JP4151523B2 - マルチ式空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、２台以上の室内機が接続されたマルチ式空気調和機に関するものである。

従来のマルチ式空気調和機の膨張弁制御方法を、図１５のフローチャート及び図１６のタイムチャート並びに図１７のブロック図に示す。同図のように、２台以上の室内機が接続されたマルチ式空気調和機において、室内熱交温度及び熱交出口温度を検知しその温度差から過熱度を算出する一方で、過熱度の目標値を設定し、上記過熱度が目標値に収束するように膨張弁の開度を補正していた（例えば、特許文献１参照）。ここで、電動式膨張弁の動作はパルス信号により制御されるため、「パルス値」が「開度」と実質的に同じことを意味する。したがって、以下において「パルス」とは「電動式膨張弁の開度」を表すものとする。
特開平２−１７３５８号公報

しかしながら、上記従来の構成では、目標とする過熱度に早く近づけるために、１回に補正するパルス値を大きくすれば、冷凍サイクルがハンチングし不安定となる。逆に１回当たりの補正パルス値を小さくすれば冷凍サイクルは安定するが、目標とする過熱度になかなか近づかなくなり、ひいては所定の能力が発揮できないという課題を有していた。また過熱度が０Ｋ以下の場合、目標値に収束するように膨張弁の開度を絞っていくと、室内熱交温度が下がり能力は上昇するが、図１８のフローチャートに示すように、室内熱交温度が低くなりすぎると凍結防止制御が動作し、設定値ＤＴ０１を下回ってダウンゾーンに入り圧縮機の運転周波数を下げる。室内熱交温度がさらに低くなると、停止ゾーンに入り圧縮機を停止させてしまい返って不快感を増幅させるという課題を有していた。
膨張弁の開度をＰＩ制御採用により問題の解決を図ろうとするものもあるが、マルチでしかも２室以上運転時は負荷変動が大きくこのような制御で冷凍サイクルの最適化を図るには限界があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、室内熱交過熱度を検知して 膨張弁の開度を補正して冷媒の流量を調節し、最適な冷凍サイクル状態を維持し能力を最大限に引き出すことを可能にした空気調和機の膨張弁制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、室内吸込み温度検出手段と、冷媒の蒸発温度を検知可能な室内熱交温度検出手段と、前記熱交出口温度検出手段と、前記熱交温度と出口温度を比較し冷媒の過熱度を算出する演算手段と、膨張弁パルス設定値記憶手段より構成され、冷房運転または除湿運転開始時において、室温と設定温度との差から膨張弁の目標パルスを初期パルスとして設定し、初期パルスを中心として上下限値を設け、膨張弁パルスはこの範囲内で開閉し、室内熱交過熱度が目標値を超えたら、膨張弁を所定パルスだけ開弁し、前記過熱度が目標値を下回ったら所定パルスだけ閉弁し、前記過熱度が所定の範囲内であれば膨張弁を現状のパルスを保持し、前記過熱度が目標値を下回ったとしても、室温が第１の設定値を下回っていれば、それ以上パルスを変化しないものである。

この構成をなすことによって、最適な冷凍サイクル状態を維持し、性能を最大限に引き出すことができる。

また、本発明は、室内吸込み温度検出手段及び冷媒の蒸発温度が検知可能な室内熱交温度検出手段、及び前記熱交出口温度検出手段、前記熱交温度と出口温度から冷媒の過熱度を算出する演算手段、電動膨張弁駆動回路及び室内機形態及び馬力によって決定された膨張弁パルス設定値記憶手段より構成され、冷房運転または除湿運転開始時において、室温と設定温度との差から膨張弁の目標パルスを初期パルスとして設定し、室内熱交過熱度が目標値を超えたら、膨張弁を開弁し、前記過熱度が目標値を下回ったら膨張弁を閉弁し、前記過熱度が所定の範囲内であれば、膨張弁は現状のパルスを保持することにより冷媒流量を調節し、しかも前記過熱度が目標値を下回ったとしても、前記熱交温度が第２の設定値を下回っていたらこれ以上パルスは変化しないものである。

