JP6647317B2 - 空気調和装置の制御装置および空気調和システム - Google Patents

Description

この発明は、空気調和装置の制御装置および空気調和システムに係るものである。たとえば、１つの空調対象空間に設置された複数の空気調和装置の制御を行う制御装置などに関するものである。

１つの空調対象空間の空気調和を行う際、複数の空気調和装置が協調して行うことがある。このとき、１台の制御装置が集中制御を行い、各空気調和装置の運転効率から優先的に運転すべき空気調和装置を設定して、運転開始指示または出力増大指示を与えるものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１１−２１１１８７号公報

１つの空調対象空間に対して、複数の空気調和装置を運転させて空気調和を行う場合、たとえば、それぞれの空気調和装置を、異なるセンサの検出による室温で制御すると、室温に対する影響力に違いが生じる。したがって、圧縮機の駆動周波数（空調能力）が極端に大きい空気調和装置と、極端に小さい空気調和装置とが発生し、圧縮機の負荷に差が生じる。このため、圧縮機などの寿命がアンバランスになるとともに、空調対象空間内で温度差が生じ、同じ空調対象空間内でも、どの空気調和装置の近くに居るかによって温冷感が異なるという問題があった。

ただ、たとえば、すべての空気調和装置を１つのセンサで制御し、圧縮機の駆動周波数を同じにしたり、特許文献１のように、運転効率を重視して圧縮機の駆動周波数を決定したりすると、特に空調負荷に偏りがある場合など、空調対象空間内の温度差を解消できないという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するため、各空気調和装置における圧縮機の負荷を平準にし、また、空調対象空間内の温度差を小さくすることができる空気調和装置の制御装置および空気調和システムを提供することを目的とするものである。

この発明に係る空気調和装置の制御装置は、同じ空間を空調対象空間とする複数の空気調和装置を制御する制御装置であって、各々の空気調和装置は、１または複数の圧縮機を有し、冷媒を循環させる冷媒回路を有するものであり、制御装置は、空調対象空間において、各々の空気調和装置が設置された位置に対応する温度に基づいて、空調対象空間の代表温度を決定し、各々の空気調和装置における温度差を演算する温度演算部と、空調対象空間の代表温度が室温設定に近づくように、空気調和装置の冷媒回路における基準となる基準熱搬送能力を決定する空間温度制御部と、基準熱搬送能力に基づいて、各々の冷媒回路における熱搬送能力を決定する能力演算部と、空気調和装置における温度差が温度差設定に近づくように、各々の冷媒回路における熱搬送能力の補正値を演算する温度差制御部と、補正値に基づいて、冷媒回路における熱搬送能力を補正する補正演算部とを備え、温度差は、空調対象空間内の空気の温度分布における差であるものであり、温度差設定は、温度差が小さくなる値である。

この発明によれば、空調対象空間内の温度差に基づいて、複数の空気調和装置における熱搬送能力を補正することで、複数の空気調和装置において、運転のばらつきを抑え、装置の長寿命化をはかることができる。また、空調対象空間内の温度差を抑えることができる。

この発明の実施の形態１に係る空気調和システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る制御装置２００の制御に係る構成と制御の流れを説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る制御装置２００の制御に係る構成と制御の流れを説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る空気調和システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る制御装置２００の制御に係る構成と制御の流れを説明する図である。

以下、発明の実施の形態に係る空気調和装置について、図面などを参照しながら説明する。図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、明細書に記載された機器がすべて含まれていなくてもよい場合がある。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、符号、添字などを省略して記載する場合がある。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る空気調和システムの構成を示す図である。ここでは、複数台の空気調和装置１００が、空調対象空間３００に設置されている。図１では、２台の空気調和装置１００Ａおよび空気調和装置１００Ｂが、空調対象空間３００に設置されている。空気調和装置１００Ａは、室外機１０Ａおよび室内機２０Ａを有している。また、空気調和装置１００Ｂは、室外機１０Ｂおよび室内機２０Ｂを有している。ここで、空気調和装置１００は、後述するように、構成した冷媒回路内において、熱搬送を行う冷媒を循環させて、空調対象空間３００の空気を加熱または冷却を行って空気調和するヒートポンプ装置である。

また、各空気調和装置１００の室内機２０には、それぞれ、温度検出装置となる温度センサ２０１が設置されている。各温度センサ２０１は、空調対象空間３００内において、それぞれ設置された位置における温度を検出し、計測する。そして、各温度センサ２０１は、計測した温度Ｔのデータを含む信号を制御装置２００に送る。

