熱泵系統(tǒng)、控制裝置、調(diào)溫方法以及程序的制作方法
【專利摘要】基于用戶預(yù)先設(shè)定的優(yōu)先度，分配從壓縮機(21)排出的制冷劑，并對剩余量再基于優(yōu)先度分配。因此，用戶通過根據(jù)例如辦公大樓的工作空間等用途來設(shè)定室內(nèi)單元(30A～30C、40)的優(yōu)先度，從而能夠根據(jù)使用目的來高效地利用熱泵系統(tǒng)(10)。而且，對于余下的室內(nèi)單元，通過根據(jù)優(yōu)先度分配室外單元的剩余容量，能夠在室外單元的冷卻容量的范圍內(nèi)高效地利用各室內(nèi)單元。
【專利說明】熱泵系統(tǒng)、控制裝置、調(diào)溫方法以及程序
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱泵系統(tǒng)、控制裝置、調(diào)溫方法以及程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在辦公大樓等大規(guī)模建筑物中導(dǎo)入的空調(diào)系統(tǒng)中，針對每個樓層、或者針對樓層的每個分區(qū)配置的多個室內(nèi)單元經(jīng)由制冷劑配管與設(shè)置于屋頂?shù)鹊氖彝鈫卧B接。由此，構(gòu)成在室內(nèi)的空氣與外部氣體之間進行熱交換的熱泵。
[0003]在這種多室型的空調(diào)系統(tǒng)中，多個室內(nèi)單元相對于室外單元并聯(lián)連接。因此，室外單元的容量(能力)基于與該室外單元連接的室內(nèi)單元的容量的合計值(合計容量)來決定。
[0004]然而，在室外單元的容量比室內(nèi)單元的合計容量小的情況下，存在著難以按照室內(nèi)單元所要求的流量向各室內(nèi)單元供給制冷劑的情況。在該情況下，例如，需要下述等處理:向要求制冷劑最多的室內(nèi)單元優(yōu)先供給制冷劑，而將制冷劑的剩余部分分配并供給到余下的室內(nèi)單元(例如參照專利文獻I)。
[0005]在先技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特許第3242246號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]在專利文獻I公開的裝置中，優(yōu)先向要求制冷劑最多的室內(nèi)單元供給制冷劑。因此，向其他室內(nèi)單元供給的制冷劑的量減少，在一部分的室內(nèi)存在著舒適性受損的情況。
[0010]而且，在室外單元與調(diào)溫對象之間構(gòu)成由多個制冷循環(huán)構(gòu)成的級聯(lián)制冷循環(huán)的情況下，當(dāng)調(diào)溫對象要求的熱量變化時，難以修正向該調(diào)溫對象供給的熱量。
[0011]本發(fā)明正是鑒于上述的情況而完成的，其目的在于根據(jù)由用戶指定的優(yōu)先程度而高效地對調(diào)溫對象調(diào)溫。
[0012]用于解決課題的方案
[0013]為了達成上述目的，本發(fā)明涉及的熱泵系統(tǒng)具備:多個室內(nèi)單元，其在調(diào)溫對象與制冷劑之間進行熱交換；室外單元，其在外部氣體與制冷劑之間進行熱交換；第一循環(huán)系統(tǒng)，其使制冷劑在多個所述室內(nèi)單元和所述室外單元之間循環(huán)；調(diào)整構(gòu)件，其設(shè)置于各所述室內(nèi)單元，用于調(diào)整從所述第一循環(huán)系統(tǒng)流入所述室內(nèi)單元的制冷劑的量；輸入構(gòu)件，其用于輸入對所述室內(nèi)單元設(shè)定的優(yōu)先度；以及控制構(gòu)件，其控制所述調(diào)整構(gòu)件來分配制冷劑，以在基于多個所述室內(nèi)單元各自的所述調(diào)溫對象的調(diào)溫目標(biāo)溫度和所述調(diào)溫對象的當(dāng)前的溫度求得的多個所述室內(nèi)單元各自所需的制冷劑的流量的合計超過能從所述室外單元向所述第一循環(huán)系統(tǒng)排出的制冷劑的流量的情況下，使所述室內(nèi)單元所需的流量的制冷劑從所述優(yōu)先度高的所述室內(nèi)單元起依次向所述室內(nèi)單元供給。[0014]發(fā)明效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，例如在由用戶輸入室內(nèi)單元對應(yīng)的優(yōu)先度后，根據(jù)該優(yōu)先程度來向室內(nèi)單元分配制冷劑。由此，能夠高效地對調(diào)溫對象調(diào)溫而無損于用戶的舒適性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是第一實施方式涉及的熱泵系統(tǒng)的框圖。
