CN104813117B - 空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

控制装置在制热运转时执行基于中压的目标值与中压检测装置的检测结果或者预测值的偏差来对第2节流装置的开度加以控制的中压控制,无论在制热运转时以及制冷运转时的任意时段,都基于压缩机的排出制冷剂温度的目标值或者排出制冷剂温度所涉及的目标值、和排出制冷剂温度检测装置的检测结果或者利用该检测结果演算的排出制冷剂温度所涉及的值来对第3节流装置的开度加以控制,对经由喷射配管向压缩机的吸入侧供给的制冷剂的流量进行调整。

Description

空气调节装置
技术领域
本发明涉及例如楼房用多联空调等所应用的空气调节装置。
背景技术
提出以下冷冻装置:在冷凝器的下游侧连接有受液器,将该受液器所储存的液体制冷剂经由液体喷射回路向压缩机供给,降低压缩机的排出制冷剂温度(例如参照专利文献1)。
作为专利文献1所记载的技术,检测压缩机的排出制冷剂温度,根据该检测温度使流量调整阀的开度变化,控制喷射流量。
另外,提出各种热泵空调机:具备四通阀,将制冷剂的流动切换成反方向,执行制冷以及制热(例如参照专利文献2)。
作为专利文献2所记载的技术,在压缩机与将室内热交换器和室外热交换器连接起来的配管之间,连接有喷射配管,能够将在该配管中流动的液体制冷剂向压缩机供给。
进而,提出以下空气调节装置:具备多个电磁阀,除了制冷以及制热之外,还可以执行制冷制热混合存在运转(例如参照专利文献3)。
作为专利文献3所记载的技术,为了在制热时的喷射过程中,将中间压力的制冷剂(以下称为中压制冷剂)向压缩机喷射,在喷射回路设置节流装置。
这样,作为专利文献1~3所记载的技术,向压缩机喷射液体制冷剂,降低压缩机的排出制冷剂温度,抑制压缩机发生损伤这样的情形。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-260262号公报(例如参照图1)
专利文献2:日本特开平8-210709号公报(例如参照图1)
专利文献3:日本特开2010-139205号公报(例如参照图1)
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1的冷冻装置执行的是在制冷剂的流动方向朝一个方向流动的情况下的喷射,例如并没有设想制冷剂的流动方向变成反向的情况下的喷射。另外,关于专利文献2所记载的空气调节装置,即使在将制冷剂的流动方向切换成反向的情况下,也能够执行喷射,但并没有设想在执行制冷制热混合存在运转时进行喷射的情形。
即,专利文献1、2所记载的技术限定了进行喷射时的运转模式,与之相应地,存在有可能损害利便性的可能性这样的课题。
专利文献3所记载的技术虽能够在制冷、制热以及制冷制热混合存在运转时进行喷射,但并没有对喷射回路的节流装置的开度进行特别限定,因此不能根据状况使中压制冷剂的压力变化。
即,专利文献3所记载的技术并不是根据运转模式来控制中压制冷剂的压力,与之相应地,容易产生压缩机的损伤,存在空气调节装置的动作的稳定性、可靠性降低这样的课题。
本发明是为了解决上述课题而做出的,其目的在于提供不依赖于运转模式即可使压缩机的排出制冷剂温度降低从而提高动作的稳定性且可靠性高的空气调节装置。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的空气调节装置,该空气调节装置具有压缩机、制冷剂流路切换装置、第1热交换器、第1节流装置以及第2热交换器,它们经由制冷剂配管连接,构成制冷剂循环回路,其特征在于,上述空气调节装置具有:第2节流装置,该第2节流装置设置在制热运转时的第1热交换器的上游侧;储蓄器,该储蓄器设置在上述压缩机的上游侧,用于储存剩余制冷剂;吸入喷射配管,该吸入喷射配管的一侧与制热运转时的上述第2节流装置的上游侧连接,另一侧与位于上述压缩机的吸入侧和上述储蓄器之间的流路连接;第3节流装置,该第3节流装置设置于上述吸入喷射配管;中压检测装置,该中压检测装置检测制热运转时的上述第2节流装置的上游侧的制冷剂压力或者制冷剂饱和温度;排出制冷剂温度检测装置,该排出制冷剂温度检测装置检测上述压缩机的排出制冷剂温度;以及控制装置,该控制装置基于上述中压检测装置以及上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果来控制上述第2节流装置以及上述第3节流装置的开度;在上述制冷剂配管的内部,将排出制冷剂温度比R410A更高的制冷剂作为制冷剂并使之循环,上述控制装置,在制热运转时,执行基于中压的目标值与上述中压检测装置的检测结果或者预测值的偏差来控制上述第2节流装置的开度的中压控制,在制热运转时以及制冷运转时的任意时段,基于上述压缩机的排出制冷剂温度的目标值或者排出制冷剂温度所涉及的目标值以及上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果或者利用该检测结果演算出来的排出制冷剂温度所涉及的值,控制上述第3节流装置的开度,调整经由上述吸入喷射配管向上述压缩机的吸入侧供给的制冷剂的流量。
发明的效果
根据本发明所涉及的空气调节装置,由于具有上述构成,所以,可获得不依赖于运转模式即可降低压缩机的排出制冷剂温度从而提高动作的稳定性且可靠性高的空气调节装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的空气调节装置的设置例的概略图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的空气调节装置的回路构成例。
图3是说明图2所示的空气调节装置的全制冷运转时的制冷剂以及热介质的流动的图。
图4是图3所示的全制冷运转时的p-h线图(压力-热焓线图)。
图5是说明图2所示的空气调节装置的全制热运转时的制冷剂以及热介质的流动的图。
图6是图5所示的全制热运转时的p-h线图。
图7是说明图2所示的空气调节装置的制冷主体运转时的制冷剂以及热介质的流动的图。
图8是图7所示的制冷主体运转时的p-h线图。
图9是说明图2所示的空气调节装置的全制热运转时的制冷剂以及热介质的流动的图。
图10是图9所示的制热主体运转时的p-h线图。
图11是表示本发明的实施方式1所涉及的空气调节装置的中压控制和起动控制以及稳定控制的动作的流程图。
图12是表示本发明的实施方式1所涉及的空气调节装置的中压控制的动作的流程图。
图13是表示本发明的实施方式1所涉及的空气调节装置的稳定控制的动作的流程图。
图14是用于对三点预测进行说明的图表。
图15是表示本发明的实施方式1所涉及的空气调节装置的起动控制的动作的流程图。
图16是表示本发明的实施方式1所涉及的空气调节装置的起动控制所使用的结束判定旗标的状态的图表。
图17是与图2所示的回路构成例不同的回路构成的说明图。
图18是表示本发明的实施方式2所涉及的空气调节装置的起动控制的动作的流程图。
图19是表示本发明的实施方式3所涉及的空气调节装置的起动控制的动作的流程图。
图20是对本发明的实施方式4所涉及的空气调节装置的压缩机所吸入的制冷剂的干度进行求算的演算流程图。
图21是表示制冷剂与冷冻机油的混合物的粘度的举动的图表。
具体实施方式
实施方式1.
基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的空气调节装置的设置例的概略图。基于图1对空气调节装置的设置例进行说明。本空气调节装置通过利用使制冷剂以及热介质循环的冷冻循环(制冷剂循环回路A、热介质循环回路B),使得各室内机作为运转模式可自由选择制冷模式或者制热模式。另外,包括图1在内,在以下的附图中存在各构成部件的大小关系与实际的大小关系不同的情况。
在图1中,本实施方式所涉及的空气调节装置具有:作为热源机的1台室外机1、多台室内机2、介于室外机1与室内机2之间的热介质变换机3。热介质变换机3借助制冷剂(热源侧制冷剂)与热介质进行热交换。室外机1和热介质变换机3通过导通制冷剂的制冷剂配管4而连接。热介质变换机3和室内机2通过导通热介质的配管(热介质配管)5而连接。并且,在室外机1中生成的冷能或者热能经由热介质变换机3向室内机2传递。
室外机1通常配置在楼房等建筑物9之外的空间(例如屋顶等)即室外空间6,经由热介质变换机3向室内机2供给冷能或者热能。室内机2配置在建筑物9的内部的空间(例如居室等)即室内空间7中能够供给制冷用空气或者制热用空气的位置,对作为空调对象空间的室内空间7供给制冷用空气或者制热用空气。热介质变换机3作为与室外机1以及室内机2不同的框体,构成为能够设置在与室外空间6以及室内空间7不同的位置,分别通过制冷剂配管4以及配管5与室外机1以及室内机2连接,将从室外机1供给来的冷能或者热能向室内机2传递。
如图1所示那样,在本实施方式所涉及的空气调节装置中,室外机1和热介质变换机3利用2根制冷剂配管4而连接,热介质变换机3和各室内机2利用2根配管5而连接。这样,在本实施方式所涉及的空气调节装置中,通过利用2根配管(制冷剂配管4、配管5)将各单元(室外机1、室内机2以及热介质变换机3)连接起来,施工变得容易。
另外,在图1中,例示出以下状态:热介质变换机3设置在建筑物9的内部但与室内空间7不同的空间即顶棚背侧等空间(以下简称为空间8)。热介质变换机3也能够设置在除此以外的电梯等所处的共用空间等。另外,在图1以及图2中,例示出了室内机2为顶棚盒型的情况,但并不限定于此,也可以是顶棚嵌入型或顶棚悬吊式等,只要向室内空间7直接或者通过管道等吹出制热用空气或者制冷用空气则可以是任何类型。
在图1中,例示了室外机1设置于室外空间6的情况,但并不限定于此。例如室外机1也可以设置在带有换气口的机械室等被包围的空间,若能够通过排气管道将废热排出到建筑物9之外则也可以设置在建筑物9的内部,或者还可以使用水冷式的室外机1而设置在建筑物9的内部。无论在何种场所设置室外机1,都不会发生什么特别的问题。
另外,热介质变换机3也可以设置在室外机1的附近。但是,若从热介质变换机3到室内机2的距离过长,则热介质的运送动力就会变得相当大,需要留意的是节能效果会有所降低。进而,并不将室外机1、室内机2以及热介质变换机3的连接台数限定为图1以及图2所图示的台数,只要根据设置本实施方式所涉及的空气调节装置的建筑物9来确定台数即可。
图2是本实施方式1所涉及的空气调节装置(以下称为空气调节装置100)的回路构成例。基于图2对空气调节装置100的详细构成进行说明。
如图2所示那样,室外机1和热介质变换机3经由热介质变换机3所具备的热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b借助制冷剂配管4而连接。另外,热介质变换机3和室内机2也经由热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b借助配管5而连接。另外,关于制冷剂配管4将在后面详细叙述。
