JPH0771835A - 多室型空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖房運転時、吐出圧力を制御することにより
能力制御を行う多室型空気調和機に関し、なめらかに能
力可変圧縮機の能力制御を行い、圧縮機の仕様範囲を保
ち、信頼性の向上を目的とする。 【構成】 吸入圧力センサー１３と吐出圧力センサー１
４の出力Ｐｓ，Ｐｄより、目標値ＲＰｓ，ＲＰｄに制御
する操作量Ｕｆｓ，Ｕｆｄを演算する吸入圧力制御量演
算手段１７、吐出圧力制御量演算手段１８、両制御量演
算手段の切り換えの判断を行うために経験則に基ずく判
断ルールを記憶するメモリ装置１６と、吸入圧力センサ
ー１３が検知した吸入圧力とメモリ装置１６から取り出
された判断ルールによりファジィ論理演算を用いて吸入
圧力制御量演算手段１７、吐出圧力制御量演算手段１８
の制御比率を演算するファジィ推論手段１９で構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多室型空気調和機に関
し、暖房運転時の能力可変圧縮機の能力制御に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビル空調において個別空調が進展
しており、負荷の異なる複数の部屋に室内機を設置し、
これらを１台の室外機に接続する多室型空気調和機にお
いて、例えば特開平１−２１２８７０号公報に開示され
たような個別制御化が行われてきている。

【０００３】以下、図面を参考に従来の技術について、
説明する。図５、図６において、１は多室型空気調和機
の室外機で、能力可変圧縮機２、四方弁３、室外側熱交
換器４、室外側電動膨張弁５、室外ファン６を設置して
いる。７は室内機で、室外機１に４台並列に接続され、
それぞれ室内側電動膨張弁８、室内側熱交換器９、室内
ファン１０が設置されている。１１は圧力センサーで、
四方弁３と室内側熱交換器９の間の室外機内配管に設け
られている。１２はインバータで圧力センサー１１の検
知圧力により能力可変圧縮機２の周波数を制御する。

【０００４】以上のように構成された多室型空気調和機
の動作について説明する。まず冷房運転では、能力可変
圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁３を
通り、室外側熱交換器４に流入し、凝縮液化し室外側電
動膨張弁５を介して、それぞれの室内機７に配管により
分配され室内側電動膨張弁８で減圧され、室外側熱交換
器９で蒸発気化し、再び四方弁３を介して能力可変圧縮
機２に帰る。

【０００５】また暖房運転では、能力可変圧縮機２から
吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁３を介し各室内機
７に分配される。冷媒は、室内側熱交換器９で凝縮液化
し、室内側電動膨張弁８を介して、室外側電動膨張弁５
で減圧され、室外側熱交換器４で蒸発気化し、四方弁３
を介して、能力可変圧縮機２にもどる。

【０００６】このとき、能力可変圧縮機２の能力は圧力
センサー１１が、その時の空調負荷に応じて変化する検
出圧力（冷房時は蒸発圧力，暖房時は凝縮圧力）によ
り、あらかじめ決められた所定の圧力となるようインバ
ータ１２が、能力可変圧縮機２の周波数を増減すること
により行なう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、暖房運転時に冷媒吐出圧力により能力
可変圧縮機２の能力制御を行うため、吸入圧力について
は制御を行わないので、外気温度が高温になった場合や
低外気温時には、吸入圧力が異常上昇や異常低下によ
り、能力可変圧縮機２の設計圧力を越える現象が発生す
るなど、信頼性の上で大きな課題があった。

【０００８】そこで本発明は、上記従来の課題を解決す
るもので、吐出圧力の制御に加え、吸入圧力について
も、制御を行い、その制御の切り換えを吸入圧力を入力
とした、ファジー推論により両制御を切り換え、吐出吸
入圧力双方を制御し、常に能力可変圧縮機の仕様範囲内
で運転を行うことにより、信頼性を高めるものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の多室型空気調和機は、能力可変圧縮機、四方
弁、室外側熱交換器、室外側電動膨張弁を設置した室外
機と、室内側電動膨張弁、室内側熱交換器を設置し、前
記室外機に並列に複数台数接続した室内機と、前記室外
機を運転制御する室外機制御手段と、前記能力可変圧縮
機の吐出管と吸入管とにそれぞれ設置した吐出圧力セン
サー、吸入圧力センサーと、前記室外機制御手段によっ
て制御され前記能力可変圧縮機の周波数を制御するイン
バータとからなり、前記室外機制御手段は、前記吸入圧
力センサーの検知した吸入圧力値により吸入圧力目標値
に制御する操作量を演算する吸入圧力制御量演算手段
と、前記吐出圧力センサーの検知した吐出圧力値により
吐出圧力目標値に制御する操作量を演算する吐出圧力制
御量演算手段と、前記吸入圧力制御量演算手段と前記吐
出圧力制御量演算手段との切り替えの判断を行うために
経験則に基づく判断ルールを記憶するメモリ装置と、前
記吸入圧力センサーが検知した吸入圧力値と前記メモリ
装置から取り出された判断ルールとによりファジィ論理
演算を用いて吸入圧力制御と吐出圧力制御の制御比率を
演算するファジィ推論手段とを備えているのである。