[0017]圖2是示出熱泵系統(tǒng)的配管系統(tǒng)的框圖。
[0018]圖3是示出熱泵系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的框圖。
[0019]圖4是控制裝置的框圖。
[0020]圖5是示出由控制裝置執(zhí)行的一連串的處理的流程圖。
[0021]圖6是第二實施方式涉及的熱泵系統(tǒng)的框圖。
[0022]圖7是示出室內(nèi)單元的控制系統(tǒng)的框圖。
[0023]圖8是示出由控制裝置執(zhí)行的一連串的處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]《第I實施方式》
[0025]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的第一實施方式。圖1是作為一例設(shè)置于辦公大樓100的熱泵系統(tǒng)10的框圖。辦公大樓100具有三個工作空間Al、A2、A3和熱水供給室BI。并且，熱泵系統(tǒng)10具有:室內(nèi)單元30A?30C，其配置于辦公大樓100的工作空間Al?A3 ;室內(nèi)單元40，其配置于熱水供給室BI ;以及室外單元20，其配置在辦公大樓100的屋頂。各室內(nèi)單元30A?30C、40通過用于使制冷劑循環(huán)的循環(huán)系統(tǒng)50與室外單元20連接。
[0026]圖2是示出熱泵系統(tǒng)10的配管系統(tǒng)的框圖。如圖2所示，室外單元20具有熱交換器23、壓縮機21、四通閥22。上述各部經(jīng)由制冷劑配管26連接。
[0027]熱交換器23例如是具有導(dǎo)熱管和散熱翅片以及用于使散熱翅片冷卻的電動風(fēng)扇的交叉翅片式的翅片管型熱交換器。該熱交換器23在熱泵系統(tǒng)10進行制冷運轉(zhuǎn)時作為冷凝器發(fā)揮作用，在熱泵系統(tǒng)10進行制熱運轉(zhuǎn)時作為蒸發(fā)器發(fā)揮作用。
[0028]壓縮機21例如是具備變頻電機的容積式壓縮機。該壓縮機21壓縮制冷劑并向四通閥22排出。
[0029]四通閥22是用于切換在熱交換器23流動的制冷劑的方向的閥。該四通閥22以下述方式進行切換:在熱泵系統(tǒng)10進行制冷運轉(zhuǎn)時使制冷劑向箭頭Aa所示的方向循環(huán)，在熱泵系統(tǒng)10進行制熱運轉(zhuǎn)時使制冷劑向箭頭Ab所示的方向循環(huán)。另外，作為制冷劑，采用氯氟烴R410A。
[0030]如圖1所示，如上所述地構(gòu)成的室外單元20設(shè)置在辦公大樓100的屋頂，在經(jīng)由作為第一循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)50供給的制冷劑與外部氣體之間進行熱交換。
[0031]室內(nèi)單元30A是用于冷卻或加熱作為調(diào)溫對象的室內(nèi)空氣的裝置。如圖2所示，室外單元30A具有熱交換器31和膨脹閥32。熱交換器31和膨脹閥32通過制冷劑配管35串聯(lián)連接。
[0032]熱交換器31具有與上述的熱交換器23同樣的結(jié)構(gòu)。該熱交換器23在流過該熱交換器23的制冷劑和室內(nèi)的空氣之間進行熱交換。[0033]膨脹閥32是作為用于調(diào)整在熱交換器31流動的制冷劑的流量的調(diào)整構(gòu)件發(fā)揮作用的電動膨脹閥。該膨脹閥42例如具備閥和調(diào)整該閥的開度的步進電機。
[0034]如圖1所示，如上所述地構(gòu)成的室內(nèi)單元30A例如設(shè)置于辦公大樓100的工作空間Al的頂壁。并且，室內(nèi)單元30A在經(jīng)由循環(huán)系統(tǒng)50供給的制冷劑和工作空間Al的內(nèi)部空氣之間進行熱交換。
[0035]室內(nèi)單元30B、30C具有與上述的室內(nèi)單元30A同樣的結(jié)構(gòu)。這些室內(nèi)單元30B、30C分別設(shè)置于辦公大樓100的工作空間A2、A3的頂壁。這些室內(nèi)單元30B、30C分別在經(jīng)由循環(huán)系統(tǒng)50供給的制冷劑和工作空間A2、A3的內(nèi)部空氣之間進行熱交換。
