JP3864980B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態にかかる空気調和機100の構成を示すブロック図を図1に示す。この空気調和機100は、住宅内の冷暖房を行う空気調和機であって、1台の室外機1に対して複数の室内機2a−2iが接続される、いわゆるマルチ型空気調和機である。室内機2a−2iは、分岐ユニットBP1−BP3を介して室外機1に接続されている。本実施形態では、1つの室外機1に対して、複数の分岐ユニットBP1−BP3が接続されており、第1分岐ユニットBP1から第3分岐ユニットBP3までの3つの分岐ユニットBP1−BP3が接続されている。また、各分岐ユニットBP1−BP3には複数の室内機が接続されている。第1分岐ユニットには第1室内機2aから第3室内機2cまでの3つの室内機2a−2cが接続されている。第2分岐ユニットBP2には第4室内機2dから第6室内機2fまでの3つの室内機2d−2fが接続されている。第3分岐ユニットBP3には第7室内機2gから第9室内機2iまでの3つの室内機2g−2iが接続されている。この空気調和機100の構成を示す冷媒回路図を図2に示す。
室外機1側の冷媒回路は、圧縮機10、切換機構11、油分離器12、ホットガスバイパス回路13、室外熱交換器14、室外膨張弁15(膨張弁)、レシーバー16、ブリッジ回路17、冷却器18、過冷却バイパス回路19、ガス抜き回路20、均圧回路21などを含んでいる。
複数の室内機2a−2cは、室内の壁面や天井裏などにそれぞれ配置され、室内へ調和された空気を吹き出す。室内機2a−2cは、異なる室内にそれぞれ配置されてもよく、同一室内の異なる位置にそれぞれ配置されてもよい。室内機2a−2cは、それぞれ独立してサーモオン・オフおよび運転の起動・停止が可能となっており、室内機2a−2cごとに運転状態を切り換えることができる。複数の室内機2a−2cは、第1分岐ユニットBP1を介して室外機1に接続されており、室外機1から送られてきた冷媒が第1分岐ユニットBP1において分岐され各室内熱交換器3a−3cに送られる。また、各室内熱交換器3a−3cを流れた冷媒は、第1分岐ユニットBP1において再び合流して室外機1へと送られる。
第1分岐ユニットBP1は、1つの室外機1から送られる冷媒を分岐して複数の室内機2a−2cに分配し、また、複数の室内機2a−2cから送られる冷媒を合流させて1つの室外機1に送るユニットである。
空気調和機100は、各部に設けられた圧力センサや温度センサ等の各種センサ40−51を備えている。以下、図2を用いて、各種センサ40−51について説明する。
空気調和機100は、図3に示すように、上記の各種センサ40−51が検出する信号に基づいて圧縮機10や切換機構11などの各機器を制御して冷房運転や暖房運転等の空調運転を行うための制御部60を備える。
制御部60は、冷房サイクルによる運転と暖房サイクルによる運転とを切り換えて行うことができる。冷房サイクルによる運転としては、冷房運転、デフロスト運転、油回収運転などがある。暖房サイクルによる運転としては、暖房運転がある。以下、室内機2a−2i内での冷媒の流れについては第1室内機2aから第3室内機2cについてのみ説明するが他の室内機2d−2iについても同様である。
暖房運転制御では、室内熱交換器3a−3cが凝縮器となる加熱動作が行われる。この暖房運転制御において、切換機構11は、図2に破線で示す状態となる。室外膨張弁15、室外送風機27、運転状態の室内機2a−2cの室内膨張弁5a−5cおよび室内送風機4a−4cは、室内機2a−2cの運転状況などに応じて制御される。ホットガスバイパス回路開閉部25は閉じられ、過冷却バイパス用膨張弁29は適宜開閉される。ガス抜き回路開閉部30は、適宜開閉される。この状態で冷媒が冷媒回路を循環することにより、運転状態の室内機2a−2cの室内熱交換器3a−3cが凝縮器として機能し且つ室外熱交換器14が蒸発器として機能する。これにより、加熱された空気が室内へと吹き出され、暖房運転が行われる。