この構成をなすことにより、最適な冷凍サイクル状態を維持し、性能を最大限に引き出すことができる。

また、本発明は第３図の制御ブロック図に示すように、室内吸込み温度検出手段及び冷媒の蒸発温度が検知可能な室内熱交温度検出手段、及び前記熱交出口温度検出手段、前記熱交温度と出口温度から冷媒の過熱度を算出する演算手段、電動膨張弁駆動回路及び室内機形態及び馬力によって決定された膨張弁パルス設定値記憶手段より構成され、冷房運転または除湿運転開始時において、室温と設定温度との差から膨張弁の目標パルスを初期パルスとして設定し、室内熱交過熱度が目標値を上回ったら膨張弁を開弁し、例え上限パルスまで到達しても、室温が第３の設定値を超えていたら、第２の上限値を設け、引続き継続して開弁するものである。

この構成をなすことにより、最適な冷凍サイクル状態を維持し、性能を最大限に引き出すことが出来る。

また本発明は、第４図の制御ブロック図に示すように、室内吸込み温度検出手段及び冷媒の蒸発温度が検知可能な室内熱交温度検出手段、及び前記熱交出口温度検出手段、前記熱交温度と出口温度から冷媒の過熱度を算出する演算手段、電動膨張弁駆動回路及び室内機形態及び馬力によって決定された膨張弁パルス設定値記憶手段より構成され、冷房運転または除湿運転開始時において、室温と設定温度との差から膨張弁の目標パルスを初期パルスとして設定し、室内熱交過熱度が目標値を下回ったら膨張弁を閉弁するが、このとき現在の室温と１０分前の室温を比較して差が第４の設定値を下回っていたら、これ以上パルスは変化しないものである。

この構成をなすことにより、最適な冷凍サイクル状態を維持し、性能を最大限に引き出すことが出来る。

上記から明らかなように、本発明は、(１）３０秒毎に室内熱交温度及び熱交出口温度から過熱度を算出し、前記過熱度が０Ｋを下回るとΔｐ１パルス閉弁し、また前記過熱度が０Ｋとｓｈ１Ｋの間にあれば現状のパルスを保持し、前記過熱度がｓｈ１Ｋを超えればΔｐ２パルス開弁する。このとき補正後のパルスが上下限パルス設定値と比較し、前記設定範囲を超えたら補正パルスを上限または下限パルスとする。また室温が第１の設定値（例えば２０℃）を下回ったら、例え前記過熱度が０Ｋを下回っていても膨張弁パルスを変化させない。しかも室外圧縮機周波数がΔＨｚ以上変化すると室外より初期パルス信号を受信し、一旦初期パルスに戻すがこのとき初期パルスは当初のパルスではなく異なるΔＤ領域での初期パルスに戻って再び過熱度制御を継続することにより最適な冷凍サイクルを維持し、性能を最大限に引き出すことができる。
（２）３０秒毎に室内熱交温度及び熱交出口温度から過熱度を算出し、前記過熱度が０Ｋ
を下回るとΔｐ１パルス閉弁し、また前記過熱度が０Ｋとｓｈ１Ｋの間にあれば現状のパルスを保持し、前記過熱度がｓｈ１Ｋを超えればΔｐ２パルス開弁する。このとき補正後のパルスが上下限パルス設定値と比較し、前記設定範囲を超えたら補正パルスを上限または下限パルスとする。また前記熱交温度が設定値ＤＴ００℃を下回ったら凍結防止制御により圧縮機は停止し、返って不快感を増幅させてしまうので、圧縮機は連続運転可能なように、前記熱交温度が第２の設定値（例えば２℃）を下回ったら例え前記過熱度が０Ｋを下回っていても膨張弁パルスを変化させない。しかも室外圧縮機周波数がΔＨｚ以上変化すると室外より初期パルス信号を受信し、一旦初期パルスに戻すがこのとき初期パルスは当初のパルスではなく異なるΔＤ領域での初期パルスに戻って再び過熱度制御を継続することにより最適な冷凍サイクルを維持し、性能を最大限に引き出すことができる。
（３）３０秒毎に室内熱交温度及び熱交出口温度から過熱度を算出し、前記過熱度が０Ｋを下回るとΔｐ１パルス閉弁し、また前記過熱度が０Ｋとｓｈ１Ｋの間にあれば現状のパルスを保持し、前記過熱度がｓｈ１Ｋを超えればΔｐ２パルス開弁する。このとき補正後のパルスが上下限パルス設定値と比較し、前記設定範囲を超えたら補正パルスを上限または下限パルスとする。しかし室温が第３の設定値（例えば３２℃）を上回ったら例え膨張弁パルスが上限パルスまで到達していても、第２の上限値を設け、引続き継続して開弁することにより、過熱度を低減し大きくなり過ぎるのを防ぐことができる。しかも室外圧縮機周波数がΔＨｚ以上変化すると室外より初期パルス信号を受信し、一旦初期パルスに戻すがこのとき初期パルスは当初のパルスではなく異なるΔＤ領域での初期パルスに戻って再び過熱度制御を継続することにより最適な冷凍サイクルを維持し、性能を最大限に引き出すことができる。
（４）３０秒毎に室内熱交温度及び熱交出口温度から過熱度を算出し、前記過熱度が０Ｋを下回るとΔｐ１パルス閉弁し、また前記過熱度が０Ｋとｓｈ１Ｋの間にあれば現状のパルスを保持し、前記過熱度がｓｈ１Ｋを超えればΔｐ２パルス開弁する。このとき補正後のパルスが上下限パルス設定値と比較し、前記設定範囲を超えたら補正パルスを上限または下限パルスとする。このとき現在の室温と１０分前の室温を比較して差が第４の設定値（例えば２℃）以下であれば、室温は設定温度に達したと判断し、例え過熱度が０Ｋを下回っていても膨張弁パルスを変化させない。しかも室外圧縮機周波数がΔＨｚ以上変化すると室外より初期パルス信号を受信し、一旦初期パルスに戻すがこのとき初期パルスは当初のパルスではなく異なるΔＤ領域での初期パルスに戻って再び過熱度制御を継続することにより最適な冷凍サイクルを維持し、性能を最大限に引き出すことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
第５図は発明の第１の実施例を示す冷凍サイクル図である。同図において、冷凍サイクルは能力可変型圧縮機１、室内側熱交換器２、室内送風機３、室内膨張弁４、室外側熱交換器５、室外送風機６、暖房運転と除霜運転を切換える４方弁７、室温を検出するサーミスタ８、室内熱交換器出口温度を検出するサーミスタ９、とで構成されている。暖房運転時には４方弁６が切り変わることにより、同図の矢印の方向に冷媒が流れるようになっている。

