WO2020157851A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an air conditioner in which a plurality of indoor units are connected to one system.
- an air conditioner in which multiple indoor units are connected to one system.
- the capacity of the compressor is controlled so that the evaporation temperature of the heat exchanger is constant.
- the air conditioner can be configured so that the compressor does not deviate from the operating range.
- the capacity requirement of each utilization unit is acquired, and the target value of the evaporation temperature of the utilization side heat exchanger that is adjusted by the compressor according to the highest capacity requirement and the decompressor are used.
- the configuration is such that a target value of the adjusted refrigerant state is set and the compressor and the pressure reducing device are controlled so as to reach the target value.
- the usage units other than the usage unit with the highest capacity requirement when the refrigerant temperature is lower than the target refrigerant temperature by a predetermined value or more, the cooling state of the other usage unit is decreased so that the cooling state is decreased.
- the target value of is changed.
- the capacity requirement of each utilization unit is obtained from the difference temperature obtained by subtracting the target outlet temperature preset in each utilization unit from the outlet temperature. The larger the difference temperature, the larger the capacity requirement.
- the capacity of the compressor is controlled so that the evaporation temperature of the heat exchanger becomes constant only in accordance with the highest capacity requirement acquired from each usage unit, and other indoors.
- the capacity of the compressor is not controlled according to the capacity demand from the compressor. Therefore, in this air conditioner, for example, in an environment where the load fluctuates significantly such as in a server room, there is a possibility that the fluctuation of the load cannot be followed and the responsiveness to the set temperature becomes insufficient. Therefore, in an air conditioner, in an environment in which the load fluctuates drastically, one outdoor unit and one indoor unit are configured, and the suction temperature or the blowout temperature of the one indoor unit is used for the load. The capacity of the compressor will be controlled directly.
- the present invention has been made in order to solve the above problems, and has a configuration in which a plurality of indoor units are connected to one system, and even in an environment in which the load fluctuates significantly, It is an object of the present invention to provide an air conditioner that can follow up and improve the response to a set temperature.
- An air conditioner is an air conditioner including an outdoor unit and a plurality of indoor units connected to the outdoor unit via a refrigerant pipe, and includes a compressor and the indoor unit. It has a temperature detection means for detecting the outlet temperature or the suction temperature, and a control device for controlling the operation of the outdoor unit and the indoor unit, the control device, the detection value and the set temperature detected by the temperature detection means.
- the capacity requirements obtained by comparing the above are acquired from all the indoor units, and the capacity of the compressor is controlled at a frequency based on a value calculated based on the acquired capacity requirements.
- the capacity requirement obtained by comparing the detected value detected by the temperature detecting means with the set temperature is acquired from all the indoor units, and is calculated based on the acquired capacity requirement. Since the capacity of the compressor is controlled by the frequency based on the value, multiple indoor units are connected to one system, and it is possible to follow the fluctuation of the load even in the environment where the fluctuation of the load is severe. The responsiveness to temperature can be improved.
- FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a refrigerant circuit of an air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
- the air conditioner 100 of the first embodiment includes one outdoor unit 1 and three indoor units (2A, 2B) connected to one system via the outdoor unit 1 and the refrigerant pipe 4. 2C) and a control device 3 for controlling the operations of the outdoor unit 1 and the indoor units (2A, 2B, 2C).
- a configuration in which the number of indoor units (2A, 2B, 2C) is three is shown, but the number of indoor units (2A, 2B, 2C) may be two or more.
- the outdoor unit 1 includes a compressor 10, a flow path switching unit 11, an outdoor heat exchanger 12, and an outdoor blower 13.
- Each indoor unit (2A, 2B, 2C) has an expansion mechanism 20, an indoor heat exchanger 21, and an indoor blower 22, respectively.
- the refrigerant circuit of the air conditioner 100 is configured by sequentially connecting the compressor 10, the flow path switching unit 11, the outdoor heat exchanger 12, the expansion mechanism 20, and the indoor heat exchanger 21 by the refrigerant pipe 4. There is.
- the compressor 10 compresses the sucked refrigerant, discharges it in a high temperature and high pressure state.
- the compressor 10 is a positive displacement compressor having a configuration capable of varying the operating capacity and driven by a motor controlled by an inverter.
- the flow path switching means 11 is, for example, a four-way valve and has a function of switching the flow path of the refrigerant.
- the flow path switching means 11 connects the refrigerant discharge side of the compressor 10 and the gas side of the outdoor heat exchanger 12 during the cooling operation, and also connects the refrigerant suction side of the compressor 10 and the indoor heat exchanger 21.
- the refrigerant flow path is switched so as to connect to the gas side.
- the flow path switching means 11 connects the refrigerant discharge side of the compressor 10 and the gas side of the indoor heat exchanger 21 during the heating operation, and the refrigerant suction side of the compressor 10 and the outdoor heat exchanger.
- the refrigerant flow path is switched so as to connect to the gas side of 12.
- the outdoor heat exchanger 12 functions as a condenser during cooling operation, and causes heat exchange between the refrigerant discharged from the compressor 10 and air. Further, the outdoor heat exchanger 12 functions as an evaporator during heating operation, and causes heat exchange between the refrigerant flowing out from the expansion mechanism 20 and the air. The outdoor heat exchanger 12 sucks outdoor air by the outdoor blower 13 and discharges the air that has exchanged heat with the refrigerant to the outside.
- the expansion mechanism 20 decompresses and expands the refrigerant flowing in the refrigerant circuit, and is constituted by, for example, an electronic expansion valve whose opening is variably controlled.
- the indoor heat exchanger 21 functions as an evaporator during cooling operation, and performs heat exchange between the refrigerant flowing out from the expansion mechanism 20 and air. Further, the indoor heat exchanger 21 functions as a condenser during the heating operation and causes heat exchange between the refrigerant discharged from the compressor 10 and the air. The indoor heat exchanger 21 sucks indoor air by the indoor blower 22 and supplies the air that has exchanged heat with the refrigerant to the room.
