WO2020066016A1 - 空気調和機 - Google Patents

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heat medium
flow path
valve
air conditioner
indoor
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PCT/JP2018/036576
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直史 竹中
仁隆 門脇
博紀 鷲山
祐治 本村
幸二 古谷
淳 西尾
幸志 東
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三菱電機株式会社
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    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2513—Expansion valves

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner that performs heat exchange between a refrigerant circulating in a refrigerant circuit and a heat medium circulating in a heat medium circuit.
  • a direct expansion type air conditioner is used in which an outdoor unit and an indoor unit are connected, and a refrigerant is circulated between the outdoor unit and the indoor unit, so that air in the indoor space, which is a space to be air-conditioned, is conditioned.
  • the capacity control in the direct expansion type air conditioner described in Patent Literature 1 is generally performed using the degree of superheating SH during the cooling operation, and is performed using the degree of supercooling SC during the heating operation. Therefore, regardless of the distance from the outdoor unit to the indoor unit, the flow rate of the refrigerant to the indoor unit is controlled according to the heat exchange capacity of the indoor unit designed in advance.
  • a primary cycle that has a compressor, an outdoor heat exchanger, a throttle device, and an intermediate heat exchanger and generates heat in a vapor compression refrigeration cycle, and a secondary side such as an intermediate heat exchanger and a pump BACKGROUND ART
  • an air conditioning system having a heat medium transport means for a cycle and an indoor heat exchanger, and a secondary cycle for transporting heat using a heat medium such as water or brine.
  • a heat medium transport means for a cycle and an indoor heat exchanger there is one configured by a heat source unit and an indoor unit.
  • a heat source unit outdoor unit
  • a relay unit for a plurality of indoor units.
  • This air conditioner uses a refrigerant to transfer heat between an outdoor unit and a relay unit, and in the relay unit, performs heat exchange between the refrigerant and a heat medium such as water, thereby forming a plurality of indoor units. Heat is transferred to and from the machine using a heat carrier.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems in the related art, and provides an air conditioner that can eliminate a difference in performance between indoor units even when the pipe length of each indoor unit is different. Aim.
  • An air conditioner includes a heat medium transfer device having a pump that sends out a heat medium that transfers heat, including water or brine, and an indoor heat exchanger that performs heat exchange between room air and the heat medium. And a plurality of indoor units each having a flow control valve for adjusting a flow rate of the heat medium passing through the indoor heat exchanger, and connected to the heat medium transfer device by a heat medium pipe, and the flow control valve A control device for controlling the opening degree of the heat transfer medium, wherein the control device is configured to control the flow path resistance based on a flow path resistance corresponding to a pipe length of the heat medium pipe from the heat medium transfer device to the plurality of indoor units.
  • the valve opening control range is determined so that the valve opening control range of the flow control valve becomes narrower as the value of the valve opening control valve becomes smaller.
  • the present invention by determining the opening control range of the flow control valve according to the pipe length of the heat medium pipe connected to the plurality of indoor units, even when the pipe length of each indoor unit is different, It is possible to eliminate the difference in the capabilities of the machines.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an installation example of the air conditioner according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of the air conditioner according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of a configuration of a control device in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a hardware configuration diagram illustrating an example of a configuration of a control device in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a hardware configuration diagram illustrating another example of the configuration of the control device in FIG. 3.
  • 5 is a flowchart illustrating an example of a flow of a valve opening control range determination process performed by the air-conditioning apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a first rank table. It is a schematic diagram showing an example of the 2nd rank table.
  • Embodiment 1 FIG.
  • the same reference numerals denote the same or corresponding components, and are common to all the embodiments described below. Further, in the drawings, the size relationship of each component may be different from the actual one.
  • the forms of the constituent elements shown in the entire text of the specification are merely examples, and are not limited to the forms described in the specification.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an installation example of the air conditioner 100 according to Embodiment 1.
  • the air conditioner 100 includes a refrigerant circulation circuit A in which a refrigerant circulates, and a heat medium circulation in which a heat medium such as water that does not change state in a use temperature range circulates, such as transferring and transferring heat. And a circuit B. Then, air conditioning of the indoor space, which is a space to be air-conditioned, is performed by cooling and heating.
  • the air conditioner 100 includes an outdoor unit 10 as a heat source unit, a plurality of indoor units 30, 30,..., A refrigerant circulating in the refrigerant circuit A and a heat medium circulating in the heat medium circuit B. And a relay device 20 for relaying the heat transfer.
  • the outdoor unit 10 and the relay unit 20 are connected by the refrigerant pipe 1.
  • a refrigerant circuit A in which the refrigerant circulates through the refrigerant pipe 1 is formed.
  • the relay device 20 and the plurality of indoor units 30, 30,... Are connected by the heat medium pipe 2.
  • a heat medium circulation circuit B in which the heat medium circulates in the heat medium pipe 2 is formed.
  • the numbers of the outdoor units 10, the relay units 20, and the indoor units 30, 30,... are not limited to this example.
  • a plurality of outdoor units 10 may be provided, and the same number of repeaters 20 as the plurality of outdoor units 10 may be provided.
  • Each outdoor unit 10 may be connected to each repeater 20. That is, the number of outdoor units 10, repeaters 20, and indoor units 30, 30,... Can be appropriately determined according to the scale of a building in which the air conditioner 100 is installed.
  • the refrigerant circulating through the refrigerant circuit A for example, a single refrigerant such as R-22 or R-134a, a pseudo-azeotropic mixed refrigerant such as R-410A or R-404A, or a non-azeotropic refrigerant such as R-407C A mixed refrigerant is used.
  • the heat medium circulating in the heat medium circulation circuit B for example, water, brine (antifreeze), or a mixture of water and brine is used.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of the air conditioner 100 according to Embodiment 1.
  • the air conditioner 100 includes an outdoor unit 10, a repeater 20 as an example of a heat medium transfer device, a plurality of indoor units 30 1 , 30 2 , 30 3 ,..., 30 n-1. , 30n and a control device 40.
  • the control device 40 is provided in the repeater 20.
  • a plurality of indoor units 30 1 , 30 2 , 30 3 ,..., 30 n ⁇ 1 , 30 n may be collectively referred to as “indoor unit 30 k ”.
  • the symbol k is an integer from 1 to n.
  • the control device 40 is not limited to this example, and may be provided in either the outdoor unit 10 or the plurality of indoor units 30k , or may be provided separately from each device. In the following, a case will be described in which the outdoor unit 10 and the heat medium transfer device are provided separately, but the present invention is not limited to this. For example, the outdoor unit 10 and the heat medium transfer device are integrally configured. You may.
  • Heat medium pipe 2 a main pipe 2a connected to the repeater 20, is branched from the main pipe 2a, the branch pipe 2b 1 connected to each indoor unit 30k, 2b 2, 2b 3, ⁇ , 2b n -1, and it is formed by 2b n.
  • the main pipe 2a to the branch point of the branch pipe 2b 1 that branches from the relay unit 20 to the indoor unit 30 1 is referred to as a "main pipe 2a 1".
  • the main of the pipe 2a illustrating a main pipe 2a from the branch point of the previous stage to the indoor unit 30 k-1 to the branch point to the indoor unit 30 k referred to as "main pipe 2a k".
  • main pipe 2a k the main pipes 2a 1 to 2an -1 may be collectively referred to as “main pipe 2a k ”.
  • the outdoor unit 10 includes a compressor 11, a refrigerant flow switching device 12, an outdoor heat exchanger 13, and a throttle device 14.
  • the compressor 11, the refrigerant flow switching device 12, the outdoor heat exchanger 13, the refrigerant-side flow path of the heat medium heat exchanger 21 provided in the relay device 20, which will be described later, and the expansion device 14 are annularly connected by the refrigerant pipe 1. Thereby, the refrigerant circuit A is formed.
  • the compressor 11 sucks low-temperature and low-pressure refrigerant, compresses the sucked refrigerant, and discharges high-temperature and high-pressure refrigerant.
  • the compressor 11 includes, for example, an inverter compressor or the like whose capacity, which is a transmission amount per unit time, is controlled by changing an operation frequency.
  • the operating frequency of the compressor 11 is controlled by a control device 40 described later.
