空调装置以及控制方法与流程

1.本发明涉及空调装置以及控制该空调装置的运转的方法。


背景技术：

2.现有的空调装置采用根据室内的空调负载来控制室外机具备的压缩机的频率，由此来调整室内温度(以下，简称为室温)的方法。空调装置存在具备多个室内机的装置。在这样的装置中存在以下情况：将各个室内机设置在不同的室内且在不同的空调负载下使用、根据室内的宽敞度(空调容积)等来设置不同的额定容量的室内机。
3.在空调负载和额定容量不同的多个室内机正在运转的情况下，即使进行压缩机的频率控制，也仅能够控制在系统内循环的制冷剂流量，无法控制各个室内机的制冷剂流量。因此，有时会产生无法维持室温的室内机。目前，通过执行反复使室内机停止(热关闭)和运转(热开启)的间歇运转，使室温稳定。
4.然而，反复进行热关闭和热开启的间歇运转与连续运转相比，设备的效率、可靠性降低，室温较大地变动，因此存在损害舒适性的问题。
5.为了避免间歇运转，已知如下的空调装置：当压缩机在最低运转频率的附近进行运转时，强制性地使室外机具备的膨胀阀的开度比通常控制时的开度小来减小制冷剂流量，从而使能力降低(例如，参照专利文献1)。
6.然而，在上述现有技术中，在空调负载和额定容量不同的多个室内机正在运转的情况下，即使控制室外机的膨胀阀的开度，也无法调整各个室内机的产生能力，因此存在无法抑制室内机的间歇运转，无法获得舒适性的问题。
7.专利文献1：日本特开平10-141740号公报


技术实现要素：

8.本发明鉴于上述课题，提供一种具备多个室内机和室外机的空调装置，
9.各室内机包含：
10.室内热交换器；
11.室内温度检测单元，其检测室内温度；以及
12.室内膨胀阀，其用于调整在室内机内流动的制冷剂的流量，
13.室外机包含：
14.室外热交换器；以及
15.压缩机，
16.空调装置包含控制单元，该控制单元针对各室内机，基于室内温度检测单元检测出的室内温度与设定温度的偏差以及预定时间的室内温度的变化量，运算室内机的负载与室内机的空调能力的差值，基于所得到的差值来控制室内膨胀阀的开度。
17.根据本发明，在空调负载和额定容量不同的多个室内机正在运转的情况下，能够抑制室内机的间歇运转，能够维持舒适性。
附图说明
18.图1表示空调装置的结构例。
19.图2表示空调装置所具备的控制装置的硬件结构的一例。
20.图3以对比的方式来表示在各室内对室内机进行间歇运转的现有控制与本控制下的室温变化。
21.图4是表示调整室内机的空调能力的第一控制流程的流程图。
22.图5是表示调整室内机的空调能力的第二控制流程的流程图。
23.图6是表示调整室内机的空调能力的第三控制流程的流程图。
24.图7是表示调整室内机的空调能力的第四控制流程的流程图。
具体实施方式
25.图1表示本实施方式的空调装置的结构例。空调装置10构成为包含：在住宅或大厦等多个室内设置的多个室内机11a～11c、设置在室外的室外机12、控制装置、以及配置在各室内用于分别操作各室内机11a～11c的多个操作装置(遥控器)。控制装置可以安装在室内机11a-11c内或室外机12内，也可以与多个室内机11a-11c及室外机12分开设置。室内机11a-11c的数量如果是多台，多少台都可以。在此，将控制装置安装在室外机12内，将室内机11a-11c设为3台来进行说明。
26.多个室内机11a-11c与室外机12通过配管13连接，形成制冷剂经由配管13在多个室内机11a-11c与室外机12之间循环的1个系统。作为制冷剂，例如使用r410a、r32等氢氟烃。另外，各室内机11a-11c与室外机12为了相互通信而与通信电缆等连接。各室内机11a-11c和室外机12并不限于通过通信电缆等连接，也可以构成为不通过通信电缆等连接，而是使用wifi(注册商标)等进行无线通信。
