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KR20020075393A - 공기 조화 장치 - Google Patents

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KR20020075393A
KR20020075393A KR1020027009056A KR20027009056A KR20020075393A KR 20020075393 A KR20020075393 A KR 20020075393A KR 1020027009056 A KR1020027009056 A KR 1020027009056A KR 20027009056 A KR20027009056 A KR 20027009056A KR 20020075393 A KR20020075393 A KR 20020075393A
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KR
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refrigerant
control
air conditioning
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KR1020027009056A
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Inventor
시모다준이치
Original Assignee
다이킨 고교 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

실외기(11)와 두 대의 실내기(12, 13)가 접속되어 이루어진 냉매 회로(15)를 구비하고 있다. 그리고, 냉매 회로(15)를 순환하는 냉매의 온도가 목표값이 되도록 실외기(11)의 공기 조화 능력을 제어하는 한편, 목표값이 운전 조건에 대응하여 변경된다. 즉, 건물의 공기 조화 부하 특성에 대응하여 목표값의 제어 특성을 결정하고, 이 제어 특성에 따라 실내의 설정 온도와 외기 온도와의 내외 온도차에 따라 목표값을 변경한다. 예컨대, 냉방 운전시에서, 건물의 냉방 부하 특성에 대응하여 증발 온도의 목표값의 제어 특성을 결정한 후, 이 제어 특성에 따라 내외 온도차에 기초하여 증발 온도의 목표값을 변경한다. 그리고, 저압 압력 센서(74)가 검출하는 증발 온도가 목표값이 되도록 실외기(11)의 공기 조화 능력을 제어한다.

Description

공기 조화 장치{AIR CONDITIONER}
기술분야
본 발명은 공기 조화 장치에 관한 것으로, 특히, 공기 조화 능력의 제어 대책에 관한 것이다.
배경기술
종래로부터, 공기 조화 장치에는 특개평 2-230063호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 한 대의 실외 유닛에 다수 대의 실내 유닛이 접속된 멀티형의 것이 있다.
상기 실내 유닛은, 용량을 인버터 제어하는 제 1 압축기와, 용량을 언로드 기구에 의해 제어하는 제 2 압축기를 구비하고 있다. 그리고, 상기 실외 유닛은 두 대의 압축기의 용량을 제어하여 공기 조화 능력을 조정하고 있다.
즉, 냉방 운전시에는 증발 온도가 소정값이 되도록 두 대의 압축기의 용량을 제어하고, 난방 운전시에는 응축 온도가 소정값이 되도록 두 대의 압축기의 용량을 제어하고 있다.
한편, 상기 실내 유닛은 예컨대, 냉방 운전시에 과열도가 일정해지도록 제어하여 냉방 능력을 조정하고 있다.
-해결 과제-
상술한 종래의 공기 조화 장치는, 실외 유닛의 공기 조화 능력을 증발 온도또는 응축 온도가 항상 일정값이 되도록 제어해 왔다. 즉, 종래의 공기 조화 장치는 다수의 실내 유닛이 항상 소정의 공기 조화 능력을 발휘할 수 있는 상태로 유지하도록 실외 유닛의 공기 조화 능력을 제어해 왔다.
따라서, 상기 공기 조화 장치는, 증발 온도 또는 응축 온도를 일정하게 고정하므로, 실내 유닛이 작은 공기 조화 능력이어도 되는 경우에서도, 실외 유닛을 큰 공기 조화 능력으로 운전해 왔다.
이 때문에, 상기 실내 유닛은 중간기(中間期) 등에서, 공기 조화 부하가 적은 경우에도 최대의 공기 조화 부하시와 동일한 공기 조화 능력이 되어 능력 과다가 된다.
그 결과, 상기 실내 유닛의 운전과 휴지의 반복 빈도가 많아진다. 그리고, 실내 온도의 변동이 커지는 동시에, 압축기의 용량이 안정되지 않는 문제가 있었다.
또, 상기 압축기의 구동과 정지의 반복 빈도가 많아지므로, 구동 및 정지시의 스트레스에 의해 내구성이 저하한다.
또, 상기 공기 조화 능력이 과다하므로, 운전 효율이 악화되어, 경제적이지 않은 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 점에 감안하여 이루어진 것으로, 공기 조화 능력의 과다를 억제하여, 이용 유닛의 운전과 휴지의 반복 빈도 및 압축기의 구동과 정지와의 반복 빈도를 저감하는 것을 목적으로 하는 것이다.
발명의 개시
본 발명은, 열원 유닛의 제어 목표값을 가변 제어하는 것이다.
구체적으로, 제 1 발명은, 열원 유닛(11)과 다수 대의 이용 유닛(12, 13…)이 접속되어 이루어진 냉매 회로(15)를 구비하여, 공기 조화 운전을 행하는 공기 조화 장치를 대상으로 하고 있다. 그리고, 본 발명은 상기 냉매 회로(15)를 순환하는 냉매의 온도가 목표값이 되도록 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하는 한편, 상기 목표값이 변경 설정되는 구성으로 되어 있다.
또, 제 2 발명은 열원 유닛(11)과 다수 대의 이용 유닛(12, 13…)이 접속되어 이루어진 냉매 회로(15)를 구비하여, 공기 조화 운전을 행하는 공기 조화 장치를 대상으로 하고 있다. 그리고, 본 발명은 냉매의 물리량이 목표값이 되도록 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하는 능력제어수단(91)과, 상기 능력 제어 수단(91)의 목표값을 변경하는 목표값 조정 수단(92)을 구비하고 있다.
또, 제 3 발명은 상기 제 2 발명에서, 목표값 조정 수단(92)이 건물의 공기 조화 부하 특성에 대응하여 목표값을 가변으로 제어하도록 구성된 것이다.
또, 제 4 발명은 상기 제 2 발명에서, 목표값 조정 수단(92)이 목표값의 제어 특성에 따라 공기 조화 공간의 설정 온도와 외부 온도의 온도차에 따라 목표값을 가변으로 제어하도록 구성된 것이다.
또, 제 5 발명은, 상기 제 2 발명에서, 목표값 조정 수단(92)이 건물의 공기 조화 부하 특성에 대응하여 목표값의 제어 특성을 결정하는 결정 수단(93)과, 이 결정 수단(93)에 의한 제어 특성에 따라 공기 조화 공간의 설정 온도와 외부 온도와의 온도차에 따라 목표값을 가변으로 제어하는 변경 수단(94)을 구비한 것이다.
또, 제 6 발명은, 상기 제 1 내지 제 5 발명 중 어느 하나에 있어서, 냉방 운전시의 냉매의 물리량이 증발 압력인 구성으로 하고 있다.
또, 제 7 발명은 상기 제 1 내지 제 5 발명 중 어느 하나에 있어서, 냉방 운전시의 냉매의 물리량이 증발 온도인 구성으로 하고 있다.
또, 제 8 발명은 상기 제 1 내지 제 5 발명 중 어느 하나에 있어서, 난방 운전시의 냉매의 물리량이 응축 압력인 구성으로 하고 있다.
또, 제 9 발명은 상기 제 1 내지 제 5 발명 중 어느 하나에 있어서, 난방 운전시의 냉매의 물리량이 응축 온도인 구성으로 하고 있다.
또, 제 10 발명은 상기 제 1 내지 제 5 발명 중 어느 하나에 있어서, 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력의 제어가 열원 유닛(11)의 압축기(41, 42)의 용량을 제어하여 행해지는 구성으로 하고 있다.
또, 제 11 발명은 상기 제 3 또는 제 5 발명에 있어서, 건물의 부하 특성이 건물의 내부 발열량과 외부 열량에 따라 정해지는 구성으로 하고 있다.
