WO1998035189A1 - Multiple room type air conditioning apparatus - Google Patents

Description

明 細 書 多室形空気調和装置 技術分野

本発明は、 1 台の室外機に複数台の室内機を接続 し、 圧縮 機容量制御で能力を制御する多室形空気調和 シ ス テ ム に関す る ものであ る。 背景技術

従来、 1 台の室外機に複数台の室内機を接続 した多室形空 気調和シ ス テ ムにおいて、 容量可変形圧縮機を用い、 室内機 か らの要求負荷に応 じて、 室外機の圧縮機容量を可変制御す る ものが提案されている （例えば特開平 4 一 4 2 5 2 4 号公 報） 。

以下、 図面を参照 しなが ら上記従来の多室形空気調和シ ス テムについて説明する 。

第 7 図は、 従来例の多室形空気調和システムの冷凍サイ ク ノレ図であ る。

同図において、 室外機 1 0 1 内にはイ ンノく一 夕駆動の周波 数可変形圧縮機 1 0 3 (以下単に圧縮機と称す） 、 室外熱交 換器 1 0 4 、 冷暖房切換用の四方弁 1 0 5 が設け られ、 ま た 室内機 1 0 2 a 、 1 0 2 b 、 1 0 2 c 内にそれぞれ室内熱交 換器 1 0 6 a 、 1 0 6 b , 1 0 6 c が設け られている。 そ し て、 こ の室外機 1 0 1 と室内機 1 0 2 a 、 1 0 2 b 、 1 0 2 c と は、 室外機 1 0 1 内に設けた液側主管 1 0 7 よ り 分岐 し た液側分岐管 1 0 8 a 、 1 0 8 b 、 1 0 8 c 及び室外機 1 0 1 内に設けたガス側主管 1 0 9 よ り 分岐 したガス側分岐管 1 1 0 a 、 1 1 0 b 、 1 1 0 c とで接続されている。 液側分岐 管 1 0 8 a , 1 0 8 b 、 1 0 8 c に はそれぞれステ ツ ピン グ モ― 夕 を用いて弁開度をパルス制御可能と して電動膨張弁 1 1 1 a 、 1 1 1 b 、 1 1 1 c を介装 している 。 ま た、 各室内 機 1 0 2 a , 1 0 2 b 、 1 0 2 c に は各室内機が設置されて いる部屋の室温を検出する室内温度セ ンサ 1 1 7 a 、 1 1 7 b 、 1 1 7 c 及び居住者が希望する運転モ一 ド （冷房ま たは 暖房 ) と室温と運転、 停止を設定でき る運転設定回路 1 1 8 a 、 1 1 8 b , 1 1 8 c が設け られている。

の冷凍サイ クルにおいて、 圧縮機周波数の制御方法につ いて説明する 。

8 図は、 圧縮機周波数制御の流れを示すブロ ッ ク 図、 第

9 図は室内温度 T r と設定温度 T s との差温 Δ T の温度ゾ一 ン分割図であ る。

まず、 室内機 1 0 2 a において、 室内温度セ ンサ 1 1 7 a の出力を室内温度検出回路 1 2 1 よ り 温度信号 と して差温演 算回路 1 2 2 に送出 し、 ま た設定判別回路 1 2 3 にて運転設 定回路 1 1 8 a で設定さ れた設定温度及び運転モー ドを判別 して差温演算回路 1 2 2 に送出 して こ こ で差温 Δ Τ ( = T r 一 T s) を算出 し、 第 9 図に示す負荷ナ ンバー L n 値に変換 して こ れを差温信号とする。 例えば冷房運転時で T r = 2 7 . 3 。C、 T s= 2 6 °C とする と、 差温 Δ Τ = 1 . 3 °Cで L n = 6 と な る。 ま た 〇 N - 〇 F F判別回路 1 2 4 に て、 運転設定 回路 1 1 8 a で設定さ れた室内機 1 0 2 a の運転 （ O N ) ま たは停止 （ O F F ) を判別 し、 さ ら に定格容量記憶回路 1 2 5 に室内機 1 0 2 a の定格容量を記憶 しておき 、 こ れ らの定 格容量信号、 差温信号、 運転モー ド信号、 0 N - 0 F F判別 信号を信号送出回路 1 2 6 よ り 室外機 1 0 1 の信号受信回路 1 2 7 へ送る。 室内機 1 0 2 b 、 1 0 2 c 力、 ら も 同様の信号 が信号受信回路 1 2 7 へ送 られる。 信号受信回路 1 2 7 で受 けた信号は圧縮機周波数演算回路 1 2 8 へ送出 される。

