JP5631012B2 - 空気調和機および空気調和機の制御方法 - Google Patents

空気調和機および空気調和機の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、1台の室外機に複数台の室内機が並列に接続され、複数台の室内機が別個に運転される空気調和機および空気調和機の制御方法に関する。
一般に空気調和装置には、1台の室外機ユニットに対し、室内機ユニットが1台接続された構成のシングル型と、それぞれ独自の運転制御を可能にした室内機ユニットが複数台接続された構成のマルチ型とがあることが知られている。
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。
ところで、上述のマルチ型空気調和装置において、冷房運転時や除湿運転時に複数の室内機ユニットが異能力の設定、異風量の設定で同時に運転されると、室内熱交換器を通過したランナ部分に結露や露付きが生じることが懸念される。
このような結露等は、室内機ユニット毎に設けられて各々独自の開度調整を行う電子膨張弁が、運転開始時(起動時)に受ける開度指令により冷媒分配のアンバランスが大きい状態で安定した場合に生じるものである。
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。)。
特開2006−234296号公報
上述の結露発生を防止する方法としては、各室内機ユニットに対応する電子膨張弁における開度を、それぞれ独立に制御する方法が行われていた。
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。
その一方で、近年、マルチ型空気調和機に対して、シングル型の空気調和機、つまり1台の室外機に1台の室内機が接続される室内機が用いられる(共用化される)場合がある。言い換えると、マルチ型の室外機に、複数のシングル型の室内機が並列に接続されたり、マルチ型の室内機およびシングル型の室内機が混在して並列に接続されたりする場合がある。
このように、マルチ型の室外機にシングル型の室内機が接続されると、シングル型の室内機は、上述の結露発生の防止を目的とした風量の設定がなされていないため、結露発生の防止が不十分となり、結露が発生するおそれがあった。
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。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、マルチ型の空気調和機にシングル型の室内機を用いた場合に、シングル型の室内機における制御に関わらずに冷房運転時の露付きを防止することができる空気調和機および空気調和機の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
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。
本発明によれば、シングル用室内機に記憶されている室内側上限要求流量や、シングル用室内機における風量の制御などに関わらず、マルチ用室外機に接続されたシングル用室内機における露付きや結露を防止することができる。
具体的には、露付き等が発生しやすい状態、つまり、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(例えば、22℃程度。)以上になって所定期間(例えば、1分間程度。)が経過した状態になった場合には、圧縮機から吐出される吐出冷媒流量の上限は室外側上限要求流量とされる。このことにより、室内側上限要求流量を吐出冷媒流量の上限とした場合と比較して、吐出冷媒流量の最大値が小さくなり、シングル用室内機における冷房能力が低く抑えられる。その結果、シングル用室内機における露付きや結露の発生を防止できる。さらに、室外側上限要求流量はマルチ用室外機に設けられた制御部に記憶されているため、シングル用室内機に改造を施す等の手間をかけることなく、シングル用室内機における露付きや結露の発生を防止できる。
一方で、露付き等が発生しにくい状態、つまり、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未満であったり、所定空気温度以上であっても所定期間が経過していなかったりする場合には、圧縮機から吐出される吐出冷媒流量の上限は室内側上限要求流量とされる。ここで、室内側上限要求流量は、露付き等の防止を考慮することなくシングル用室内機の形式や容量に基づいて定められたものであって、露付き等の防止を目的として定められた室内側上限要求流量と比較して値が大きいものである。そのため、室外側上限要求流量を吐出冷媒流量の上限とした場合と比較して、吐出冷媒流量の最大値が大きくなり、シングル用室内機は設計により定められた冷房能力を発揮することができる。
上記発明においては、マルチ用室外機に複数台のシングル用室内機が接続され、半数以下のシングル用室内機が冷房運転されている場合、制御部は、冷房運転されている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シングル用室内機から制御部に要求される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
本発明によれば、シングル用室内機に供給される冷媒流量が過剰になり露付き等が発生しやすい状態、つまり、マルチ用室外機に接続されている複数の室内機における過半数において冷房運転が停止され、半数以下のシングル用室内機において冷房運転が行われている状態であっても、当該シングル用室内機における露付きや結露を防止することができる。
具体的には、室内熱交換器の温度が所定熱交温度未満では、要求冷媒流量を減らす補正を行い、補正後の要求冷媒流量に基づいて圧縮機が制御される。これにより、吐出冷媒流量が減らされ、室内熱交換器に供給される冷媒の流量も減らされる。その結果、室内熱交換器の温度が所定熱交温度以上になり、シングル用室内機における露付きや結露の発生を防止できる。
本発明の空気調和機の制御方法は、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