또, 제 12 발명은 상기 제 5 발명에서, 냉방 운전시의 냉매의 증발 온도를 검출하는 온도 검출 수단(74)을 구비하고 있다. 그리고, 능력 제어 수단(91)은 냉방 운전시의 냉매의 증발 온도를 목표값으로 하여, 상기 온도 검출 수단(74)이 검출하는 증발 온도가 목표값이 되도록 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하도록 구성되어 있다. 또, 목표값 조정 수단(92)의 결정 수단(93)은 증발 온도의 목표값의 제어 특성을 결정하도록 구성되어 있다. 부가하여, 목표값 조정 수단(92)의 변경 수단(94)은 증발 온도의 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있다.
또, 제 13 발명은 상기 제 5 발명에서, 난방 운전시의 냉매의 응축 온도를 검출하는 온도 검출 수단(76)을 구비하고 있다. 그리고, 능력 제어 수단(91)은 난방 운전시의 냉매의 응축 온도를 목표값으로 하여, 상기 온도 검출 수단(76)이 검출하는 응축 온도가 목표값이 되도록 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하도록 구성되어 있다. 또, 목표값 조정 수단(92)의 결정 수단(93)은, 응축 온도의 목표값의 제어 특성을 결정하도록 구성되어 있다. 부가하여, 목표값 조정 수단(92)의 변경 수단(94)은 응축 온도의 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있다.
또, 제 14 발명은, 상기 제 4, 제 5, 제 12, 및 제 13 발명 중 어느 하나에 있어서, 목표값 조정 수단(92)이 목표값의 제어 특성을 수동으로 설정하도록 구성된 것이다.
또, 제 15 발명은, 상기 제 4, 제 5, 제 12, 및 제 13 발명 중 어느 하나에 있어서, 목표값 조정 수단(92)이 통신 라인(9a)을 통해 외부 설정 수단(9b)으로부터 입력되는 입력 신호에 따라 목표값의 제어 특성을 설정하도록 구성된 것이다.
또, 제 16 발명은, 제 4, 제 5, 제 12, 및 제 13 발명 중 어느 하나에 있어서, 목표값 조정 수단(92)이 목표값의 제어 특성을 공기 조화 운전중의 운전 상태에 따라 학습하여 자동 설정하도록 구성된 것이다.
또, 제 17 발명은, 상기 제 16 발명에서, 목표값 조정 수단(92)의 결정 수단(93)이 공기 조화 운전의 운전 휴지 회수에 따라 학습하여 목표값의 제어 특성을 설정하도록 구성된 것이다.
즉, 본 발명에서는, 냉매가 열원 유닛(11)과 다수 대의 이용 유닛(12, 13…)의 사이에서 순환하여, 공기 조화 운전을 행한다. 그리고, 이 운전 중에서, 상기 냉매 회로(15)의 냉매의 물리량이 목표값이 되도록 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하는 동시에, 상기 목표값을 변경 설정한다.
구체적으로, 예컨대 냉방 운전시에 있어서, 상기 목표값 조정 수단(92)이 증발 온도의 목표값의 제어 특성을 결정하여, 증발 온도 또는 증발 압력의 목표값을 변경한다.
또, 난방 운전시에 있어서, 상기 목표값 조정 수단(92)이 응축 온도의 목표값의 제어 특성을 결정하여, 응축 온도 또는 응축 압력의 목표값을 변경한다.
이 목표값이 변경되면, 상기 능력 제어 수단(91)은, 예컨대 냉매의 증발 온도 또는 응축 온도를 목표값으로 하여, 온도 검출 수단(74, 76)이 검출하는 증발 온도 또는 응축 온도가 목표값이 되도록 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어한다. 예컨대, 증발 온도 또는 응축 온도가 목표값이 되도록 압축기 용량을 제어한다.
또, 상기 목표값 조정 수단(92)의 결정 수단(93)은 예컨대, 목표값의 제어 특성이 수동으로 설정되고, 또, 통신 라인(9a)을 통해 외부 설정 수단(9b)으로부터 입력되는 입력 신호에 따라 목표값의 제어 특성이 설정되며, 또 목표값의 제어 특성이 공기 조화 운전 중의 운전 상태에 따라 학습하여 자동 설정된다.
-발명 효과-
따라서, 본 발명에 의하면, 건물의 공기 조화 부하에 따라 냉매 온도의 목표값을 변경하여 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하도록 했기 때문에, 건물의공기 부하에 합치한 공기 조화 능력으로 운전할 수 있다.
즉, 이용 유닛(12, 13…)이 작은 공기 조화 능력이어도 되는 경우에는, 열원 유닛(11)이 작은 공기 조화 능력이어도 운전할 수 있다.
그 결과, 상기 이용 유닛(12, 13…)은 중간기 등의 능력 과다를 방지할 수 있다. 이 때문에, 상기 이용 유닛(12, 13…)의 운전과 휴지의 반복 빈도를 저감할 수 있다. 그리고, 공기 조화 공간의 온도의 변동을 작게 할 수 있는 동시에, 압축기 용량을 안정시킬 수 있다.
또, 상기 압축기(41, 42)의 구동과 휴지와의 반복 빈도가 적어지므로, 구동 및 정지시의 스트레스가 저감하여, 압축기(41, 42)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 공기 조화 능력의 과다를 억제할 수 있으므로, 운전 효율이 향상하여, COP(성능 계수)를 향상시킬 수 있어, 경제성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 제 4 또는 제 5 발명에 의하면, 설정 온도와 외부 온도와의 온도차에 따라 목표값을 변경하므로, 운전 초기 등에 있어서, 공기 조화 능력을 크게 할 수 있다. 예컨대, 냉방시에, 실내 온도가 설정 온도보다도 높은 경우, 또는 난방시에, 실내 온도가 설정 온도보다도 낮은 경우, 냉매의 증발 온도 또는 응축 온도와 실내 흡입 공기 온도와의 온도차가 커지기 때문에, 공기 조화 능력을 크게 할 수 있다. 그 결과, 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 급한 부하 변동이 발생한 경우, 설정 온도를 변경함으로써 공기 조화 능력이 커지므로, 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 실외 공기를 도입하여 공기 조화를 행하는 경우, 내외 온도차에 의해 공기 조화 능력이 변동하므로, 쾌적성을 더 향상시킬 수 있다. 예컨대, 설정된 취출 온도를 만족하기 위한 필요 능력은, 흡입 공기 온도로 설정된 취출 공기 온도와의 온도차에 의해 정해진다. 이 때문에, 본 발명에 의해 필요 최소한의 능력을 열원 유닛(11)으로 제어할 수 있어, COP의 향상 및 제어 가능한 운전 범위의 확대를 도모할 수 있다.
또, 상기 목표값의 제어 특성을 수동으로 설정하도록 하면, 거주자 등의 기호에 맞는 공기 조화 능력이 발휘되므로, 확실하게 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 상기 목표값의 제어 특성을 학습하도록 하면, 건물의 공기 부하에 대응한 공기 능력이 자동적으로 설정되므로, 보다 경제성 및 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 실시형태를 도시하는 냉매 회로도,
도 2는 건물의 냉방의 부하 특성을 도시하는 특성도,
도 3은 냉방 운전시의 증발 온도의 목표값의 제어 특성을 도시하는 특성도,
도 4는 건물의 난방의 부하 특성을 도시하는 특성도,
도 5는 난방 운전시의 응축 온도의 목표값의 제어 특성을 도시하는 특성도,
도 6은 냉방 운전시의 부하 특성과 제어 특성의 관계를 도시하는 특성도,
도 7은 난방 운전시의 부하 특성과 제어 특성의 관계를 도시하는 특성도,
도 8은 냉방 운전시의 목표값의 제어 특성의 학습을 도시하는 제어 특성도,
도 9는 냉방 운전시의 능력 제어를 도시하는 제어 흐름도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시형태의 공기 조화 장치(10)는, 한 대의 실외기(11)와 두 대의 실내기(12, 13)를 구비하여, 이른바 멀티형으로 구성되어 있다. 또, 상기 공기 조화 장치(10)는 냉방 운전과 난방 운전을 절환하여 행할 수 있도록 구성되며, 냉매 회로(15)와 제어기(90)를 구비하고 있다.
