WO2014122735A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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WO2014122735A1
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俊昭 熊田
粟飯原 大
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ダイキン工業株式会社
ダイキン ヨーロッパ エヌ.ヴイ.
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    • F25B2700/21152Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration apparatus.
  • the cooling capacity (heating capacity) is selected according to the peak of summer (winter), and when the outside air load is small, such as in the middle of spring or autumn, morning or evening, the operation with partial load is the main.
  • the operating range that can be controlled by the inverter is said to be 20-30% as the lower limit of the rated ratio, and the compressor stops when the operating range is lower than that. In that case, it is necessary to equalize the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant once from the viewpoint of security and the durability of the device, and heat transfer occurs between the refrigerants.
  • the number of times the outdoor thermo-off state is set can be reduced to some extent.
  • the air conditioning loads in each room match, Since it becomes easy to synchronize the timing of the indoor thermo-off state, it is not possible to cope with such a case.
  • the subject of this invention is providing the freezing apparatus which prevents the performance fall by start / stop driving
  • a refrigeration apparatus uses a vapor compression refrigeration cycle to perform temperature control such that each temperature of a plurality of control objects is within a preset allowable temperature range.
  • the apparatus includes a plurality of utilization units, a heat source unit, and a control unit.
  • the utilization unit heats or cools each controlled object.
  • the heat source unit is equipped with a compressor and is connected to the plurality of utilization units.
  • the control unit controls the utilization unit and the heat source unit so that the temperature to be controlled reaches the allowable range of the set temperature.
  • the control unit changes the state of the use unit from the thermo-on state in which the refrigerant is flowing to the refrigerant in the use unit without pausing the heat source unit. Switch to the thermo-off state to stop moving. Furthermore, the control unit stops the compressor of the heat source unit and switches the heat source unit to a dormant state when all the operating utilization units are switched to the thermo-off state. Further, when the heat source unit is in a low capacity state where the heat source unit is likely to be in a dormant state, the control unit forcibly switches the use unit in the thermo-off state among the plurality of use units to the thermo-on state.
  • the refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the first aspect, and when the control unit operates the compressor again in a case where the heat source unit is in a dormant state, it is in a thermo-on state. In addition to the use units, use units that satisfy a predetermined condition among the remaining use units in the thermo-off state are forcibly switched to the thermo-on state. In this refrigeration system, when the heat source unit is frequently turned on and off, so-called start / stop operation, the low-capacity operation and stop of the compressor occur at short time intervals and the performance is significantly reduced.
  • a refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the second aspect, wherein the set temperature is a threshold value for the control unit to make a determination to switch the use unit in the thermo-off state to the thermo-on state.
  • a first threshold value and a second threshold value that is a threshold value for determining that the control unit switches the use unit in the thermo-on state to the thermo-off state are set. Further, the control unit forcibly switches to the thermo-on state with priority given to the use unit group in the thermo-off state that is close to the threshold of the set temperature allowable range.
  • the units close to the first threshold value of the set temperature are switched to the thermo-on state with priority. It can be operated for a long time.
  • the refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the second aspect, wherein the control unit has reached a capacity suitable for high-efficiency operation of the compressor, wherein the total capacity of the utilization unit group in the thermo-on state After that, control for forcibly switching the remaining used units to the thermo-on state is not performed.
  • this refrigeration apparatus it is possible to forcibly switch to the thermo-on state to prevent the number of operating units from being increased unnecessarily, and to prevent a departure from an ideal operating number based on compressor characteristics.
  • a refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein the set temperature is a threshold value for the control unit to make a determination to switch the use unit in the thermo-off state to the thermo-on state.
  • a first threshold value and a second threshold value that is a threshold value for determining that the control unit switches the use unit in the thermo-on state to the thermo-off state are set. Further, when the control unit approaches the situation where the thermo-on state utilization unit group is switched to the thermo-off state, the control unit forcibly switches the thermo-off state utilization unit group close to the first threshold value of the set temperature to the thermo-on state.
  • thermo-off state when the control unit approaches a state in which the use unit group in the thermo-on state is switched to the thermo-off state, the use unit group in the thermo-off state that is close to the first threshold value of the set temperature is forcibly set in the thermo-on state. Since the switching is performed, it is possible to continue the operation of the compressor by returning the rotation speed of the compressor that is below the rotation controllable range by the inverter to the rotation controllable range.
  • the refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein the control unit forcibly switches the remaining use units in the thermo-off state to the thermo-on state and does not switch The consumption amount is predicted, and it is determined whether or not the remaining use units in the thermo-off state are forcibly switched to the thermo-on state.
  • the efficiency of the compressor does not necessarily increase because the number of operating units is increased by forcibly switching to the thermo-on state. Therefore, whether or not the use unit in the thermo-off state is forcibly switched to the thermo-on state is determined based on the advantage from the viewpoint of power consumption.
  • a refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the sixth aspect, wherein the control unit predicts power consumption at least the operating frequency of the compressor, and / or the temperature to be controlled and the outside air temperature. Based on the difference between In this refrigeration apparatus, the predicted value of power consumption is calculated based on the operating frequency of the compressor and / or the difference between the temperature to be controlled and the outside air temperature, so that the prediction accuracy is increased.
  • a refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the sixth aspect, wherein the control unit stores the control performed on the controlled object and the result as a control history, and controls within a predetermined period. From the history, the heat insulation of the control target and the estimated value of the internal load are calculated, and the power consumption is predicted.
  • the control unit stores the control performed on the controlled object and the result as a control history, and controls within a predetermined period. From the history, the heat insulation of the control target and the estimated value of the internal load are calculated, and the power consumption is predicted.
  • the air conditioning load fluctuates depending on the installation conditions, age, etc.
  • the heat insulation of the controlled object and the estimated value of the internal load are calculated from the control history within a predetermined period to predict the power consumption. Therefore, the prediction accuracy is high and reasonable.
  • the refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein each of the utilization units has an expansion valve that depressurizes the refrigerant flowing to the utilization unit during the cooling operation.
  • the control unit adjusts the opening degree of the expansion valve corresponding to the utilization unit that has been forcibly switched to the thermo-on state in a direction that delays switching to the thermo-off state.
  • the compressor can be operated at a highly efficient rotational speed.
  • the use unit in the thermo-off state among the plurality of use units is forcibly switched to the thermo-on state, and the rotation speed of the compressor is returned to the rotation controllable range by the inverter. Therefore, it is possible to suppress the heat source unit from entering a resting state or a low capacity state.
  • an appropriate utilization unit among the utilization units in the thermo-off state is forcibly switched to the thermo-on state, whereby the rotation speed of the compressor is controlled by the inverter. Returning to the rotation controllable range, low-performance driving can be avoided.
  • the one close to the threshold value of the allowable range of the set temperature is preferentially switched to the thermo-on state, so that the compressor can be operated for a longer time in the rotation controllable range by the inverter.
  • the refrigeration apparatus In the refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention, it is prevented that the number of operating units of the indoor unit is forcibly increased by forcibly switching to the indoor thermo-on state, and it is prevented from being far from the ideal operating number based on the compressor characteristics. can do.
  • the compressor In the refrigeration apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the compressor can be kept running by returning the rotation speed of the compressor, which is below the rotation controllable range by the inverter, to the rotation controllable range.
  • whether or not the utilization unit in the thermo-off state is forcibly switched to the thermo-on state is determined based on the superiority from the viewpoint of power consumption, and is rational. It is.
  • the refrigeration apparatus since the predicted value of the power consumption is calculated based on the operating frequency of the compressor and / or the difference between the temperature of the control target and the outside air temperature, the prediction accuracy is increased.
  • the thermal insulation of the control target and the estimated value of the internal load are calculated from the control history within a predetermined period.
  • the prediction accuracy is high and reasonable.
  • the compressor is operated at a highly efficient rotational speed. can do.
  • FIG. 3 is a control block diagram of the air conditioner 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of an air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the air conditioner 1.
  • the air conditioning apparatus 1 is an apparatus used for indoor air conditioning, such as a building, by performing vapor
  • the air conditioner 1 is mainly configured by connecting an outdoor unit 2 and a plurality of (in this embodiment, three) indoor units 4a, 4b, and 4c.
  • the outdoor unit 2 and the plurality of indoor units 4a, 4b, and 4c are connected via a liquid refrigerant communication tube 6 and a gas refrigerant communication tube 7. That is, the vapor compression refrigerant circuit 10 of the air conditioner 1 is configured by connecting the outdoor unit 2 and a plurality of indoor units 4a, 4b, and 4c via the refrigerant communication tubes 6 and 7. .
  • the indoor units 4a, 4b, 4c are installed indoors.
  • the indoor units 4 a, 4 b, 4 c are connected to the outdoor unit 2 via the refrigerant communication pipes 6, 7 and constitute a part of the refrigerant circuit 10. Since the indoor unit 4b and the indoor unit 4c have the same configuration as that of the indoor unit 4a, only the configuration of the indoor unit 4a will be described here.
  • the configurations of the indoor units 4b and 4c each part of the indoor unit 4a will be described. Subscript b or subscript c is attached instead of subscript a, and description of each part is omitted.
  • the indoor unit 4 a mainly has an indoor refrigerant circuit 10 a that constitutes a part of the refrigerant circuit 10.
  • the indoor refrigerant circuit 10a includes an indoor expansion valve 41a and an indoor heat exchanger 42a.
  • the indoor expansion valve 41a is an electric expansion valve connected to the liquid side of the indoor heat exchanger 42a.
  • the indoor expansion valve 41a adjusts the flow rate of the refrigerant by reducing the pressure of the refrigerant flowing through the indoor refrigerant circuit 10a.
