KR20210131237A - 공기 조화 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

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KR20210131237A
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사토루 나카야스
가즈모토 우라타
다이키 이이즈카
미키히토 도쿠디
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히타치 존슨 컨트롤즈 쿠쵸 가부시키가이샤
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Abstract

단속 운전을 억제하여, 쾌적성을 유지할 수 있는 시스템이나 방법을 제공한다.
공기 조화 시스템은, 실내기와, 실외기를 포함하고, 실내기가, 열교환기와, 실내의 온도를 검출하는 실내 온도 검출 수단과, 냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하고, 실외기가, 열교환기와, 압축기와, 냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하고, 또한, 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 실내의 온도와, 소정 시간에 있어서의 해당 실내의 온도 변화량에 따라서, 실내기의 밸브의 개방도를 제어하는 제어 수단을 포함한다.

Description

공기 조화 시스템 및 제어 방법{AIR CONDITIONER SYSTEM AND CONTROL METHOD}
본 발명은, 공기 조화 시스템 및 해당 공기 조화 시스템의 운전을 제어하는 방법에 관한 것이다.
종래의 공기 조화 시스템에서는, 실내기의 부하에 따라서 실외기의 압축기 주파수를 제어하여, 실온을 조정하는 방법이 널리 채용되고 있다. 실외기의 압축기에는, 운전 가능한 주파수 범위가 있고, 실내기의 부하가 작고, 압축기가 최저 운전 주파수에서 운전해도 실온을 유지할 수 없는 경우에는, 압축기의 정지(서모 오프)와 압축기의 운전(서모 온)을 반복하는 운전, 소위 단속 운전을 실시하여, 실온을 안정시키고 있다.
그러나, 단속 운전은, 실온의 상하 변동이 있어, 쾌적성을 손상시키고, 연속 운전에 비해 기기의 효율이 저하된다는 문제가 있다.
그래서, 단속 운전을 회피할 목적으로, 기동용 운전 주파수보다 낮은 최저 운전 주파수로, 혹은 압축기의 사용상의 하한 운전 주파수 이상의 범위에서 일시적으로 주파수를 내리는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 또한, 실외기의 팽창 밸브의 개방도를 작게 하여, 냉매 순환량을 감소시키는 기술도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조).
일본 특허 공개 제2011-202885호 공보 일본 특허 공개 제2015-102252호 공보 일본 특허 공개 평10-141740호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1, 2에 기재된 기술에서는, 실온을 설정 온도로 유지하기 위해 필요한 압축기 주파수가, 압축기의 사용상의 하한 운전 주파수보다 저하되게 되는 경우, 단속 운전을 회피할 수 없게 된다고 하는 문제가 있었다.
상기 특허문헌 3에 기재된 기술에서는, 실외기의 팽창 밸브의 개방도를 강제적으로 작게 하여, 냉매 순환량을 감소시켜 능력을 저하시키기 때문에, 복수의 실내기가 접속되어 있는 경우에는, 모든 실내기의 냉방 능력을 저하시켜 버린다. 그 때문에, 실내기가 부하가 다른 방에 위치하는 경우에는, 부하가 큰 방에서 실온을 유지할 수 없게 되어, 쾌적성을 유지할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 실내기와 실외기를 구비하는 공기 조화 시스템이며,
실내기가,
열교환기와,
실내의 온도를 검출하는 실내 온도 검출 수단과,
냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하고,
실외기가,
열교환기와,
압축기와,
냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하고,
실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 실내의 온도와, 소정 시간에 있어서의 해당 실내의 온도의 변화량에 따라서, 실내기의 밸브의 개방도를 제어하는 제어 수단을 포함하는, 공기 조화 시스템이 제공된다.
본 발명에 따르면, 단속 운전을 억제하여, 쾌적성을 유지하는 것도 가능해진다.
도 1은 공기 조화 시스템의 제1 구성예를 도시한 도면.
도 2는 공기 조화 시스템이 구비하는 제어 장치의 하드웨어 구성을 예시한 도.
도 3은 실내 팽창 밸브의 개방도 제어의 제1 예를 나타낸 흐름도.
도 4는 종래의 제어와 본 제어에 있어서의 운전 개시 후의 소비 전력의 시간 이력을 도시한 도면.
도 5는 실내 팽창 밸브의 개방도 제어의 제2 예를 나타낸 흐름도.
도 6은 실내 팽창 밸브의 개방도 제어의 제3 예를 나타낸 흐름도.
도 7은 실내 팽창 밸브의 개방도 제어의 제4 예를 나타낸 흐름도.
도 8은 공기 조화 시스템의 제2 구성예를 도시한 도면.
도 9는 실내 팽창 밸브의 개방도 제어의 제5 예를 나타낸 흐름도.
도 10은 실내 팽창 밸브의 개방도 제어의 제6 예를 나타낸 흐름도.
도 11은 실내 팽창 밸브의 개방도 제어의 제7 예를 나타낸 흐름도.
도 12는 실내 팽창 밸브의 개방도 제어의 제8 예를 나타낸 흐름도.