- each indoor unit (2A, 2B, 2C) is provided with a temperature detecting means 23 for detecting a blowout temperature or a suction temperature, and an evaporation temperature detecting means 24 for detecting an evaporation temperature of the indoor heat exchanger 21.
- the temperature detecting means 23 and the evaporation temperature detecting means 24 are composed of, for example, a thermistor.
- the control device 3 is composed of, for example, an arithmetic unit such as a microcomputer or a CPU and software executed on the arithmetic unit.
- the control device 3 may be configured by hardware such as a circuit device that realizes its function.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 passes through the flow path switching means 11 and flows to the outdoor heat exchanger 12 to exchange heat with air to be condensed and liquefied.
- the condensed and liquefied refrigerant is decompressed by the expansion mechanism 20 to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, flows to the indoor heat exchanger 21, and exchanges heat with air to be gasified.
- the gasified refrigerant passes through the flow path switching means 11 and is sucked into the compressor 10.
- the outdoor blower 13 and the indoor blower 22 send air to the respective heat exchangers.
- the air sent by the indoor blower 22 is cooled and blown out into the room to cool the room.
- the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 passes through the flow path switching means 11 and flows to the indoor heat exchanger 21 to exchange heat with the air and be condensed and liquefied.
- the condensed and liquefied refrigerant is decompressed by the expansion mechanism 20 to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, flows to the outdoor heat exchanger 12, exchanges heat with air and is gasified.
- the gasified refrigerant passes through the flow path switching means 11 and is sucked into the compressor 10.
- the outdoor blower 13 and the indoor blower 22 send air to the respective heat exchangers.
- the air sent by the indoor blower 22 is warmed and blown into the room to heat the room.
- control device 3 acquires the capacity requirement obtained by comparing the detection value detected by the temperature detection means 23 and the set temperature from all the indoor units (2A, 2B, 2C).
- the capacity of the compressor 10 is controlled at a frequency based on a value calculated based on the acquired capacity request.
- the control device 3 determines that each indoor unit (2A, 2B, 2C) is "capacity UP", “capacity DOWN", or "NO-SIGNAL” based on the detection value detected by the temperature detection means 23. Determine if there is. For example, the controller 3 determines that the capacity is “up” if the outlet temperature or the inlet temperature detected by the temperature detector 23 exceeds +1° C. with respect to the set temperature of each indoor unit (2A, 2B, 2C). Then, if the temperature falls below -1°C, it is determined as “capacity DOWN”. Further, the control device 3 determines “NO-SIGNAL” if the blowout temperature or the suction temperature detected by the temperature detecting means 23 is within ⁇ 1° C. with respect to the set temperature. The above temperature is used as an example for the sake of easy understanding of the description, and is not limited to the numerical value.
- the control device 3 grasps the capacities of all the indoor units (2A, 2B, 2C) in a cycle of 60 seconds, and determines "capacity UP", “capacity DOWN” or “NO-” of each indoor unit (2A, 2B, 2C). “SIGNAL” is determined, and the capability request is acquired. Then, the "capacity UP” is set to “+”, the “capacity DOWN” is set to “-”, and the “NO-SIGNAL” is set to " ⁇ 0", and the total capacity of all indoor units (2A, 2B, 2C) is calculated. For example, in the air conditioner 100 shown in FIG.
- the indoor unit 2A has a capacity of 10 kW
- the indoor unit 2B has a capacity of 16 kW
- the indoor unit 2C has a capacity of 28 kW.
- the indoor unit 2A is "capacity DOWN”
- the indoor unit 2B is "NO-SIGNAL”
- the indoor unit 2C is "capability UP”
- the control device 3 determines that the total of all the indoor units (2A, 2B, 2C) is “+” and that a request for insufficient capacity is issued.
- the control device 3 adds a predetermined frequency based on the total capacity to the current frequency of the compressor 10 and outputs the new frequency to the compressor 10.
- the predetermined frequency is a frequency increase/decrease amount (Hz) corresponding to the capacity increase/decrease amount X(%).
- This capacity increase/decrease amount X(%) can be changed by the setting of the user, for example, in a rated capacity ratio of about 1(%) to 20(%).
- a capacity increase/decrease amount in which the rated capacity ratio exceeds about 20(%) is a sudden acceleration/deceleration for the compressor 10 and the refrigerant circuit, and may cause an abnormal operation. Therefore, there is a limit to the increase/decrease amount of the capacity that can be changed by controlling the compressor 10 once, that is, the increase/decrease of the frequency.
- FIG. 2 is a flowchart illustrating the control operation of the compressor in the air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
- the control device 3 controls the capacity of the compressor 10 based on the evaporation temperature in a cycle of 30 seconds. Further, the control device 3 controls the capacity of the compressor 10 on the basis of the above-mentioned capacity request in a cycle of 60 seconds.
- step S101 the control device 3 determines whether or not the cycle is 30 seconds. When determining that the cycle is 30 seconds, the control device 3 proceeds to step S102 and acquires the evaporation temperature detected by the evaporation temperature detecting means 24. On the other hand, when the control device 3 determines that the cycle is not 30 seconds, the operation of step S101 is repeated.
- step S103 the control device 3 determines whether or not the cycle is 60 seconds. If the control device 3 determines that the cycle is not 60 seconds, the process proceeds to step S104, and the compressor is set so that the detection value detected by the evaporation temperature detecting means 24 of each indoor unit (2A, 2B, 2C) becomes the target evaporation temperature. 10 capacity control is performed. On the other hand, when the control device 3 determines that the cycle is 60 seconds, the process proceeds to step S105, and whether each indoor unit (2A, 2B, 2C) is “capacity UP”, “capacity DOWN”, or “NO-SIGNAL”. To judge.
