(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外側制御装置が、インバータ式圧縮機および電動膨張弁を制御して、冷媒流量制御を行う多室形空気調和機において、各室内ユニットの室内制御装置は、運転要求により、検出された室温と設定温度との差に応じた要求能力を前記室外側制御装置に送信し、該室外制御装置は、各室内ユニットの要求する能力を総合してインバータ式圧縮機の運転周波数を決定し、該運転周波数から各室内ユニットの能力と台数の組み合わせごとにあらかじめ設定された分配係数に基づいて１ユニット当たり運転周波数を算出し、該１ユニット当たり運転周波数に対して、各室内ユニットの能力ごとに、数値表或いは関数としてあらかじめ設定されている膨張弁基準開度を導出し、運転要求のあるユニットの膨張弁初期開度を該膨張弁基準開度にて運転を開始することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
冷房運転時、各ユニットの吸入ガス管に配された個別吸入ガス温度センサと、各ユニットの室内熱交換器に配された室内熱交換器センサの温度を計測し、該個別吸入ガス温度と該室内熱交換器温度の温度差を各ユニットの過熱度として求め、該過熱度が所定の値より大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、該過熱度が所定の値より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を小さくなるよう制御するとともに、圧縮機運転周波数若しくは運転台数又はこれら両方が変化した場合、変化する直前の１ユニット当たり運転周波数に対する膨張弁基準開度と、変化した直後の１ユニット当たり運転周波数に対する膨張弁基準開度を求め、これら膨張弁基準開度の差の分だけ膨張弁開度を変化させることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
暖房運転時、圧縮機の吸入ガス管に配された吸入ガス温度センサと、室外熱交換器に配された室外熱交換器温度センサの温度を計測し、吸入ガス温度と該室外熱交換器温度の温度差を過熱度として求め、該過熱度が所定の値より大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、該過熱度が所定の値より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を小さくなるよう制御するとともに、圧縮機運転周波数若しくは運転台数又はこれら両方が変化した場合、運転中のユニットは、変化する直前の１ユニット当たり運転周波数に対する膨張弁基準開度を求め、変化した直後の１ユニット当たり運転周波数に対する膨張弁基準開度を求め、これら膨張弁基準開度の差の分だけ膨張弁開度を変化させ、運転を開始するユニットに対しては前記運転中ユニットの変化後の膨張弁開度より容量補正した膨張弁開度を導出し、該膨張弁開度で運転を開始することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項４】
インバータ式圧縮機の運転周波数及び運転している室内ユニットの能力、台数から１ユニット当たり運転周波数を算出し、該１ユニット当たり運転周波数に対して1次関数としてあらかじめ設定されている膨張弁基準開度を導出し、圧縮機運転周波数若しくは運転台数又はこれら両方が変化した場合、変化する直前の１ユニット当たり運転周波数と、変化した直後の１ユニット当たり運転周波数の差を算出し、該運転周波数差に所定の係数を乗じた値の分だけ膨張弁開度を変化させることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項５】
冷房運転時、各ユニットの吸入ガス管に配された個別吸入ガス温度センサと、各ユニットの室内熱交換器に配された室内熱交換器温度センサの温度を計測し、該個別吸入ガス温度と該室内熱温度の温度差を各ユニットの過熱度として求めるとともに、インバータ式圧縮機の運転周波数および運転している室内ユニットの能力、台数から１ユニット当たり運転周波数に対して数値表又は関数としてあらかじめ設定されている基準過熱度を求め、上記計測した過熱度が該基準過熱度より大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、上記計測した過熱度が該基準過熱度より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を小さくなるように制御することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