステップ幅Ｘ（例えば、１０ｒｐｍ）だけ最大レートで増加させ（ステップ入力）、このとき算出部１１は、サンプリングタイムΔｔごとに、圧縮機２１の制御対象となる圧力値Ｙと圧力変化量ΔＹと傾きＲ（＝ΔＹ／Δｔ）を算出する。また、算出部１１は、傾きＲの絶対値の最大値である最大傾きＲｍａｘを求めるとともに、最大傾きＲｍａｘとなった時点の経過時間ＴｍａｘとＹｍａｘとを検出して、記憶する。さらに、Ｒｍａｘとなった時点以降において、サンプリングタイムΔｔに対する圧力変化量ΔＹが所定値Ｅ以下となる時点の圧力値Ｙ１を検出して、記憶する。また、上記圧力値Ｙとは、暖房運転時には、高圧圧力センサ２２の圧力値、冷房運転時には、低圧圧力センサ２３の圧力値である。

このように、算出部１１は、プロセス応答測定運転によって圧力値Ｙ、圧力変化量ΔＹ、傾きＲ、Ｒｍａｘ時点のＴｍａｘ及びＹｍａｘ、圧力値Ｙ１等の計算定数を算出すると、さらに、前回算出して記憶されている圧力値Ｙ１´と算出した圧力値Ｙ１とを比較し、圧力値Ｙ１が圧力値Ｙ１´から更新（変更）されているか否かを判定する。判定の結果、圧力値Ｙ１が圧力値Ｙ１´から更新（変更）されている場合には、以下の計算式（１）から計算式（３）に基づいて、Ｙ０、等価無駄時間Ｌ、等価時定数Ｔ等の各パラメータを算出する。
Ｙ０＝Ｙｍａｘ−Ｒｍａｘ×Ｔｍａｘ （１）
等価無駄時間Ｌ＝Ｙ０／Ｒｍａｘ （２）
等価時定数Ｔ＝Ｙ１／Ｒｍａｘ （３）

なお、上記判定は、圧力値Ｙ１と圧力値Ｙ１´とが一致しない場合に更新（変更）されていると判定することとしてもよいし、圧力値Ｙ１と圧力値Ｙ１´との差が所定値以上となった場合に更新（変更）されていると判定することとしてもよい。また、圧力値Ｙ１と圧力値Ｙ１´との差によって判定することにより、所定値以下の差で各パラメータの算出が頻繁に行われることを防ぐことができる。

また、制御定数は、比例要素の比例ゲイン、積分要素の積分ゲイン、及び微分要素の微分ゲインを含んでおり、算出部１１は、図３に示されるような、比例ゲインＧ、積分ゲインＴＩ、微分ゲインＴＤを算出する規定の算出式を備えている。算出部１１は、これら規定の算出式（図３）及び上記算出された各パラメータに基づいて、タイプＡ定数及びタイプＢ定数を算出する。

また、上述したように、算出部１１は、各室内機３のサーモオン容量が所定間隔（例えば、１０分）変化しない場合にプロセス応答測定運転を開始して計算定数を算出することとして説明していたが、これに限定されない。例えば、算出部１１は所定期間（例えば、１週間）毎にプロセス応答測定運転を開始して計算定数を算出する処理を繰り返すことが好ましい。これにより、季節による室外気温の変化や室内機３の増設工事などで、全体のプロセス応答が変化した場合であっても、最適なパラメータを設定することができる。

または、所定期間（例えば、１週間）経過していなくても、圧力異常発生時（高圧圧力異常や低圧圧力異常）となった場合に、計算定数を算出する処理を繰り返すこととしてもよい。また、算出部１１は、サーモオン状態の室内機３が、サーモオフ状態に切り替えられた場合または停止状態に切り替えられた場合には、処理を終了し、室内機３の空気調和を優先させることとすることが好ましい。