  • the indoor heat exchanger 42a is a cross fin type fin-and-tube heat exchanger. In the indoor heat exchanger 42a, heat is exchanged between the refrigerant and the room air.
  • the indoor heat exchanger 42a functions as a refrigerant condenser during heating operation and as a refrigerant evaporator during cooling operation.
  • Indoor fans 43a, 43b, 43c The indoor fan 43a is disposed in the vicinity of the indoor heat exchanger 42a in order to send indoor air to the indoor heat exchanger 42a.
  • the indoor fan 43a is driven by the indoor fan motor 44a.
  • the liquid side temperature sensor 45a is provided on the liquid side of the indoor heat exchanger 42a, and detects the refrigerant temperature in the liquid state or the gas-liquid two-phase state.
  • the gas side temperature sensor 46a is provided on the gas side of the indoor heat exchanger 42a and detects the refrigerant temperature in the gas state.
  • the indoor temperature sensor 47 a is provided on the indoor air inlet side of the indoor unit 4 a and detects the indoor temperature in the indoor unit 4.
  • the indoor side control part 48a controls operation
  • the indoor side control unit 48a has a CPU and a memory, exchanges control signals and the like with the remote controller 49a for individually operating the indoor unit 4a, and exchanges control signals with the outdoor unit 2. Communicate.
  • the remote controller 49a allows the user to make various settings related to the air conditioning operation and run / stop commands.
  • Outdoor unit 2 The outdoor unit 2 is installed outdoors.
  • the outdoor unit 2 is connected to the indoor units 4a, 4b, and 4c via the refrigerant communication pipes 6 and 7, and constitutes an outdoor refrigerant circuit 10d that is a part of the refrigerant circuit 10.
  • the outdoor refrigerant circuit 10d includes a compressor 21, a four-way switching valve 22, an outdoor heat exchanger 23, an accumulator 24, an outdoor expansion valve 25, a liquid side closing valve 26, and a gas side closing valve 27. Have.
  • Compressor 21 The compressor 21 is supplied with electric power through an inverter device (not shown), and the operating capacity can be varied by changing the output frequency (that is, the rotation speed) of the inverter device. ing.
  • the four-way switching valve 22 switches the direction of refrigerant flow.
  • the four-way switching valve 22 connects the discharge side of the compressor 21 and the gas side of the outdoor heat exchanger 23 and connects the suction side of the compressor 21 and the gas refrigerant communication pipe 7 (FIG. 1).
  • the outdoor heat exchanger 23 functions as a refrigerant condenser, and the indoor heat exchangers 42a, 42b, and 42c function as a refrigerant evaporator.
  • the four-way switching valve 22 connects the discharge side of the compressor 21 and the gas refrigerant communication pipe 7 and connects the suction side of the compressor 21 and the gas side of the outdoor heat exchanger 23 during heating operation (
  • the indoor heat exchangers 42a, 42b, and 42c function as a refrigerant condenser, and the outdoor heat exchanger 23 functions as a refrigerant evaporator.
  • Outdoor heat exchanger 23 is a cross-fin type fin-and-tube heat exchanger. In the outdoor heat exchanger 23, heat is exchanged between the refrigerant and the outdoor air.
  • the outdoor heat exchanger 23 functions as a refrigerant condenser during the cooling operation and as a refrigerant evaporator during the heating operation.
  • Outdoor fan 28 The outdoor fan 28 is provided in the vicinity of the outdoor heat exchanger 23 in order to send outdoor air to the outdoor heat exchanger 23.
  • the outdoor fan 28 is rotationally driven by an outdoor fan motor 28a.
  • the accumulator 24 is a sealed container connected between the four-way switching valve 22 and the suction side of the compressor 21.
  • Outdoor expansion valve 25 The outdoor expansion valve 25 is an electric expansion valve connected to the liquid side of the outdoor heat exchanger 23. The outdoor expansion valve 25 depressurizes the refrigerant flowing through the outdoor refrigerant circuit 10d.
  • Liquid side closing valve 26 and gas side closing valve 27 are valves provided at connection ports with external devices and pipes (specifically, the liquid refrigerant communication pipe 6 and the gas refrigerant communication pipe 7).
  • the liquid side closing valve 26 is connected to the outdoor expansion valve 25.
  • the gas side closing valve 27 is connected to the four-way switching valve 22.
  • the outdoor unit 2 is provided with various sensors.
  • the suction pressure sensor 29 detects the suction pressure Ps of the compressor 21.
  • the discharge pressure sensor 30 detects the discharge pressure Pd of the compressor 21.
  • the suction temperature sensor 31 detects the suction temperature of the compressor 21.
  • the discharge temperature sensor 32 detects the discharge temperature of the compressor 21.
  • the suction temperature sensor 31 is provided on the inlet side of the accumulator 24.
  • the liquid side temperature sensor 33 is provided on the liquid side of the outdoor heat exchanger 23 and detects the temperature of the refrigerant in the liquid state or the gas-liquid two-phase state.
  • the outdoor air temperature sensor 34 is provided on the outdoor air inlet side of the outdoor unit 2 and detects the outdoor air temperature in the outdoor unit 2.
  • Outdoor control unit 35 The outdoor side control unit 35 controls the operation of each unit constituting the outdoor unit 2.
  • the outdoor control unit 35 includes an inverter circuit that controls the CPU, the memory, and the compressor 21, and controls signals and the like with the indoor side control units 48a, 48b, and 48c of the indoor units 4a, 4b, and 4c. Can be exchanged.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the air conditioner 1.
  • the control unit 8 illustrated in FIG. 1 is a generic name including the remote controllers 49a, 49b, and 49c, the indoor side control units 48a, 48b, and 48c, and the outdoor side control unit 35.
  • the control unit 8 receives detection signals from various sensors 29 to 34, 45a to 45c, 46a to 46c, and 47a to 47c. Further, the control unit 8 controls the various devices 21a, 22, 25, 28a, 41a to 41c, and 44a to 44c based on these detection signals and the like, and performs an air conditioning operation (cooling operation and heating operation).
  • the high-pressure gas refrigerant sent to the outdoor heat exchanger 23 is cooled and condensed by exchanging heat with the outdoor air supplied from the outdoor fan 28 in the outdoor heat exchanger 23 to become a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant is sent from the outdoor unit 2 to the indoor units 4a, 4b, and 4c via the outdoor expansion valve 25, the liquid-side closing valve 26, and the liquid refrigerant communication pipe 6.
  • the high-pressure liquid refrigerant is decompressed by the indoor expansion valves 41a, 41b, and 41c to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • This low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is sent to the indoor heat exchangers 42a, 42b, and 42c.
  • the indoor heat exchangers 42a, 42b, and 42c the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is heated and evaporated by exchanging heat with the indoor air supplied from the indoor fans 43a, 43b, and 43c. Becomes a refrigerant.
  • the low-pressure gas refrigerant is sent from the indoor units 4a, 4b, and 4c to the outdoor unit 2 via the gas refrigerant communication pipe 7.
  • the low-pressure gas refrigerant sent to the outdoor unit 2 is sent to the accumulator 24 via the gas-side closing valve 27 and the four-way switching valve 22. Then, the low-pressure gas refrigerant sent to the accumulator 24 is again sucked into the compressor 21.
  • the high-pressure gas refrigerant is sent to the indoor heat exchangers 42a, 42b, and 42c.
  • the indoor heat exchangers 42a, 42b, and 42c the high-pressure gas refrigerant is cooled and condensed by exchanging heat with the indoor air supplied from the indoor fans 43a, 43b, and 43c, and becomes a high-pressure liquid refrigerant. Sent to 2.
  • the refrigerant is sent to the outdoor expansion valve 25 via the liquid-side closing valve 26, and is decompressed by the outdoor expansion valve 25 to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is sent to the outdoor heat exchanger 23.
  • the outdoor heat exchanger 23 the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is heated and evaporated by exchanging heat with the outdoor air supplied from the outdoor fan 28 to become a low-pressure gas refrigerant.
  • This low-pressure gas refrigerant is sent to the accumulator 24 via the four-way switching valve 22. Then, the low-pressure gas refrigerant sent to the accumulator 24 is again sucked into the compressor 21.
  • the indoor temperature control sets an allowable range (for example, ⁇ 1 ° C.) for the set temperatures Tras, Trbs, Trcs of each indoor unit 4a, 4b, 4c, Perform indoor thermo-on, outdoor thermo-off, and outdoor thermo-on.
  • an allowable range for example, ⁇ 1 ° C.
  • the indoor thermo-off means that when the indoor unit is performing the air conditioning operation within the allowable range of the set temperature, if the indoor temperature deviates from the allowable range of the set temperature, the indoor unit stops the air conditioning operation. is there.
  • the indoor thermo-ON means that the air-conditioning operation of the corresponding indoor unit is resumed when the indoor unit is in the indoor thermo-off state when the indoor temperature is out of the set temperature allowable range.
  • the outdoor thermo-off means that the compressor 21 is stopped when all the indoor units performing the air-conditioning operation are in the indoor thermo-off state.
  • the outdoor thermo-on is to restart the compressor 21 when at least one indoor unit is in the indoor thermo-on state in the outdoor thermo-off state.
  • the upper threshold values Trax, Trbx, Trcx within the allowable range of the set temperature in each indoor unit 4a, 4b, 4c are values obtained by adding the upper limit widths ⁇ Tax, ⁇ Tbx, ⁇ Tcx to the set temperatures Tras, Trbs, Trcs.
  • the lower threshold values Tran, Trbn, and Tcn of the set temperature allowable range in each of the indoor units 4a, 4b, and 4c are values obtained by subtracting the lower limit widths ⁇ Tan, ⁇ Tbn, and ⁇ Tcn from the set temperatures Tras, Trbs, and Trcs.