、多室形空気調和機の冷媒制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一室のみのインバータ式空気調和機は、図５に示すように、室外側は、圧縮機１、室外熱交換器２、室外ファン３、電動膨張弁４及び四方弁５で構成され、室内側は、室内熱交換器６、室内ファン７から構成されており、これらを制御するために、室外側には、圧縮機１の上部或いは出口パイプに配された圧縮機吐出温度センサ８、圧縮機１の吸入側パイプに配された吸入ガス温度センサ９、室外熱交換器３の冷房時出口パイプに配された室外熱交換器温度センサ１０、電動膨張弁４の冷房時出口パイプに配された膨張弁出口温度センサ１１を具備し、室内側には、室内空気吸い込み部に配された室内熱交換器温度センサ１３を具備するとともに、室外側、室内側にそれぞれ室外制御装置１４、室内制御装置１５を具備している。
【０００３】
電動膨張弁４は圧縮機１の運転周波数に対してあらかじめ設定された基準開度にて運転が開始され、冷房運転時は、吸入ガス温度センサ９で検知した吸入ガス温度と膨張弁出口温度センサ１１で検知した膨張弁出口温度の差を過熱度として求め、該過熱度が基準過熱度より大きい場合、膨張弁開度を大きくし、該過熱度が基準過熱度より小さい場合、膨張弁開度を小さくし、過熱度が最適になるように制御する。又、圧縮機運転周波数が変化したときは、変化した分に対応する膨張弁基準開度の差の分だけ膨張弁開度を変化させる。上記において、膨張弁基準開度は各種運転条件で支障なく運転できるように、あらかじめ設定され、室外制御装置１４のマイコンに記憶されている。尚、暖房運転時は、吸入ガス温度センサ９で検知した吸入ガス温度と室外熱交換器温度センサ１０で検知した室外熱交換器温度の差を過熱度として求め、冷房運転時と同様に膨張弁制御が行われる。
【０００４】
以上に示すように、１室の空気調和機では圧縮機運転周波数が変化する状況でスムーズな制御が可能である。多室形空気調和機においては、室内ユニットの能力や運転台数の違いによって各ユニットに流れる冷媒量が異なるので、室内ユニットの能力と運転台数の組み合わせ全てに対して、膨張弁基準開度を設定し、膨張弁制御を行う必要がある。例えば、３．５ｋＷが1台と２．５ｋＷが２台の組み合わせにおいては、3台全てを運転する場合と、どちらか１台だけを運転する場合と、２．５ｋＷを2台だけ運転する場合と、それぞれを１台ずつ運転させる場合の５通りの組み合わせがあることとなる為５通りの膨張弁基準開度を設定する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に示すように、インバータ式の多室形空気調和機で圧縮機運転周波数や運転台数が変化する状況で、効率的に冷凍サイクルを制御するには、室内ユニットの能力と運転台数の組み合わせ全てに対して、膨張弁基準開度を設定し、膨張弁制御を行うために、多くのメモリ容量を必要とし、制御方法も複雑になるという問題があった。
【０００６】
そこで、本願発明は、マイコンのメモリ容量を減少できるとともに制御の簡素となる多室形空気調和機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明は、インバータ式圧縮機および電動膨張弁により、冷媒流量制御を行う多室形空気調和機において、インバータ式圧縮機の運転周波数および運転している室内ユニットの能力、台数から１ユニット当たり運転周波数を算出し、該１ユニット当たり運転周波数に対して数値表或いは関数としてあらかじめ設定されている膨張弁基準開度を導出し、運転要求のあるユニットの膨張弁初期開度を該膨張弁基準開度にて運転を開始することを特徴とする空気調和機である。
【０００８】
又、冷房運転時、各ユニットの吸入ガス管に配された個別吸入ガス温度センサと、各ユニットの室内熱交換器に配された室内熱交換器センサの温度を計測し、該個別吸入ガス温度と該室内熱交換器温度の温度差を各ユニットの過熱度として求め、該過熱度が所定の値より大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、該過熱度が所定の値より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を小さくなるよう制御するとともに、圧縮機運転周波数若しくは運転台数又はこれら両方が変化した場合、変化する直前の１ユニット当たり運転周波数に対する膨張弁基準開度と、変化した直後の１ユニット当たり運転周波数に対する膨張弁基準開度を求め、これら膨張弁基準開度の差の分だけ膨張弁開度を変化させることを特徴とする空気調和機である。
【０００９】