観測部１２は、算出部１１によって算出された制御定数の妥当性を判定するべく、一時的に目標圧力値を変更するとともに、目標圧力値を変更した場合の制御定数（つまり、タイプＡ定数）を用いて圧縮機２１の制御運転を行う応答観測運転を開始する。具体的には、観測部１２は、算出部１１により算出された比例ゲインＧ、積分ゲインＴＩ、及び微分ゲインＴＤのうち少なくともいずれか１つが前回値から更新（変更）されており、かつ、運転中の室内機３のサーモオン容量の合計が変化しない状態が所定間隔（例えば、３０分）継続し、安定した運転状態である場合に、第２所定条件下で応答観測運転を開始する。

このように、観測部１２は、圧縮機２１の目標圧力値を一時的に変更し、タイプＡ定数（目標圧力値が変更された場合の制御定数）を用いて圧縮機２１の制御状態を観測するので、室内機３の運転条件を変えずに、制御定数の妥当性判定を行うことができる。
また、第２所定条件とは、例えば、サーモオン状態になっている室内機の各機能（ＥＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｖａｌｖｅ：電子膨張弁）開度、ファン回転数指令等）を固定し、サーモオフ状態になっている室内機３及び停止している室内機３がサーモオン状態に切り替えられることを禁止する。また、第２所定条件では、冷暖房の能力を低減させないような運転側（冷房運転時はマイナス側（例えば、−０．０１ＭＰａ）、暖房運転時はプラス側（＋０．３ＭＰａ））に目標圧力値を変化させる。

また、図４に示されるように、観測部１２は、変更後の目標圧力値を圧力値Ｙｇ（例えば、２．７５ＭＰａ）とし、目標の圧力値Ｙｇに到達したとみなす許容範囲とする圧力値Ｙｅ（例えば、±０．０５ＭＰａ）を設定し、タイプＡ定数を用いて圧縮機２１の制御運転を行った場合に、圧力の測定値が圧力値Ｙ（ｇ−ｅ）（＝Ｙｇ−Ｙｅ）から圧力値Ｙ（ｇ＋ｅ）（＝Ｙｇ＋Ｙｅ）の領域（以下「目標到達判定ゾーン」という）に到達するまでの期間を観測する。

また、観測部１２は、第２所定条件下において、サンプリングタイムΔｔずつ圧力の測定値を算出し、圧力の測定値が目標到達判定ゾーンを超過するか否かを観測し、超過した場合にはその最大値を算出する。
例えば、図４には、圧力の測定値が、時刻Ｔ２において目標到達判定ゾーンに到達し、時刻Ｔ３以降において圧力の測定値が目標到達判定ゾーンを超過（オーバシュート）し、時刻Ｔ４において、圧力の測定値の最大値は圧力値Ｙｍａｘ´となっている様子が示されている。
観測部１２は、応答観測運転により目標到達判定ゾーンに到達する到達時間を観測、及び目標到達判定ゾーンを超過した場合の最大値を算出した後、一定期間経過すると応答観測運転を終了し、圧縮機２１の目標圧力を元の値に戻す。

判定部１３は、応答観測運転後、目標到達判定ゾーンまでの到達時間、及び圧縮機２１の制御対象となる圧力の測定値を規定の判定条件と比較するガイドライン判定を行い、制御定数を調整するか否かを判定する。具体的には、判定部１３は、到達時間が、メーカ等により予め規定されている目標とする到達時間（目標到達時間）より長いか否かを判定する。また、判定部１３は、到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力の測定値Ｙが、目標到達判定ゾーンを超過（オーバーシュート）しているか否かを判定し、判定結果を調整部１４に出力する。さらに、応答観測運転を行い、目標到達判定ゾーンに到達しないまま応答観測運転が終了した場合には、「目標不到達」として調整部１４に出力する。

調整部１４は、目標圧力値を所定値までステップ状に変化させた場合に、到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力値と、圧縮機２１の制御対象となる圧力値が所定の圧力範囲（目標到達判定ゾーン）に到達するまでの時間である到達時間と、に応じて、制御定数を調整する。
具体的には、調整部１４は、到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力値が、目標到達判定ゾーンを超過していると判定された場合に、タイプＡ定数及びタイプＢ定数の制御定数の比例ゲインＧを所定量低減（例えば、−１０％）させる。また、調整部１４は、圧縮機２１の制御対象となる圧力値が、目標到達判定ゾーンに到達しておらず、応答観測運転が終了した場合である状態（目標不到達）である場合には、比例ゲインＧを変更（調整）しない。