도 1은 공기 조화 시스템의 제1 구성예를 도시한 도면이다. 공기 조화 시스템은, 주택이나 빌딩 등의 실내에 설치되는 실내기(10)와, 실외에 설치되는 실외기(20)를 포함하여 구성된다. 공기 조화 시스템은, 실내기(10)가 설치되는 실내에, 실내기(10)와 무선에 의해 통신을 행하여, 실내기를 조작하기 위한 조작 장치(리모트 컨트롤러)를 포함할 수 있다.
실내기(10)와 실외기(20)는, 열 매체로서의 냉매가 순환하는 2개의 배관(30, 31)에 의해 접속된다. 냉매로서는, 예를 들어 R410a나 R32 등의 히드로플루오로 카본이 사용된다. 또한, 실내기(10)와 실외기(20)는, 서로 통신을 행하기 위해 통신 케이블 등에 의해 접속된다. 또한, 실내기(10)와 실외기(20)는, 통신 케이블 등에 의해 유선 접속되는 것에 한정되는 것은 아니고, WiFi(등록 상표) 등을 사용하여 무선 접속되어 있어도 된다.
실내기(10)는, 유저의 조작을 받아 기동하거나, 또는 정지한다. 실내기(10)는, 기동하였을 때, 실외기(20)에 대하여 기동을 명령하고, 실내기(10)에 있어서 설정된 설정 온도나 측정한 실온 등을 통지한다. 실내기(10)는, 유저로부터 운전 모드나 설정 온도 등의 운전 조건의 변경을 접수한 경우, 실외기(20)에 대하여 변경된 운전 조건도 통지한다. 실내기(10)는, 정지할 때, 실외기(20)에 대하여 운전의 정지를 명령한다.
실내기(10)는, 운전 중, 실내의 공기를 도입하고, 도입한 공기와, 실외기(20)로부터 공급되는 냉매 사이에서 열교환하고, 냉각된 공기 또는 따뜻해진 공기를 분출하여, 실내를 설정 온도로 되도록 냉각 또는 따뜻하게 한다.
이 때문에, 실내기(10)는, 실내의 공기와 냉매 사이에서 열교환을 행하는 열교환기(11)와, 실내의 공기를 열교환기(11)에 도입하고, 열교환기(11)에 의해 열교환된 공기를 분출하는 송풍기(팬)(12)를 구비한다.
실내기(10)는, 실외기(20)로 실내의 온도를 통지하기 위해, 실내의 온도를 검출하는 실내 온도 검출 수단을 구비한다. 실내 온도 검출 수단으로서는, 실온 센서(13)를 사용할 수 있다. 또한, 실내기(10)는, 열교환기(11)와 접속되는 2개의 배관(30, 31)의 외벽면 온도를 검출하기 위한 배관 온도 검출 수단을 구비한다. 배관 온도 검출 수단으로서는, 배관 온도 센서(14, 15)를 사용할 수 있다. 또한, 실내기(10)는, 냉매를 팽창시켜, 열교환기(11)를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 실내 팽창 밸브(16)를 포함한다.
실내기(10)를 냉방으로서 사용하는 경우, 열교환기(11)는, 증발기로서 기능하고, 냉매는 액과 가스가 혼재된 2상류의 상태(액 냉매)로서 열교환기(11)에 유입된다. 냉매는, 열교환기(11)에 있어서 팬(12)에 의해 도입된 공기와 열교환을 행함으로써 액 성분이 증발되고, 가스 냉매로서 열교환기(11)로부터 배출되어, 실외기(20)로 보내진다. 액 성분은, 열교환기(11) 내의 압력에 대응하는 일정한 온도(포화 온도)에서 증발하고, 포화 온도 또는 포화 온도보다 높은 온도에서 열교환기(11)로부터 배출된다. 포화 온도보다 Δt 정도 높은 온도에서 배출되는 경우의 Δt는, 포화 온도로부터의 온도 상승을 나타내고, 과열도라 불린다.
실외기(20)는, 실내기(10)로부터의 지정을 받아 기동하고, 설정된, 또는 실내기(10)로부터 통지된 운전 모드에서 운전을 개시한다. 운전 모드는, 냉방 모드, 난방 모드, 송풍 모드 등이다. 실외기(20)는, 설정된, 또는 실내기(10)로부터 통지된 설정 온도, 실내 온도, 배관 온도 등에 따라서, 냉매의 온도, 압력, 유량 등을 제어한다. 또한, 실외기(20)는, 실내기(10)로부터의 명령을 받아 운전을 정지한다.
실외기(20)는, 배관(30, 31)을 통해 실내기(10)와 접속되며, 냉매를 순환시킨다. 이 때문에, 냉매를 순환시키기 위한 압축기(21)를 구비한다. 압축기(21)에 의해 압축된 냉매 가스는, 열교환기(22)에 있어서 팬(23)에 의해 도입된 공기와 열교환을 행하여, 고압의 액 냉매가 된다. 또한, 실외기(20)는, 난방 운전도 가능하게 하기 위해, 냉매가 흐르는 방향을 반대로 하기 위한 사방 밸브(25)를 구비한다. 실외 팽창 밸브(24)는, 난방 시에 고압의 상태가 된 냉매를, 저온, 저압의 냉매로 함과 함께, 냉매의 유량을 조정하기 위해 구비된다.
압축기(21)는, 운전 주파수를 변화시킴으로써 냉매의 유량이 변화된다.