また、制御装置２００は、各温度センサ２０１からの信号に含まれるデータに基づいて、複数の空気調和装置１００を制御対象として運転制御を行う。制御装置２００は、空気調和装置１００が備える圧縮機３０の駆動制御を行って、各空気調和装置１００における、空調対象空間３００側に熱を搬送する熱搬送能力を制御する。ここでは、特に、圧縮機３０に対して、指令に係る駆動周波数である指令周波数の信号を送り、圧縮機３０による冷媒の吐出を制御する。ここで、図１において破線で示している、制御装置２００と、温度センサ２０１並びに圧縮機３０との間の通信を示す線は、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。また、図１では、独立した制御装置２００を記載しているが、いずれかの空気調和装置１００が制御装置２００を有するようにしてもよい。また、空気調和装置１００が有するコントローラなどが、制御装置２００として、処理などを行うようにしてもよい。

空調対象空間３００は、住宅、オフィスなど、空気調和を必要とする空間であればどのような空間でもよい。特に、細長いなどアスペクト比が大きい空間、大きさに対する空調負荷が大きい空間などにおいては、空調負荷の分布に偏りが発生しやすい。たとえば、電車、バス内などの空間は、形が細長い上に、客の乗降、扉の開閉などがあって、空調負荷の変動および空間内の位置によって温度差が大きくなりやすい。このような空調対象空間３００は、この発明による効果が大きい。ここでは、鉄道車両内の空間が空調対象空間３００であるものとして説明する。

図２は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の構成を示す図である。ここで、２台の空気調和装置１００Ａと空気調和装置１００Ｂとにおける機器構成および運転動作は、ほぼ同様である。

室外機１０は、圧縮機３０、流路切換弁４０、絞り装置５０および室外熱交換器６０および室外ファン７０を有している。圧縮機３０は、冷媒を吸入し、高温および高圧にして吐出する。流路切換弁４０は、圧縮機３０から吐出された冷媒の循環方向を変更する弁である。絞り装置５０は、高圧の液相の冷媒を膨張させて、気液混合相の低温および低圧の冷媒にして通過させる。ここで、絞り装置５０は、冷媒回路において、室内熱交換器８０と室外熱交換器６０との間に設置されていればよいので、室外機１０ではなく、室内機２０が有していてもよい。室外熱交換器６０は、室外の空気（外気）と冷媒との熱交換を行う熱源側熱交換器である。冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。室外ファン７０は、室外熱交換器６０に外気を通過させる送風機である。

一方、室内機２０は、室内熱交換器８０および室内ファン９０を有している。室内熱交換器８０は、たとえば、空調対象空間３００の空気と冷媒との熱交換を行う負荷側熱交換器である。冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。室内ファン９０は、空調対象空間３００の空気を、室内熱交換器８０に通過させ、室内熱交換器８０を通過させた空気を空調対象空間３００に供給する。

そして、空気調和装置１００において、圧縮機３０、流路切換弁４０、室内熱交換器８０、絞り装置５０および室外熱交換器６０が配管で接続され、冷媒を循環させる冷媒回路が構成される。ここで、たとえば、図１では、室外機１０と室内機２０とは、空調対象空間３００を跨いで隣接しているように書かれている。しかし、図１の記載は一例である。室外機１０内の機器と室内機２０内の機器とを接続する配管を長くして、室外機１０と室内機２０とを離して配置するようにしてもよい。

冷媒回路においては、冷媒回路を循環する冷媒の凝縮と気化とを利用して、外気または空調対象空間３００の空気のいずれか一方から吸熱し、他方の空気に放熱する動作が行われる。この動作により、圧縮機３０の圧縮動作に要する動力に比して効率よく、外気と空調対象空間３００の空気との間で、冷媒を介した熱の移動（熱搬送）を行うことができる。冷媒には、フロン系、炭化水素系、二酸化炭素など、使用温度圧力範囲内で気液二相化が可能な冷媒が用いられる。

