JP5404777B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、機外静圧及び風量を制御し、吹出空気温度に基づき圧縮機容量制御する空気調和装置に関するものである。

従来から存在する多室空調を実行する空気調和装置では、ダクトにて複数の吹出口に分岐し、静圧検知器を吹出側ダクトに設置し、その静圧検知器で検出される機外静圧に基づいて送風機制御を行なうことが多い。そのような空気調和装置では、吹出口付近にダンパーを設置し、そのダンパーで風量制御を行ない、その制御値に基づいて送風機制御を実行するようにもなっていることが多い。

そのようなものとして、「送風量を自動制御可能な１の送風機と、その送風機に連通する送風系と、その送風系内に設置されてそれぞれの開度を個別に自動制御可能な複数のダンパと、前記送風系内に設置される１の静圧検出器とを備え、前記送風機は、前記静圧検出器において検出される静圧検出値が所定の静圧設定値に保持されるように追従制御されるように構成された、ＶＡＶ式空気調和システム」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平８−２１９５３５号公報（第１図）

特許文献１に記載されているような従来の空気調和装置では、送風機の制御や能力の制御などの各種制御が空気調和装置単独では実行することができなかった。その結果、吹出口毎のダンパー制御と、ダクト内に設置される静圧検知器の制御と、空気調和装置の制御と、の連動制御が必要となってしまう。つまり、空気調和装置のシステム全体の設計が必要となり、設計が複雑になりやすく、それに伴うコストの増加を招くことになってしまっていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、静圧検知器を使用せずに、機外静圧及び風量を算出し、これらの値から室内ユニット側送風機を制御することにより、設計の容易化及び安価な空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、及び、絞り装置が搭載された熱源側ユニットと、利用側送風機、及び、利用側熱交換器が搭載された利用側熱ユニットと、前記利用側送風機の回転を制御する室内ユニット制御装置と、前記利用側送風機から供給される空調空気の風量を調整するダンパーと、前記ダンパーの駆動を制御するダンパー制御器と、を少なくとも有している空気調和装置であって、前記室内ユニット制御装置と前記ダンパー制御器とは、それぞれ独立に前記利用側送風機と前記ダンパーを制御するものであり、初期設定モードが選択された際、前記ダンパー制御器は、前記ダンパーを全開にし、前記室内ユニット制御装置は、前記利用側送風機を所定の出力で運転し、予め記憶してある前記利用側送風機の回転数と前記ダンパーの開閉に伴って変化する機外静圧のデータからそのときの実際の機外静圧を算出して記憶し、前記初期設定モード終了後においては、前記初期設定モードで記憶した前記機外静圧を目標として前記利用側送風機の回転を制御することを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置によれば、室内ユニットの機外静圧を検知する静圧検知器を設置することなく、室内ユニットの機外静圧を得ることができる。したがって、得られた機外静圧から室内ユニット側送風機を制御することにより、設計の容易化及び安価な空気調和装置を提供することが可能となる。

実施の形態１に係る空気調和装置のシステム構成の一例を示す概略図である。 空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。 室内ユニット側制御装置の電気的な回路構成を示す模式図である。 室内ユニット側送風機の特性を説明するための説明図である。 室内ユニット側送風機の特性を説明するための説明図である。 室内ユニット側送風機の回転数制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図６のＳ０３〜Ｓ０５の処理の流れを詳細に示したフローチャートである。 図６のＳ０８の処理の流れを詳細に示したフローチャートである。 機外静圧と風量との関係を示す送風機特性線図。 室内ユニット側送風機の風量と性能との関係を説明するための説明図である。 冷房運転時における圧縮機容量制御の際の処理の流れを示すフローチャートである。 送風機制御と吹出温度制御とをまとめて示したフローチャートである。 実施の形態２に係る空気調和装置のシステム構成の一例を示す概略図である。 室内ユニット側送風機の回転数制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１４のＳ８８〜Ｓ９０の処理の流れを詳細に示したフローチャートである。 風量と機外静圧との関係を示す送風機特性線図である。 冷房運転時における室内ユニット側熱交換器のパス流路及び各部の冷媒状態を説明するための説明図である。 暖房運転時における室内ユニット側熱交換器のパス流路及び各部の冷媒状態を説明するための説明図である。 実施の形態３に係る空気調和装置の冷房運転時における制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００のシステム構成の一例を示す概略図である。図１に基づいて、空気調和装置１００のシステム構成（建築物への設置例）について説明する。この空気調和装置１００は、ビルやマンション等の建築物に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用し、空調対象域（たとえば、図１ではＡ室、Ｂ室、Ｃ室、Ｄ室の４室）の空調（冷房運転又は暖房運転）を実行するものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

図１に示すように、空気調和装置１００は、室内ユニット１と、室内ユニット１に接続されている分岐ダクト２と、分岐ダクト２と各空調対象域とを接続するダクト３と、ダクト３の途中に設けられているダンパー４と、ダンパー４を制御するダンパー制御器５と、ダクト３の一方の端部（空調対象域側の端部）に設けられ、空調対象域に空調空気を吹き出すための吹出口６と、要求風量指示や運転切り替え指示等の使用者からの各種指示を受け付ける操作部としてのダンパー用リモコン７と、要求風量指示や運転の切り替え指示等の使用者からの指示を受け付ける操作部としての室内ユニット用リモコン８と、室内ユニット１に空気を取り込むための吸込口９と、を有している。