空气调节装置100具有使制冷剂循环的冷冻循环即制冷剂循环回路A以及使热介质循环的热介质循环回路B,各室内机2能够选择制冷运转、制热运转。并且,能够进行以下模式运转:所有正在动作的室内机2都执行制冷运转的模式即全制冷运转模式;所有正在动作的室内机2都执行制热运转的模式即全制热运转模式;执行制冷运转和制热运转的室内机混合存在的模式即制冷制热混合存在运转模式。另外,在制冷制热混合存在运转模式下,具有制冷负荷大的制冷主体运转模式以及制热负荷大的制热主体运转模式。通过图3~图10的说明对全制冷运转模式、全制热运转模式、制冷主体运转模式以及制热主体运转模式进行详细说明。
[室外机1]
在室外机1中,通过制冷剂配管4串联连接并搭载有压缩机10、四通阀等第1制冷剂流路切换装置11、热源侧热交换器12和储蓄器19。
另外,在室外机1中,设置有第1连接配管4a、第2连接配管4b、止回阀13a、止回阀13b、止回阀13c以及止回阀13d。
进而,在室外机1中,设置有分支部27a、分支部27b、开闭装置24、逆流防止装置20、节流装置14a、节流装置14b、中压检测装置32、排出制冷剂温度检测装置37、吸入制冷剂温度检测装置38、分支制冷剂温度检测装置33、高压检测装置39、吸入压力检测装置60、压缩机罩温度检测装置61、吸入喷射配管4c、分支配管4d、控制装置50。
压缩机10吸入制冷剂,将该制冷剂压缩成高温高压的状态,可以由例如能够控制容量的变换器压缩机等构成。压缩机10的排出侧与第1制冷剂流路切换装置11连接,吸入侧与吸入喷射配管4c以及储蓄器19连接。压缩机10是低压罩型的压缩机,在密闭容器内具有压缩室,密闭容器内成为低压的制冷剂压力环境,在压缩室中吸入密闭容器内的低压制冷剂并进行压缩。并且,压缩机10与连接在位于压缩机10的吸入侧与储蓄器19之间的制冷剂配管4上的吸入喷射配管4c相连接,能够将高压或者中压的制冷剂向吸入喷射配管4c供给。
压缩机10的下部能够供从压缩机10的吸入侧流进来的制冷剂以及油(冷冻机油)流入。另外,压缩机10具有配置马达并对从压缩机10的下部流入的制冷剂进行压缩的中间部。进而,在压缩机10的上部,设有由密闭容器构成的排出室,能够将由中间部压缩过的制冷剂以及油排出。这样,压缩机10具有像压缩机10的上部那样暴露于高温高压制冷剂的部分、以及像压缩机10的下部那样暴露于低温低压制冷剂的部分,因而,构成压缩机10的密闭容器的温度成为其中间的温度。另外,在压缩机10的运转中,借助对中间部的马达供给的电流而使马达发热。因此,被吸入压缩机10的低温低压的气液二相制冷剂由压缩机10的密闭容器和马达加热。
第1制冷剂流路切换装置11切换制热运转时(全制热运转模式时以及制热主体运转模式时)的制冷剂的流动以及制冷运转时(全制冷运转模式时以及制冷主体运转模式时)的制冷剂的流动。另外,在图2中,图示了第1制冷剂流路切换装置11将压缩机10的排出侧与第1连接配管4a连接,而且将热源侧热交换器12与储蓄器19连接的状态。
热源侧热交换器12在制热运转时作为蒸发器发挥功能,在制冷运转时作为冷凝器(或者散热器)发挥功能,在从图示省略的风扇等送风机供给的空气与制冷剂之间进行热交换,将该制冷剂蒸发气化或者冷凝液化。热源侧热交换器12的一侧与第1制冷剂流路切换装置11连接,另一侧与设有止回阀13a的制冷剂配管4连接。
储蓄器19设在压缩机10的吸入侧,储存过剩的制冷剂。储蓄器19的一侧与第1制冷剂流路切换装置11连接,另一侧与压缩机10的吸入侧连接。
止回阀13a设在位于热源侧热交换器12与热介质变换机3之间的制冷剂配管4上,仅在规定的方向(从室外机1向热介质变换机3的方向)允许制冷剂的流动。止回阀13b设在第1连接配管4a上,在制热运转时使从压缩机10排出的制冷剂向热介质变换机3流通。止回阀13c设在第2连接配管4b上,在制热运转时使从热介质变换机3返回来的制冷剂向压缩机10的吸入侧流通。止回阀13d设在位于热介质变换机3与第1制冷剂流路切换装置11之间的制冷剂配管4上,仅在规定的方向(从热介质变换机3向室外机1的方向)允许制冷剂的流动。
第1连接配管4a在室外机1内将位于第1制冷剂流路切换装置11与止回阀13d之间的制冷剂配管4和位于止回阀13a与热介质变换机3之间的制冷剂配管4连接。
第2连接配管4b在室外机1内将位于止回阀13d与热介质变换机3之间的制冷剂配管4和位于热源侧热交换器12与止回阀13a之间的制冷剂配管4连接。通过设置第1连接配管4a、第2连接配管4b、止回阀13a~13d,无论与室内机2所要求的运转如何,都能够将向热介质变换机3流入的制冷剂的流动设为一定方向。
两个分支部27(分支部27a、分支部27b)使流入的制冷剂分支。分支部27a的制冷剂流入侧与设有止回阀13a的制冷剂配管4相连接,制冷剂流出侧的一方与将室外机1和热介质变换机3连接的制冷剂配管4连接,制冷剂流出侧的另一方与分支配管4d连接。另外,分支部27b的制冷剂流入侧与将热介质变换机3和室外机1连接的制冷剂配管4相连接,制冷剂流出侧的一方与设有止回阀13d的制冷剂配管4以及第2连接配管4b连接,制冷剂流出侧的另一方与分支配管4d连接。另外,分支部27可以由例如Y接头或T接头等构成。
在分支部27中,根据空气调节装置100的运转模式,流入液体制冷剂或者气液二相制冷剂。例如在制冷主体运转模式的情况下,在分支部27a中流过气液二相制冷剂,在全制热运转模式以及制热主体运转模式的情况下,在分支部27b中流过气液二相制冷剂。于是,分支部27为了均匀分配气液二相制冷剂,构造成以制冷剂从下往上流动之后分支成两部分那样的构成状态进行分流。即,将分支部27的制冷剂流入侧作为下侧(重力方向的下),将分支部27的制冷剂流出侧(双方)作为上侧(重力方向的上)。由此,能够将流入分支部27的气液二相制冷剂均匀地分配,能够抑制空气调节装置100的空调能力的降低。
开闭装置24进行分支部27a与吸入喷射配管4c之间的流路的开闭。开闭装置24在以全制冷运转模式进行喷射的情况以及以制冷主体运转模式进行喷射的情况下打开,在不喷射的情况下关闭。并且,开闭装置24在全制热运转模式以及制热主体运转模式下关闭。开闭装置24设置在分支配管4d上,一方与分支部27a连接,另一侧与吸入喷射配管4c连接。另外,开闭装置24只要是像能够切换开闭的电磁阀、能够使开口面积的电子式膨胀阀等那样切换流路的开闭即可。
逆流防止装置20在以全制热运转模式进行喷射的情况以及以制热主体运转模式进行喷射的情况下使制冷剂从分支部27b向吸入喷射配管4c流动。另外,逆流防止装置20在以全制冷运转模式进行喷射的情况以及以制冷主体运转模式进行喷射的情况下,关闭。另外,逆流防止装置20在图2中图示出了止回阀情况的例子,但也可以是可切换开闭的电磁阀、能够使开口面积变化的电子式膨胀阀等。
中压检测装置32检测在分支部27b与节流装置14a之间流动的制冷剂的压力。即,中压检测装置32检测由热介质变换机3的节流装置16减压而返回室外机1的中压的制冷剂的压力。该中压检测装置32设在分支部27b与节流装置14a之间。
高压检测装置39检测由压缩机10压缩成高压的制冷剂的压力。高压检测装置39在与压缩机10的排出侧连接的制冷剂配管4上。
中压检测装置32以及高压检测装置39可以是压力传感器,但也可以由温度传感器构成。即,也可以基于检测到的温度,由控制装置50通过演算来得到中压。
排出制冷剂温度检测装置37检测从压缩机10排出的制冷剂的温度,设在与压缩机10的排出侧连接的制冷剂配管4上。
吸入制冷剂温度检测装置38检测流入压缩机10的制冷剂的温度,设置在储蓄器19的下游侧的制冷剂配管4上。
分支制冷剂温度检测装置33检测流入分支部27a的制冷剂温度,设在分支部27a的流入侧的流路上。
吸入压力检测装置60检测吸入到压缩机10的制冷剂的压力,设在储蓄器19的上游侧的制冷剂配管4上。
压缩机罩温度检测装置61检测压缩机10的罩的温度,设在压缩机10的罩的下部。另外,设置压缩机罩温度检测装置61的压缩机10一般是低压罩构造的压缩机,在密闭容器(=罩)内具有压缩室,密闭容器内成为低压的制冷剂压力环境,向压缩室吸入密闭容器内的低压制冷剂并进行压缩,在实施方式1中并不限定于这样的压缩机。
两个节流装置14(节流装置14a、14b)具有作为减压阀或膨胀阀的功能,对制冷剂进行减压并使其膨胀。节流装置14a设在第2连接配管4b(后述的全制热运转模式以及制热主体运转模式下的从分支部27b至热源侧热交换器12的流路),设在止回阀13c的上游侧。另外,节流装置14b设在吸入喷射配管4c。在节流装置14a中,在全制热运转模式以及制热主体运转模式的情况下,流入气液二相制冷剂。另外,在节流装置14b中,在全制冷运转模式时流入液体制冷剂,在制冷主体运转模式、全制热运转模式以及制热主体运转模式的情况下,流入气液二相状态的制冷剂。
节流装置14a可以由能够使开口面积变化的电子式膨胀阀构成。若节流装置14a由电子式膨胀阀构成,则能够将节流装置14a的上游侧的压力控制成任意的压力。另外,节流装置14a并不限定于电子式膨胀阀,虽控制性稍许变差,但也可以组合小型的电磁阀等来选择多个开口面积,或是作为毛细管根据制冷剂的压力损失来形成中压。
另外,关于节流装置14b,也可以由能够使开口面积变化的电子式膨胀阀构成。该节流装置14b在喷射的情况下控制节流装置14b的开口面积,以便排出制冷剂温度检测装置37所检测的压缩机10的排出制冷剂温度不会变得过高。
吸入喷射配管4c是向压缩机10供给液体制冷剂的配管。在此,所谓吸入喷射,是指向压缩机10与储蓄器19之间的制冷剂配管4,也就是压缩机10的吸入侧供给液体制冷剂。
吸入喷射配管4c的一侧与分支配管4d连接,另一侧与连接储蓄器19与压缩机10的制冷剂配管4连接。在吸入喷射配管4c上设置节流装置14b。
分支配管4d是用于在向压缩机10喷射的情况下将制冷剂导入吸入喷射配管4c的配管。分支配管4d与分支部27a、分支部27b以及吸入喷射配管4c连接。在分支配管4d上设有逆流防止装置20以及开闭装置24。
控制装置50由微机等构成,基于各种检测装置的检测信息以及来自遥控器的指示进行控制,除了上述的促动器的控制之外,还控制压缩机10的驱动频率、附设于热源侧热交换器12的送风机的转速(包括接通/断开(ON/OFF))、开闭装置24的开闭、节流装置14的开度(节流量)、第1制冷剂流路切换装置11的切换、以及热介质变换机3以及室内机2所设有的各种设备等,执行后述的各运转模式。
该控制装置50在全制冷运转模式以及制冷主体运转模式时打开开闭装置24,通过调整节流装置14b的开度而能控制所喷射的制冷剂的流量。另外,控制装置50在全制热运转模式以及制热主体运转模式时关闭开闭装置24,调整节流装置14a以及节流装置14b的开度,由此能够控制所喷射的制冷剂的流量。并且,通过对压缩机10进行喷射,能够降低从压缩机10排出的制冷剂的温度。另外,关于具体的控制动作,将在后述的各运转模式的动作说明中进行说明。
另外,在进行喷射的情况下,关于节流装置14a,控制装置50若在全制热运转模式以及制热主体运转模式时,控制节流装置14a的开度,以便中压检测装置32所检测的中压成为一定值(目标值)或者收敛于目标范围,则由节流装置14b进行的排出制冷剂温度的控制变得稳定。
更详细来讲,控制装置50若控制节流装置14a的开度,以便中压检测装置32的检测压力、或者中压检测装置32的检测温度的饱和压力、或者中压检测装置32的检测温度、或者中压检测装置32的检测压力的饱和温度成为一定值(目标值),或者收敛于目标范围,则由节流装置14b进行的排出制冷剂温度的控制变得稳定。