27.各室内机11a-11c与配置在各室内的遥控器使用红外线等进行无线通信，用户例如使用遥控器来操作室内机11a。用户使用遥控器，进行室内机11a的启动、停止、设定温度的变更、运转模式的切换等。通过无线通信将这些指令发送给室内机11a。室内机11a接受启动指令而启动，在室外机12未启动的情况下，指示室外机12启动。室内机11a将收到的设定温度的变更和运转模式等通知给室外机12。室内机11a接受停止指令而停止，并通知已停止。
28.室内机11a在运转过程中吸入室内的空气，在吸入的空气与从室外机12供给的制冷剂之间进行热交换，吹出被冷却的空气或被加热的空气，对室内进行冷却或者加温以使室内成为设定温度。因此，室内机11a具备在室内的空气与制冷剂之间进行热交换的室内热交换器20a和吸入室内的空气并吹出热交换后的空气的室内送风机(室内风扇)。
29.室内机11a为了向室外机12通知室温，具备作为检测室温的室内温度检测单元的室温传感器21a。另外，室内机11a具备室内膨胀阀22a，该室内膨胀阀22a用于使制冷剂膨胀，调整在室内热交换器20a中流动的制冷剂的流量。
30.在将室内机11a作为供暖使用时，室内热交换器20a作为冷凝器发挥功能，制冷剂以气体状态流入室内热交换器20a。流入室内热交换器20a的气体状态的制冷剂与通过室内风扇吸入的空气进行热交换从而冷凝，以液体的状态从室内热交换器20a排出，经由室内膨胀阀22a向室外机12送出。在此，仅对室内机11a进行了说明，室内机11b、11c也与室内机11a
同样地具备室内热交换器20b、20c、室温传感器21b、21c、室内膨胀阀22b、22c，并进行同样的动作。
31.室外机12接受来自室内机11a-11c中的1个室内机的启动指令而启动，在所设定的运转模式下或从发出了启动指令的室内机所通知的运转模式下开始运转。运转模式为制冷模式、制热模式、送风模式等。室外机12根据所设定的或者室内机通知的设定温度、室温等，控制制冷剂的温度、压力、流量等。另外，室外机12接收来自室内机11a-11c的已停止的通知，判断室内机11a-11c是否全部已停止，在判断为全部已停止的情况下停止运转。
32.室外机12为了使制冷剂在系统内循环而具备压缩机30。室外机12具备室外膨胀阀31，该室外膨胀阀31用于使在系统内流动的制冷剂膨胀，从而调整其流量。压缩机30为了以气体状态吸入制冷剂并保持气体状态将制冷剂排出而具备以下的室外热交换器32，该室外热交换器32用于使在制热运转时从各室内机11a-11c排出并经由室外膨胀阀31以气体和液体相混合的二相状态供给的制冷剂蒸发。
33.室外机12具有室外风扇，该室外风扇吸入外部空气，在吸入的外部空气与制冷剂之间进行热交换，并吹出热交换后的外部空气。另外，为了使空调装置能够进行制冷、制热中的任意一种运转，室外机12具备用于切换制冷剂流动方向的四通阀33。
34.室外机12具备控制器34来作为控制装置。控制器34基于室温传感器21a-21c检测出的室温、各室内的设定温度、运转模式等来控制压缩机30的运转频率、室外膨胀阀31的开度、各室内膨胀阀22a-22c的开度。控制器34根据所设定的运转模式来切换四通阀33。
35.压缩机30根据对各室内机11a-11c的负载计算总和而得到的空调负载来对运转频率进行控制，调整在系统内循环的制冷剂流量，由此对空调能力进行调整，其中，空调能力是对各室内机11a-11c产生的制冷或供暖的能力计算总和而得到的。在空调负载因室内机而不同的情况下，存在空调能力比空调负载大的室内机，该室内机无法将室温维持为设定温度。
36.因此，目前执行在室内机反复进行热关闭和热开启的间歇运转，并进行控制以将各室温维持为各设定温度。