- step S105 When determining that all the indoor units (2A, 2B, 2C) are “NO-SIGNAL” in step S105, the control device 3 proceeds to step S104, and based on the evaporation temperature detected by the evaporation temperature detecting means 24. The capacity of the compressor 10 is controlled.
- step S105 if any of the indoor units (2A, 2B, 2C) includes "capacity UP" or “capacity DOWN" in step S105, the control device 3 proceeds to step S106 and determines whether the acquired capacity request is obtained.
- the capacity of the compressor 10 is controlled at the frequency based on the value calculated based on the calculated value, and the process returns to step S101 again.
- the capacity requirements of the indoor units (2A, 2B, 2C) are requested in a cycle of 60 seconds.
- the capacity of the compressor 10 is controlled accordingly. Since the capacity control of the compressor 10 based on the evaporation temperature and the capacity control of the compressor 10 according to the capacity request have the same base point, the timings overlap. In that case, the capability request of the indoor units (2A, 2B, 2C) is prioritized. Further, since the capacity requirement of the indoor units (2A, 2B, 2C) is a cycle of 60 seconds, the capacity of the compressor 10 is controlled by the evaporation temperature at least once.
- the air conditioning apparatus 100 of the first embodiment includes the outdoor unit 1 and the plurality of indoor units (2A, 2B, 2C) connected to the outdoor unit 1 via the refrigerant pipe 4.
- the air conditioner 100 includes the compressor 10, the temperature detection unit 23 that detects the blowout temperature or the suction temperature of the indoor units (2A, 2B, 2C), the outdoor unit 1 and the indoor units (2A, 2B, 2C).
- a control device 3 for controlling the operation of.
- the control device 3 acquires a capacity request obtained by comparing the detection value detected by the temperature detection means 23 and the set temperature from all the indoor units (2A, 2B, 2C), and based on the acquired capacity request.
- the capacity of the compressor 10 is controlled at a frequency based on the calculated value.
- the control device 3 compares the detected value detected by the temperature detection means 23 with the set temperature, and if the difference between the detected value and the set temperature is higher than the first target value higher than 0° C., “ “Capability UP”, “capacity DOWN” if the difference between the detected value and the set temperature is lower than the second target value lower than 0° C., and “NO-SIGNAL” if it is between the first target value and the second target value. ", and the ability request is acquired.
- the control device 3 calculates the capacities of the indoor units (2A, 2B, 2C) with “capacity UP” being positive and “capacity DOWN” being negative.
- the capacity of the compressor 10 is controlled so that the frequency becomes a corresponding frequency.
- the air-conditioning apparatus 100 of Embodiment 1 acquires capacity requirements from all the indoor units (2A, 2B, 2C) based on the detection value detected by the temperature detection means 23, and based on the acquired capacity requirements. Since the capacity of the compressor 10 is controlled by the frequency based on the value calculated according to the above, even if a plurality of indoor units (2A, 2B, 2C) are connected to one system and the load fluctuation is severe, It is possible to follow changes in load and improve responsiveness to set temperatures.
- Embodiment 2 Next, an air conditioner 100 according to Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The description of the same components as those of the air-conditioning apparatus 100 described in the first embodiment will be appropriately omitted.
- the control device 3 sets the capacity of the indoor units (2A, 2B, 2C) such that “capacity UP” is plus, “capacity DOWN” is minus, and “NO-SIGNAL” is zero.
- the temperature difference between the detection value detected by the temperature detection means 23 and the set temperature is obtained for each indoor unit (2A, 2B, 2C).
- the control device 3 calculates a numerical value obtained by multiplying the capacity and the temperature difference in each indoor unit (2A, 2B, 2C), and calculates the sum of the values in all the indoor units (2A, 2B, 2C), If the capacity is positive, the capacity is determined to be insufficient, and the capacity of the compressor 10 is controlled so that the frequency corresponds to the insufficient capacity.
- the control device 3 grasps the capacities of all the indoor units (2A, 2B, 2C) in a cycle of 60 seconds, and determines the “capacity UP” and “capacity DOWN” of each indoor unit (2A, 2B, 2C). Or “NO-SIGNAL” is determined, and the capability request is acquired. Then, the control device 3 determines how many times the temperature detected by the temperature detecting means 23 deviates from the set temperature. For example, in the air conditioner 100 shown in FIG. 1, it is assumed that the indoor unit 2A has a capacity of 10 kW, the indoor unit 2B has a capacity of 16 kW, and the indoor unit 2C has a capacity of 28 kW.
- the air conditioning apparatus 100 performs the above control in step S106 shown in FIG.
- Embodiment 3 Next, with reference to FIGS. 1 and 2, an air conditioner 100 according to a third embodiment will be described. The description of the same components as those of the air-conditioning apparatus 100 described in the first embodiment will be appropriately omitted.
- the control device 3 controls the set temperature of each indoor unit (2A, 2B, 2C) and
- the excess/deficiency capability ⁇ Qn is calculated from the difference in temperature detected by the temperature detection means 23, and the frequency of the compressor 10 is increased or decreased so as to correspond to the excess/deficiency capability ⁇ Qn.
- the excess/deficiency capability ⁇ Qn is calculated by the following equation.
- Excess/deficiency capacity ⁇ Qn Cpa ⁇ air volume/(specific volume) ⁇ suction temperature (blowing temperature) ⁇ set temperature ⁇ Cpa: Specific volume (calculated on the assumption that the humidity is 60%) ⁇ Qn: excess/deficiency of each indoor unit (n: indoor unit No.)
- the control device 3 adds the excess/deficiency capacity ⁇ Qn to the total capacity based on the capacity requirements of all indoor units (2A, 2B, 2C) calculated in the first and second embodiments so that the frequency corresponds to the capacity shortage. Then, the capacity of the compressor 10 is controlled. By calculating the capacity of the excess/deficiency capacity ⁇ Qn in this manner, the capacity control of the compressor 10 with a higher accuracy becomes possible.