실외기(20)는, 제어 장치(26)를 구비한다. 제어 장치(26)는, 실온 센서(13)에 의해 검출된 실내 온도와, 설정 온도와, 배관 온도와, 운전 모드에 기초하여, 압축기(21)의 운전 주파수와, 실외 팽창 밸브(24)의 개방도를 제어한다. 또한, 설정된 운전 모드에 따라서, 사방 밸브(25)를 전환한다.
압축기(21)의 운전 주파수에는 하한이 있고, 압축기(21)가 최저 운전 주파수에서 운전해도 발생 능력이 실내 부하보다도 큰 경우에는, 연속 운전으로 실내 온도를 설정 온도로 유지할 수 없다. 그 때문에, 서모 온과 서모 오프를 반복하는 단속 운전을 실시하여, 실내 온도를 설정 온도로 유지한다. 그러나, 단속 운전을 행하면, 연속 운전에 비해 기기의 효율이나 신뢰성이 저하되고, 실내 온도도 변동되기 때문에, 쾌적성을 손상시킨다는 문제가 있다.
그래서, 실외기(20)는, 압축기(21)의 운전 주파수를 검출하는 주파수 검출 수단으로서, 주파수 센서(27)를 구비하고, 제어 장치(26)가, 실온 센서(13)에 의해 검출된 실온 및 해당 실온의 소정 시간에 있어서의 변화량과, 주파수 센서(27)에 의해 검출된 운전 주파수에 따라서, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 제어하도록 구성된다.
제어 장치(26)는, 압축기(21)가 최저 운전 주파수 부근에서 운전하고 있는 경우에, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게 하여, 열교환기(11)에 유입되는 냉매의 유량을 감소시켜, 발생하는 공조 능력(냉방 능력)을 작게 한다. 이에 의해, 압축기(21)가 최저 운전 주파수에서 동작하고 있어도, 한층 더한 냉방 능력의 저감이 가능해지기 때문에, 종래에는 압축기(21)의 단속 운전이 필요해지는 공조 부하여도, 압축기(21)의 단속 운전을 회피할 수 있다. 이 상세에 대해서는 이하에 설명한다.
도 2는 공기 조화 시스템에 사용되는 제어 장치(26)의 하드웨어 구성의 일례를 도시한 도면이다. 제어 장치(26)는, CPU(40)와, 플래시 메모리(41)와, RAM(42)과, 통신 I/F(43)와, 제어 I/F(44)를 구비한다. CPU(40) 등의 구성 요소는, 버스(45)에 접속되어, 버스(45)를 통해 정보 등의 교환을 행한다.
플래시 메모리(41)는, CPU(40)에 의해 실행되는 프로그램이나 각종 데이터 등을 기억한다. RAM(42)은, CPU(40)에 대하여 작업 영역을 제공한다. CPU(40)는, 플래시 메모리(41)에 기억된 프로그램을 RAM(42)에 판독하여 실행함으로써, 상기 제어를 실현한다.
통신 I/F(43)는, 실내기(10)와 접속하여, 실내기(10)로부터 실내 온도, 액 배관 온도, 가스 배관 온도 등의 정보를 수신한다. 또한, 통신 I/F(43)는, 주파수 센서(27)로부터의 정보도 수신한다. 제어 I/F(44)는, 압축기(21), 팬(23), 실외 팽창 밸브(24), 사방 밸브(25), 실내 팽창 밸브(16)와 접속하여, 각각의 기기의 제어를 행한다.
여기에서는, 제어 장치(26)는, CPU(40)가 플래시 메모리(41)로부터 프로그램을 판독하여 실행함으로써 상기 제어를 실현하지만, 회로 등의 하드웨어를 사용하여 상기 제어를 실현해도 된다.
이하에 구체적인 제어를, 냉방 운전 시의 제어로서 상세하게 설명한다. 도 3은 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어의 제1 예를 나타낸 흐름도이다. 이 제어는, 냉방 운전을 개시한 단계에서, 스텝 100으로부터 개시한다. 스텝 101에서는, 운전 주파수 F가, 최저 운전 주파수 Fmin보다 큰 임의의 주파수(주파수 역치) Fd보다 작은지 여부를 판정한다. 주파수 역치 Fd는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 제어를 개시하기 전에 단속 운전에 들어가지 않도록, 최저 운전 주파수 Fmin에 일정한 여유를 두고 결정된다. 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어는, F가 Fd보다 작다고 판정될 때까지 스텝 101의 판정이 반복된다.
스텝 101에서 F가 Fd보다 작다고 판정된 경우, 스텝 102로 진행하여, 실내의 공조 부하와 발생 냉방 능력의 차분 RL이, 부하 역치 RLth보다 작은지 여부를 판정한다.
실내의 공조 부하와 발생 능력의 차분 RL은, 설정 온도와, 실온 센서(13)에 의해 검출된 검출값(실온)과, 소정 시간 내의 실온의 변화량을 사용하여 검출할 수 있다. 소정 시간은, 실내 팽창 밸브(16)의 제어에 걸리는 시간(수초 정도)과 같이 짧은 시간에서는, 변화량이 너무 작아, 변화량을 검출할 수 없고, 긴 시간에서는, 그 동안에 단속 운전에 들어가 버릴 가능성이 있기 때문에, 예를 들어 수분 정도 로 할 수 있다.