另外,在进行喷射的情况下,关于节流装置14b,控制装置50可以控制节流装置14b的开口面积,以便排出制冷剂温度检测装置37所检测的压缩机10的排出制冷剂温度不会变得过高。
更详细来讲,在判断出排出制冷剂温度超过一定值(例如110℃等)时,既可以控制成每隔例如10个脉冲而将节流装置14b打开一定的开度量,也可以控制节流装置14b的开度以便排出制冷剂温度成为目标值(例如100℃),也可以控制成排出制冷剂温度成为目标值(例如100℃)以下,还可以控制成排出制冷剂温度进入目标范围内(例如90℃至100℃之间)。
进而,控制装置50根据排出制冷剂温度检测装置37的检测温度和高压检测装置39的检测压力求算压缩机10的排出过热度,既可以控制节流装置14b的开度以便排出过热度成为目标值(例如40℃),也可以控制成排出过热度成为目标值(例如40℃)以下,还可以控制成排出过热度进入目标范围内(例如20℃至40℃之间)。
[室内机2]
在室内机2中,分别搭载有利用侧热交换器26。该利用侧热交换器26通过配管5与热介质变换机3的热介质流量调整装置25和第2热介质流路切换装置23连接。该利用侧热交换器26在从图示省略的风扇等送风机供给的空气与热介质之间进行热交换,生成用于向室内空间7供给的制热用空气或者制冷用空气。
在该图2中,例示了4台室内机2与热介质变换机3连接的情况,从纸面下方起图示为室内机2a、室内机2b、室内机2c、室内机2d。另外,根据室内机2a~室内机2d,利用侧热交换器26也从纸面下侧起图示为利用侧热交换器26a、利用侧热交换器26b、利用侧热交换器26c、利用侧热交换器26d。另外,与图1同样,室内机2的连接台数并不限定于图2所示的4台。
[热介质变换机3]
在热介质变换机3中,搭载有两个热介质间热交换器15、两个节流装置16、两个开闭装置17、两个第2制冷剂流路切换装置18、两个泵21、四个第1热介质流路切换装置22、四个第2热介质流路切换装置23和四个热介质流量调整装置25。
两个热介质间热交换器15(热介质间热交换器15a、热介质间热交换器15b)作为冷凝器(散热器)或者蒸发器发挥功能,通过制冷剂与热介质进行热交换,将室外机1生成并储存于制冷剂的冷能或者热能向热介质传递。热介质间热交换器15a设置在制冷剂循环回路A中的节流装置16a与第2制冷剂流路切换装置18a之间,用于全制冷运转模式时的热介质的冷却、全制热运转模式时的热介质的加热、以及制冷制热混合存在运转模式时的热介质的冷却。另外,热介质间热交换器15b设置在制冷剂循环回路A中的节流装置16b与第2制冷剂流路切换装置18b之间,用于全制冷运转模式时的热介质的冷却、全制热运转模式时的热介质的加热、以及制冷制热混合存在运转模式时的热介质的加热。
两个节流装置16(节流装置16a、节流装置16b)具有作为减压阀或膨胀阀的功能,对制冷剂进行减压并使其膨胀。节流装置16a相对于制冷运转时的制冷剂的流动设在热介质间热交换器15a的上游侧。节流装置16b相对于制冷运转时的制冷剂的流动设在热介质间热交换器15b的上游侧。两个节流装置16可以由能够进行开度可变控制的结构例如电子式膨胀阀等构成。
两个开闭装置17(开闭装置17a、开闭装置17b)由双向阀等构成,对制冷剂配管4进行开闭。开闭装置17a设置在制冷剂的入口侧的制冷剂配管4上。开闭装置17b设在将制冷剂的入口侧与出口侧的制冷剂配管4连接起来的配管上。两个第2制冷剂流路切换装置18(第2制冷剂流路切换装置18a、第2制冷剂流路切换装置18b)由四通阀等构成,根据运转模式来切换制冷剂的流动。第2制冷剂流路切换装置18a相对于制冷运转时的制冷剂的流动设在热介质间热交换器15a的下游侧。第2制冷剂流路切换装置18b相对于全制冷运转时的制冷剂的流动设在热介质间热交换器15b的下游侧。
两个泵21(泵21a、泵21b)使在配管5导通的热介质循环。泵21a设在位于热介质间热交换器15a与第2热介质流路切换装置23之间的配管5上。泵21b设在位于热介质间热交换器15b与第2热介质流路切换装置23之间的配管5上。两个泵21可以由例如能够进行容量控制的泵等构成。
四个第1热介质流路切换装置22(第1热介质流路切换装置22a~第1热介质流路切换装置22d)由三通阀等构成,切换热介质的流路。第1热介质流路切换装置22设有与室内机2的设置台数对应的个数(在此为四个)。第1热介质流路切换装置22的三通之中的一个与热介质间热交换器15a连接,三通之中的一个与热介质间热交换器15b连接,三通之中的一个与热介质流量调整装置25连接,设在利用侧热交换器26的热介质流路的出口侧。另外,与室内机2对应地,从纸面下侧起图示出第1热介质流路切换装置22a、第1热介质流路切换装置22b、第1热介质流路切换装置22c、第1热介质流路切换装置22d。
四个第2热介质流路切换装置23(第2热介质流路切换装置23a~第2热介质流路切换装置23d)由三通阀等构成,切换热介质的流路。第2热介质流路切换装置23设有与室内机2的设置台数对应的个数(在此为四个)。第2热介质流路切换装置23的三通之中的一个与热介质间热交换器15a连接,三通之中的一个与热介质间热交换器15b连接,三通之中的一个与利用侧热交换器26连接,设在利用侧热交换器26的热介质流路的入口侧。另外,与室内机2对应地,从纸面下侧起图示出第2热介质流路切换装置23a、第2热介质流路切换装置23b、第2热介质流路切换装置23c、第2热介质流路切换装置23d。
四个热介质流量调整装置25(热介质流量调整装置25a~热介质流量调整装置25d)由能够控制开口面积的双向阀等构成,对在配管5中流动的流量进行控制。热介质流量调整装置25设有与室内机2的设置台数对应的个数(在此为四个)。热介质流量调整装置25的一侧与利用侧热交换器26连接,另一侧与第1热介质流路切换装置22连接,设在利用侧热交换器26的热介质流路的出口侧。另外,与室内机2对应地,从纸面下侧起图示出热介质流量调整装置25a、热介质流量调整装置25b、热介质流量调整装置25c、热介质流量调整装置25d。另外,也可以将热介质流量调整装置25设在利用侧热交换器26的热介质流路的入口侧。
另外,在热介质变换机3中设有各种检测装置(两个第1温度传感器31、四个第2温度传感器34、四个第3温度传感器35以及一个压力传感器36)。由这些检测装置检测到的信息(温度信息、压力信息)被送往对空气调节装置100的动作进行总括控制的控制装置(图示省略),被利用于针对压缩机10的驱动频率、图示省略的送风机的转速、第1制冷剂流路切换装置11的切换、泵21的驱动频率、第2制冷剂流路切换装置18的切换、热介质的流路的切换等的控制。
两个第1温度传感器31(第1温度传感器31a、第1温度传感器31b)检测从热介质间热交换器15流出的热介质,也就是热介质间热交换器15的出口处的热介质的温度,例如可以由热敏电阻等构成。第1温度传感器31a设在泵21a的入口侧的配管5。第1温度传感器31b设在泵21b的入口侧的配管5。
四个第2温度传感器34(第2温度传感器34a~第2温度传感器34d)设在第1热介质流路切换装置22与热介质流量调整装置25之间,检测从利用侧热交换器26流出的热介质的温度,可以由热敏电阻等构成。第2温度传感器34设有与室内机2的设置台数对应的个数(在此为四个)。另外,与室内机2对应地,从纸面下侧起图示出第2温度传感器34a、第2温度传感器34b、第2温度传感器34c、第2温度传感器34d。
四个第3温度传感器35(第3温度传感器35a~第3温度传感器35d)设在热介质间热交换器15的制冷剂的入口侧或者出口侧,检测流入到热介质间热交换器15的制冷剂的温度或者从热介质间热交换器15流出的制冷剂的温度,可以由热敏电阻等构成。第3温度传感器35a设在热介质间热交换器15a与第2制冷剂流路切换装置18a之间。第3温度传感器35b设在热介质间热交换器15a与节流装置16a之间。第3温度传感器35c设在热介质间热交换器15b与第2制冷剂流路切换装置18b之间。第3温度传感器35d设在热介质间热交换器15b与节流装置16b之间。
压力传感器36与第3温度传感器35d的设置位置同样,设在热介质间热交换器15b与节流装置16b之间,检测在热介质间热交换器15b与节流装置16b之间流动的制冷剂的压力。
另外,图示省略的热介质变换机3所具备的控制装置由微机等构成,基于各种检测装置的检测信息以及来自遥控器的指示,控制泵21的驱动、节流装置16的开度、开闭装置17的开闭、第2制冷剂流路切换装置18的切换、第1热介质流路切换装置22的切换、第2热介质流路切换装置23的切换以及热介质流量调整装置25的开度等,执行后述的各运转模式。另外,也可以仅在室外机1和热介质变换机3中的任意一者设置对室外机1和热介质变换机3双方的动作进行控制的控制装置。
[制冷剂配管4]
室外机1和热介质变换机3通过制冷剂配管4连接,在制冷剂配管4中流动着制冷剂。
[配管5]
热介质变换机3和室内机2通过(热介质)配管5连接,在配管5中流动着水或防冻液等热介质。
供热介质导通的配管5由与热介质间热交换器15a连接的配管和与热介质间热交换器15b连接的配管构成。配管5与连接于热介质变换机3的室内机2的台数对应地进行分支(在此为各为4个分支)。并且,配管5在第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23被连接。通过控制第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23,决定是使来自热介质间热交换器15a的热介质流入到利用侧热交换器26,还是使来自热介质间热交换器15b的热介质流入到利用侧热交换器26。
并且,在空气调节装置100中,通过制冷剂配管4连接有压缩机10、第1制冷剂流路切换装置11、热源侧热交换器12、开闭装置17、第2制冷剂流路切换装置18、热介质间热交换器15a的制冷剂流路、节流装置16以及储蓄器19,构成制冷剂循环回路A。另外,通过配管5连接有热介质间热交换器15a的热介质流路、泵21、第1热介质流路切换装置22、热介质流量调整装置25、利用侧热交换器26以及第2热介质流路切换装置23,构成热介质循环回路B。也就是,在热介质间热交换器15上分别并联连接有多台利用侧热交换器26,将热介质循环回路B形成为多个系统。
从而,在空气调节装置100中,室外机1与热介质变换机3经由设于热介质变换机3的热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b而连接,热介质变换机3与室内机2也经由热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b而连接。即,在空气调节装置100中,在热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b中使在制冷剂循环回路A中循环的制冷剂与在热介质循环回路B中循环的热介质进行热交换。
接着,对空气调节装置100所执行的各运转模式进行说明。该空气调节装置100基于来自各室内机2的指示,能够在该室内机2进行制冷运转或者制热运转。也就是,空气调节装置100可以在室内机2全部进行同一运转,而且能够在室内机2各自进行不同运转。