ここで、インバータ装置などを用いることにより、圧縮機３０の駆動周波数を細かく連続的に制御できる方が、この発明による効果が大きい。ここでは、インバータ装置が用いられ、圧縮機３０は、後述するように制御装置２００からの指令周波数に基づく駆動を行うことができるものとする。段階的な制御しかできない圧縮機３０の場合は、指令周波数に最も近い駆動周波数で駆動させることで、この発明を適用することができる。また、アンロード運転（冷媒の一部をバイパスさせることにより、空調能力を低減する運転）、ファン風量制御などのように、圧縮機３０の駆動周波数を変化させる以外の方法で空調能力を段階的に制御する空気調和装置１００の場合は、各段階における空調能力の割合を数値化し、この発明における圧縮機３０の駆動周波数に相当させることで、この発明を適用することができる。

流路切換弁４０の切り換えにより、冷媒回路における冷媒の循環方向が変更される。空調対象空間３００の空気を冷却する冷房運転などの運転においては、絞り装置５０側から室内熱交換器８０側へ気液二相化された低温および低圧の冷媒が流れる。一方、空調対象空間３００の空気を加熱する通常暖房運転などの運転においては、圧縮機３０側から室内熱交換器８０側へ高温および高圧の気相の冷媒が流れる。たとえば、冷房運転のみしかできない冷房専用機および暖房運転のみしかできない暖房専用機では、冷媒の流路を切り替える必要がない。このため、流路切換弁４０は不要である。流路切換弁４０を有していない空気調和装置１００においても、この発明による効果を奏することができる。

絞り装置５０は、冷媒を膨張させることで冷媒が通過する際の流量および前後の圧力差を変更することができる装置である。絞り装置５０として、キャピラリチューブなどのいわゆる毛細管、手動で調整する調節弁、電気的に駆動する電磁調節弁などを用いることができる。

ここで、図１では示していないが、たとえば、圧縮機３０の吸入側に、余剰冷媒を溜める容器となるアキュムレータを設置してもよい。冷媒回路中の余剰冷媒をアキュムレータに溜めることで、より効率的に空調能力を制御することができる。また、圧縮機３０に、液状の冷媒が吸入されにくくなるので、液バックを防ぎ、圧縮機３０の故障を防止することができる。

図３は、この発明の実施の形態１に係る制御装置２００の制御に係る構成と制御の流れを説明する図である。制御装置２００は、温度演算部２１０、空間温度制御部２２０、温度差制御部２３０、能力演算部２４０および補正演算部２５０を有している。温度演算部２１０は、各温度センサ２０１からの信号に含まれる温度値のデータに基づく演算処理を行う。たとえば、空調対象空間３００内の空気の温度分布における差となる各温度センサ２０１における温度差ΔＴを演算処理する。また、空調対象空間３００の代表温度Ｔ０を設定する処理を行う。

空間温度制御部２２０は、代表温度Ｔ０を被制御量として、代表温度Ｔ０が空調対象空間３００の設定温度ＳＴに近づくように、基準熱搬送能力となる圧縮機３０の基準周波数Ｆを決定する処理を行う。設定温度ＳＴは、たとえば、利用者がリモートコントローラなどから入力して設定される温度である。また、温度差制御部２３０は、空調対象空間３００に発生する温度差ΔＴを被制御量として、温度差ΔＴが０に近づき、空調対象空間３００の温度差が解消されるように、圧縮機３０の駆動周波数の補正値αを決定する処理を行う。能力演算部２４０は、基準周波数Ｆに基づいて、各圧縮機３０の仮周波数ｆを決定する処理を行う。そして、補正演算部２５０は、補正値αに基づいて仮周波数ｆを補正する処理を行い、各圧縮機３０を制御する駆動周波数を出力する。

制御装置２００については、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの制御演算処理装置を有するマイクロコンピュータなどで構成されている。また、記憶装置（図示せず）を有しており、制御などに係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理装置がプログラムのデータに基づいて各部の処理を実行して制御を実現する。また、制御装置２００内の各部がそれぞれ異なる専用機器（ハードウェア）で構成されていてもよい。

次に、制御装置２００が行う実施の形態１に係る２台の圧縮機３０Ａおよび圧縮機３０Ｂの制御について説明する。温度演算部２１０は、温度センサ２０１Ａおよび温度センサ２０１Ｂからのそれぞれの信号に含まれる温度値Ｔ１および温度値Ｔ２を加算平均する演算を行う。そして、演算したＴａｖｅ（Ｔ１，Ｔ２）を、空調対象空間３００の代表温度Ｔ０とする。また、温度演算部２１０は、温度値Ｔ１および温度値Ｔ２の温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を演算する。ここで、温度差ΔＴは、正または負のいずれの値でもよい。