  • the refrigerant flow switching device 12 is, for example, a four-way valve, and switches between the cooling operation and the heating operation by switching the direction in which the refrigerant flows. During the cooling operation, the refrigerant flow switching device 12 switches so that the discharge side of the compressor 11 and the outdoor heat exchanger 13 are connected as shown by the solid line in FIG. In addition, the refrigerant flow switching device 12 is switched during the heating operation so that the discharge side of the compressor 11 and the repeater 20 are connected as shown by the broken line in FIG. Switching of the flow paths in the refrigerant flow switching device 12 is controlled by the control device 40.
  • the outdoor heat exchanger 13 exchanges heat between outdoor air and a refrigerant supplied by a fan (not shown).
  • the outdoor heat exchanger 13 functions as a condenser that radiates heat of the refrigerant to the outdoor air to condense the refrigerant during the cooling operation. Further, the outdoor heat exchanger 13 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant during the heating operation and cools the outdoor air by the heat of vaporization at that time.
  • the expansion device 14 is, for example, an expansion valve, and expands the refrigerant.
  • the expansion device 14 is configured by, for example, a valve that can control the opening degree such as an electronic expansion valve.
  • the opening of the expansion device 14 is controlled by the control device 40.
  • the repeater 20 includes a heat medium heat exchanger 21 and a pump 22.
  • the heat medium heat exchanger 21 functions as a condenser or an evaporator, and flows through the refrigerant flowing through the refrigerant circuit A connected to the refrigerant channel and the heat medium circuit B connected to the heat medium channel. Heat exchange is performed with the heat medium.
  • the heat medium heat exchanger 21 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant during the cooling operation and cools the heat medium by heat of vaporization when the refrigerant evaporates. Further, the heat medium heat exchanger 21 functions as a condenser that radiates heat of the refrigerant to the heat medium and condenses the refrigerant during the heating operation.
  • the pump 22 is driven by a motor (not shown) and sends out and circulates the heat medium flowing through the heat medium pipe 2.
  • the pump 22 is configured by, for example, a pump whose capacity can be controlled, and the flow rate thereof can be adjusted according to the magnitude of the load of each of the plurality of indoor units 30k .
  • the drive of the pump 22 is controlled by the control device 40.
  • the pump 22 is controlled by the control device 40 such that the flow rate of the heat medium increases as the load increases, and the flow rate of the heat medium decreases as the load decreases.
  • the repeater 20 also includes a pump inlet pressure sensor 23 and a pump outlet pressure sensor 24.
  • the pump inlet pressure sensor 23 is provided on the heat medium inflow side of the pump 22, and detects the pressure Pp1 of the heat medium flowing into the pump 22.
  • the pump outlet pressure sensor 24 is provided on the outflow side of the heat medium of the pump 22 and detects the pressure Pp2 of the heat medium flowing out of the pump 22.
  • Each of the plurality of indoor units 30 k is connected to a branch pipe 2 b k branched from the main pipe 2 a k . Thereby, the plurality of indoor units 30 k are connected to the repeater 20 in parallel.
  • Each of the plurality of indoor units 30k includes an indoor heat exchanger 31 and a flow control valve 32.
  • the heat medium circulation is performed by connecting the pump 22 and the heat medium-side flow path of the heat medium heat exchanger 21 provided in the repeater 20, the indoor heat exchanger 31, and the flow control valve 32 in a ring shape by the heat medium pipe 2.
  • Circuit B is formed.
  • the indoor heat exchanger 31 exchanges heat between indoor air and a heat medium supplied by a fan (not shown). Thereby, cooling air or heating air that is conditioned air supplied to the indoor space is generated.
  • the flow control valve 32 controls the flow rate of the heat medium passing through the indoor heat exchanger 31. Opening control range of the flow rate adjusting valve 32 is set for each indoor unit 30 k, which is controlled by the controller 40. Note that the setting of the opening control range of the flow control valve 32 for each of the plurality of indoor units 30 k, described below.
  • each of the plurality of indoor units 30 k includes a valve inlet pressure sensor 33 and a valve outlet pressure sensor 34.
  • the valve inlet pressure sensor 33 is provided on the heat medium inflow side of the flow control valve 32 and detects the pressure Pv1 of the heat medium flowing into the flow control valve 32.
  • the valve outlet pressure sensor 34 is provided on the heat medium outflow side of the flow control valve 32 and detects the pressure Pv2 of the heat medium flowing out of the flow control valve 32.
  • Controller 40 Controller 40, based on various information received from the various sensors provided in the respective portions of the air conditioner 100, the outdoor unit 10, controls the air conditioner 100 as a whole operations including the repeater 20 and the plurality of indoor units 30 k I do.
  • the control unit 40 performs a process of determining the opening control range of the flow control valve 32 for each of the plurality of indoor units 30 k.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device 40 of FIG.
  • the control device 40 includes a flow path resistance calculation unit 41, a pressure loss calculation unit 42, a rank determination unit 43, a valve opening control range determination unit 44, a device control unit 45, and a storage unit 46.
  • the control device 40 realizes various functions by executing software on an arithmetic device such as a microcomputer, or is configured by hardware such as a circuit device that realizes various functions.
  • Flow path resistance calculation unit 41 the pump inlet pressure sensor 23, the pump outlet pressure sensor 24, based on the detection result of the valve inlet pressure sensor 33 and valve outlet pressure sensor 34, the flow path of the main pipe 2a k of the indoor units 30 k
  • the resistance Ra k and the flow path resistance Rb k of the branch pipe 2b k are calculated. The method of calculating the specific flow resistance Ra k and Rb k will be described later.
  • Pressure loss calculating section 42 based on the flow rate Vw of the flow resistance Ra k and the heat medium of the main pipe 2a k calculated by the flow path resistance calculation unit 41 calculates the pressure loss dPa k of the main pipe 2a k. Further, the pressure loss calculation unit 42 calculates the pressure loss dPb k of the branch pipe 2b k based on the flow path resistance Rb k of the branch pipe 2b k calculated by the flow path resistance calculation unit 41 and the flow rate Vw of the heat medium. I do. Specific method of calculating the pressure loss dPa k and DPB k will be described later.
  • Rank determination unit 43 the first rank table and the second referring to rank table, the pressure loss of the main pipe 2a k calculated by the pressure loss calculating section 42 dPa k the branch pipe 2b which is previously stored in the storage unit 46
  • the k pressure losses dPb k are ranked respectively.
  • the first rank table in which the pressure loss dPa k of the main pipe 2a k, and rank A_rank flow resistance Ra k is associated.
  • the second rank table the pressure loss dPb k of the branch pipe 2b k and the rank B_rank of the flow path resistance Rb k are associated.
  • Valve opening control range determining unit 44 based on the respective rank value of flow resistance Ra k and Rb k determined by the rank determination unit 43, the valve opening control range of the flow rate adjusting valve 32 in the indoor units 30 k To determine.
  • Device control unit 45 based on the processing result of the parts in the control device 40, the outdoor unit 10, and controls the repeater 20 and the indoor unit 30 k.
  • the device control unit 45 when determining the valve opening control range of the flow rate adjustment valve 32, responds to the instruction from the flow path resistance calculation unit 41 to , And controls the flow control valve 32 of each indoor unit 30k . Further, during operation of the air conditioner 100, the device control unit 45 controls the valve opening of the flow control valve 32 within the valve opening control range determined by the valve opening control range determining unit 44.
  • the storage unit 46 stores in advance the flow rate Vw of the heat medium used in the pressure loss calculation unit 42 and the first rank table and the second rank table used in the rank determination unit 43.
  • FIG. 4 is a hardware configuration diagram showing an example of the configuration of the control device 40 of FIG.
  • the control device 40 of FIG. 3 is configured by a processing circuit 51 as shown in FIG.
  • the processing circuit 51 When each function is executed by hardware, the processing circuit 51 includes, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and an FPGA (Field-Programmable Gate). Array), or a combination thereof.
  • the processing circuit 51 may implement the respective functions of the flow path resistance calculation unit 41, the pressure loss calculation unit 42, the rank determination unit 43, the valve opening control range determination unit 44, the device control unit 45, and the storage unit 46.
  • the function of each unit may be realized by one processing circuit 51.
  • FIG. 5 is a hardware configuration diagram showing another example of the configuration of the control device 40 of FIG.
  • the control device 40 in FIG. 3 includes a processor 61 and a memory 62 as illustrated in FIG.
  • Each function of the flow path resistance calculation unit 41, the pressure loss calculation unit 42, the rank determination unit 43, the valve opening control range determination unit 44, the device control unit 45, and the storage unit 46 in FIG. 3 is realized by the processor 61 and the memory 62. Is done.