또, 본 실시형태는 실내기(12, 13)를 두 대로 했지만, 이것은 일예이다. 따라서, 본 발명의 공기 조화 장치(10)는 실외기(11)의 능력이나 용도에 따라 실내기(12, 13)의 대수를 적당히 정하면 된다.
상기 냉매 회로(15)는 하나의 실외 회로(20)와, 두 개의 실내 회로(60, 65)와, 액체측 연락관(16)과, 가스측 연락관(17)에 의해 구성되어 있다. 상기 실외 회로(20)에는 액체측 연락관(16) 및 가스측 연락관(17)을 통해 두 개의 실내 회로(60, 65)가 병렬로 접속되어 있다. 상기 액체측 연락관(16) 및 가스측 연락관(17)은 연락 배관을 구성하고 있다.
상기 실외 회로(20)는 실외 유닛인 실외기(11)에 수납되어 있다. 이 실외기(11)가 열원 유닛을 구성하고, 상기 실외 회로(20)가 열원측 회로를 구성하고 있다. 상기 실외 회로(20)에는 압축기 유닛(40), 사방 절환 밸브(21), 실외 열 교환기(22), 실외 팽창 밸브(24), 리시버(23), 액체측 폐쇄 밸브(25), 및 가스측 폐쇄 밸브(26)가 설치되어 있다.
상기 압축기 유닛(40)은 제 1 압축기(41)와 제 2 압축기(42)가 병렬로 접속되어 구성되어 있다. 이 각 압축기(41, 42)는 압축 기구와 이 압축 기구를 구동하는 전동기를 원통 형상의 하우징에 수납하여 구성되어 있다. 또, 압축 기구 및 전동기는 도시를 생략하고 있다.
상기 제 1 압축기(41)는 전동기가 항상 일정 회전수로 구동되는 일정 용량의 것이다. 상기 제 2 압축기(42)는 전동기의 회전수가 단계적으로 또는 연속적으로 변경되는 용량 가변의 것이다. 그리고, 상기 압축기 유닛(40)은 제 1 압축기(41)의 구동 및 정지와 제 2 압축기(42)의 용량 변경에 의해 유닛 전체의 용량이 가변으로 구성되어 있다.
상기 압축기 유닛(40)은 흡입관(43) 및 토출관(44)이 접속되어 있다. 이 흡입관(43)의 일단은 사방 절환 밸브(21)의 제 1 포트에 접속되고, 다른 단이 두 개로 분기되어 각 압축기(41, 42)의 흡입측에 접속되어 있다. 상기 토출관(44)의 일단은 두 개로 분기되어 각 압축기(41, 42)의 토출측에 접속되고, 타단이 사방 절환 밸브(21)의 제 2 포트에 접속되어 있다. 상기 제 1 압축기(41)에 접속하는 토출관(44)의 분기관에는 토출측 역지 밸브(45)가 설치되어 있다. 이 토출측 역지 밸브(45)는 제 1 압축기(41)로부터 유출하는 방향으로의 냉매의 유통만을 허용한다.
또, 상기 압축기 유닛(40)은 오일 분리기(51), 오일 반송관(52), 및 균일 오일관(54)을 구비하고 있다. 이 오일 분리기(51)는 토출관(44)의 도중에 설치되어 있다. 상기 오일 분리기(51)는 압축기(41, 42)의 토출 냉매로부터 냉동기 오일을분리하기 위한 것이다. 상기 오일 반송관(52)의 일단은 오일 분리기(51)에 접속되고, 다른 단은 흡입관(43)에 접속되어 있다. 이 오일 반송관(52)은 오일 분리기(51)에서 분리된 냉동기 오일을 압축기(41, 42)의 흡입측으로 반송하기 위한 것으로, 오일 반송 전자 밸브(53)를 구비하고 있다. 상기 균일 오일관(54)의 일단은 제 1 압축기(41)에 접속되며, 다른 단은 흡입관(43)의 제 2 압축기(42)의 흡입측 근방에 접속되어 있다. 이 균일 오일관(54)은 각 압축기(41, 42)의 하우징 내에 저장되는 냉동기 오일의 양을 평균화하기 위한 것으로, 균일 오일 전자 밸브(55)를 구비하고 있다.
상기 사방 절환 밸브(21)의 제 3 포트는 가스측 폐쇄 밸브(26)와 배관 접속되고, 제 4 포트는 실외 열 교환기(22)의 상단부와 배관 접속되어 있다. 상기 사방 절환 밸브(21)는 제 1 포트와 제 3 포트가 연통하고, 또 제 2 포트와 제 4 포트가 연통하는 상태(도 1에 실선으로 도시한 상태)와, 제 1 포트와 제 4 포트가 연통하고, 또 제 2 포트와 제 3 포트가 연통하는 상태(도 1에 파선으로 도시하는 상태)로 절환된다. 이 사방 절환 밸브(21)의 절환 동작에 의해 냉매 회로(15)의 냉매의 순환 방향이 반전한다.
상기 리시버(23)는 원통 형상의 용기로, 냉매를 저장하기 위한 것이다. 이 리시버(23)는 유입관(30) 및 유출관(33)을 통해 실외 열 교환기(22)와 액체측 폐쇄 밸브(25)에 접속되어 있다.
상기 유입관(30)의 일단은, 두 개의 분기관(30a, 30b)으로 분기되고, 다른 단은 리시버(23)의 상단부에 접속되어 있다. 상기 유입관(30)의 제 1 분기관(30a)은 실외 열 교환기(22)의 하단부에 접속되어 있다. 이 제 1 분기관(30a)에는 제 1 유입 역지 밸브(31)가 설치되어 있다. 이 제 1 유입 역지 밸브(31)는 실외 열 교환기(22)로부터 리시버(23)로 향하는 냉매의 유통만을 허용한다. 상기 유입관(30)의 제 2 분기관(30b)은 액체측 폐쇄 밸브(25)에 접속되어 있다. 이 제 2 분기관(30b)에는 제 2 유입 역지 밸브(32)가 설치되어 있다. 이 제 2 유입 역지 밸브(32)는 액체측 폐쇄 밸브(25)로부터 리시버(23)로 향하는 냉매의 유통만을 허용한다.
상기 유출관(33)의 일단은, 리시버(23)의 하단부에 접속되어, 타단이 두 개의 분기관(33a, 33b)에 분기되어 있다. 상기 유출관(33)의 제 1 분기관(33a)은 실외 열 교환기(22)의 하단부에 접속되어 있다. 이 제 1 분기관(33a)에는 상기 실외 팽창 밸브(24)가 설치되어 있다. 이 실외 팽창 밸브(24)는 열원측 팽창 기구를 구성하고 있다. 상기 유출관(33)의 제 2 분기관(33b)은 액체측 폐쇄 밸브(25)에 접속되어 있다. 이 제 2 분기관(33b)에는 유출 역지 밸브(34)가 설치되어 있다. 이 유출 역지 밸브(34)는 리시버(23)로부터 액체측 폐쇄 밸브(25)를 향하는 냉매의 유통만을 허용한다.
상기 실외 열 교환기(22)는 열원측 열 교환기를 구성하고 있다. 이 실외 열 교환기(22)는 크로스핀식의 핀 튜브형 열 교환기에 의해 구성되어 있다. 이 실외 열 교환기(22)에서는 냉매 회로(15)를 순환하는 냉매와 실외 공기가 열 교환을 행한다.
또, 상기 실외 회로(20)에는 가스 누출관(35)과 균압관(37)이 설치되어 있다.