また、空気調和装置１００は、複数の空調対象域（Ａ室、Ｂ室、Ｃ室、Ｄ室）の空調を実行可能にしている。そこで、この図１では、各空調対象域に対応して、ダンパー４をダンパー４Ｂ〜ダンパー４Ｄとして、ダンパー制御器５をダンパー制御器５Ｂ〜ダンパー制御器５Ｄとして、吹出口６を吹出口６Ａ〜吹出口６Ｄとして、ダンパー用リモコン７をダンパー用リモコン７Ｂ〜ダンパー用リモコン７Ｄとして、それぞれ図示している。なお、Ａ室は、リビング等の主たる空調空間として位置づけており、常に空調されることを想定している。

室内ユニット１は、各空調対象域に共通して設けられている（機能について、図２で詳細に説明する）。分岐ダクト２は、室内ユニット１から供給された空調空気を、接続されているダクト３のそれぞれに分岐するようになっている。ダクト３は、分岐ダクト２を介して供給される空調空気をそれぞれの空調対象域に導くものである。ダンパー４は、動作が制御されることで空調対象域に供給される空調空気の風量を調整するものである。ここでは、Ｂ室、Ｃ室、Ｄ室に接続されているダクト３に設けられている。

ダンパー制御器５は、ダンパー用リモコン７からの指示によってダンパー４を制御するものである。ダンパー４及びダンパー制御器５は、開度をリニアに調節できる電子式可変風量タイプでもよいし、開閉のみの切替タイプでもよい。ダンパー制御器５は、ダンパー用リモコン７で設定された設定温度と検知温度との差により、ダンパー４の開度を決定する。たとえば、検知温度が設定温度に到達していないときは、ダンパー４の開度を開とし、検知温度が設定温度に到達したときは、ダンパー４の開度を閉とする。ダンパー４が電子式可変風量タイプであって、検知温度と設定温度との差が小さいとき、ダンパー４の開度を小さくするように制御される。

吹出口６は、空調対象域に設けられており、分岐ダクト２及びダクト３を介して供給される空調空気を空調対象域に吹き出すものである。ダンパー用リモコン７は、ダンパー４が設けられているダクト３が接続されている空調対象域（ここでは、Ｂ室、Ｃ室、Ｄ室）に設けられている。このダンパー用リモコン７には、ダンパー４の開度を決定するための温度（空調対象域の温度）を測定する図示省略の温度検知器が搭載されている。室内ユニット用リモコン８は、ダンパー４が設けられていないダクト３が接続されている空調対象域（ここではＡ室）に設けられている。吸込口９は、空調空気とするための空気を室内ユニット１に供給するものである。

なお、ダンパー４、ダンパー制御器５、及び、ダンパー用リモコン７などについては、室内ユニット１とは通信などの電気的な接続はなく、制御的にはそれぞれ独立したものである。また、ダンパー用リモコン７は、有線又は無線でダンパー制御器５に接続している。同様に、室内ユニット用リモコン８も、有線又は無線で室内ユニット１に接続している。さらに、吸込口９をＡ室にのみ設置している場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、他の空調対象域に設置されていてもよい。

図２は、空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図２に基づいて、空気調和装置１００の冷媒回路構成について説明する。空気調和装置１００は、上述した室内ユニット１と、この室内ユニットと配管接続されている熱源側ユニット１１０と、を有している。なお、熱源側ユニット１１０及び室内ユニット１の台数を図示してある台数に限定するものではない。また、熱源側ユニット１１０の設置場所を図１で示さなかったが、熱源側ユニット１１０は、たとえば建造物の屋上や天井裏等に設置するとよい。

［熱源側ユニット１１０］
熱源側ユニット１１０は、室内ユニット１に冷熱又は温熱を供給するものである。この熱源側ユニット１１０には、圧縮機１１１と、冷媒流路切替装置である四方弁１１２と、熱源側熱交換器１１３と、絞り装置１１４とが冷媒配管で直列に接続されて収容されている。また、熱源側ユニット１１０の熱源側熱交換器１１３の近傍には、熱源側送風機１１５が設けられている。さらに、熱源側ユニット１１０には、圧縮機１１１の駆動周波数、四方弁１１２の切り替え、及び、熱源側送風機１１５の回転数を制御する熱源側制御装置１１６が設けられている。

圧縮機１１１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。四方弁１１２は、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。熱源側熱交換器１１３は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能し、熱源側送風機１１５から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。絞り装置１１４は、減圧弁や絞り装置としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この絞り装置１１４は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

熱源側送風機１１５は、熱源側熱交換器１１３に空気を供給するものである。この熱源側送風機１１５は、熱源側制御装置１１６により出力を任意に変化させることができ、風量が変化可能なもので構成するとよい。熱源側制御装置１１６は、たとえばコンピューター（演算装置）、記憶装置、及び、電源等で構成されており、後述する室内ユニット１の室内ユニット側制御装置２４から送られる情報に基づいて圧縮機１１１の駆動周波数、四方弁１１２の切り替え、及び、熱源側送風機１１５の回転数を制御するものである。なお、熱源側制御装置１１６は、後述する室内ユニット側制御装置２４と有線又は無線で通信可能になっている。

［室内ユニット１］
室内ユニット１は、空調対象域に空調空気（冷房用空気又は暖房用空気）を供給するものである。室内ユニット１には、熱源側ユニット１１０の絞り装置１１４と四方弁１１２とに配管接続される室内ユニット側熱交換器２３が搭載されている。室内ユニット１の室内ユニット側熱交換器２３の近傍には、室内ユニット側送風機２２が設けられている。この室内ユニット側送風機２２は、室内ユニット側制御装置２４により出力を任意に変化させることができ、風量が変化可能なもので構成されている。また、熱源側ユニット１１０には、室内ユニット側送風機２２の回転数を制御する室内ユニット側制御装置２４が設けられている。