在空气调节装置100所执行的运转模式下,具有正在进行驱动的室内机2全部执行制冷运转的全制冷运转模式、正在进行驱动的室内机2全部执行制热运转的全制热运转模式、制冷负荷较大的制冷主体运转模式以及制热负荷较大的制热主体运转模式。以下,就各运转模式连同制冷剂以及热介质的流动进行说明。
[全制冷运转模式]
图3是说明图2所示的空气调节装置100的全制冷运转时的制冷剂以及热介质的流动的图。在该图3中,以仅在利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b产生冷能负荷的情况为例对全制冷运转模式进行说明。另外,在图3中,粗线所示出的配管表示制冷剂(制冷剂以及热介质)流动的配管。另外,在图3中,以实线箭头表示制冷剂的流动方向,以虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图3所示的全制冷运转模式的情况下,在室外机1中,将第1制冷剂流路切换装置11切换成使从压缩机10排出的制冷剂流入热源侧热交换器12。在热介质变换机3中,使泵21a以及泵21b驱动,将热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b开放,将热介质流量调整装置25c以及热介质流量调整装置25d全闭,使热介质在热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b各自与利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b之间循环。
首先开始,对制冷剂循环回路A中的制冷剂的流动进行说明。
低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11流入热源侧热交换器12。并且,在热源侧热交换器12向室外空气散热同时冷凝液化,成为高压的液体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的高压的液体制冷剂经过止回阀13a,经由分支部27a从室外机1流出,经过制冷剂配管4流入热介质变换机3。流入热介质变换机3的高压的气液二相制冷剂在经由开闭装置17a之后被分支,在节流装置16a以及节流装置16b中膨胀,成为低温低压的二相制冷剂。
该二相制冷剂分别流入作为蒸发器起作用的热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b,从在热介质循环回路B中循环的热介质吸热,从而冷却热介质,同时成为低温低压的气体制冷剂。从热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b流出的气体制冷剂,经由第2制冷剂流路切换装置18a以及第2制冷剂流路切换装置18b从热介质变换机3流出,经过制冷剂配管4再次流入室外机1。流入室外机1的制冷剂经由分支部27b,经过止回阀13d,经由第1制冷剂流路切换装置11以及储蓄器19再次被吸入到压缩机10。
此时,节流装置16a控制开度,以便作为第3温度传感器35a所检测到的温度与第3温度传感器35b所检测到的温度之差而得到的过热(过热度)成为一定。同样,节流装置16b控制开度,以便作为第3温度传感器35c所检测到的温度与第3温度传感器35d所检测到的温度之差而得到的过热成为一定。另外,开闭装置17a为开,开闭装置17b为闭。
[全制冷运转模式的p-h线图]
图4是图3所示的全制冷运转时的p-h线图(压力-热焓线图)。通过图3以及图4的p-h线图来说明该模式下的喷射的动作。
被吸入压缩机10并被压缩机10压缩的制冷剂,在热源侧热交换器12冷凝而成为高压的液体制冷剂(图4的点J)。该高压的液体制冷剂经由止回阀13a到达分支部27a。
在进行喷射的情况下,开闭装置24为开,使在分支部27a分支的高压的液体制冷剂的一部分经由开闭装置24以及分支配管4d流入吸入喷射配管4c。流入到吸入喷射配管4c的高压的液体制冷剂由节流装置14b减压而成为低温低压的气液二相制冷剂(图4的点K),流入到将压缩机10与储蓄器19连接的制冷剂配管。
另外,由分支部27a分支了的高压的液体制冷剂的剩余部分,流入热介质变换机3,由节流装置16减压而成为低压的气液二相制冷剂,进而,流入作为蒸发器发挥功能的热介质间热交换器15而成为低温低压的气体制冷剂。之后,该低温低压的气体制冷剂流入室外机1,流入储蓄器19。
从吸入喷射配管4c流出的低温低压的气液二相制冷剂和从储蓄器19流出的低温低压的气体制冷剂,在与压缩机10的吸入侧连接的制冷剂配管4合流(图4的点H),被吸入到压缩机10。被吸入到压缩机10的低温低压的气液二相制冷剂,由压缩机10的密闭容器以及马达加热而蒸发,成为比不进行喷射的情况温度更低的低温低压的气体制冷剂,被吸入到压缩机10的压缩室,再次从压缩机10排出(图4的点I)。
另外,在不进行喷射的情况下,开闭装置24为闭,由分支部27a分支的高压的液体制冷剂,通过节流装置16减压而成为低压的气液二相制冷剂,流入到作为蒸发器发挥功能的热介质间热交换器15而成为低温低压的气体制冷剂,经由储蓄器19被吸入至压缩机10(图4的点F)。该低温低压的气体制冷剂由压缩机10的密闭容器以及马达加热,成为温度比进行喷射的情况更高的低温低压的气体制冷剂,被吸入压缩机10的压缩室,再次从压缩机10排出(图4的点G)。
并且,在进行喷射的情况下的从压缩机10排出的制冷剂温度(图4的点I),相对于在不进行喷射的情况下的从压缩机10排出的制冷剂温度(图4的点G)有所降低。这样,空气调节装置100即使采用压缩机10的排出制冷剂温度为高温的制冷剂(例如R32等),也能够使压缩机10的排出制冷剂温度降低,能够使空气调节装置100的动作的稳定性提高。
另外,从分支配管4d的开闭装置24至逆流防止装置20的流路的制冷剂是高压制冷剂,从热介质变换机3经由制冷剂配管4而返回室外机1并到达分支部27b的制冷剂是低压制冷剂。通过逆流防止装置20的作用,防止分支配管4d的高压制冷剂与分支部27b的低压制冷剂混合。节流装置14a由于制冷剂不流动,所以,可以设为任意的开度。节流装置14b可以控制开度(节流量),以便排出制冷剂温度检测装置37所检测的压缩机10的排出制冷剂温度不变得过高。
接着,对热介质循环回路B中的热介质的流动进行说明。
在全制冷运转模式下,在热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b的双方,制冷剂的冷能向热介质传递,被冷却的热介质通过泵21a以及泵21b在配管5内流动。由泵21a以及泵21b加压而流出的热介质,经由第2热介质流路切换装置23a以及第2热介质流路切换装置23b,流入到利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b。并且,热介质在利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b中从室内空气吸热,进行室内空间7的制冷。
此后,热介质从利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b流出而流入热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b。此时,通过热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b的作用而将热介质的流量控制成为供应室内必要的空调负荷所需的流量,流入利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b。从热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b流出的热介质,经过第1热介质流路切换装置22a以及第1热介质流路切换装置22b,向热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b流入,再次被泵21a以及泵21b吸入。
另外,在利用侧热交换器26的配管5内,热介质按照从第2热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25朝第1热介质流路切换装置22的方向流动。另外,可通过控制而将第1温度传感器31a所检测到的温度、或者第1温度传感器31b所检测到的温度与第2温度传感器34所检测到的温度之差保持为目标值,从而供应室内空间7所需的空调负荷。热介质间热交换器15的出口温度既可以使用第1温度传感器31a或者第1温度传感器31b中的任意一者的温度,也可以使用它们的平均温度。此时,第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23设为中间的开度,以便确保向热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b的双方流动的流路。
[全制热运转模式]
图5是说明图2所示的空气调节装置100的全制热运转时的制冷剂以及热介质的流动的图。在该图5中,以仅在利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b产生热能负荷的情况为例来说明全制热运转模式。另外,在图5中,粗线所示出的配管表示制冷剂(制冷剂以及热介质)流动的配管。另外,在图5中,实线箭头表示制冷剂的流动方向,虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图5所示的全制热运转模式的情况下,在室外机1中,将第1制冷剂流路切换装置11切换成使从压缩机10排出的制冷剂不经由热源侧热交换器12地流入热介质变换机3。在热介质变换机3中,驱动泵21a以及泵21b,将热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b开放,将热介质流量调整装置25c以及热介质流量调整装置25d全闭,热介质在热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b各自与利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b之间循环。
首先开始,对制冷剂循环回路A中的制冷剂的流动进行说明。
低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经过第1制冷剂流路切换装置11,在第1连接配管4a导通,经过止回阀13b、分支部27a,从室外机1流出。从室外机1流出的高温高压的气体制冷剂,经过制冷剂配管4而流入热介质变换机3。流入热介质变换机3的高温高压的气体制冷剂被分支,经过第2制冷剂流路切换装置18a以及第2制冷剂流路切换装置18b,分别流入热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b。