- the air conditioning apparatus 100 of the third embodiment performs the above control in step S106 shown in FIG.
- FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing a refrigerant circuit of an air-conditioning apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
- the description of the same components as those of the air-conditioning apparatus 100 described in Embodiments 1 to 3 will be appropriately omitted.
- the control device 3 includes a first control unit (3A, 3B, 3C) provided in each indoor unit (2A, 2B, 2C).
- the second control unit 3D provided in the outdoor unit 1 is included.
- each of the first control units (3A, 3B, 3C) transmits the capability request acquired based on the detection value detected by the temperature detection means 23 to the second control unit 3D. To do.
- the second control unit 3D controls the compressor 10 at a frequency based on the value calculated based on the capability request received from the first control unit (3A, 3B, 3C).
- the first control unit (3A, 3B, 3C) transmits a signal to the second control unit 3D at each timing, and the second control unit 3D causes the first control unit (3A, 3B,
- the frequency of the compressor 10 can be accelerated/decelerated. That is, the air conditioning apparatus 101 of the fourth embodiment can reduce communication traffic as compared with the air conditioning apparatus 100 of the first to third embodiments.
- the second control unit 3D controls the capacity of the compressor 10 based on the evaporation temperature in a cycle of 30 seconds, and the base point of the capacity control in the cycle of 30 seconds is the first control unit ( 3A, 3B, 3C), and thereafter, the capacity control is performed so that the evaporation temperature becomes constant in a cycle of 30 seconds from the base point.
- the second controller 3D does not control the capacity of the compressor 10 based on the evaporation temperature immediately after the request from the first controller (3A, 3B, 3C).
- the capacity control of the second control unit 3D which cannot directly see the load of the indoor units (2A, 2B, 2C), may not match the request of the first control unit (3A, 3B, 3C).
- the capacity that does not match the capacity requirement of the first control unit (3A, 3B, 3C) is not output immediately after that.
- the second control unit 3D receives the capability request from the first control unit (3A, 3B, 3C), outputs the frequency to the compressor 10, and then frequently changes the frequency, which is a burden on the compressor 10. In order to avoid it, the capacity request is not received for 60 seconds from the first control unit (3A, 3B, 3C).
- signals may be transmitted from the first control unit (3A, 3B, 3C) to the second control unit 3D at different timings. Therefore, the second control unit 3D has a waiting time of 60 seconds, and the compressor 10 has a frequency based on the value obtained based on the signals transmitted from the first control units (3A, 3B, 3C) at that time. Capacity control.
- the frequency based on the value obtained based on the signal means, as described in the first to third embodiments, the capacity from all the indoor units (2A, 2B, 2C) based on the detection value detected by the temperature detecting means 23. It is a frequency based on a value obtained by obtaining a request and calculating based on the obtained capability request.
- any one of the first control units (3A, 3B, 3C) provided in each indoor unit (2A, 2B, 2C) is a master unit, and the master unit and the second control unit 3D are You can also communicate. In this case, communication is performed between the first control units (3A, 3B, 3C), and calculation is performed based on the capability request acquired by the parent device.
- the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments.
- the air conditioning apparatus 100 is not limited to the content described above, and may include other components.
- the air conditioner 100 may omit the four-way valve so that only one of cooling and heating can be operated.
- the present invention includes a range of design changes and application variations that those skilled in the art normally make, without departing from the technical idea thereof.
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Abstract
空気調和装置は、圧縮機と、室内機の吹出温度又は吸込温度を検知する温度検知手段と、室外機及び室内機の動作を制御する制御装置と、を有している。制御装置は、温度検知手段が検知した検知値と設定温度とを比較して得られる能力要求を、すべての室内機から取得し、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で圧縮機を容量制御する。
Description
本発明は、1系統に複数台の室内機が接続された空気調和装置に関するものである。
従来、1系統に複数台の室内機が接続された空気調和装置が知られている。この空気調和装置では、熱交換器の蒸発温度が一定となるように圧縮機の容量制御を行っている。このような制御を行うことで、空気調和装置は、圧縮機が運転範囲を逸脱しないように構成することができる。
例えば特許文献1の空気調和装置では、各利用ユニットの能力要求を取得し、最も高い能力要求に応じて、圧縮機によって調整される利用側熱交換器の蒸発温度の目標値と、減圧装置によって調整される冷媒状態の目標値を設定し、当該目標値となるように圧縮機及び減圧装置を制御する構成である。また、最も能力要求が高い利用ユニット以外の他の利用ユニットにおいては、冷媒温度が目標の冷媒温度よりも所定値以上低下したときに、他の利用ユニットの冷房能力を低下させるように、冷媒状態の目標値を変更させる構成である。各利用ユニットの能力要求は、吹出温度から各利用ユニットで予め設定された目標吹出温度を差し引いた差分温度により求められる。この差分温度が大きい程、能力要求が大きいとしている。
特許文献1の空気調和装置では、各利用ユニットから取得した最も高い能力要求のみに応じて、熱交換器の蒸発温度が一定となるように圧縮機の容量制御を行う構成であり、その他の室内機からの能力要求に応じて圧縮機の容量制御を行う構成ではない。そのため、この空気調和装置では、例えばサーバールーム等の負荷の変動が激しい環境において、当該負荷の変動に追従できず、設定温度に対する応答性が不十分となるおそれがある。そこで、空気調和装置では、負荷の変動が激しい環境において、室外機1台に対して室内機も1台とする構成とし、その1台の室内機の吸込温度又は吹出温度から、負荷に対して直接的に圧縮機の容量制御を行うこととしている。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、1系統に複数台の室内機が接続された構成であって、負荷の変動が激しい環境でも、当該負荷の変動に追従することができ、設定温度に対する応答性を向上させることができる、空気調和装置を提供することを目的とする。
本発明に係る空気調和装置は、室外機と、前記室外機と冷媒配管を介して接続された複数台の室内機と、を備えた空気調和装置であって、圧縮機と、前記室内機の吹出温度又は吸込温度を検知する温度検知手段と、前記室外機及び前記室内機の動作を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記温度検知手段が検知した検知値と設定温度とを比較して得られる能力要求を、すべての前記室内機から取得し、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で前記圧縮機を容量制御するものである。
本発明に係る空気調和装置によれば、温度検知手段が検知した検知値と設定温度とを比較して得られる能力要求を、すべての室内機から取得し、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で圧縮機を容量制御するので、1系統に複数台の室内機が接続された構成であって、負荷の変動が激しい環境でも、当該負荷の変動に追従することができ、設定温度に対する応答性を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、及び配置等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。
実施の形態1.