本発明によれば、シングル用室内機に記憶されている室内側上限要求流量や、シングル用室内機における風量の制御などに関わらず、マルチ用室外機に接続されたシングル用室内機における露付きや結露を防止することができる。
具体的には、露付き等が発生しやすい状態、つまり、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(例えば、22℃程度。)以上になって所定期間(例えば、1分間程度。)が経過した状態になった場合には、室外側上限要求流量および室内側上限要求流量のうち値が小さなもの(つまり、室外側上限要求流量)が吐出冷媒流量の上限値として選択される。その結果、室内側上限要求流量を吐出冷媒流量の上限とした場合と比較して、吐出冷媒流量の最大値が小さくなり、シングル用室内機における露付きや結露の発生を防止できる。
その一方で、露付き等が発生しにくい状態、つまり、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未満であったり、所定空気温度以上であっても所定期間が経過していなかったりする場合には、既定上限要求流量および室内側上限要求流量のうち値が小さなもの(つまり、室内側上限要求流量)が吐出冷媒流量の上限値として選択される。その結果、室外側上限要求流量を吐出冷媒流量の上限とした場合と比較して、吐出冷媒流量の最大値が大きくなり、シングル用室内機は設計により定められた冷房能力を発揮することができる。
本発明の空気調和機および空気調和機の制御方法によれば、冷房運転時に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に、シングル用室内機から圧縮機に要求する吐出冷媒流量の上限である室内側上限要求流量よりも値の小さな室外側上限要求流量に基づいて吐出冷媒流量を制御することにより、マルチ型の空気調和機にシングル型の室内機を用いた場合であっても、シングル型の室内機における制御に関わらずに冷房運転時の露付きを防止すること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空気調和機の構成を説明する模式図である。 図1の演算部および制御部の構成を説明するブロック図である。 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1の空気調和機における圧縮機の回転数制御を説明するフローチャートである。 図1の空気調和機における圧縮機の回転数制御を説明するフローチャートである。 図1の空気調和機における圧縮機の回転数制御を説明するフローチャートである。 室内熱交センサにより測定された温度の判定条件を説明するグラフである。
この発明の一実施形態に係る空気調和装置について、図1から図7を参照して説明する。
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。
ここで、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dは、シングル用室外機と1対1に接続されることを前提とした室内機であり、マルチ用の室外機2は、1台のマルチ用の室外機2に対して複数台の室内機が接続されることを前提とした室外機である。
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。
室外機2には、図1に示すように、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、膨張弁24A,24B,24C,24Dと、演算部6と、制御部7と、が主に設けられている。
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は、1台の室外機2と、4台のシングル用室内機4A,4B,4C,4Dとの間で冷媒を循環させるものであり、低温低圧の冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒とするものである。言い換えると、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dに対して必要な冷媒を循環させるだけの吐出冷媒流量を実現できる圧縮機21である。
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。
さらに、圧縮機21は、制御部7によって駆動回転数が制御され、圧縮機21から吐出される冷媒の流量である吐出冷媒流量が制御される。
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および別置アキュムレータ28は、圧縮機21に気体冷媒を供給するとともに、液冷媒を一時的に貯留して1台の室外機2と4台のシングル用室内機4A,4B,4C,4Dとの間で冷媒の流量を調節するものである。
アキュムレータ27は、圧縮機21と別置アキュムレータ28との間に配置され、圧縮機21の吸入口に気体冷媒を供給可能に接続されている。別置アキュムレータ28は、アキュムレータ27と四方弁22との間に配置され、アキュムレータ27に気体冷媒を供給可能に接続されている。
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から吐出される冷媒の圧力変動を緩和するものであり、圧力変動に起因する振動や騒音の発生を抑制するものである。
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。
四方弁22は、空気調和機1の運転状態に応じて、圧縮機21から吐出された冷媒の流出先を制御するものである。
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。
四方弁22は、別置アキュムレータ28に向かって冷媒を流出可能に、かつ、マフラ29から冷媒が流入可能に接続されている。さらに、室外熱交換器23と、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dの室内熱交換器41とに対して冷媒が流入または流出可能に接続されている。