  • the functions of the flow path resistance calculation unit 41, the pressure loss calculation unit 42, the rank determination unit 43, the valve opening control range determination unit 44, and the device control unit 45 are software, firmware, or It is realized by a combination of software and firmware.
  • Software and firmware are described as programs and stored in the memory 62.
  • the processor 61 reads out and executes the program stored in the memory 62 to realize the function of each unit.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable and Programmable ROM)
  • nonvolatile memory such as EEPROM (Electrically and Erasable and volatile) such as nonvolatile semiconductor and other programmable memory Is used.
  • EEPROM Electrically and Erasable and volatile
  • a removable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a CD (Compact Disc), an MD (Mini Disc), and a DVD (Digital Versatile Disc) may be used.
  • the flow of the heat medium in the air conditioner 100 will be described with reference to FIG.
  • the heat medium sent from the pump 22 flows into the heat medium heat exchanger 21.
  • the heat medium that has flowed into the heat medium heat exchanger 21 exchanges heat with the refrigerant flowing through the refrigerant-side flow path, thereby radiating heat to the refrigerant or absorbing heat from the refrigerant, and flows out of the heat medium heat exchanger 21.
  • the heat medium flowing out of the heat medium heat exchanger 21 flows out of the relay unit 20 and flows into each of the plurality of indoor units 30 k via the main pipe 2 a k and the branch pipe 2 b k of the heat medium pipe 2.
  • the heat medium flowing into each indoor unit 30k flows into the indoor heat exchanger 31.
  • the heat medium that has flowed into the indoor heat exchanger 31 exchanges heat with indoor air to absorb or radiate heat to cool or heat the indoor air, and flows out of the indoor heat exchanger 31.
  • Heat medium flowing out of the indoor heat exchanger 31, the flow rate by the flow regulating valve 32 flows out from the indoor unit 30 k in a state of being adjusted.
  • each indoor unit 30 k The heat medium flowing out of each indoor unit 30 k is joined by the heat medium pipe 2 and flows into the relay device 20.
  • the heat medium flowing into the repeater 20 flows into the pump 22.
  • the heat medium circulation is repeated with the relay device 20 described above with each of the indoor units 30 k.
  • Each of the plurality of indoor units 30 k has a different pipe length of the heat medium pipe 2 connected to the repeater 20 depending on an installation position or the like. If the pipe lengths are different, a difference occurs in the pressure loss of the heat medium pipe 2 due to the flow path resistance of the heat medium pipe 2, so that the capacity of each indoor unit 30k also differs.
  • each of the indoor units 30 k is operating in similar capacity It is difficult. Specifically, since the indoor unit 30 installed at a position distant from the relay unit 20 has a longer pipe length of the heat medium pipe 2 than the indoor unit 30 installed near the relay unit 20, the indoor unit 30 Ability is reduced.
  • the pressure loss due to pipe length depending on the size determines the opening control range of the flow control valve 32 in each of the indoor units 30 k.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the flow of the valve opening control range determination process performed by the air conditioner 100 according to Embodiment 1.
  • the process of the flowchart shown in FIG. 6 is performed in advance when installing the air conditioner 100 in consideration of the length of the heat medium pipe 2.
  • the valve opening control range determination process is periodically performed in case the flow path resistance changes over time, such as when the strainer is clogged with dust. It may be possible to perform the correction.
  • step S1 the flow path resistance calculating unit 41 calculates the flow resistance Rb k of flow resistance Ra k and the branch pipes 2b k of each main pipe 2a k in the heat medium pipe 2.
  • Passage resistance Ra k and Rb k from the outlet of the pump 22 in the relay apparatus 20 is a flow path resistance due to the main pipe 2a k and the branch pipe 2b k to the entrance of the flow control valve 32 in each of the indoor units 30 k.
  • the flow path resistance R of the heat medium pipe 2 can be calculated based on the equation (1) using the pressure difference dP of the heat medium pipe 2 and the flow rate Vw of the heat medium.
  • dP R ⁇ Vw 2 (1)
  • the pressure difference dP is the difference between the detection result Pp2 of the pump outlet pressure sensor 24 and the detection result Pv1 of the valve inlet pressure sensor 33.
  • the flow rate Vw of the heat medium can be measured using, for example, a flow meter.
  • the measured flow rate Vw is stored in the storage unit 46.
  • the flow rate Vw is not limited to the above example, and may be calculated based on, for example, an instruction value for the pump 22, a differential pressure between the inlet and the outlet of the pump 22, and data on the pump 22 measured in advance.
  • the detection results by the various sensors that detect the pressure may include errors inherent to the measuring instrument, errors due to a difference in elevation when the device is installed, and the like. Therefore, when calculating the pressure difference dP, it is necessary to eliminate these errors. Therefore, in the first embodiment, the pressure sensor is calibrated based on the value of a certain pressure sensor. Here, each pressure sensor is calibrated based on the pressure Pp1 which is the detection result of the pump inlet pressure sensor 23.
  • the flow path resistance calculator 41 calculates the pressure difference dP between the detection result Pp2 of the pump outlet pressure sensor 24 and the detection result Pv1 of the valve inlet pressure sensor 33, and from the calculated pressure difference dP as described above.
  • the calculated calibration value ⁇ P is subtracted.
  • the pressure difference dP from which errors and the like have been eliminated is calculated.
  • the device control unit 45 When calculating the main pipe 2a k and the branch pipe 2b k each passage resistance Ra k and Rb k connected to each of the indoor units 30 k, the device control unit 45, all the indoor units 30 k There from the stopped state, are sequentially operated one by one indoor unit 30 k. After that, the device control unit 45 sequentially stops the indoor units 30 k one by one from a state in which all the indoor units 30 k are operated. Then, the flow path resistance calculating unit 41 calculates the pressure difference dP for each indoor unit 30 k in the two states. Thus, it is possible to obtain the flow resistance Ra k and Rb k by the main pipe 2a k and the branch pipe 2b k of the heat medium pipe 2 for each indoor unit 30 k.
  • step S2 the pressure loss calculation unit 42, based on the flow rate Vw of the flow path resistance Ra k and the heat medium, to calculate the pressure loss dPa k of the main pipe 2a k. Further, the pressure loss calculator 42 calculates the pressure loss dPb k of the branch pipe 2b k based on the flow path resistance Rb k and the flow rate Vw of the heat medium.
  • the pressure loss dPa k and DPB k according to equation (2) and (3) is a value corresponding to the flow rate Vw, is considered to contain a measurement error to the flow rate Vw. Therefore, the pressure loss dPa k and DPB k may be normalized in terms of value when rated flow rate flows.
  • step S3 the rank determination unit 43 ranks the main pressure loss dPa k piping 2a k and the pressure loss DPB k branch line 2b k respectively.
  • the ranking is performed using the first rank table and the second rank table stored in the storage unit 46 in advance.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of the first rank table.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of the second rank table.
  • the first rank table as shown in FIG. 7, in which the pressure loss dPa k of the main pipe 2a k, and rank A_rank indicating the magnitude of the value of the flow resistance Ra k is associated.
  • rank A_rank In the first rank table, for a range of constant pressure loss dPa k, rank A_rank associated.
  • the second rank table associates the pressure loss dPb k of the branch pipe 2b k with the rank B_rank indicating the magnitude of the value of the flow path resistance Rb k .
  • a rank B_rank is associated with a range of a certain pressure loss dPb k .
  • each rank, each of the pressure loss dPa k and DPB k is set to a range for each of 10 [kPa]. For example, if the pressure loss dPa k of main pipe 2a k calculated in step S2 is 10 [kPa], flow resistance Ra k is the basis of the correspondence of the first rank table "Rank 1". Further, if the pressure loss DPB k branch line 2b k is 35 [kPa], the flow resistance Rb k is the basis of the correspondence of the second rank table "No. 4".
  • the range of the pressure loss in the first rank table and the second rank table is determined in advance according to, for example, the length of the heat medium pipe 2 and the scale of the air conditioner 100. Specifically, the range of the pressure loss that can be taken according to the pipe length of the heat medium pipe 2 is equally divided by a predetermined number of ranks, and the divided ranges of the pressure loss are associated with the respective ranks. It may be made to be possible.