先ず、図1に基づいて、実施の形態1に係る空気調和装置の全体構造を説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路を概略的に示した模式図である。実施の形態1の空気調和装置100は、図1に示すように、1台の室外機1と、室外機1と冷媒配管4を介して1系統に3台接続された室内機(2A、2B、2C)と、室外機1及び室内機(2A、2B、2C)の動作を制御する制御装置3と、を有している。なお、図1に示す実施の形態1の空気調和装置100では、一例として、室内機(2A、2B、2C)を3台とした構成を示しているが、2台以上であればよい。
先ず、図1に基づいて、実施の形態1に係る空気調和装置の全体構造を説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒回路を概略的に示した模式図である。実施の形態1の空気調和装置100は、図1に示すように、1台の室外機1と、室外機1と冷媒配管4を介して1系統に3台接続された室内機(2A、2B、2C)と、室外機1及び室内機(2A、2B、2C)の動作を制御する制御装置3と、を有している。なお、図1に示す実施の形態1の空気調和装置100では、一例として、室内機(2A、2B、2C)を3台とした構成を示しているが、2台以上であればよい。
室外機1は、圧縮機10と、流路切換手段11と、室外側熱交換器12と、室外側送風機13と、を有している。各室内機(2A、2B、2C)は、膨張機構20と、室内側熱交換器21と、室内側送風機22と、をそれぞれ有している。空気調和装置100の冷媒回路は、圧縮機10、流路切換手段11、室外側熱交換器12、膨張機構20及び室内側熱交換器21を、冷媒配管4により順次に接続して構成されている。
圧縮機10は、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の状態にして吐出するものである。圧縮機10は、一例として、運転容量を可変させることが可能とした構成であり、インバータにより制御されるモータによって駆動される容積式圧縮機である。
流路切換手段11は、一例として四方弁であり、冷媒の流路を切り換える機能を有するものである。流路切換手段11は、冷房運転時において、圧縮機10の冷媒吐出側と室外側熱交換器12のガス側とを接続するとともに、圧縮機10の冷媒吸入側と室内側熱交換器21のガス側とを接続するように冷媒流路を切り換える。一方、流路切換手段11は、暖房運転時において、圧縮機10の冷媒吐出側と室内側熱交換器21のガス側とを接続するとともに、圧縮機10の冷媒吸入側と室外側熱交換器12のガス側とを接続するように冷媒流路を切り換える。
室外側熱交換器12は、冷房運転時には凝縮器として機能し、圧縮機10から吐出された冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。また、室外側熱交換器12は、暖房運転時には蒸発器として機能し、膨張機構20から流出した冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。室外側熱交換器12は、室外側送風機13によって室外空気を吸い込み、冷媒との間で熱交換した空気を室外に排出する。
膨張機構20は、冷媒回路内を流れる冷媒を減圧して膨張させるものであり、一例として開度が可変に制御される電子膨張弁で構成される。
室内側熱交換器21は、冷房運転時には蒸発器として機能し、膨張機構20から流出した冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。また、室内側熱交換器21は、暖房運転時には凝縮器として機能し、圧縮機10から吐出された冷媒と空気との間で熱交換を行わせるものである。室内側熱交換器21は、室内側送風機22によって室内空気を吸い込み、冷媒との間で熱交換した空気を室内に供給する。
また、各室内機(2A、2B、2C)には、吹出温度又は吸込温度を検知する温度検知手段23と、室内側熱交換器21の蒸発温度を検知する蒸発温度検知手段24と、を備えている。温度検知手段23と蒸発温度検知手段24は、例えばサーミスタ等で構成されている。
制御装置3は、例えばマイコン又はCPUのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成される。なお、制御装置3は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアにより構成されてもよい。
次に、空気調和装置100の冷房運転時の動作を説明する。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切換手段11を通過して室外側熱交換器12へと流れて空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、膨張機構20で減圧され低圧の気液2相冷媒となり、室内側熱交換器21へと流れて空気と熱交換してガス化する。ガス化した冷媒は、流路切換手段11を通過して圧縮機10に吸入される。このとき、室外側送風機13と室内側送風機22で、それぞれの熱交換器に空気を送る。室内側送風機22で送られる空気は冷やされて室内に吹出され、室内を冷房する。
次に、空気調和装置100の暖房運転時の動作を説明する。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切換手段11を通過して室内側熱交換器21へと流れて空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は膨張機構20で減圧され低圧の気液2相冷媒となり、室外側熱交換器12へと流れて空気と熱交換してガス化する。ガス化した冷媒は流路切換手段11を通過して圧縮機10に吸入される。このとき、室外側送風機13と室内側送風機22で、それぞれの熱交換器に空気を送る。室内側送風機22で送られる空気は暖められて室内に吹出され、室内を暖房する。
ここで、実施の形態1における制御装置3は、温度検知手段23が検知した検知値と設定温度とを比較して得られる能力要求を、すべての室内機(2A、2B、2C)から取得し、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で圧縮機10を容量制御する。