さらに、調整部１４は、圧縮機２１の制御対象となる圧力値が、目標到達判定ゾーンを超過しておらず、かつ、目標到達判定ゾーンに到達していると判定された場合には、タイプＡ定数及びタイプＢ定数の制御定数の比例ゲインＧを所定量増加（例えば、＋１０％）させる。
また、目標到達判定ゾーンに到達するまでの到達時間が、規定の目標到達時間と比較して長い（換言すると、目標到達判定ゾーンまでの収束が遅い）場合には、調整部１４は、タイプＡ定数及びタイプＢ定数の制御定数の比例ゲインＧを大幅に所定量増加（例えば、＋２０％）させることがより好ましい。このように、比例ゲインＧを大幅に増加させる補正を行うことにより、制御定数の調整終了までの時間を短縮させることができる。

なお、目標到達判定ゾーンを超過していないために比例ゲインＧを増加させ、所定期間経過後に応答観測運転を繰り返し、次に圧力の測定値のオーバシュートが判定された場合には、調整部１４は、タイプＡ定数及びタイプＢ定数の比例ゲインＧを増加（例えば、＋１０％または＋２０％）させる以前の値に戻して調整を終了する。
このように、調整部１４は、目標到達判定ゾーンを逸脱しない範囲の限界まで、圧力の測定値を上昇させる、調整後の制御定数（タイプＡ定数及びタイプＢ定数）を回転数決定部１６に出力する。

切替部１５は、目標圧力値Ｙｇが変更された場合に、回転数決定部１６において圧縮機２１の回転数の決定に使用する制御定数を、タイプＡ定数に切り替える。
また、切替部１５は、タイプＡ定数に切り替えた後、第１所定期間経過後に、または、圧縮機２１の制御対象となる圧力値が目標圧力値を含む所定の圧力範囲（目標到達判定ゾーン）に到達してから第２所定期間経過後に、回転数決定部１６において圧縮機２１の回転数の決定に使用する制御定数をタイプＢ定数に切り替える。なお、第１所定期間は、タイプＢ定数からタイプＡ定数に切り替えた後に、タイプＡ定数を使用する期間の満了（タイムアップ）を規定する期間である。また、第２所定期間は、第１所定期間より短い期間として規定する。切替部１５は、第１所定期間経過以前であっても、圧縮機２１の制御対象となる圧力値が目標到達判定ゾーンに到達してから第２所定期間経過した場合には、タイプＡ定数からタイプＢ定数に切り替えるので、外乱を考慮した運転制御に速やかに切り替えることができる。

回転数決定部１６は、通常時は、タイプＢ定数に基づいて圧縮機２１の回転数を決定する。また、回転数決定部１６は、切替部１５によって制御定数の切り替え指令を取得した場合には、取得した指令に基づいて、使用する制御定数を切り替えて圧縮機２１の回転数を算出する。また、「通常時」とは、圧縮機の目標圧力値の変更がない場合ということを意味する。

室内機３は、室内コントローラ３１を備えている。
室内コントローラ３１は、室内機３の運転モードに応じて、圧縮機２１に対する要求周波数を室外機２に出力する。また、室内コントローラ３１は、運転容量を管理するとともに、サーモスタットがオン状態となっている場合に、その運転容量（サーモオン容量）を室外機２に出力する。

次に、上記構成を備える定数設定装置１による制御定数の算出方法について、具体例を挙げ、図１から図５を用いて説明する。ここでは、冷房運転時であることを例に挙げて説明するが、これに限定されず、暖房運転時であっても同様に制御定数の算出が行われる。また、暖房運転時の圧力値は、低圧圧力センサ２３の圧力値に代えて、高圧圧力センサ２２の圧力値を用いることとする。

マルチ型空気調和機１の運転開始の指令があった場合に、電源投入されたのが第１回目（初回）か否かが判定される（図５のステップＳＡ１）。第１回目である場合には、メーカ等であらかじめ規定されている初期設定定数を用いて圧縮機２１が制御され、運転が開始される（図５のステップＳＡ２）。室内機３の室内コントローラ３１から各室内機３ａ，３ｂのサーモオン容量の情報が室外機２側に送られる。室外コントローラ２０は運転中の室内機３から取得される室内機３のサーモオン容量の合計（要求能力の合計）が、所定期間（例えば、１０分）変化していない場合に、第１所定条件下でプロセス応答測定運転を開始させる（図５のステップＳＡ３）。また、図５のステップＳＡ１により電源投入が初回でないと判定された場合には、そのままプロセス応答測定運転が開始される。

