JP5631012B2 - 空気調和機および空気調和機の制御方法 - Google Patents
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Description
上述したマルチ型の空気調和装置では、冷房運転や暖房運転等の運転モードは同じであっても、設置した部屋の状況や好み等に応じて、複数ある室内機ユニットが各々異なる能力及び風量に設定されて運転される場合がある。また、室内機ユニットの設置場所に応じて、空調能力が異なる複数を組み合わせて1台の室外機ユニットに接続する場合もある。
一方で、異能力の設定、異風量の設定で複数の室内機ユニットが同時運転され、適正な状態で安定した運転が継続されている場合にであっても、例えば油戻し制御のように膨張弁の開度を変更するような外乱が生じると、上述した運転開始時と同様に冷媒分配のアンバランスが生じて小能力側の室内機ユニットで結露や露付きが生じる場合がある(例えば、特許文献1参照。)。
さらに、マルチ型空気調和装置には、マルチ型に対応した室内機ユニットが用いられることが一般的であるため、当該室内機ユニットに結露発生の防止を目的とした風量の設定を行い、上述の電子膨張弁の制御とあわせて結露発生の防止が図られていた。
つまり、マルチ型の室外機に設けられた電子膨張弁の開度制御のみでは、結露発生の防止としては不十分であり、シングル型の室内機において結露が発生するおそれがあるという問題があった。
本発明の空気調和機は、室外機と一対一に対応するシングル用室内機が、室内機と多対一に対応するマルチ用室外機に接続される空気調和機であって、前記マルチ用室外機に配置され、前記マルチ用室外機および前記シングル用室内機の間で冷媒を循環させる圧縮機の吐出冷媒流量を制御する制御部と、前記シングル用室内機に係る情報、および、前記シングル用室内機から前記圧縮機に要求する前記吐出冷媒流量の上限である室内側上限要求流量を記憶する記憶部と、が設けられ、前記制御部には、前記記憶部から取得する前記情報に基づいて定まる前記吐出冷媒流量の上限であって、前記室内側上限要求流量よりも値が小さな室外側上限要求流量が記憶され、前記制御部は、前記シングル用室内機が停止されていた状態から冷房運転が開始され、または、冷房サーモ運転が終了して冷房運転が再開されてから所定の期間が経過した場合に、前記シングル用室内機に吸い込まれる空気の温度が所定空気温度以上になって所定期間経過した場合、前記室外側上限要求流量に基づいて前記吐出冷媒流量を制御し、それ以外の場合に、前記室内側上限要求流量に基づいて前記吐出冷媒流量を制御し、前記マルチ用室外機に複数台の前記シングル用室内機が接続され、半数以下の前記シングル用室内機が冷房運転されている場合、前記制御部は、冷房運転されている前記シングル用室内機の室内熱交換器の温度が所定熱交温度未満の場合、冷房運転されている前記シングル用室内機から前記制御部に要求される前記吐出冷媒流量である要求冷媒流量を減らす補正を行い、補正後の前記吐出冷媒流量が下限値以下である場合に該下限値を前記吐出冷媒流量とすることを特徴とする。
図1は、本実施形態に係る空気調和機の構成を説明する模式図である。
本実施形態の空気調和機1は、図1に示すように、1台の室外機(マルチ用室外機)2と、4台のシングル用室内機4A,4B,4C,4Dと、を備える空気調和機である。なお、室内機の台数は複数であればよく、上述の4台よりも多くても少なくてもよく、特に限定するものではない。
シングル用室内機4A,4B,4C,4Dのそれぞれから室外機2の演算部6に向けて送信される要求回転数の上限は、シングル用室外機における圧縮機の上限回転数に基づいて定められたものであって、要求冷媒吐出流量としてはマルチ用の室外機2における圧縮機の上限回転数における冷媒吐出流量よりも低いものである。
さらに、室外機2とシングル用室内機4A,4B,4C,4Dとの間には、液側操作弁25A,25B,25C,25Dと、ガス側操作弁26A,26B,26C,26Dと、が設けられている。
圧縮機21の吸入口には、アキュムレータ27および別置アキュムレータ28が冷媒の流通が可能に接続され、吐出口にはマフラ29が冷媒の流通が可能に接続されている。
なお、圧縮機21としては、モータにより回転駆動されるスクロール型圧縮機などの公知の圧縮機を用いることができ、特に限定するものではない。