具体的には、制御装置3は、温度検知手段23が検知した検知値に基づいて、各室内機(2A、2B、2C)が「能力UP」、「能力DOWN」又は「NO-SIGNAL」であるかを判定する。例えば、制御装置3は、温度検知手段23が検知した吹出温度又は吸込温度が、各室内機(2A、2B、2C)の設定温度に対して+1℃を超えていれば「能力UP」と判定し、-1℃を下回れば「能力DOWN」と判定する。また、制御装置3は、温度検知手段23が検知した吹出温度又は吸込温度が、設定温度に対して±1℃の範囲に収まっていれば、「NO-SIGNAL」と判定する。なお、前記の温度は、説明を分かりやすくするために一例として用いたものであり、当該数値に限定されるものではない。
制御装置3は、60秒周期で、全室内機(2A、2B、2C)の容量を把握し、各室内機(2A、2B、2C)の「能力UP」、「能力DOWN」又は「NO-SIGNAL」を判定し、能力要求を取得する。そして、「能力UP」を「+」、「能力DOWN」を「-」、「NO-SIGNAL」を「±0」とし、全室内機(2A、2B、2C)の容量の合計を算出する。例えば図1に示す空気調和装置100において、室内機2Aが容量10kW、室内機2Bが容量16kW、室内機2Cが容量28kWであるとする。室内機2Aが「能力DOWN」であり、室内機2Bが「NO-SIGNAL」であり、室内機2Cが「能力UP」である場合では、全室内機(2A、2B、2C)の容量の合計が-10kW+0kW+28kW=+18kWとなる。制御装置3は、全室内機(2A、2B、2C)の合計が「+」であり、能力不足の要求を出していると判断する。そして、制御装置3は、現状の圧縮機10の周波数に対して、容量の合計に基づく所定の決められた周波数の加算を行い、新しい周波数として圧縮機10に出力する。なお、所定の決められた周波数とは、能力増減量X(%)に相当する周波数増減量(Hz)である。この能力増減量X(%)は、使用者の設定によって、例えば定格能力比が約1(%)~20(%)で変更可能である。一度の圧縮機10の制御において、定格能力比が約20(%)を超える能力増減量は、圧縮機10及び冷媒回路にとって急加減速であり、異常動作の原因となる可能性がある。そのため、一度の圧縮機10の制御で変動できる能力の増減量、すなわち周波数の増減には限界がある。
次に、実施の形態1の空気調和装置100における圧縮機10の制御動作を、図2に示すフローチャートに基づいて説明する。図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置における圧縮機の制御動作を説明するフローチャートである。制御装置3は、30秒周期で蒸発温度に基づく圧縮機10の容量制御を行う。また、制御装置3は、60秒周期で上記した能力要求に基づく圧縮機10の容量制御を行う。
先ず、ステップS101において、制御装置3は、30秒周期であるか否かを判定する。制御装置3は、30秒周期であると判定すると、ステップS102に進み、蒸発温度検知手段24が検知した蒸発温度を取得する。一方、制御装置3は、30秒周期でないと判定すると、ステップS101の動作を繰り返す。
次に、制御装置3は、ステップS103において、60秒周期であるか否かの判定を行う。制御装置3は、60秒周期でないと判定すると、ステップS104に進み、各室内機(2A、2B、2C)の蒸発温度検知手段24が検知した検知値が目標の蒸発温度となるように圧縮機10の容量制御を行う。一方、制御装置3は、60秒周期であると判定すると、ステップS105に進み、各室内機(2A、2B、2C)が「能力UP」、「能力DOWN」又は「NO-SIGNAL」であるかを判定する。制御装置3は、ステップS105において、すべての室内機(2A、2B、2C)が「NO-SIGNAL」であると判定すると、ステップS104に進み、蒸発温度検知手段24が検知した蒸発温度に基づいて圧縮機10の容量制御を行う。
制御装置3は、ステップS105において、各室内機(2A、2B、2C)のうちいずれかに「能力UP」又は「能力DOWN」が含まれている場合、ステップS106に進み、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で圧縮機10を容量制御し、再びステップS101に戻る。
つまり、実施の形態1の空気調和装置100では、30秒周期で蒸発温度による圧縮機10の容量制御を行う構成に加えて、60秒周期で室内機(2A、2B、2C)の能力要求に応じた圧縮機10の容量制御を行う構成である。蒸発温度による圧縮機10の容量制御と、能力要求に応じた圧縮機10の容量制御は、基点が同じであるため、タイミングが重なる。その場合には、室内機(2A、2B、2C)の能力要求を優先する。また、室内機(2A、2B、2C)の能力要求は、60秒周期のため、少なくとも1回は蒸発温度による圧縮機10の容量制御を行うこととなる。
以上のように、実施の形態1の空気調和装置100は、室外機1と、室外機1と冷媒配管4を介して接続された複数の室内機(2A、2B、2C)と、を備えている。そして、空気調和装置100は、圧縮機10と、室内機(2A、2B、2C)の吹出温度又は吸込温度を検知する温度検知手段23と、室外機1及び室内機(2A、2B、2C)の動作を制御する制御装置3と、を有している。制御装置3は、温度検知手段23が検知した検知値と設定温度とを比較して得られる能力要求を、すべての室内機(2A、2B、2C)から取得し、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で圧縮機10を容量制御する。
具体的には、制御装置3は、温度検知手段23が検知した検知値と設定温度とを比較し、検知値と設定温度との差が0℃よりも高い第1目標値よりも高ければ「能力UP」、検知値と設定温度との差が0℃よりも低い第2目標値よりも低ければ「能力DOWN」、第1目標値と第2目標値との間であれば「NO-SIGNAL」と、を判定して能力要求を取得する。制御装置3は、「能力UP」をプラス、「能力DOWN」をマイナスとして室内機(2A、2B、2C)の容量を演算し、容量がプラスであれば能力不足と判定して、能力不足に対応する周波数となるように、圧縮機10を容量制御する。
つまり、実施の形態1の空気調和装置100は、温度検知手段23が検知した検知値に基づいて、すべての室内機(2A、2B、2C)から能力要求を取得し、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で圧縮機10を容量制御するので、1系統に複数台の室内機(2A、2B、2C)が接続された構成であって、負荷の変動が激しい環境でも、当該負荷の変動に追従することができ、設定温度に対する応答性を向上させることができる。
実施の形態2.