RL이 RLth 이상이라고 판정된 경우, 공조 부하에 대하여 냉방 능력이 상대적으로 작아 능력을 감소시킬 필요가 없기 때문에, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어를 행하지 않는다. 이 때문에, 스텝 101로 되돌아가, 제어를 계속한다.
한편, 스텝 102에서 RL이 RLth보다 작다고 판정된 경우, 공조 부하에 대하여 냉방 능력이 상대적으로 크기 때문에, 스텝 103으로 진행하여, 냉매의 유량을 저하시키기 위해, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게 한다. 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게 하면, 냉매의 유량을 저하시킴과 함께, 압력이 낮기 때문에 2상 냉매는 보다 작은 열교환량으로 기상이 되므로, 열교환기(11)의 증발기로서 기능하는 전열관의 부분 면적(유효 면적)도 작아진다. 실내의 공기는, 주로 냉매가 증발할 때의 잠열에 의해 냉각되기 때문에, 유효 면적이 작아짐으로써 냉방 능력을 저하 시킬 수 있다. 냉방 능력이 저하됨으로써, 냉매를 모두 증발시키고, 나아가 과열도를 부여하여 열교환기(11)로부터 배출시킬 수 있다.
제어 장치(26)는, 설정 온도와, 실온 센서(13)의 검출값에 기초하여, 압축기(21)의 회전수를 제어하고, 과열도를 일정한 범위로 유지하도록 실외 팽창 밸브(24)의 개방도를 제어한다. 따라서, 실내 부하가 큰 경우, 제어 장치(26)는, 압축기(21)의 회전수를 높여 냉매의 순환량을 증가시키고, 실내 부하가 작아지면, 압축기(21)의 회전수를 낮춰 냉매의 순환량을 감소시킨다.
실내 부하가 점차 작아져, 압축기(21)의 운전이 최저 운전 주파수로 된 경우에도, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게 하여 냉방 능력을 저하시킴으로써, 압축기(21)가 최저 운전 주파수에서 계속해서 운전해도, 실온을 유지할 수 있다. 이 때문에, 압축기(21)의 연속 운전을 유지하는 것이 가능해진다.
스텝 103에서 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게 한 후에는, 스텝 101로 되돌아가, 제어를 계속한다. 또한, 공기 조화 시스템의 운전을 정지한 경우에는, 이 제어도 종료한다.
도 4에, 종래의 제어와 도 3에 도시한 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어에 있어서의 운전 개시 후의 소비 전력의 시간 이력을 도시한다. 종래의 제어는, 단속 운전을 반복하는 제어이며, 시간 이력을 파선으로 나타낸다. 종래의 제어는, 서모 오프로 되면, 소비 전력이 제로로 되지만, 서모 온 시에 전력을 많이 소비한다. 한편, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어(본 제어)를 행하면, 서모 오프/서모 온이 발생하지 않고, 일정한 낮은 전력을 소비할 뿐이기 때문에, 시간축과 실선에 의해 둘러싸인 토탈의 소비 전력(소비 전력의 시간 적분의 값)은, 동일하게 시간축과 파선에 의해 둘러싸인 종래의 제어 토탈 소비 전력에 비해 작아진다. 따라서, 본 제어는, 종래 제어에 비해 소비 전력을 저감할 수 있다.
도 3에 도시한 제어는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게 하는 것만의 제어였지만, 외기온의 상승 등에 의해, 실온이 상승하고, 공조 부하가 커지면, 저하된 냉방 능력을 향상시키고 싶은 경우가 있다. 또한, 공조 부하가 커진 경우에 냉매의 순환량이 작고, 증발기의 유효 면적도 작은 상태 그대로이면, 비효율적인 운전이 된다. 그래서, 냉방 능력을 향상시킬 수 있는 제어에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어의 제2 예를 나타낸 흐름도이다. 스텝 200으로부터 개시하고, 도 3에 도시한 제어와 마찬가지로, 스텝 201에서는, 운전 주파수 F가, 주파수 역치 Fd보다 작은지 여부를 판정한다. F가 Fd보다 작다고 판정된 경우, 스텝 202로 진행하여, 실내의 공조 부하와 발생 냉방 능력의 차분 RL이, 역치 RLth보다 작은지 여부를 판정한다. 그리고, RL이 RLth보다 작다고 판정된 경우, 스텝 203으로 진행하여, 냉매의 유량을 저하시키기 위해, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게 한다. 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게 한 후, 스텝 201로 되돌아가, 제어를 계속한다.
스텝 201에서 F가 Fd 이상이라고 판정된 경우, 또는 스텝 202에서 RL이 RLth 이상이라고 판정된 경우, 스텝 204로 진행하여, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 크게 한다. F가 Fd 이상인 경우, 냉방 능력을 향상시킬 필요가 있음을 나타내고 있고, 냉방 능력을 향상시키기 위해, 냉매의 순환량을 증가시키고, 열교환기(11)의 출구측의 과열도를 감소시켜 유효 면적을 증가시키기 위해, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 크게 한다. RL이 RLth 이상인 경우, 발생 냉방 능력에 비해 공조 부하가 상대적으로 커졌음을 나타내고 있고, 공조 부하가 커졌는데도, 냉매의 순환량이 적고, 유효 면적도 작은 상태 그대로이면, 비효율적인 운전이 되기 때문에, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 크게 하여, 냉매의 순환량을 증가시킨다.