流入到热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b的高温高压的气体制冷剂,向在热介质循环回路B中循环的热介质散热的同时冷凝液化,成为高压的液体制冷剂。从热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b流出的液体制冷剂,通过节流装置16a以及节流装置16b膨胀,成为中温中压的二相制冷剂。该二相制冷剂经过开闭装置17b从热介质变换机3流出,经过制冷剂配管4再次流入室外机1。流入到室外机1的制冷剂经由分支部27b流入第2连接配管4b,经过节流装置14a被节流装置14a节流,成为低温低压的二相制冷剂,经过止回阀13c,流入到作为蒸发器作用的热源侧热交换器12。
并且,流入到热源侧热交换器12的制冷剂,在热源侧热交换器12中从室外空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的低温低压的气体制冷剂,经由第1制冷剂流路切换装置11以及储蓄器19被再次吸入压缩机10。
此时,节流装置16a控制开度,以便使得作为通过将压力传感器36所检测到的压力换算成饱和温度而得的值与第3温度传感器35b所检测到的温度之差获得的过冷(过冷却度)成为一定。同样,节流装置16b控制开度,以便使得作为通过将压力传感器36所检测到的压力换算成饱和温度而得的值与第3温度传感器35d所检测到的温度之差获得的过冷成为一定。另外,开闭装置17a为闭,开闭装置17b为开。另外,在能够测定热介质间热交换器15的中间位置的温度的情况下,也可以使用该中间位置处的温度替代压力传感器36,能够廉价地构成系统。
[全制热运转模式的p-h线图]
图6是图5所示的全制热运转时的p-h线图。通过图5以及图6的p-h线图来说明该模式下的喷射的动作。
被吸入压缩机10并在压缩机10被压缩的制冷剂,从室外机1流出在热介质变换机3的热介质间热交换器15中冷凝成为中温,在节流装置16被减压成为中压(图6的点J),从热介质变换机3经由制冷剂配管4流入室外机1。流入到室外机1的中温中压的二相制冷剂到达分支部27b。
在进行喷射的情况下,按规定的开度打开节流装置14b,使在分支部27b分支的中温中压的制冷剂的一部分,经由分支配管4d流入吸入喷射配管4c。流入到吸入喷射配管4c的中温中压的制冷剂,通过节流装置14b减压而成为低温低压的气液二相制冷剂(图6的点K),流入到将压缩机10与储蓄器19连接的制冷剂配管中。
另外,在分支部27b分支的中温中压的制冷剂的剩余部分,在节流装置14a中被减压成为低压的气液二相制冷剂,进而,流入作为蒸发器发挥功能的热源侧热交换器12而成为低温低压的气体制冷剂。之后,该低温低压的气体制冷剂流入储蓄器19。
从吸入喷射配管4c流出的低温低压的气液二相制冷剂以及从储蓄器19流出的低温低压的气体制冷剂,在与压缩机10的吸入侧连接的制冷剂配管4合流(图6的点H),被吸入压缩机10。被吸入压缩机10的低温低压的气液二相制冷剂,由压缩机10的密闭容器以及马达加热而蒸发,成为温度比不进行喷射的情况更低的低温低压的气体制冷剂,被吸入压缩机10的压缩室,再次从压缩机10排出(图6的点I)。
另外,在不进行喷射的情况下,节流装置14b为闭,经过分支部27b的中温中压的气液二相制冷剂,在节流装置14a被减压成为低压的气液二相制冷剂,流入作为蒸发器发挥功能的热源侧热交换器12而成为低温低压的气体制冷剂,经由储蓄器19被吸入压缩机10(图6的点F)。该低温低压的气体制冷剂由压缩机10的密闭容器以及马达加热,成为温度比进行喷射的情况更高的低温低压的气体制冷剂,被吸入压缩机10的压缩室,再次从压缩机10排出(图6的点G)。
并且,进行喷射的情况下的从压缩机10排出的制冷剂温度(图6的点I),相对于不进行喷射的情况下的从压缩机10排出的制冷剂温度(图6的点G)有所降低。这样,空气调节装置100即使采用压缩机10的排出制冷剂温度为高温的制冷剂(例如R32等),也能够使压缩机10的排出制冷剂温度降低,能够使空气调节装置100的动作的稳定性提高。
另外,开闭装置24为闭,防止高压状态的制冷剂从分支部27a与经过逆流防止装置20过来的中压状态的制冷剂混合。另外,若控制节流装置14a而使得中压检测装置32所检测到的中压成为一定值,则由节流装置14b对排出制冷剂温度的控制变得稳定。进而,节流装置14b被控制开度(节流量),以便排出制冷剂温度检测装置37所检测的压缩机10的排出制冷剂温度不会变得过高。
另外,在全制热运转模式下,由于热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b共同加热热介质,所以,若为能够由节流装置16a以及节流装置16b控制过冷的范围内,则控制成节流装置14a的上游侧的制冷剂的压力(中压)升高也没关系。当控制成中压升高时,由于可加大与压缩室内压力的差压,所以能够增多向压缩室的吸入侧喷射的制冷剂的量,即使在外气温度低的情况下,也能够对压缩机10供给用于使排出制冷剂温度降低所需充足的喷射流量。
接着,对热介质循环回路B中的热介质的流动进行说明。
在全制热运转模式下,通过热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b的双方将制冷剂的热能向热介质传递,被加热的热介质通过泵21a以及泵21b在配管5内流动。由泵21a以及泵21b加压而流出的热介质,经由第2热介质流路切换装置23a以及第2热介质流路切换装置23b,流入利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b。并且,热介质在利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b中向室内空气散热,由此进行室内空间7的制热。
此后,热介质从利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b流出并流入热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b。此时,通过热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b的作用,使得热介质的流量被控制成供应室内必要的空调负荷所需的流量,流入利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b。从热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b流出的热介质,经过第1热介质流路切换装置22a以及第1热介质流路切换装置22b,流入热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b,再次被泵21a以及泵21b吸入。
另外,在利用侧热交换器26的配管5内,热介质按照从第2热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25朝向第1热介质流路切换装置22的方向流动。另外,通过控制成将第1温度传感器31a所检测到的温度或者第1温度传感器31b所检测到的温度与第2温度传感器34所检测到的温度之差保持为目标值,从而能够供应室内空间7所需的空调负荷。热介质间热交换器15的出口温度既可以使用第1温度传感器31a或者第1温度传感器31b中的任意一者的温度,也可以使用它们的平均温度。
此时,第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23设为中间的开度,以便确保朝向热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b的双方流动的流路。另外,利用侧热交换器26a本来应该以其入口和出口的温度差来进行控制,但利用侧热交换器26的入口侧的热介质温度是与第1温度传感器31b所检测到的温度大致相同的温度,通过使用第1温度传感器31b可减少温度传感器的数量,能够廉价地构成系统。
[制冷主体运转模式]
图7是说明图2所示的空气调节装置100的制冷主体运转时的制冷剂以及热介质的流动的图。在该图7中,以在利用侧热交换器26a产生冷能负荷、在利用侧热交换器26b产生热能负荷的情况为例来对制冷主体运转模式加以说明。另外,在图7中,粗线所示出的配管表示制冷剂(制冷剂以及热介质)循环的配管。另外,在图7中,实线箭头表示制冷剂的流动方向,虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图7所示的制冷主体运转模式的情况下,在室外机1中,将第1制冷剂流路切换装置11切换成使从压缩机10排出的制冷剂流入热源侧热交换器12。在热介质变换机3中,驱动泵21a以及泵21b,将热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b开放,将热介质流量调整装置25c以及热介质流量调整装置25d全闭,使热介质分别在热介质间热交换器15a与利用侧热交换器26a之间、热介质间热交换器15b与利用侧热交换器26b之间循环。
首先开始,对制冷剂循环回路A中的制冷剂的流动进行说明。
低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂,经由第1制冷剂流路切换装置11流入热源侧热交换器12。并且,在热源侧热交换器12中向室外空气散热同时冷凝,成为二相制冷剂。从热源侧热交换器12流出的二相制冷剂,经过止回阀13a,经由分支部27a,从室外机1流出,经过制冷剂配管4而流入热介质变换机3。流入到热介质变换机3的二相制冷剂,经过第2制冷剂流路切换装置18b而流入作为冷凝器起作用的热介质间热交换器15b。
流入到热介质间热交换器15b的二相制冷剂,向在热介质循环回路B中循环的热介质散热同时冷凝液化,成为液体制冷剂。从热介质间热交换器15b流出的液体制冷剂,在节流装置16b中膨胀成为低压二相制冷剂。该低压二相制冷剂经由节流装置16a而流入作为蒸发器作用的热介质间热交换器15a。流入到热介质间热交换器15a的低压二相制冷剂,从在热介质循环回路B中循环的热介质吸热,对热介质进行冷却的同时成为低压的气体制冷剂。该气体制冷剂从热介质间热交换器15a流出,经由第2制冷剂流路切换装置18a从热介质变换机3流出,经过制冷剂配管4再次流入室外机1。流入到室外机1的制冷剂经由分支部27b,经过止回阀13d,经由第1制冷剂流路切换装置11以及储蓄器19,被再次吸入压缩机10。
此时,节流装置16b控制开度,以便使得作为第3温度传感器35a所检测到的温度与第3温度传感器35b所检测到的温度之差获得的过热成为一定。另外,节流装置16a为全开,开闭装置17a、17b为闭。另外,节流装置16b也可以控制开度,以便使得作为通过将压力传感器36所检测到的压力换算成饱和温度而得的值与第3温度传感器35d所检测到的温度之差获得的过冷成为一定。另外,也可以使节流装置16b为全开,在节流装置16a中控制过热或者过冷。
[制冷主体运转模式的p-h线图]
图8是图7所示的制冷主体运转时的p-h线图。通过图7以及图8的p-h线图来说明该模式下的喷射的动作。