又、暖房運転時、圧縮機の吸入ガス管に配された吸入ガス温度センサと、室外熱交換器に配された室外熱交換器温度センサの温度を計測し、吸入ガス温度と該室外熱交換器温度の温度差を過熱度として求め、該過熱度が所定の値より大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、該過熱度が所定の値より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を小さくなるよう制御するとともに、圧縮機運転周波数若しくは運転台数又はこれら両方が変化した場合、運転中のユニットは、変化する直前の１ユニット当たり運転周波数に対する膨張弁基準開度を求め、これら膨張弁基準開度の差の分だけ膨張弁開度を変化させ、運転を開始するユニットに対しては前記運転中ユニットの変化後の膨張弁開度より容量補正した膨張弁開度を導出し、該膨張弁開度で運転を開始することを特徴とする空気調和機である。
【００１０】
又、インバータ式圧縮機の運転周波数及び運転している室内ユニットの能力、台数から１ユニット当たり運転周波数を算出し、該１ユニット当たり運転周波数に対して1次関数としてあらかじめ設定されている膨張弁基準開度を導出し、圧縮機運転周波数若しくは運転台数又はこれら両方が変化した場合、変化する直前の１ユニット当たり運転周波数と、変化した直後の１ユニット当たり運転周波数の差を算出し、該運転周波数差に所定の係数を乗じた値の分だけ膨張弁開度を変化させることを特徴とする空気調和機である。
【００１１】
又、インバータ式圧縮機および電動膨張弁により、冷媒流量制御を行う多室形空気調和機において、冷房運転時、各ユニットの吸入ガス管に配された個別吸入ガス温度センサと、各ユニットの室内熱交換器に配された室内熱交換器温度センサの温度を計測し、該個別吸入ガス温度と該室内熱温度の温度差を各ユニットの過熱度として求めるとともに、インバータ式圧縮機の運転周波数および運転している室内ユニットの能力、台数から１ユニット当たり運転周波数に対して数値表又は関数としてあらかじめ設定されている基準過熱度を求め、上記計測した過熱度が該基準過熱度より大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、上記計測した過熱度が該基準過熱度より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を小さくなるよう制御することを特徴とする空気調和機である。
【００１２】
又、あらかじめ室内ユニットの容量ごとに能力係数を設定し、１ユニット当たり運転周波数が、
【００１３】
【式１】
0003686815.tif 000002
【００１４】
のごとく、運転している室内ユニットの能力係数と台数から算出されることを特徴とする空気調和機である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、本願発明を実施する多室形空気調和機の構成を示す。室外側には、圧縮機２１、室外熱交換器２２、室外ファン２３、Ａユニット用電動膨張弁２４、Ｂユニット用電動膨張弁２５、Ｃユニット用電動膨張弁２６、四方弁２７、油分離器２８および油分離器用キャピラリーチューブ２９で構成され、室内側は、Ａユニット用室内熱交換器３０、Ａユニット用室内ファン３１、Ｂユニット用室内ファン３３、Ｃユニット用室内熱交換器３４、Ｃユニット用室内ファン３５で構成されている。又、室外側には、圧縮機２１の上部或いは出口パイプに配された圧縮機吐出温度センサ３６、圧縮機２１の吸入側パイプに配された吸入ガス温度センサ３７、室外熱交換器２２の冷房時出口パイプに配された室外熱交換器温度センサ３８、冷房時の各ユニットの吸入パイプに配されたＡユニット用吸入ガス温度センサ３９、Ｂユニット用吸入ガス温度センサ４０、Ａユニット用吸入ガス温度センサ４１及び室外制御装置４２を具備しており、室内側には、室内空気吸い込み側に室内温度センサ４３、４４、４５と、前記室内熱交換器３０、３１、３２のパイプに配された室内熱交換器温度センサ４６、４７、４８及び室内制御装置４９、５０、５１とを具備している。
【００１６】
ここで、請求項１記載の空気調和機の制御について、図２の制御フローをもとに示す。冷房或いは暖房を行うとき、室内ユニットにリモコンなどによって設定温度、運転要求が入ると、室温センサにより検出された室温と設定温度との差に応じて、要求能力コードが室内制御装置４９、５０、５１から室外制御装置４２へ伝送され、室外制御装置４２で各室内ユニットの要求能力コードを総合して、圧縮機の運転周波数Ｆｔが決められ圧縮機の運転が行われる。ここで、室内ユニットの能力、運転台数をもとに１ユニット当たり圧縮機の運転周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を求める。例えば、運転ユニットの能力、台数に応じて表１のように分配修正係数をあらかじめ与えておき、該分配修正係数を圧縮機運転周波数Ｆｔに乗じて１ユニット当たり運転周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を得ることができる。