실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 크게 한 후에는, 스텝 201로 되돌아가, 제어를 계속한다. 이 경우도, 공기 조화 시스템의 운전을 정지한 경우, 제어를 종료한다.
도 5에 도시한 제어는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 작게, 또는 크게 하는 제어였지만, 한 번에 개방도를 크게 변화시키면, 실온에 변동이 발생한다. 또한, 공조 부하에 따라서는 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 변경하지 않고, 유지한 쪽이 실온의 변동이 작은 경우도 있다. 실온에 변동이 발생하고, 그 변동이 크면, 쾌적성이 손상되기 때문이다. 그래서, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 조정하고, 유지할 수 있는 제어에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어의 제3 예를 나타낸 흐름도이다. 도 6에 도시한 스텝 301, 302에 대해서는, 도 5에 도시한 스텝 201, 202와 마찬가지이기 때문에, 그 설명에 대해서는 생략한다.
스텝 302에서 RL이 RLth보다 작다고 판정된 경우, 스텝 303으로 진행하여, 소정 시간에 있어서의 실온의 변화량 dTin이, 미리 설정된 개방도 감소 개시 변화량 dTdec보다 작은지 여부를 판정한다. dTdec는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 감소를 개시시키는 기준이 되는 실온의 변화량이다. 또한, 실온의 변화량 dTin은, 소정 시간에 있어서의 실온 센서(13)의 검출값의 변화량으로서 산출할 수 있다.
스텝 303에서 dTin이 dTdec보다 작다고 판정된 경우에는, 실온이 급격하게 내려갔기 때문에, 냉방 능력을 저하시킬 필요가 있으므로, 스텝 304로 진행하여, 실온의 변화량 dTin에 따라서, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 변화량을 연산하고, 그 변화량에 따라서 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 감소시킨다. 그리고, 스텝 301로 되돌아가, 제어를 계속한다.
스텝 303에서 dTin이, dTdec 이상이라고 판정된 경우, 스텝 305로 진행하여, 실온 Tin과 설정 온도 Tset의 온도차가, 미리 설정된 개방도 감소 개시 온도차 ΔTdec보다 작은지 여부를 판정한다. ΔTdec는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 감소를 개시시키는 기준이 되는 실온과 설정 온도의 온도차이다. 온도차가 ΔTdec보다 작다고 판정된 경우, 실온의 변화량으로서는 dTdec보다 크지만, 실온이 낮기 때문에 냉방 능력을 저하시킬 필요가 있으므로, 스텝 304로 진행하여, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 감소시킨다. 그리고, 스텝 301로 되돌아가, 제어를 계속한다.
한편, 스텝 305에서 온도차가 ΔTdec 이상이라고 판정된 경우, 실온이 내려가지 않았다고 판단할 수 있고, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 감소시키는 제어를 행하면, 발생 능력을 너무 작게 하여 실온이 상승할 가능성이 있다. 이 때문에, 스텝 306으로 진행하여, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 현재의 개방도로 유지한다. 그리고, 스텝 301로 되돌아가, 제어를 계속한다.
스텝 301에서 F가 Fd 이상이라고 판정된 경우, 또는 스텝 302에서 RL이 RLth 이상이라고 판정된 경우, 스텝 307로 진행하여, dTin이, 미리 설정된 개방도 증가 개시 변화량 dTinc보다 큰지 여부를 판정한다. dTinc는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 증가를 개시시키는 기준이 되는 실온의 변화량이다. dTin이 dTinc보다 큰 경우, 외기온의 상승 등에 의해 실온이 크게 변화되었음을 나타내기 때문에, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 증가시켜 냉매의 유량을 증가시킬 필요가 있다. 이 때문에, dTin이 dTinc보다 크다고 판정된 경우, 스텝 308로 진행하여, 실온 센서(13)의 검출값의 변화량에 따라서, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 변화량을 연산하고, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 증가시킨다.
스텝 307에서 dTin이 dTinc 이하라고 판정된 경우, 스텝 309로 진행하여, 실온 Tin과 설정 온도 Tset의 온도차가, 미리 설정된 개방도 증가 개시 온도차 ΔTinc보다 큰지 여부를 판정한다. ΔTinc는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 증가를 개시시키는 기준이 되는 실온과 설정 온도의 온도차이다. 온도차가 ΔTinc보다 큰 경우, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 증가시켜 냉매의 유량을 증가시킬 필요가 있기 때문에, 스텝 308로 진행한다. 한편, 온도차가 ΔTinc 이하인 경우에 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 증가시키는 제어를 행하면, 실온이 상승하지 않았는데도 냉방 능력을 높여, 실온을 저하시킬 가능성이 있다. 이 때문에, 스텝 310으로 진행하여, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 현재의 개방도로 유지한다. 그리고, 스텝 301로 되돌아가, 제어를 계속한다.
이와 같이 하여, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 조정하고, 유지하는 제어를 행함으로써, 실온을 보다 안정시킬 수 있다. 이 경우도, 공기 조화 시스템의 운전을 정지한 경우, 제어를 종료한다.