アキュムレータ27と別置アキュムレータ28とを接続する配管には、圧縮機21に吸入される冷媒温度を測定する吸入管センサ31が配置されている。
マフラ29は、圧縮機21と四方弁22との間に配置され、圧縮機21の吐出口と冷媒の流通が可能に接続されている。マフラ29と圧縮機21とを接続する配管には、圧縮機21から吐出された冷媒の温度を測定する吐出管センサ32が配置されている。
具体的には、冷房運転時には、圧縮機21から吐出された冷媒を室外熱交換器23に導き、室内熱交換器41から流出した冷媒を圧縮機21に導くものである。暖房運転時には、圧縮機21から吐出された冷媒を室内熱交換器41に導き、室外熱交換器23から流出した冷媒を圧縮機21に導くものである。
なお、四方弁22としては、公知の弁を用いることができ、特に限定するものではない。
室外熱交換器23には、室外熱交換器23の温度を測定する室外熱交換器センサ34と、室外空気の温度を測定する外気温度センサ35と、が配置されている。
さらに、膨張弁24A,24B,24C,24Dは、制御部7によって弁の開度が制御される電子膨張弁である。
演算部6は、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dのそれぞれにおける要求回転数を算出するものである。ここで、要求回転数とは、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dが、それぞれの運転状態において必要な冷房性能を発揮させるために必要な冷媒流量である要求吐出流量に基づいて算出される値である。
なお、演算部6における要求回転数の算出方法については後述する。
なお、制御部7による制御の詳細は後述する。
室外側上限回転数Xは、室内側上限回転数Nmaxi(i)を用いた制御において発生する露付き等を防止することを目的としているため、室内側上限回転数Nmaxi(i)よりも値が小さく設定されている。
シングル用室内機4A,4B,4C,4Dの室内熱交換器41は、それぞれ液側操作弁25A,25B,25C,25Dと、ガス側操作弁26A,26B,26C,26Dと、に冷媒が流通可能に接続されている。
圧縮機21から吐出された高温高圧の冷媒は、マフラ29および四方弁22を介して、室外熱交換器23に流入する。冷媒は室外熱交換器23において熱を室外空気に放出して凝縮し、液冷媒となる。高圧の液冷媒は、室外熱交換器23からレシーバ33を介して膨張弁24A,24B,24C,24Dに導かれる。
圧縮機21から吐出された高温高圧の冷媒は、マフラ29および四方弁22を介して、室内熱交換器41に流入する。冷媒は室内熱交換器41において熱を室内空気に放出して凝縮し、液冷媒となる。その一方で、室内空気は熱を吸収して加熱される。高圧の液冷媒は、室内熱交換器41から液側操作弁25A,25B,25C,25D、ストレーナ37および音消しキャピラリ36を介して膨張弁24A,24B,24C,24Dに導かれる。
図3は、図1の空気調和機にける上限回転数の設定方法を説明するフローチャートである。
図3に示すように、制御部7は、空気調和機1における冷房運転が開始されると(ステップS1)、シングル用室内機4Aにおいて冷房運転が開始等されてから所定の期間、例えば30分程度が経過しているか否かを判定する(ステップS2)。
具体的には、シングル用室内機4Aが停止されていた状態から冷房運転が開始され、または、冷房サーモ運転が終了して冷房運転が再開されてから所定の期間が経過しているかが判定される。このようにすることで、冷房運転の初期段階において、十分な冷房能力を確保することができ、冷房フィーリングの悪化を防止できる。
ここで、既定上限回転数Aは、室外側上限回転数Xよりも大きな値を有するものであり、例えば200(rps(rotation per second))程度の値を持つものである。
つまり、冷房運転が開始等されてから所定の期間が経過し(YES)、かつ、室内空気の温度が所定の条件を満たしている(YES)と判定された場合には、制御値Nmaxi(i)´つまり室外側上限回転数Xが圧縮機21の上限回転数Nmax(i)として選択される。それ以外の場合には、室内側上限回転数Nmaxi(i)が圧縮機21の上限回転数Nmax(i)として選択される。