室内ユニット側熱交換器２３は、室内ユニット側送風機２２から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、空調対象域に供給するための空調空気を生成するものである。室内ユニット側送風機２２は、室内ユニット側熱交換器２３に空気を供給するものである。制御装置である室内ユニット側制御装置２４は、たとえばコンピューター（演算装置）、記憶装置、及び、電源等で構成されており、後述する各種検知器から送られる情報に基づいて熱源側ユニット１１０の熱源側制御装置１１６と連絡し、室内ユニット側送風機２２の回転数を制御するようになっている。

また、室内ユニット１には、液側温度検知器２８、気液二相温度検知器２７、吸込空気温度検知器２５、及び、吹出空気温度検知器２６が設けられている。液側温度検知器２８は、室内ユニット側熱交換器２３と絞り装置１１４との間であって室内ユニット側熱交換器２３の近傍に設けられており、液側冷媒が導通する配管温度を検知するものである。この液側温度検知器２８は、たとえばサーミスターや温度計、温度センサー等で構成するとよい。気液二相温度検知器２７は、室内ユニット側熱交換器２３に設けられており、気液二相冷媒が導通する室内ユニット側熱交換器２３のパスの中心付近の配管温度を検知するものである（実施の形態３で詳細に説明する）。この気液二相温度検知器２７は、たとえばサーミスターや温度計、温度センサー等で構成するとよい。

吸込空気温度検知器２５は、室内ユニット側送風機２２の吸込側（室内ユニット１内における風路入口側）に設けられており、室内ユニット側送風機２２に吸い込まれる空気の温度を検知するものである。この吸込空気温度検知器２５は、たとえばサーミスターや温度計、温度センサー等で構成するとよい。吹出空気温度検知器２６は、室内ユニット１の風路出口側に設けられており、空調対象域に吹き出される空調空気の温度を検知するものである。この吹出空気温度検知器２６は、たとえばサーミスターや温度計、温度センサー等で構成するとよい。

液側温度検知器２８、気液二相温度検知器２７、吸込空気温度検知器２５、及び、吹出空気温度検知器２６で検知された温度情報は、室内ユニット側制御装置２４に送られ、これらの温度情報に基づいて室内ユニット側制御装置２４及び熱源側制御装置１１６により各種制御動作が実行される。また、液側温度検知器２８及び気液二相温度検知器２７で検知された温度情報は、絞り装置１１４の開度の決定に利用される。さらに、吹出空気温度検知器２６で検知された温度情報が、室内ユニット用リモコン８で設定された温度に達すると、サーモ停止する動作となる。

空気調和装置１００では、圧縮機１１１、四方弁１１２、熱源側熱交換器１１３、絞り装置１１４、及び、室内ユニット側熱交換器２３が、冷媒配管で順に直列に接続されて冷房運転時の冷凍サイクル回路を構成するようになっている。また、空気調和装置１００では、四方弁１１２を切り替えることで、圧縮機１１１、四方弁１１２、室内ユニット側熱交換器２３、絞り装置１１４、及び、熱源側熱交換器１１３が、冷媒配管で順に直列に接続されて暖房運転時の冷凍サイクル回路を構成するようになっている。

図３は、室内ユニット側制御装置２４の電気的な回路構成を示す模式図である。図３に基づいて、送風機制御（室内ユニット側送風機２２の回転数制御）に関わる室内ユニット側制御装置２４の電気的な回路構成について説明する。室内ユニット側制御装置２４の送風機制御回路は、室内ユニット制御回路３１と、モーター駆動制御回路３２と、モーター巻線３３と、で概略構成されている。室内ユニット制御回路３１とモーター駆動制御回路３２とを接続する動力線及び制御線としては、モーター駆動用電源（Ｖｍ）３４、駆動制御回路用電圧（Ｖｃｃ）３５、速度指令電圧（ＶＳＰ）３６、モーター回転パルス信号（ＰＧ）３７、及び、ＧＮＤ３８を有している。

室内ユニット制御回路３１は、室内ユニット側送風機２２の回転数を制御するために、動力線及び制御線を介してモーター駆動制御回路３２に指令を送信する機能を有している。モーター駆動制御回路３２は、室内ユニット制御回路３１からの指令によって室内ユニット側送風機２２の回転数を制御する機能を有している。つまり、モーター駆動制御回路３２は、室内ユニット制御回路３１からの指令によってモーター巻線３３への電源供給を決定し、それによって室内ユニット側送風機２２の駆動／停止を含めた回転数制御を実行する。モーター巻線３３は、電源供給によって実際に室内ユニット側送風機２２の駆動／停止を行なうものである。

速度指令電圧３６は、室内ユニット制御回路３１により決定され、所定範囲内で任意の指令をモーター駆動制御回路３２に送信することができる。この速度指令電圧３６に応じて室内ユニット側送風機２２の出力も変化するようになっている。すなわち、室内ユニット制御回路３１により決定された速度指令電圧３６が最大のとき、室内ユニット側送風機２２の出力も最大となり、室内ユニット制御回路３１により決定された速度指令電圧３６が最小のとき、室内ユニット側送風機２２の出力も最小となる。

図４及び図５は、室内ユニット側送風機２２の特性を説明するための説明図である。図４（ａ）及び図５（ａ）が機外静圧（縦軸）と風量（横軸）との関係を示す送風機特性線図を、図４（ｂ）及び図５（ｂ）が回転数（縦軸）と風量（横軸）との関係を示す送風機特性線図を、それぞれ示している。図４及び図５に基づいて、室内ユニット側送風機２２の特性の概要について説明する。なお、図５は、送風機出力（風量）と、機外静圧並びに回転数の関係を予め計測した際の室内ユニット側送風機２２の特性を示している。