37.室内机反复启动和停止的间歇运转会导致压缩机运转频率的大幅变动，因此消耗更多的能量，能效低。另外，设备容易发生故障，设备的可靠性降低。在间歇运转中，例如在室温为比设定温度低的下限值(制冷)或者比设定温度高的上限值(制热)时成为热关闭，在室温超过比设定温度高的上限值时(制冷)或者低于比设定温度低的下限值时(制热)成为热开启。因此，室温以上限值和下限值的温度幅度变动，由于该温度幅度使人感觉到炎热或寒冷，无法获得舒适性。
38.因此，控制器34构成为分别控制各室内膨胀阀22a-22c。在对其详细内容进行说明之前，参照图2对控制器34的硬件结构进行说明。
39.控制器34具备cpu40、闪存41、ram(random access memory：随机存取存储器)42、通信i/f43和控制i/f44。cpu40等构成要素与总线45连接，经由总线45进行信息等的交换。
40.cpu40进行整个空调装置10的控制。闪存41存储在cpu40的控制中使用的程序、各种数据等。ram42对cpu40提供作业区域。通信i/f43从各室内机11a-11c、频率传感器等各传感器接收信息。控制i/f44与压缩机30、各室内风扇、各室内膨胀阀22a-22c、室外风扇、室外膨胀阀31、四通阀33连接，进行各个单元的控制。
41.在此，控制器34通过由cpu40从闪存41读出程序并执行该程序来实现上述控制，但不限于此，也可以使用电路等专用的硬件来实现上述控制。
42.以下，设为制热运转时的控制来对具体的控制进行详细说明。首先，参照图1，简单说明制热运转时的制冷剂的流动。压缩机30吸入低压的气体状态的制冷剂，升压至预定的压力后排出。排出的制冷剂通过配管13以高温的气体状态被提供给各室内机11a-11c。在各室内机11a-11c中，通过各室内风扇吸入各室内的空气，在各室内热交换器20a-20c中被吸入的空气与提供的高温的气体状态的制冷剂进行热交换。
43.高温高压的气体状态的制冷剂由于热交换而被夺取热量从而冷凝，在液体状态下从各室内热交换器20a-20c排出。从各室内热交换器20a-20c以液体状态排出的制冷剂通过各室内膨胀阀22a-22c及室外膨胀阀31而膨胀，一部分气化，以低压二相流的状态向室外热交换器32送出。在室外热交换器32中，制冷剂与室外风扇吸入的外部空气之间进行热交换，从外部气体赋予热量从而全部气化，成为气体状态。低压的气体状态的制冷剂通过四通阀33返回到压缩机30。通过反复进行该循环，制冷剂在系统内循环。
44.通过控制运转频率及室外膨胀阀31的开度，能够增减在系统内循环的制冷剂流量，调整室内机11a-11c的空调能力。
45.如果室内机11a-11c的空调负载以及额定容量相同，则能够进行连续运转。
46.但是，由于空调容积、房间的用途和位置、设定温度的不同等，一般室内机11a-11c的空调负载不同。另外，所设置的室内机11a-11c的额定容量也根据空调容积而不同。在该情况下，通过控制运转频率以及室外膨胀阀31的开度而进行的能力调整不足，室内机进行间歇运转。
47.在该情况下，基于室内机11a-11c的空调负载与空调能力的差值rl，控制室内膨胀阀22a-22c的开度，使在室内机11a-11c中流动的制冷剂流量增减，由此能够调整空调能力来使室内机进行连续运转。
48.因此，控制器34对于各室内机11a-11c检测差值rl，并基于检测出的差值rl来控制各室内膨胀阀22a-22c的开度。因为各室内膨胀阀22a-22c的开度控制对于哪个室内机11a-11c都相同，因此以下仅对室内机11a进行说明。
49.室内的空调负载与空调能力的差值rl取决于预定时间的室温的变化量，另外，空调装置需要将室温调整为设定温度，因此能够使用设定温度与室温传感器21a检测出的室温的差值、预定时间内的室温的变化量来检测上述差值rl。作为在任意时刻由室温传感器21a检测出的室温与从该任意时刻开始经过预定时间后由室温传感器21a检测出的室温之差，来检测变化量。