  • Rank determination unit 43 refers to the first rank table stored in the storage unit 46, determines a rank A_rank pressure loss dPa k calculated in step S3. In addition, the rank determining unit 43 determines the rank B_rank of the pressure loss dPb k calculated in step S3 with reference to the second rank table stored in the storage unit 46.
  • valve opening control range determining unit 44 determines a valve opening control range of the flow control valve 32 in each of the indoor units 30 k.
  • valve opening maximum value of the flow rate adjusting valve 32 is set in proportion to the capacity of the indoor unit 30 k, whereby the valve opening control range is previously set for each indoor unit 30 k ing.
  • step S4 the valve opening control range determining unit 44, to the preset valve opening control range, the ranked flow resistance Ra k and Rb k each rank value A_rank and B_rank in step S3 Correction based on
  • the valve opening control range determining unit 44 as a rank value A_rank of the main pipe 2a k connected to the indoor units 30 k, the sum of the rank value B_rank for branch pipe 2b k is small The correction is made in the direction of decreasing the maximum valve opening so that the valve opening control range of the flow control valve 32 is narrowed.
  • the device control unit 45 may be the time of operating the air conditioner 100, to control the opening of flow control valve 32 of each indoor unit 30 k in the corrected valve opening control range.
  • the flow path resistance is calculated in detail and the valve opening control range is determined based on the obtained flow path resistance, the load required for the calculation of the flow path resistance increases, and the control may be complicated. There is. In addition, if the calculated flow path resistance includes an error, the errors may eventually accumulate and cause a large error. On the other hand, in the first embodiment, the flow path resistance is ranked according to the magnitude of the pressure loss, and the valve opening control range is determined based on the rank value. At the same time, accumulation of errors can be prevented.
  • the valve opening control range is determined so that the valve opening control range of the flow regulating valve 32 is narrowed.
  • the flow path resistance calculation unit 41 based on the difference between the pressure Pp2 and Pv1 sensed by each of the pump outlet pressure sensor 24 and the valve inlet pressure sensor 33, connected to a plurality of indoor units 30 k The flow path resistance of each heat medium pipe 2 is calculated. By using the flow path resistance calculated in this way, it is possible to acquire the pressure loss of each heat medium pipe 2 corresponding to each indoor unit 30 k connected to the relay device 20.
  • the flow path resistance calculation unit 41 calculates the differential pressure using the detection result of the valve inlet pressure sensor 33 calibrated based on the detection result of the pump inlet pressure sensor 23 as a reference. Thereby, since the sensor is calibrated, an error or the like included in the calculated differential pressure can be eliminated.
  • the valve opening control range of the flow control valve 32 is determined based on the calculated pressure loss and based on the rank of the flow path resistance determined with reference to the table stored in the storage unit 46. You. Thus, it is possible to suppress the processing from being complicated when determining the valve opening control range, and to prevent the accumulation of errors when the flow path resistance is calculated in detail.
  • the pressure loss may be normalized to a value obtained when the heat medium flows at a rated flow rate.
  • the valve opening maximum value of the flow control valve 32 is reduced such that the smaller the rank, the narrower the valve opening control range. . Accordingly, the closer the indoor unit 30 k is to the relay unit 20 and the shorter the heat medium pipe 2, the smaller the maximum value of the valve opening degree of the flow control valve 32 becomes, so the plurality of indoor units 30 k connected to the relay unit 20 are connected. Ability can be made uniform.