도 6에 도시한 제어는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 조정하고, 유지하는 제어였지만, 배관 온도 센서(14, 15)의 검출값을 사용함으로써, 실내 열교환기 출구측의 냉매 과열도를 목표값으로 하는 제어가 가능해진다. 그래서, 배관 온도 센서(14, 15)의 검출값을 사용한 제어에 대하여, 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어의 제4 예를 나타낸 흐름도이다. 이 경우도, 도 5에 도시한 처리와는 다른 부분에 대해서만 설명한다. 스텝 403에서는, dTin이 과열도 증가 개시 변화량 dTinc보다 작은지 여부를 판정한다. 도 6에 도시한 예에서는, dTinc가 개방도 증가 개시 변화량이었지만, 이 예에서는 과열도 증가 개시 변화량으로 되어 있다. 마찬가지로, 이 예에서는 dTdec가 과열도 감소 개시 변화량으로 되고, ΔTinc가 과열도 증가 개시 온도차, ΔTdec가 과열도 감소 개시 온도차로 되어 있다.
dTinc는, 과열도의 증가를 개시시키는 기준이 되는 실온의 변화량이며, dTdes는, 과열도의 감소를 개시시키는 기준이 되는 실온의 변화량이다. ΔTinc는, 과열도의 증가를 개시시키는 기준이 되는 실온과 설정 온도의 온도차이고, ΔTdec는, 과열도의 감소를 개시시키는 기준이 되는 실온과 설정 온도의 온도차이다.
스텝 404에서는, 실온 센서(13)의 검출값과, 소정 시간에 있어서의 실온 센서(13)의 검출값의 변화량에 기초하여, 열교환기(11)의 냉매의 출구측의 목표 과열도를 연산한다. 이 경우, 냉매의 유량을 감소시키고, 과열도를 부여하여 유효 면적을 감소시킴으로써, 냉방 능력을 저하시키기 때문에, 과열도가 증가된다.
스텝 405에서는, 실내 열교환기 출구측의 냉매 과열도가 스텝 404에서 구한 목표 과열도가 되는 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 변화량을 연산하여, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 제어한다. 여기에서는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 감소시킨다. 그리고, 스텝 401로 되돌아가, 제어를 계속한다.
스텝 406에서 Tin과 Tset의 온도차가 ΔTinc보다 작다고 판정된 경우, 스텝 404로 진행하고, Tin과 Tset의 온도차가 ΔTinc 이상이라고 판정된 경우, 스텝 407로 진행한다. 스텝 407에서는, 스텝 404와 마찬가지로 하여, 목표 과열도를 연산하지만, 냉방 능력을 저하시키지 않기 때문에, 과열도를 현재의 과열도로 유지하고, 스텝 408에서는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 현재의 개방도로 유지한다. 그리고, 스텝 401로 되돌아가, 제어를 계속한다.
스텝 409에서 dTin이 dTdec보다 크다고 판정된 경우, 스텝 410으로 진행하여, 스텝 404와 마찬가지로, 목표 과열도를 연산한다. 이 경우, 냉매의 유량을 증가시키고, 과열도를 감하여 유효 면적을 증가시킴으로써, 냉방 능력을 향상시키기 때문에, 과열도가 감소된다.
스텝 411에서는, 스텝 405와 마찬가지로 하여, 실내 열교환기 출구측의 냉매 과열도가 스텝 410에서 구한 목표 과열도가 되는 실내 팽창 밸브(16)의 개방도의 변화량을 연산하고, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 제어한다. 이 경우, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 증가시킨다. 그리고, 스텝 401로 되돌아가, 제어를 계속한다.
스텝 412에서 Tin과 Tset의 온도차가 ΔTdec 이하라고 판정된 경우, 스텝 410으로 진행하고, Tin과 Tset의 온도차가 ΔTdec보다 크다고 판정된 경우, 스텝 413으로 진행한다. 스텝 413에서는, 스텝 404와 마찬가지로 하여, 목표 과열도를 연산하지만, 냉방 능력을 증가시키지 않기 때문에, 과열도를 현재의 과열도로 유지하고, 스텝 414에서는, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 현재의 개방도로 유지한다. 그리고, 스텝 401로 되돌아가, 제어를 계속한다. 이 경우도, 공기 조화 시스템의 운전을 정지한 경우, 제어를 종료한다.
지금까지, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어를, 실외기(20)가 구비하는 제어 장치(26)에 의해 실시하는 것을 설명하였지만, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어는, 제어 장치(26)에 의해 실시하는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 실내기(10)가 구비하는 제어 장치에 의해 실시해도 되고, 실내기(10)나 실외기(20)와는 별도로 마련된 집중 제어 장치 등에 의해 실시해도 된다.
공기 조화 시스템은, 실내기(10)와 실외기(20)가 1대씩으로 구성되는 것에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 1대의 실외기(20)에 복수의 실내기(10)가 접속된 시스템이나, 복수의 실외기(20)와 복수의 실내기(10)를 접속한 시스템이어도 된다. 도 8은 1대의 실외기(20)에 복수의 실내기(10)가 접속된 시스템의 예를 도시하고 있다. 도 8에 도시한 예에서는, 3대의 실내기(10a 내지 10c)와 실외기(20)가 접속되어 있다.
각 실내기(10a 내지 10c)는, 각 실내에 설치되어, 각 실내의 실온을 설정 온도로 되도록 조정한다. 각 실내기(10a 내지 10c)는, 각각 실내 팽창 밸브(16a 내지 16c)를 구비하기 때문에, 실내마다 냉방 능력을 조정할 수 있다. 이 때문에, 실내마다 공조 부하가 다른 경우에도, 단속 운전을 피하면서, 각 실내의 실온을 안정시킬 수 있다.