プロセス応答測定運転がなされ、算出部１１により、最大傾きＲｍａｘ，Ｒｍａｘ時点における経過時間Ｔｍａｘと低圧圧力センサ２３の圧力値Ｙｍａｘ、及びＲｍａｘとなった時点以降でΔＹが所定値Ｅ以下となった時点の低圧圧力センサ２３の圧力値Ｙ１等の計算定数が算出（または計測）されるとともに、記憶される（図５のステップＳＡ４）。続いて、算出部１１において、算出部１１に記憶された前回の低圧圧力センサ２３の圧力値である圧力値Ｙ１´と、上記算出された低圧圧力センサ２３の圧力値Ｙ１とが比較され（図５のステップＳＡ５）、更新（変更）されている場合には、算出部１１においてタイプＡ定数及びタイプＢ定数の制御定数が算出される。

また、制御定数（タイプＡ定数及びタイプＢ定数）の比例ゲインＧ、積分定数ＴＩ、微分定数ＴＤのうち、少なくともいずれか１つが更新された場合、かつ、室内機３のサーモオン容量の合計が変化しない状態での運転が所定期間継続した場合には、第２所定条件下で応答観測運転が行われる（図５のステップＳＡ６）。

応答観測運転を開始して所定の観測時間経過後、または、サーモオン状態となっている室内機３がサーモオフ状態、或いは、室内機３が停止状態となった場合には、応答観測運転が終了され、ガイドライン判定に移行される。応答観測運転終了後、応答観測運転結果に基づいて、算出されたタイプＡ制御定数及びタイプＢ制御定数の妥当性を判定するべく、目標到達判定ゾーンに到達するまでの到達時間が、規定の目標到達時間よりも長いか否かの判定、及び圧力の測定値が目標到達判定ゾーンをオーバシュートしているか否かの判定を行うガイドライン判定が行われる（図５のステップＳＡ７）。

ガイドライン判定の結果、制御定数の調整が必要か否か判定される（図５のステップＳＡ８）。制御定数の調整が必要であると判定された場合には、調整部１４において、タイプＡ定数及びタイプＢ定数の制御定数の比例ゲインＧの調整が行われる。さらに、一定期間運転させ（図５のステップＳＡ９）、低圧圧力センサ２３の測定値が目標到達判定ゾーンをオーバシュートしているか否かが判定され（図５のステップＳＡ１０）、オーバシュートしていない場合には、図５のステップＳＡ６に戻り、処理を繰り返す。また、オーバシュートしており、前回比例ゲインＧをプラス側に調整していない時はマイナス側に比例ゲインＧの調整が行われ、図５のステップＳＡ６に戻り処理を繰り返し、前回比例ゲインＧをプラス側に調整している時は制御定数の比例ゲインＧをオーバシュート前の値に調整する（図５のステップＳＡ１１）。

また、図５のステップＳＡ５において、プロセス応答の計算定数が、前回値と異なっていない場合、及び、図５のステップＳＡ８において、制御定数の調整が必要でないと判定された場合、及び、図５のステップＳＡ１１において、調整前の値に戻された場合には、その時点の制御定数を選定し（図５のステップＳＡ１２）、その制御定数によって一定期間運転させ（図５のステップＳＡ１３）、本処理を繰り返す場合には、図５のステップＳＡ３に戻る（図５のステップＳＡ１４のＹｅｓ）。ステップＳＡ１２で選定された制御定数によって一定期間運転後、繰り返さない場合には、本処理を終了する（図５のステップＳＡ１４のＮｏ）。また、プロセス応答の計算定数の前回値との比較は、判定基準に所定量の幅を持たせることとしてもよい。