次に第６図フローチャート及び第７図のタイムチャートにより、膨張弁制御の動作を説明する。

冷房または除湿運転で起動制御終了後、膨張弁は通常制御に移行すると室内機の形態及び馬力、さらに室温及び設定温度からΔＴを検知してΔＴがＴ１未満であれば第１の初期パルス、ΔＴがＴ１とＴ２の間にあれば第２の初期パルス、ΔＴがＴ２を超えれば第３の初期パルスとして設定し（Ｓ１０１）、膨張弁は前記パルスまで開弁あるいは閉弁しここ
を開始点として過熱度制御に移行する。すなわち３０秒毎に室内熱交温度及び熱交出口温度から過熱度を算出し、前記過熱度が０Ｋを下回るとΔｐ１パルス閉弁し、また前記過熱度が０Ｋとｓｈ１Ｋの間にあれば現状のパルスを保持し、前記過熱度がｓｈ１Ｋを超えればΔｐ２パルス開弁する（Ｓ１０２）。このとき補正後のパルスが上下限パルス設定値と比較し、前記設定範囲を超えたら補正パルスを上限または下限パルスとする（Ｓ１０４）。ここで膨張弁の開度と熱交過熱度の関係を図８’に示す。弁開度が小さいときは１パルス当りの過熱度変化が大きいが、弁開度が大きい場合は１パルス当りの過熱度変化は小さく同じ過熱度が０Ｋであっても、弁開度を絞り過ぎると、低圧が下がりひいては凍結防止制御で圧縮機が停止する確率が高くなり返って不快感を増幅させる。そこで室温が第１の設定値（例えば２０℃）を下回ったら、冷房能力を抑えるために、例え前記過熱度が０Ｋを下回っていても膨張弁パルスを変化させない（Ｓ１０３）。しかも室外圧縮機周波数がΔＨｚ以上変化すると室外より初期パルス信号を受信し、一旦初期パルスに戻す（Ｓ１０５）がこのとき初期パルスは当初のパルスではなく異なるΔＤ領域での初期パルスに戻って再び過熱度制御を継続ことにより最適な冷凍サイクルを維持し、性能を最大限に引き出すことができる。