  • the control unit 8 opens the indoor expansion valve 41a so that the refrigerant flows into the indoor heat exchanger 42a. To do. Thereby, indoor unit 4a will be in the state of indoor thermo-on in which heat exchange between a refrigerant and room air is performed. Further, when all the indoor units 4a, 4b, 4c are in the indoor thermo-off state when the indoor units 4a, 4b, 4c are performing the cooling operation, the control unit 8 stops the compressor 21, The flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 is stopped.
  • the air conditioning apparatus 1 is instructed to perform the cooling operation, the air conditioning apparatus 1 is substantially in the outdoor thermo-off state in which all the cooling operations are stopped.
  • the control unit 8 opens the indoor expansion valve 41a of the indoor unit 4a and activates the compressor 21 to generate a refrigerant circuit. 10 and the refrigerant flow through the indoor heat exchanger 42a.
  • the air conditioning apparatus 1 will be in an outdoor thermo-ON state, and the indoor unit 4a will be in an indoor thermo-ON state.
  • indoor unit 4a will be in the state of indoor thermo-on in which heat exchange between a refrigerant and room air is performed.
  • the control unit 8 stops the compressor 21, The flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 is stopped.
  • the air conditioning apparatus 1 is instructed to perform the heating operation, the air conditioning apparatus 1 is substantially in an outdoor thermo-off state in which all the heating operations are stopped.
  • the control unit 8 opens the indoor expansion valve 41a of the indoor unit 4a and activates the compressor 21 to activate the refrigerant circuit. 10 and the refrigerant flow through the indoor heat exchanger 42a.
  • the air conditioning apparatus 1 will be in an outdoor thermo-ON state
  • the indoor unit 4a will be in an indoor thermo-ON state.
  • the indoor temperature Tra, Trb, Trc in each indoor unit 4a, 4b, 4c is set to the indoor temperature in each indoor unit 4a, 4b, 4c.
  • the cooling capacity or the heating capacity is appropriately controlled according to the air conditioning load so that the temperature becomes Tras, Trbs, Trcs.
  • FIG. 4 is a diagram showing a temporal change in the indoor thermo on / off state for each of the normal control and the start / stop operation avoidance control in the cooling operation.
  • an indoor unit 4a is installed in a room A
  • an indoor unit 4b is installed in a room B
  • an indoor unit 4c is installed in a room C.
  • the constant temperatures Tras, Trbs, and Trcs of the rooms A, B, and C are all 24 ° C.
  • the allowable range is ⁇ 1 ° C. Therefore, the upper thresholds Trax, Trbx, Trcx are 25 ° C., and the lower thresholds Tran, Trbn, Trcx are 23 ° C.
  • FIG. 4 is a diagram showing a change with time of the indoor thermo on / off state during normal control. As shown in the figure, even if the indoor unit 4a in the room A enters the indoor thermo-on state 5 minutes after a certain point in time, the indoor units 4b and 4c in the rooms B and C are in the indoor thermo-off state. No. 21 performs low-capacity operation, and 5 minutes later (after 10 minutes in total), the indoor unit 4a is again in the indoor thermo-off state.
  • the room temperatures of the rooms A, B, and C are all within the allowable range of the set temperature, all the indoor units 4a, 4b, and 4c are in the indoor thermo-off state, and the compressor 21 is stopped and the outdoor thermo-off state is established. Thereafter, since the indoor unit 4b in the room B enters the indoor thermo-on state, the compressor 21 restarts and enters the outdoor thermo-on state.
  • the low-capacity operation and stop of the compressor occur at short time intervals, it is estimated that the performance is remarkably deteriorated.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a change with time in the indoor thermo on / off state when the start / stop operation avoidance control is performed.
  • the room A is the main air conditioning operation, and the rooms B and C are subordinate.
  • the indoor unit 4a in the room A enters the indoor thermo-on state 5 minutes after a certain point in time, the indoor units 4b and 4c in the rooms B and C are normally in the indoor thermo-off state.
  • the indoor units 4b and 4c are also forcibly switched to the indoor thermo-on state. Therefore, since the rotation speed of the compressor 21 returns to the rotation controllable range by the inverter, it is possible to avoid the low-performance operation.
  • step S1 the control unit 8 determines whether or not an air conditioning operation involving the operation of the compressor 21 is performed.
  • the control unit 8 proceeds to step S2 and performs the air conditioning operation. If not, it is continuously monitored whether or not an air conditioning operation involving the operation of the compressor 21 is performed.
  • step S2 the control unit 8 determines whether or not the outdoor unit 2 is in a state of being likely to start and stop operation, and when it is determined that it is likely to be in the start and stop operation, step S3.
  • step S3 the control unit 8 determines whether or not the outdoor unit 2 is in a state of being likely to start and stop operation, and when it is determined that it is likely to be in the start and stop operation.
  • the state where the start / stop operation is likely to occur is a state where the rotational speed of the compressor 21 has reached the rated ratio of 20%.
  • the control part 8 detects the indoor unit of an indoor thermo-off state in step S3. Normally, when the outdoor unit 2 is likely to start / stop operation, one or more indoor units are in the indoor thermo-off state, and thus are always detected.
  • step S4 the control unit 8 switches the indoor unit in the indoor thermo-off state to the indoor thermo-on state.
  • step S5 determines again in step S5 whether or not the outdoor unit 2 is in a state of being likely to start and stop operation, and determines that the outdoor unit 2 is likely to be in a start and stop operation.
  • step S6 determines with it not being in the state which is likely to become a start / stop driving
  • step S6 the control unit 8 calculates a predicted power consumption value Qs during start / stop operation and a predicted power consumption value Qc during continuous operation.
  • the control unit 8 calculates the predicted power consumption value Qs and the predicted power consumption value Qc based on at least the rotational speed of the compressor 21 and / or the difference between the room temperature and the outside air temperature.
  • step S7 the control unit 8 determines whether or not the predicted power consumption value Qs during start / stop operation is greater than the predicted power consumption value Qc during continuous operation. If Qs> Qc, the process proceeds to step S3. Returning to step S8 when Qs ⁇ Qc.
  • step S8 the control unit 8 determines whether or not the compressor 21 has been restarted after stopping, and proceeds to step S9 when determining that the compressor 21 has been restarted. When it is determined that the compressor 21 has not been restarted, it is continuously monitored whether or not the compressor 21 has been restarted.
  • step S9 the control unit 8 detects the indoor unit in the indoor thermo-off state.
  • step S10 the controller 8 forcibly switches to the indoor thermo-on state with priority given to the detected indoor units in the indoor thermo-off state that are close to the upper threshold of the set temperature allowable range.
  • step S11 the control unit 8 calculates the total capacity Cr of the indoor unit group in the thermo-on state.
  • the controller 8 calculates a capacity Cc suitable for high-efficiency operation of the compressor 21 in step S12.
  • Step S13 the control unit 8 determines whether or not the total capacity Cr of the use unit group in the thermo-on state has reached the capacity Cc suitable for high-efficiency operation of the compressor 21 (Cr ⁇ Cc). The control is terminated when it is determined that Cr ⁇ Cc, and the process returns to step S9 when it is determined that Cr ⁇ Cc is not satisfied.
  • step S13 it is determined whether or not the number of operating indoor units that are forcibly switched to the indoor thermo-on state is far from the ideal operating number based on the compressor characteristics.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating temporal changes in the indoor thermo on / off state for each of the normal control, the start / stop operation avoidance control, and the start / stop operation avoidance control according to Modification 1 in the cooling operation.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a temporal change in the indoor thermo on / off state for the normal control, the middle stage for start / stop operation avoidance control according to the embodiment, and the lower stage for start / stop operation avoidance control according to Modification 1.
  • the timing at which the indoor units 4a, 4b, and 4c are in the indoor thermo-off state is shifted.
  • the control unit 8 switches the indoor units 4b and 4c to the indoor thermo-off state.
  • the indoor units 4b and 4c are switched to the indoor thermo-off state at the same timing as the indoor unit 4a is switched to the indoor thermo-off state. Therefore, the compressor 21 can always operate at a highly efficient rotational speed.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating temporal changes in the indoor thermo on / off state for each of the normal control, the start / stop operation avoidance control, and the start / stop operation avoidance control according to Modification 2 in the cooling operation.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a temporal change in the indoor thermo on / off state for the normal control in the upper stage, the start / stop operation avoidance control according to the above embodiment in the upper stage, and the start / stop operation avoidance control according to the second modification in the lower stage.
  • the room A is the room with the largest air conditioning load, and the switching of the indoor thermo on / off state of the indoor units 4b and 4c is forcibly followed by the indoor thermo on / off state of the indoor unit 4a.
  • the indoor unit 4a quickly enters the indoor thermo-ON state, and even if the room temperature of the rooms B and C is about 0.3 to 0.5 degrees lower than the set temperature of 24 ° C., the indoor unit 4b , 4c are forcibly switched to the indoor thermo-on state.
  • the room temperatures of the rooms B and C are controlled in a range narrower than the allowable range of the set temperature.
  • the air conditioning load fluctuates depending on the installation conditions, years of use, etc.
  • monitoring of predetermined data for a predetermined period is performed, and based on the result, the optimum operating point of the system is monitored.
  • an algorithm for optimal operation may be constructed.
  • the predetermined data is air conditioning operation data, weather data, and building data.
  • the air conditioning operation data includes at least the operating state of the outdoor unit 2 and the indoor units 4a, 4b, and 4c, the air conditioning load, and the power consumption.
  • the weather data includes at least the outside temperature, humidity, and weather forecast data.
  • the building characteristic data includes at least heat insulation performance, operation data such as a building operation date, refrigerant system data, and refrigerant pipe length. From the above data, the air-conditioning operation state, the air-conditioning load, and the power consumption when the conventional control is continued are predicted (hereinafter referred to as conventional control prediction logic).