[0036]室內(nèi)單元40是用于冷卻或加熱作為調(diào)溫對象的自來水的裝置。如圖2所示，室內(nèi)單元40具有熱交換器41、膨脹閥42。熱交換器41和膨脹閥42通過制冷劑配管35串聯(lián)連接。
[0037]熱交換器41是板式的熱交換器。該熱交換器41在通過供水泵60流過該熱交換器41的自來水和制冷劑之間進行熱交換。
[0038]膨脹閥42是用于調(diào)整在熱交換器41流動的制冷劑的流量的電子式膨脹閥。該膨脹閥42例如具備閥和調(diào)整該閥的開度的步進電機。
[0039]如圖1所示，如上所述地構(gòu)成的室內(nèi)單元40設(shè)置于辦公大樓100的熱水供給室BI。并且，室內(nèi)單元40在經(jīng)由循環(huán)系統(tǒng)50供給的制冷劑和在自來水管61流動的自來水之間進行熱交換。由此，例如從自來水管61流到熱水供給器的自來水被預(yù)熱。
[0040]如圖2所示，構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)50的制冷劑配管50a、50b與構(gòu)成室外單元20的制冷劑配管26通過接頭24、25連接。并且，制冷劑配管50a、50b與構(gòu)成室內(nèi)單元30A?30B的制冷劑配管35通過接頭33、34連接。而且，構(gòu)成循環(huán)系統(tǒng)50的制冷劑配管50a、50b與構(gòu)成室內(nèi)單元40的制冷劑配管47通過接頭43、44連接。由此，構(gòu)成室內(nèi)單元30A?30C和室內(nèi)單元40相對于室外單元20并聯(lián)連接的熱泵式的制冷循環(huán)。
[0041]圖3是示出熱泵系統(tǒng)10的控制系統(tǒng)的框圖。如圖3所示，熱泵系統(tǒng)10的室外單元20具有室外控制單元120。
[0042]室外控制單元120與室內(nèi)單元30A?30C、40進行通信，從室內(nèi)單元30A?30C、40取得表示后述的優(yōu)先度P (η)和要求量Q的信息(要求量信息)。并且，室外控制單元120根據(jù)取得的要求量信息驅(qū)動壓縮機21。該室外控制單元120具有控制裝置201和驅(qū)動裝置202。
[0043]圖4是控制裝置201的框圖。如圖4所示，控制裝置201是具有CPU (CentralProcessing Unit,中央處理單元)201a、主存儲部201b、輔助存儲部201c、接口 201d以及將上述各部相互連接的總線201e的微型計算機。
[0044]主存儲部20Ib具有DRAM(Dynamic Random Access Memory,動態(tài)隨機存取存儲器)或者SRAM (Static Random Access Memory,靜態(tài)隨機存取存儲器)等易失性存儲器。該主存儲部201b作為CPU201a的作業(yè)區(qū)域使用。
[0045]輔助存儲部201c具有磁盤、閃存等非易失性存儲器。該輔助存儲部201c存儲由CPU201 a執(zhí)行的程序和與各種參數(shù)相關(guān)的信息。
[0046]接口 201d例如構(gòu)成為包括串行接口。CPU201a經(jīng)由該接口 201d分別與室內(nèi)單元30A?30C、40進行通信。[0047]回到圖3，驅(qū)動裝置202具有用于驅(qū)動壓縮機21所具備的變頻電機的變頻電路(inverter circuit)、用于驅(qū)動四通閥22的驅(qū)動電路。該驅(qū)動裝置202將基于控制裝置201的指示進行了頻率調(diào)制的頻率f的驅(qū)動電壓施加于構(gòu)成壓縮機21的變頻電機。由此，構(gòu)成壓縮機21的變頻電機以與頻率f對應(yīng)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。而且，驅(qū)動裝置202基于控制裝置201的指示驅(qū)動四通閥22，將在熱交換器23流動的制冷劑的方向切換至箭頭Aa所示的方向或者箭頭Ab所示的方向。
[0048]如圖3所示，室內(nèi)單元30A具有室內(nèi)控制單元130A。室內(nèi)控制單元130A是通過控制室內(nèi)單元30A的膨脹閥32來調(diào)整在熱交換器31流動的制冷劑的流量的裝置。該室內(nèi)控制單元130A具有控制裝置301、輸入部302、溫度傳感器303、閥驅(qū)動電路304。