상기 가스 누출관(35)의 일단은 리시버(23)의 상단부에 접속되고, 타단은 흡입관(43)에 접속되어 있다. 이 가스 누출관(35)은 리시버(23)의 가스 냉매를 각 압축기(41, 42)의 흡입측으로 도입하기 위한 연통로를 구성하고 있다. 또, 상기 가스 누출관(35)에는 가스 누출 전자 밸브(36)가 설치되어 있다. 이 가스 누출 전자 밸브(36)는 가스 누출관(35)의 가스 냉매의 흐름을 단속하기 위한 개폐 기구를 구성하고 있다.
상기 균압관(37)의 일단은 가스 누출관(35)의 가스 누출 전자 밸브(36)와 리시버(23)의 사이에 접속되고, 타단은 토출관(44)에 접속되어 있다. 또, 상기 균압관(37)에는 그 일단으로부터 타단을 향하는 냉매의 유통만을 허용하는 균압용 역지 밸브(38)가 설치되어 있다. 이 균압관(37)은 공기 조화 장치(10)의 정지 중에 외기 온도가 비정상적으로 상승하여 리시버(23)의 압력이 지나치게 높아지는 경우에, 가스 냉매를 빠져 나가게 하여 리시버(23)가 파열하는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 공기 조화 장치(10)의 운전중에 균압관(37)에 냉매가 흐르는 것은 아니다.
상기 실내 회로(60, 65)는 실내 유닛인 각 실내기(12, 13)에 하나씩 설치되어 있다. 구체적으로는 제 1 실내 회로(60)가 제 1 실내기(12)에 수납되고, 제 2 실내 회로(65)가 제 2 실내기(13)에 수납되어 있다.
상기 각 실내기(12, 13)는 이용 유닛을 구성하고, 각 실내 회로(60, 65)는 이용측 회로를 구성하고 있다.
상기 제 1 실내 회로(60)는 제 1 실내 열 교환기(61)와 제 1 실내 팽창밸브(62)를 직렬로 접속한 것이다. 이 제 1 실내 팽창 밸브(62)는 제 1 실내 열 교환기(61)의 하단부에 배관 접속되어, 이용측 팽창 기구를 구성하고 있다. 상기 제 2 실내 회로(65)는 제 2 실내 열 교환기(66)와 제 2 실내 팽창 밸브(67)를 직렬로 접속한 것이다. 이 제 2 실내 팽창 밸브(67)는, 제 2 실내 열 교환기(66)의 하단부에 배관 접속되어, 이용측 팽창 기구를 구성하고 있다.
상기 제 1 실내 열 교환기(61) 및 제 2 실내 열 교환기(66)는, 이용측 열 교환기를 구성하고 있다. 이 각 실내 열 교환기(61, 66)는 크로스핀식의 핀 튜브형 열 교환기에 의해 구성되어 있다. 상기 각 실내 열 교환기(61, 66)에서 냉매 회로(15)를 순환하는 냉매와 실내 공기가 열 교환을 행한다.
상기 액체측 연락관(16)의 일단은, 액체측 폐쇄 밸브(25)에 접속되어 있다. 이 액체측 연락관(16)의 타단측은 두 개로 분기되어, 그 한쪽이 제 1 실내 회로(60)의 제 1 실내 팽창 밸브(62)측의 단부에 접속되고, 다른 쪽이 제 2 실내 회로(65)의 제 2 실내 팽창 밸브(67)측의 단부에 접속되어 있다. 상기 가스측 연락관(17)의 일단은 가스측 폐쇄 밸브(26)에 접속되어 있다. 이 가스측 연락관(17)의 타단은 두 개로 분기되어, 그 한쪽이 제 1 실내 회로(60)의 제 1 실내 열 교환기(61)측의 단부에 접속되고, 다른 쪽이 제 2 실내 회로(65)의 제 2 실내 열 교환기(66)측의 단부에 접속되어 있다.
상기 실외기(11)에는, 실외 팬(70)이 설치되어 있다. 이 실외 팬(70)은 실외 열 교환기(22)로 실외 공기를 보내기 위한 것이다. 한편, 제 1 실내기(12) 및 제 2 실내기(13)에는 각각 실내 팬(80)이 설치되어 있다. 이 실내 팬(80)은 실내열 교환기(61, 66)로 실내 공기를 보내기 위한 것이다.
상기 공기 조화 장치(10)에는, 온도나 압력 센서 등이 설치되어 있다. 구체적으로, 상기 실외기(11)에는 실외 공기의 온도를 검출하기 위한 외기 온도 센서(71)가 설치되어 있다. 상기 실외 열 교환기(22)에는 그 전열관 온도를 검출하기 위한 실외 열 교환기 온도 센서(72)가 설치되어 있다. 상기 흡기관(43)에는 압축기(41, 42)의 흡입 냉매 온도를 검출하기 위한 흡입관 온도 센서(73)와, 압축기(41, 42)의 흡입 냉매 압력을 검출하여, 온도 검출 수단을 구성하는 저압 압력 센서(74)가 설치되어 있다. 상기 토출관(44)에는 압축기(41, 42)의 토출 냉매 온도를 검출하기 위한 토출관 온도 센서(75)와, 압축기(41, 42)의 토출 냉매 압력을 검출하여, 온도 검출 수단을 구성하는 고압 압력 센서(76)와, 고압 압력 스위치(77)가 설치되어 있다.
상기 각 실내기(12, 13)에는 실내 공기의 온도를 검출하기 위한 내기 온도 센서(81)가 하나씩 설치되어 있다. 상기 각 실내 열 교환기(61, 66)에는 그 전열관 온도를 검출하기 위한 실내 열 교환기 온도 센서(82)가 하나씩 설치되어 있다. 상기 각 실내 회로(60, 65)의 실내 열 교환기(61, 66)의 상단 근방에는 실내 회로(60, 65)를 흐르는 가스 냉매 온도를 검출하기 위한 가스측 온도 센서(83)가 하나씩 설치되어 있다.
상기 제어기(90)는, 상기 센서류로부터의 신호나 리모콘 등으로부터의 지령 신호를 받아 공기 조화 장치(10)의 운전 제어를 행하도록 구성되어 있다. 구체적으로, 상기 제어기(90)는 실외 팽창 밸브(24) 및 실내 팽창 밸브(62, 67)의 개도조절과, 사방 절환 밸브(21)의 절환과, 가스 누출 전자 밸브(36), 오일 반송 전자 밸브(53) 및 균일 오일 전자 밸브(55)의 개폐 조작을 행한다.
또, 상기 제어기에는 능력 제어 수단(91)과 목표값 조정 수단(92)이 설치되어 있다. 그리고, 이 목표값 조정 수단(92)은 공기 조화 능력의 결정 수단(93)과 변경 수단(94)을 구비하고 있다.
상기 능력 제어 수단(91)은 냉매의 물리량인 냉매의 온도가 목표값이 되도록 실외기(11)의 공기 조화 능력을 제어한다. 구체적으로, 상기 능력 제어 수단(91)은 냉방 운전시에서, 냉매의 증발 온도를 목표값으로 하여, 상기 저압 압력 센서(74)가 검출하는 증발 압력 상당 포화 온도(증발 온도)가 목표값이 되도록 실외기(11)의 공기 조화 능력을 제어하도록 구성되어 있다. 또, 상기 능력 제어 수단(91)은 난방 운전시에서, 냉매의 응축 온도를 목표값으로 하여, 상기 고압 압력 센서(76)가 검출하는 응축 압력 상당 포화 온도(응축 온도)가 목표값이 되도록 실외기(11)의 공기 조화 능력을 제어하도록 구성되어 있다.
상기 목표값 조정 수단(92)은 능력 제어 수단(91)의 목표값이 변경하도록 구성되어 있다. 즉, 상기 목표값 조정 수단(92)은 공기 조화 장치(10)가 설치되는 건물의 부하 특성을 예측하여, 상기 목표값을 변경하도록 구성되어 있다.