空間温度制御部２２０は、代表温度Ｔ０を被制御量とする。そして、空間温度制御部２２０は、代表温度Ｔ０が設定温度ＳＴに近づくように、すべての圧縮機３０における駆動周波数の基準となる基準周波数Ｆを決定する。また、能力演算部２４０は、２台の空気調和装置１００の空調能力の合計が、空調負荷をまかなうことができるように、基準周波数Ｆから、圧縮機３０Ａの仮周波数ｆ１および圧縮機３０Ｂの仮周波数ｆ２を決定する。このとき、圧縮機３０Ａおよび圧縮機３０Ｂのそれぞれの容量比率、性能などに基づいて仮周波数ｆ１および仮周波数ｆ２を決定する。

一方、温度差制御部２３０は、温度演算部２１０が演算した温度差ΔＴに基づいて、空調対象空間３００の温度差が小さくなるように、駆動周波数の補正値αを決定する。そして、補正演算部２５０は、補正値αに基づいて仮周波数ｆ１を補正し、圧縮機３０Ａの指令周波数Ｆ１（＝ｆ１−α）を決定する。また、仮周波数ｆ２を補正し、圧縮機３０Ｂの指令周波数Ｆ２（＝ｆ２＋α）を決定する。ここで、補正値αは、正または負のいずれの値でもよい。温度差ΔＴと補正値αとの関係は、運転モードによって変わる。たとえば、冷房運転時においては、室温が周囲より高い方の圧縮機３０の駆動周波数が高くなるように補正する。また、暖房運転時においては、周囲より温度が低い方の圧縮機３０の駆動周波数が高くなるように補正する。

以上のように、実施の形態１における空気調和装置１００の制御装置２００では、空調対象空間３００内の温度差に基づいて、空調対象空間３００内を空気調和する複数の空気調和装置１００における圧縮機３０の駆動周波数を補正し、制御するようにしたので、空調対象空間３００内の温度差を抑えることができる。たとえば、２台の圧縮機３０を補正する方が、制御の幅を広くすることができ、空調対象空間３００内の温度差をよりはやく解消し、均一にすることができる。また、圧縮機３０の発停回数を少なくすることができるので、圧縮機３０および空気調和装置１００の長寿命化をはかることができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る制御装置２００の制御に係る構成と制御の流れを説明する図である。図４に示す各部が行う基本的な機能は、実施の形態１において説明したことと同様である。

実施の形態２では、温度演算部２１０は、温度値Ｔ１を代表温度Ｔ０として決定する。たとえば、空間温度制御部２２０が決定する基準周波数Ｆおよび能力演算部２４０が決定する仮周波数ｆ１には、温度値Ｔ１が反映されることとなるため、補正演算部２５０は、圧縮機３０Ａの仮周波数ｆ１については補正を行わず、圧縮機３０Ａの指令周波数Ｆ１は、Ｆ１＝ｆ１とする。したがって、実施の形態２では、補正演算部２５０は、圧縮機３０Ｂの仮周波数ｆ２だけを補正して、圧縮機３０Ｂの指令周波数Ｆ２を決定する。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係る空気調和システムの構成を示す図である。図５では、３台の空気調和装置１００Ｃ、空気調和装置１００Ｄおよび空気調和装置１００Ｅが、空調対象空間３００に設置されている。空気調和装置１００Ｃは、室外機１０Ｃおよび室内機２０Ｃを有している。また、空気調和装置１００Ｄは、室外機１０Ｄおよび室内機２０Ｄを有している。そして、空気調和装置１００Ｅは、室外機１０Ｅおよび室内機２０Ｅを有している。空気調和装置１００Ｃ、空気調和装置１００Ｄおよび空気調和装置１００Ｅの機器構成などについては、実施の形態１において説明した空気調和装置１００と同様である。

図６は、この発明の実施の形態３に係る制御装置２００の制御に係る構成と制御の流れを説明する図である。図６に示す各部が行う基本的な機能は、実施の形態１および実施の形態２において説明したことと同様である。空調対象空間３００内を空気調和する空気調和装置１００の数が、実施の形態１よりも多いため、実施の形態３の制御装置２００は、演算処理が異なる。