圧縮機周波数演算回路 1 2 8 にて室内機 1 0 2 a 、 1 0 2 b 、 1 0 2 c のそれぞれの定格容量信号、 差温信号、 運転モ — ド信号、 0 N — 0 F F判別信号よ り 第 1 0 図に示す負荷定 数テーブル 1 3 0 か ら負荷定数を読みだ し、 こ の負荷定数の 総和に定数を乗 じて圧縮機 1 0 3 の周波数を決定する。

こ のよ う に、 各部屋の要求能力の総和に応 じて圧縮機周波 数を制御する。

しか しながら、 上記従来の多室形空気調和シ ステム には以 下の よ う な課題があ っ た。

各室内機か らの要求負荷に応 じて、 圧縮機容量制御を 1 線 形の簡易計算式で行う 為に、 全室での圧縮機容量制御と 1 室 運転の圧縮機容量制御の制御周波数において、 最適な圧縮機 容量制御が出来てお らず、 全室運転付近を高周波数で制御す る と、 1 室運転では、 圧縮機周波数が高すぎる運転と な る 。 ま た 1 室運転に最適圧縮機周波数を設定する と 、 全室運転で は、 圧縮機の低周波数運転と な り 能力不足運転と な っ て しま

Ό o

本発明の多室形空気調和システムは上記課題に鑑み、 全室 運転と その他の運転状態で共に最高効率であ り 、 最適圧縮機 周波数運転を実現でき る こ とを 目 的 と している。 発明の開示 上記課題を解決する ために本発明の多室形空気調和シ ステ ムは、 容量可変形圧縮機、 室外熱交換器を有する 1 台の室外 機と、 室内熱交換器を有する複数台の室内機 と を、 室外機に 設けて主に冷媒液が流れる液側主管を分岐 した液側分岐管及 び室外機に設けて主に冷媒ガスが流れる ガス側主管を分岐 し たガス側分岐管を介 して接続 し、 液側分岐管のそれぞれに電 気的に弁開度を制御可能と した電動膨張弁を介装 して冷凍サ イ ク ルを構成し、 室内機のそれぞれに、 室内温度を設定可能 な室内温度設定手段と室内温度を検出する 室内温度検出手段 と を設け、 こ の室内温度設定手段と室内温度検出手段とか ら 設定室内温度と室内温度と の差温を算出する差温演算手段を 設け、 さ ら に室内機のそれぞれの定格容量を記憶する定格容 量記憶手段及び前記室内機のそれぞれについて運転中か停止 中かを判別するオ ンオフ判別手段を設け、 差温が取 り 得る温 度範囲を複数個の温度ゾー ン に分割 し、 各温度ゾー ン毎にか つ室内機の定格容量毎に室内負荷に対応する 負荷定数を定め て記憶する負荷定数記憶手段を設け、 差温演算手段、 容量記 憶手段、 オ ンオ フ判別手段、 負荷定数記憶手段よ り 得 られる デー タを用いて、 室内機の運転台数を認識する運転台数認識 手段を設け、 運転台数に応 じて所定周期毎に圧縮機容量を算 出 し、 こ の算出結果に基づいて容量可変形圧縮機の容量を制 御する圧縮機容量制御手段を設け、 運転台数よ り 圧縮機の容 量制御の制御式を変更する圧縮機容量制御手段を設けた も の であ る。