[0049]輸入部302例如是配置在工作空間Al的壁面等的遙控裝置。該輸入部302具有由液晶顯示器和觸摸屏構(gòu)成的⑶I (Graphical User Interface,圖形用戶界面)或者由輸入鍵等構(gòu)成的界面。用戶通過輸入部302能夠向控制裝置301輸入各種各樣的信息。向控制裝置301輸入的信息例如為對工作空間Al的設(shè)定溫度、表示來自室內(nèi)單元30A的風(fēng)量的信息、以及表示后述的室內(nèi)單元30A的優(yōu)先度P(n)的信息等。
[0050]優(yōu)先度P(n)能夠以數(shù)字輸入。例如，在優(yōu)先度為三級的情況下，優(yōu)先度為“3”的室內(nèi)單元的優(yōu)先度最高，優(yōu)先度為“2”的室內(nèi)單元的優(yōu)先度次高，優(yōu)先度為“I”的室內(nèi)單元的優(yōu)先度最低。在本實施方式中，作為一例，如下表所示地設(shè)定各室內(nèi)單元的優(yōu)先度。
[0051]【表1】
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵系統(tǒng)，其具備: 多個室內(nèi)單元，其在調(diào)溫對象與制冷劑之間進行熱交換； 室外單元，其在外部氣體與制冷劑之間進行熱交換； 第一循環(huán)系統(tǒng)，其使制冷劑在多個所述室內(nèi)單元和所述室外單元之間循環(huán)； 調(diào)整構(gòu)件，其設(shè)置于各所述室內(nèi)單元，用于調(diào)整從所述第一循環(huán)系統(tǒng)流入所述室內(nèi)單元的制冷劑的量； 輸入構(gòu)件，其用于輸入對所述室內(nèi)單元設(shè)定的優(yōu)先度；以及 控制構(gòu)件，其控制所述調(diào)整構(gòu)件來分配制冷劑，以在基于多個所述室內(nèi)單元各自的所述調(diào)溫對象的調(diào)溫目標(biāo)溫度和所述調(diào)溫對象的當(dāng)前的溫度求得的多個所述室內(nèi)單元各自所需的制冷劑的流量的合計超過能從所述室外單元向所述第一循環(huán)系統(tǒng)排出的制冷劑的流量的情況下，使所述室內(nèi)單元所需的流量的制冷劑從所述優(yōu)先度高的所述室內(nèi)單元起依次向所述室內(nèi)單元供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵系統(tǒng)，其中，所述控制構(gòu)件根據(jù)所述室內(nèi)單元要求的制冷劑的流量的比來分配所述制冷劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱泵系統(tǒng)，其中，所述控制構(gòu)件控制所述調(diào)整構(gòu)件以向優(yōu)先度最高的所述室內(nèi)單元供給該室內(nèi)單元所要求的流量的制冷劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱泵系統(tǒng)，其中，所述控制構(gòu)件將向優(yōu)先度最高的所述室內(nèi)單元供給該室內(nèi)單元所要求的流量的制冷劑后的剩余制冷劑分配給其他所述室內(nèi)單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵系統(tǒng)，其中，將所述剩余制冷劑與其他所述室內(nèi)單元所要求的比對應(yīng)地分配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項所述的熱泵系統(tǒng)，其中，所述第一循環(huán)系統(tǒng)，在多個所述室內(nèi)單元所要求的制冷劑的流量的合計超過從所述室外單元排出的制冷劑的最大流量的情況下，使從所述室外單元排出的制冷劑的熱量比多個所述室內(nèi)單元所要求的制冷劑的流量的合計為從所述室外單元排出的制冷劑的最大流量以下時增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任意一項所述的熱泵系統(tǒng)，其中， 所述室內(nèi)單元具備: 第二循環(huán)系統(tǒng)，其用于使與 在所述第一循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)的制冷劑之間進行熱交換的制冷劑循環(huán)； 