  • the air-conditioning operation state, the air-conditioning load, and the power consumption when the start / stop operation avoidance control is executed are predicted (referred to as the prediction logic of the start / stop operation avoidance control).
  • the prediction logic of the start / stop operation avoidance control Prior to forecasting, if the number of indoor units is large, the number of units is narrowed based on the compressor characteristics. Further, when a plurality of refrigerant systems are present in one room, it is determined which of the refrigerant systems is preferably operated. Based on them, the indoor thermo-ON state time of the indoor units to be operated is made uniform, and the control system of the indoor expansion valves 41a, 41b, 41c, the indoor fans 43a, 43b, The control method of 43c is constructed. Then, from the prediction logic of the conventional control and the prediction logic of the start / stop operation avoidance control, the energy saving effect is compared to determine whether to execute the start / stop operation avoidance control.
  • the existing control unit 8 may run out of storage capacity, so that an external controller can be connected to the outdoor unit 2 for control.
  • the air conditioner 1 does not randomly select the indoor units 4a, 4b, 4c in the indoor thermo-off state, but instead switches to the indoor thermo-on state with priority given to those close to the threshold value of the set temperature allowable range. 21 can be operated for a longer time in the range in which rotation can be controlled by the inverter.
  • the operation of the compressor 21 can be continued by returning the rotation speed of the compressor 21 that has become below the rotation controllable range by the inverter to the rotation controllable range.
  • an air conditioner is described as an example of a refrigeration apparatus.
  • the present invention is not limited to an air conditioner, and for example, temperature is similarly controlled. It can also be applied to hot water heating.
  • FIG. 8 is a perspective view of a hot water supply and heating apparatus 101 according to another embodiment of the present invention.
  • the hot water supply and heating apparatus 101 includes an outdoor unit 102, an indoor unit 104, a hot water storage tank 106, and a hot water valve 108.
  • the outdoor unit 102 and the indoor unit 104 are connected via a liquid refrigerant communication tube and a gas refrigerant communication tube to constitute a vapor compression refrigerant circuit.
  • a water heat exchanger for exchanging heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant and water is disposed in the indoor unit 104, and the water heated there passes through the hot water storage tank 106 and the hot water valve 108 to the floor of the room 1.
  • the refrigeration apparatus according to the present invention is useful for an air conditioner and a hot water heater / heater.
  • Air conditioning equipment (refrigeration equipment) 2 Outdoor unit (heat source unit) 4a, 4b, 4c Indoor unit (use unit) 8 Control part 21 Compressor 41a, 41b, 41c Indoor expansion valve

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Abstract

 発停運転による性能低下を防止する冷凍装置を提供する。空気調和装置(1)では、室外ユニット(2)が休止状態になりそうな低能力状態のときは、圧縮機(21)の回転数がインバータによる回転制御可能域以下になっていると想定されるので、複数の室内ユニット(4a,4b,4c)のうちの室内サーモオフ状態の室内ユニットを強制的に室内サーモオン状態に切り換えて、圧縮機(21)の回転数をインバータによる回転制御可能域に戻してやることによって、室外ユニット(2)が休止状態あるいは低能力状態になることを抑制することができる。

Description

冷凍装置
 本発明は、冷凍装置に関する。
 近年、建物の断熱性能が向上し、さらには換気流量制御などの導入によって建物の冷房負荷(暖房負荷)は減少する傾向にある。冷房能力(暖房能力)は夏(冬)のピーク時に合わせて選定されており、春や秋の中間期、朝夕等、外気負荷が小さい場合には、部分負荷での運転がメインになる。一般的にインバータで制御可能な運転領域は定格比で20-30%が下限と言われており、それ以下の運転領域になると圧縮機は停止してしまう。
 その場合、保安面、機器の耐久面から、一旦高圧冷媒と低圧冷媒を均圧する必要があり、冷媒間での熱移動が発生する。それゆえ、頻繁にOn/Offを繰り返した場合(以下、発停運転という)には、定格性能(COP)や季節変動を考慮した性能(APF)には影響がないものの、実際の建物における性能(システム性能)が低下する可能性がある。
 これに対して、例えば、特許文献1(特開2002-61925号公報)では、室外サーモオフの状態になる回数等に基づいて、冷房運転における蒸発温度の目標値や暖房運転における凝縮温度の目標値に補正を施すことによって、空調能力をできるだけ空調負荷に合わせるようにしている。
 しかしながら、特許文献1に記載の空調能力の調節方法では、室外サーモオフの状態になる回数をある程度は少なくすることができるが、各室内の空調負荷が一致するような場合には、各室内ユニットが室内サーモオフの状態になるタイミングが同期しやすくなるため、このような場合にまで対応することはできない。
 本発明の課題は、発停運転による性能低下を防止する冷凍装置を提供することにある。
 本発明の第1観点に係る冷凍装置は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、複数の制御対象の各温度が予め設定されている設定温度の許容範囲内となるように温度制御を行う冷凍装置であって、複数の利用ユニットと、熱源ユニットと、制御部とを備えている。利用ユニットは、制御対象それぞれを加熱または冷却する。熱源ユニットは、圧縮機を搭載し、上記複数の利用ユニットと接続される。制御部は、制御対象の温度が設定温度の許容範囲内に到達するように利用ユニット及び熱源ユニットを制御する。また、制御部は、制御対象の温度が設定温度の許容範囲内に到達したとき、利用ユニットの状態を冷媒が流れている状態のサーモオン状態から、熱源ユニットを休止させることなく利用ユニット内の冷媒移動を止める状態のサーモオフ状態へ切り換える。さらに、制御部は、稼働している全ての利用ユニットがサーモオフ状態に切り換わったとき、熱源ユニットの圧縮機を停止して熱源ユニットを休止状態に切り換える。さらに、制御部は、熱源ユニットが休止状態になりそうな低能力状態のとき、複数の利用ユニットのうちのサーモオフ状態の利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換える。
 この冷凍装置では、熱源ユニットが休止状態になりそうな低能力状態のときは、圧縮機の回転数がインバータによる回転制御可能域以下になっていると想定されるので、複数の利用ユニットのうちのサーモオフ状態の利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換えて、圧縮機の回転数をインバータによる回転制御可能域に戻してやることによって、熱源ユニットが休止状態あるいは低能力状態になることを抑制することができる。
 本発明の第2観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置であって、制御部が、熱源ユニットが休止状態となった場合において再び圧縮機を運転するとき、サーモオン状態となった利用ユニットに加えて、残りのサーモオフ状態の利用ユニットのうち所定条件を満たす利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換える。