이 때문에, 상기 결정 수단(93)은 건물의 공기 조화의 부하 특성에 대응하여 목표값의 제어 특성을 결정한다. 구체적으로, 상기 결정 수단(93)은 냉방 운전시에 있어서, 증발 온도의 목표값의 제어 특성을 결정하도록 구성되고, 난방 운전시에 있어서, 응축 온도의 목표값의 제어 특성을 결정하도록 구성되어 있다. 또, 상기 결정 수단(93)의 제어 특성의 결정은 수동으로 설정되는 경우와, 학습하는 경우가 있다.
또, 상기 변경 수단(94)은 결정 수단(93)에 의한 제어 특성에 따라 공기 조화 공간인 실내의 설정 온도와 외부 온도인 외기 온도와의 온도차에 따라 목표값을 가변으로 제어한다. 구체적으로, 상기 변경 수단(94)은 냉방 운전시에 있어서, 증발 온도의 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되고, 난방 운전시에 있어서, 응축 온도의 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있다.
따라서, 상술한 증발 온도 및 응축 온도를 가변으로 제어하는 기본적 원리에 대해서 설명한다.
도 2는 공기 조화 장치(10)가 설치되는 건물의 냉방의 부하 특성을 도시하고 있다. 즉, 각 건물은 각각 고유의 부하 특성을 가지고, 건물의 부하 특성은 내부 발열량과 외부 발열량에 따라 정해진다. 따라서, 도 2에 도시한 냉방의 부하 특성은, 퍼스널 컴퓨터 기기 등에 의한 건물의 내부 발열량을 도시하고 있다. 그리고, 도 2는 공기 조화 장치(10)가 정격 능력인 100%의 냉방 능력(A0, B0)으로 운전하는 경우에 대해서, 실제의 냉방에 필요한 능력을 비율에 의해 부하 특성(A1∼A5)을 도시하고 있다.
예컨대, 표준 상태인 실내의 설정 온도가 27℃인 경우, 외기 온도가 27℃이면 실외 온도차는 0℃가 된다. 이 상태에서, 퍼스널 컴퓨터 기기 등의 내부 발열량이 존재하지 않는 경우, 냉방 부하는 없고, 공기 조화 장치(10)의 냉방 능력은 0%이며, 공기 조화 장치(10)의 운전은 정지된다.
또, 실내의 설정 온도가 27℃이고, 외기 온도가 35℃이면, 내외 온도차는 8℃가 되어, 공기 조화 장치(10)는 100%의 냉방 능력이 필요하게 된다. 즉, 내부 발열에 더해, 외부 열량인 실외로부터의 침입열 등이 존재하므로, 공기 조화 장치(10)는 최대 능력으로 운전된다(A0, B0).
이와 같이 공기 조화 장치(10)의 냉방 능력은 건물의 특성에 따른 내부 발열과 내외 온도차에 의해 정해진다.
예컨대, 상술한 내외 온도차가 0℃의 상태에서, 공기 조화 장치(10)가 50%의 냉방 능력을 필요로 하는 경우(도 2의 A1 참조), 퍼스널 컴퓨터 기기 등의 내부 발열이 부하가 된다. 50%의 냉방 능력은 이 부하를 처리하기 위해 소비된다. 이 건물은 50%의 부하 특성선(A1)으로 표시된다.
상기 공기 조화 장치(10)가 설치되는 각 건물은 냉방의 부하 특성이 달라, 직선의 부하 특성선(A1∼A5)으로 표시된다.
또, 도 2에서, 파선의 부하 특성선(A1∼A5)은 건물 자체의 부하 특성을 표시하고, 실선의 부하 특성선(B1∼B5)은 안전율을 가미하여, 공기 조화 장치(10)에 요구하는 건물의 부하 특성을 도시하고 있다. 따라서, 설치되는 공기 조화 장치(10)는 실선의 부하 특성선에 따라 제어된다. 또, 30%의 냉방 능력이 능력 하한값으로 설정되어 있다.
도 3은 건물의 냉방의 부하 특성(B1∼B5)에 대응한 증발 온도의 목표값의 제어 특성(C1∼C5)을 도시하고 있다. 즉, 건물의 냉방 부하 특성(B1∼B5)에 대응하여 공기 조화 장치(10)의 냉방 능력이 정해지므로, 이 정해진 냉방 능력을 발휘하기 위한 발열 온도의 목표값이 정해진다. 예컨대, 50%의 부하 특성선(B1)으로 도시된 건물은 50%의 제어 특성선(C1)으로 도시된다. 이와 같이, 각 건물은 부하 특성선(B1∼B5)에 대응하여 직선의 목표값의 제어 특성선(C1∼C5)으로 표시된다.
예컨대, 50%의 부하 특성선(C1)의 건물인 경우, 설정 온도와 외기 온도가 동일하면, 증발 온도의 목표값이 11℃가 되어, 공기 조화 장치(10)는 50%의 냉방 능력으로 운전하게 된다. 그리고, 50%의 부하 특성선(B1)의 건물의 경우, 공기 조화 장치(10)가 50%의 냉방 능력을 발휘하도록, 내외 온도차에 따라 발열 온도의 목표값을 제어 특성선(C1)을 따라 변경한다.
예컨대, 상기 실외기(11)는 설정 온도와 외기 온도가 동일하면, 증발 온도가 11℃가 되도록 양 압축기(41, 42)의 용량을 제어한다. 또, 증발 온도의 목표값에는 목표 상한값이 설정되어 있다.
한편, 난방에 대해서도 상기 냉방과 동일하다. 도 4는 공기 조화 장치(10)가 설치되는 건물의 난방의 부하 특성을 도시하고 있다. 즉, 도 4에 도시한 난방의 부하 특성은, 퍼스널 컴퓨터 기기 등에 의한 건물의 내부 발열량을 도시하고 있다. 그리고, 도 4는 공기 조화 장치(10)가 정격 능력인 100%의 난방 능력(D0, E0)으로 운전하는 경우에 대해, 실제의 난방에 필요한 능력을 비율에 따라 부하 특성(D1)을 도시하고 있다.
예컨대, 실내의 설정 온도가 7℃인 경우, 외기 온도가 7℃이면 내외 온도차는 0℃가 된다. 이 상태에서, 퍼스널 컴퓨터 기기 등의 내부 발열량이 존재하지 않는 경우, 실외로의 방열 등만으로, 공기 조화 장치(10)의 난방 능력은 100%이며,공기 조화 장치(10)는 최대 능력으로 운전된다(D0, E0).
또, 실내의 설정 온도보다 외기 온도가 높으면, 내외 온도차가 발생하여 공기 조화 장치(10)는 외부 열량인 실외로의 방열에 내부 발열이 가산되므로, 공기 조화 장치(10)는 최대 능력보다 작은 능력으로 운전된다(D0, E0).
이와 같이, 공기 조화 장치(10)의 난방 능력은 건물의 특성에 따른 내부 발열과 내외 온도차에 따라 정해진다. 즉, 상기 공기 조화 장치(10)가 설치되는 각 건물은, 난방의 부하 특성이 달라, 직선의 부하 특성선(D1)으로 표시된다.
또, 도 4에서, 파선의 부하 특성선(D1)은 건물 자체의 부하 특성을 도시하며, 실선의 부하 특성선(E1)은 안전율을 가미하여, 공기 조화 장치(10)에 요구하는 건물의 부하 특성을 도시하고 있다. 따라서, 설치되는 공기 조화 장치(10)는 실선의 부하 특성선(E1)을 따라 제어된다. 또, 30%의 난방 능력이 능력 하한값으로 설정되어 있다.