次に、制御装置２００が行う実施の形態１に係る３台の圧縮機３０Ｃ、圧縮機３０Ｄおよび圧縮機３０Ｅの制御について説明する。温度演算部２１０は、温度センサ２０１Ｃ、温度センサ２０１Ｄおよび温度センサ２０１Ｅからのそれぞれの信号に含まれる温度値Ｔ３、温度値Ｔ４および温度値Ｔ５を加算平均する演算を行う。そして、演算したＴａｖｅ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）を、空調対象空間３００の代表温度Ｔ０とする。また、温度演算部２１０は、温度値Ｔ３および温度値Ｔ４の温度差ΔＴ１（＝Ｔ３−Ｔ４）および温度値Ｔ３および温度値Ｔ５の温度差ΔＴ２（＝Ｔ３−Ｔ５）を演算する。ここで、温度差ΔＴ１および温度差ΔＴ２は、正または負のいずれの値でもよい。

空間温度制御部２２０は、代表温度Ｔ０を被制御量とする。そして、空間温度制御部２２０は、実施の形態１などと同様に、代表温度Ｔ０が設定温度ＳＴに近づくように、すべての圧縮機３０における駆動周波数の基準となる基準周波数Ｆを決定する。また、能力演算部２４０は、３台の空気調和装置１００の空調能力の合計が、空調負荷をまかなうことができるように、基準周波数Ｆから、圧縮機３０Ｃの仮周波数ｆ３、圧縮機３０Ｄの仮周波数ｆ４および圧縮機３０Ｅの仮周波数ｆ５を決定する。このとき、圧縮機３０Ｃ、圧縮機３０Ｄおよび圧縮機３０Ｅのそれぞれの容量比率、性能などに基づいて仮周波数ｆ３、仮周波数ｆ４および仮周波数ｆ５を決定する。

一方、温度差制御部２３０は、温度演算部２１０が演算した温度差ΔＴ１および温度差ΔＴ２に基づいて、空調対象空間３００の温度差が小さくなるように、駆動周波数の補正値αを決定する。そして、補正演算部２５０は、補正値αに基づいて仮周波数ｆ４を補正し、圧縮機３０Ｄの指令周波数Ｆ４（＝ｆ４＋α１）を決定する。また、仮周波数ｆ５を補正し、圧縮機３０Ｅの指令周波数Ｆ５（＝ｆ５＋α２）を決定する。ここで、仮周波数ｆ３は、そのまま圧縮機３０Ｃの指令周波数Ｆ３となる。実施の形態３の空気調和装置１００においても、たとえば、冷房運転時においては、室温が周囲より高い方の圧縮機３０の駆動周波数が高くなるように補正する。また、暖房運転時においては、周囲より温度が低い方の圧縮機３０の駆動周波数が高くなるように補正する。

ここで、上述した例では、温度演算部２１０は、温度値Ｔ３および温度値Ｔ４の温度差ΔＴ１および温度値Ｔ３および温度値Ｔ５の温度差ΔＴ２を演算したが、これに限定するものではない。たとえば、３つの温度値のうち、中央値Ｔｍｅｄｉａｎ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）と最大値Ｔｍａｘ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）との温度差および中央値Ｔｍｅｄｉａｎ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）と最小値Ｔｍｉｎ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）との温度差を演算してもよい。このとき、補正演算部２５０は、最大値Ｔｍａｘ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）および最小値Ｔｍｉｎ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）の検出に係る温度センサ２０１に対応する空気調和装置１００の圧縮機３０を、それぞれ補正する。空調対象空間３００内において、温度差が大きい位置に対応する空気調和装置１００の圧縮機３０に対して駆動周波数について補正を行うことで、空調対象空間３００内の温度差をはやく抑え、均一にすることができる。また、温度差が最大となる最大値Ｔｍａｘ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）と最小値Ｔｍｉｎ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）との温度差を演算してもよい。

実施の形態４．
前述した実施の形態１〜実施の形態３において、温度演算部２１０は、各温度センサ２０１の検出に係る温度の平均値を、代表温度Ｔ０と決定するようにしたが、これに限定するものではない。たとえば、実施の形態１および実施の形態２においては、２つの温度センサ２０１の検出に係る温度のいずれか一方を、代表温度Ｔ０としてもよい。また、実施の形態３においては、３つの温度センサ２０１の検出に係る温度のうち、最大値Ｔｍａｘ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）、最小値Ｔｍｉｎ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）または中央値Ｔｍｅｄｉａｎ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）のいずれか１つの温度値を、代表温度Ｔ０としてもよい。