 この冷凍装置では、熱源ユニットが頻繁にオン/オフの状態を繰り返す、いわゆる、発停運転になった場合、圧縮機の低能力運転と停止とが短い時間間隔で発生し性能が著しく低下していると推測される。それゆえ、圧縮機再起動の際に、サーモオフ状態の利用ユニットのうち適当な利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換えることによって、圧縮機の回転数がインバータによる回転制御可能域に戻り、低能力運転を回避することができる。
 本発明の第3観点に係る冷凍装置は、第2観点に係る冷凍装置であって、設定温度には、制御部がサーモオフ状態の利用ユニットをサーモオン状態に切り換える判断を行うための閾値となる第1閾値と、制御部がサーモオン状態の利用ユニットをサーモオフ状態に切り換える判断を行うための閾値となる第2閾値とが設定されている。さらに、制御部が、サーモオフ状態の利用ユニット群のうち設定温度の許容範囲の閾値に近いものを優先して強制的にサーモオン状態に切り換える。
 この冷凍装置では、無作為にサーモオフ状態の利用ユニットを選択するのではなく、設定温度の第1閾値に近いものを優先してサーモオン状態に切り換えるので、圧縮機をインバータによる回転制御可能域でより長く稼働させることができる。
 本発明の第4観点に係る冷凍装置は、第2観点に係る冷凍装置であって、制御部が、サーモオン状態の利用ユニット群の合計容量が圧縮機の高効率運転に適した容量に達した後は、残りの利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換える制御を行わない。
 この冷凍装置では、強制的にサーモオン状態に切り換えて利用ユニットの稼働台数をむやみに増やすことを防止し、圧縮機特性に基づく理想の稼働台数からかけ離れることを防止することができる。
 本発明の第5観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置であって、設定温度には、制御部がサーモオフ状態の利用ユニットをサーモオン状態に切り換える判断を行うための閾値となる第1閾値と、制御部がサーモオン状態の利用ユニットをサーモオフ状態に切り換える判断を行うための閾値となる第2閾値とが設定されている。さらに、制御部が、サーモオン状態の利用ユニット群をサーモオフ状態に切り換える状況に近づいたとき、サーモオフ状態の利用ユニット群のうち設定温度の第1閾値に近いものを強制的にサーモオン状態に切り換える。
 この冷凍装置では、制御部が、サーモオン状態の利用ユニット群をサーモオフ状態に切り換える状況に近づいたとき、サーモオフ状態の利用ユニット群のうち設定温度の第1閾値に近いものを強制的にサーモオン状態に切り換えるので、インバータによる回転制御可能域以下になった圧縮機の回転数を、回転制御可能域に戻して圧縮機の稼働を継続させることができる。
 本発明の第6観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置であって、制御部が、残りのサーモオフ状態の利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換えた場合および切り換えない場合の電力消費量を予測し、残りのサーモオフ状態の利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換える否かの判断を行う。
 この冷凍装置では、強制的にサーモオン状態に切り換えて利用ユニットの稼働台数を増やしたからといって必ずしも圧縮機の効率が高まるものではない。それゆえ、サーモオフ状態の利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換えるか否かを、消費電力量の観点から視た優位性に基づいて判断している。
 本発明の第7観点に係る冷凍装置は、第6観点に係る冷凍装置であって、制御部が、電力消費量の予測を少なくとも圧縮機の運転周波数、及び/又は制御対象の温度と外気温度との差に基づいて行う。
 この冷凍装置では、電力消費量の予測値を圧縮機の運転周波数、及び/又は制御対象の温度と外気温度との差に基づいて算出するので、予測精度が高まる。
 本発明の第8観点に係る冷凍装置は、第6観点に係る冷凍装置であって、制御部が、制御対象に対して行った制御とその結果を制御履歴として保存し、所定期間内の制御履歴から制御対象の断熱性、及び内部負荷の推測値を算出し、電力消費量の予測を行う。
 この冷凍装置では、据付条件や使用年数などによって空調負荷が変動することに鑑みて、所定期間内の制御履歴から制御対象の断熱性、及び内部負荷の推測値を算出し、電力消費量の予測を行うことができるので、予測精度が高く合理的である。
 本発明の第9観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置であって、利用ユニットそれぞれが、冷房運転時に利用ユニットに流れる冷媒を減圧する膨張弁を有している。制御部は、強制的にサーモオン状態に切り換えられた利用ユニットに対応する膨張弁の開度を、サーモオフ状態への切り換えを遅らせる方向へ調整する。
 この冷凍装置では、負荷の大きい利用ユニットのサーモオフ状態へ切り換わるタイミングと同じタイミングで他の利用ユニットがサーモオフ状態へ切り換わるので、圧縮機は高効率な回転数で稼働することができる。
 本発明の第1観点に係る冷凍装置では、複数の利用ユニットのうちのサーモオフ状態の利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換えて、圧縮機の回転数をインバータによる回転制御可能域に戻してやることによって、熱源ユニットが休止状態あるいは低能力状態になることを抑制することができる。
 本発明の第2観点に係る冷凍装置では、圧縮機再起動の際に、サーモオフ状態の利用ユニットのうち適当な利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換えることによって、圧縮機の回転数がインバータによる回転制御可能域に戻り、低能力運転を回避することができる。
 本発明の第3観点に係る冷凍装置では、設定温度の許容範囲の閾値に近いものを優先してサーモオン状態に切り換えるので、圧縮機をインバータによる回転制御可能域でより長く稼働させることができる。
 本発明の第4観点に係る冷凍装置では、強制的に室内サーモオン状態に切り換えて室内ユニットの稼働台数をむやみに増やすことを防止し、圧縮機特性に基づく理想の稼働台数からかけ離れることを防止することができる。
 本発明の第5観点に係る冷凍装置では、圧縮機をインバータによる回転制御可能域以下になった圧縮機の回転数を、回転制御可能域に戻して圧縮機の稼働を継続させることができる。
 本発明の第6観点に係る冷凍装置では、サーモオフ状態の利用ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換えるか否かを、消費電力量の観点から視た優位性に基づいて判断しており、合理的である。
 本発明の第7観点に係る冷凍装置では、電力消費量の予測値を圧縮機の運転周波数、及び/又は制御対象の温度と外気温度との差に基づいて算出するので、予測精度が高まる。
 本発明の第8観点に係る冷凍装置では、据付条件や使用年数などによって空調負荷が変動することに鑑みて、所定期間内の制御履歴から制御対象の断熱性、及び内部負荷の推測値を算出し、電力消費量の予測を行うことができるので、予測精度が高く合理的である。
 本発明の第9観点に係る冷凍装置では、負荷の大きい利用ユニットのサーモオフ状態へ切り換わるタイミングと同じタイミングで他の利用ユニットがサーモオフ状態へ切り換わるので、圧縮機は高効率な回転数で稼働することができる。
本発明の一実施形態に係る空気調和装置の斜視図。 空気調和装置の概略構成図。 空気調和装置1の制御ブロック図。 冷房運転において通常制御および発停運転回避制御それぞれについて、室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図。 発停運転回避制御のフローチャート。 発停運転回避制御のフローチャート。 冷房運転において通常制御、発停運転回避制御、及び変形例1に係る発停運転回避制御それぞれについて、室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図。 冷房運転において通常制御、発停運転回避制御、及び変形例2に係る発停運転回避制御それぞれについて、室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図。 本発明の他の実施形態に係る給湯暖房装置の斜視図。
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(1)空気調和装置1の基本構成
 図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の斜視図である。また、図2は、その空気調和装置1の概略構成図である。図1及び図2において、空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の屋内の空調に使用される装置である。空気調和装置1は、主として、室外ユニット2と、複数台(本実施形態では、3台)の室内ユニット4a、4b、4cとが接続されることによって構成されている。ここで、室外ユニット2と複数の室内ユニット4a、4b、4cとは、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を介して接続されている。すなわち、空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、室外ユニット2と、複数の室内ユニット4a、4b、4cとが冷媒連絡管6、7を介して接続されることによって構成されている。
 (2)詳細構成
 (2-1)室内ユニット4a,4b,4c
 室内ユニット4a、4b、4cは、屋内に設置されている。室内ユニット4a、4b、4cは、冷媒連絡管6、7を介して室外ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
 室内ユニット4b及び室内ユニット4cは、室内ユニット4aと同様の構成を有するため、ここでは、室内ユニット4aの構成のみ説明し、室内ユニット4b、4cの構成については、それぞれ、室内ユニット4aの各部を示す添字aの代わりに添字b又は添字cを付して、各部の説明を省略する。
 室内ユニット4aは、主として、冷媒回路10の一部を構成する室内側冷媒回路10aを有している。室内側冷媒回路10aは、室内膨張弁41aと、室内熱交換器42aとを有している。
 (2-1-1)室内膨張弁41a,41b,41c
 室内膨張弁41aは、室内熱交換器42aの液側に接続された電動膨張弁である。室内膨張弁41aは、室内側冷媒回路10aを流れる冷媒を減圧して冷媒の流量を調節する。
 (2-1-2)室内熱交換器42a,42b,42c
 室内熱交換器42aは、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室内熱交換器42aでは、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。室内熱交換器42aは、暖房運転時には冷媒の凝縮器として、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。
 (2-1-3)室内ファン43a,43b,43c
 室内ファン43aは、室内熱交換器42aに室内空気を送るため室内熱交換器42aの近傍に配置されている。室内ファン43aは、室内ファンモータ44aによって駆動される。
 (2-1-4)各種センサ
 室内ユニット4aには、各種のセンサが設けられている。液側温度センサ45aは、室内熱交換器42aの液側に設けられ、液状態又は気液二相状態の冷媒温度を検出する。
 ガス側温度センサ46aは、室内熱交換器42aのガス側に設けられ、ガス状態の冷媒温度を検出する。
