JP4947221B2 - 空気調和装置の運転制御装置及びそれを備えた空気調和装置 - Google Patents
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Description
第1観点から第7観点のいずれかに係る運転制御装置と、を備えている。
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置10の概略構成図である。空気調和装置10は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置10は、主として、1台の熱源ユニットとしての室外機20と、それに並列に接続された複数台(本実施形態では、3台)の利用ユニットとしての室内機40、50、60と、室外機20と室内機40、50、60とを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管71およびガス冷媒連絡管72とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置10の蒸気圧縮式の冷媒回路11は、室外機20と、室内機40、50、60と、液冷媒連絡管71およびガス冷媒連絡管72とが接続されることによって構成されている。
室内機40、50、60は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内機40、50、60は、液冷媒連絡管71およびガス冷媒連絡管72を介して室外機20に接続されており、冷媒回路11の一部を構成している。
室外機20は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡管71およびガス冷媒連絡管72を介して室内機40、50、60に接続されており、室内機40、50、60とともに冷媒回路11を構成している。
冷媒連絡管71、72は、空気調和装置10をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外機と室内機との組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。このため、例えば、新規に空気調和装置を設置する場合には、空気調和装置10に対して、冷媒連絡管71、72の長さや管径等の設置条件に応じた適正な量の冷媒を充填する必要がある。
次に、本実施形態の空気調和装置10の動作について説明する。
まず、冷房運転について、図1を用いて説明する。
次に、暖房運転について、図1を用いて説明する。
(3−1)
本実施形態の空気調和装置10の運転制御装置80では、冷房運転の場合に、空調能力演算部47a、57a、67aが室内機40、50、60毎に、蒸発温度Teと、室内ファン43、53、63による室内ファン風量Gaと、過熱度SHと、に基づいて、現在の室内機40、50、60における空調能力Q1を演算する。空調能力演算部47a、57a、67aはまた、演算された空調能力Q1と、空調能力の変位ΔQとに基づいて要求能力Q2を演算する。そして、要求温度演算部47b、57b、67bが、要求能力Q2、各室内ファン43、53、63の風量最大値GaMAX(「強風」における風量)、および過熱度最小値SHminに基づいて、各室内機40、50、60の要求蒸発温度Terを演算する。
本実施形態における空気調和装置10の運転制御装置80は、室内ファン43、53、63の風量が所定風量範囲である「弱風」から「強風」の風量の範囲において調整可能である。室内ファン43、53、63が風量自動モードに設定されている場合においては、その所定風量範囲の最大値である「強風」における風量が風量最大値GaMAXとして要求蒸発温度Terまたは要求凝縮温度Tcrの演算に採用される。また、室内ファン43、53、63が風量固定モードに設定されている場合においては、利用者により設定された固定風量(例えば「中風」)を風量最大値GaMAXとして要求蒸発温度Terまたは要求凝縮温度Tcrの演算に採用される。
本実施形態における空気調和装置10の運転制御装置80では、目標蒸発温度差ΔTetまたは目標凝縮温度差ΔTctに基づいて、圧縮機21の容量制御を行う。
(4−1)変形例1