（実施の形態２）
次に第９図フローチャート及び第１０図のタイムチャートにより、本発明の第２の実施の形態について説明する。

冷房または除湿運転で起動制御終了後、膨張弁は通常制御に移行すると室内機の形態及び馬力、さらに室温及び設定温度からΔＴを検知してΔＴがＴ１未満であれば第１の初期パルス、ΔＴがＴ１とＴ２の間にあれば第２の初期パルス、ΔＴがＴ２を超えれば第３の初期パルスとして設定し（Ｓ２０１）、膨張弁は前記パルスまで開弁あるいは閉弁しここを開始点として過熱度制御に移行する。すなわち３０秒毎に室内熱交温度及び熱交出口温度から過熱度を算出し、前記過熱度が０Ｋを下回るとΔｐ１パルス閉弁し、また前記過熱度が０Ｋとｓｈ１Ｋの間にあれば現状のパルスを保持し、前記過熱度がｓｈ１Ｋを超えればΔｐ２パルス開弁する（Ｓ２０２）。このとき補正後のパルスが上下限パルス設定値と比較し、前記設定範囲を超えたら補正パルスを上限または下限パルスとする（Ｓ２０４）。また前記熱交温度が設定値ＤＴ００℃を下回ったら凍結防止制御により圧縮機は停止し、返って不快感を増幅させてしまうので、圧縮機は連続運転可能なように、前記熱交温度が第２の設定値（例えば２℃）を下回ったら例え前記過熱度が０Ｋを下回っていても膨張弁パルスを変化させない（Ｓ２０３）。しかも室外圧縮機周波数がΔＨｚ以上変化すると室外より初期パルス信号を受信し、一旦初期パルスに戻す（Ｓ２０５）がこのとき初期パルスは当初のパルスではなく異なるΔＤ領域での初期パルスに戻って再び過熱度制御を継続することにより最適な冷凍サイクルを維持し、性能を最大限に引き出すことができる。

（実施の形態３）
次に第１１図フローチャート及び第１２図のタイムチャートにより、本発明の第３の実施の形態について説明する。

冷房または除湿運転で起動制御終了後、膨張弁は通常制御に移行すると室内機の形態及び馬力、さらに室温及び設定温度からΔＴを検知してΔＴがＴ１未満であれば第１の初期パルス、ΔＴがＴ１とＴ２の間にあれば第２の初期パルス、ΔＴがＴ２を超えれば第３の初期パルスとして設定し（Ｓ３０１）、膨張弁は前記パルスまで開弁あるいは閉弁しここを開始点として過熱度制御に移行する。すなわち３０秒毎に室内熱交温度及び熱交出口温度から過熱度を算出し、前記過熱度が０Ｋを下回るとΔｐ１パルス閉弁し、また前記過熱度が０Ｋとｓｈ１Ｋの間にあれば現状のパルスを保持し、前記過熱度がｓｈ１Ｋを超えればΔｐ２パルス開弁する（Ｓ３０２）。このとき補正後のパルスが上下限パルス設定値と比較し、前記設定範囲を超えたら補正パルスを上限または下限パルスとする（Ｓ３０４）
。しかし室温が第３の設定値（例えば３２℃）を上回ったら例え膨張弁パルスが上限パルスまで到達していても、第２の上限値を設け、引続き継続して開弁することにより、過熱度を低減し大きくなり過ぎるのを防ぐことができる（Ｓ３０３）。しかも室外圧縮機周波数がΔＨｚ以上変化すると室外より初期パルス信号を受信し、一旦初期パルスに戻す（Ｓ３０５）がこのとき初期パルスは当初のパルスではなく異なるΔＤ領域での初期パルスに戻って再び過熱度制御を継続することにより最適な冷凍サイクルを維持し、性能を最大限に引き出すことができる。

（実施の形態４）
次に第１３図フローチャート及び第１４図のタイムチャートにより、本発明の第４の実施の形態について説明する。

冷房または除湿運転で起動制御終了後、膨張弁は通常制御に移行すると室内機の形態及び馬力、さらに室温及び設定温度からΔＴを検知してΔＴがＴ１未満であれば第１の初期パルス、ΔＴがＴ１とＴ２の間にあれば第２の初期パルス、ΔＴがＴ２を超えれば第３の初期パルスとして設定し（Ｓ４０１）、膨張弁は前記パルスまで開弁あるいは閉弁しここを開始点として過熱度制御に移行する。すなわち３０秒毎に室内熱交温度及び熱交出口温度から過熱度を算出し、前記過熱度が０Ｋを下回るとΔｐ１パルス閉弁し、また前記過熱度が０Ｋとｓｈ１Ｋの間にあれば現状のパルスを保持し、前記過熱度がｓｈ１Ｋを超えればΔｐ２パルス開弁する（Ｓ４０２）。このとき補正後のパルスが上下限パルス設定値と比較し、前記設定範囲を超えたら補正パルスを上限または下限パルスとする（Ｓ４０４）。このとき現在の室温と１０分前の室温を比較して差が第４の設定値（例えば２℃）以下であれば、室温は設定温度に達したと判断し、例え過熱度が０Ｋを下回っていても膨張弁パルスを変化させない（Ｓ４０３）。しかも室外圧縮機周波数がΔＨｚ以上変化すると室外より初期パルス信号を受信し、一旦初期パルスに戻す（Ｓ４０５）がこのとき初期パルスは当初のパルスではなく異なるΔＤ領域での初期パルスに戻って再び過熱度制御を継続することにより最適な冷凍サイクルを維持し、性能を最大限に引き出すことができる。