【００１０】

【作用】本発明の多室型空気調和機は、上記した構成に
より暖房運転の制御時に吸入圧力の高低から、従来の経
験に基ずく判断ルールによりファジィ推論を行い、この
判断結果により吐出圧力制御と吸入圧力制御の重み付け
を行い制御を切り換えて能力制御を行うことにより能力
可変圧縮機の適正な仕様範囲で運転を行うことにより信
頼性を高めることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図３を参
考に説明するが、従来と同一構成については、同一符号
を付し、その詳細な説明を省略する。

【００１２】１３は能力可変圧縮機２の吸入管に設置し
た吸入圧力センサー、１４は能力可変圧縮機２の吐出管
に設置した吐出圧力センサー、１５はインバータ１２を
制御する圧縮機能力制御手段、１６は経験則に基ずく判
断ルールを記憶したメモリ装置、１７は吸入圧力センサ
ー１３の検知した吸入圧力値により吸入圧力目標値に制
御する操作量を演算する吸入圧力制御量演算手段、１８
は吐出圧力センサー１４の検知した吐出圧力値により吐
出圧力目標値に制御する操作量を演算する吐出圧力制御
量演算手段、１９は吸入圧力センサー１３が検知した吸
入圧力とメモリ装置１６から取り出された判断ルールよ
りファジィ論理演算を用いて吸入圧力制御と吐出圧力制
御の制御比率を演算するファジィ推論手段である。

【００１３】次に上記のように構成された本実施例の多
室型空気調和機の動作について説明する。

【００１４】暖房運転制御時は、能力可変圧縮機２の起
動により、吐出圧力が変化を開始する。制御を行うため
の制御量のサンプリング時間はｔであり、現在時間Ｔよ
り時間ｔ毎に吸入圧力センサー１３は吸入圧力を、吐出
圧力センサー１４は吐出圧力をそれぞれ検知する。吸入
圧力の目標値はＲｓ、吐出圧力の目標値はＲｄであり、
吸入圧力制御量演算手段１７、吐出圧力制御量演算手段
１８は、それぞれの目標値Ｒｓ，Ｒｄに対する能力可変
圧縮機２の駆動周波数Ｕｆｓ，Ｕｆｄの演算を行う。

【００１５】吸入圧力制御と吐出圧力制御を状態に応じ
て切り換えるための判断は、下記のような判断ルールを
基にして実行される。

【００１６】本実施例で採用した判断ルールは次のよう
な３ルールである。 ルールＲ１：もし吸入圧力が高ければ、吸入圧力制御を
行え ルールＲ２：もし吸入圧力が適当であれば、吐出圧力制
御を行え ルールＲ３：もし吸入圧力が低ければ、吸入圧力制御を
行え 上記言語ルールは、発明者が数多くの実験データより得
た経験則より求めた、暖房運転制御時の圧縮機能力制御
に最適な制御の切り換えの判断ルールであり、これを吸
入圧力の強度により、表に示すと（表１）の通りとな
る。

【００１７】

【表１】

【００１８】（表１）は横方向に吸入圧力Ｐｓを強度に
よって３段階（ＮＢ＝負大、ＺＯ＝ゼロ、ＰＢ＝正大）
に分け、区分された吸入圧力Ｐｓに対応し、そのときの
各強度に対して行うべき制御（Ｈ＝吐出圧力制御、Ｌ＝
吸入圧力制御）を設定している。すなわち、前記判断ル
ールＲｉは表における升目（Ｒｉ）で示されている。

【００１９】本発明の発明者は、表に従い吐出圧力制御
と吸入圧力制御の切り換え判断を行うことにより、最適
な暖房運転での能力制御が実現できることを実験的に確
認している。

