JPH0464851A - 多室形空気調和機用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は多室形空気調和機の制御装置に関する。

従来の技術 第３図は　多室形空気調和機のシステム構成図であり、
　１は圧縮能力制御器２により能力可変な圧縮［３は冷
暖房サイクルを切り替える四方弁、４は室外熱交換器　
５は室外膨張弁、　６はアキュムレータであり、室外機
７に備えられている。室内機８九　８Ｂ、８Ｃ各々は　
室内熱交換器９ん９Ｂ、９Ｃ，室内膨張弁１０Ａ、　　
ＩＯＢ、　　ＩＯＣ。

室温検知器１１Ａ、　　ＩＩＢ、　　ＩＩＣを備え　各
部屋１２Ａ、　　１２Ｂ、　　１２ｃに設置され　室外
機７および各室内機８Ａ、　　８Ｂ、　　８Ｃの各ガス
仇　および液側を各々ガス側管路１３、および液側管路
１４で接続して閉回路となし　閉回路の内部に冷媒を封
入してなる周知のヒートポンプサイクルである。

上記のように構成された多室形空気調和機の作用様態を
以下に説明する。

冷房運転時は第３図の実線に示す如く、四方弁３の切替
えにより室外熱交換器４は凝縮器　各室内熱交換器９Ａ
、　　９Ｂ、　　９Ｃは蒸発器として働き、各部屋１２
Ａ、、　　１２Ｂ、　　１２Ｃの空気から吸熱すること
により、各部屋１２Ａ、　　１２Ｂ、　　１２Ｃを冷房
する。

暖房運転時（戴　第３図の破線に示す如く、冷媒は循Ｒ
Ｌ、、各室内機８Ａ、　　８Ｂ、　　８Ｃ内の各室内熱
交換器９Ａ、　　９Ｂ、　　９Ｃは凝縮器として働き、
各部屋１２ん　１２Ｂ、１２Ｃの空気に熱を与える。か
かるとき室外熱交換器４は蒸発器として働く。

次Ｉミ　各室内膨張弁１０Ａ、　　ＩＯＢ、　　ＩＯＣ
の作用様態を以下に説明する。各室内膨張弁１０Ａ。

１０Ｂ、ＩＯＣの開度を増加すると、各部屋の冷媒の流
量が増加し　冷房運転時では各部屋］、　２　Ａ。

１２Ｂ、１２Ｃの室温が低下し　暖房運転時では逆に上
昇し　その温度は各室温検知器１１Ａ、ＩＩＢ、ＩＩＣ
により検知される。

次に　上記のように構成された多室形空気調和機のシス
テム制御について第４図を用いて説明する。

第４図ζよ　従来の多室形空気調和機の制御系の概念を
示すブロック線図である。

ｒは過熱度などの冷凍サイクルの状態を表現する量の設
定値および各部屋の設定温度を要素に持つ目標値ペクト
）Ｌｙ、ｕは圧縮機回転数制御信号および各室内膨張弁
開度制御信号を要素に持つ操作量ベクトノｌ／、ｙは過
熱度などの冷凍サイクルの状態を表現する量および各室
温値を要素に持つ出力値ベクトルである。

フィードバックコントローラ１５Ａｌ＆　　例えばＰＩ
Ｄコントローラなどであり、目標値と実測値とのずれの
値と、その微分値およびその積分値などを用いて、実測
値を目標値に一致させようとするものである。前記目標
値ベクトルｒの要素の１つである過熱度などの冷凍サイ
クルの状態を表現する量の設定値に　前記出力値ベクト
ルｙの対応する要素の値が一致するように　コントロー
ラ１５Ａは操作量を演算して、制御対象であるマルチエ
アコン１６の圧縮機の運転する回転数を制御する。また
　前記目標値ベクトルｒの要素である各部屋の設定温度
に　前記出力値ベクトルｙの対応する要素の値が一致す
るよう番へ　　前記コントローラ１５Ａは操作量を演算
して、前記マルチエアコン１６の各室内膨張弁の開度を
制御すも発明が解決しようとする課題 上記のような制御を第４図のコントローラ１５Ａのみで
フィードバックを用いて行なう場合、連応性や頑強性を
確保しようとしてＬ　設置条件などの環境変化により制
御系が不安定になることがあるので連応性、頑強性を高
めることには限界があり、環境変化などを老成して連応
性や頑強性を少し低下させている。このたム　設定温へ
の到達が遅くなったり、頑強性不足が原因で設定温度に
対して偏差などを生じたりする問題がある。