 室内温度センサ47aは、室内ユニット4aの室内空気の吸入口側に設けられ、室内ユニット4における室内温度を検出する。
 (2-1-5)室内側制御部48a,48b,48c
 室内側制御部48aは、室内ユニット4aを構成する各部の動作を制御する。室内側制御部48aは、CPUおよびメモリを有しており、室内ユニット4aを個別に操作するためのリモートコントローラ49aとの間で制御信号等のやりとり、及び室外ユニット2との間で制御信号のやりとりを行う。リモートコントローラ49aは、ユーザーが空調運転に関する各種設定や運転/停止指令を行う。
 (2-2)室外ユニット2
 室外ユニット2は、屋外に設置される。室外ユニット2は、冷媒連絡管6、7を介して室内ユニット4a、4b、4cに接続され、冷媒回路10の一部である室外側冷媒回路10dを構成している。室外側冷媒回路10dは、圧縮機21と、四路切換弁22と、室外熱交換器23と、アキュムレータ24と、室外膨張弁25と、液側閉鎖弁26と、ガス側閉鎖弁27とを有している。
 (2-2-1)圧縮機21
 圧縮機21は、図示しないインバータ装置を介して電力が供給されるようになっており、インバータ装置の出力周波数(すなわち、回転数)を変化させることによって、運転容量を可変することが可能になっている。
 (2-2-2)四路切換弁22
 四路切換弁22は、冷媒の流れの方向を切り換える。四路切換弁22は、冷房運転時に、圧縮機21の吐出側と室外熱交換器23のガス側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側とガス冷媒連絡管7とを接続し(図1の四路切換弁22の実線を参照)、室外熱交換器23を冷媒の凝縮器として、且つ、室内熱交換器42a、42b、42cを冷媒の蒸発器として機能させる。
 また、四路切換弁22は、暖房運転時に、圧縮機21の吐出側とガス冷媒連絡管7とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と室外熱交換器23のガス側とを接続し(図1の四路切換弁22の破線を参照)、室内熱交換器42a、42b、42cを冷媒の凝縮器として、且つ、室外熱交換器23を冷媒の蒸発器として機能させる。
 (2-2-3)室外熱交換器23
 室外熱交換器23は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器23では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。室外熱交換器23は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。
 (2-2-4)室外ファン28
 室外ファン28は、室外熱交換器23に室外空気を送るため、室外熱交換器23の近傍に設けられている。室外ファン28は、室外ファンモータ28aによって回転駆動される。
 (2-2-5)アキュムレータ24
 アキュムレータ24は、四路切換弁22と圧縮機21の吸入側との間に接続された密閉容器である。
 (2-2-6)室外膨張弁25
 室外膨張弁25は、室外熱交換器23の液側に接続された電動膨張弁である。室外膨張弁25は、室外側冷媒回路10dを流れる冷媒を減圧する。
 (2-2-7)液側閉鎖弁26及びガス側閉鎖弁27
 液側閉鎖弁26及びガス側閉鎖弁27は、外部の機器・配管(具体的には、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7)との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁26は、室外膨張弁25に接続されている。ガス側閉鎖弁27は、四路切換弁22に接続されている。
 (2-2-7)各種センサ
 室外ユニット2には、各種のセンサが設けられている。吸入圧力センサ29は、圧縮機21の吸入圧力Psを検出する。吐出圧力センサ30は、圧縮機21の吐出圧力Pdを検出する。
 吸入温度センサ31は、圧縮機21の吸入温度を検出する。吐出温度センサ32は、圧縮機21の吐出温度を検出する。吸入温度センサ31は、アキュムレータ24の入口側に設けられている。液側温度センサ33は、室外熱交換器23の液側に設けられ、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検出する。外気温度センサ34は、室外ユニット2の室外空気の吸入口側に設けられ、室外ユニット2における外気温度を検出する。
 (2-2-8)室外側制御部35
 室外側制御部35は、室外ユニット2を構成する各部の動作を制御する。室外側制御部35は、CPU、メモリ、及び圧縮機21を制御するインバータ回路を有しており、室内ユニット4a、4b、4cの室内側制御部48a、48b、48cとの間で制御信号等のやりとりを行うことができる。
 (2-3)制御部8
 図2は、空気調和装置1の制御ブロック図である。先ず、図1に記載の制御部8は、リモートコントローラ49a、49b、49cと、室内側制御部48a、48b、48cと、室外側制御部35を含めた総称である。
 図2において、制御部8は、各種センサ29~34、45a~45c、46a~46c、47a~47cの検出信号を受ける。また、制御部8は、これらの検出信号等に基づいて各種機器21a、22、25、28a、41a~41c、44a~44cを制御し、空調運転(冷房運転及び暖房運転)を行う。
 (3)空気調和装置の基本動作
 空気調和装置1の冷房運転及び暖房運転の基本動作について説明する。
 (3-1)冷房運転
 リモートコントローラ49a、49b、49cから冷房運転の指令がなされると、四路切換弁22が冷房運転状態(図1の四路切換弁22の実線で示された状態)に切り換えられて、圧縮機21、室外ファン28及び室内ファン43a、43b、43cが起動する。
 冷媒回路10内の低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁22を経由して室外熱交換器23に送られる。
 室外熱交換器23に送られた高圧のガス冷媒は、室外熱交換器23において、室外ファン28から供給される室外空気と熱交換を行って冷却され凝縮し、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、室外膨張弁25、液側閉鎖弁26及び液冷媒連絡管6を経由して、室外ユニット2から室内ユニット4a、4b、4cに送られる。
 室内ユニット4a、4b、4cにおいて、高圧の液冷媒は、室内膨張弁41a、41b、41cによって減圧され、低圧の気液二相状態の冷媒となる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器42a、42b、42cに送られる。室内熱交換器42a、42b、42cにおいて、低圧の気液二相状態の冷媒は、室内ファン43a、43b、43cから供給される室内空気と熱交換を行って加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管7を経由して、室内ユニット4a、4b、4cから室外ユニット2に送られる。
 室外ユニット2に送られた低圧のガス冷媒は、ガス側閉鎖弁27及び四路切換弁22を経由して、アキュムレータ24に送られる。そして、アキュムレータ24に送られた低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機21に吸入される。
 (3-2)暖房運転
 リモートコントローラ49a、49b、49cから暖房運転の指令がなされると、四路切換弁22が暖房運転状態(図1の四路切換弁22の破線で示された状態)に切り換えられ、圧縮機21、室外ファン28及び室内ファン43a、43b、43cが起動する。
 冷媒回路10内の低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁22、ガス側閉鎖弁27及びガス冷媒連絡管7を経由して、室外ユニット2から室内ユニット4a、4b、4cに送られる。
 室内ユニット4a、4b、4cにおいて、高圧のガス冷媒は、室内熱交換器42a、42b、42cに送られる。室内熱交換器42a、42b、42cにおいて、高圧のガス冷媒は、室内ファン43a、43b、43cから供給される室内空気と熱交換を行って冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となり、室外ユニット2に送られる。
 室外ユニット2において、冷媒は、液側閉鎖弁26を経由して、室外膨張弁25に送られ、室外膨張弁25によって減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒となる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器23に送られる。室外熱交換器23において、低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン28から供給される室外空気と熱交換を行って加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、四路切換弁22を経由して、アキュムレータ24に送られる。そして、アキュムレータ24に送られた低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機21に吸入される。
 (4)空気調和装置による室内温度制御
 室内温度制御は、各室内ユニット4a、4b、4cの設定温度Tras、Trbs、Trcsに対して許容範囲(例えば、±1℃)を設定し、室内サーモオフ、室内サーモオン、室外サーモオフ、及び、室外サーモオンを行う。
 ここで、室内サーモオフとは、室内ユニットが設定温度の許容範囲内において空調運転を行っているとき、室内温度が設定温度の許容範囲から外れた場合に、室内ユニットが空調運転を休止することである。
 また、室内サーモオンとは、室内サーモオフの状態の室内ユニットが、室内温度が設定温度の許容範囲から外れた場合に、対応する室内ユニットの空調運転を再開することである。
 室外サーモオフとは、空調運転を行っているすべての室内ユニットが室内サーモオフの状態になった場合に、圧縮機21を停止することである。
 室外サーモオンとは、室外サーモオフの状態において少なくとも1つの室内ユニットが室内サーモオンの状態になった場合に、圧縮機21を再起動することである。
 なお、各室内ユニット4a、4b、4cにおける設定温度の許容範囲の上閾値Trax、Trbx、Trcxは、各設定温度Tras、Trbs、Trcsに上限幅ΔTax、ΔTbx、ΔTcxを加算した値とする。また、各室内ユニット4a、4b、4cにおける設定温度の許容範囲の下閾値Tran、Trbn、Trcnは、各設定温度Tras、Trbs、Trcsから下限幅ΔTan、ΔTbn、ΔTcnを差し引いた値とする。
 (4-1)冷房運転時の場合
 例えば、室内ユニット4aが冷房運転を行っているとき、室内温度Traが下閾値Tranまで低下した場合、制御部8は、室内膨張弁41aを閉止して、室内熱交換器42aに冷媒が流れないようにする。これにより、室内ユニット4aは、冷媒と室内空気との間の熱交換が行われない室内サーモオフの状態となる。
 次に、室内ユニット4aが室内サーモオフの状態になると、室内温度Traが上閾値Traxまで上昇した場合、制御部8は、室内膨張弁41aを開けて、室内熱交換器42aに冷媒が流れるようにする。これにより、室内ユニット4aは、冷媒と室内空気との間の熱交換が行われる室内サーモオンの状態となる。
 また、室内ユニット4a、4b、4cが冷房運転を行っているとき、すべての室内ユニット4a、4b、4cが室内サーモオフの状態になった場合、制御部8は、圧縮機21を停止して、冷媒回路10内の冷媒の流れを止める。これにより、空気調和装置1は、冷房運転の運転指令はなされているものの、実質的には、冷房運転がすべて停止された室外サーモオフ状態となる。