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は、室外の空気と冷媒との間で熱交換を行うものである。具体的には、冷房運転時には、冷媒の熱を室外の空気に放熱させるものであり、暖房運転時には、室外の空気の熱を冷媒に吸熱させるものである。室外熱交換器23は、四方弁22とレシーバ33との間に配置され、両者と冷媒の流通が可能に接続されたものである。
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。
レシーバ33は、室外熱交換器23と膨張弁24A,24B,24C,24Dとの間に配置され、両者と冷媒の流通が可能に接続されたものである。レシーバ33は、主として冷房運転時に、液体冷媒を膨張弁24A,24B,24C,24Dに供給するものである。
膨張弁24A,24B,24C,24Dは、通過する冷媒を断熱膨張させるものであり、冷媒の温度および圧力を低下させるものである。膨張弁24A,24B,24C,24Dは、それぞれシングル用室内機4A,4B,4C,4Dに対応して配置、言い換えると、冷媒が流通可能に接続されている。具体的には、膨張弁24A,24B,24C,24Dは、レシーバ33から延びる1本の配管をシングル用室内機4A,4B,4C,4Dに対応して分岐させた4つの配管にそれぞれ配置されている。
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。
液側操作弁25A,25B,25C,25Dは、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dから延びる配管と接続される部分であって、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dのそれぞれに対応して配置された操作弁である。さらに、液側操作弁25A,25B,25C,25Dは、膨張弁24A,24B,24C,24Dと対応して配置され、両者の間には、音消しキャピラリ36およびストレーナ37が配置されている。
ガス側操作弁26A,26B,26C,26Dは、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dから延びる配管と接続される部分であって、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dのそれぞれに対応して配置された操作弁である。ガス側操作弁26A,26B,26C,26Dは、マニフォールド38を介して四方弁22と冷媒が流通可能に接続されている。
図2は、図1の演算部および制御部の構成を説明するブロック図である。
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。
さらに、演算部6には、図2に示すように、吸込センサ42により測定されたシングル用室内機4Aに吸い込まれた室内空気温度の測定値、および、シングル用室内機4Aに入力された室内空気の設定温度の値が入力されるように構成されている。その一方で、演算部6により算出された要求回転数は、制御部7に入力されるように構成されている。ここで、図2では説明を容易にするために、シングル用室内機4Aに対応する構成のみを表わしているが、シングル用室内機4B,4C,4Dについても同様の構成が設けられている。
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。
制御部7は、図1および図2に示すように、空気調和機1の運転状態、特に圧縮機21の回転数を制御するものである。具体的には、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dに係る要求回転数を足し合わせた回転数に基づいて圧縮機21の回転数を制御するものである。さらに、制御部7には、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dの機種、および、その容量に対応する室外側上限回転数(室外側上限要求流量)Xのマップが記憶されている。
一方で制御部7は、膨張弁24A,24B,24C,24Dの弁開度や、室外ファン(図示せず。)の運転状態、および、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dにおける室内ファン(図示せず。)の運転状態や、ルーバー(図示せず。)の動作などを制御してもよく、特に限定はしない。
制御部7には、外気温度センサ35の測定値、演算部6により演算された要求回転数、シングル用室内機4Aにおける圧縮機状態表示、シングル用室内機4Aにおける室内側上限回転数(室内側上限要求流量)Nmaxi(i)、シングル用室内機4Aの機種およびその容量に関する情報が入力されるように構成されている。その一方で、制御部7により生成された制御信号は圧縮機21に入力されるように構成されている。室内側上限回転数Nmaxi(i)や、シングル用室内機4Aの機種およびその容量に関する情報は、シングル用室内機4Aに設けられた記憶部45に記憶されている。
なお、制御部7による制御の詳細は後述する。
ここで、室外側上限回転数Xは、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dにおいて露付き等の発生を防止する目的で定められる圧縮機21の回転数の上限であり、圧縮機21から吐出される冷媒の流量や、室外熱交換器23に供給される冷媒の流量などと関連する値である。本実施形態では、室外側上限回転数Xはシングル用室内機4A,4B,4C,4Dの機種、および、その容量に基づいてそれぞれ異なる値が定められており、予め実験などにより値が求められている例に適用して説明する。
室内側上限回転数Nmaxi(i)は、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dのそれぞれがシングル用室外機に接続された場合を想定して定められた圧縮機21の回転数の上限である。
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には、図1に示すように、室内熱交換器41と、吸込センサ42と、室内熱交センサ43と、冷房出口熱交センサ44と、記憶部45と、が主に設けられている。