次に、図1及び図2を参照して、実施の形態2に係る空気調和装置100について説明する。なお、実施の形態1で説明した空気調和装置100と同一の構成要素については、その説明を適宜省略する。
次に、図1及び図2を参照して、実施の形態2に係る空気調和装置100について説明する。なお、実施の形態1で説明した空気調和装置100と同一の構成要素については、その説明を適宜省略する。
実施の形態2の空気調和装置100は、制御装置3が、「能力UP」をプラス、「能力DOWN」をマイナス、「NO-SIGNAL」をゼロとして室内機(2A、2B、2C)の容量の合計を算出するに際し、室内機(2A、2B、2C)ごとに、温度検知手段23が検知した検知値と設定温度との温度差を求める。制御装置3は、各室内機(2A、2B、2C)において、容量と温度差を掛けた数値を算出し、すべての室内機(2A、2B、2C)における当該値の合計を算出して、容量がプラスであれば能力不足と判定し、能力不足に対応する周波数となるように、圧縮機10を容量制御する。
具体的には、制御装置3は、60秒周期で、全室内機(2A、2B、2C)の容量を把握し、各室内機(2A、2B、2C)の「能力UP」、「能力DOWN」又は「NO-SIGNAL」を判定し、能力要求を取得する。そして、制御装置3は、温度検知手段23で検知した温度が設定温度から何度離れているかを判断する。例えば図1に示す空気調和装置100において、室内機2Aが容量10kWであり、室内機2Bが容量16kWであり、室内機2Cが容量28kWであるとする。そして、制御装置3は、室内機2Aを「NO-SIGNAL」と判定する。また、制御装置3は、室内機2Bを設定温度に対して+2℃差の吸込温度であり、「能力UP」及び「温度差2」と判定する。制御装置3は、室内機2Cを、設定温度に対して-1℃差の吸込温度であり、「能力DOWN」と「温度差1」と判定する。制御装置3は、0kw+(16kW×2℃)+(28kW×-1℃)=+4kWと演算し、全室内機(2A、2B、2C)の合計が「+」であり、能力不足の要求を出していると判断する。そして、制御装置3は、現状の圧縮機10の周波数に対して、容量の合計に基づく所定の決められた周波数の加算を行い、新しい周波数として圧縮機10に出力する。このような判定に基づくことで、より制度の高い圧縮機10の容量制御が可能となる。
なお、実施の形態2の空気調和装置100では、図2に示したステップS106において、上記の制御を行うものである。
実施の形態3.
次に、図1及び図2を参照して、実施の形態3に係る空気調和装置100について説明する。なお、実施の形態1で説明した空気調和装置100と同一の構成要素については、その説明を適宜省略する。
次に、図1及び図2を参照して、実施の形態3に係る空気調和装置100について説明する。なお、実施の形態1で説明した空気調和装置100と同一の構成要素については、その説明を適宜省略する。
実施の形態3の空気調和装置100では、上記実施の形態1及び2で説明した空気調和装置100の構成に加えて、制御装置3が、各室内機(2A、2B、2C)の設定温度と、温度検知手段23が検知した温度の差から過不足能力ΔQnを算出し、当該過不足能力ΔQnに相当するように、圧縮機10の周波数をUP又はDOWNさせる構成である。過不足能力ΔQnは、次式により求める。
過不足能力ΔQn=Cpa×風量/(比容積)×{吸込温度(吹出温度)-設定温度}
Cpa:比容積(湿度は60%と仮定で計算する。)
ΔQn:各室内機の過不足能力(n:室内機No.)
制御装置3は、実施の形態1及び2で算出した全室内機(2A、2B、2C)の能力要求に基づく容量の合計に過不足能力ΔQnを加えて、能力不足に対応する周波数となるように、圧縮機10を容量制御する。このように過不足能力ΔQnの能力を算出することで、より制度の高い圧縮機10の容量制御が可能となる。
過不足能力ΔQn=Cpa×風量/(比容積)×{吸込温度(吹出温度)-設定温度}
Cpa:比容積(湿度は60%と仮定で計算する。)
ΔQn:各室内機の過不足能力(n:室内機No.)
制御装置3は、実施の形態1及び2で算出した全室内機(2A、2B、2C)の能力要求に基づく容量の合計に過不足能力ΔQnを加えて、能力不足に対応する周波数となるように、圧縮機10を容量制御する。このように過不足能力ΔQnの能力を算出することで、より制度の高い圧縮機10の容量制御が可能となる。
なお、実施の形態3の空気調和装置100では、図2に示したステップS106において、上記の制御を行うものである。
実施の形態4.