室内ユニット側送風機２２には、たとえば遠心式多翼ファンを使用する。それは、一般的に、遠心式多翼ファンは、静圧上昇とともに風量が低減し、回転数が上昇する傾向にあるため、ダンパー４の開閉に伴う機外静圧変化により、風量が変化するという特性を有しているからである。システム設計時には、一般的に各ダクト３や分岐ダクト２、ダンパー４、吹出口６、吸込口９等の風路圧損から設計機外静圧を見積もるようになっている。このとき、全てのダンパー４は全開であることが通常である。そして、ダンパー４を閉じるにつれて（全室開→２／３室開→１／３室開→全閉（Ａ室のみ空調））、図４（ａ）に示す曲線に沿って機外静圧が上昇し、同時に風量が減少する傾向にある。一方、回転数は、図４（ｂ）に示すように上昇する傾向にある。

そこで、実施の形態１に係る空気調和装置１００では、このような傾向を図５に示すように予め計測し、テーブルもしくは近似式化したものを室内ユニット側制御装置２４に格納しておくようにしている。そして、室内ユニット側制御装置２４は、既知の送風機出力及び回転数（つまり、予め計測されている室内ユニット側送風機２２の特性）から、演算をすることにより、機外静圧（室内ユニット１の機外における静圧）及び風量を算出することができるようになっている。

図６は、室内ユニット側送風機２２の回転数制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図６に基づいて、図４及び図５で説明した室内ユニット側送風機２２の特性によるシステム設計時における送風機制御の処理の概要について説明する。設置した空気調和装置１００の室内ユニット側送風機２２の初期設定を実行する際、施工者は、まず、初期設定のため、予め搭載されているリモコンメニューから初期設定モードを選択する（Ｓ０１）。そのとき、全ダンパー４を全開にする。

ダンパー４の準備が完了した後、運転ＯＮとし（Ｓ０２；Ｙ）、室内ユニット側制御装置２４は、定格風量となるように送風機制御する（Ｓ０３）。室内ユニット側制御装置２４は、室内ユニット側送風機２２の回転数が安定したら、そのときの機外静圧を算出し（Ｓ０４）、その機外静圧を室内ユニット制御装置２４に搭載されている図示省略の不揮発メモリー等の記憶手段に記憶する（Ｓ０５）。室内ユニット側制御装置２４は、記憶が完了したら一度運転停止し（Ｓ０６）、初期設定モードを終了する（Ｓ０７）。その後は、通常使用となるが、室内ユニット側制御装置２４は、計算で求めた機外静圧が所定値となるように送風機制御する（Ｓ０８）。なお、不揮発メモリーに記憶した内容を、別機種でも適用可能にしておくとよい。

図７は、図６のＳ０３〜Ｓ０５の処理の流れを詳細に示したフローチャートである。図７に基づいて、図６のＳ０３〜Ｓ０５の処理の流れを更に詳細に説明する。まず、室内ユニット側制御装置２４（詳しくはモーター駆動制御回路３２）は、室内ユニット制御回路３１からの速度指令電圧３６を初期値ＶＳＰ０とし、モーター巻線３３へ出力する（Ｓ１）。モーターが回転し、安定した後、室内ユニット側制御装置２４は、モーター回転数Ｎを計測する（Ｓ２）。

続いて、室内ユニット側制御装置２４は、風量を算出する実験式ｆ（Ｎ，ＶＳＰ０）により風量Ｑを算出する（Ｓ３）。そして、室内ユニット側制御装置２４は、算出した風量Ｑが定格風量Ｑ０＋Ａよりも大きいか小さいかを判定する（Ｓ４）。風量Ｑが定格風量Ｑ０＋Ａよりも大きいと判定したとき（Ｓ４；Ｙ）、室内ユニット側制御装置２４は、速度指令電圧ＶＳＰの値を−α低減させる（Ｓ５）。そして、室内ユニット側制御装置２４は、Ｓ２に戻り処理を継続する。一方、風量Ｑが定格風量Ｑ０＋Ａよりも小さいと判定したとき（Ｓ４；Ｎ）、室内ユニット側制御装置２４は、風量Ｑが風量が定格風量Ｑ０−Ａよりも大きいか小さいかを判定する（Ｓ６）。

風量Ｑが定格風量Ｑ０−Ａよりも小さいとき（Ｓ６；Ｙ）、室内ユニット側制御装置２４は、速度指令電圧ＶＳＰの値を＋α増大させる（Ｓ７）。そして、室内ユニット側制御装置２４は、Ｓ２に戻り処理を継続する。一方、風量Ｑが定格風量Ｑ０−Ａよりも大きいとき（Ｓ６；Ｎ）、室内ユニット側制御装置２４は、風量Ｑが定格風量±Ａの範囲で収まっていると判断する。次に、室内ユニット側制御装置２４は、機外静圧を算出し（Ｓ８）、算出した機外静圧Ｐ０を不揮発メモリーに格納する（Ｓ９）。

図８は、図６のＳ０８の処理の流れを詳細に示したフローチャートである。図８に基づいて、図６のＳ０８の処理の流れを更に詳細に説明する。室内ユニット側制御装置２４は、モーター運転中に、モーター回転数Ｎを計測する（Ｓ２２）。次に、室内ユニット側制御装置２４は、風量を算出する実験式ｆ（Ｎ，ＶＳＰ）により風量Ｑを算出する（Ｓ２３）。また、室内ユニット側制御装置２４は、機外静圧Ｐを算出する実験式ｇ（Ｑ，ＶＳＰ）により機外静圧Ｐを算出する（Ｓ２４）。