本発明の目的（よ　上記問題を解決し　制御系の安定性
を低下させることなく連応性と定常性能を確保し　外気
温等の環境変化に対しても室温を安定に制御することに
ある。

課題を解決するための手段 本発明（友　標準的設置条件を仮定し　そのときの各部
屋の熱容量と外気温と各部屋の設定温度の差とを乗算す
ることにより得られる各部屋の仮想要求熱量の総和と、
各部屋の設定温度と室温との偏差の加重平均とを用いて
圧縮機の能力を制御することを特徴とする。

また　本発明（戴　標準的設置条件を仮定し　そのとき
の各部屋の熱容量と外気温と各部屋の設定温度の差とを
乗算することにより得られる各部屋の仮想要求熱量と、
各部屋の設定温度と室温との偏差とを用いて前記各室内
膨張弁の開度を制御することにより達成することを特徴
とする。

作用 本発明で（戴　各部屋の設定温度と各室温との偏差を用
いて各室温を制御するだけでなく、外気温等から、標準
的に必要な熱量をあらかじめ計算し操作量としてフィー
ドフォワード的に与えるので設定値変化および起動時に
おいて速い応答が得られる。

また　仮想した標準的な状態と実際の状態とのずれを保
証するためにフィードバック制御を行なう力交　目標値
と実際の値とのずれは　前記標準的状態と実際の状態と
のずれであり、このずれは小さいものとなるので、定常
特性を確保することができも また　外気温を計測することにより、環境変化に対して
も安定した制御を行なうことができる。

実施例 以下、実施例を示す図によって本発明の詳細な説明する
。

第５図は　本発明におけるシステムの制御系の概念を示
すブロック線図であり、コントローラ１５Ｂはフィード
フォワードコントローラであり、ｕＩは前記フィードバ
ックコントローラ＋５Ａにより演算された操作量、　ｕ
２は前記フィードフォワードコントローラ１５Ｂにより
演算された操作量、　ｔは外気温値である。

（具体的実施例１） 第１図ζ戴　本発明におけるシステムの制御装置の一興
体的構成例を示すブロック図である。各部屋設定温外気
温差分値演算器１７Ａ、１７Ｂ。

７Ｃは　各部屋設定温度検知器１８Ａ、１８Ｂ。

１８Ｃの出力と外気温検知器１９の出力を用いて、各部
屋の設定温と外気温の差を演算する。

標準要求熱量総和演算器２０（よ　標準的設置条件を仮
定し　そのときの各部屋の熱容量と、外気温と各部屋の
設定温度の差とを乗算することにより得られる各部屋の
仮想要求熱量の総和を、前記各部屋設定温外気温差分値
演算器１７Ａ、１７Ｂ。

１７Ｃの出力を用いて演算し　操作量演算器２１Ａによ
り前記標準要求熱量総和演算器２０の演算結果は実際の
操作量に換算される。

各部屋温度偏差演算器２２　Ａ、　　２２　Ｂ、　　２
２　ＣＩ友前記各室温検知器＋１Ａ、　　ＩＩＢ、　　
ＩＩＣの出力と前記各部屋設定温度検知器１８Ａ、　　
１８Ｂ、　　１８Ｃの出力とを用いて、各部屋の温度偏
差を演算する。室温偏差加重平均演算器２３（友　前記
各部屋温度偏差演算器２２Ａ、　　２２Ｂ、　　２２Ｃ
の出力を用いて各部屋温度偏差の重み付平均を以下のよ
うな方式で演算する。標準的設置条件を仮定したときの
各部屋の熱容量をＱ　１（ｉ＝１．２．３）、各部屋の
温度偏差をＴｉ（ｉ＝１．２．３）とし　各部屋温度偏
差の重み付平均をＴａとすると、 操作量演算器２１Ｂにより前記室温偏差加重平均演算器
２３の演算結果は実際の操作量に換算される。

操作量演算器２１Ａの出力でフィードフォワード的に圧
縮能力制御器２を制御することにより、圧縮機の能力を
標準的目標能力に到達させる。また　設置条件が必ずし
も仮想した標準条件と一致するとは限らない力交　その
ずれは前記各部屋温度偏差演算器２２Ａ、　　２２Ｂ、
　　２２Ｃにより検出され　操作量演算器２１Ｂの出力
としてフィードバーツク的に前記圧縮能力制御器２を制
御するので、圧縮機の能力を実際の目標能力に到達させ
ることができる。