次に、図3に基づいて実施の形態4に係る空気調和装置101を説明する。図3は、本発明の実施の形態4に係る空気調和装置の冷媒回路を概略的に示した模式図である。なお、実施の形態1~3で説明した空気調和装置100と同一の構成要素については、その説明を適宜省略する。
次に、図3に基づいて実施の形態4に係る空気調和装置101を説明する。図3は、本発明の実施の形態4に係る空気調和装置の冷媒回路を概略的に示した模式図である。なお、実施の形態1~3で説明した空気調和装置100と同一の構成要素については、その説明を適宜省略する。
実施の形態4の空気調和装置101では、図3に示すように、制御装置3が、各室内機(2A、2B、2C)に設けられた第1制御部(3A、3B、3C)と、室外機1に設けられた第2制御部3Dと、で構成されている。実施の形態4の空気調和装置101では、第1制御部(3A、3B、3C)の各々が、温度検知手段23が検知した検知値に基づいて取得した能力要求を第2制御部3Dに送信する。第2制御部3Dは、第1制御部(3A、3B、3C)から受信した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で圧縮機10を制御する。このように構成することで、第1制御部(3A、3B、3C)が各々のタイミングで第2制御部3Dに信号を送信し、第2制御部3Dが第1制御部(3A、3B、3C)から信号を受信した際に、圧縮機10の周波数に加減速を行うことができる。つまり、実施の形態4の空気調和装置101では、実施の形態1~3の空気調和装置100に比べて通信トラフィックを軽くすることができる。
なお、第2制御部3Dは、図2に示すように、30秒周期で蒸発温度に基づく圧縮機10の容量制御を行うが、当該30秒周期の容量制御の基点を、第1制御部(3A、3B、3C)から信号を受信したタイミングとし、以降はその基点から30秒周期で蒸発温度が一定となるように容量制御を行う。第1制御部(3A、3B、3C)からの要求の直後に第2制御部3Dが蒸発温度による圧縮機10の容量制御を行わないようにするためである。これは、室内機(2A、2B、2C)の負荷をダイレクトに見ることができない第2制御部3Dの容量制御が、第1制御部(3A、3B、3C)の要求と一致していない可能性があり、第1制御部(3A、3B、3C)の能力要求と一致していない容量を直後に出力しないためである。
また、第2制御部3Dは、第1制御部(3A、3B、3C)から能力要求を受信し、圧縮機10に周波数を出力した後、圧縮機10の負担となる頻繁な周波数の変更を避けるため、第1制御部(3A、3B、3C)から能力要求を60秒間受信しない構成とする。
また、実施の形態4の空気調和装置101では、第1制御部(3A、3B、3C)から第2制御部3Dに異なるタイミングで信号が送信されることがある。そのため、第2制御部3Dは、60秒間の待機時間を有し、その時間に第1制御部(3A、3B、3C)から送信された信号に基づいて得た値に基づく周波数で圧縮機10を容量制御する。信号に基づいて得た値に基づく周波数とは、実施の形態1~3で説明したとおり、温度検知手段23が検知した検知値に基づいて、すべての室内機(2A、2B、2C)から能力要求を取得し、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数である。
なお、各室内機(2A、2B、2C)に設けられた第1制御部(3A、3B、3C)のうち、いずれか1つを親機とし、当該親機と第2制御部3Dとを通信させることもできる。この場合は、第1制御部(3A、3B、3C)間で通信を行い、親機が取得した能力要求に基づいて演算する。
以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば空気調和装置100は、上述した内容に限定されるものではなく、他の構成要素を含んでもよい。具体的には、空気調和装置100は、四方弁を省略して冷房又は暖房のいずれか一方のみ運転可能としてもよい。要するに、本発明は、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更及び応用のバリエーションの範囲を含むものである。
1 室外機、2A、2B、2C 室内機、3 制御装置、3A、3B、3C 第1制御部、3D 第2制御部、4 冷媒配管、10 圧縮機、11 流路切換手段、12 室外側熱交換器、13 室外側送風機、20 膨張機構、21 室内側熱交換器、22 室内側送風機、23 温度検知手段、24 蒸発温度検知手段、100、101 空気調和装置。
Claims (6)
- 室外機と、前記室外機と冷媒配管を介して接続された複数台の室内機と、を備えた空気調和装置であって、
圧縮機と、
前記室内機の吹出温度又は吸込温度を検知する温度検知手段と、
前記室外機及び前記室内機の動作を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記温度検知手段が検知した検知値と設定温度とを比較して得られる能力要求を、すべての前記室内機から取得し、取得した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で前記圧縮機を容量制御する、空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記温度検知手段が検知した検知値と設定温度とを比較し、検知値と設定温度との差が0℃よりも高い第1目標値よりも高ければ「能力UP」、検知値と設定温度との差が0℃よりも低い第2目標値よりも低ければ「能力DOWN」、第1目標値と第2目標値との間であれば「NO-SIGNAL」、と判定して能力要求を取得し、
「能力UP」をプラス、「能力DOWN」をマイナス、「NO-SIGNAL」をゼロとしてすべての前記室内機の容量の合計を算出し、容量がプラスであれば能力不足と判定して、能力不足に対応する周波数となるように、前記圧縮機を容量制御する構成である、請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、「能力UP」をプラス、「能力DOWN」をマイナス、「NO-SIGNAL」をゼロとして前記室内機の容量の合計を算出するに際し、前記室内機ごとに、前記温度検知手段が検知した検知値と設定温度との温度差を求め、前記室内機の容量と温度差を掛けた数値を算出し、すべての前記室内機における当該値の合計を算出して、容量がプラスであれば能力不足と判定し、能力不足に対応する周波数となるように、前記圧縮機を容量制御する構成である、請求項2に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記室内機ごとに、前記温度検知手段が検知した検知値と設定温度との温度差を求め、当該温度差から過不足能力を算出し、該過不足能力を前記室内機の容量に加えて、すべての前記室内機の容量の合計を算出する構成である、請求項2又は3に記載の空気調和装置。
- 前記制御装置は、
過不足能力ΔQn=Cpa×風量/(比容積)×{温度検知手段の検知値-設定温度}
Cpa:比容積(湿度は60%と仮定で計算する。)
として、過不足能力を算出する構成である、請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記室内機にそれぞれ設けられた第1制御部と、前記室外機に設けられた第2制御部と、を有し、
前記第1制御部は、前記温度検知手段が検知した検知値に基づいて取得した能力要求を前記第2制御部に送信し、
前記第2制御部は、前記第1制御部から受信した能力要求に基づいて演算した値に基づく周波数で前記圧縮機を容量制御する、請求項1~5のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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