次に、圧縮機21の回転数制御について図4から図6を参照しながら説明する。
図4に示すように、制御部7は、空気調和機1における冷房運転が開始されると(ステップS11)、冷房運転が行われている室内機台数の判定が行われる(ステップS12)。4台のシングル用室内機4A,4B,4C,4Dが設けられている本実施形態では、冷房運転されているシングル用室内機が2台以下か否かが判定される。
シングル用室内機4Aにおいて冷房運転が開始等されてから所定の期間が経過している(YES)場合には、要求回転数Nti(i)が要求回転数の下限値Bより大きいか否かが判定される(ステップS14)。
要求回転数Nti(i)は、上述のように演算部6において、吸込センサ42による測定値ThI-A(i)、および、設定温度から求められる設定補正温度TS(i)に基づいて算出される。
偏差E(i)は、測定値ThI-A(i)および設定補正温度TS(i)の偏差であり、以下の式に基づいて求められる。説明の容易化のため、以下では添え字の(i)は省略する。
暖房時:E(n)=TS(n)−ThI-A(n) (℃)
冷房時:E(n)=ThI-A(n)−TS(n) (℃)
ここで、nはサンプリング回数を表わしている。また、偏差E(i)の値は、0.25℃ごとに切り捨てられ量子化が図られている。
ΔE(n)=(E(n−1)−E(n))÷T
ここで、Tはサンプリングタイムであり、本実施形態では40秒程度の例に適用して説明する。また、偏差Eの時間的変化分ΔEの値は、0.25℃/秒ごとに切り捨てられ量子化が図られている。
つまり、−24<Nti(n−1)<0 かつ ΔNf≧0の時には、以下の式
Nti(n)=0+ΔNf
に基づいて要求回転数Nti(n)を算出する。
Nti(n)=0
に基づいて演算部6は要求回転数Nti(n)を算出する。このとき、室内機では冷房サーモ運転が停止され、冷房運転を再開する。
Nti(n)=Nti(n−1)+ΔNf
に基づいて演算部6は要求回転数Nti(n)を算出する。
ここで、Ntiの最小値は−24であり、室内機はNti=−24を受け取ると、冷房運転が停止され、冷房サーモ運転が開始される。
具体的には制御部により、室内熱交センサ43の測定値ThI-R1(i)、サンプリングタイマT1およびサンプリングタイマT2の状態および制御ステータスSTの状態からなる以下の表に基づいて制御モードMDの判定が行われる。
制御部7は、上述の表および図7に示すように、室内熱交センサの測定値ThI-R1(i)が16℃(所定熱交温度値)未満の場合には「0」と判定し、16℃以上18℃未満の場合には「1」と、18℃以上の場合には「2」と判定する。
制御ステータスSTの状態とは、制御部7による制御が通常の冷房制御中か、本実施形態の特徴である露付き防止制御中かを示すものであり、通常の冷房制御中には「0」、露付き防止制御中には「1」となるものである。
測定値ThI-R1(i)が「2」、サンプリングタイマT1の状態が「1」、サンプリングタイマT2の状態が「1」かつ制御ステータスSTの状態が「1」の場合には、制御モードMDが「3」(MD=3)と判定される。
つまり、制御部7は、回転数の補正値Δrpsを−8(rps)とし(ステップS20)、制御ステータスSTの状態を露付き防止制御中であること示す「1」とし(ステップS21)、サンプリングタイマT2によるサンプリング期間を5分にセットする(ステップS22)。
積算値ΣΔrpsが下限値C未満である(YESの)場合には、制御部7は、積算値ΣΔrpsの値を積算値の下限値Cに置き換える(ステップS24)。
その一方で、積算値ΣΔrpsが、積算値の下限値C以上の場合には、上述のステップS24を飛ばして次のステップに進む。
補正後の要求回転数Nti(i)´が下限値B以下である(YESの)場合には、制御部7は、補正後の要求回転数Nti(i)´を下限値Bに置き換える(ステップS27)。その一方で、補正後の要求回転数Nti(i)´が下限値Bを超えている(NOの)場合には、制御部7は、補正後の要求回転数Nti(i)´の値の変更を行わない。
つまり、制御部7は、回転数の補正値Δrpsを0(rps)とする(ステップS28)。その後、図5および図6に示すように、ステップS21以降の内容の制御が行われる。