被吸入压缩机10并在压缩机10被压缩的制冷剂,通过热源侧热交换器12冷凝成为高压的气液二相制冷剂(图8的点J)。该高压的气液二相制冷剂经由止回阀13a,到达分支部27a。
在进行喷射的情况下,开闭装置24为开,使在分支部27a分支的高压的气液二相制冷剂的一部分,经由开闭装置24以及分支配管4d流入吸入喷射配管4c。流入到吸入喷射配管4c的高压的气液二相制冷剂,由节流装置14b减压成为低温低压的气液二相制冷剂(图8的点K),流入到将压缩机10与储蓄器19连接的制冷剂配管。
另外,在分支部27a分支的高压的气液二相制冷剂的剩余部分,流入热介质变换机3,在节流装置16减压成为低压的气液二相制冷剂,进而,流入到作为蒸发器发挥功能的热介质间热交换器15而成为低温低压的气体制冷剂。之后,该低温低压的气体制冷剂返回室外机1而流入储蓄器19。
从吸入喷射配管4c流出的低温低压的气液二相制冷剂和从储蓄器19流出的低温低压的气体制冷剂,在与压缩机10的吸入侧连接的制冷剂配管4合流(图8的点H),被吸入压缩机10。被吸入压缩机10的低温低压的气液二相制冷剂,由压缩机10的密闭容器以及马达加热而蒸发,成为温度比不进行喷射的情况更低的低温低压的气体制冷剂,被吸入压缩机10的压缩室,再次从压缩机10排出(图8的点I)。
另外,在不进行喷射的情况下,开闭装置24为闭,在分支部27a分支的高压的气液二相制冷剂,经由作为冷凝器发挥功能的热介质间热交换器15b流入节流装置16b以及节流装置16a而成为低压的气液二相制冷剂,流入作为蒸发器发挥功能的热介质间热交换器15a而成为低温低压的气体制冷剂,之后,经由储蓄器19被吸入压缩机10(图8的点F)。该低温低压的气体制冷剂由压缩机10的密闭容器以及马达加热,成为温度比进行喷射的情况更高的低温低压的气体制冷剂,被吸入压缩机10的压缩室,再次从压缩机10排出(图8的点G)。
并且,进行喷射的情况下的从压缩机10排出的制冷剂温度(图8的点I),相对于不进行喷射的情况下的从压缩机10排出的制冷剂温度(图8的点G)有所降低。这样,空气调节装置100即使采用压缩机10的排出制冷剂温度为高温的制冷剂(例如R32等),也能够使压缩机10的排出制冷剂温度降低,能够使空气调节装置100的动作的稳定性提高。
另外,从分支配管4d的开闭装置24到达逆流防止装置20的流路的制冷剂是高压制冷剂,从热介质变换机3经由制冷剂配管4返回室外机1,到达分支部27b的制冷剂是低压制冷剂。通过逆流防止装置20的作用,防止分支配管4d的高压制冷剂与分支部27b的低压制冷剂混合。节流装置14a由于没有制冷剂流动,所以,可设定成任意的开度。节流装置14b可以控制开度(节流量),以便使得排出制冷剂温度检测装置37所检测的压缩机10的排出制冷剂温度不会变得过高。
接着,对热介质循环回路B中的热介质的流动进行说明。
在制冷主体运转模式下,在热介质间热交换器15b将制冷剂的热能向热介质传递,被加热的热介质通过泵21b在配管5内流动。另外,在制冷主体运转模式下,在热介质间热交换器15a将制冷剂的冷能向热介质传递,被冷却的热介质通过泵21a在配管5内流动。由泵21a以及泵21b加压而流出的热介质,经由第2热介质流路切换装置23a以及第2热介质流路切换装置23b,流入利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b。
在利用侧热交换器26b中通过热介质向室内空气散热,由此进行室内空间7的制热。另外,在利用侧热交换器26a中通过热介质从室内空气吸热,从而进行室内空间7的制冷。此时,通过热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b的作用,将热介质的流量控制成为供应室内必要的空调负荷所需的流量,流入到利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b。经过利用侧热交换器26b而温度降低了一些的热介质,经过热介质流量调整装置25b以及第1热介质流路切换装置22b,向热介质间热交换器15b流入,再次被吸入泵21b。经过利用侧热交换器26a而温度上升了一些的热介质,经过热介质流量调整装置25a以及第1热介质流路切换装置22a,向热介质间热交换器15a流入,再次被吸入泵21a。
在此期间,热的热介质和冷的热介质,通过第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23的作用,不混合地分别向存在热能负荷、冷能负荷的利用侧热交换器26被导入。另外,在利用侧热交换器26的配管5内,在制热侧、制冷侧,热介质都按照从第2热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25到达第1热介质流路切换装置22的方向流动。另外,通过控制而使得在制热侧将第1温度传感器31b所检测到的温度与第2温度传感器34所检测到的温度之差保持成目标值,在制冷侧将第2温度传感器34所检测到的温度与第1温度传感器31a所检测到的温度之差保持成目标值,从而能够供应室内空间7所需的空调负荷。
[制热主体运转模式]
图9是说明图2所示的空气调节装置100的全制热运转时的制冷剂以及热介质的流动的图。在该图9中,以在利用侧热交换器26a产生热能负荷、在利用侧热交换器26b产生冷能负荷的情况为例对制热主体运转模式进行说明。另外,在图9中,粗线所示出的配管表示制冷剂(制冷剂以及热介质)循环的配管。另外,在图9中,实线箭头表示制冷剂的流动方向,虚线箭头表示热介质的流动方向。
在图9所示的制热主体运转模式的情况下,在室外机1中,将第1制冷剂流路切换装置11切换成使从压缩机10排出的制冷剂不经由热源侧热交换器12地向热介质变换机3流入。在热介质变换机3中,驱动泵21a以及泵21b,将热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b开放,将热介质流量调整装置25c以及热介质流量调整装置25d全闭,使热介质在热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b各自与利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b之间循环。
首先开始,对制冷剂循环回路A中的制冷剂的流动加以说明。
低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经过第1制冷剂流路切换装置11,在第1连接配管4a中导通,经过止回阀13b,经由分支部27a,从室外机1流出。从室外机1流出的高温高压的气体制冷剂,经过制冷剂配管4而流入热介质变换机3。流入到热介质变换机3的高温高压的气体制冷剂,经过第2制冷剂流路切换装置18b而流入作为冷凝器起作用的热介质间热交换器15b。
流入到热介质间热交换器15b的气体制冷剂,向在热介质循环回路B中循环的热介质散热同时冷凝液化,成为液体制冷剂。从热介质间热交换器15b流出的液体制冷剂,在节流装置16b中膨胀成为中压二相制冷剂。该中压二相制冷剂经由节流装置16a而流入作为蒸发器作用的热介质间热交换器15a。流入到热介质间热交换器15a的中压二相制冷剂,通过从在热介质循环回路B中循环的热介质吸热而蒸发,冷却热介质。经过了该热介质间热交换器15a的中压二相制冷剂,从热介质间热交换器15a流出,经由第2制冷剂流路切换装置18a从热介质变换机3流出,经过制冷剂配管4再次向室外机1流入。
流入到室外机1的制冷剂经由分支部27b,流入第2连接配管4b,经过节流装置14a由节流装置14a节流,成为低温低压的二相制冷剂,经过止回阀13c,流入到作为蒸发器作用的热源侧热交换器12。并且,流入到热源侧热交换器12的制冷剂,在热源侧热交换器12中从室外空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的低温低压的气体制冷剂,经由第1制冷剂流路切换装置11以及储蓄器19而被再次吸入压缩机10。
此时,节流装置16b被控制开度,以便使得作为通过将压力传感器36所检测到的压力换算成饱和温度而得的值与第3温度传感器35b所检测到的温度之差获得的过冷成为一定。另外,节流装置16a为全开,开闭装置17a为闭,开闭装置17b为闭。另外,也可以是节流装置16b为全开,由节流装置16a控制过冷。
[制热主体运转模式的p-h线图]
图10是图9所示的制热主体运转时的p-h线图。根据图9以及图10的p-h线图来说明该模式下的喷射的动作。
被吸入压缩机10、在压缩机10被压缩的制冷剂,从室外机1流出而在热介质变换机3的热介质间热交换器15a冷凝,在节流装置16a以及节流装置16b减压成为中压,在热介质间热交换器15b蒸发成为中温(图10的点J),从热介质变换机3经由制冷剂配管4流入室外机1。流入到室外机1的中温中压的制冷剂到达分支部27b。
在进行吸入喷射的情况下,按规定的开度打开节流装置14b,将在分支部27b分支的中温中压的气液二相制冷剂的一部分,经由分支配管4d而流入吸入喷射配管4c。流入到吸入喷射配管4c的中温中压的制冷剂通过节流装置14b减压而成为低温低压的气液二相制冷剂(图10的点K),流入到将压缩机10与储蓄器19连接的制冷剂配管。
另外,在分支部27b分支的中温中压的气液二相制冷剂的剩余部分在节流装置14a减压而成为低压的气液二相制冷剂,进而,流入到作为蒸发器发挥功能的热源侧热交换器12而成为低温低压的气体制冷剂。之后,该低温低压的气体制冷剂流入到储蓄器19。
从吸入喷射配管4c流出的低温低压的气液二相制冷剂和从储蓄器19流出的低温低压的气体制冷剂,在与压缩机10的吸入侧连接的制冷剂配管4合流(图10的点H),被吸入压缩机10。该低温低压的气液二相制冷剂由压缩机10的密闭容器以及马达加热而蒸发,成为温度比不进行喷射的情况更低的低温低压的气体制冷剂,被吸入压缩机10的压缩室,再次从压缩机10排出(图10的点I)。
另外,在不进行喷射的情况下,节流装置14b为闭,经过了分支部27b的中温中压的气液二相制冷剂由节流装置14a减压而成为低压的气液二相制冷剂,流入到作为蒸发器发挥功能的热源侧热交换器12而成为低温低压的气体制冷剂,经由储蓄器19被吸入压缩机10(图10的点F)。该低温低压的气体制冷剂由压缩机10的密闭容器以及马达加热,成为温度比进行喷射的情况更高的低温低压的气体制冷剂,被吸入到压缩机10的压缩室,再次从压缩机10排出(图10的点G)。
并且,进行喷射的情况下的从压缩机10排出的制冷剂温度(图10的点I),相对于不进行喷射的情况下的从压缩机10排出的制冷剂温度(图10的点G)有所降低。这样,空气调节装置100即便采用压缩机10的排出制冷剂温度为高温的制冷剂(例如R32等),也能够使压缩机10的排出制冷剂温度降低,能够使空气调节装置100的动作的稳定性提高。
另外,开闭装置24为闭,防止来自分支部27a的高压状态的制冷剂与经过逆流防止装置20过来的中压状态的制冷剂混合。另外,节流装置14a若控制成使得中压检测装置32所检测到的中压成为一定值,则使得由节流装置14b对排出制冷剂温度的控制变得稳定。进而,节流装置14b被控制开度(节流量),以便使得排出制冷剂温度检测装置37所检测的压缩机10的排出制冷剂温度不会变得过高。