冷房運転制御時には、室内熱交換器3a−3cが蒸発器となる冷却動作が行われる。この冷房運転制御時において、切換機構11は、図2に実線で示す状態となる。室外膨張弁15は全開にされ、室外送風機27、運転状態の室内機2a−2cの室内膨張弁5a−5cおよび室内送風機4a−4cは、室内機2a−2cの運転状況などに応じて制御される。ホットガスバイパス回路開閉部25、過冷却バイパス用膨張弁29は適宜開閉される。ガス抜き回路開閉部30は、適宜開閉される。この状態で冷媒が冷媒回路を循環することにより、運転状態の室内機2a−2cの室内熱交換器3a−3cが蒸発器として機能し且つ室外熱交換器14が凝縮器として機能する。これにより、冷却された空気が室内へと吹き出され、冷房運転が行われる。
次に、圧縮機10の周波数制御について説明する。
上記のような圧縮機10の周波数の変更に伴い、室外膨張弁15の開度も調整される。以下、空気調和機100の起動時における室外膨張弁15の起動制御について説明する。
EVは室外膨張弁開度、EV0は所定の初期開度である。w(SH)は、吸入過熱度SHによって定まる重み関数であり、f(Ft´/Ft)は周波数変化率Ft´/Ftによって定まる開度変化量関数である。なお、Ftは変化前の圧縮機10の周波数であり、Ft´は変化後の圧縮機10の周波数である。また、吸入過熱度SHは、SH=Ts−Tegより算出され、Tegは、吸入側ガス冷媒の相当飽和ガス温度である。従って、膨張弁開度決定手段65は、圧縮機10の周波数変化率Ft´/Ftと圧縮機10の吸入側の吸入過熱度SHとに基づいて室外膨張弁15の開度を決定する。
SH>bの場合 w(SH)=c (c>1)
b、cは所定の定数である。
次に、空気調和機100の起動時におけるホットガスバイパス回路開閉部25の起動制御について説明する。制御部60は、圧縮機10の起動時にホットガスバイパス回路開閉部25を開いた後、圧縮機10の吸入側の冷媒の湿り状態を判定し、冷媒の湿り状態の判定結果に基づいてホットガスバイパス回路開閉部25を閉める。以下、図7に基づいて説明する。
(1)
この空気調和機100では、上記のような圧縮機10の周波数制御が行われ、要求される供給能力が大きいほど圧縮機10の周波数の増大量が大きくされる。また、逆に、要求される供給能力が小さいほど圧縮機10の周波数の増大量が小さくされる。このため、周波数のオーバーシュートが防止され、周波数のハンチングを防止することができる。これにより、圧縮機10の起動時において圧縮機10を安定的に制御することができる。また、空気調和機100の立ち上がり性能が向上し、快適性が向上する。さらに、負荷に応じた能力供給が可能となり、運転される室内機数の変動に対する制御系の追従性が向上する。
この空気調和機100では、上記のような室外膨張弁15の起動制御が行われ、吸込過熱度が大きい場合には、室外膨張弁15の開度の増加量が増大される。これにより、圧縮機10の周波数の増大に対する室外膨張弁15の開度制御の追従性が向上し、空気調和機100の立ち上がり性能が向上する。
この空気調和機100では、上記のようなホットガスバイパス回路開閉部25の起動制御が行われる。このため、ホットガスバイパス回路開閉部25を閉じるタイミングが所定時間経過したことのみで判断される場合と比較して、ホットガスバイパス回路開閉部25を開放している時間を短くすることができる。また、吸入過熱が把握されるため、液バック防止の信頼性を向上させることができる。
(1)
上記の実施形態では、1つの室外機1に9つの室内機2a−2iが接続されているが、1つの室外機1に接続される室内機の数は上記のものに限られず、より少ない又はより多い室内機が接続されてもよい。また、分岐ユニットの数、および、1つの分岐ユニットに接続される室内機の数も上記のものに限られるものではない。
上記の実施形態では、分岐ユニットBP1−BP3を介して室内機2a−2iと室外機1とが接続されているが、分岐ユニットBP1−BP3が備えられず室内膨張弁5a−5cをそれぞれ内蔵した室内機2a−2iが直接的に室外機1に接続されてもよい。
圧縮機10の起動制御において算出されている合計能力値は、サーモオン状態の室内機数の変動に伴う負荷変動を示すものであればよく、例えば、サーモオン状態の室内機の合計台数であってもよい。
上記の実施形態では、周波数の変更量の決定に際して変更量決定テーブルが参照されているが、所定の計算式により周波数の変更量が算出されてもよい。
上記の実施形態では、重み関数w(SH)が定数cに設定される条件は、SH>bが満たされる場合であるが、この条件式に代えてSH≧bの条件式が用いられてもよい。