50.关于预定时间，在室内膨胀阀22a的控制所花费的时间为数秒左右那样的短时间内，变化量过小而无法检测变化量，在数十分钟左右那样的长时间内，在此期间有可能进入间歇运转，因此设为数十秒至数分钟左右。预定时间能够使用计时器等进行测量。
51.控制器34基于检测出的差值rl，生成用于控制室内膨胀阀22a的开度的控制信号，向室内膨胀阀22a发送控制信号。室内膨胀阀22a基于控制信号来调整开度。通过该控制，能够调整制冷剂流量以使空调能力与空调负载平衡，因此能够在不使室内机11a间歇运转的情况下使空调装置10运转。
52.图3表示现有的控制即进行间歇运转的控制以及本控制下的室温变化。图3的(a)
表示现有控制下的室温变化，图3的(b)表示本控制下的室温变化。图3的(a)、(b)的纵轴表示室温，横轴表示经过时间。
53.在图3的(a)所示的现有控制中，执行房间1的室内机反复进行热关闭和热开启的间歇运转。当房间1的室内机进行热关闭时，房间1的室温降低。随着室内机的运转台数的减少，压缩机的运转频率降低，因此房间2的室温也降低。当房间1的室温降低到某种程度时，房间1的室内机进行热开启，房间1的室温上升。随着室内机的运转台数的增加，压缩机的运转频率增加，房间2的室温也上升。
54.在图3的(b)所示的本控制中，通过室内膨胀阀使制冷剂流量增减，由此能够将空调能力调整为与空调负载均衡，因此能够维持连续运转。因此，与图3的(a)所示的现有控制的情况不同，房间1、2的室温不会上下移动，被控制为接近设定温度的大致恒定的温度。这样，能够维持为接近设定温度的大致恒定的温度，因此能够维持室内的舒适性。
55.图4是表示本控制的第一例的流程图。通过用户开始运转，从步骤100起开始控制。在步骤101中，控制器34运算对象室内的空调负载与空调能力的差值rl。使用室内机11a所具备的室温传感器21a检测出的室温、对室内机11a设定的设定温度、以及在计时器测量出的预定时间内发生变化的室温变化量来计算差值rl。
56.在步骤102中，控制器34基于运算出的差值rl，运算室内膨胀阀22a的开度的变化量。例如，控制器34能够根据差值rl来运算使制冷剂流量增减多少即可，能够根据制冷剂流量的增减量来运算室内膨胀阀22a的开度的变化量。这只是一个例子，也可以使用将差值rl与开度的变化量对应起来的表等来进行计算。
57.在步骤103中，控制器34将运算出的开度的变化量作为控制信号发送到室内膨胀阀22a，控制室内膨胀阀22a的开度。在步骤104中，判断是否接受到运转停止的指令，在判断为未接受到运转停止的指令时，返回步骤101，继续进行控制。另一方面，在判断为已接受到指令时，进入步骤105，并结束控制。在此，仅对室内机11a进行了说明，但对于室内机11b、11c也进行同样的控制。以下的例子也相同。
58.图5是表示本控制的第二例的流程图。通过用户开始运转，从步骤200起开始控制。在步骤201中，控制器34运算对象室内的空调负载与空调能力的差值rl。在步骤202中，控制器34使用所设定的阈值rl
th
，判断运算出的差值rl是否小于阈值rl
th
。
59.通过设置阈值rl
th
，能够容易地判断使开度向减小的方向变化还是向增大的方向变化。
60.在步骤202中判断为差值rl＜阈值rl
th
的情况下，进入步骤203，运算向拧紧室内膨胀阀22a的方向的开度变化量。另一方面，在步骤202中判断为差值rl为阈值rl
th
以上时，进入步骤204，运算向打开室内膨胀阀22a的方向的开度变化量。
61.在步骤205中，控制器34将运算出的开度变化量作为控制信号发送到室内膨胀阀22a，控制室内膨胀阀22a的开度。在步骤206中，判断是否接受到运转停止的指令，在判断为未接受到运转停止的指令时，返回到步骤201，继续进行控制。另一方面，在判断为已接受到指令时，进入步骤207，结束控制。