另外,在制热主体运转模式下,在热介质间热交换器15b中需要冷却热介质,无法将节流装置14a的上游侧的制冷剂的压力(中压)控制得太高。若无法提高中压,则向压缩机10的吸入侧喷射的制冷剂的流量变少,排出制冷剂温度的降低量变小。但是,由于需要防止热介质的冻结,在外气温度低时,例如外气温度为-5℃以下,不进入制热主体运转模式,在外气温度高时,排出制冷剂温度不变得太高,吸入喷射的流量也可以不用那么多,因而没有问题。通过节流装置14a,也能实现热介质间热交换器15b中的热介质的冷却,可设定成吸入喷射流量也能供给用于使排出制冷剂温度降低所需充足的量的中压,能够安全地运转。
接着,对热介质循环回路B中的热介质的流动进行说明。
在制热主体运转模式下,在热介质间热交换器15b中制冷剂的热能向热介质传递,被加热的热介质通过泵21b在配管5内流动。另外,在制热主体运转模式下,在热介质间热交换器15a中制冷剂的冷能向热介质传递,被冷却的热介质通过泵21a在配管5内流动。由泵21a以及泵21b加压而流出的热介质,经由第2热介质流路切换装置23a以及第2热介质流路切换装置23b,流入到利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b。
在利用侧热交换器26b中热介质从室内空气吸热,从而进行室内空间7的制冷。另外,在利用侧热交换器26a中热介质向室内空气散热,从而进行室内空间7的制热。此时,通过热介质流量调整装置25a以及热介质流量调整装置25b的作用,热介质的流量被控制成供应室内必要的空调负荷所需的流量,流入到利用侧热交换器26a以及利用侧热交换器26b。经过利用侧热交换器26b而温度上升了一些的热介质,经过热介质流量调整装置25b以及第1热介质流路切换装置22b,流入到热介质间热交换器15a,再次被吸入泵21a。经过利用侧热交换器26a而温度降低了一些的热介质,经过热介质流量调整装置25a以及第1热介质流路切换装置22a,流入热介质间热交换器15b,再次被吸入泵21b。
在此期间,热的热介质和冷的热介质,通过第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23的作用,不混合地被分别导入存在热能负荷、冷能负荷的利用侧热交换器26。另外,在利用侧热交换器26的配管5内,在制热侧、制冷侧,热介质都按照从第2热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25到达第1热介质流路切换装置22的方向流动。另外,通过控制成在制热侧将第1温度传感器31b所检测到的温度与第2温度传感器34所检测到的温度之差保持成目标值,在制冷侧将第2温度传感器34所检测到的温度与第1温度传感器31a所检测到的温度之差保持成目标值,从而能够供应室内空间7所需的空调负荷。
另外,在执行全制冷运转模式、全制热运转模式、制冷主体运转模式以及制热主体运转模式时,由于无需使热介质向没有热负荷的利用侧热交换器26(包含温度传感器关闭的情况在内)流动,所以通过热介质流量调整装置25将流路关闭,使得热介质不向利用侧热交换器26流动。
即,热介质流量调整装置25进行根据在利用侧热交换器26产生的热负荷来选择是全开或者全闭的控制。
[关于压缩机保护控制]
图11是表示实施方式1所涉及的空气调节装置100的中压控制和起动控制以及稳定控制的动作的流程图。另外,在以下的说明中,以节流装置14a以及节流装置14b是使开度连续变化的结构、例如步进马达驱动的电子式膨胀阀的情况进行说明。
本实施方式1所涉及的空气调节装置100能够执行中压控制所利用的节流装置14a以及压缩机10的排出温度控制所利用的节流装置14b的控制(压缩机保护控制),从而不依赖于运转模式即可有效执行向压缩机10的液体制冷剂的喷射。
该压缩机保护控制大体分为:依靠节流装置14a的中压控制;压缩机10的排出制冷剂温度不过渡性变化的情况下的节流装置14b的稳定控制;压缩机10的排出制冷剂温度过渡性上升的情况下的节流装置14b的起动控制。
另外,所谓过渡,是指压缩机10的起动后或者从除霜运转起复原后等那样压缩机10的排出制冷剂温度大幅上升的情形。
(中压控制)
作为执行中压控制的目的,例如如下所述。在低外气温度的情况下,作为蒸发器发挥功能的热源侧热交换器12的蒸发压力降低,在压缩机10的排出制冷剂温度变得非常高的情况下或者由于被吸入压缩机10的制冷剂密度降低,导致出现全制热运转模式以及制热主体运转模式的能力降低的情形。
于是,通过执行对节流装置14a的开度进行调整的中压控制,使比节流装置14a更靠上游侧的制冷剂成为制冷剂压力比气体制冷剂等更高且密度更大的中压制冷剂。并且,通过将该中压制冷剂供给至吸入喷射配管4c,抑制低外气温时的压缩机10的排出制冷剂温度的降低以及全制热运转模式以及制热主体运转模式的能力降低。
在此,对中压进行说明。
在全制热运转模式时,将从热源侧热交换器12流出的制冷剂定义为低压制冷剂,将向热介质间热交换器15a、15b供给的制冷剂定义为高压制冷剂。此时,中压是指比在此所说的高压更小且比低压更大的压力。
在制热主体运转模式时,将从热源侧热交换器12流出的制冷剂定义为低压制冷剂,将向热介质间热交换器15b供给的制冷剂定义为高压制冷剂。中压是指比在此所说的高压更小且比低压更大的压力。
中压控制是指以下控制,即:如以上述的制冷剂循环回路A的制冷剂流动说明的那样,调整节流装置14a的开度,将由节流装置16减压的制冷剂形成为中压。该中压控制与图11的步骤A1对应,更详细来讲,由后述的图12的控制方法表示。
中压控制在全制热运转模式时是指以下控制,即:调整开度使得节流装置14a的开度成为预先设定的目标值,将比节流装置14a更靠上游侧且节流装置16a以及节流装置16b的下游侧的制冷剂压力形成为中压(参照图5)。
另外,中压控制在制热主体运转模式时是指以下控制,即:调整开度使得节流装置14a的开度成为预先设定的目标值,将比节流装置14a更靠上游侧且节流装置16b的下游侧的制冷剂压力形成为中压(参照图9)。另外,节流装置14a进行开度控制而使得中压检测装置32所检测的中压成为目标值。
进而,中压控制在全制冷运转模式以及制冷主体运转模式时,使从热源侧热交换器12流出的高压的气液二相制冷剂经由分支装置27a以及开闭装置24向吸入喷射配管4c被供给。向该吸入喷射配管4c被供给的制冷剂通过节流装置14b减压。并且,向压缩机10的吸入侧供给液体制冷剂。
另外,在全制冷运转模式以及制冷主体运转模式时,从热源侧热交换器12流出的制冷剂由于不经过节流装置16,所以成为高压。为此,在全制冷运转模式以及制冷主体运转模式时,关于节流装置14a的开度不进行特别的控制,设为固定开度(例如全开开度),由节流装置14b将向压缩机10的吸入侧供给的制冷剂形成为低压。
(稳定控制)
稳定控制是以下控制,即:控制节流装置14b的开度,抑制因压缩机10的排出部的制冷剂成为高温所导致的冷冻机油的劣化或是压缩机10破损的危险。该稳定控制在压缩机10的排出制冷剂温度没有过渡性上升的情况下被执行。
另外,稳定控制能够在全制冷运转模式、全制热运转模式、制冷主体运转模式以及制热主体运转模式下执行,基于压缩机10的排出制冷剂温度的目标值(以下也称为排出制冷剂温度的目标值Tdm)来进行节流装置14b的开度控制。稳定控制与图11的步骤A5对应,更详细来讲,由后述的图13的控制方法表示。
(起动控制)
起动控制是以下控制,即:控制节流装置14b的开度,抑制因压缩机10的排出部的制冷剂成为高温而导致的冷冻机油的劣化或是压缩机10破损的危险,在这点上与稳定控制是同样的。但是,该起动控制在排出制冷剂温度过渡性上升的情况下,替代稳定控制被执行。
在压缩机10刚起动后、或者从除霜运转起的刚复原后等的情况下,压缩机10的排出制冷剂温度从低值向高值过渡性变化,该情况下的节流装置14b的开度为起动前的状态、或者除霜运转时的状态的关闭。
这样,无论排出制冷剂温度是否过渡性上升,若节流装置14b的开度不增大,则存在有可能无法更可靠地抑制冷冻机油的劣化或压缩机10的破损的危险。即,在压缩机10的起动时,制冷剂温度过渡性上升,可成为高温,另一方面,该制冷剂温度在时间上并不稳定,排出制冷剂温度检测装置37无法检测准确的温度,因而,不执行增大节流装置14b的开度的控制。为此,压缩机10的排出制冷剂温度就会变成高温,可能出现冷冻机油的劣化或压缩机10破损。
于是,在该起动控制中,在压缩机10刚起动后、或者从除霜运转起刚复原后等的时候,增大节流装置14b的开度。
另外,至于将节流装置14b的开度增大到何种程度,将开度设定成起动控制时比稳定控制时更大。更详细来讲,通过将起动运转的排出制冷剂温度的目标值Tdm的值设定成比稳定控制的排出制冷剂温度的目标值Tdm更小(参照后述的图15的步骤D2),使得节流装置14b的开度在起动控制时比稳定控制时更大。由此,向压缩机10供给的液体制冷剂量增大,即使压缩机10的排出制冷剂温度过渡性上升,也能迅速地使制冷剂温度降低。
另外,起动控制也与稳定控制同样,能够在全制冷运转模式、全制热运转模式、制冷主体运转模式以及制热主体运转模式下执行,基于由压缩机10排出的制冷剂温度来进行节流装置14b的开度控制。起动控制与图11的步骤A3对应,更详细来讲,由后述的图15的控制方法表示。
接着,参照图11,对压缩机保护控制中的中压控制、稳定控制以及起动控制的流程进行说明。另外,关于中压控制、稳定控制以及起动控制的详细内容将通过后述的图12、13、15进行说明。
<步骤A0>
控制装置50通过压缩机10的起动而开始压缩机起动控制。
控制装置50将节流装置14a的开度设成不生成中压的开度(例如全开),将节流装置14b的开度设成不执行吸入喷射的开度(例如全闭)。
<步骤A1>
控制装置50转移到由节流装置14a进行的中压控制的流程。步骤A1中的控制将通过图12详细说明。
<步骤A2>
控制装置50进行起动控制的开始条件的判定。
在满足起动控制的开始条件的情况下,进入步骤A3。
在不满足起动控制的开始条件的情况下,进入步骤A5。
另外,基于压缩机10起动后或者自除霜运转起复原后等那样压缩机10的排出制冷剂温度大幅增加的情况,确定起动控制的开始条件。于是,作为开始条件,例如可以是(1)自压缩机10起动后经过预先设定的时间的时刻,或者(2)自除霜运转起复原后经过预先设定的时间的时刻等。
<步骤A3>
在步骤A3中,执行节流装置14b的起动控制。步骤A3中的控制将通过图15详细说明。
<步骤A4>
控制装置50进行起动控制的结束条件的判定。
在满足起动控制的结束条件的情况下,进入步骤A5。
在不满足起动控制的结束条件的情况下,返回步骤A3。
<步骤A5>
控制装置50执行稳定控制。
<步骤A6>
控制装置50结束压缩机起动控制。
(中压控制的详细说明)
图12是表示空气调节装置100的中压控制的动作的流程图。参照图12,对节流装置14a的中压控制进行详细说明。
<步骤B0>
控制装置50开始节流装置14a的中压控制。
控制装置50将节流装置14a的开度设成不生成中压的开度(例如全开),将节流装置14b的开度设成不执行吸入喷射的开度(例如全闭)。
<步骤B1>
控制装置50判定是否是全制热运转模式或者制热主体运转模式。
在是这些运转模式的情况下,进入步骤B2。