단속 운전을 회피하고, 연속 운전을 실현함으로써, 소비 전력을 저감시킬 수도 있고, 또한, 기동, 정지의 횟수를 감소시킬 수 있으므로 기기의 효율을 향상시킬 수 있고, 고장 등도 감소되므로, 신뢰성을 향상시킬 수도 있다. 또한, 실온을 안정시킬 수 있기 때문에, 쾌적성을 유지할 수 있다.
또한, 지금까지 설명해 온 예에서는, 압축기(21)의 운전 주파수 F를 검출하고, 검출한 운전 주파수 F가 주파수 역치 Fd보다 작고, 또한 공조 부하와 능력의 차분 RL이 부하 역치 RLth보다 작은 경우에, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어를 행하였다. 따라서, 실내기(10)가 복수 존재하고, 예를 들어 1개의 실내기(10)를 제외하고, 공조 부하와 능력의 차분 RL이 부하 역치 RLth보다 작아도, 당해 1개의 실내기(10)의 부하가 크고, F가 Fd를 초과하는 경우, 일률적으로 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어가 행해지지 않게 된다. 이것으로는, 실온을 안정시킬 수 없어, 쾌적성을 유지할 수 없다.
그래서, 도 3, 도 5 내지 도 7에 도시한 개방도 제어에 있어서, 스텝 101, 스텝 201, 스텝 301, 스텝 401을 삭제한 개방도 제어로 하고, 차분 RL이 부하 역치 RLth보다 작은지 여부를 판단하는 것만으로, 실내 팽창 밸브(16)의 개방도를 제어할 수 있도록 한다. 도 9 내지 도 12에, 각 개방도 제어를 제5 내지 제8 예로서 나타낸다.
도 9는 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어의 제5 예를 나타낸 흐름도이다. 이 제어는, 냉방 운전을 개시한 단계에서, 스텝 500으로부터 개시한다. 스텝 501에 있어서, 운전 주파수 F가 주파수 역치 Fd보다 작은지 여부를 판정하지 않고, 실내의 공조 부하와 발생 냉방 능력의 차분 RL이, 부하 역치 RLth보다 작은지 여부만을 판정한다. 스텝 502는, 도 3의 스텝 103과 마찬가지이기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
도 10은 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어의 제6 예를 나타낸 흐름도이다. 스텝 600으로부터 개시하고, 스텝 601에 있어서, 도 9에 도시한 예와 마찬가지로, 차분 RL이, 부하 역치 RLth보다 작은지 여부를 판정한다. 스텝 602 이후의 처리는, 도 5의 스텝 203 이후의 처리와 마찬가지이다.
도 11은 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어의 제7 예를 나타낸 흐름도이다. 스텝 700으로부터 개시하고, 스텝 701에 있어서, 도 9 및 도 10에 도시한 예와 마찬가지로, 차분 RL이, 부하 역치 RLth보다 작은지 여부를 판정한다. 스텝 702 이후의 처리는, 도 6의 스텝 303 이후의 처리와 마찬가지이다.
도 12는 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어의 제8 예를 나타낸 흐름도이다. 스텝 800으로부터 개시하고, 스텝 801에 있어서, 도 9 내지 도 11에 도시한 예와 마찬가지로, 차분 RL이, 부하 역치 RLth보다 작은지 여부를 판정한다. 스텝 802 이후의 처리는, 도 7의 스텝 403 이후의 처리와 마찬가지이다.
도 9 내지 도 12에 도시한 예와 같이, 차분 RL이 부하 역치 RLth보다 작은지 여부를 판정하는 것만으로, 현재의 운전 주파수에 관계없이, 본 제어를 동작시킬 수 있다. 이에 의해, 일률적으로 실내 팽창 밸브(16)의 개방도 제어가 행해지지 않는 것을 회피하고, RL이 RLth보다 작아지는 실내기(10)의 실내 팽창 밸브(16)에 대해서는, 적절하게 개방도 제어를 행하여, 실온을 안정시켜, 쾌적성을 유지하는 것이 가능해진다.