壓縮機，其使所述第二循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑循環(huán)； 第一熱交換構(gòu)件，其通過在所述第一循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑與所述第二循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑之間進行熱交換，而作為所述第二循環(huán)系統(tǒng)的蒸發(fā)熱源發(fā)揮作用；以及 算出構(gòu)件，其基于所述熱交換構(gòu)件所需的熱量和所述壓縮機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來求得對所述室外單元要求的要求熱量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱泵系統(tǒng)，其中，所述算出構(gòu)件使用所述熱交換構(gòu)件所需的熱量和向所述壓縮機的輸入來算出所述要求熱量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱泵系統(tǒng)，其中，所述算出構(gòu)件使用所述熱交換構(gòu)件所需的熱量和所述壓縮機的性能系數(shù)來算出所述要求熱量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9的任意一項所述的熱泵系統(tǒng)，其中， 所述室內(nèi)單元具備第二熱交換構(gòu)件，所述第二熱交換構(gòu)件在所述第二循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)的制冷劑與流過熱水供給系統(tǒng)的作為所述調(diào)溫對象的水之間進行熱交換， 在所述第二循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)的制冷劑的臨界溫度在60°C以上。
11.一種控制裝置，其具備如下的構(gòu)件: 求得通過多個室內(nèi)單元各自的調(diào)溫對象的調(diào)溫目標(biāo)溫度和所述調(diào)溫對象的當(dāng)前的溫度求得的多個所述室內(nèi)單元各自所需的制冷劑的流量的構(gòu)件； 算出所述室內(nèi)單元各自所需的制冷劑的流量的合計量的構(gòu)件；以及 控制所述室內(nèi)單元的分配構(gòu)件的構(gòu)件，以在所述合計量超過從室外單元向所述室內(nèi)單元供給的制冷劑的量的情況下，使所述室內(nèi)單元所需的流量的制冷劑從優(yōu)先度高的所述室內(nèi)單元起依次向所述室內(nèi)單元供給。
12.一種調(diào)溫方法，其具備如下的步驟: 求得通過多個室內(nèi)單元各自的調(diào)溫對象的調(diào)溫目標(biāo)溫度和所述調(diào)溫對象的當(dāng)前的溫度求得的、多個所述室內(nèi)單元各自所需的制冷劑的流量； 算出所述室內(nèi)單元各自所需的制冷劑的流量的合計量；以及 向所述室內(nèi)單元分配所述制冷劑，以在所述合計量超過從室外單元向所述室內(nèi)單元供給的制冷劑的量的情況下，使所述室內(nèi)單元所需的流量的制冷劑從優(yōu)先度高的所述室內(nèi)單元起依次向所述室內(nèi)單元供給。
13.一種程序，用于使計算機執(zhí)行如下的步驟: 求得通過多個室內(nèi)單元各 自的調(diào)溫對象的調(diào)溫目標(biāo)溫度和所述調(diào)溫對象的當(dāng)前的溫度求得的多個所述室內(nèi)單元各自所需的制冷劑的流量； 算出所述室內(nèi)單元各自所需的制冷劑的流量的合計量；以及 控制所述室內(nèi)單元的分配構(gòu)件，以在所述合計量超過從室外單元向所述室內(nèi)單元供給的制冷劑的量的情況下，使所述室內(nèi)單元所需的流量的制冷劑從優(yōu)先度高的所述室內(nèi)單元起依次向所述室內(nèi)單元供給。
【文檔編號】F24F11/02GK103890502SQ201180074372
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月24日
【發(fā)明者】田中航祐, 高下博文, 川越智一 申請人:三菱電機株式會社