【００１７】
【表１】
0003686815.tif 000003
【００１８】
或いは、１ユニット当たり運転周波数を、式１から算出するようにしても良い。１ユニット当たりの運転周波数に対して、室内ユニットの能力ごとに、あらかじめ数値表あるいは関数として膨張弁基準開度が設定されている。表２に数値表の例を示す。
【００１９】
【表２】
0003686815.tif 000004
【００２０】
膨張弁基準開度を１ユニット当たりの運転周波数の関数として近似式を作ることによりメモリ容量の減少、プログラムの簡素化が可能となる。特に、次式のように1次式の関数で近似するとプログラムは更に簡素化になる。
【００２１】
Ｘ１＝Ａ１ＸＦ１＋Ｂ１
Ｘ２＝Ａ２ＸＦ２＋Ｂ２
ここで、Ｘ１：第１能力（３．５ｋＷ）ユニットの膨張弁基準開度（ステップ）
Ｘ２：第２能力（２．５ｋＷ）ユニットの膨張弁基準開度（ステップ）
Ｆ１：第１能力（３．５ｋＷ）ユニットの1ユニット当たりの運転周波数（Ｈｚ）
Ｆ２：第２能力（２．５ｋＷ）ユニットの1ユニット当たりの運転周波数（Ｈｚ）
Ａ１、Ａ２：定数（一次式の傾き）
Ｂ１、Ｂ２：定数（一次式の切片）
上記にて膨張弁基準開度Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を導出した後、電動膨張弁を基準開度に駆動し、圧縮機を所定の運転周波数で運転する。
【００２２】
次に、請求項２記載の空気調和機の制御について、図３に制御フローを示す。通常、電動膨張弁を用いてシステムでは、冷凍サイクルの効率化のために最適過熱度になるように膨張弁制御を行う。冷房運転時、運転中の各ユニットの吸入ガス管に配された個別吸入ガス温度センサ３９、４０、４１と、各ユニットの室内熱交換器に配された室内熱交換器温度センサ４６、４７、４８の温度を計測し、該個別吸入ガス温度Ｔｓ，１、Ｔｓ，２、Ｔｓ，３と該室内熱交換器温度Ｔｅ，１、Ｔｅ，２、Ｔｅ，３の温度差を各ユニットの過熱度ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３として求め、該過熱度ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３が所定の値よりも大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、該過熱度が所定の値より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を小さくなるように制御する。ここでは、過熱度ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３と基準過熱度ＳＨ０の差Ｄｓｈ，１、Ｄｓｈ，２、Ｄｓｈ，３を計算し、この差の積算値ΣＤｓｈ，１、ΣＤｓｈ，２、ΣＤｓｈ，３が設定値以上のときは膨張弁開度を大きくし、設定値以下のときは膨張弁開度を小さくするという積分制御を用いている。又、圧縮機運転周波数若しくは運転台数又はこれら両方が変化した場合、変化する直前の１ユニット当たり運転周波数Ｆ１（ｔ０）、Ｆ２（ｔ０）、Ｆ３（ｔ０）に対する膨張弁基準開度Ｘ１（ｔ０）、Ｘ２（ｔ０）、Ｘ３（ｔ０）と、変化した直後の１ユニット当たりの運転周波数Ｆ１（ｔ１）、Ｆ２（ｔ１）、Ｆ３（ｔ１）に対する膨張弁基準開度Ｘ１（ｔ１）、Ｘ２（ｔ１）、Ｘ３（ｔ１）を求め、これら膨張弁基準開度の差ＤＸ１、ＤＸ２、ＤＸ３だけ膨張弁開度を変化させる。
【００２３】
上記において、請求項４に示すように、１ユニット当たりの運転周波数に対して１次関数としてあらかじめ膨張弁基準開度を設定することにより、圧縮機運転周波数若しくは運転台数又はこれら両方が変化した場合、変化する直前の１ユニット当たりの運転周波数と、変化した直後の１ユニット当たりの運転周波数の差を算出し、該運転周波数差に所定の係数、即ち１次関数の傾きを乗じることにより、式２のごとく、膨張弁変更開度を算出でき、メモリの減少、プログラムの簡素化が図れる。
【００２４】
【式２】
0003686815.tif 000005
【００２５】