  • the present invention is not limited to the above-described first embodiment of the present invention, and various modifications and applications may be made without departing from the scope of the present invention. Is possible.
  • the flow path resistance Ra k and Rb k is from the outlet of the pump 22 is acquired based on the pipe length of the heat medium pipe 2 to the entrance of the flow control valve 32 is not limited thereto, For example, it may be obtained based on the pipe length of the heat medium pipe 2 from the outlet of the flow control valve 32 to the inlet of the pump 22.

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Abstract

空気調和機は、水またはブラインを含み、熱を搬送する熱媒体を送出するポンプを有する熱媒体搬送装置と、室内空気と熱媒体との間で熱交換を行う室内熱交換器、および、室内熱交換器を通過する熱媒体の流量を調整する流量調整弁をそれぞれ有し、熱媒体配管によって熱媒体搬送装置と接続される複数の室内機と、流量調整弁の開度を制御する制御装置とを備え、制御装置は、熱媒体搬送装置から複数の室内機までの熱媒体配管の配管長に応じた流路抵抗に基づき、流路抵抗が小さいほど流量調整弁の弁開度制御範囲が狭まるように、弁開度制御範囲を決定する。

Description

空気調和機
　本発明は、冷媒循環回路を循環する冷媒と熱媒体循環回路を循環する熱媒体との間で熱交換を行う空気調和機に関するものである。
　従来、室外機と室内機とが接続され、室外機と室内機との間で冷媒を循環させることにより、空調対象空間である室内空間の空気を調和する直膨方式の空気調和機が用いられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された直膨方式の空気調和機における能力制御は、一般に、冷房運転時には過熱度ＳＨを用いて行われ、暖房運転時には過冷却度ＳＣを用いて行われる。そのため、室外機から室内機までの距離に関わらず、予め設計された室内機の熱交換容量に応じて、室内機に対する冷媒の流量を制御している。
　これに対して、圧縮機、室外熱交換器、絞り装置および中間熱交換器を有し、蒸気圧縮式冷凍サイクルで熱を生成する一次側サイクルと、中間熱交換器、ポンプ等の二次側サイクルの熱媒体搬送手段および室内熱交換器を有し、水またはブラインなどの熱媒体を用いて熱を搬送する二次側サイクルとで構成される空調システムがある。一例としては、熱源機および室内機で構成されたものがある。他の例としては、熱源機（室外機）、中継機および複数の室内機で構成されたものがある。この空気調和機は、室外機と中継機との間で冷媒を用いて熱を搬送し、中継機において、冷媒と水などの熱媒体との間で熱交換を行い、中継機と複数の室内機との間で熱媒体を用いて熱を搬送する。
特開２００９－１３９０１４号公報
　ところで、熱媒体を用いた空気調和機では、中継機から複数の室内機のそれぞれまでの配管長が異なると、配管の圧力損失に差が生じる。そのため、それぞれの室内機に対する熱媒体に偏流が生じ、室内機毎の熱媒体の流量が異なってしまう。すなわち、中継機から遠い位置に設けられた室内機の能力は、中継機に近い位置に設けられた室内機の能力よりも大幅に低下する。このように、従来の空気調和機では、複数の室内機までの配管長が異なると、室内機毎に冷えやすさ、あるいは暖まりやすさといった能力に差が生じてしまう。
　本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、室内機毎の配管長が異なる場合でも、室内機の能力差を解消することができる空気調和機を提供することを目的とする。
　本発明の空気調和機は、水またはブラインを含み、熱を搬送する熱媒体を送出するポンプを有する熱媒体搬送装置と、室内空気と前記熱媒体との間で熱交換を行う室内熱交換器、および、前記室内熱交換器を通過する前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁をそれぞれ有し、熱媒体配管によって前記熱媒体搬送装置と接続される複数の室内機と、前記流量調整弁の開度を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記熱媒体搬送装置から前記複数の室内機までの前記熱媒体配管の配管長に応じた流路抵抗に基づき、前記流路抵抗が小さいほど前記流量調整弁の弁開度制御範囲が狭まるように、前記弁開度制御範囲を決定するものである。
　本発明によれば、複数の室内機に接続された熱媒体配管の配管長に応じて、流量調整弁の開度制御範囲を決定することにより、室内機毎の配管長が異なる場合でも、室内機の能力差を解消することができる。
実施の形態１に係る空気調和機の設置例を示す概略図である。 実施の形態１に係る空気調和機の構成の一例を示す概略図である。 図２の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図３の制御装置の構成の一例を示すハードウェア構成図である。 図３の制御装置の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る空気調和機による弁開度制御範囲決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第１ランクテーブルの一例を示す概略図である。 第２ランクテーブルの一例を示す概略図である。
実施の形態１．
　以下、本発明の実施の形態１に係る空気調和機について、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では、各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。そして、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。
［空気調和機１００の設置例］
　図１は、本実施の形態１に係る空気調和機１００の設置例を示す概略図である。図１に示すように、空気調和機１００は、冷媒が循環する冷媒循環回路Ａと、熱の授受および搬送などを行う、利用温度範囲で態変化しない水などの熱媒体が循環する熱媒体循環回路Ｂとを備えている。そして、冷暖房などにより、空調対象空間である室内空間の空気調和が行われる。
　空気調和機１００は、熱源機としての室外機１０と、複数の室内機３０、３０、・・・と、冷媒循環回路Ａを循環する冷媒と熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体との間の伝熱を中継する中継機２０とを備えている。室外機１０および中継機２０は、冷媒配管１で接続されている。これにより、冷媒配管１内を冷媒が循環する冷媒循環回路Ａが形成されている。また、中継機２０および複数の室内機３０、３０、・・・のそれぞれは、熱媒体配管２で接続されている。これにより、熱媒体配管２内を熱媒体が循環する熱媒体循環回路Ｂが形成されている。
　なお、室外機１０、中継機２０および室内機３０、３０、・・・の数は、この例に限られない。例えば、室外機１０を複数設けるとともに、複数の室外機１０と同数の中継機２０を設け、それぞれの室外機１０がそれぞれの中継機２０と接続されてもよい。すなわち、室外機１０、中継機２０および室内機３０、３０、・・・の台数は、空気調和機１００が設置される建物の規模等に応じて、適宜決定することができる。
　冷媒循環回路Ａを循環する冷媒として、例えば、Ｒ－２２またはＲ－１３４ａ等の単一冷媒、Ｒ－４１０ＡまたはＲ－４０４Ａ等の擬似共沸混合冷媒、あるいは、Ｒ－４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒が用いられる。また、化学式内に二重結合を含む、ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２等の地球温暖化係数が比較的小さい値とされている冷媒またはその混合物、あるいは、ＣＯ２、プロパン等の自然冷媒が用いられる。また、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体として、例えば、水、ブライン（不凍液）または水とブラインとの混合液等が用いられる。
［空気調和機１００の構成］
　図２は、本実施の形態１に係る空気調和機１００の構成の一例を示す概略図である。図２に示すように、空気調和機１００は、室外機１０、熱媒体搬送装置の一例としての中継機２０、複数の室内機３０１、３０２、３０３、・・・、３０ｎ－１、３０ｎおよび制御装置４０で構成されている。この例において、制御装置４０は、中継機２０内に設けられている。
　なお、以下の説明において、複数の室内機３０１、３０２、３０３、・・・、３０ｎ－１、３０ｎは、総称して「室内機３０ｋ」と記載される場合がある。符号ｋは、１～ｎまでの整数である。また、制御装置４０は、この例に限られず、室外機１０または複数の室内機３０ｋのいずれかに設けられてもよいし、各機器とは別体で設けられてもよい。また、以下では、室外機１０と熱媒体搬送装置とが別体で設けられている場合について説明するが、これに限られず、例えば、室外機１０と熱媒体搬送装置とが一体に構成されていてもよい。