本発明は、 上記 した構成に よ っ て、 室内機のそれぞれに、 希望する室内温度を設定可能な室内温度設定手段と室内温度 を検出する室内温度検出手段と を設け、 こ の室内温度設定手 段と室内温度検出手段とか ら設定室内温度と室内温度と の差 温を算出する差温演算手段を設け、 さ ら に室内機のそれぞれ の定格容量を記憶する定格容量記憶手段及び室内機のそれぞ れについて運転中か停止中かを判別するオ ンオ フ判別手段を 設け、 差温が取 り 得る温度範囲を複数個の温度ゾー ン に分割 し、 各温度ゾー ン毎にかつ室内機の定格容量毎に室内負荷に 対応する負荷定数を定めて記憶する負荷定数記憶手段を設け 差温演算手段、 定格容量記憶手段、 オ ンオ フ判別手段、 負荷 定数記憶手段よ り 得 られる データ を用いて、 室内機の運転台 数を認識 し、 運転台数に応 じて、 圧縮機容量を算出する計算 式を決定 し、 こ の算出結果に基づいて容量可変形圧縮機の容 量を制御する圧縮機容量制御手段を設ける。 こ の こ と に よ り 、 全室お よび各室運転時の最適圧縮機容量制御が行え、 室内負 荷要求に合っ た運転ができ 、 効率の良い圧縮機容量制御が行 え る o

ま た、 定格容量記憶手段とオ ンオフ判別手段よ り 、 運転 し ている複数室の定格容量の総和か ら、 圧縮機の容量を制御す る こ と に よ り 、 全室および各室運転時の最適圧縮機容量制御 が行え、 室内負荷要求に合っ た運転ができ効率の良い圧縮機 容量制御が行える 。 ま た制御方式が簡単でかつ運転台数変化 時の圧縮機容量制御の変化を抑え る こ とか ら、 運転台数変化 時の安定運転が早 く 出来る と いう 速暖性があ る 。 図面の簡単な説明

第 1 図は、 本発明の多室空気調和シ ステム の第 1 の実施例 における 冷凍サイ ク ル図であ る。 第 2 図は、 同実施例にお け る圧縮機周波数の制御ブロ ッ ク 図であ る 。 第 3 図 （ a ) は差 温△ τ の冷房時の温度ゾ一 ン分割図であ る。 第 3 図 （ b ) は 同暖房時の温度ゾー ン分割図であ る 。 第 4 図は、 本発明の第

1 の実施例における運転 している室内機定格容量の総和 と圧 縮機容量 （運転周波数） と の関係図であ る。 第 5 図は、 本発 明の多室空気調和システムの第 2 の実施例における圧縮機周 波数の制御ブ口 ッ ク 図であ る。 第 6 図は、 本発明の第 2 の実 施例における運転 している室内機定格容量の総和と圧縮機容 量 （運転周波数） と の関係図であ る。 第 7 図は、 従来の多室 空気調和シ ス テ ムの冷凍サイ ク ノレ図であ る o 第 8 図は、 同圧 縮機周波数の制御ブロ ッ ク 図であ る。 第 9 図は、 同差温 Δ T の温度ゾ一 ン分割図であ る。 第 1 0 図は、 本発明における圧 縮機容量制御用の負荷定数テ -ブルを示す説明図であ る 。 第

1 1 図 ( a ) ( c ) は、 本発明の多室形空気調和システム における圧縮機の容量制御例を示す説明図であ る 発明を実施する ための最良の形態

以下、 本発明の実施例について、 図面を参考に説明する。 第 1 図は、 本発明の多室形空気調和システムの第 1 の実施 例における冷凍サイ ク ル図である。 なお、 本実施例において は 1 台の室外機 1 に 3 台の室内機 2 a 、 2 b 、 2 c を接続 し た場合について説明する。