室内熱交換器41は、それぞれシングル用室内機4A,4B,4C,4Dに配置され、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行うものである。具体的には、冷房運転時には、室内空気の熱を冷媒に吸熱させるものであり、暖房運転時には、冷媒の熱を室内空気に放熱させるものである。
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。
室内熱交換器41には、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dに吸い込まれた室内空気の温度を測定する吸込センサ42と、室内熱交換器41における中央部の温度を測定する室内熱交センサ43と、冷房時における冷媒出口となる室内熱交換器41の端部温度を測定する冷房出口熱交センサ44と、が配置されている。
次に、上記の構成からなる空気調和機1における冷房運転および暖房運転について説明する。
冷房運転が行われる場合には、図1に示すように、四方弁22が切り替えられ、圧縮機21の吐出口と室外熱交換器23とが接続され、圧縮機21の吸入口と室内熱交換器41とが接続される。
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。
高圧の液冷媒は、膨張弁24A,24B,24C,24Dを通過する際に断熱膨張し、低温低圧の冷媒となる。低温低圧の冷媒は、音消しキャピラリ36、ストレーナ37および液側操作弁25A,25B,25C,25Dを介してシングル用室内機4A,4B,4C,4Dの室内熱交換器41に流入する。冷媒は室内熱交換器41において室内空気から熱を吸収して蒸発し、気体冷媒となる。その一方で、室内空気は熱を奪われて冷却される。
気体冷媒は、ガス側操作弁26A,26B,26C,26D、マニフォールド38、四方弁22、別置アキュムレータ28およびアキュムレータ27を介して圧縮機21の吸入口に吸入される。吸入された冷媒は圧縮機21により圧縮され、高温高圧の冷媒として吐出口から吐出される。以後、上述の過程が繰り返されることにより冷房運転が継続される。
暖房運転が行われる場合には、図1に示すように、四方弁22が切り替えられ、圧縮機21の吐出口と室内熱交換器41とが接続され、圧縮機21の吸入口と室外熱交換器23とが接続される。
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。
高圧の液冷媒は、膨張弁24A,24B,24C,24Dを通過する際に断熱膨張し、低温低圧の冷媒となる。低温低圧の冷媒は、レシーバ33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において室外空気から熱を吸収して蒸発し、気体冷媒となる。
気体冷媒は、四方弁22、別置アキュムレータ28およびアキュムレータ27を介して圧縮機21の吸入口に吸入される。吸入された冷媒は圧縮機21により圧縮され、高温高圧の冷媒として吐出口から吐出される。以後、上述の過程が繰り返されることにより冷房運転が継続される。
次に、本実施形態の特徴であるシングル用室内機4A,4B,4C,4Dが冷房運転されるときの露付き防止制御について説明する。具体的には、圧縮機21の回転数の上限(上限回転数)の設定、および、圧縮機21の回転数制御について説明する。なお、以下では、説明を容易にするために、シングル用室内機4Aが冷房運転されている場合について説明する。
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。
まず、圧縮機21の上限回転数の設定について説明する。
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。
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)と判定された場合、制御部7は、シングル用室内機4Aに吸い込まれる室内空気の温度が所定の条件を満たしているか判定する(ステップS3(吸込温度判定ステップ))。具体的には、吸込センサ42により測定された室内空気の温度が所定空気温度、例えば22℃程度以上であるか、所定空気温度以上となって所定期間、例えば1分間程度を経過しているかを判定する。
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、制御部7は、シングル用室内機4Aの記憶部45からシングル用室内機4Aの機種および容量に関する情報を取得する。そして、取得した情報および予め記憶されているマップに基づき室外側上限回転数Xを制御値Nmaxi(i)´として取得する(ステップS4(上限値取得ステップ))。
その一方で、冷房運転が開始等されてから所定の期間が経過していない(NO)と判定された場合や、室内空気の温度が所定の条件を満たしていない(NO)と判定された場合には、上述のステップS4の代わりに、制御部7に予め記憶されていた既定上限回転数Aを制御値Nmaxi(i)´として取得する(ステップS5(既定値取得ステップ))。
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。
そして制御部7は、制御値Nmaxi(i)´および室内側上限回転数Nmaxi(i)のうち、値が小さいものを圧縮機21の上限回転数Nmax(i)として選択する(ステップS6(選択ステップ))。
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。
図4から図6は、図1の空気調和機における圧縮機の回転数制御を説明するフローチャートである。
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。
冷房運転されているシングル用室内機が2台以下である(YES)場合には、冷房運転されているシングル用室内機(ここではシングル用室内機4Aが冷房運転されている例に適用して説明する。)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5分程度が経過しているか否かが判定される(ステップS13)。
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)。