（熱媒体配管２）
　熱媒体配管２は、中継機２０に接続された主配管２ａと、主配管２ａから分岐し、各室内機３０ｋに接続された分岐配管２ｂ１、２ｂ２、２ｂ３、・・・、２ｂｎ－１、２ｂｎで形成されている。本実施の形態１では、中継機２０から室内機３０１へ分岐する分岐配管２ｂ１の分岐点までの主配管２ａを「主配管２ａ１」と称する。また、主配管２ａのうち、前段の室内機３０ｋ－１への分岐点から室内機３０ｋへの分岐点までの主配管２ａを「主配管２ａｋ」と称して説明する。
　なお、室内機３０ｎ－１への分岐点から最後段の室内機３０ｎまでの配管は、分岐配管２ｂｎであるため、主配管２ａｎは存在しない。また、以下の説明において、主配管２ａ１～２ａｎ－１は、総称して「主配管２ａｋ」と記載される場合がある。
（室外機１０）
　室外機１０は、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３および絞り装置１４を備えている。圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、後述する中継機２０に設けられた熱媒体熱交換器２１の冷媒側流路ならびに絞り装置１４が冷媒配管１によって環状に接続されることにより、冷媒循環回路Ａが形成される。
　圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機１１の運転周波数は、後述する制御装置４０によって制御される。
　冷媒流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。冷媒流路切替装置１２は、冷房運転時に、図２の実線で示すように、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とが接続されるように切り替わる。また、冷媒流路切替装置１２は、暖房運転時に、図２の破線で示すように、圧縮機１１の吐出側と中継機２０側とが接続されるように切り替わる。冷媒流路切替装置１２における流路の切替は、制御装置４０によって制御される。
　室外熱交換器１３は、図示しないファンによって供給される室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、冷房運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換器１３は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する蒸発器として機能する。
　絞り装置１４は、例えば膨張弁であり、冷媒を膨張させる。絞り装置１４は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。絞り装置１４の開度は、制御装置４０によって制御される。
（中継機２０）
　中継機２０は、熱媒体熱交換器２１およびポンプ２２を備えている。熱媒体熱交換器２１は、凝縮器または蒸発器として機能し、冷媒側流路に接続された冷媒循環回路Ａを流れる冷媒と、熱媒体側流路に接続された熱媒体循環回路Ｂを流れる熱媒体との間で熱交換を行う。熱媒体熱交換器２１は、冷房運転の際に、冷媒を蒸発させ、冷媒が蒸発した際の気化熱により熱媒体を冷却する蒸発器として機能する。また、熱媒体熱交換器２１は、暖房運転の際に、冷媒の熱を熱媒体に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。
　ポンプ２２は、図示しないモータによって駆動され、熱媒体配管２を流れる熱媒体を送出して循環させる。ポンプ２２は、例えば、容量制御が可能なポンプ等で構成され、複数の室内機３０ｋそれぞれの負荷の大きさによってその流量を調整することができる。ポンプ２２の駆動は、制御装置４０によって制御される。具体的には、ポンプ２２は、負荷が大きいほど熱媒体の流量が多くなり、負荷が小さいほど熱媒体の流量が少なくなるように、制御装置４０によって制御される。
　また、中継機２０は、ポンプ入口圧力センサ２３およびポンプ出口圧力センサ２４を備えている。ポンプ入口圧力センサ２３は、ポンプ２２の熱媒体の流入側に設けられ、ポンプ２２に流入する熱媒体の圧力Ｐｐ１を検知する。ポンプ出口圧力センサ２４は、ポンプ２２の熱媒体の流出側に設けられ、ポンプ２２から流出する熱媒体の圧力Ｐｐ２を検知する。
（室内機３０ｋ）
　複数の室内機３０ｋのそれぞれは、主配管２ａｋから分岐する分岐配管２ｂｋにそれぞれ接続されている。これにより、複数の室内機３０ｋは、中継機２０に対して並列に接続されている。複数の室内機３０ｋのそれぞれは、室内熱交換器３１および流量調整弁３２を備えている。中継機２０に設けられたポンプ２２および熱媒体熱交換器２１の熱媒体側流路、室内熱交換器３１ならびに流量調整弁３２が熱媒体配管２によって環状に接続されることにより、熱媒体循環回路Ｂが形成される。
　室内熱交換器３１は、図示しないファンによって供給される室内空気と熱媒体との間で熱交換を行う。これにより、室内空間に供給される調和空気である冷房用空気または暖房用空気が生成される。流量調整弁３２は、室内熱交換器３１を通過する熱媒体の流量を調整する。流量調整弁３２の開度制御範囲は、室内機３０ｋ毎に設定されており、制御装置４０によって制御される。なお、複数の室内機３０ｋ毎の流量調整弁３２の開度制御範囲の設定については、後述する。
　また、複数の室内機３０ｋのそれぞれは、弁入口圧力センサ３３および弁出口圧力センサ３４を備えている。弁入口圧力センサ３３は、流量調整弁３２の熱媒体の流入側に設けられ、流量調整弁３２に流入する熱媒体の圧力Ｐｖ１を検知する。弁出口圧力センサ３４は、流量調整弁３２の熱媒体の流出側に設けられ、流量調整弁３２から流出する熱媒体の圧力Ｐｖ２を検知する。
（制御装置４０）
　制御装置４０は、空気調和機１００の各部に設けられた各種センサ類から受け取る各種情報に基づき、室外機１０、中継機２０および複数の室内機３０ｋを含む空気調和機１００全体の動作を制御する。特に、本実施の形態１において、制御装置４０は、複数の室内機３０ｋ毎に流量調整弁３２の開度制御範囲を決定する処理を行う。
　図３は、図２の制御装置４０の構成の一例を示す機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置４０は、流路抵抗算出部４１、圧力損失算出部４２、ランク決定部４３、弁開度制御範囲決定部４４、機器制御部４５および記憶部４６を備えている。制御装置４０は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。
　流路抵抗算出部４１は、ポンプ入口圧力センサ２３、ポンプ出口圧力センサ２４、弁入口圧力センサ３３および弁出口圧力センサ３４の検知結果に基づき、各室内機３０ｋの主配管２ａｋの流路抵抗Ｒａｋおよび分岐配管２ｂｋの流路抵抗Ｒｂｋをそれぞれ算出する。具体的な流路抵抗ＲａｋおよびＲｂｋの算出方法は、後述する。
　圧力損失算出部４２は、流路抵抗算出部４１で算出された主配管２ａｋの流路抵抗Ｒａｋと熱媒体の流量Ｖｗとに基づき、主配管２ａｋの圧力損失ｄＰａｋを算出する。また、圧力損失算出部４２は、流路抵抗算出部４１で算出された分岐配管２ｂｋの流路抵抗Ｒｂｋと熱媒体の流量Ｖｗとに基づき、分岐配管２ｂｋの圧力損失ｄＰｂｋを算出する。具体的な圧力損失ｄＰａｋおよびｄＰｂｋの算出方法は、後述する。
　ランク決定部４３は、記憶部４６に予め記憶された第１ランクテーブルおよび第２ランクテーブルを参照して、圧力損失算出部４２で算出された主配管２ａｋの圧力損失ｄＰａｋと分岐配管２ｂｋの圧力損失ｄＰｂｋとをそれぞれランク付けする。第１ランクテーブルは、主配管２ａｋの圧力損失ｄＰａｋと、流路抵抗ＲａｋのランクＡ＿ｒａｎｋとが対応付けられたものである。第２ランクテーブルは、分岐配管２ｂｋの圧力損失ｄＰｂｋと、流路抵抗ＲｂｋのランクＢ＿ｒａｎｋとが対応付けられたものである。
　弁開度制御範囲決定部４４は、ランク決定部４３で決定された流路抵抗ＲａｋおよびＲｂｋのそれぞれのランク値に基づき、各室内機３０ｋにおける流量調整弁３２の弁開度制御範囲を決定する。
　機器制御部４５は、制御装置４０の各部での処理結果に基づき、室外機１０、中継機２０および室内機３０ｋを制御する。特に、本実施の形態１において、機器制御部４５は、流量調整弁３２の弁開度制御範囲を決定する際に、流路抵抗算出部４１からの指示に応じて、中継機２０のポンプ２２、ならびに、各室内機３０ｋの流量調整弁３２を制御する。また、機器制御部４５は、空気調和機１００の運転時に、弁開度制御範囲決定部４４で決定された弁開度制御範囲で流量調整弁３２の弁開度を制御する。
　記憶部４６は、圧力損失算出部４２で用いられる熱媒体の流量Ｖｗ、および、ランク決定部４３で用いられる第１ランクテーブルおよび第２ランクテーブルを予め記憶する。
　図４は、図３の制御装置４０の構成の一例を示すハードウェア構成図である。制御装置４０の各種機能がハードウェアで実行される場合、図３の制御装置４０は、図４に示すように、処理回路５１で構成される。図３の流路抵抗算出部４１、圧力損失算出部４２、ランク決定部４３、弁開度制御範囲決定部４４、機器制御部４５および記憶部４６の各機能は、処理回路５１により実現される。
　各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路５１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。流路抵抗算出部４１、圧力損失算出部４２、ランク決定部４３、弁開度制御範囲決定部４４、機器制御部４５および記憶部４６の各部の機能それぞれを処理回路５１で実現してもよいし、各部の機能を１つの処理回路５１で実現してもよい。