도 5는 건물의 난방의 부하 특성(E1)에 대응한 응축 온도의 목표값의 제어 특성(F1)을 도시하고 있다. 즉, 건물의 난방 부하 특성(E1)에 대응하여 공기 조화 장치(10)의 난방 능력이 정해지므로, 이 정해진 난방 능력을 발휘하기 위한 응축 온도의 목표값이 정해지게 된다. 이와 같이, 각 건물은 부하 특성선(E1)에 대응하여 직선의 목표값의 제어 특성선(F1)으로 표시된다.
예컨대, 부하 특성선(E1)의 건물의 경우, 공기 조화 장치(10)는 부하 특성선(E1)에 맞는 난방 능력을 발휘하도록 내외 온도차에 따라 응축 온도의 목표값을 제어 특성선(F1)에 따라 변경한다. 구체적으로, 상기 공기 조화 장치(10)는제어 특성선(F1)에 따른 응축 온도가 되도록 양 압축기(41, 42)의 용량을 제어한다. 또, 응축 온도의 목표값에는 목표 하한값이 설정되어 있다.
다음에, 상기 결정 수단(93)의 학습 제어에 대해서 설명한다.
즉, 상기 결정 수단(93)은 공기 조화 운전의 운전 휴지 회수에 따라 학습하여 목표값의 제어 특성을 설정하도록 구성되어 있다. 또, 냉방 운전의 휴지 및 난방 운전의 휴지는 실내 팬이 구동하여, 냉방의 순환이 정지한 상태로, 이른바 서모 오프(thermo off)라 한다. 또, 상기 휴지 상태에서 냉매 순환이 재개되면, 냉방 등의 운전 상태로, 이른바 서모 온(thermo on)이라 한다.
도 6은 냉방시의 학습 제어를 도시하고, 도 7은 난방시의 학습 제어를 도시하고 있다. 이 도 6에서, 공기 조화 장치(10)의 냉방 능력은 건물의 부하 특성선(G)에 일치하도록 변경하면 된다. 실선으로 도시된 능력 특성선(G)은, 예컨대 설치시에 설정되어 있는 초기 특성선으로, 건물의 부하율이다.
상기 결정 수단(93)은 냉방 운전의 서모 오프의 회수에 기초하여 능력 특성선(H)을 변경하여, 증발 온도의 목표값을 결정한다. 이 능력 특성선(H)은 건물의 부하 특성선(G)과 마찬가지로 직선이므로, 내외 온도차가 다른 두 점의 능력 특성이 정해지면, 능력 특성선(H)이 정해지게 된다. 또, 상기 능력 특성선(H)은 100%의 능력에 대한 비율로, 능력 목표비이다.
또, 난방시도 동일하여, 도 7에서 공기 조화 장치(10)의 난방 능력은 건물의 부하 특성선(J)에 일치하도록 변경하면 된다. 실선으로 도시된 능력 특성선(J)은, 예컨대 설치시에 설정되어 있는 초기 특성선으로, 건물의 부하율이다.
상기 결정 수단(93)은 난방 운전의 서모 오프의 회수에 따라 능력 특성선(L)을 변경하여, 응축 온도의 목표값을 설정한다. 이 능력 특성선(L)은 건물의 부하 특성선(J)과 마찬가지로 직선이므로, 내외 온도차가 다른 2점의 능력 특성이 정해지면, 능력 특성선(L)이 정해지게 된다. 또, 상기 능력 특성선(L)은 100%의 능력에 대한 비율로 능력 목표비이다.
따라서, 냉방 운전시를 예로 들어 학습의 원리를 설명한다. 도 8에 도시한 바와 같이 내외 온도차가 5℃ 이상으로 상승한 후, 3℃ 이하로 저하할 때까지의 사이의 영역(M)과, 내외 온도차가 3℃ 이하로 저하한 후, 5℃ 이상으로 상승할 때까지의 사이의 영역(N)을 설정한다.
상기 영역(M)의 서모 오프의 회수를 계수하여, 서모 오프의 회수가 많은 경우, 미리 설정된 내외 온도차의 소정값(8℃)의 능력값(K2)을 저하시킨다. 반대로, 서모 오프가 행해지지 않은 경우, 미리 설정된 내외 온도차의 소정값의 능력값(K2)을 상승시킨다.
또, 상기 영역(N)의 서모 오프의 회수를 계수하여, 서모 오프의 회수가 많은 경우, 미리 설정된 내외 온도차의 소정값(0℃)의 능력값(K1)을 저하시킨다. 반대로, 서모 오프가 행해지지 않은 경우, 미리 설정된 내외 온도차의 소정값의 능력값(K1)을 상승시킨다.
이 영역(M)과 영역(N)의 2점(K1, K2)이 정해지면, 능력 특성선(G)이 정해지게 된다. 또, 상기 서모 오프는, 예컨대 1시간의 냉방 운전 중의 회수가 적용되며, 이상적으로는 제한없이 적은 것이 바람직하다.
- 작용 -
다음에, 상술한 공기 조화 장치(10)의 운전 동작에 대해서 설명한다.
상기 공기 조화 장치(10)는 냉매가 상변화하면서 냉매 회로(15)를 순환하여, 냉방 운전과 난방 운전을 절환하여 행한다.
< 냉방 운전 >
냉방 운전시에는 실내 열 교환기(61, 66)가 증발기가 되는 냉각 동작이 행해진다. 이 냉방 운전시에 있어서, 사방 절환 밸브(21)는 도 1에 실선으로 도시한 상태가 된다. 또, 상기 실외 팽창 밸브(24)는 전폐가 되고, 제 1 실내 팽창 밸브(62) 및 제 2 실내 팽창 밸브(67)는 각각 소정의 개도로 조절된다. 상기 가스 누출 전자 밸브(36)는 폐쇄 상태로 유지되며, 상기 오일 반송 전자 밸브(53) 및 균일 오일 전자 밸브(55)는 적절히 개폐된다.
상기 압축기 유닛(40)의 압축기(41, 42)를 운전하면, 이들 압축기(41, 42)에서 압축된 냉매는 토출관(44)으로 토출된다. 이 냉매는 사방 절환 밸브(21)를 통해 실외 열 교환기(22)를 흐른다. 이 실외 열 교환기(22)에서, 상기 냉매는 실외 공기로 방열하여 응축한다. 이 응축한 냉매는 유입관(30)의 제 1 분기관(30a)을 흘러, 제 1 유입 역지 밸브(31)를 통과하여 리시버(23)로 유입한다. 그 후, 냉매는 리시버(23)로부터 유출관(33)으로 흘러, 유출 역지 밸브(34)를 통과하여 액체측 연락관(16)으로 유입한다.
액체측 연락관(16)을 흐르는 냉매는 두 개로 나누어져, 한 쪽이 제 1 실내 회로(60)로 유입하고, 다른 쪽이 제 2 실내 회로(65)로 유입한다. 이 각 실내 회로(60, 65)에서 냉매가 실내 팽창 밸브(62, 67)에서 감압된 후에 실내 열 교환기(61, 66)로 유입한다. 이 실내 열 교환기(61, 66)에서 냉매가 실내 공기로부터 흡열하여 증발한다. 즉, 실내 열 교환기(61, 66)에서는 실내 공기가 냉각된다.
상기 각 실내 열 교환기(61, 66)에서 증발한 냉매는 가스측 연락관(17)을 흘러, 합류한 후에 실외 회로(20)로 유입한다. 그 후, 냉매는 사방 절환 밸브(21)와 흡입관(43)을 지나 압축기 유닛(40)의 압축기(41, 42)에 흡입된다. 이들 압축기(41, 42)는 흡입한 냉매를 압축하여 다시 토출한다. 냉매 회로(15)는 이와 같은 냉매의 순환이 반복된다.