同図において、 室外機 1 内にはィ ンバ一夕駆動の周波数可 変形圧縮機 3 (以下単に圧縮機と称す） 、 室外熱交換器 4 、 冷暖房切換用の四方弁 5 が設け られ、 ま た室内機 2 a 、 2 b 、 2 c 内にそれぞれ室内熱交換器 6 a 、 6 b 、 6 c が設け られ ている。 そ し 、 こ の室外機 1 と室内機 2 a 、 2 b 、 2 c と は、 室外機 1 内に設けた液側主管 7 よ り 分岐 した液側分岐管 8 a 、 8 b 、 8 c 及び室外機 1 内に設けたガス側主管 9 よ り 分岐 したガス側分岐管 1 0 a 、 1 0 b 、 1 0 c とで接続さ れ ている 。 液側分岐管 8 a 、 8 b 、 8 c にはそれぞれステ ツ ピ ン グモ一 夕 を用いて弁開度をパルス制御可能 と した電動膨張 弁 l l a 、 l i b . 1 1 c を介装 し、 各室内機 2 a 、 2 b 、 2 c には各室内機が設置さ れている部屋の室温を検出する 室 内温度セ ンサ 1 7 a 、 1 7 b 、 1 7 c 及び居住者が希望する 運転モー ド （冷房ま たは暖房） と室温と運転、 停止を設定で き る運転設定回路 1 8 a 、 1 8 b 、 1 8 c が設け られている c 次に、 圧縮機周波数の制御方法について説明する。

第 2 図は圧縮機周波数の制御の流れを示すブロ ッ ク 図、 第 3 図は室内温度 T r と設定温度 T s との差温 Δ T の温度ゾ一 ン分割図であ る。

まず、 室内機 2 a において、 室内温度セ ンサ 1 7 a の出力 を室内温度検出手段 2 1 よ り 温度信号と して差温演算手段 2 2 に送出 し、 ま た室内温度設定手段 2 3 に て運転設定回路 1 8 a で設定さ れた設定温度及び運転モー ドを判別 して差温演 算手段 2 2 に送出 して こ こ で差温厶 T ( = T r— T _s) を算出 し、 第 3 図に示す負荷ナ ンバー L n 値に変換 して こ れを差温 信号とする。 例えば冷房運転時で T r= 2 7 . 3 。C、 T s= 2 6 °C とする と、 差温 Δ Τ = 1 . 3 °Cで L n = 6 と な る 。 ま た 〇 Ν — 0 F F 判別手段 2 4 にて、 運転設定回路 1 8 a で設定 された室内機 2 a の運転 （ O N ) ま たは停止 （ O F F ) を判 別 し、 さ ら に定格容量記憶手段 2 5 に室内機 2 a の定格容量 を記憶 しておき、 こ れ らの定格容量信号、 差温信号、 運転モ ー ド信号、 0 N — 〇 F F 判別信号を信号送信手段 2 6 よ り 室 外機 1 の信号受信手段 2 7 へ送る。 室内機 2 b 、 2 c 力、 ら も 同様の信号が信号受信手段 2 7 へ送 られる。 信号受信手段 2 7 で受けた信号は圧縮機容量制御手段 2 8 へ送信さ れる 。 圧 縮機容量制御手段 2 8 にて室内機 2 a 、 2 b 、 2 c のそれぞ れの定格容量信号、 差温信号、 運転モー ド信号、 O N - O F F 判別信号よ り 第 1 0 図の表に示す負荷定数テーブル 3 0 か ら負荷定数を読みだ し、 こ の負荷定数の総和に定数を乗 じて 圧縮機 3 の周波数を決定する 。 こ の時、 こ の定数を運転台数 に応 じて、 変更する。

一例 と して、 運転台数全室 （ 2 a 、 2 b 、 2 c ) 、 2 室 （ 2 a 、 2 b ) 、 1 室 （ 2 a ) 運転時の室内機 2 a 、 2 b 、 2 c か らの信号が第 1 1 図の表の場合について説明する 。