 次に、室外サーモオフの状態において、室内ユニット4aが室内サーモオンの状態になった場合、制御部8は、室内ユニット4aの室内膨張弁41aを開け、かつ、圧縮機21を起動して、冷媒回路10内、及び、室内熱交換器42aに冷媒が流れるようにする。これにより、空気調和装置1は、室外サーモオンの状態となり、室内ユニット4aは、室内サーモオンの状態となる。
 (4-2)暖房運転時の場合
 例えば、室内ユニット4aが暖房運転を行っているとき、室内温度Traが上閾値Traxまで上昇した場合、制御部8は、室内膨張弁41aを閉止して、室内熱交換器42aに冷媒が流れないようにする。これにより、室内ユニット4aは、冷媒と室内空気との間の熱交換が行われない室内サーモオフの状態となる。
 次に、室内ユニット4aが室内サーモオフの状態とすると、室内温度Traが下閾値Tranまで低下した場合、制御部8は、室内膨張弁41aを開けて、室内熱交換器42aに冷媒が流れるようにする。これにより、室内ユニット4aは、冷媒と室内空気との間の熱交換が行われる室内サーモオンの状態となる。
 また、室内ユニット4a、4b、4cが暖房運転を行っているとき、すべての室内ユニット4a、4b、4cが室内サーモオフの状態になった場合、制御部8は、圧縮機21を停止して、冷媒回路10内の冷媒の流れを止める。これにより、空気調和装置1は、暖房運転の運転指令はなされているものの、実質的には、暖房運転がすべて停止された室外サーモオフ状態となる。
 次に、室外サーモオフの状態において、室内ユニット4aが室内サーモオンの状態になった場合、制御部8は、室内ユニット4aの室内膨張弁41aを開け、かつ、圧縮機21を起動して、冷媒回路10内、及び、室内熱交換器42aに冷媒が流れるようにする。これにより、空気調和装置1は、室外サーモオンの状態となり、室内ユニット4aは、室内サーモオンの状態となる。
 (5)発停運転を回避する制御
 上記のような室内温度制御によって、各室内ユニット4a、4b、4cにおける室内温度Tra、Trb、Trcが、各室内ユニット4a、4b、4cにおける室内温度の設定温度Tras、Trbs、Trcsになるように、空調負荷に応じて冷房能力または暖房能力が適切に制御される。
 (5-1)低負荷時の問題点
 しかし、空調負荷が小さくなると、能力過多になりやすく、室外サーモオフになる回数が多くなる。特に、春や秋の中間期、朝夕等、外気負荷が小さい場合には、室外サーモオフと室外サーモオフとが頻繁に繰り返され、いわゆる発停運転となり、実際の建物における性能が著しく低下させるおそれがある。以下、図面を用いて説明する。
 図4は、冷房運転において通常制御および発停運転回避制御それぞれについて、室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図である。
 図4において、前提条件として、部屋Aに室内ユニット4a、部屋Bに室内ユニット4b、部屋Cに室内ユニット4cが据え付けられている。部屋A,B,Cの定温度Tras、Trbs、Trcsは全て24℃であり、許容範囲は±1℃である。したがって、上閾値Trax、Trbx、Trcxは25℃、下閾値Tran、Trbn、Trcnは23℃である。
 図4の上段は、通常制御を行っているときの室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図である。図示のとおり、ある時点から5分後に部屋Aの室内ユニット4aが室内サーモオン状態になっても、部屋B,Cの室内ユニット4b,4cが室内サーモオフ状態であるので、空調負荷が小さく、圧縮機21は低能力運転を行い、その5分後(累計10分後)には、室内ユニット4aが再び室内サーモオフ状態になる。
 このとき、部屋A,B,Cの室内温度が全て設定温度の許容範囲内になり、室内ユニット4a,4b,4c全てが室内サーモオフ状態となり、圧縮機21は停止して室外サーモオフ状態となる。
 その後、部屋Bの室内ユニット4bが室内サーモオン状態になるので、圧縮機21は再起動し、室外サーモオン状態となる。このように、圧縮機の低能力運転と停止とが短い時間間隔で発生するので、性能が著しく低下していると推測される。
 (5-2)発停運転回避制御の概要
 そこで、空気調和装置1では、制御部8が、発停運転を回避する制御(以下、発停運転回避制御という)を行い、性能低下を防止している。
 図4の下段は、発停運転回避制御を行っているときの室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図である。ここでは、部屋Aが空調運転の主となり、部屋B,Cは従属する関係となる。
 ある時点から5分後に部屋Aの室内ユニット4aが室内サーモオン状態になったとき、部屋B,Cの室内ユニット4b,4cは本来なら室内サーモオフ状態である。しかし、圧縮機21の低能力運転を回避するため、室内ユニット4b,4cも強制的に室内サーモオン状態に切り換える。これによって、圧縮機21の回転数がインバータによる回転制御可能域に戻るので、低能力運転を回避することができる。
 (5-3)発停運転回避制御の制御フロー
 以下、図5A及び図5Bに示す「発停運転防止制御のフローチャート」に沿って、空気調和装置1の発停運転回避制御時の動作を説明する。
 まず、制御部8は、ステップS1において、圧縮機21の稼働を伴う空調運転が行われているかどうかを判定し、その空調運転が行われているときはステップS2へ進み、その空調運転が行われていないときは、引き続き、圧縮機21の稼働を伴う空調運転が行われているか否かを監視する。
 次に、制御部8は、ステップS2において、室外ユニット2が発停運転になりそうな状態であるか否かを判定し、発停運転になりそうな状態であると判定したときはステップS3に進み、発停運転になりそうな状態にないと判定したときは、引き続き、室外ユニット2が発停運転になりそうな状態であるか否かを監視する。
 ここで、発停運転になりそうな状態とは、圧縮機21の回転数が定格比20%に到達した状態である。具体的な状況で言うならば、例えば、全室内ユニットが室内サーモオフ状態であるときに、一台の室内ユニットが室内サーモオン状態になり、室外ユニット2が室外サーモオフ状態からオン状態に変化したときが想定される。
 または、室外ユニット2が室外サーモオン状態であるが、一定時間後に全ての室内ユニットが室内サーモオフ状態になりそうなとき、或いは、室内ユニットの運転設定が変化し、1台の室内ユニットだけが室内サーモオン状態のときが想定される。
 次に、制御部8は、ステップS3において、室内サーモオフ状態の室内ユニットを検出する。通常、室外ユニット2が発停運転になりそうなときは、1つ以上の室内ユニットが室内サーモオフ状態であるので、かならず検出される。
 次に、制御部8は、ステップS4において、室内サーモオフ状態の室内ユニットを室内サーモオン状態に切り換える。
 次に、制御部8は、ステップS5において、再び、室外ユニット2が発停運転になりそうな状態であるか否かを判定し、発停運転になりそうな状態であると判定したときはステップS6に進み、発停運転になりそうな状態にないと判定したとき、引き続き、室外ユニット2が発停運転になりそうな状態であるか否かを監視する。
 次に、制御部8は、ステップS6において、発停運転時の消費電力予測値Qsおよび連続運転時の消費電力予測値Qcを算出する。制御部8は、電力消費量予測値Qsおよび消費電力予測値Qcを少なくとも圧縮機21の回転数、及び/又は室内温度と外気温度との差に基づいて算出する。
 次に、制御部8は、ステップS7において、発停運転時の消費電力予測値Qs>連続運転時の消費電力予測値Qcであるか否かを判定し、Qs>QcのときはステップS3に戻り、Qs≦QcのときはステップS8へ進む。
 次に、制御部8は、ステップS8において、圧縮機21が停止した後、再起動しているか否かを判定し、圧縮機21が再起動していると判定したときはステップS9に進む、圧縮機21が再起動していないと判定したときは、引き続き、圧縮機21が再起動しているか否かを監視する。
 次に、制御部8は、ステップS9において、室内サーモオフ状態の室内ユニットを検出する。
 次に、制御部8は、ステップS10において、検出された室内サーモオフ状態の室内ユニットの中から、設定温度の許容範囲の上閾値に近いものを優先して強制的に室内サーモオン状態に切り換える。
 次に、制御部8は、ステップS11において、サーモオン状態の室内ユニット群の合計容量Crを算出する。
 次に、制御部8は、ステップS12において、圧縮機21の高効率運転に適した容量Ccを算出する。
 次に、制御部8は、ステップS13において、サーモオン状態の利用ユニット群の合計容量Crが圧縮機21の高効率運転に適した容量Ccに達しているか(Cr≧Ccとなっているか)否かを判定し、Cr≧Ccとなっていると判定したときは制御を終了し、Cr≧Ccとなっていないと判定したときはステップS9に戻る。
 このステップS13では、強制的に室内サーモオン状態に切り換えた室内ユニットの稼働台数が圧縮機特性に基づく理想の稼働台数からみてかけ離れているか否かの判定をしている。
 (6)変形例
 (6-1)変形例1
 図6は、冷房運転において通常制御、発停運転回避制御、及び変形例1に係る発停運転回避制御それぞれについて、室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図である。
 図6の上段が通常制御、中段が上記実施形態に係る発停運転回避制御、下段が変形例1に係る発停運転回避制御についての室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図である。
 上記実施形態のパターンでは、室内ユニット4a,4b,4cが室内サーモオフ状態となるタイミングがずれていたが、変形例1のパターンでは、制御部8が室内ユニット4b,4cの室内サーモオフ状態への切り換えが遅れるように室内膨張弁41b,41cの開度を調整することによって、室内ユニット4aが室内サーモオフ状態へ切り換わるタイミングと同じタイミングで室内ユニット4b,4cが室内サーモオフ状態へ切り換わる。したがって、圧縮機21が常に高効率な回転数で稼働することができる。
 (6-2)変形例2
 図7は、冷房運転において通常制御、発停運転回避制御、及び変形例2に係る発停運転回避制御それぞれについて、室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図である。
 図7の上段が通常制御、中段が上記実施形態に係る発停運転回避制御、下段が変形例2に係る発停運転回避制御についての室内サーモオン/オフの状態の経時変化を示す図である。
 変形例2のパターンでは、部屋Aが最も空調負荷の大きい部屋とし、室内ユニット4b,4cの室内サーモオン/オフの状態の切換を室内ユニット4aの室内サーモオン/オフの状態に強制的に追従させている。
 図7の下段に示すように、室内ユニット4aがいち早く室内サーモオン状態になり、部屋B,Cの室温が設定温度24℃よりも0.3~0.5度低い程度であっても室内ユニット4b,4cを強制的に室内サーモオン状態へ切り換える。その結果、部屋B,Cの室内温度は、設定温度の許容範囲よりも狭い範囲で制御されることになる。
 (6-3)第3変形例
 一般に、据付条件や使用年数などによって空調負荷は変動するので、それに鑑みて、所定期間の所定データのモニタリングを行い、その結果に基づいて、システムの最適運転ポイントおよび最適運転のアルゴリズムを構築してもよい。
 ここで、所定データとは、空調運転データ、気象データ、および建物データである。また、空調運転データには、少なくとも室外ユニット2および室内ユニット4a,4b,4cの運転状態、空調負荷、消費電力が含まれる。
 気象データには、少なくとも外気温、湿度、気象予報データが含まれる。建物特性データには、少なくとも断熱性能、建物稼働日などの運用データ、冷媒系統データ、冷媒配管長さが含まれる。上記のデータから、従来方式の制御を継続した場合の空調運転状態、空調負荷、消費電力を予測する(以下、従来制御の予測ロジックという)。