上記実施形態における空気調和装置10の運転制御装置80では、目標蒸発温度差ΔTetまたは目標凝縮温度差ΔTctを演算して、目標蒸発温度差ΔTetまたは目標凝縮温度差ΔTctに基づいて圧縮機21の容量制御を行う。そしてこの圧縮機21の容量制御が行われると共に、リモコン等により利用者が設定している設定温度Tsに室内温度Trが近づくように各室内膨張弁41、51、61または各室内ファン43、53、63が制御されることにより、結果として、目標蒸発温度差ΔTet(目標凝縮温度差ΔTct)として採用された最小蒸発温度差ΔTemin(最大凝縮温度差ΔTcMAX)を演算した室内機(ここでは、仮に室内機40とする)では、室内ファン43が風量自動モードに設定されている場合には風量最大値GaMAXとなるように調整されることになり、室内熱交換器42の出口の過熱度SH(過冷却度SC)が最小値(最大値)となるように室内膨張弁41が調整されることになる。このように、目標蒸発温度差ΔTet(目標凝縮温度差ΔTct)に基づく圧縮機21の容量制御とリモコン等により利用者が設定している設定温度Tsに室内温度Trが近づくように成り行きで各室内膨張弁41、51、61または各室内ファン43、53、63の制御が行われているが、この成り行きの制御に限らずに、目標蒸発温度差ΔTet(目標凝縮温度差ΔTct)を決定すると共に各室内膨張弁41、51、61の開度を調整するための目標過熱度SHt(目標過冷却度SCt)および室内ファン43、53、63の目標風量Gatを決定して、決定された膨張弁の開度および室内ファンの風量で運転するようにしても良い。
上記実施形態および変形例1における空気調和装置10では、室内機40、50、60に備えられる室内ファン43、53、63の風量は、風量自動モードと風量固定モードとを利用者が切り換えることが可能であるが、これに限らずに、風量自動モードのみ設定可能な室内機であってもよいし、風量固定モードのみ設定可能な室内機であってもよい。
上記実施形態および変形例1、2における空気調和装置10の運転制御装置80では、冷房運転の省エネルギー制御のステップS11、または、暖房運転の省エネルギー制御のステップS21において、空調能力演算部47a、57a、67aが空調能力Q1(Q3)を演算しているが、この演算を行なわなくともよい。なお、この場合には、図5に示されるように、ステップS31〜S35の省エネルギー制御が行われることになる。以下では、冷房運転の省エネルギー制御の場合について説明し、暖房運転の省エネルギー制御については冷房運転の省エネルギー制御と異なる部分を括弧書きで説明することにする。すなわち、暖房運転の省エネルギー制御は、冷房運転の省エネルギー制御の文言を括弧書きの文言で置き換えた制御となる。
上記実施形態および変形例1〜3では、各室内機40、50、60の要求蒸発温度Ter(要求凝縮温度Tcr)を演算するのに、現在の室内ファン風量Ga、風量最大値GaMAX、現在の過熱度SH(現在の過冷却度SC)、および過熱度最小値SHmin(過冷却度最小値SCmin)に基づいているが、これに限らずに、現在の室内ファン風量Gaと風量最大値GaMAXとの差である風量差ΔGaと、現在の過熱度SH(現在の過冷却度SC)と過熱度最小値SHmin(過冷却度最小値SCmin)との差である過熱度差ΔSH(過冷却度差ΔSC)とを求めて、これらの風量差ΔGaと過熱度差ΔSH(過冷却度差ΔSC)とに基づいて各室内機40、50、60の要求蒸発温度Ter(要求凝縮温度Tcr)を演算してもよい。
上記実施形態および変形例1〜4における空気調和装置10の運転制御装置80では、冷房運転における省エネルギー制御のステップS14(S32)またはステップS15(S33)において、風量最大値GaMAXまたは風量最大値としての固定風量Gaの他に、さらに過熱度最小値SHminに基づいて、各室内機40、50、60の要求蒸発温度Terを演算しているが、これに限らずに、風量最大値GaMAXまたは風量最大値としての固定風量Gaのみに基づいて各室内機40、50、60の要求蒸発温度Terを演算しても良い。また、暖房運転における省エネルギー制御のステップS24(S32)またはステップS25(S33)においても同様に、風量最大値GaMAXまたは風量最大値としての固定風量Gaの他に、さらに過冷却度最小値SCminに基づいて、各室内機40、50、60の要求蒸発温度Terを演算しているが、これに限らずに、風量最大値GaMAXまたは風量最大値としての固定風量Gaのみに基づいて各室内機40、50、60の要求凝縮温度Tcrを演算しても良い。
上記実施形態および変形例1〜5における空気調和装置10の運転制御装置80では、冷房運転における省エネルギー制御のステップS14(S32)またはステップS15(S33)において、風量最大値GaMAXまたは風量最大値としての固定風量Gaと、過熱度最小値SHminとに基づいて、各室内機40、50、60の要求蒸発温度Terを演算しているが、これに限らずに、過熱度最小値SHminのみに基づいて各室内機40、50、60の要求蒸発温度Terを演算しても良い。また、暖房運転における省エネルギー制御のステップS24(S32)またはステップS25(S33)においても同様に、風量最大値GaMAXまたは風量最大値としての固定風量Gaと、過冷却度最小値SCminとに基づいて、各室内機40、50、60の要求蒸発温度Terを演算しているが、これに限らずに、過冷却度最小値SCminのみに基づいて各室内機40、50、60の要求凝縮温度Tcrを演算しても良い。