ここで、要求回転数Nti(i)の求め方について以下に説明する。
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。
具体的には、偏差E(i)、偏差E(i)の時間的変化分ΔE(i)および回転数の増分ΔNfに基づいて要求回転数Nti(i)が求められる。
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。
偏差Eの時間的変化分ΔEは、以下の式に基づいて求められる。
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。
回転数の増分ΔNfは、上述の式で求められたE、ΔE、および、予め定められたテーブルに基づいて求められる。このテーブルにおける回転数の増分ΔNfの値は、ファジイ演算の規則に従って決定されている。
演算部6は、上述のようにして求めた回転数の増分ΔNf、および、前回のサンプリング時における要求回転数Nti(n−1)に基づいて、今回のサンプリング時における要求回転数Nti(n)を算出する。
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−1)=−24 かつ ΔNf>0の時には、以下の式
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。
上述の2つの場合以外のときには、以下の式
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。
要求回転数Nti(i)が要求回転数の下限値Bよりも大きい(YES)場合には、室内熱交センサ43により測定された温度が所定熱交温度、例えば16℃程度未満か否かが判定される(ステップS15)。
室内熱交センサ43により測定された温度が所定熱交温度未満(YES)の場合には、外気温度センサ35により測定された室外空気温度が所定の温度、例えば23℃程度以上か否かが判定される(ステップS16)。
外気温度センサ35により測定された室外空気温度が所定の温度以上(YES)の場合には、図5に示すように、サンプリングタイマT1の期間、本実施形態では5分程度が設定される(ステップS17)。
次に、制御部7において圧縮機21における回転数の制御モードMDの判定が行われる(ステップS19)。
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。
Figure 0005631012
図7は、室内熱交換センサにより測定された温度の判定条件を説明するグラフである。
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。
サンプリングタイマT1の状態や、サンプリングタイマT2の状態とは、サンプリングタイマT1や、サンプリングタイマT2によるサンプリング期間が5分未満か否かを示すものであり、サンプリング期間が5分未満のときには「0」、5分を経過したときには「1」となるものである。
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。
上述の表に示すように、測定値ThI-R1(i)が「0」,「1」または「2」であって、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「0」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「0」(MD=0)と判定される。
その一方で、測定値ThI-R1(i)が「0」、サンプリングタイマT1の状態が「1」かつ制御ステータスSTの状態が「0」の場合、および、測定値ThI-R1(i)が「0」、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「1」(MD=1)と判定される。
測定値ThI-R1(i)が「1」、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「2」(MD=2)と判定される。
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。
それ以外の場合、つまり、測定値ThI-R1(i)が「0」,「1」または「2」かつサンプリングタイマT1の状態が「0」の場合、測定値ThI-R1(i)が「1」または「2」かつサンプリングタイマT1の状態が「1」かつ制御ステータスSTの状態が「0」の場合には、制御モードMDが「4」(MD=4)と判定される。
制御モードMDが「0」と判定された場合には、図5および図6に示すように、次回のサンプリングが行われるまで待つ制御が行われる。つまり、制御部7は、再びステップS12に戻るループをサンプリング期間が経過するまで繰り返す。
制御モードMDが「1」と判定された場合には、図5および図6に示すように、圧縮機21の回転数を減少させる制御、言い換えると回転数減少モード(吐出流量減少モード)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−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)。
その後、図6に示すように、制御部7は回転数補正値Δrpsの積算値であるΣΔrpsが、積算値の下限値C未満であるか否かの判定を行う(ステップS23)。
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。
そして制御部7は、要求回転数Nti(i)に回転数補正値Δrpsを加算した補正後の要求回転数Nti(i)´を算出し(ステップS25)、補正後の要求回転数Nti(i)´が要求回転数の下限値B以下であるか否か判定する(ステップS26)。
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。
制御部7は、このようにして得られた補正後の要求回転数Nti(i)´に基づいて圧縮機21の回転数を制御する。その後、再びステップS12に戻り上述の制御が繰り返される。