 それと同時に、発停運転回避制御を実行した場合の空調運転状態、空調負荷、消費電力を予測する(発停運転回避制御の予測ロジックという)。
 なお、予測に先立ち、室内ユニットの稼働台数が多い場合は、圧縮機特性を基に稼働台数を絞る。また、複数の冷媒系統が1つの部屋に存在する場合には、どちらの冷媒系統を稼働させる方が好ましいのか判断する。それらに基づいて、運転させる室内ユニットの室内サーモオン状態の時間を均一にし、圧縮機21を高効率で稼働させ続けるための、室内膨張弁41a,41b,41cの制御方式、室内ファン43a,43b,43cの制御方方式を構築する。
 そして、従来制御の予測ロジックと発停運転回避制御の予測ロジックとから、省エネ効果を比較し、発停運転回避制御を実行するか否かを判定する。
 この場合、既設の制御部8では記憶容量不足なるおそれがあるので、外付けコントローラを室外ユニット2に接続して制御することも可能である。
 (7)特徴
 (7-1)
 空気調和装置1では、室外ユニット2が休止状態になりそうな低能力状態のときは、圧縮機21の回転数がインバータによる回転制御可能域以下になっていると想定されるので、複数の室内ユニット4a,4b,4cのうちの室内サーモオフ状態の室内ユニットを強制的に室内サーモオン状態に切り換えて、圧縮機21の回転数をインバータによる回転制御可能域に戻してやることによって、室外ユニット2が休止状態あるいは低能力状態になることを抑制することができる。
 (7-2)
 空気調和装置1では、頻繁に室外サーモオン/オフの状態を繰り返す、いわゆる、発停運転になった場合、圧縮機21の低能力運転と停止とが短時間間隔で発生し性能が著しく低下していると推測されるので、圧縮機21の再起動の際に、室内サーモオフ状態の室内ユニット4a,4b,4cのうち適当な室内ユニットを強制的に室内サーモオン状態に切り換えることによって、圧縮機21の回転数がインバータによる回転制御可能域に戻り、低能力運転を回避することができる。
 (7-3)
 空気調和装置1では、無作為に室内サーモオフ状態の室内ユニット4a,4b,4cを選択するのではなく、設定温度の許容範囲の閾値に近いものを優先して室内サーモオン状態に切り換えるので、圧縮機21をインバータによる回転制御可能域でより長く稼働することができる。
 (7-4)
 空気調和装置1では、強制的に室内サーモオン状態に切り換えて室内ユニット4a,4b,4cの稼働台数をむやみに増やして圧縮機特性に基づく理想の稼働台数からかけ離れることを防止することができる。
 (7-5)
 空気調和装置1では、インバータによる回転制御可能域以下になった圧縮機21の回転数を、回転制御可能域に戻して圧縮機21の稼働を継続させることができる。
 (7-6)
 空気調和装置1では、強制的に室内サーモオン状態に切り換えて室内ユニット4a,4b,4cの稼働台数を増やしたからといって必ずしも圧縮機21の効率が高まるものではないので、室内サーモオフ状態の室内ユニットを強制的にサーモオン状態に切り換えるか否かを、消費電力量の観点から視た優位性に基づいて判断する
 (7-7)
 空気調和装置1では、電力消費量の予測値を圧縮機21の回転数、及び/又は制御対象の温度と外気温度との差に基づいて算出するので、予測精度が高まる。
 (7-8)
 空気調和装置1では、据付条件や使用年数などによって空調負荷が変動することに鑑みて、所定期間内の制御履歴から制御対象の断熱性、及び内部負荷の推測値を算出し、電力消費量の予測を行うことができるので、予測精度が高く合理的である。
 (7-9)
 空気調和装置1では、空調負荷の大きい室内ユニット4aの室内サーモオフ状態へ切り換わるのと同じタイミングで他の室内ユニット4b,4cが室内サーモオフ状態へ切り換わるので、圧縮機21が高効率な回転数で稼働することができる。
 (8)その他
 上記実施形態では、冷凍装置の一例として空気調和装置を挙げて説明しているが、本願発明は、空気調和装置に限定されるものではなく、例えば、同じく温度を制御対象とする給湯暖房にも適用できる。
 図8は、本発明の他の実施形態に係る給湯暖房装置101の斜視図である。図8において、給湯暖房装置101は、室外ユニット102、室内ユニット104、貯湯タンク106、および温水バルブ108を備えている。
 室外ユニット102と室内ユニット104とは、液冷媒連絡管およびガス冷媒連絡管を介して接続されて、蒸気圧縮式の冷媒回路が構成されている。室内ユニット104内に高温高圧冷媒と水との熱交換を行なわせる水熱交換器が配置されており、そこで加熱された水は、貯湯タンク106、および温水バルブ108を経由して部屋1の床暖房、部屋2の床暖房および部屋3のラジエータへ供給される。
 したがって、貯湯タンク106、部屋1の床暖房、部屋2の床暖房および部屋3のラジエータで使用される高温水の温度の変動が少なく負荷が小さい場合には、室外ユニット102の室外サーモオフと室外サーモオフとが頻繁に繰り返され、いわゆる発停運転となり易い。
 つまり、貯湯タンク106、部屋1の床暖房、部屋2の床暖房および部屋3のラジエータそれぞれの水温を、上記実施形態の制御対象である部屋A,B,Cの室内温度に見立てれば、同様の制御を行うことができる。
 つまり、低負荷運転と予測される場合に、貯湯タンク106の湯沸し運転や、床暖房およびラジエータの温水バルブ108を強制的に開くことにより、負荷率を向上させ、システムCOPを向上させることができる。
 上記のとおり、本発明に係る冷凍装置は、空気調和装置および給湯暖房装置に有用である。
1 空気調和装置(冷凍装置)
2 室外ユニット(熱源ユニット)
4a,4b,4c 室内ユニット(利用ユニット)
8 制御部
21 圧縮機
41a,41b,41c 室内膨張弁
特開2002-61925号公報

Claims (9)

  1.  蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、複数の制御対象の各温度が予め設定されている設定温度の許容範囲内となるように温度制御を行う冷凍装置であって、
     前記制御対象それぞれを加熱または冷却する複数の利用ユニット(4a,4b,4c)と、
     圧縮機(21)を搭載し、前記複数の利用ユニット(4a,4b,4c)と接続される熱源ユニット(2)と、
     前記制御対象の温度が前記設定温度の許容範囲内に到達するように前記利用ユニット(4a,4b,4c)及び前記熱源ユニット(2)を制御する制御部(8)と、
    を備え、
     前記制御部(8)は、
     前記制御対象の温度が前記設定温度の許容範囲内に到達したとき、前記利用ユニット(4a,4b,4c)の状態を冷媒が流れている状態のサーモオン状態から、前記熱源ユニット(2)を休止させることなく前記利用ユニット(4a,4b,4c)内の冷媒移動を止める状態のサーモオフ状態へ切り換え、
     さらに、制御部(8)は、
     稼動している全ての前記利用ユニット(4a,4b,4c)が前記サーモオフ状態に切り換わったとき、前記圧縮機(21)を停止して前記熱源ユニット(2)を休止状態に切り換え、
     さらに、前記制御部(8)は、
     前記熱源ユニット(2)が休止状態になりそうな低能力状態のとき、前記複数の利用ユニット(4a,4b,4c)のうちの前記サーモオフ状態の利用ユニットを強制的に前記サーモオン状態に切り換える、
    冷凍装置。
  2.  前記制御部(8)は、前記熱源ユニット(2)が前記休止状態となった場合において再び前記圧縮機(21)を運転するとき、前記サーモオン状態となった前記利用ユニット(4a,4b,4c)に加えて、残りの前記サーモオフ状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)のうち所定条件を満たす利用ユニットを強制的に前記サーモオン状態に切り換える、
    請求項1に記載の冷凍装置。
  3.  前記設定温度には、
     前記制御部(8)が前記サーモオフ状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)を前記サーモオン状態に切り換える判断を行うための閾値となる第1閾値と、
     前記制御部(8)が前記サーモオン状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)を前記サーモオフ状態に切り換える判断を行うための閾値となる第2閾値と、
    が設定されており、
     前記制御部(8)は、前記サーモオフ状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)群のうち前記設定温度の前記第1閾値に近いものを優先して強制的に前記サーモオン状態に切り換える、
    請求項2に記載の冷凍装置。
  4.  前記制御部(8)は、前記サーモオン状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)群の合計容量が前記圧縮機(21)の高効率運転に適した容量に達した後は、残りの前記利用ユニット(4a,4b,4c)を強制的に前記サーモオン状態に切り換える制御を行わない、
    請求項2に記載の冷凍装置。
  5.  前記設定温度には、
     前記制御部(8)が前記サーモオフ状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)を前記サーモオン状態に切り換える判断を行うための閾値となる第1閾値と、
     前記制御部(8)が前記サーモオン状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)を前記サーモオフ状態に切り換える判断を行うための閾値となる第2閾値と、
    が設定されており、
     前記制御部(8)は、前記サーモオン状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)群を前記サーモオフ状態に切り換える状況に近づいたとき、前記サーモオフ状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)群のうち前記設定温度の前記第1閾値に近いものを強制的に前記サーモオン状態に切り換える、
    請求項1に記載の冷凍装置。
  6.  前記制御部(8)は、残りの前記サーモオフ状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)を強制的に前記サーモオン状態に切り換えた場合、及び切り換えない場合の電力消費量を予測し、残りの前記サーモオフ状態の前記利用ユニット(4a,4b,4c)を強制的に前記サーモオン状態に切り換える否かの判断を行う、
    請求項1に記載の冷凍装置。
  7.  前記制御部(8)は、前記電力消費量の予測を少なくとも前記圧縮機(21)の運転周波数、及び/又は前記制御対象の温度と外気温度との差に基づいて行う、
    請求項6に記載の冷凍装置。
  8.  前記制御部(8)は、前記制御対象に対して行った制御とその結果を制御履歴として保存し、所定期間内の前記制御履歴から制御対象の断熱性、及び内部負荷の推測値を算出し、前記電力消費量の予測を行う、
    請求項6に記載の冷凍装置。
  9.  前記利用ユニット(4a,4b,4c)それぞれは、冷房運転時に前記利用ユニット(4a,4b,4c)に流れる冷媒を減圧する膨張弁を有し、
     前記制御部(8)は、強制的に前記サーモオン状態に切り換えられた前記利用ユニット(4a,4b,4c)に対応する前記膨張弁(41a,41b,41c)の開度を、前記サーモオフ状態への切り換えを遅らせる方向へ調整する、
    請求項1に記載の冷凍装置。
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