上記実施形態及び変形例1〜6における空気調和装置10の運転制御装置80では、空調能力演算部47a、57a、67aと要求温度演算部47b、57b、67bとを含む室内側制御装置47、57、67が、現在の室内熱交換器42、52、62の熱交換量に相当する空調能力Q1、Q2(Q3、Q4)と、現在よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量である風量最大値GaMAXおよび過熱度最小値SHmin(過冷却度最小値SCmin)とに基づいて、要求蒸発温度Terまたは要求凝縮温度Tcrを室内機40、50、60毎に演算することにより、各室内熱交換器42、52、62の熱交換量が最大限発揮された熱交換量最大状態における要求蒸発温度Terまたは要求凝縮温度Tcrを演算している。しかし、このような熱交換量最大状態における要求蒸発温度Terまたは要求凝縮温度Tcrを演算することに限定されず、例えば、現在の室内熱交換器42、52、62の熱交換量よりも所定割合(以下の説明では5%)だけ大きい熱交換量が発揮された熱交換量状態における要求蒸発温度Terまたは要求凝縮温度Tcrを演算しても良い。
上記実施形態及び変形例1〜7では、室内機を複数台有する空気調和装置10に本発明を適用した例を説明したが、室内機が1台であっても本発明を適用することが可能である。この場合には、上記実施形態及び変形例1〜7の運転制御装置80において、目標値決定部37a及びステップS16、S26、S34、S47、S57が不要になり、要求蒸発温度(要求凝縮温度)をそのまま目標蒸発温度(目標凝縮温度)として使用して、圧縮機21の容量制御が行われることになる。
20 室外機
37a 目標値決定部
41、51、61 室内膨張弁(複数の膨張機構)
42、52、62 室内機
43、53、63 室内ファン(送風機)
47a、57a、67a 空調能力演算部
47b、57b、67b 要求温度演算部
80 運転制御装置
Claims (8)
- 室外機(20)と、利用側熱交換器(42、52、62)を含む複数台の室内機(40、50、60)とを有しており、室内温度が設定温度に近づくように前記室内機に設けられた機器を制御する室内温度制御を前記室内機毎に行う空気調和装置(10)において、
現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と現在の前記利用側熱交換器の交換熱量よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と、に基づいて、前記利用側熱交換器の要求蒸発温度または要求凝縮温度を前記室内機毎に演算する要求温度演算部(47b、57b、67b)と、
前記要求温度演算部において演算された前記室内機毎の要求蒸発温度の内で最小の要求蒸発温度に基づいて目標蒸発温度を決定する、または、前記要求温度演算部において演算された前記室内機毎の要求凝縮温度の内で最大の要求凝縮温度に基づいて目標凝縮温度を決定する、目標値決定部(37a)と、を備え、
前記複数の室内機は、前記室内温度制御において制御される機器として、所定風量範囲において風量調整可能な送風機(43、53、63)を有しており、
前記要求温度演算部は、前記現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と前記現在の前記利用側熱交換器の交換熱量よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量として、前記送風機の現在風量、および、前記所定風量範囲の内で前記現在風量よりも大きい風量を少なくとも使用して、前記送風機の風量と前記利用側熱交換器の熱交換量とを関連付けた熱交関数から前記要求蒸発温度または要求凝縮温度を室内機毎に演算し、
前記室外機は、圧縮機(21)を有し、
前記目標蒸発温度または前記目標凝縮温度に基づいて、前記圧縮機の容量制御を行う、
空気調和装置の運転制御装置(80)。 - 前記空気調和装置は、前記室内温度制御において制御される機器として、前記室内機毎に対応し、その開度を調整することにより前記利用側熱交換器の出口側の過熱度または過冷却度を調整可能な複数の膨張機構(41、51、61)を有しており、
前記熱交関数は、前記利用側熱交換器の出口の過熱度または過冷却度と前記利用側熱交換器の熱交換量とさらに関連付けられており、