そして、室内ユニット側制御装置２４は、算出した機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０＋Ｂより大きいか小さいかを判定する（Ｓ２５）。機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０＋Ｂよりも大きいとき（Ｓ２５；Ｙ）、室内ユニット側制御装置２４は、速度指令電圧ＶＳＰの値をα低減させる（Ｓ２６）。そして、室内ユニット側制御装置２４は、Ｓ２２に戻り処理を継続する。一方、機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０＋Ｂよりも小さいとき（Ｓ２５；Ｎ）、室内ユニット側制御装置２４は、機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０−Ｂよりも大きいか小さいかを判定する（Ｓ２７）。

機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０−Ｂよりも小さいとき（Ｓ２７；Ｙ）、室内ユニット側制御装置２４は、速度指令電圧ＶＳＰの値をα増大させる（Ｓ２８）。そして、室内ユニット側制御装置２４は、Ｓ２２に戻り処理を継続する。一方、機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０−Ｂよりも大きいとき（Ｓ２７；Ｎ）、室内ユニット側制御装置２４は、機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０±Ｂの範囲で収まっていると判断し、ＶＳＰを現状維持とする（Ｓ２９）。そして、室内ユニット側制御装置２４は、Ｓ２２に戻り処理を継続する。

ところで、図３において、同一速度指令電圧３６でも、電源電圧が変われば、モーター駆動用電源３４出力は、あわせて上昇することになる。そうすると、送風機特性も、図９に示すように変化する傾向を示す。そのため、図６〜図８で示した実験式ｆ（Ｎ，ＶＳＰ）、ｇ（Ｑ，ＶＳＰ）を使用する電源電圧に応じたものとする。なお、図９は、図４（ａ）及び図５（ａ）と同様に、機外静圧（縦軸）と風量（横軸）との関係を示す送風機特性線図を示している。

図１０は、室内ユニット側送風機２２の風量と性能との関係を説明するための説明図である。図１０（ａ１）が冷房運転時における室内ユニット側送風機２２の能力比（縦軸）と定格風量（横軸）との関係を、図１０（ａ２）が冷房運転時における室内ユニット側送風機２２の吹出温度（縦軸）と定格風量（横軸）との関係を、図１０（ｂ１）が暖房運転時における室内ユニット側送風機２２の能力比（縦軸）と定格風量（横軸）との関係を、図１０（ｂ２）が暖房運転時における室内ユニット側送風機２２の吹出温度（縦軸）と定格風量（横軸）との関係を、それぞれ示している。図１０に基づいて、室内ユニット側送風機２２の風量と性能との関係について説明する。

図９までで送風機制御について述べたが、風量を小さく制御する場合、室内ユニット１の吹出空気温度は、一般的に、冷房運転時は風量低下とともに吹出温度も低下する傾向に（図１０（ａ２））、暖房運転時は風量低下とともに吹出温度が上昇する傾向に（図１０（ｂ２））、それぞれある。なお、図１０中に示すＴｏｕｔ０は、定格能力時の吹出温度を示している。ダンパー４を閉めて風量低下する場合、ダンパー４の開度を変更していない部屋では、吹出温度が過剰能力となるように変化するため、室内ユニット１の吹出空気温度が所定の温度となるように圧縮機容量の制御を行なう。

図１１は、冷房運転時における圧縮機容量制御の際の処理の流れを示すフローチャートである。図１１に基づいて、冷房運転時における圧縮機容量制御の際の処理の流れについて説明する。吹出空気温度検知器２６は、空調対象域に吹き出す空気の温度（検出温度Ｔｏｕｔ）を計測している（Ｓ５０）。吹出空気温度検知器２６で計測された検出温度Ｔｏｕｔは、室内ユニット側制御装置２４を介して熱源側制御装置１１６に送られる。検出温度Ｔｏｕｔを受け取った熱源側制御装置１１６は、検出温度Ｔｏｕｔが所定値Ｔｏｕｔ０＋Ｃよりも大きいか小さいかを判定する（Ｓ５１）。

検出温度Ｔｏｕｔが所定値Ｔｏｕｔ０＋Ｃよりも大きいとき（Ｓ５１；Ｙ）、熱源側制御装置１１６は、圧縮機周波数Ｆを大きくし（Ｓ５２）、冷房能力をアップさせて、吹出温度を低くなるようにする（Ｓ５４）。検出温度Ｔｏｕｔが所定値Ｔｏｕｔ０＋Ｃよりも小さいとき（Ｓ５１；Ｎ）、熱源側制御装置１１６は、検出温度Ｔｏｕｔが所定値Ｔｏｕｔ０−Ｃよりも大きいか小さいかを判定する（Ｓ５６）。そして、検出温度Ｔｏｕｔが所定値Ｔｏｕｔ０−Ｃよりも小さいとき（Ｓ５６；Ｙ）、熱源側制御装置１１６は、圧縮機周波数Ｆを小さくし（Ｓ５７）、冷房能力をダウンさせて吹出温度を高くなるようにする（Ｓ５９）。

このようにして、熱源側制御装置１１６は、吹出温度Ｔｏｕｔを所定値Ｔｏｕｔ０となるように制御する。圧縮機周波数Ｆは、上限Ｆｍａｘ（Ｓ５３参照）、下限Ｆｍｉｎ（Ｓ５８参照）で制限される。ここで、所定値Ｔｏｕｔ０は、定格能力発揮時の想定吹出温度を示し、予め熱源側制御装置１１６に記憶された定数である。