全室運転は、 第 1 1 図よ り 、 室内機 2 a 、 2 b 、 2 c の負 荷定数はそれぞれ 1 . 5 、 1 . 0 、 1 . 9 と な り 、 従っ て圧 縮機 3 の周波数 H z は、 Aを定数とする と

H z = A X ( 1 . 5 + 1 . 0 + 1 . 9 ) = A x 4 . 4 と な り 、こ の演算結果を周波数信号 と して圧縮機駆動回路（図 示せず） に送出 して圧縮機 3 の周波数の制御を行な う 。 以降、 所定周期毎に室内機 2 a 、 2 b 、 2 c のそれぞれの定格容量 信号、 差温信号、 運転モー ド信号、 0 N - 〇 F F 判別信号よ り 演算を行ない、 演算結果を周波数信号と して圧縮機駆動回 路 （図示せず） に送出 して圧縮機 3 の周波数の制御を行な う _c 2 室運転は、 （表 2 ) よ り 、 室内機 2 a 、 2 b 、 2 c の負 荷定数はそれぞれ 1 . 5 、 1 . 0 、 0 と な り 、 従っ て圧縮機 3 の周波数 H z は、 B を定数とする と

H z = B X ( 1 . 5 + 1 . 0 + 0 ) = B X 2 . 5

となる。

ま た 1 室運転は、 第 1 1 図 よ り 、 室内機 2 a 、 2 b 、 2 c の負荷定数はそれぞれ 1 . 5 、 0 、 0 と な り 、 従っ て圧縮機 3 の周波数 H z は、 C を定数とする と

H z = C X ( 1 . 5 + 0 + 0 ) = C x l . 5

と な る。

こ れを図で示すと第 4 図の運転さ れている定格容量と圧縮 機の周波数の関係図 とな る。

上記説明は、 主に冷房時について行な っ たが、 暖房時につ いて も 同様に制御可能であ る。

こ のよ う に、 各部屋の要求能力の総和に応 じかつ運転台数 に応 じて圧縮機周波数を制御する ため、 室内要求負荷に合つ た最適な圧縮機運転が出来る 。 従っ て、 冷凍サイ ク ルを室内 機の要求負荷に合わ してき め細か く 最適に制御 しながら、 快 適性の向上及び省エネルギーを図る こ とができ る。

次に、 本発明の第 2 の実施例について、 図面を参照 しなが ら説明する。

なお、 第 2 の実施例における冷凍サイ ク ルは、 第 1 図に示 す第 1 の実施例の場合と 同一であ る ので説明を省略する。

第 5 図は本発明の第 2 の実施例における圧縮機周波数制御 の流れを示すプロ ッ ク 図であ る。 同図が第 1 の実施例のプロ ッ ク 図であ る第 2 図 と異な る点は、 第 1 0 図に示す負荷定数 テーブル 3 0 か ら負荷定数を読みだ し、 こ の負荷定数の総和 に定数を乗 じて圧縮機 3 の周波数を決定する 。

こ の時、 運転定格容量認識手段よ り 、 運転 している室内機 の定格容量の総和で、 運転 している台数に応 じて圧縮機周波 数を計算する。 但 し、 こ の計算式の変更点は、 運転台数が低 い運転台数の計算式を採用 し、 同一の定格容量の総和で 2 つ の計算結果は、 求めないこ と にする。 こ れを図で示す と第 6 図の運転さ れている定格容量の総和 と圧縮機の周波数の関係図 と な る。

こ の図よ り 、 運転されている定格容量の総和の時に対 して、 圧縮機の運転さ れる運転周波数は、 1 点で決定さ れる こ と に な る。 なお、 圧縮機周波数の計算式は、 実施例 1 と 同等であ る ため省略する。 産業上の利用可能性