【００２０】また、上記判断ルールはメモリ装置１６の
内に記憶する場合に下記のようなルールで記憶されてい
る。本発明で使用したルール数は３個である。 ルールＲ１：ＩＦ Ｐｄ＝ＮＢ ＴＨＥＮ Ｃ＝Ｌ ルールＲ２：ＩＦ Ｐｄ＝ＺＯ ＴＨＥＮ Ｃ＝Ｈ ルールＲ３：ＩＦ Ｐｄ＝ＰＢ ＴＨＥＮ Ｃ＝Ｌ 次にファジィ推論手段１９では予めメモリ装置１６に記
憶されている上記判断ルールを取り出してファジィ推論
により圧縮機能力制御に対する最適な制御手段を判断
し、圧縮機能力制御手段１５に出力する。圧縮機能力制
御手段１５は、ファジィ推論手段１９により求めた比率
により吸入圧力制御量演算手段１７、吐出圧力制御量演
算手段１８によって得られたインバータ１２の操作量を
混合し操作量をインバータ１２へ出力する。

【００２１】上記言語ルールＲ１，Ｒ２，Ｒ３のルール
は吸入圧力Ｐｓに対する制御の切り換えを段階的に決め
ているので、制御の切り換えによる制御量の変動を小さ
くするためには、上記判断ルールの前件部（ＩＦ部）を
どの程度満たしているかの度合いを算出して、その度合
いに応じて制御を切り換えていく必要がある。そのため
に、本実施例ではその度合いを算出するのにファジィ変
数のメンバーシップ関数を利用している。

【００２２】図３は、吸入圧力Ｐｓに対するファジィ変
数ＮＢ，ＺＯ，ＰＢのメンバーシップ関数μＮＢ（Ｄ
Ｐ），μＺＯ（ＤＰ），μＰＢ（ＤＰ）を示したもので
ある。

【００２３】ファジィ推論手段１９で実行するファジィ
推論は、上記判断ルールＲ１，Ｒ２，Ｒ３と図３のメン
バーシップ関数とを用いてファジィ推論計算を行って、
判断する。

【００２４】以下、図４に基づいて推論の手順を説明す
る。 ＳＴＥＰ１・・・吸入圧力センサー１３出力値Ｐｓより
吸入圧力制御量演算手段１７で吸入圧力目標値Ｒｓに対
する操作量Ｕｓを演算する。

【００２５】ＳＴＥＰ２・・・吐出圧力センサー１４出
力値Ｐｄより吐出圧力制御量演算手段１８で吐出圧力目
標値Ｒｄに対する操作量Ｕｄを演算する。

【００２６】ＳＴＥＰ３・・・ファジィ推論手段１９に
より吸入圧力センサー１３出力値Ｐｓに対するファジィ
変数のメンバーシップ関数を用いて、吸入圧力Ｐｓのメ
ンバーシップ値を演算する。

【００２７】ＳＴＥＰ４・・・得られたメンバーシップ
値が上記３個の各ルールの前件部をどの程度の度合いで
適合するかを算出する。

【００２８】ＳＴＥＰ５・・・判断ルールの後件部の値
を算出した適合度を用い非ファジィ化を行い、吐出圧力
制御と吸入圧力制御の比率ＲＰｓ，ＲＰｄ（ただしＲＰ
ｓ＝１−ＲＰｄ）を求める。

【００２９】ＳＴＥＰ６・・・ＳＴＥＰ５で得られた比
率と、ＳＴＥＰ１，２で得られた制御量より、次式によ
り、操作量を算出する。

【００３０】Ｕ＝ＲＰｓ×Ｕｆｓ＋ＲＰｄ×Ｕｆｄ 次に本実施例を適応したときの暖房運転制御時の動作に
ついて説明する。

【００３１】通常運転時、吸入圧力Ｐｓは、そのときの
外気温等の条件により、適当な圧力に安定しており、こ
のときファジィ推論手段１９は、ルールに従い吐出圧力
制御と判断し、この時に適した制御である吐出圧力制御
量演算手段１８の操作量Ｕｆｄのみを出力し、能力可変
圧縮機２の制御を行う。

【００３２】運転中に、外気温が上昇し、吸入圧力Ｐｓ
が上昇してくると、ファジィ推論手段１９は、能力可変
圧縮機２への操作量出力を吐出圧力制御量演算手段１８
の出力Ｕｆｄから吸入圧力制御量演算手段１７の出力Ｕ
ｆｓへ、ルールに従い徐々に切り換える。このとき、吸
入圧力の制御目標値Ｒｄは、メンバーシップ関数の強度
のうちＺＯの範囲内に設定しているので吸入圧力Ｐｓ
は、徐々に降下し、これにより、能力可変圧縮機２の制
御は再び、吐出圧力制御量演算手段１７の出力Ｕｆｄの
みにより制御されることとなる。