図１２は、送風機制御と吹出温度制御とをまとめて示したフローチャートである。図１２に基づいて、送風機制御と吹出温度制御とについてまとめて説明する。このように、空気調和装置１００では、ダンパー４側の動作により生じる機外静圧変化に応じて、室内ユニット１の送風機制御、吹出温度制御を行なうため、ダンパー４及びそのダンパー制御器５と、ダンパー用リモコン７と、を独立したシステムとして構成することができ、ダンパー４側の選定自由度が高くなる。この空気調和装置１００は、静圧検知器を使用せずに機外静圧および風量を制御し、吹出空気温度に基づき圧縮機容量制御することにより、容易に安価な空気調和装置を提供することが可能となる。

実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置２００のシステム構成の一例を示す概略図である。図１３に基づいて、空気調和装置２００のシステム構成（建築物への設置例）について説明する。この空気調和装置２００は、ビルやマンション等の建築物に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用し、空調対象域（たとえば、図１３ではＡ室、Ｂ室、Ｃ室、Ｄ室の４室）の空調（冷房運転又は暖房運転）を実行するものである。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付している。

実施の形態１に係る空気調和装置１００では、室内ユニット１はダンパー４と独立していて、機外静圧が所定値となるように送風機制御を行なった場合を例に説明したが、実施の形態２に係る空気調和装置２００では、ダンパー制御器５から室内ユニット１に送風機出力を変更する信号（外部入力信号）を送信し、室内ユニット１は受信した信号に応じて送風機出力や圧縮機容量を変化させる場合を例に示している。なお、空気調和装置２００の基本的なシステム構成は、空気調和装置１００と同様である。

空気調和装置２００には、空気調和装置１００の構成に加え、室内ユニット１と、各ダンパー制御器５と、に接続するダンパー集中制御器１０と、ダンパー４Ａと、ダンパー制御器５Ａと、ダンパー用リモコン７Ａと、が追加されている。つまり、Ａ室に対しても、ダンパー４と、ダンパー制御器５と、ダンパー用リモコン７と、が設けられているのである。各ダンパー４、及び、各ダンパー制御器５は、開度をリニアに調節できる電子式可変風量タイプでもよいし、開閉のみの切替タイプでもよい。

ダンパー用リモコン７Ａには、ダンパー４Ａの開度を決定するための温度（空調対象域の温度）を測定する図示省略の温度検知器と、ダンパー用リモコン７Ａで設定された設定温度と検知温度との差により、ダンパー４Ａの開度を調節し、また必要風量の算出を行なう演算部と、が搭載されている。算出した必要風量は、ダンパー集中制御器１０に送信される。ダンパー集中制御器１０は、各ダンパー４からの情報をまとめて、室内ユニット１からの必要送風風量を算出する。算出された必要送風風量を室内ユニット１に送信し、室内ユニット１は、その情報を元に送風機及び圧縮機制御を行なう。

図１４は、室内ユニット側送風機２２の回転数制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１４に基づいて、室内ユニット側送風機２２の特性によるシステム設計時における送風機制御の処理の概要について説明する。設置した空気調和装置２００の室内ユニット側送風機２２の初期設定を実行する際、施工者は、まず、初期設定のため、予め搭載されているリモコンメニューから初期設定モードを選択する（Ｓ８１）。そのとき、全ダンパー４を全開にする。

ダンパー４の準備が完了した後、運転ＯＮとし（Ｓ８２；Ｙ）、室内ユニット側制御装置２４は、定格風量となるように送風機制御する（Ｓ８３）。室内ユニット側制御装置２４は、室内ユニット側送風機２２の回転数が安定したら、そのときの機外静圧を算出し（Ｓ８４）、その機外静圧を室内ユニット制御装置２４に搭載されている図示省略の不揮発メモリー等の記憶手段に記憶する（Ｓ８５）。室内ユニット側制御装置２４は、記憶が完了したら一度運転停止し（Ｓ８６）、初期設定モードを終了する（Ｓ８７）。その後は、通常使用となるが、室内ユニット側制御装置２４は、計算で求めた機外静圧が記憶した所定値を超えないように送風機制御し（Ｓ８８、Ｓ９０）、同時に外部入力信号に応じて送風機出力制御を行なう（Ｓ８９）。

図１５は、図１４のＳ８８〜Ｓ９０の処理の流れを詳細に示したフローチャートである。図１５に基づいて、図１４のＳ８８〜Ｓ９０の処理の流れを更に詳細に説明する。ダンパー集中制御器１０からの信号を外部入力Ｖｉｎとして、室内ユニット１が受信し（Ｓ３１）、室内ユニット側制御装置２４が送風機出力の定格比に換算する（Ｓ３２）。次に、モーター運転中に、室内ユニット側制御装置２４は、モーター回転数Ｎを計測する（Ｓ３３）。

それから、室内ユニット側制御装置２４は、風量を算出する実験式ｆ（Ｎ，ＶＳＰ）により風量Ｑを算出する（Ｓ３４）。また、室内ユニット側制御装置２４は、機外静圧Ｐを算出する実験式ｇ（Ｑ，ＶＳＰ）により機外静圧Ｐを算出する（Ｓ３５）。そして、室内ユニット側制御装置２４は、算出した機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０＋Ｂより大きいか小さいかを判定する（Ｓ３６）。機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０＋Ｂよりも大きいとき（Ｓ３６；Ｙ）、室内ユニット側制御装置２４は、速度指令電圧ＶＳＰの値をα低減させる（Ｓ３７）。そして、室内ユニット側制御装置２４は、Ｓ３１に戻り処理を継続する。