　図５は、図３の制御装置４０の構成の他の例を示すハードウェア構成図である。制御装置４０の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図３の制御装置４０は、図５に示すように、プロセッサ６１およびメモリ６２で構成される。図３の流路抵抗算出部４１、圧力損失算出部４２、ランク決定部４３、弁開度制御範囲決定部４４、機器制御部４５および記憶部４６の各機能は、プロセッサ６１およびメモリ６２により実現される。
　各機能がソフトウェアで実行される場合、流路抵抗算出部４１、圧力損失算出部４２、ランク決定部４３、弁開度制御範囲決定部４４および機器制御部４５の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ６２に格納される。プロセッサ６１は、メモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。
　メモリ６２として、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ等が用いられる。また、メモリ６２として、例えば、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。
［空気調和機１００の動作］
　本実施の形態１に係る空気調和機１００の動作について説明する。ここでは、熱媒体循環回路Ｂを流れる熱媒体の流れと、複数の室内機３０ｋの流量調整弁３２に対する弁開度制御範囲決定処理とについて説明する。
（熱媒体の流れ）
　空気調和機１００における熱媒体の流れについて、図１を参照しながら説明する。中継機２０において、ポンプ２２から送出された熱媒体は、熱媒体熱交換器２１に流入する。熱媒体熱交換器２１に流入した熱媒体は、冷媒側流路を流れる冷媒と熱交換することにより、冷媒に放熱あるいは冷媒から吸熱し、熱媒体熱交換器２１から流出する。熱媒体熱交換器２１から流出した熱媒体は、中継機２０から流出し、熱媒体配管２の主配管２ａｋおよび分岐配管２ｂｋを介して複数の室内機３０ｋのそれぞれに流入する。
　各室内機３０ｋに流入した熱媒体は、室内熱交換器３１に流入する。室内熱交換器３１に流入した熱媒体は、室内空気と熱交換して吸熱または放熱して室内空気を冷却または加熱し、室内熱交換器３１から流出する。室内熱交換器３１から流出した熱媒体は、流量調整弁３２によって流量が調整された状態で室内機３０ｋから流出する。
　各室内機３０ｋから流出した熱媒体は、熱媒体配管２によって合流し、中継機２０に流入する。中継機２０に流入した熱媒体は、ポンプ２２に流入する。そして、熱媒体は、上述した中継機２０と各室内機３０ｋとの間で循環を繰り返す。
（配管長による流路抵抗）
　複数の室内機３０ｋのそれぞれは、設置位置等によって中継機２０に接続される熱媒体配管２の配管長が異なる。配管長が異なると、熱媒体配管２の流路抵抗によって熱媒体配管２の圧力損失に差が生じるため、各室内機３０ｋの能力にも差が生じる。
　このような場合に、それぞれの室内機３０ｋの流量調整弁３２の開度制御範囲を同一とした状態で各室内機３０ｋを運転させると、それぞれの室内機３０ｋが同等の能力で運転することが困難である。具体的には、中継機２０から離れた位置に設置された室内機３０は、中継機２０の近傍に設置された室内機３０よりも熱媒体配管２の配管長が長くなるため、室内機３０の能力が低下する。
　そこで、本実施の形態１では、各室内機３０ｋに接続される熱媒体配管２の配管長が異なる場合でも各室内機３０ｋの能力差が解消されるように、配管長による圧力損失の大きさに応じて、各室内機３０ｋにおける流量調整弁３２の開度制御範囲を決定する。
（弁開度制御範囲決定処理）
　図６は、本実施の形態１に係る空気調和機１００による弁開度制御範囲決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートの処理は、熱媒体配管２の配管長を考慮して、空気調和機１００を設置する際に事前に行われるものである。なお、ストレーナ等にゴミが詰まるなど、流路抵抗が経時的に変化する場合に備えて、週末または深夜など空気調和機が停止している際に、定期的に弁開度制御範囲決定処理を行い、補正できるようにしてもよい。
　まず、ステップＳ１において、流路抵抗算出部４１は、熱媒体配管２における各主配管２ａｋの流路抵抗Ｒａｋおよび各分岐配管２ｂｋの流路抵抗Ｒｂｋを算出する。流路抵抗ＲａｋおよびＲｂｋは、中継機２０におけるポンプ２２の出口から、各室内機３０ｋにおける流量調整弁３２の入口までの主配管２ａｋおよび分岐配管２ｂｋによる流路抵抗である。
　一般に、熱媒体配管２の流路抵抗Ｒは、当該熱媒体配管２の圧力差ｄＰと熱媒体の流量Ｖｗとを用いて、式（１）に基づき算出することができる。
　　ｄＰ＝Ｒ×Ｖｗ２　　・・・（１）
　圧力差ｄＰは、ポンプ出口圧力センサ２４の検知結果Ｐｐ２と弁入口圧力センサ３３の検知結果Ｐｖ１との差分である。また、熱媒体の流量Ｖｗは、例えば流量計を用いて計測することができる。計測された流量Ｖｗは、記憶部４６に記憶される。なお、流量Ｖｗは、上記の例に限られず、例えばポンプ２２に対する指示値、ポンプ２２の出入口の差圧、および、予め計測したポンプ２２に関するデータに基づき算出されてもよい。
　ところで、圧力を検知する各種センサによる検知結果には、計測器に固有の誤差、ならびに、機器を設置した際の高低差による誤差等が含まれている可能性がある。そのため、圧力差ｄＰを算出する際には、これらの誤差を排除する必要がある。そこで、本実施の形態１では、ある圧力センサの値を基準として、圧力センサの校正が行われる。ここでは、ポンプ入口圧力センサ２３の検知結果である圧力Ｐｐ１を基準として、各圧力センサの校正が行われる。
　この場合、ステップＳ１において、機器制御部４５は、ポンプ２２を停止するとともに、すべての室内機３０ｋの流量調整弁３２を開状態とする。そして、流路抵抗算出部４１は、圧力差ｄＰを算出するために用いられる弁入口圧力センサ３３の検知結果Ｐｖ１とポンプ入口圧力センサ２３の検知結果Ｐｐ１との差分である校正値ΔＰ（＝Ｐｖ１－Ｐｐ１）を算出する。
　次に、流路抵抗算出部４１は、ポンプ出口圧力センサ２４の検知結果Ｐｐ２と弁入口圧力センサ３３の検知結果Ｐｖ１との圧力差ｄＰを算出し、算出した圧力差ｄＰから上記のようにして算出した校正値ΔＰを差し引く。これにより、誤差等が排除された圧力差ｄＰが算出される。
　なお、各室内機３０ｋのそれぞれに接続された主配管２ａｋおよび分岐配管２ｂｋそれぞれの流路抵抗ＲａｋおよびＲｂｋを算出する際に、機器制御部４５は、すべての室内機３０ｋが停止した状態から、室内機３０ｋを１台ずつ順次運転させる。また、機器制御部４５は、その後、すべての室内機３０ｋを運転させた状態から、室内機３０ｋを１台ずつ順次停止させる。そして、流路抵抗算出部４１は、２つの状態における室内機３０ｋ毎の圧力差ｄＰを算出する。これにより、室内機３０ｋ毎の熱媒体配管２の主配管２ａｋおよび分岐配管２ｂｋによる流路抵抗ＲａｋおよびＲｂｋを取得することができる。
　次に、ステップＳ２において、圧力損失算出部４２は、流路抵抗Ｒａｋと熱媒体の流量Ｖｗとに基づき、主配管２ａｋの圧力損失ｄＰａｋを算出する。また、圧力損失算出部４２は、流路抵抗Ｒｂｋと熱媒体の流量Ｖｗとに基づき、分岐配管２ｂｋの圧力損失ｄＰｂｋを算出する。
　主配管２ａｋの圧力損失ｄＰａｋは、ステップＳ１で算出された主配管２ａｋの流路抵抗Ｒａｋと、予め取得した流量Ｖｗとを用いて、式（２）に基づき算出される。また、分岐配管２ｂｋの圧力損失ｄＰｂｋは、ステップＳ１で算出された分岐配管２ｂｋの流路抵抗Ｒｂｋと流量Ｖｗとを用いて、式（３）に基づき算出される。
　　ｄＰａｋ＝Ｒａｋ×Ｖｗ２　　・・・（２）
　　ｄＰｂｋ＝Ｒｂｋ×Ｖｗ２　　・・・（３）
　なお、式（２）および式（３）による圧力損失ｄＰａｋおよびｄＰｂｋは、流量Ｖｗに応じた値であるが、流量Ｖｗに対する測定誤差が含まれていることが考えられる。そのため、圧力損失ｄＰａｋおよびｄＰｂｋは、定格流量が流れた場合の値に換算して正規化してもよい。
　次に、ステップＳ３において、ランク決定部４３は、主配管２ａｋの圧力損失ｄＰａｋと分岐配管２ｂｋの圧力損失ｄＰｂｋとをそれぞれランク付けする。ランク付けは、記憶部４６に予め記憶された第１ランクテーブルおよび第２ランクテーブルを用いて行われる。
　図７は、第１ランクテーブルの一例を示す概略図である。図８は、第２ランクテーブルの一例を示す概略図である。第１ランクテーブルは、図７に示すように、主配管２ａｋの圧力損失ｄＰａｋと、流路抵抗Ｒａｋの値の大きさを示すランクＡ＿ｒａｎｋとが対応付けられたものである。第１ランクテーブルでは、一定の圧力損失ｄＰａｋの範囲に対して、ランクＡ＿ｒａｎｋが対応付けられる。第２ランクテーブルは、図８に示すように、分岐配管２ｂｋの圧力損失ｄＰｂｋと、流路抵抗Ｒｂｋの値の大きさを示すランクＢ＿ｒａｎｋとが対応付けられたものである。第２ランクテーブルでは、一定の圧力損失ｄＰｂｋの範囲に対して、ランクＢ＿ｒａｎｋが対応付けられる。なお、この例における第１ランクテーブルおよび第２ランクテーブルは、ステップＳ２で圧力損失ｄＰａｋおよびｄＰｂｋが定格流量に正規化されたものを用いている。
　この例では、第１ランクテーブルおよび第２ランクテーブルにおいて、各ランクは、圧力損失ｄＰａｋおよびｄＰｂｋのそれぞれが１０［ｋＰａ］毎の範囲に設定されている。例えば、ステップＳ２で算出された主配管２ａｋの圧力損失ｄＰａｋが１０［ｋＰａ］である場合、流路抵抗Ｒａｋは、第１ランクテーブルの対応付けに基づき「ランク１」とされる。また、分岐配管２ｂｋの圧力損失ｄＰｂｋが３５［ｋＰａ］である場合、流路抵抗Ｒｂｋは、第２ランクテーブルの対応付けに基づき「ランク４」とされる。なお、第１ランクテーブルおよび第２ランクテーブルにおける圧力損失の範囲は、例えば、熱媒体配管２の配管長、および空気調和機１００の規模等に応じて予め決定される。具体的には、熱媒体配管２の配管長に応じて取り得る圧力損失の範囲を予め決められたランク数で均等に分割し、分割されたそれぞれの圧力損失の範囲がそれぞれのランクに対応付けられるようにしてもよい。