< 난방 운전 >
난방 운전시에는 실내 열 교환기(61, 66)가 응축기가 되는 가열 동작이 행해진다. 이 난방 운전시에 있어서, 사방 절환 밸브(21)는 도 1에 파선으로 도시한 상태가 된다. 또, 상기 실외 팽창 밸브(24)와 제 1 실내 팽창 밸브(62) 및 제 2 실내 팽창 밸브(67)는 각각 소정의 개도로 조절된다. 상기 오일 반송 전자 밸브(53) 및 균일 오일 전자 밸브(55)는 적절히 개폐된다. 또, 상기 가스 누출 전자 밸브(36)는 가열 동작이 행해지는 동안은 항상 개방 상태로 유지된다.
상기 압축기 유닛(40)의 압축기(41, 42)를 운전하면, 이들 압축기(41, 42)에서 압축된 냉매는 토출관(44)으로 토출된다. 이 냉매는 사방 절환 밸브(21)를 지나 가스측 연락관(17)을 흘러 각 실내 회로(60, 65)로 분배된다.
상기 각 실내 회로(60, 65)로 유입한 냉매는 각 실내 열 교환기(61, 65)에서실내 공기로 방열하여 응축한다. 이 각 제 1 실내 열 교환기(61, 65)에서는 냉매의 방열에 의해 실내 공기가 가열된다. 이 응축한 냉매는 각 실내 팽창 밸브(62, 67)에서 감압되어, 액체측 연락관(16)을 지나 실외 회로(20)로 유입한다.
각 실외 회로(20)로 유입한 냉매는 유입관(30)의 제 2 분기관(30b)을 흘러, 제 2 유입 역지 밸브(32)를 통과하여 리시버(23)로 유입한다. 그 후, 냉매는 리시버(23)로부터 유출관(33)을 흘러 실외 팽창 밸브(24)를 거쳐 실외 열 교환기(22)로 흐른다. 이 실외 열 교환기(22)에서, 냉매가 실외 공기로부터 흡열하여 증발한다. 이 증발한 냉매는 사방 절환 밸브(21)를 통과하여 흡입관(43)을 지나 압축기 유닛(40)의 압축기(41, 42)에 흡입된다. 이들 압축기(41, 42)는 흡입한 냉매를 압축하여 다시 토출한다. 냉매 회로(15)는 이와 같은 냉매의 순환이 반복된다.
< 능력 제어 >
따라서, 상기 실외기(11)의 능력 제어에 대해서 도 9에 기초하여 설명한다. 또, 도 9는 냉방 운전에 대해서 도시하고 있다.
먼저, 공기 조화 장치(10)의 설치시 또는 정지시에는 단계(ST1)에서, 공기 조화 장치(10)가 설치된 건물의 부하 특성을 학습하는지의 여부를 판정한다. 이 학습 여부의 판정은, 예컨대 실내기(12, 13)의 조작부의 설정에 의해 행해진다.
상기 건물의 부하 특성을 학습하지 않은 경우, 단계(ST2)로 이동하여, 건물의 내부 발열 부하율(K1)을 설정한다. 이 내부 발열 부하율(K1)은, 도 2의 부하 특성에 상당하며, 내외 온도차가 0℃의 부하 특성이다.
이어서, 냉방 운전중의 제어로 이동하여, 단계(ST3)에서, 목표 능력비(Q)를산출한다. 이 목표 능력비(Q)는 도 4의 능력 특성에 상당한다. 구체적으로, 외기 온도(To)와, 다수의 실내기(12, 13) 중, 설정 온도가 가장 낮은 실내기(12, 13)의 설정 온도(Ti)의 온도차에 의해 다음 식 ①에 따라, 목표 능력비(Q)를 산출한다.
또, 수학식 1의 △T는 안전율에 대응하는 값이다. 또, 수학식 1의 「8」은 표준 조건의 내외 온도차이다. 또, 상기 목표 능력비(Q)는 1.0 이하이고, 또 0.3 이상의 값이다(0.3 ≤Q ≤1.0). 즉, 상기 목표 능력비(Q)는 효율좋은 운전을 행할 수 있는 범위로 제한되어 있다.
이어서, 단계(ST4)로 이동하여, 상기 목표 능력비(Q)와 설정 온도(Ti)에 기초하여 발열 온도의 목표값(Tes)을 결정한다.
또, 수학식 2의 목표값(Tes)은 제로 이상의 값으로, 실내기(12, 13)가 동결하지 않는 온도로 한다. 또, Teo는 정격 운전시의 증발 온도이다.
그 후, 단계(ST5)로 이동하여, 실외기(11)는 냉매의 증발 온도(Te)가 목표값(Tes)이 되도록 압축기(41, 42)의 용량을 제어한다.
한편, 상기 단계(ST1)에서, 건물의 부하 특성을 학습한다고 판정한 경우, 단계(ST6)로 이동한다. 이 단계(ST2)에 있어서, 건물의 내부 발열 부하율(K1)과 건물의 최대 부하율(K2)의 초기값을 설정한다. 이 최대 부하율(K2)은 도 2의 부하 특성에 상당하며, 예컨대 내외 온도차가 8℃의 부하 특성이다.
이어서, 냉방 운전중의 제어로 이동하여, 단계(ST7)에서 목표 능력비(Q)를 산출한다. 구체적으로, 외기 온도(To)와, 설정 온도가 가장 낮은 실내기(12, 13)의 설정 온도(Ti)와의 온도차에 의해 다음 식③에 기초하여 목표 능력비(Q)를 산출한다.
또, 수학식 3의 「8」은 표준 조건의 내외 온도차이다. 또, 상기 목표 능력비(Q)는 단계(ST3)와 마찬가지로, 1.0 이하이고 또 0.3 이상의 값이다(0.3 ≤Q ≤1.0).
이어서, 단계(ST4)로 이동하여, 상술한 바와 마찬가지로, 상기 목표 능력비(Q)와 설정 온도(Ti)에 따라 증발 온도(Te)의 목표값(Tes)을 상기 식 ②에 기초하여 결정한다.
그 후, 단계(ST5)로 이동하여, 실외기(11)는 냉매의 증발 온도(Te)가 목표값(Tes)이 되도록 압축기(41, 42)의 용량을 제어한다.
한편, 난방 운전시에서도 상술한 냉방 운전시와 마찬가지로 목표 능력비(Q)를 산출하여, 응축 온도의 목표값(Tcs)을 결정한다. 그 후, 실외기(11)는 냉매의 응축 온도(Tc)가 목표값(Tcs)이 되도록 압축기(41, 42)의 용량을 제어한다.
따라서, 종래, 증발 온도(Te)의 목표값(Tes) 및 응축 온도(Tc)가 목표값(Tcs)가 일정한 경우에 비해, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이 제어 특성선(C0, F0)로부터 증발 온도(Te)는 상승하고, 응축 온도(Tc)는 저하한다.
<실시형태의 효과>
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 건물의 공기 조화 부하에 기초하여 냉매의 온도의 목표값을 변경하여 실외기(11)의 공기 조화 능력을 제어하도록 했기 때문에, 건물의 공기 조화 부하에 합치한 공기 조화 능력으로 운전할 수 있다.
즉, 실내기(12, 13)가 작은 공기 조화 능력이어도 되는 경우에는, 실외기(11)를 작은 공기 조화 능력으로 운전시킬 수 있다.
그 결과, 상기 실내기(12, 13)는 중간기 등의 능력 과다를 방지할 수 있다. 이 때문에, 상기 실내기(12, 13)의 서모 오프와 서모 온의 반복 빈도를 저감할 수 있다. 그리고, 실내 온도의 변동을 작게 할 수 있는 동시에, 압축기(41, 42)의 용량을 안정시킬 수 있다.