上記の実施形態では、湿り状態の判定においてTe<Tminが満たされるか否かが判定されているが、この条件に代えてTe≦Tminの条件式が用いられてもよい。また、吸入管23を流れる冷媒において吸入過熱がついたと見なせる条件であれば他の条件が用いられてもよい。
上記の実施形態では、1つの室外機1に複数の室内機2a−2iが接続されているが、上記の室外膨張弁15の起動制御およびホットガスバイパス回路開閉部25の起動制御に関しては、1つの室外機に1つの室内機のみが接続されている空気調和機においても有効である。
2a−2i 室内機
10 圧縮機
15 室外膨張弁(膨張弁)
44 吸入側温度センサ(過熱度検知手段)
62 合計能力値取得手段
63 変化量決定手段
64 周波数変更手段
65 膨張弁開度決定手段
66 膨張弁開度変更手段
100 空気調和機
Claims (9)
- 圧縮機(10)を有する室外機(1)と、前記室外機(1)に接続されそれぞれ独立してサーモオン・オフの切換が可能な複数の室内機(2a−2i)とを備える空気調和機であって、
複数の前記室内機(2a−2i)のうちサーモオン状態の前記室内機(2a−2i)の合計能力値を取得する合計能力値取得手段(62)と、
前記圧縮機(10)の周波数を段階的に変更する際の一段階の変更量を前記合計能力値に応じて決定する変更量決定手段(63)と、
前記変更量決定手段(63)によって決定された前記変更量ごとに前記圧縮機(10)の周波数を段階的に変更する周波数変更手段(64)と、
を備える空気調和機(100)。 - 前記変更量決定手段(63)は、前記合計能力値が大きいほど前記変更量を大きな値に決定し、前記合計能力値が小さいほど前記変更量を小さな値に決定する、
請求項1に記載の空気調和機(100)。 - 前記変更量決定手段(63)は、前記室内機(2a−2i)の合計能力値を複数の範囲に分けた能力値区分と、前記能力値区分ごとに定められた前記変更量の値とを含む変更量決定テーブルによって前記圧縮機(10)の周波数の変更量を決定する、
請求項1または2に記載の空気調和機(100)。 - 前記変更量決定手段(63)は、前記圧縮機(10)の現在周波数をさらに考慮して前記圧縮機(10)の周波数の変更量を決定する、
請求項1から3のいずれかに記載の空気調和機(100)。 - 前記変更量決定手段(63)は、前記圧縮機(10)の現在周波数が大きいほど前記変更量を小さい値に決定する、
請求項4に記載の空気調和機(100)。 - 前記圧縮機(10)と共に冷媒回路を構成する膨張弁(15)と、
前記圧縮機(10)の吸入側の過熱度を検知する過熱度検知手段(44)と、
前記圧縮機(10)の周波数変化と前記圧縮機(10)の吸入側の過熱度とに基づいて前記膨張弁(15)の開度を決定する膨張弁開度決定手段(65)と、
前記膨張弁(15)の開度を前記膨張弁開度決定手段(65)によって決定された開度に変更する膨張弁開度変更手段(66)と、
をさらに備える請求項1から5のいずれかに記載の空気調和機(100)。 - 前記膨張弁開度決定手段(65)は、前記膨張弁(15)の開度を増大させる場合において前記過熱度が所定値を越えた又は所定値以上となったときは前記膨張弁(15)の開度変化率を増大させる、
請求項6に記載の空気調和機(100)。 - 前記複数の室内機(2a−2i)に備えられた複数の室内熱交換器と、前記室外機(1)に備えられた室外熱交換器と、前記圧縮機(10)と、膨張弁とを有する冷媒回路を備えており、
冷媒の蒸発圧力または凝縮圧力が目標値に到達するまで、前記圧縮機(10)の周波数の変更量の決定と周波数の変更とが所定時間毎に繰り返される、
請求項1から5のいずれかに記載の空気調和機(100)。 - 圧縮機(10)を有する室外機(1)と、前記室外機(1)に接続されそれぞれ独立してサーモオン・オフの切換が可能な複数の室内機(2a−2i)とを備える空気調和機の制御方法であって、
複数の前記室内機(2a−2i)のうちサーモオン状態の前記室内機(2a−2i)の合計能力値が取得される合計能力値取得ステップ(S1)と、
前記圧縮機(10)の周波数を段階的に変更する際の一段階の変更量が前記合計能力値に応じて決定される変更量決定ステップ(S2)と、
前記変更量決定手段(63)によって決定された前記変更量ごとに前記圧縮機(10)の周波数が段階的に変更される周波数変更ステップ(S3)と、
を備える空気調和機(100)の制御方法。
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