　ランク決定部４３は、記憶部４６に記憶された第１ランクテーブルを参照して、ステップＳ３で算出された圧力損失ｄＰａｋのランクＡ＿ｒａｎｋを決定する。また、ランク決定部４３は、記憶部４６に記憶された第２ランクテーブルを参照して、ステップＳ３で算出された圧力損失ｄＰｂｋのランクＢ＿ｒａｎｋを決定する。
　次に、図６のステップＳ４において、弁開度制御範囲決定部４４は、各室内機３０ｋにおける流量調整弁３２の弁開度制御範囲を決定する。ここで、例えば、流量調整弁３２の弁開度最大値は、室内機３０ｋの容量に比例して設定されており、これによって弁開度制御範囲が各室内機３０ｋ毎に予め設定されている。
　ステップＳ４において、弁開度制御範囲決定部４４は、予め設定された弁開度制御範囲に対して、ステップＳ３でランク付けされた流路抵抗ＲａｋおよびＲｂｋそれぞれのランク値Ａ＿ｒａｎｋおよびＢ＿ｒａｎｋに基づく補正を行う。
　具体的には、弁開度制御範囲決定部４４は、各室内機３０ｋに接続された主配管２ａｋについてのランク値Ａ＿ｒａｎｋと、分岐配管２ｂｋについてのランク値Ｂ＿ｒａｎｋとの合計が小さいほど、流量調整弁３２の弁開度制御範囲が狭まるように、弁開度最大値を小さくする方向に補正する。これにより、機器制御部４５は、空気調和機１００を運転する際に、補正された弁開度制御範囲で各室内機３０ｋの流量調整弁３２の開度を制御することができる。
　ここで、流路抵抗を詳細に算出し、得られた流路抵抗に基づいて弁開度制御範囲を決定した場合、流路抵抗の算出に必要な負荷が大きくなり、制御が複雑化する可能性がある。また、算出された流路抵抗に誤差が含まれた場合、最終的に誤差が積み重なって大きな誤差が生じる可能性がある。これに対して、本実施の形態１では、圧力損失の大きさに応じて流路抵抗をランク付けし、ランク値に基づいて弁開度制御範囲を決定するため、制御の複雑化を抑制するとともに、誤差が積み重なることを防ぐことができる。
　以上のように、本実施の形態１に係る空気調和機１００では、複数の室内機３０ｋに接続された熱媒体配管２の配管長に応じた流路抵抗に基づき、流路抵抗が小さいほど流量調整弁３２の弁開度制御範囲が狭まるように、弁開度制御範囲を決定する。これにより、室内機３０ｋの配管長が異なる場合でも、それぞれの室内熱交換器３１を流れる熱媒体の流量が均一化されるため、室内機３０ｋの能力差を解消することができる。
　空気調和機１００において、流路抵抗算出部４１は、ポンプ出口圧力センサ２４および弁入口圧力センサ３３のそれぞれで検知された圧力Ｐｐ２およびＰｖ１の差分に基づき、複数の室内機３０ｋに接続されたそれぞれの熱媒体配管２の流路抵抗を算出する。このようにして算出された流路抵抗を用いることにより、中継機２０に接続された室内機３０ｋ毎に対応するそれぞれの熱媒体配管２の圧力損失を取得することができる。
　空気調和機１００において、流路抵抗算出部４１は、ポンプ入口圧力センサ２３の検知結果を基準として校正された弁入口圧力センサ３３の検知結果を用いて、差圧を算出する。これにより、センサが校正されるため、算出された差圧に含まれる誤差等を排除することができる。
　空気調和機１００において、流量調整弁３２の弁開度制御範囲は、算出された圧力損失に基づき、記憶部４６に記憶されたテーブルを参照して決定された流路抵抗のランクに基づき決定される。これにより、弁開度制御範囲を決定する際の処理の複雑化を抑制するとともに、流路抵抗を詳細に算出した際に誤差が積み重なることを防ぐことができる。なお、圧力損失を算出する際には、熱媒体の流量に対する測定誤差の影響を小さくするために、定格流量の熱媒体が流れた場合の値に正規化するとよい。
　空気調和機１００において、弁開度制御範囲が決定される際には、ランクに基づき、ランクが小さいほど弁開度制御範囲が狭まるように、流量調整弁３２の弁開度最大値を小さくする。これにより、室内機３０ｋが中継機２０に近く、熱媒体配管２が短いほど、流量調整弁３２の弁開度最大値が小さくなるため、中継機２０に接続された複数の室内機３０ｋの能力を均一化することができる。
　なお、上記の流路抵抗の算出の結果、ポンプ２２で賄える揚程および流量が確保できないと判断された場合には、現地配管が長すぎる、配管が誤接続されている、あるいは、配管が接続されていないなどの可能性が考えられる。このような場合には、警報を出力することにより、よりよい試運転を行うことができる。
　以上、本発明の実施の形態１について説明したが、本発明は、上述した本発明の実施の形態１に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。本実施の形態１において、流路抵抗ＲａｋおよびＲｂｋは、ポンプ２２の出口から流量調整弁３２の入口までの熱媒体配管２の配管長に基づき取得しているが、これに限られず、例えば、流量調整弁３２の出口からポンプ２２の入口までの熱媒体配管２の配管長に基づき取得してもよい。これは、それぞれの室内機３０ｋの流量調整弁３２の出口からポンプ２２の入口までの熱媒体配管２の配管長の関係が、ポンプ２２の出口からそれぞれの流量調整弁３２の入口までの熱媒体配管２の配管長の関係と同等であると考えることができるからである。
　１　冷媒配管、２　熱媒体配管、２ａ、２ａ１、２ａ２、２ａ３、・・・、２ａｎ－１、２ａｋ　主配管、２ｂ１、２ｂ２、２ｂ３、・・・、２ｂｎ－１、２ｂｎ、２ｂｋ　分岐配管、１０　室外機、１１　圧縮機、１２　冷媒流路切替装置、１３　室外熱交換器、１４　絞り装置、２０　中継機、２１　熱媒体熱交換器、２２　ポンプ、２３　ポンプ入口圧力センサ、２４　ポンプ出口圧力センサ、３０、３０１、３０２、３０３、・・・、３０ｎ－１、３０ｎ、３０ｋ　室内機、３１　室内熱交換器、３２　流量調整弁、３３　弁入口圧力センサ、３４　弁出口圧力センサ、４０　制御装置、４１　流路抵抗算出部、４２　圧力損失算出部、４３　ランク決定部、４４　弁開度制御範囲決定部、４５　機器制御部、４６　記憶部、５１　処理回路、６１　プロセッサ、６２　メモリ、１００　空気調和機。

Claims (8)

  1. 　水またはブラインを含み、熱を搬送する熱媒体を送出するポンプを有する熱媒体搬送装置と、
    　室内空気と前記熱媒体との間で熱交換を行う室内熱交換器、および、前記室内熱交換器を通過する前記熱媒体の流量を調整する流量調整弁をそれぞれ有し、熱媒体配管によって前記熱媒体搬送装置と接続される複数の室内機と、
    　前記流量調整弁の開度を制御する制御装置と
    を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記熱媒体搬送装置から前記複数の室内機までの前記熱媒体配管の配管長に応じた流路抵抗に基づき、前記流路抵抗が小さいほど前記流量調整弁の弁開度制御範囲が狭まるように、前記弁開度制御範囲を決定する空気調和機。
  2. 　前記熱媒体搬送装置は、
    　前記ポンプにおける前記熱媒体の流出側の圧力を検知するポンプ出口圧力センサを有し、
    　前記複数の室内機のそれぞれは、
    　前記流量調整弁における前記熱媒体の流入側の圧力を検知する弁入口圧力センサを有し、
    　前記制御装置は、
    　前記ポンプ出口圧力センサおよび前記弁入口圧力センサのそれぞれで検知された圧力の差分を示す差圧に基づき、前記複数の室内機のそれぞれに接続された前記熱媒体配管の前記流路抵抗を算出する流路抵抗算出部を有する請求項１に記載の空気調和機。
  3. 　前記熱媒体搬送装置は、
    　前記ポンプにおける前記熱媒体の流入側の圧力を検知するポンプ入口圧力センサをさらに有し、
    　前記流路抵抗算出部は、
    　前記ポンプ入口圧力センサの検知結果を基準として校正された前記弁入口圧力センサの検知結果を用いて、前記差圧を算出する請求項２に記載の空気調和機。
  4. 　前記制御装置は、
    　前記流路抵抗に基づき、前記複数の室内機のそれぞれに接続された前記熱媒体配管の圧力損失を算出する圧力損失算出部と、
    　前記圧力損失の範囲と前記流路抵抗の値の大きさを示すランクとが対応付けられたテーブルを記憶する記憶部と、
    　前記圧力損失算出部で算出された前記圧力損失に基づき、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照して、前記熱媒体配管の前記流路抵抗をそれぞれランク付けするランク決定部と、
    　前記ランク決定部で決定されたそれぞれの前記流路抵抗のランクに基づき、前記流量調整弁の前記弁開度制御範囲を決定する弁開度制御範囲決定部と
    を有する請求項１～３のいずれか一項に記載の空気調和機。
  5. 　前記弁開度制御範囲決定部は、
    　前記ランクに基づき、前記ランクが小さいほど前記弁開度制御範囲が狭まるように、前記流量調整弁の弁開度最大値を小さくする請求項４に記載の空気調和機。
  6. 　前記熱媒体配管は、
    　前記熱媒体搬送装置に接続された主配管と、
    　前記主配管から分岐し、前記複数の室内機のそれぞれに接続された分岐配管と
    で形成されている請求項１～５のいずれか一項に記載の空気調和機。
  7. 　前記制御装置は、
    　定期的に前記流路抵抗を算出し、算出した前記流路抵抗に基づき、前記弁開度制御範囲を補正する請求項１～６のいずれか一項に記載の空気調和機。
  8. 　前記制御装置は、
    　前記ポンプが発揮する揚程以上の前記流路抵抗が算出された場合に、警報を発報する請求項１～７のいずれか一項に記載の空気調和機。
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