また、温度演算部２１０は、各温度センサ２０１の検出に係る温度により温度差を算出するようにしたが、これに限定するものではない。たとえば、実施の形態１および実施の形態２においては、温度差ΔTを、ΔＴ＝Ｔａｖｅ（Ｔ１，Ｔ２）−Ｔ１またはΔＴ＝Ｔａｖｅ（Ｔ１，Ｔ２）−Ｔ２とし、平均温度との検出した温度との温度差を温度差ΔTとしてもよい。

また、実施の形態３においては、ΔＴ３＝Ｔａｖｅ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）−Ｔ３、ΔＴ４＝Ｔａｖｅ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）−Ｔ４、ΔＴ５＝Ｔａｖｅ（Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５）−Ｔ５とし、平均温度値との温度差を演算してもよい。そして、温度差制御部２３０が、駆動周波数の補正値α３、補正値α４および補正値α５を決定し、補正演算部２５０が、仮周波数ｆ３、仮周波数ｆ４および仮周波数ｆ５をそれぞれ補正するようにしてもよい。温度差ΔＴについては、標準偏差を演算して、温度差などの演算に用いるようにしてもよい。

実施の形態５．
前述した実施の形態１〜実施の形態４では特に示さなかったが、たとえば、補正などにより、圧縮機３０の指令周波数が、圧縮機３０が、設定されている運転可能な最低周波数以下になることがある。たとえば、最低周波数以下の指令周波数となった圧縮機３０を停止させてもよいが、たとえば、空調対象空間３００が広く、空調負荷が小さい場合でも、運転している空気調和装置１００と運転していない空気調和装置１００があると、空調対象空間３００内の温度差が大きくなる。したがって、空気調和装置１００の運転を停止せず、最低周波数で圧縮機３０の駆動を継続する方がよい。

そして、すべての圧縮機３０に対する駆動周波数が、それぞれの最低周波数以下になったとき、はじめて駆動周波数が最も小さい圧縮機３０を停止させるようにし、全部の圧縮機３０が駆動している時間をできるだけ長くする。また、たとえば、室内ファン９０および室外ファン７０の少なくとも一方が、風量を変化させることができる場合には、圧縮機３０は、最低周波数以下での駆動を継続し、冷媒圧力などの運転状態が許容される範囲内で、風量を調整して、空調能力を調整するようにしてもよい。このようにして、圧縮機３０を停止する回数および停止する台数を減らすことができる。

停止させた圧縮機３０を再駆動させるタイミングについて、補正後の指令周波数が駆動可能な最低周波数以上になったときでもよいが、たとえば、最低周波数よりも５％程度大きい駆動周波数以上の指令周波数となったときにするとよい。再駆動させる駆動周波数を最低周波数よりも高く設定することにより、圧縮機３０の駆動周波数が最低周波数以下になることを減らすことができる。このため、制御中の圧縮機３０の発停回数を減らすことができ、安定した室温制御が実現できるとともに、圧縮機３０などを長寿命化させることができる。

また、前述した実施の形態１〜実施の形態４においては、特に示さなかったが、能力演算部２４０が演算する圧縮機３０の駆動周波数の補正値に上限および下限の少なくとも一方を設定してもよい。実施の形態１の制御装置２００においては、補正値αが、正負の値をとるため、上限の設定が下限を設定することになる。そこで、補正値αの上限について説明する。たとえば、圧縮機３０の駆動周波数の最大周波数の１０％を上限に設定する。最大周波数の１０％を上限に設定にすることで、圧縮機３０への負荷が偏るのを防ぐことができる。それだけでなく、たとえば、温度センサ２０１の検出にノイズが入るなど、一時的な異常が起きた場合に、制御が発散することを防ぐことができ、制御の安定性を向上させることができる。ここで、たとえば、駆動周波数の補正値の上限は、最大周波数の１０％でなくてもよい。補正値の上限を大きくとると、複数の圧縮機３０の駆動周波数の差が大きくなって制御をはやくすることができ、補正値の上限を小さくとると、安定性を増すことができる。

また、実施の形態１〜実施の形態４では、圧縮機３０の駆動周波数を変化させることによって熱搬送能力を変更する空気調和装置１００の例を示した。たとえば、運転時における駆動周波数が固定である圧縮機３０の場合、制御装置２００による駆動周波数の指示が、圧縮機３０の駆動周波数ではなく熱搬送能力を指すものであって、たとえば、所定時間における圧縮機３０の駆動時間の比率（割合）を指すものと考えることができる。空気調和装置１００が、圧縮機３０の駆動時間比率を変えることによって、熱搬送能力を変更するようにしたものであってもよい。