次に、上記のように設定した制御定数によって圧縮機２１の運転制御を行っている場合において、圧縮機２１の圧力の目標値の変更があった場合の動作について図６を用いて説明する。
圧縮機２１が通常圧力制御中において、目標圧力が変更されたか否かが判定される（ステップＳＢ１）。目標圧力が変化する場合とは、例えば、冷房運転時、低外気温を検知した場合には低圧圧力を低めに設定する、または、暖房運転時、不暖を検知した場合には高圧圧力を高めに設定する等の場合である。目標圧力が変更された場合には、切替部１５において、圧力制御に使用する制御定数がタイプＢ定数からタイプＡ定数に切り替えられ（ステップＳＢ２）、制御定数の情報が回転数決定部１６に通知される。

さらに、低圧圧力センサ２３による圧力の測定値が、目標圧力判定ゾーンに到達して第２所定期間経過したか否か、または、タイムアップ（例えば、１０分）の判定基準になる第１所定期間が経過したか否かが判定される（ステップＳＢ３）。上記判定の結果、目標圧力判定ゾーンに到達してから第２所定期間経過した、または、第１所定期間経過し、タイムアップしたと判定された場合には、制御定数をタイプＡ定数からタイプＢ定数に切り替える（ステップＳＢ４）。また、目標圧力判定ゾーンに到達していない、または、タイムアップしていないと判定された場合には、判定されるまで、ステップＳＢ３を繰り返し、経過が観察される。本処理を繰り返すか否かが判定され（ステップＳＢ５）、繰り返さない場合には、本処理を終了し、繰り返す場合には、ステップＳＢ１に戻り、本処理を繰り返す。

なお、上述した実施形態では、定数設定装置としてハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、別途ソフトウェアにて処理する構成も可能である。この場合、定数設定装置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、及び上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラム（定数設定プログラム）が記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述の定数設定装置と同様の処理を実現させる。
ここで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、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

以上説明してきたように、本実施形態に係る定数設定装置１０及び方法並びにプログラムによれば、圧縮機２１の目標圧力値の変更に応じた制御定数とされるタイプＡ定数（第１制御定数）と、室外機２に接続された運転中である室内機３の合計の運転容量に応じた制御定数とされるタイプＢ定数（第２制御定数）とが算出され、通常時、圧縮機２１の回転数は、タイプＢ定数に基づいて決定される。

１台の室外機２に対して複数台の室内機３が並列に接続されるマルチ型空気調和機１の場合には、各室内機３の空調負荷は、室内機３毎の空気条件の負荷変動だけでなく、例えば、他の室内機３の個別発停によって生じる室内機３全体の運転容量の変化が、負荷変動の外乱となる。本発明では、通常時、圧縮機２１は、室外機２に接続される室内機３全体の運転容量に応じて算出されるタイプＢ定数に基づいて制御されるので、上述した外乱を考慮した運転制御ができる。

また、冷媒プロセス応答は、配管長、ヘッド差、気温等の据え付け状況により異なるため、従来は、据え付け条件に応じた制御定数をそれぞれ設定していたが、本実施形態のように、算出部１１において、プロセス応答測定運転を行うことにより、マルチ型空気調和機１の据え付け条件に応じた制御が行える。また、量産型の空気調和機は据付状況が一定でない場合、特に、ビル用マルチエアコンでは様々な据付状況で使用されているにも関わらず、量産機では据付状況が不明であるため据付条件の最も厳しい条件で設定された制御定数によって運転される事が多く、それにより、据付後の制御結果にばらつきが生じていたが、本実施形態においては、据え付け条件に応じた制御定数が決定されるので、据え付け条件に応じた制御が可能となる。

なお、本実施形態においては、算出部１１は、冷房運転時に制御定数を算出することとして説明していたが、これに限定されず、暖房運転時に制御定数を算出することとしてもよい。暖房運転時に制御定数を算出する場合には、プロセス応答測定運転時に用いる圧力センサ値は、上記低圧圧力センサ値に代えて、高圧圧力センサ値を用いることとする。

また、本実施形態においては、目標値がプラス側に変更される場合を例に挙げて説明していたが、これに限定されず、目標値がマイナス側に変更される場合についても、正負が逆転するだけで同様である。