前記要求温度演算部は、前記要求蒸発温度または要求凝縮温度を室内機毎に演算する際に、前記現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と前記現在よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量として、現在過熱度、および、前記過熱度において前記膨張機構の開度調整による過熱度設定可能範囲の内で前記現在過熱度よりも小さい過熱度、または、現在過冷却度、および、前記過冷却度において前記膨張機構の開度調整による過冷却度設定可能範囲の内で前記現在過冷却度よりも小さい過冷却度、を少なくとも使用する、
請求項1に記載の空気調和装置の運転制御装置(80)。 - 室外機(20)と、利用側熱交換器(42、52、62)を含む複数台の室内機(40、50、60)とを有しており、室内温度が設定温度に近づくように前記室内機に設けられた機器を制御する室内温度制御を前記室内機毎に行う空気調和装置(10)において、
現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と現在の前記利用側熱交換器の交換熱量よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と、に基づいて、前記利用側熱交換器の要求蒸発温度または要求凝縮温度を前記室内機毎に演算する要求温度演算部(47b、57b、67b)と、
前記要求温度演算部において演算された前記室内機毎の要求蒸発温度の内で最小の要求蒸発温度に基づいて目標蒸発温度を決定する、または、前記要求温度演算部において演算された前記室内機毎の要求凝縮温度の内で最大の要求凝縮温度に基づいて目標凝縮温度を決定する、目標値決定部(37a)と、を備え、
前記空気調和装置は、前記室内温度制御において制御される機器として、前記室内機毎に対応し、その開度を調整することにより前記利用側熱交換器の出口側の過熱度または過冷却度を調整可能な複数の膨張機構(41、51、61)を有しており、
前記要求温度演算部は、前記現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と前記現在の前記利用側熱交換器の交換熱量よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量として、現在過熱度、および、前記過熱度において前記膨張機構の開度調整による過熱度設定可能範囲の内で前記現在過熱度よりも小さい過熱度、または、現在過冷却度、および、前記過冷却度において前記膨張機構の開度調整による過冷却度設定可能範囲の内で前記現在過冷却度よりも小さい過冷却度、を少なくとも使用して、前記利用側熱交換器の出口の過熱度または過冷却度と前記利用側熱交換器の熱交換量とを関連付けた熱交関数から前記要求蒸発温度または要求凝縮温度を室内機毎に演算し、
前記室外機は、圧縮機(21)を有し、
前記目標蒸発温度または前記目標凝縮温度に基づいて、前記圧縮機の容量制御を行う、
空気調和装置の運転制御装置(80)。 - 室外機(20)と、利用側熱交換器(42、52、62)を含む複数台の室内機(40、50、60)とを有しており、室内温度が設定温度に近づくように前記室内機に設けられた機器を制御する室内温度制御を前記室内機毎に行う空気調和装置(10)において、
現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と現在の前記利用側熱交換器の交換熱量よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と、に基づいて、前記利用側熱交換器の要求蒸発温度または要求凝縮温度を前記室内機毎に演算する要求温度演算部(47b、57b、67b)と、
前記要求温度演算部において演算された前記室内機毎の要求蒸発温度の内で最小の要求蒸発温度に基づいて目標蒸発温度を決定する、または、前記要求温度演算部において演算された前記室内機毎の要求凝縮温度の内で最大の要求凝縮温度に基づいて目標凝縮温度を決定する、目標値決定部(37a)と、を備え、
前記複数の室内機は、前記室内温度制御において制御される機器として、所定風量範囲において風量調整可能な送風機(43、53、63)を有しており、
前記要求温度演算部は、前記現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と前記現在の前記利用側熱交換器の交換熱量よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量として、前記送風機の現在風量、および、前記所定風量範囲の内で前記送風機の風量を最大にした風量最大値を少なくとも使用して、前記送風機の風量と前記利用側熱交換器の熱交換量とを関連付けた熱交関数から前記要求蒸発温度または要求凝縮温度を室内機毎に演算し、