一方、機外静圧Ｐが初期機外静圧Ｐ０＋Ｂよりも小さいとき（Ｓ３６；Ｎ）、室内ユニット側制御装置２４は、Ｓ３４で算出した風量Ｑと、外部入力からの指令風量Ｖｋ＊Ｑ０とを比較し（Ｓ３８）、風量Ｑと指令風量Ｖｋ＊Ｑ０との差（Ｓ３８、Ｓ４０）が小さくなるように送風機出力ＶＳＰを増減する（Ｓ３９、Ｓ４１）。圧縮機１１１の容量制御についても、外部入力の情報を元に制御を行う（Ｓ４３〜Ｓ４６）。吹出温度制御は、実施の形態１で説明した図１１と同じ動作を行う（Ｓ５０〜Ｓ６０）。したがって、ダンパー４の急激な変化で実際の風量が急に低下した場合でも、外部入力により送風機出力と同時に圧縮機容量を変更できるため、急な変化に追従しやすい。

図１６は、風量（横軸）と機外静圧（縦軸）との関係を示す送風機特性線図である。図１６に基づいて、室内ユニット側送風機２２の特性について説明する。ダンパー４の開度を固定にし、送風機出力を小さく制御することで、運転ポイントが図１６の負荷曲線上を移動する。そのため、機外静圧一定となるように送風機出力を制御する場合よりも、送風機動力を小さく抑えることができて、結果、消費電力を小さくすることができる。この実施の形態２では、ダンパー４の開閉により変化する機外静圧は所定の値を超えないように送風機出力を制御するが、外部入力信号により、目標風量を変更し、それに基づき送風機出力をさらに制御するため、更なる省エネ運転が可能となる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る空気調和装置では、実施の形態１及び実施の形態２に係る空気調和装置における吹出温度制御に用いる室内ユニット１の吹出空気温度検知器２６を使用せず、配管温度検知器（実施の形態１で説明した気液二相温度検知器２７）を利用して制御するものである。なお、実施の形態３に係る空気調和装置の送風機制御については、実施の形態１及び実施の形態２に係る空気調和装置と同一構成及び同一動作である。また、実施の形態３に係る空気調和装置のシステムの構成は、実施の形態１及び実施の形態２に係る空気調和装置と同様である。

図１７は、冷房運転時における室内ユニット側熱交換器２３のパス流路及び各部の冷媒状態を説明するための説明図である。図１７（ａ）が室内ユニット側熱交換器２３の冷房運転時におけるパス流路の概略図を、図１７（ｂ）がＰ−ｈ線図を、それぞれ示している。なお、図１７（ａ）では、室内ユニット側熱交換器２３の代表パスの入口から出口までの冷媒配管に冷媒の流れる順に（１）、（２）、（３）、（４）を付している。また、それらの位置は、図１７（ｂ）の（１）、（２）、（３）、（４）に対応している。（１）、（２）及び（３）では、冷媒が気液二相状態であり、（４）では、冷媒がガス単相の状態である。

図１８は、暖房運転時における室内ユニット側熱交換器２３のパス流路及び各部の冷媒状態を説明するための説明図である。図１８（ａ）が室内ユニット側熱交換器２３の暖房運転時におけるパス流路の概略図を、図１８（ｂ）がＰ−ｈ線図を、それぞれ示している。なお、図１８（ａ）では、室内ユニット側熱交換器２３の代表パスの入口から出口までの冷媒配管に冷媒の流れる順に（４）、（３）、（２）、（１）を付している。また、それらの位置は、図１８（ｂ）の（４）、（３）、（２）、（１）に対応している。（１）では、冷媒が液単相の状態であり、（２）及び（３）では、冷媒が気液二相状態であり、（４）では、冷媒がガス単相の状態である。

図１７及び図１８に基づいて、室内ユニット側熱交換器２３のパス流路及び室内ユニット側熱交換器２３を流れる冷媒の状態について説明する。図１７及び図１８から、冷房運転時及び暖房運転時ともに（２）及び（３）の位置は、気液二相であるため、（２）または（３）の位置に配管温度検知器を設置する。つまり、配管温度検知器を、室内ユニット側熱交換器２３のパス中央付近に設置する。気液二相の温度は、共沸冷媒または擬似共沸冷媒を使用する場合は、その位置の圧力の飽和温度にほぼ等しいため、圧力に比例している。

定格能力を発揮するときの低圧、高圧は、設計時点で決まっていて、冷房能力が過剰になるときは、低圧が低く、暖房能力が過剰になるときは、高圧が高くなる傾向にある。そこで、設計圧力を超えないように圧縮機周波数を制御することで省エネになる。風量が小さくなると、冷房時は低圧が低く、暖房時は高圧が高くなるため、一定の吹出温度供給のためには、圧力を一定にする必要がある。圧力検知器を搭載し、この圧力検知器で圧力を検知することは可能である。しかしながら、室内ユニット１と熱源側ユニット１１０との間の冷媒配管が長い場合や、冷媒流量が大きい場合は、圧力損失が大きくなり、熱源側ユニット１１０の圧力と室内ユニット１の圧力が同一とはならない。そのため、吹出空気を供給する室内ユニット１側の圧力を検出した方が精度は高くなる。

図１９は、実施の形態３に係る空気調和装置の冷房運転時における制御処理の流れを示すフローチャートである。図１９に基づいて、実施の形態３に係る空気調和装置の冷房運転時の制御処理について説明する。図１７及び図１８で説明した配管温度検知器が設置位置付近の配管温度を計測する（Ｓ９０）。この配管温度検知器の検出温度Ｔｐは、室内ユニット側制御装置２４を介して熱源側制御装置１１６に送信される。熱源側制御装置１１６は、検出温度Ｔｐが所定値Ｔｐ０＋Ｃよりも大きいか小さいかを判定する（Ｓ９１）。