つまり、制御部7は、回転数の補正値Δrpsを+4(rps)とし(ステップS29)、回転数補正値Δrpsの積算値ΣΔrpsが0(rps)であるか否かを判定する(ステップS30)。積算値ΣΔrpsが0(rps)でない(NO)と判定された場合には、その後、図5および図6に示すように、ステップS21以降の内容の制御が行われる。
さらにステップS30において積算値ΣΔrpsが0(rps)である(YES)と判定された場合にも同様に、制御部7は、ステップS18が行われた後のステップS31以降の内容の制御を行う。
2 室外機(マルチ用室外機)
4A,4B,4C,4D シングル用室内機
7 制御部
21 圧縮機
45 記憶部
X 室外側上限回転数(室外側上限要求流量)
Nmaxi(i) 室内側上限回転数(室内側上限要求流量)
S3 吸込温度判定ステップ
S4 上限値取得ステップ
S5 既定値取得ステップ
S6 選択ステップ
Claims (2)
- 室外機と一対一に対応するシングル用室内機が、室内機と多対一に対応するマルチ用室外機に接続される空気調和機であって、
前記マルチ用室外機に配置され、前記マルチ用室外機および前記シングル用室内機の間で冷媒を循環させる圧縮機の吐出冷媒流量を制御する制御部と、
前記シングル用室内機に係る情報、および、前記シングル用室内機から前記圧縮機に要求する前記吐出冷媒流量の上限である室内側上限要求流量を記憶する記憶部と、
が設けられ、
前記制御部には、前記記憶部から取得する前記情報に基づいて定まる前記吐出冷媒流量の上限であって、前記室内側上限要求流量よりも値が小さな室外側上限要求流量が記憶され、
前記制御部は、前記シングル用室内機が停止されていた状態から冷房運転が開始され、または、冷房サーモ運転が終了して冷房運転が再開されてから所定の期間が経過した場合に、前記シングル用室内機に吸い込まれる空気の温度が所定空気温度以上になって所定期間経過した場合、前記室外側上限要求流量に基づいて前記吐出冷媒流量を制御し、それ以外の場合に、前記室内側上限要求流量に基づいて前記吐出冷媒流量を制御し、
前記マルチ用室外機に複数台の前記シングル用室内機が接続され、半数以下の前記シングル用室内機が冷房運転されている場合、
前記制御部は、冷房運転されている前記シングル用室内機の室内熱交換器の温度が所定熱交温度未満の場合、冷房運転されている前記シングル用室内機から前記制御部に要求される前記吐出冷媒流量である要求冷媒流量を減らす補正を行い、補正後の前記吐出冷媒流量が下限値以下である場合に該下限値を前記吐出冷媒流量とすることを特徴とする空気調和機。 - 室外機と一対一に対応するシングル用室内機が、室内機と多対一に対応するマルチ用室外機に接続される空気調和機の制御方法であって、
前記シングル用室内機に吸い込まれる空気の温度が所定温度以上となって所定期間を経過したか否かを判定する吸込温度判定ステップと、
前記シングル用室内機が停止されていた状態から冷房運転が開始され、または、冷房サーモ運転が終了して冷房運転が再開されてから所定の期間が経過し、前記吸込温度判定ステップにおける条件を満たす場合に、前記シングル用室内機に係る情報に基づいて定まる圧縮機の吐出冷媒流量の上限であって、前記シングル用室内機に記憶された室内側上限要求流量よりも値が小さな室外側上限要求流量を取得する上限値取得ステップと、
前記吸込温度判定ステップにおける条件を満たさない場合に、前記室外側上限要求流量の代わりに、前記室内側上限要求流量よりも値が大きな既定上限要求流量を取得する既定値取得ステップと、
前記室外側上限要求流量および前記室内側上限要求流量のうち値が小さなもの、または、前記既定上限要求流量および前記室内側上限要求流量のうち値が小さなものを前記吐出冷媒流量の上限値として選択する選択ステップと、
を有し、
前記選択ステップにおいて選択された前記吐出冷媒流量の上限値に基づいて前記吐出冷媒流量を制御し、
冷房運転されている前記シングル用室内機の室内熱交換器の温度が所定熱交温度未満の場合、冷房運転されている前記シングル用室内機から前記制御部に要求される前記吐出冷媒流量である要求冷媒流量を減らす補正を行い、補正後の前記吐出冷媒流量が下限値以下である場合に該下限値を前記吐出冷媒流量とすることを特徴とする空気調和機の制御方法。
Priority Applications (3)
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