次に、請求項３の空気調和機の制御について、図４に制御フローを示す。暖房運転時、圧縮機２１の吸入ガス管に配された吸入ガス温度センサ３７と、室外熱交換器２２の暖房時入口に配された室外熱交換器温度センサ３３の温度を計測し、吸入ガス温度Ｔｓと室外熱交換器温度Ｔｈの温度差を過熱度ＳＨとして求め、該過熱度が所定の値より大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、該過熱度ＳＨが所定の値より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁基準開度を小さくなるよう制御する。冷房と同様に、過熱度ＳＨと基準過熱度ＳＨ０の差Ｄｓｈを計算し、この差の積算値ΣＤｓｈが設定値以上のときは膨張弁開度を大きくし、設定値以下のときは膨張弁開度を小さくするという積分制御を用いている。圧縮機運転周波数Ｆｔ若しくは運転台数又はこれらの両方が変化した場合、運転中のユニットは、変化する直前の１ユニット当たりの運転周波数Ｆ１（ｔ０）、Ｆ２（ｔ０）、Ｆ３（ｔ０）に対する膨張弁基準開度Ｘ１（ｔ０）、Ｘ２（ｔ０）、Ｘ３（ｔ０）と、変化した直後の１ユニット当たりの運転周波数Ｆ１（ｔ１）、Ｆ２（ｔ１）、Ｆ３（ｔ１）に対する膨張弁基準開度Ｘ１（ｔ１）、Ｘ２（ｔ１）、Ｘ３（ｔ１）を求め、これら膨張弁基準開度の差ＤＸ１、ＤＸ２、ＤＸ３だけ膨張弁開度を変化させる。又、停止状態から運転を開始するユニットに対しては、前記運転中ユニットの変化後の膨張弁開度から室内ユニット容量で補正した膨張弁開度を導出して、該膨張弁開度で運転を開始する（同じ容量の室内ユニットの場合、同じ膨張弁開度で運転を開始する）。これにより、運転継続のユニットと、停止状態から運転を開始するユニットとの冷媒の分配が適正に行われる。
【００２６】
次に、請求項５の空気調和機の説明を示す。前記に示すように、冷房運転時、各ユニットの吸入ガス管に配された個別吸入ガス温度センサと、各ユニットの室内熱交換器に配された室内熱交換器温度センサの温度を計測し、該個別吸入ガス温度と該室内熱交換器温度の温度差を各ユニットの過熱度として求めている。ここで、圧縮機運転周波数及び運転している室内ユニットの能力、台数から１ユニット当たりの運転周波数を算出するが、基準過熱度が１ユニット当たりの運転周波数に対して数値表又は関数としてあらかじめ設定されている。表３に１例を示す。
【００２７】
【表３】
0003686815.tif 000006
【００２８】
これにより、基準過熱度を求め、上記計測した過熱度が該基準過熱度より大きい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を大きくし、上記計測した過熱度が該基準過熱度より小さい場合は、当該ユニットの膨張弁開度を小さくなるよう制御する。
【００２９】
【発明の効果】
本願発明の多室形空気調和機は、インバータ式圧縮機の運転周波数及び運転している室内ユニットの能力、台数から1ユニット当たり運転周波数を算出し、該１ユニット当たり運転周波数に対して数値表又は関数としてあらかじめ設定されている膨張弁基準開度にて運転を行う。運転周波数、運転台数が変化した場合、１ユニット当たり運転周波数の変化量に対応する膨張弁基準開度の差を求め、膨張弁開度を変更する。基準過熱度を１ユニット当たりの運転周波数に対して設定している。
【００３０】
以上により、少ないメモリ容量で、簡単な制御方法で効率的な運転制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明を実施した空気調和機の構成図である。
【図２】本願発明を実施した空気調和機の制御方法を示すフローチャートである。
【図３】本願発明の他の実施例の空気調和機の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本願発明の他の実施例の空気調和機の制御方法を示すフローチャートである
【図５】従来の空気調和機の構成図である。
【符号の説明】
２１              圧縮機
２２              室外熱交換器
２４，２５，２６  電動膨張弁
２７              四方弁
２８              油分離器
３０，３２，３４  室内熱交換器
３７              吸入ガス温度センサ
３８              室外熱交換器温度センサ
３９，４０，４１  個別吸入ガス温度センサ
４２              室外制御装置
４３，４４，４５  室温センサ
４６，４７，４８  室内熱交換器温度センサ
４９，５０，５１  室内制御装置
【図１】
0003686815.tif 000007
【図２】
0003686815.tif 000008
【図３】
0003686815.tif 000009
【図４】
0003686815.tif 000010
【図５】
0003686815.tif 000011