上記実施例でも 明かな よ う に本発明は、 多室形空気調和 シ ステムにおいて、 室内機のそれぞれに、 希望する室内温度を 設定可能な室内温度設定手段と室内温度を検出する室内温度 検出手段と を設け、 こ の室内温度設定手段と室内温度検出手 段とか ら設定室内温度と室内温度と の差温を算出する差温算 出手段を設け、 さ ら に前記室内機のそれぞれの定格容量を記 憶する定格容量記憶手段及び室内機のそれぞれについて運転 中か停止中かを判別するオ ンオ フ判別手段を設け、 差温が取 り 得る 温度範囲を複数個の温度ゾー ン に分割 し、 各温度ゾ一 ン毎にかつ室内機の定格容量毎に室内負荷に対応する負荷定 数を定めて記憶する負荷定数記憶手段を設け、 差温算出手段、 容量判別手段、 オ ンオ フ判別手段、 負荷定数記憶手段よ り 得 られる データ を用いて、 運転台数を認識 し、 運転台数に応 じ た圧縮機容量を算出 し、 こ の算出結果に基づいて容量可変形 圧縮機の容量を制御する圧縮機容量制御手段を設ける こ とで 各部屋の要求能力の総和に応 じかつ運転台数に応 じて、 圧縮 機周波数を制御する ため、 室内要求負荷に合っ た最適な圧縮 機運転が出来る こ とで冷凍サイ ク ルを室内機の要求負荷に合 わ してき め細か く 最適に制御 しなが ら、 快適性の向上及び省 エネルギーを図る こ とができ る 。

ま た、 定格容量記憶手段とオ ンオ フ判別手段よ り 、 運転 し ている複数室の定格容量の総和か ら、 圧縮機の容量を制御す る こ と に よ り 、 定数全室お よび各室運転時の最適圧縮機容量 制御が行え、 室内負荷要求に合っ た運転ができ効率の良い圧 縮機容量制御が行え る。 ま た制御方式が簡単でかつ運転台数 変化時の圧縮機容量制御の変化を抑える こ とか ら、 運転台数 変化時の安定運転が早 く 出来る と い う 速暖性があ る。

Claims

請 求 の 範 囲 . 容量可変形圧縮機、 室外熱交換器を有する 1 台の室外機 と、 室内熱交換器を有する複数台の室内機と を、 前記室外 機に設けて主に冷媒液が流れる液側主管を分岐 した液側分 岐管及び前記室外機に設けて主に冷媒ガスが流れる ガス側 主管を分岐 したガス側分岐管を介 して接続 し、 前記液側分 岐管のそれぞれに電気的に弁開度を制御可能と した電動膨 張弁を介装 して冷凍サイ クルを構成 し、 前記室内機のそれ それに、 室内温度を設定可能な室内温度設定手段と室内温 度を検出する室内温度検出手段と を設け、 こ の室内温度設 定手段と室内温度検出手段とか ら設定室内温度と室内温度 との差温を算出する差温演算手段を設け、 さ ら に前記室内 機のそれぞれの定格容量を記憶する定格容量記憶手段及び 前記室内機のそれぞれについて運転中か停止中かを判別す るオ ンオ フ判別手段を設け、 前記差温が取 り'得る 温度範囲 を複数個の温度ゾー ン に分割 し、 各温度ゾ一 ン毎にかつ室 内機の定格容量毎に室内負荷に対応する 負荷定数を定めて 記憶する 負荷定数記憶手段を設け、 前記差温演算手段、 前 記容量記憶手段、 前記オ ンオ フ判別手段、 前記負荷定数記 憶手段よ り 得られる データ を用いて、 室内機の運転台数を 認識する運転台数認識手段を設け、 運転台数に応 じて所定 周期毎に圧縮機容量を算出 し、 こ の算出結果に基づいて前 記容量可変形圧縮機の容量を制御する圧縮機容量制御手段 を設け、 運転台数よ り 圧縮機の容量制御の制御式を変更す る圧縮機容量制御手段を設けた多室形空気調和装置。

. 定格容量記憶手段とオ ンオフ判別手段よ り 、 運転 してい る複数室の定格容量の総和か ら、 前記圧縮機の容量を制御 する圧縮機容量制御手段を設けた請求項 1 記載の多室形空 気調和装置。