62.图6是表示本控制的第三例的流程图。通过用户开始运转，从步骤300起开始控制。在步骤301中，控制器34运算对象室内的空调负载与空调能力的差值rl。在步骤302中，控制器34还运算其他所有室内的差值rl，并运算这些差值rl的平均值rl
ave
。然后，在步骤303中，
控制器34运算对象室内的差值rl与平均值rl
ave
的差值(rl－rl
ave
)。
63.在步骤304中，控制器34基于运算出的差值(rl－rl
ave
)来运算室内膨胀阀22a的开度变化量。
64.在仅使用差值rl的上述第一例中，当系统内的所有室内机中上述差值rl大时，会产生将所有室内机的室内膨胀阀一起大幅关闭的动作。于是，存在压缩机30的排出压力和排出温度过度上升的危险。
65.然而，通过使用平均值rl
ave
来运算差值(rl－rl
ave
)，并基于差值(rl－rl
ave
)来运算室内膨胀阀的开度变化量，即使在系统内的所有室内机中上述差值rl变大，平均值rl
ave
也成为大的值，当运算差值(rl－rl
ave
)时，成为小的值，因此，即使一起关闭，也只是小幅关闭的动作，因此能够抑制上述压缩机30的排出压力以及排出温度的过度上升。
66.在步骤305中，控制器34将运算出的开度变化量作为控制信号发送到室内膨胀阀22a，控制室内膨胀阀22a的开度。在步骤306中，判断是否接受到运转停止的指令，在判断为未接受到运转停止的指令的情况下，返回到步骤301，继续控制。另一方面，在判断为已接受到指令的情况下，进入步骤307，结束控制。
67.图7表示本控制的第四例的流程图。通过用户开始运转，从步骤400起开始控制。在步骤401中，控制器34运算对象室内的空调负载与空调能力的差值rl。在步骤402中，控制器34还运算其他所有室内的差值rl，并运算这些差值rl的平均值rl
ave
。然后，在步骤403中，控制器34运算对象室内的差值rl与平均值rl
ave
的差值(rl－rl
ave
)。
68.在步骤404中，控制器34使用所设定的阈值rl
th
，判断运算出的差值(rl－rl
ave
)是否小于rl
th
。在步骤404中判断为差值(rl－rl
ave
)＜rl
th
的情况下，进入步骤405，运算向拧紧室内膨胀阀22a的方向的开度变化量。另一方面，在步骤404中判断为差值(rl－rl
ave
)为rl
th
以上的情况下，进入步骤406，运算向打开室内膨胀阀22a的方向的开度变化量。
69.在步骤407中，控制器34将运算出的开度变化量作为控制信号发送到室内膨胀阀22a，控制室内膨胀阀22a的开度。在步骤408中，判断是否接受到运转停止的指令，在判断为未接受到运转停止的指令的情况下，返回到步骤401，继续控制。另一方面，在判断为已接受到指令的情况下，进入步骤409，结束控制。
70.如以上说明的那样，根据本控制，在空调负载、额定容量不同的多个室内机正在运转的情况下，能够抑制室内机的间歇运转，能够维持舒适性。
71.至此，通过上述实施方式详细说明了本发明的空调装置以及控制方法，但本发明并不限于上述实施方式，能够通过其他实施方式或者通过进行追加、变更、删除等在本领域人员能够想到的范围内进行变更，任何一个方式只要起到本发明的作用和效果，都包含在本发明的范围内。
72.附图标记的说明
73.10空调装置
74.11、11a-11c室内机
75.12室外机
76.13配管
77.20a-20c室内热交换器
78.21a-21c室温传感器
79.22a-22c室内膨胀阀
80.30压缩机
81.31室外膨胀阀
82.32室外热交换器
83.33四通阀
84.34控制器
85.40cpu
86.41闪存
87.42ram
88.43通信i/f
89.44控制i/f
90.45总线。