また、実施の形態１〜実施の形態４においては、１台の室外機１０に１台の圧縮機３０を搭載しているものとして説明したが、搭載台数はで任意の台数でよい。たとえば、１つの冷媒回路に複数台の圧縮機３０を有していてもよい。また、１台の室外機１０と１台の室内機２０の中に複数の冷媒回路を構成し、複数台の圧縮機３０を有していてもよい。

また、１台の室外機１０と複数台の室内機２０を備える空気調和装置１００としてもよい。また、複数台の室外機１０と１台の室内機２０を備える空気調和装置１００であってもよい。たとえば、一見すると複数の室内機２０を備えた１台の空気調和装置１００でも、内部にそれぞれ圧縮機３０を備えた独立した冷媒回路が複数あり、室内機２０の吹出し口、温度センサ２０１の位置が、空調対象空間３００内の温度差が生じるのに十分な程度に離れていれば、この発明を適用することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 室外機、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ 室内機、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ 圧縮機、４０ 流路切換弁、５０ 絞り装置、６０ 室外熱交換器、７０ 室外ファン、８０ 室内熱交換器、９０ 室内ファン、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ 空気調和装置、２００ 制御装置、２０１，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ，２０１Ｅ 温度センサ、２１０ 温度演算部、２２０ 空間温度制御部、２３０ 温度差制御部、２４０ 能力演算部、２５０ 補正演算部、３００ 空調対象空間。

Claims (17)