以上のような方法を用いると、目標状態近傍である標準
的状態に高速に到達させる手段としてフィードフォワー
ドを用（＼　標準的状態と実際の状態とのずれに対して
はフィードバックを用いて微調整するので、設定値と実
際の値の偏差は小さくなり、安定性を低下することなく
速い応答が得られ　定常特性もよいものが得られる。ま
た　外気温変化等の環境変化に対しても安定な制御を行
なうことができる。

本実施例において、第５図におけるｒは圧縮機１の目標
能力値であり、ｙは圧縮機１の能力出力値である。

（具体的実施例２） 第２図は　本発明におけるシステムの制御装置の異なる
具体的構成例を示すブロック図である。

各部屋標準要求熱量演算器２４．Ａ、　　２４Ｂ、　　
２４Ｃ４ｔ　　標準的設置条件を仮定し　そのときの各
部屋の熱容量と、外気温と各部屋の設定温度の差とを乗
算することにより得られる各部屋の仮想要求熱量を前記
各部屋設定温外気温差分値演算器１７Ａ、　　１７Ｂ、
　　１７Ｃの出力を用いて演算し　操作量演算器２５Ａ
により前記各部屋標準要求熱量演算器２４Ａ、　　２４
Ｂ、　　２４Ｃの演算結果は実際の操作量に換算される
。前記各部屋温度偏差演算器２２Ａ、　　２２Ｂ、　　
２２Ｃの出力は　操作量演算器２５Ｂにより実際の操作
量に換算される。

操作量演算器２５Ａの出力でフィードフォワード的に室
内膨張弁制御器２６を制御することにより、各室内膨張
弁開度を標準的目標能力に到達させる。また　設置条件
が必ずしも仮想した標準条件と一致するとは限らない力
丈　そのずれは前記各部屋温度偏差演算器２２Ａ、、　
　２２Ｂ、　　２２Ｃにより検出され　操作量演算器２
５Ｂの出力としてフィードバック的に前記室内膨張弁制
御器２６を制御するので、各室内膨張弁開度を実際の目
標値に到達させることができる。

以上のような方法を用いると、目標状態近傍である標準
的状態に高速に到達させる手段としてフィードフォワー
ドを用（＼　標準的状態と実際の状態とのずれに対して
はフィードバックを用いて微調整するので、設定値と実
際の値の偏差は小さくなり、安定性を低下することなく
速い応答が得られ　定常特性もよいものが得られる。ま
た　外気温変化等の環境変化に対しても安定な制御を行
なうことができる。

本実施例において、第５図におけるｒは各部屋の各室温
設定値ベクトル、　ｙは各室温値ベクトルである。

な抵」二記実施例では室内器が３台の場合を用いて説明
しため（室内器の数はこれに限るものではなく、明らか
に室内器１台の場合においても有効である。また　コン
トローラ１５Ａについて２丁り制御を例に示しため交　
現代制御理論で知られる最適レギュレータなどで構成し
ても有効であることは明白であり、本発明の範囲を越え
るものではない。

発明の効果 本発明により、室温設定値変更時および起動時において
、各室温が速く設定値に到達し　温度のずれも小さくな
る。また　外気温などの環境変化に対しても安定である
ので、快適な空調が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の多室形空気調和機用制御装
置のブロック構成＠　第２図は本発明の異なる実施例の
多室形空気調和機用制御装置のブロック構成図　第３図
は本発明の制御対象となる多室形空気調和機のシステム
構成図　第４図は従来例の多室形空気調和機の制御系の
概念を示すブロック線図　第５図は本発明におけるシス
テムの制御系の概念を示すブロック線図である。 １・・圧縮風　２・・圧縮能力制御銖　１０Ａ、１０Ｂ
、ＩＯＣ・・室内膨張弁、　ＩＩＡ、　　ＩＩＢ、　　
］ＩＯＣ・室温検知縁　１７Ａ、　　１７Ｂ、　　１７
ｃ・・部屋設定温外気温差分値演算器　１８Ａ、１８Ｂ
。 １８Ｃ・・部屋設定温検知器　１９・・外気温検知器２
０・・標準要求熱量総和演算器　２１Ａ、２１Ｂ。 ２５Ａ、２５Ｂ・・操作量演算器　２２Ａ、２２Ｂ。 ２２Ｃ・・部屋温度偏差演算縁　２３・・室温偏差加重
平均演算器　２４Ａ、　　２４Ｂ、　　２４Ｃ・・部屋
標準要求熱量演算凧　２６・・室内膨張弁制御！Ｌ代理
人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名＼　　ζ　　（ ）　　偽　　（ 城 打