検出温度Ｔｐが所定値Ｔｐ０＋Ｃよりも大きいとき、熱源側制御装置１１６は、圧縮機周波数Ｆを大きくし（Ｓ９２）、冷房能力をアップさせて、冷媒配管温度を低くなるようにする（Ｓ９４）。検出温度Ｔｐが所定値Ｔｐ０＋Ｃよりも小さいとき（Ｓ９１；Ｎ）、熱源側制御装置１１６は、検出温度Ｔｐが所定値Ｔｐ０−Ｃよりも大きいか小さいかを判定する（Ｓ９６）。そして、検出温度Ｔｐが所定値Ｔｐ０−Ｃよりも小さいとき（Ｓ９６；Ｙ）、熱源側制御装置１１６は、圧縮機周波数Ｆを小さくし（Ｓ９７）、冷房能力をダウンさせて吹出温度を高くなるようにする（Ｓ９９）。

このようにして、熱源側制御装置１１６は、検出温度Ｔｐを所定値Ｔｐ０となるように制御する。圧縮機周波数Ｆは、上限Ｆｍａｘ（Ｓ９３参照）、下限Ｆｍｉｎ（Ｓ９８参照）で制限される。ここで、所定値Ｔｐ０は、定格能力発揮時の想定吹出温度を示し、予め熱源側制御装置１１６に記憶された定数である。以上のように、定格運転時の二相の冷媒配管温度を目標値として、圧縮機１１１の容量制御を行なうことで、吹出温度検知器なしで過剰能力を抑えることができる。

１ 室内ユニット（利用側ユニット）、２ 分岐ダクト、３ ダクト、４ ダンパー、４Ａ ダンパー、４Ｂ ダンパー、４Ｃ ダンパー、４Ｄ ダンパー、５ ダンパー制御器、５Ａ ダンパー制御器、５Ｂ ダンパー制御器、５Ｃ ダンパー制御器、５Ｄ ダンパー制御器、６ 吹出口、６Ａ 吹出口、６Ｂ 吹出口、６Ｃ 吹出口、６Ｄ 吹出口、７ ダンパー用リモコン、７Ａ ダンパー用リモコン、７Ｂ ダンパー用リモコン、７Ｃ ダンパー用リモコン、７Ｄ ダンパー用リモコン、８ 室内ユニット用リモコン、９ 吸込口、１０ ダンパー集中制御器、２２ 室内ユニット側送風機（利用側送風機）、２３ 室内ユニット側熱交換器（利用側熱交換器）、２４ 室内ユニット側制御装置（利用側制御装置）、２５ 吸込空気温度検知器、２６ 吹出空気温度検知器、２７ 気液二相温度検知器、２８ 液側温度検知器、３１ 室内ユニット制御回路、３２ モーター駆動制御回路、３３ モーター巻線、３４ モーター駆動用電源、３５ 駆動制御回路用電圧、３６ 速度指令電圧、１００ 空気調和装置、１１０ 熱源側ユニット、１１１ 圧縮機、１１２ 四方弁、１１３ 熱源側熱交換器、１１４ 絞り装置、１１５ 熱源側送風機、１１６ 熱源側制御装置、２００ 空気調和装置。

Claims (7)

1. 圧縮機、熱源側熱交換器、及び、絞り装置が搭載された熱源側ユニットと、
   利用側送風機、及び、利用側熱交換器が搭載された利用側熱ユニットと、
   前記利用側送風機の回転を制御する室内ユニット制御装置と、
   前記利用側送風機から供給される空調空気の風量を調整するダンパーと、
   前記ダンパーの駆動を制御するダンパー制御器と、を少なくとも有している空気調和装置であって、
   前記室内ユニット制御装置と前記ダンパー制御器とは、それぞれ独立に前記利用側送風機と前記ダンパーを制御するものであり、
   初期設定モードが選択された際、
   前記ダンパー制御器は、前記ダンパーを全開にし、
   前記室内ユニット制御装置は、前記利用側送風機を所定の出力で運転し、予め記憶してある前記利用側送風機の回転数と前記ダンパーの開閉に伴って変化する機外静圧のデータからそのときの実際の機外静圧を算出して記憶し、前記初期設定モード終了後においては、前記初期設定モードで記憶した前記機外静圧を目標として前記利用側送風機の回転を制御する
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記室内ユニット制御装置は、
   前記利用側送風機を予め決められている定格風量に制御したときの前記利用側送風機の回転数から定格風量制御時の前記利用側ユニットの機外静圧を算出し、記憶しておく
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記室内ユニット制御装置と連絡し、前記圧縮機の容量を制御する熱源側制御装置を備え、
   前記利用側送風機から吹き出される空気の温度を検知する吹出空気温度検知器を備え、
   前記熱源側制御装置は、
   前記吹出空気温度検知器で検知された温度が予め決められている所定の温度になるように前記圧縮機の容量を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記利用側熱交換器のパス中央付近に設置された気液二相温度検知器を備え、
   前記熱源側制御装置は、
   前記吹出空気温度検知器で検知された温度及び前記気液二相温度検知器で検知された温度の少なくとも１つが予め決められている所定の温度になるように前記圧縮機の容量を制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
5. 空調対象域の温度を検知する温度検知器と、
   使用者により設定された設定温度と前記温度検知器で検知した温度とから必要風量を算出する演算部と、を備え、
   前記室内ユニット制御装置及び前記熱源側制御装置は、
   前記演算部からの入力情報に応じて前記利用側送風機及び前記圧縮機の少なくとも１つを制御する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の空気調和装置。
6. 前記温度検知器及び前記演算部が、使用者からの各種指示を受け付ける操作部に設けられている
   ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
7. 前記室内ユニット制御装置が算出した機外静圧を記憶する不揮発メモリーを前記室内ユニット制御装置に搭載している
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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