本発明の第１の実施の形態を示す膨張弁制御方法のブロック図 本発明の第２の実施の形態を示す膨張弁制御方法のブロック図 本発明の第３の実施の形態を示す膨張弁制御方法のブロック図 本発明の第４の実施の形態を示す膨張弁制御方法のブロック図 本発明の第１の実施の形態を示す膨張弁制御方法の冷凍サイクル図 本発明の第１の実施の形態を示す膨張弁制御方法のフローチャート 本発明の第１の実施の形態を示す膨張弁制御方法のタイムチャート 本発明の第１の実施の形態における室内熱交過熱度と膨張弁開度の関係を示す図 本発明の第２の実施の形態を示す膨張弁制御方法のフローチャート 本発明の第２の実施の形態を示す膨張弁制御方法のタイムチャート 本発明の第３の実施の形態を示す膨張弁制御方法のフローチャート 本発明の第３の実施の形態を示す膨張弁制御方法のタイムチャート 本発明の第４の実施の形態を示す膨張弁制御方法のフローチャート 本発明の第４の実施の形態を示す膨張弁制御方法のタイムチャート 従来の膨張弁制御方法のフローチャート 従来の膨張弁制御方法のタイムチャート 従来の膨張弁制御方法のブロック図 従来の凍結防止制御を示すタイムチャート

符号の説明

１圧縮機
２ 室内熱交換器
３室内送風機
４室外膨張弁
５室外熱交換器
６室外送風機
７ ４方弁
８ 室内吸込み温度センサー
９ 室内熱交温度センサー
１０ 室内熱交出口温度センサー

Claims (4)

1. 能力可変型圧縮機と、電動式膨張弁と、４方弁と、室内送風機と、室外送風機とで形成される冷凍サイクルを具備した２室以上の室内機を接続するマルチ式空気調和機において、室内吸込み温度検出手段と、冷媒の蒸発温度を検知可能な室内熱交温度検出手段と、前記熱交出口温度検出手段と、前記熱交温度と出口温度を比較し冷媒の過熱度を算出する演算手段と、膨張弁パルス設定値記憶手段より構成され、冷房運転または除湿運転開始時において、室温と設定温度との差から膨張弁の目標パルスを初期パルスとして設定し、初期パルスを中心として上下限値を設け、膨張弁パルスはこの範囲内で開閉し、室内熱交過熱度が目標値を超えたら、膨張弁を所定パルスだけ開弁し、前記過熱度が目標値を下回ったら所定パルスだけ閉弁し、前記過熱度が所定の範囲内であれば膨張弁を現状のパルスを保持し、前記過熱度が目標値を下回ったとしても、室温が第１の設定値を下回っていれば、それ以上パルスを変化させないことを特徴としたマルチ式空気調和機。
2. 冷房運転または除湿運転において、膨張弁は室内熱交過熱度が目標値を下回ったとしても、前記室内熱交温度が第２の設定値を下回っていれば、それ以上パルスを変化させないことを特徴とした、請求項１記載のマルチ式空気調和機。
3. 冷房運転または除湿運転において、膨張弁は室内熱交過熱度が目標値を上回ったら開弁し、例え上限パルスまで到達しても、室温が第３の設定値を超えていれば、第２の上限値を設け、引続き継続して開弁することを特徴とした、請求項１記載のマルチ式空気調和機。
4. 冷房運転または除湿運転において、膨張弁は室内熱交過熱度が目標値を下回ったら閉弁するが、このとき現在の室温と１０分前の室温を比較して差が第４の設定値を下回っていれば、それ以上パルスは変化しないことを特徴とした、請求項１記載のマルチ式空気調和機。

Images