制御モードMDが「2」と判定された場合には、図5に示すように、圧縮機21の回転数を維持する制御、言い換えると回転数維持モード(吐出流量維持モード)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。
制御モードMDが「3」と判定された場合には、図5に示すように、圧縮機21の回転数を増加させる制御、言い換えると回転数増加モード(吐出流量増加モード)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。
その一方で、ステップS12において冷房運転されているシングル用室内機が2台を超えている(NO)場合、ステップS13においてシングル用室内機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ない(NO)場合、ステップS14において要求回転数Nti(i)が要求回転数の下限値B以下(NO)の場合、ステップS15において室内熱交センサ43により測定された温度が所定熱交温度以上(NO)の場合、および、ステップS16において外気温度センサ35により測定された室外空気温度が所定の温度未満(NO)の場合には、図5に示すように、サンプリングタイマT1の期間が0に設定、つまりクリアされる(ステップS18)。
その後制御部7は、図5に示すように、制御ステータスSTの状態を通常の冷房制御中であることを示す「0」とし(ステップS31)、サンプリングタイマT2によるサンプリング期間を0に設定、つまりクリアする(ステップS32)。さらに制御部7は、回転数補正値Δrpsの積算値ΣΔrpsを0に設定し(ステップS33)する。その後、再びステップS12に戻り上述の制御が繰り返される。
ステップS19において制御モードMDが「4」と判定された場合には、露付き防止制御が解除される。つまり、図4から図6に示すように、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。
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。
上記の構成によれば、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dに記憶されている室内側上限回転数Nmaxi(i)や、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dにおける風量の制御などに関わらず、室外機2に接続されたシングル用室内機4A,4B,4C,4Dにおける露付きや結露を防止することができる。
具体的には、露付き等が発生しやすい状態、つまり、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dに吸い込まれる空気の温度が所定空気温度(例えば、22℃程度。)以上になって所定期間(例えば、1分間程度。)が経過した状態になった場合には、圧縮機21の回転数の上限は室外側上限回転数Xとされる。このことにより、室内側上限回転数Nmaxi(i)を回転数の上限とした場合と比較して、圧縮機21から吐出される冷媒流量の最大値が小さくなり、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dにおける冷房能力が低く抑えられる。その結果、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dにおける露付きや結露の発生を防止できる。さらに、室外側上限回転数Xは室外機2に設けられた制御部7に記憶されているため、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dに改造を施す等の手間をかけることなく、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dにおける露付きや結露の発生を防止できる。
一方で、露付き等が発生しにくい状態、つまり、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dに吸い込まれる空気の温度が所定空気温度未満であったり、所定空気温度以上であっても所定期間が経過していなかったりする場合には、圧縮機21の回転数の上限は室内側上限回転数Nmaxi(i)とされる。ここで、室内側上限回転数Nmaxi(i)は、露付き等の防止を考慮することなくシングル用室内機4A,4B,4C,4Dの形式や容量に基づいて定められたものであって、露付き等の防止を目的として定められた室外側上限回転数Xと比較して値が大きいものである。そのため、室外側上限回転数Xを回転数の上限とした場合と比較して、圧縮機21の回転数の最大値が大きくなり、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dは設計により定められた冷房能力を発揮することができる。
特に、シングル用室内機4A,4B,4C,4Dに供給される冷媒流量が過剰になり露付き等が発生しやすい状態、つまり、室外機2に接続されている複数のシングル用室内機4A,4B,4C,4Dにおける過半数において冷房運転が停止され、半数以下のシングル用室内機、例えばシングル用室内機4Aにおいて冷房運転が行われている状態であっても、シングル用室内機4Aにおける露付きや結露を防止することができる。
具体的には、室内熱交換器41の温度が所定熱交温度未満では、要求回転数を減らす補正を行い、補正後の要求回転数に基づいて圧縮機21が制御される。これにより、圧縮機21から吐出される冷媒の流量が減らされ、室内熱交換器41に供給される冷媒の流量も減らされる。その結果、室内熱交換器41の温度が所定熱交温度以上になり、シングル用室内機4Aにおける露付きや結露の発生を防止できる。
1 空気調和機
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)

  1. 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。
  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。
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