1. 同じ空間を空調対象空間とする複数の空気調和装置を制御する制御装置であって、
   各々の前記空気調和装置は、１または複数の圧縮機を有し、冷媒を循環させる冷媒回路を有するものであり、
   前記制御装置は、
   前記空調対象空間において、各々の前記空気調和装置が設置された位置に対応する温度に基づいて、前記空調対象空間の代表温度を決定し、各々の前記空気調和装置における温度差を演算する温度演算部と、
   前記空調対象空間の代表温度が室温設定に近づくように、前記空気調和装置の前記冷媒回路における基準となる基準熱搬送能力を決定する空間温度制御部と、
   前記基準熱搬送能力に基づいて、各々の前記冷媒回路における熱搬送能力を決定する能力演算部と、
   前記空気調和装置における温度差が温度差設定に近づくように、各々の前記冷媒回路における熱搬送能力の補正値を演算する温度差制御部と、
   前記補正値に基づいて、前記冷媒回路における熱搬送能力を補正する補正演算部と
   を備え、
   前記温度差は、前記空調対象空間内の温度分布における差であり、
   前記温度差設定は、前記温度差が小さくなる値である空気調和装置の制御装置。
2. 同じ空間を空調対象空間とする複数の空気調和装置を制御する制御装置であって、
   各々の前記空気調和装置は、１または複数の圧縮機を有し、冷媒を循環させる冷媒回路を有するものであり、
   前記制御装置は、
   前記空調対象空間において、各々の前記空気調和装置が設置された位置に対応する温度に基づいて、前記空調対象空間の代表温度を決定し、各々の前記空気調和装置における温度差を演算する温度演算部と、
   前記空調対象空間の代表温度に基づいて、前記空気調和装置の前記冷媒回路における基準となる基準熱搬送能力を決定する空間温度制御部と、
   前記基準熱搬送能力に基づいて、各々の前記冷媒回路における熱搬送能力を決定する能力演算部と、
   前記空気調和装置における温度差に基づいて、各々の前記冷媒回路における熱搬送能力の補正値を演算する温度差制御部と、
   前記補正値に基づいて、前記冷媒回路における熱搬送能力を補正する補正演算部と
   を備え、
   前記補正演算部が演算した前記補正値に対して、上限または下限の少なくとも一方を設定する空気調和装置の制御装置。
3. 同じ空間を空調対象空間とする複数の空気調和装置を制御する制御装置であって、
   各々の前記空気調和装置は、１または複数の圧縮機を有し、冷媒を循環させる冷媒回路を有するものであり、
   前記制御装置は、
   前記空調対象空間において、各々の前記空気調和装置が設置された位置に対応する温度に基づいて、前記空調対象空間の代表温度を決定し、各々の前記空気調和装置における温度差を演算する温度演算部と、
   前記空調対象空間の代表温度に基づいて、前記空気調和装置の前記冷媒回路における基準となる基準熱搬送能力を決定する空間温度制御部と、
   前記基準熱搬送能力に基づいて、各々の前記冷媒回路における熱搬送能力を決定する能力演算部と、
   前記空気調和装置における温度差に基づいて、各々の前記冷媒回路における熱搬送能力の補正値を演算する温度差制御部と、
   前記補正値に基づいて、前記冷媒回路における熱搬送能力を補正する補正演算部と
   を備え、
   前記温度演算部は、前記空調対象空間内の複数の位置における平均温度値と前記複数の位置における温度との温度差、前記複数の位置における最大温度差または標準偏差のいずれか１つを、前記空気調和装置における温度差として演算する空気調和装置の制御装置。
4. 同じ空間を空調対象空間とする複数の空気調和装置を制御する制御装置であって、
   各々の前記空気調和装置は、１または複数の圧縮機を有し、冷媒を循環させる冷媒回路を有するものであり、
   前記制御装置は、
   前記空調対象空間において、各々の前記空気調和装置が設置された位置に対応する温度に基づいて、前記空調対象空間の代表温度を決定し、各々の前記空気調和装置における温度差を演算する温度演算部と、
   前記空調対象空間の代表温度に基づいて、前記空気調和装置の前記冷媒回路における基準となる基準熱搬送能力を決定する空間温度制御部と、
   前記基準熱搬送能力に基づいて、各々の前記冷媒回路における熱搬送能力を決定する能力演算部と、
   前記空気調和装置における温度差に基づいて、各々の前記冷媒回路における熱搬送能力の補正値を演算する温度差制御部と、
   前記補正値に基づいて、前記冷媒回路における熱搬送能力を補正する補正演算部と
   を備え、
   前記温度演算部は、前記空調対象空間の代表温度と前記複数の位置における温度との温度差、前記複数の位置における最大温度差または標準偏差のいずれか１つを、前記空気調和装置における温度差として演算する空気調和装置の制御装置。
5. 前記制御装置は、前記冷媒回路における熱搬送能力の制御を、前記圧縮機の駆動周波数を制御して行う請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
6. 前記制御装置は、前記冷媒回路における熱搬送能力の制御を、所定時間における前記圧縮機の駆動時間の比率を制御して行う請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
7. 前記補正演算部が演算した前記補正値に対して、上限または下限の少なくとも一方を設定する請求項１または請求項３〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
8. 前記温度演算部は、前記空調対象空間内の複数の位置における温度の平均値、最大値、最小値または中央値のいずれか１つを、前記空調対象空間の前記代表温度に決定する請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
9. 前記温度演算部は、各々の前記空気調和装置に対応して前記空調対象空間内に設置され、設置された位置における温度を検出する複数の温度検出装置の検出に係る温度から、前記空調対象空間の前記代表温度を決定する請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
10. 前記温度演算部は、前記空調対象空間内の複数の位置における平均温度値と前記複数の位置における温度との温度差、前記複数の位置における最大温度差または標準偏差のいずれか１つを、前記空気調和装置における温度差として演算する請求項１、請求項２または請求項５〜請求項９のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
11. 前記温度演算部は、前記空調対象空間の代表温度と前記複数の位置における温度との温度差、前記複数の位置における最大温度差または標準偏差のいずれか１つを、前記空気調和装置における温度差として演算する請求項１、請求項２または請求項５〜請求項９のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
12. 制御対象となる複数の前記空気調和装置におけるすべての前記圧縮機が、それぞれ設定された最低周波数以下になるまで、すべての前記圧縮機の駆動を継続する請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
13. 停止している前記圧縮機を再駆動する際、前記圧縮機に設定された最低周波数よりも大きい駆動周波数での駆動を前記圧縮機に指令する請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
14. 前記補正演算部は、前記複数の空気調和装置が冷房運転を行う場合、前記複数の空気調和装置のうち温度が高い方の空気調和装置の圧縮機の駆動周波数が高くなるように、前記熱搬送能力を補正する請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
15. 前記補正演算部は、前記複数の空気調和装置が暖房運転を行う場合、前記複数の空気調和装置のうち温度が低い方の空気調和装置の圧縮機の駆動周波数が高くなるように、前記熱搬送能力を補正する請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
16. 鉄道車両内の空間を空気調和する空気調和装置を制御対象とする請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の空気調和装置の制御装置。
17. 同じ空間を空調対象空間とする複数の空気調和装置と、
    各々の前記空気調和装置に対応して前記空調対象空間内に設置され、設置された位置における温度を検出する複数の温度検出装置と、
    請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の制御装置と
    を備える空気調和システム。

Images