또, 상기 압축기(41, 42)의 구동과 정지의 반복 빈도가 적어지므로, 구동 및 정지시의 스트레스가 저감하여, 압축기(41, 42)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 공기 조화 능력의 과다를 억제할 수 있으므로, 운전 효율이 향상하여 COP(성적 계수)를 향상시킬 수 있어, 경제성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 실내의 설정 온도와 외기 온도와의 온도차에 의해 목표값을 변경하므로, 운전 초기 등에 있어서, 공기 조화 능력을 크게 할 수 있다. 예컨대, 냉방시에 있어서, 실내 온도가 설정 온도보다도 높은 경우, 또는 난방시에 있어서, 실내 온도가 설정 온도보다도 낮은 경우, 냉매의 증발 온도 또는 압축 온도와 실내 흡입 공기 온도와의 온도차가 커지게 되기 때문에, 공기 조화 능력을 크게 할 수 있다. 그 결과, 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 급한 부하 변동이 발생한 경우, 설정 온도를 변경함으로써 공기 조화 능력이 커지므로, 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 실외 공기를 도입하여 공기 조화를 행하는 경우, 내외 온도차에 의해 공기 조화 능력이 변동하므로, 쾌적성을 보다 향상시킬 수 있다. 예컨대, 설정된 취출 온도를 만족하기 위한 필요 능력은, 흡입 공기 온도로 설정된 취출 공기 온도와의 온도차에 의해 정해진다. 이 때문에, 본 발명에 의해 필요 최소한의 능력을 실외기(11)에서 제어할 수 있어, COP의 향상 및 제어 가능한 운전 범위의 확대를 도모할수 있다.
또, 상기 목표값의 제어 특성을 수동으로 설정하도록 하면, 거주자 등의 기호에 맞는 공기 조화 능력이 발휘된다. 예컨대, 에너지 절약을 원하는 거주자의 경우, 에너지 절약의 운전을 행할 수 있으므로, 확실하게 쾌적성 및 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.
또, 상기 목표값의 제어 특성을 학습하도록 하면, 건물의 공기 조화 부하에 대응한 공기 조화 능력이 자동적으로 설정되므로, 보다 경제성 및 쾌적성의 향상을 도모할 수 있다.
-다른 실시형태-
상기 실시형태에서는, 목표값의 제어 특성을 미끄럼 이동 설정 또는 학습하도록 했지만, 외부 설정 수단인 네트워크(9b)를 이용해도 좋다. 즉, 도 1의 1점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 제어기를 네트워크(9b)에 통신 라인(9b)을 통해 접속하여, 네트워크(9b)로부터 목표값의 제어 특성을 설정하도록 해도 좋다.
또, 상기 실시형태의 목표값 조정 수단(92)은 결정 수단(93) 및 변경 수단(94)을 구비했지만, 본 발명은, 요컨대 목표값을 가변으로 제어하면 된다. 따라서, 상기 목표값 조정 수단(92)은 건물의 공기 조화 부하 특성에 대응하여 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있으면 된다. 또, 상기 목표값 조정 수단(92)은 목표값의 제어 특성에 따라 공기 조화 공간의 설정 온도와 외부 온도와의 온도차에 따라 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있어도 좋다.
또, 상기 실시형태의 능력제어수단(91) 및 목표값 조정 수단(92)은 냉매의 물리량인 목표값을 증발 온도와 응축 온도로 했지만, 저압 압력 센서(74)와 고압 압력 센서(76)가 검출하는 냉방 운전시의 증발 압력과 난방 운전시의 응축 압력이어도 좋다.
또, 온도 검출 수단은 흡입관 온도 센서(73) 및 토출관 온도 센서(75)이어도 좋다.
또, 상기 공기 조화 장치(10)는 냉방 전용기 또는 난방 전용기이어도 되고, 압축기는 1대이어도 좋다.
산업상이용가능성
이상과 같이, 본 발명에 관한 공기 조화 장치는 빌딩 등의 공기 조화에 유용하며, 특히 다수의 실내기를 가지는 경우에 적합하다.

Claims (17)

  1. 열원 유닛(11)과 다수 대의 이용 유닛(12, 13…)이 접속되어 이루어진 냉매 회로(15)를 구비하여, 공기 조화 운전을 행하는 공기 조화 장치에 있어서,
    상기 냉매 회로(15)를 순환하는 냉매의 물리량이 목표값이 되도록 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하는 한편, 상기 목표값이 변경 설정되는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  2. 열원 유닛(11)과 다수 대의 이용 유닛(12, 13…)이 접속되어 이루어진 냉매 회로(15)를 구비하여, 공기 조화 운전을 행하는 공기 조화 장치에 있어서,
    냉매의 물리량이 목표값이 되도록 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하는 능력 제어 수단(91); 및
    상기 능력 제어 수단(91)의 목표값을 변경하는 목표값 조정 수단(92)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 목표값 조정 수단(92)은 건물의 공기 조화 부하 특성에 대응하여 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 목표값 조정 수단(92)은 목표값의 제어 특성에 따라 공기 조화 공간의 설정 온도와 외부 온도와의 온도차에 따라 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 목표값 조정 수단(92)은 건물의 공기 조화 부하 특성에 따라 목표값의 제어 특성을 결정하는 결정 수단(93), 및 상기 결정 수단(93)에 의한 제어 특성에 따라 공기 조화 공간의 설정 온도와 외부 온도와의 온도차에 따라 목표값을 가변으로 제어하는 변경 수단(94)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉방 운전시의 냉매의 물리량은 증발 압력인 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉방 운전시의 냉매의 물리량은 증발 온도인 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    난방 운전시의 냉매의 물리량은 응축 압력인 것을 특징으로 하는 공기 조화장치.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    난방 운전시의 냉매의 물리량은 응축 온도인 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력의 제어는, 상기 열원 유닛(11)의 압축기(41, 42)의 용량을 제어하여 행해지는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  11. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    건물의 부하 특성은 건물의 내부 발열량과 외부 열량에 따라 정해지는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    냉방 운전시의 냉매의 증발 온도를 검출하는 온도 검출 수단(74)을 구비하고,
    상기 능력 제어 수단(91)은 냉방 운전시의 냉매의 증발 온도를 목표값으로 하여, 상기 온도 검출 수단(74)이 검출하는 증발 온도가 목표값이 되도록 상기 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하도록 구성되고,
    상기 목표값 조정 수단(92)의 상기 결정 수단(93)은 증발 온도의 목표값의 제어 특성을 결정하도록 구성되고,
    상기 목표값 조정 수단(92)의 상기 변경 수단(94)은 증발 온도의 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  13. 제 5 항에 있어서,
    난방 운전시의 냉매의 응축 온도를 검출하는 온도 검출 수단(76)을 구비하고,
    상기 능력 제어 수단(91)은 난방 운전시의 냉매의 응축 온도를 목표값으로 하여, 상기 온도 검출 수단(76)이 검출하는 응축 온도가 목표값이 되도록 상기 열원 유닛(11)의 공기 조화 능력을 제어하도록 구성되는 한편,
    상기 목표값 조정 수단(92)의 상기 결정 수단(93)은 응축 온도의 목표값의 제어 특성을 결정하도록 구성되고,
    상기 목표값 조정 수단(92)의 상기 변경 수단(94)은 응축 온도의 목표값을 가변으로 제어하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  14. 제 4 항, 제 5 항, 제 12 항, 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표값 조정 수단(92)은 목표값의 제어 특성을 수동으로 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  15. 제 4 항, 제 5 항, 제 12 항, 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표값 조정 수단(92)은 통신 라인(9a)을 통해 외부 설정 수단(9b)에서 입력되는 입력 신호에 따라 목표값의 제어 특성을 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  16. 제 4 항, 제 5 항, 제 12 항, 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표값 조정 수단(92)은 목표값의 제어 특성을 공기 조화 운전 중의 운전 상태에 따라 학습하여 자동 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 목표값 조정 수단(92)의 상기 결정 수단(93)은 공기 조화 운전의 운전 휴지 회수에 따라 학습하여 목표값의 제어 특성을 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
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