【００３３】反対に、外気温が下がり、吸入圧力が低く
なっていった場合についても同様に動作する。また運転
中、一時的に吸入圧力Ｐｓが低下した場合においても吐
出圧力により制御を行い、吸入圧力が上昇し冷凍サイク
ル内に冷媒が十分に循環し始めるとともに吐出圧力Ｐｄ
により制御を行う。

【００３４】このように、どのような運転条件の範囲に
おいても、能力可変圧縮機２の吐出圧力Ｐｄを適正な範
囲に保ち運転を行うため、信頼性の面で大きな効果を有
する。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の多室型空気調和機
は、能力可変圧縮機、四方弁、室外側熱交換器、室外側
電動膨張弁を設置した室外機と、室内側電動膨張弁、室
内側熱交換器を設置し、前記室外機に並列に複数台数接
続した室内機と、前記室外機を運転制御する室外機制御
手段と、前記能力可変圧縮機の吐出管と吸入管とにそれ
ぞれ設置した吐出圧力センサー、吸入圧力センサーと、
前記室外機制御手段によって制御され前記能力可変圧縮
機の周波数を制御するインバータとからなり、前記室外
機制御手段は、前記吸入圧力センサーの検知した吸入圧
力値により吸入圧力目標値に制御する操作量を演算する
吸入圧力制御量演算手段と、前記吐出圧力センサーの検
知した吐出圧力値により吐出圧力目標値に制御する操作
量を演算する吐出圧力制御量演算手段と、前記吸入圧力
制御量演算手段と前記吐出圧力制御量演算手段との切り
替えの判断を行うために経験則に基づく判断ルールを記
憶するメモリ装置と、前記吸入圧力センサーが検知した
吸入圧力値と前記メモリ装置から取り出された判断ルー
ルとによりファジィ論理演算を用いて吸入圧力制御と吐
出圧力制御の制御比率を演算するファジィ推論手段とを
備えているので、どのような運転条件下でも圧縮機の仕
様範囲内で運転を行い、信頼性の面で多大な効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である多室型空気調和機の制
御回路のブロック図

【図２】同実施例の多室型空気調和機の冷凍サイクル図

【図３】同実施例の多室型空気調和機のメンバーシップ
関数を示す特性図

【図４】同実施例の多室型空気調和機の制御のフローチ
ャート

【図５】従来の多室型空気調和機の制御回路のブロック
図

【図６】従来の多室型空気調和機の冷凍サイクル図

【符号の説明】

１ 室外機 ２ 能力可変圧縮機 ３ 四方弁 ４ 室外側熱交換器 ５ 室外側電動膨張弁 ７ 室内機 ８ 室内側電動膨張弁 ９ 室内側熱交換器 １２ インバータ １３ 吸入圧力センサー １４ 吐出圧力センサー １５ 圧縮機能力制御手段 １６ メモリ装置 １７ 吸入圧力制御量演算手段 １８ 吐出圧力制御量演算手段 １９ ファジィ推論手段

フロントページの続き (72)発明者 森脇 俊二 大阪府東大阪市高井田本通３丁目22番地 松下冷機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 能力可変圧縮機、四方弁、室外側熱交換
   器、室外側電動膨張弁を設置した室外機と、室内側電動
   膨張弁、室内側熱交換器を設置し、前記室外機に並列に
   複数台数接続した室内機と、前記室外機を運転制御する
   室外機制御手段と、前記能力可変圧縮機の吐出管と吸入
   管とにそれぞれ設置した吐出圧力センサー、吸入圧力セ
   ンサーと、前記室外機制御手段によって制御され前記能
   力可変圧縮機の周波数を制御するインバータとからな
   り、前記室外機制御手段は、前記吸入圧力センサーの検
   知した吸入圧力値により吸入圧力目標値に制御する操作
   量を演算する吸入圧力制御量演算手段と、前記吐出圧力
   センサーの検知した吐出圧力値により吐出圧力目標値に
   制御する操作量を演算する吐出圧力制御量演算手段と、
   前記吸入圧力制御量演算手段と前記吐出圧力制御量演算
   手段との切り替えの判断を行うために経験則に基づく判
   断ルールを記憶するメモリ装置と、前記吸入圧力センサ
   ーが検知した吸入圧力値と前記メモリ装置から取り出さ
   れた判断ルールとによりファジィ論理演算を用いて吸入
   圧力制御と吐出圧力制御の制御比率を演算するファジィ
   推論手段とを備えた多室型空気調和機。