前記室外機は、圧縮機(21)を有し、
前記目標蒸発温度または前記目標凝縮温度に基づいて、前記圧縮機の容量制御を行う、
空気調和装置の運転制御装置(80)。 - 前記空気調和装置は、前記室内温度制御において制御される機器として、前記室内機毎に対応し、その開度を調整することにより前記利用側熱交換器の出口側の過熱度または過冷却度を調整可能な複数の膨張機構(41、51、61)を有しており、
前記熱交関数は、前記利用側熱交換器の出口の過熱度または過冷却度と前記利用側熱交換器の熱交換量とさらに関連付けられており、
前記要求温度演算部は、前記要求蒸発温度または要求凝縮温度を室内機毎に演算する際に、前記現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と前記現在よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量として、現在過熱度、および、前記過熱度において前記膨張機構の開度調整による過熱度設定可能範囲の内で最小である過熱度最小値、または、現在過冷却度、および、前記過冷却度において前記膨張機構の開度調整による過冷却度設定可能範囲の内で最小である過冷却度最小値、を少なくとも使用する、
請求項4に記載の空気調和装置の運転制御装置(80)。 - 室外機(20)と、利用側熱交換器(42、52、62)を含む複数台の室内機(40、50、60)とを有しており、室内温度が設定温度に近づくように前記室内機に設けられた機器を制御する室内温度制御を前記室内機毎に行う空気調和装置(10)において、
現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と現在の前記利用側熱交換器の交換熱量よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と、に基づいて、前記利用側熱交換器の要求蒸発温度または要求凝縮温度を前記室内機毎に演算する要求温度演算部(47b、57b、67b)と、
前記要求温度演算部において演算された前記室内機毎の要求蒸発温度の内で最小の要求蒸発温度に基づいて目標蒸発温度を決定する、または、前記要求温度演算部において演算された前記室内機毎の要求凝縮温度の内で最大の要求凝縮温度に基づいて目標凝縮温度を決定する、目標値決定部(37a)と、を備え、
前記空気調和装置は、前記室内温度制御において制御される機器として、前記室内機毎に対応し、その開度を調整することにより前記利用側熱交換器の出口側の過熱度または過冷却度を調整可能な複数の膨張機構(41、51、61)を有しており、
前記要求温度演算部は、前記現在の前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量と前記現在の前記利用側熱交換器の交換熱量よりも大きい前記利用側熱交換器の熱交換量を発揮させる運転状態量として、現在過熱度、および、前記過熱度において前記膨張機構の開度調整による過熱度設定可能範囲の内で最小である過熱度最小値、または、現在過冷却度、および、前記過冷却度において前記膨張機構の開度調整による過冷却度設定可能範囲の内で最小である過冷却度最小値、を少なくとも使用し、前記利用側熱交換器の出口の過熱度または過冷却度と前記利用側熱交換器の熱交換量とを関連付けた熱交関数から前記要求蒸発温度または要求凝縮温度を室内機毎に演算し、
前記室外機は、圧縮機(21)を有し、
前記目標蒸発温度または前記目標凝縮温度に基づいて、前記圧縮機の容量制御を行う、
空気調和装置の運転制御装置(80)。 - 前記送風機は、風量が自動的に前記所定風量範囲において適正風量に調整される風量自動モードと、前記所定風量範囲における任意の固定風量に利用者が設定可能な風量固定モードとを利用者が前記室内機毎に設定可能であり、
前記風量最大値は、前記送風機が前記風量自動モードの場合には、前記所定風量範囲における最大値であり、
前記風量最大値は、前記送風機が風量固定モードの場合には、前記風量固定モードにおいて利用者により設定された固定風量である、
請求項1、2、4、5のいずれか1項に記載の空気調和装置の運転制御装置(80)。 - 室外機と、
利用側熱交換器を含む室内機と、
請求項1から7のいずれかに記載の運転制御装置と、
を備えた空気調和装置(10)。
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