지금까지 본 발명의 실내기, 공기 조화 시스템 및 제어 방법에 대하여 상술한 실시 형태로써 상세하게 설명하였지만, 본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 다른 실시 형태나, 추가, 변경, 삭제 등, 당업자가 상도할 수 있는 범위 내에서 변경할 수 있고, 어느 양태에 있어서도 본 발명의 작용·효과를 발휘하는 한, 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
10, 10a 내지 10c: 실내기
11, 11a 내지 11c: 열교환기
12, 12a 내지 12c: 팬
13, 13a 내지 13c: 실온 센서
14, 14a 내지 14c, 15, 15a 내지 15c: 배관 온도 센서
16, 16a 내지 16c: 실내 팽창 밸브
20: 실외기
21: 압축기
22: 열교환기
23: 팬
24: 실외 팽창 밸브
25: 사방 밸브
26: 제어 장치
27: 주파수 센서
30, 31: 배관
40: CPU
41: 플래시 메모리
42: RAM
43: 통신 I/F
44: 제어 I/F
45: 버스

Claims (11)

  1. 실내기와 실외기를 구비하는 공기 조화 시스템이며,
    상기 실내기가,
    열교환기와,
    실내의 온도를 검출하는 실내 온도 검출 수단과,
    냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하고,
    상기 실외기가,
    열교환기와,
    압축기와,
    상기 냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하고,
    상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와, 소정 시간에 있어서의 해당 실내의 온도 변화량에 따라서, 상기 실내기의 상기 밸브의 개방도를 제어하는 제어 수단을 포함하는, 공기 조화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 공조 부하와 공조 능력의 차분을, 상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와 설정 온도의 차와, 상기 소정 시간에 있어서의 실내 온도의 변화량으로부터 검출하고, 검출된 상기 차분이 부하 역치보다 작은 경우에, 상기 실내기의 상기 밸브의 개방도를 작게 하는 제어를 행하는, 공기 조화 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 공조 부하와 공조 능력의 차분을, 상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와 설정 온도의 차와, 상기 소정 시간에 있어서의 실내 온도의 변화량으로부터 검출하고, 검출된 상기 차분이 부하 역치 이상인 경우에, 상기 실내기의 상기 밸브의 개방도를 크게 하는 제어를 행하는, 공기 조화 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와, 상기 소정 시간에 있어서의 실내의 온도의 변화량에 기초하여, 상기 실내기의 상기 밸브의 개방도의 변화량을 계산하는, 공기 조화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실내기는,
    상기 열교환기와 상기 실외기를 접속하는 2개의 배관의 각각의 온도를 검출하는 2개의 배관 온도 검출 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은, 상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와, 상기 소정 시간에 있어서의 실내의 온도의 변화량에 기초하여, 상기 열교환기로부터 배출되는 상기 냉매의 목표 과열도를 계산하고, 상기 2개의 배관 온도 검출 수단에 의해 검출된 2개의 온도의 차로부터 얻어지는 과열도가, 계산한 상기 목표 과열도로 되는 상기 실내기의 상기 밸브의 개방도의 변화량을 계산하는, 공기 조화 시스템.
  6. 복수의 실내기와 실외기를 구비하는 공기 조화 시스템이며,
    상기 각 실내기가,
    열교환기와,
    실내의 온도를 검출하는 실내 온도 검출 수단과,
    냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하고,
    상기 실외기가,
    열교환기와,
    압축기와,
    상기 냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하고,
    상기 각 실내기의 상기 각 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 각 실내의 온도와, 소정 시간에 있어서의 해당 각 실내의 온도의 변화량에 따라서, 상기 각 실내기의 상기 각 밸브의 개방도를 제어하는 제어 수단을 포함하는, 공기 조화 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 1 이상의 상기 실내기에 대해, 공조 부하와 공조 능력의 차분을, 상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와 설정 온도의 차와, 상기 소정 시간에 있어서의 실내 온도의 변화량으로부터 검출하고, 검출된 상기 차분이 부하 역치보다 작은 경우에, 해당 실내기의 상기 밸브의 개방도를 작게 하는 제어를 행하는, 공기 조화 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 1 이상의 상기 실내기에 대해, 공조 부하와 공조 능력의 차분을, 상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와 설정 온도의 차와, 상기 소정 시간에 있어서의 실내 온도의 변화량으로부터 검출하고, 검출된 상기 차분이 부하 역치 이상인 경우에, 해당 실내기의 상기 밸브의 개방도를 크게 하는 제어를 행하는, 공기 조화 시스템.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 1 이상의 상기 실내기에 대해, 해당 실내기의 상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와, 상기 소정 시간에 있어서의 실내의 온도의 변화량에 기초하여, 해당 실내기의 상기 밸브의 개방도의 변화량을 계산하는, 공기 조화 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 각 실내기는,
    상기 열교환기와 상기 실외기를 접속하는 2개의 배관의 각각의 온도를 검출하는 2개의 배관 온도 검출 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은, 1 이상의 상기 실내기에 대해, 해당 실내기의 상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와, 상기 소정 시간에 있어서의 실내의 온도의 변화량에 기초하여, 해당 실내기의 상기 열교환기로부터 배출되는 상기 냉매의 목표 과열도를 계산하고, 해당 실내기의 상기 2개의 배관 온도 검출 수단에 의해 검출된 2개의 온도의 차로부터 얻어지는 과열도가, 계산한 상기 목표 과열도로 되는 해당 실내기의 상기 밸브의 개방도의 변화량을 계산하는, 공기 조화 시스템.
  11. 열교환기와, 실내의 온도를 검출하는 실내 온도 검출 수단과, 냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하는 실내기와,
    열교환기와, 압축기와, 냉동 사이클 내를 흐르는 냉매의 유량을 조정하기 위한 밸브를 포함하는 실외기와,
    제어 수단을 포함하는, 공기 조화 시스템의 상기 제어 수단에 의해 실행되는 제어 방법이며,
    상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도로부터 소정 시간에 있어서의 해당 실내의 온도의 변화량을 계산하는 스텝과,
    상기 실내 온도 검출 수단에 의해 검출된 상기 실내의 온도와, 계산한 상기 실내의 온도의 변화량에 따라서, 상기 실내기의 상기 밸브의 개방도를 제어하는 스텝을 포함하는, 제어 방법.
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