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）能力可変な圧縮機、室外熱交換器等を具備する１
   台の室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁等を備えた複
   数台の室内機を前記室外機に並列的に接続した多室形空
   気調和機の運転制御装置であって、外気温を検知する外
   気温検知器と、前記各室内機を設置した各室温を検知す
   る各室温検知器と、前記各部屋の各室温設定値を検知す
   る各部屋設定温検知器と、各部屋の設定温度と外気温の
   差を演算する各部屋設定温外気温差分値演算器と、各部
   屋の設定温度と室温の差を演算する各部屋温度偏差演算
   器と、標準的設置条件を仮定し、そのときの各部屋の熱
   容量と、外気温と各部屋の設定温度の差とを乗算するこ
   とにより得られる各部屋の仮想要求熱量の総和を、前記
   各部屋設定温外気温差分値演算器の出力より演算する標
   準要求熱量総和演算器と、前記各部屋温度偏差演算器の
   出力の重み付平均を演算する室温偏差加重平均演算器と
   、前記標準要求熱量総和演算器の出力にあらかじめ設定
   された第１の係数を乗算する第１操作量演算器と、前記
   室温偏差加重平均演算器の出力より操作量を演算する第
   ２操作量演算器とを備え、前記第１操作量演算器の出力
   と、前記第２操作量演算器の出力との和により、前記圧
   縮機の能力を変化させることを特徴とする多室形空気調
   和機用制御装置。
2. （２）室温偏差加重平均演算器の出力にあらかじめ設定
   された第２の係数を乗算する比例値演算器と、前記室温
   偏差加重平均演算器の出力の一次以上の微分値を演算す
   る微分値演算器群と、前記室温偏差加重平均演算器の出
   力の一次以上の積分値を演算する積分値演算器群と、前
   記比例値演算器の出力と、前記微分値演算器群の出力と
   、前記積分値演算器群の出力との、あらかじめ定められ
   た係数群による線形結合和を演算する第２操作量演算器
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の多室形空気調
   和機用制御装置。
3. （３）能力可変な圧縮機、室外熱交換器等を具備する１
   台の室外機と、室内熱交換器、室内膨張弁等を備えた複
   数台の室内機を前記室外機に並列的に接続した多室形空
   気調和機の運転制御装置であって、外気温を検知する外
   気温検知器と、前記各室内機を設置した各室温を検知す
   る各室温検知器と、前記各部屋の各室温設定値を検知す
   る各部屋設定温検知器と、各部屋の設定温度と外気温の
   差を演算する各部屋設定温外気温差分値演算器と、各部
   屋の設定温度と室温の差を演算する各部屋温度偏差演算
   器と、標準的設置条件を仮定し、そのときの各部屋の熱
   容量と、外気温と各部屋の設定温度の差とを乗算するこ
   とにより得られる各部屋の仮想要求熱量を、前記各部屋
   設定温外気温差分値演算器の出力より演算する各部屋標
   準要求熱量演算器と、前記各室内膨張弁の開度を制御す
   る室内膨張弁制御器と、前記各部屋標準要求熱量演算器
   の出力にあらかじめ設定された第１の係数を乗算する第
   １操作量演算器と、前記各部屋温度偏差演算器の出力よ
   り操作量を演算する第２操作量演算器とを備え、前記第
   １操作量演算器の出力と、前記第２操作量演算器の出力
   との和により、前記前記各室内膨張弁の開度を変化させ
   ることを特徴とする多室形空気調和機用制御装置。
4. （４）各部屋温度偏差演算器の出力にあらかじめ設定さ
   れた第２の係数を乗算する比例値演算器と、前記各部屋
   温度偏差演算器の出力の一次以上の微分値を演算する微
   分値演算器群と、前記各部屋温度偏差演算器の出力の一
   次以上の積分値を演算する積分値演算器群と、前記比例
   値演算器の出力と、前記微分値演算器群の出力と、前記
   積分値演算器群の出力との、あらかじめ定められた係数
   群による線形結合和を演算する第２操作量演算器を備え
   たことを特徴とする請求項３記載の多室形空気調和機用
   制御装置。