１ マルチ型空気調和機
２ 室外機
３ａ，３ｂ 室内機
１０ 定数設定装置
１１ 算出部
１２ 観測部
１３ 判定部
１４ 調整部
１５ 切替部
１６ 回転数決定部
２１ 圧縮機

Claims (10)

1. 圧縮機を有する少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されている空気調和機に適用され、前記圧縮機の圧力制御に係る制御定数を設定する定数設定装置であって、
   前記圧縮機の目標圧力値の変更に応じて算出される前記制御定数である第１制御定数と、前記室外機に接続された運転中の前記室内機の合計の運転容量に応じて算出される前記制御定数である第２制御定数とを算出する算出手段と、
   通常時は、前記第２制御定数に基づいて前記圧縮機の回転数を決定する回転数決定手段と
   を具備する定数設定装置。
2. 前記目標圧力値が変更された場合に、前記回転数決定手段において前記圧縮機の回転数の決定に使用する前記制御定数を前記第１制御定数に切り替える切替手段を具備する請求項１に記載の定数設定装置。
3. 前記切替手段は、前記第１制御定数に切り替えた後、
   第１所定期間経過後に、または、
   前記圧縮機の圧力値が、前記目標圧力値を含む所定の圧力範囲に到達してから第２所定期間経過後に、
   前記回転数決定手段において前記圧縮機の回転数の決定に使用する前記制御定数を前記第２制御定数に切り替える請求項２に記載の定数設定装置。
4. 前記第２制御定数は、第１制御定数を用いて圧力制御する場合よりも速く前記圧縮機の圧力を前記目標圧力値まで変化させる前記制御定数である請求項１から請求項３のいずれかに記載の定数設定装置。
5. 前記制御定数は、比例要素の比例ゲイン、積分要素の積分ゲイン、及び微分要素の微分ゲインを含み、前記目標圧力値を所定値までステップ状に変化させた場合に、
   前記圧縮機の制御対象となる圧力値が前記所定の圧力範囲に到達するまでの時間である到達時間と、前記到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力値とに応じて、前記制御定数を調整する調整手段を具備する請求項１から請求項４のいずれかに記載の定数設定装置。
6. 前記到達時間が、該到達時間の目標となる規定の目標到達時間より長いか否かを判定する判定手段を具備し、
   前記調整手段は、
   前記判定手段により前記到達時間が、前記目標到達時間より長いと判定された場合に、前記制御定数の前記比例ゲインを増加させる請求項１から請求項５のいずれかに記載の定数設定装置。
7. 前記到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の絶対値の最大圧力値が、前記所定の圧力範囲を超過しているか否かを判定する判定手段を具備し、
   前記調整手段は、
   前記判定手段により前記到達時間経過以降の一定期間内における制御対象の最大圧力値が、前記所定の圧力範囲を超過していると判定された場合には、前記制御定数の比例ゲインを低減させ、前記所定の圧力範囲を超過していないと判定された場合には、前記制御定数の比例ゲインを増加させる請求項１から請求項６のいずれかに記載の定数設定装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の定数設定装置を具備する空気調和機。
9. 圧縮機を有する少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されている空気調和機に適用され、前記圧縮機の圧力制御に係る制御定数を設定する定数設定方法であって、
   前記圧縮機の目標圧力値の変更に応じて算出される前記制御定数である第１制御定数と、前記室外機に接続された運転中の前記室内機の合計の運転容量に応じて算出される前記制御定数である第２制御定数とを算出する算出過程と、
   通常時は、前記第２制御定数に基づいて前記圧縮機の回転数を決定する回転数決定過程と
   を有する定数設定方法。
10. 圧縮機を有する少なくとも１台の室外機に対して、複数台の室内機が並列に接続されている空気調和機に適用され、前記圧縮機の圧力制御に係る制御定数を設定する定数設定プログラムであって、
    前記圧縮機の目標圧力値の変更に応じて算出される前記制御定数である第１制御定数と、前記室外機に接続された運転中の前記室内機の合計の運転容量に応じて算出される前記制御定数である第２制御定数とを算出する算出処理と、
    通常時は、前記第２制御定数に基づいて前記圧縮機の回転数を決定する回転数決定処理と
    をコンピュータに実行させるための定数設定プログラム。
    

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