在不是这些运转模式的情况下,进入步骤B6。
<步骤B2>
控制装置50进行中压目标值PMm的设定。
在全制热运转模式时,在外气温度比制热主体运转更低的运转条件下运转,相应地排出制冷剂温度容易上升,所以,增多向压缩机10的吸入侧喷射的制冷剂流量。于是,在全制热运转模式时,与制热主体运转模式相比,可以将中压目标值PMm设定得高,加大制冷剂流量,例如可以设定成20℃的饱和压力等。
另一方面,在制热主体运转模式时,室内机2a~2d的任意一个执行制冷运转,使热介质间热交换器15a作为蒸发器发挥功能,相应地无法使中压成为太高的值。为此,在制热主体运转模式下,与全制热运转模式相比,可以将中压目标值PMm设定得低,例如可以设定成0~10℃的饱和压力等。
另外,为了使全制热运转模式和制热主体运转模式之间的模式变化变得顺畅,也可以将全制热运转模式下的中压目标值PMm设定成与制热主体运转模式时的中压目标值PMm相同程度的值。
<步骤B3>
控制装置50基于中压检测装置32的检测结果(以下也称为中压检测值PM)和步骤B2的中压目标值PMm,计算节流装置14a的开度变更量ΔLEVa。
另外,节流装置14a的开度变更量ΔLEVa通过下述的算式(1)所示的计算式进行计算。另外,算式(1)将节流装置14a的开度变更量ΔLEVa以如下形式表示,即:将从中压目标值PMm减去了中压检测装置32的中压检测值PM所得的值,乘以控制增益Ga。在此,控制增益Ga是根据节流装置14a的规格而确定的值。
<步骤B4>
控制装置50如下述的算式(2)所示那样,计算在步骤B3算出的开度变更量ΔLEVa与前次输出的节流装置14a的开度LEVa*之和。该和的值与节流装置14a的开度LEVa对应。
另外,所谓前次输出的节流装置14a的开度LEVa*是指以下开度LEVa的值,即:当将从步骤A0开始而在步骤A6结束的压缩机保护控制(参照图11)作为一个循环时,在当前正在执行的循环的一个之前执行的循环中的步骤B4计算出的开度LEVa的值。
<步骤B5>
控制装置50调整节流装置14a的开度,以便成为步骤B4算出的节流装置14a的开度LEVa。
<步骤B6>
控制装置50将节流装置14a的开度设为固定开度(例如全开)。
<步骤B7>
控制装置50结束节流装置14a的中压控制。
(算式1)
ΔLEVa=Ga×(PMm-PM)…(1)
(算式2)
LEVa=LEVa*+ΔLEVa…(2)
(稳定控制的详细说明)
图13是表示空气调节装置100的稳定控制的动作的流程图。参照图13,对在压缩机10的排出制冷剂温度不是过渡性上升的情况下所执行的节流装置14b的稳定控制进行详细说明。
<步骤C0>
控制装置50开始节流装置14b的稳定控制。
<步骤C1>
控制装置50进行压缩机10的排出制冷剂温度的目标值Tdm的设定。
在该图13的说明中,以排出制冷剂温度的目标值Tdm设定成例如105℃的情况为例进行说明。
<步骤C2>
控制装置50基于预先设定的步骤C1的排出制冷剂温度的目标值Tdm和排出制冷剂温度检测装置37的检测结果、即压缩机10的排出制冷剂温度的当前值Td0,计算节流装置14b的开度变更量ΔLEVb。
另外,节流装置14b的开度变更量ΔLEVb通过下述的算式(3)所示的计算式进行计算。另外,算式(3)以如下形式表示,即:对从排出制冷剂温度的目标值Tdm减去压缩机10的排出制冷剂温度的当前值Td0而得的值,乘以控制增益Gb。在此,控制增益Gb是根据节流装置14b的规格而确定的值。
另外,在本步骤C2中,虽然说明的是采用压缩机10的排出制冷剂温度的目标值Tdm的形式,但并不限定于此。例如可以替代排出制冷剂温度的目标值Tdm,使用基于排出制冷剂温度检测装置37的检测温度和高压检测装置39的检测压力而得的压缩机10的排出过热度。这样,不仅仅限于排出制冷剂温度,也可以使用过热度这样的排出制冷剂温度所涉及的值。
即,在本步骤C2中,可以替代排出制冷剂温度的目标值Tdm,基于排出制冷剂温度所涉及的目标值即排出过热度的目标值(与Tdm对应),和根据排出制冷剂温度检测装置37的检测温度以及高压检测装置39的检测压力所得的、排出制冷剂温度所涉及的排出过热度的值(与Td0对应),计算节流装置14b的开度变更量ΔLEVb。
<步骤C3>
控制装置50如下述的算式(4)所示,计算算式(3)算出的节流装置14b的开度变更量ΔLEVb和前次输出的节流装置14b的开度LEVb*之和。该和的值与节流装置14b的开度LEVb对应。
<步骤C4>
控制装置50调整节流装置14b的开度以便成为步骤C3算出的节流装置14b的开度LEVb。
<步骤C5>
控制装置50结束节流装置14b的稳定控制。
(算式3)
ΔLEVb=Gb×(Tdm-Td0)…(3)
(算式4)
LEVb=LEVb*+ΔLEVb…(4)
图14是用于对三点预测进行说明的图表。虽然节流装置14b的开度变更量ΔLEVb基于算式(3)计算得出,但并不限定于此,也可以利用后述的三点预测。
即,也可以并不是如算式(3)那样使用压缩机10的排出制冷剂温度的当前值Td0,而是利用计算接下来的控制的定时处的排出制冷剂温度预测值Tdn的三点预测,计算节流装置14b的开度变更量ΔLEVb。
所谓三点预测是指以下方法,即:假设各种响应为一次延迟特性,根据不同的三个时刻的值,计算接下来的时刻的预测值或者保持该状态达到的终点值Tde。
使用图14以压缩机10的排出制冷剂温度为例进行说明,在因节流装置14b的开度变化而导致的压缩机10的排出制冷剂温度的响应由一次延迟(图14的曲线)表示的情况下,若使用不同的三个时刻的排出制冷剂温度Td0、Td1、Td2,则接下来的时刻的排出制冷剂温度的预测值Tdn能够按以下所示的算式(5)所示的形式进行计算。
(算式5)
Tdn = Td 0 + ( Td 0 - Td 1 ) 2 Td 1 - Td 0 . . . ( 5 )
在此,算式(5)中的Td0是压缩机10的排出制冷剂温度的当前值,Td1是ΔT秒前的压缩机10的排出制冷剂温度,Td2是(ΔT×2)秒前的压缩机10的排出制冷剂温度。在此,ΔT设定成使得节流装置14b的控制间隔为(ΔT×3)秒以上。
为了通过算式(5)计算出接下来的控制的定时处的压缩机10的排出制冷剂温度预测值Tdn,需要满足算式(6)所表示的三个条件式。
(算式6)
Td0>Td1,且,Td1>Td2,且,Td0-Td1<Td1-Td2…(6)
在实际的运转状态下,由于未必会成为能够预测的运转状态,所以,在不可预测的情况下,使用通过算式(7)计算的值作为接下来的控制的定时处的压缩机10的排出制冷剂温度预测值Tdn。
(算式7)
Tdn=Td0+(Td0-Td1)…(7)
另外,压缩机10的排出制冷剂温度的目标值Tdm,需要设定成为比以出于防止冷冻机油劣化等这样的目的而设定的压缩机10的排出制冷剂温度的上限值更低的值,但若设定得过低,则压缩机10的排出制冷剂温度会下降,制热能力以及制冷能力减小。
于是,希望排出制冷剂温度的目标值Tdm设定成尽量高的值。例如假设压缩机10的排出制冷剂温度的上限值为120℃的情况,则可以设定成与之相比低15℃的值,即105℃。本在实施方式1中,虽然以将105℃作为控制目标值为例进行说明,但并不限定于此,例如即使设成100℃左右的值也不会有太大问题。为了在110℃使压缩机10停止或者减速,可以将排出制冷剂温度的目标值设定成100~110℃之间的值。
另外,在图14的说明中,对图13的控制中的压缩机10的排出制冷剂温度的预测方法进行说明,也可以将该预测方法应用于图12的控制中的中压。即,也可以通过三点预测来预测中压检测装置32的检测结果,在图12的步骤B2中,基于中压检测装置32的预测值和步骤B2的中压目标值PMm,计算节流装置14a的开度变更量ΔLEVa。
(起动控制的详细说明)
图15是表示实施方式1所涉及的空气调节装置100的起动控制的动作的流程图。参照图15,对在压缩机10的排出制冷剂温度过渡性上升的情况下所执行的节流装置14b的起动控制进行详细说明。
<步骤D0>
控制装置50转移到节流装置14b的起动控制。
<步骤D1>
控制装置50进行压缩机10的排出制冷剂温度的目标值Tdm的设定。
起动控制中的排出制冷剂温度的目标值Tdm被设定成比稳定控制的排出制冷剂温度的目标值Tdm更低的值,例如设定成90℃等。另外,若将稳定时的排出制冷剂温度的目标值设定成100~110℃之间的值,则起动控制中的排出制冷剂温度的目标值可以设定成与之相比较低的值,即80℃~100℃之间的值。
<步骤D2>
控制装置50基于预先设定的步骤D1的排出制冷剂温度的目标值Tdm和压缩机10的排出制冷剂温度的当前值Td0,计算节流装置14b的开度变更量ΔLEVb。
另外,节流装置14b的开度变更量ΔLEVb与上述的步骤C2同样利用算式(3)。
另外,在本步骤D2中,也可以如步骤C2所述那样,基于排出制冷剂温度所涉及的目标过热度和排出制冷剂温度所涉及的排出过热度的当前值来计算开度变更量ΔLEVb。
<步骤D3>
控制装置50如上述的算式(4)所示那样,计算所算出的节流装置14b的开度变更量ΔLEVb与前次输出的节流装置14b的开度LEVb*之和。该和的值与节流装置14b的开度LEVb对应。
<步骤D4>
控制装置50调整节流装置14b的开度而使之成为步骤D3所算出的节流装置14b的开度LEVb。
在确实地刚起动压缩机10之后那样的情况下,排出制冷剂温度Tdm不稳定,排出制冷剂温度检测装置37的检测结果(步骤D1的当前值Td0)成为低的值。但是,在步骤D1中,排出制冷剂温度的目标值Tdm被设定成比稳定控制的排出制冷剂温度的目标值Tdm更低的值。即,当前值Td0容易超过排出制冷剂温度的目标值Tdm。
为此,在刚起动压缩机10之后,即使步骤D3的开度LEVb*的值是与全闭对应的第1值,步骤D2的开度变更量ΔLEVb的值也成为增大开度的第2值。也就是,在步骤D3中取第1值与第2值之和,将增大开度的值输出到步骤D4。
这样,在起动控制中,通过使排出制冷剂温度Tdm的设定值比稳定控制更低,容易使节流装置14b的开度比稳定控制更大。
<步骤D5>
控制装置50进行是否满足后述的图16的结束条件的判定。
在满足结束条件的情况下,进入步骤D6。
在不满足结束条件的情况下,返回步骤D2,继续节流装置14b的开度控制。
<步骤D6>
控制装置50结束节流装置14b的稳定控制。
图16是表示实施方式1所涉及的空气调节装置100的起动控制所使用的结束判定旗标的状态的图表。参照图16对起动控制的结束条件(与图11的步骤A4对应)进行说明。首先,为了进行起动控制的结束判定而使用图16对起动控制的结束判定旗标flagA的定义进行说明。
以下说明起动控制的结束判定旗标flagA的定义。
首先,在起动时或除霜结束时等设成结束判定旗标flagA=0。
另外,在结束判定旗标flagA=0时压缩机10的排出制冷剂温度Td为排出制冷剂温度的目标值Tdm以上的情况下,设成结束判定旗标flagA=1(图16的点A)。
进而,在结束判定旗标flagA=1时压缩机10的排出制冷剂温度Td为排出制冷剂温度的目标值Tdm+α以上的情况下,设成结束判定旗标flagA=2(图16的点B)。
在此,α是判定排出制冷剂温度是否过冲的阈值,例如可以设定为5℃。
另外,本起动控制在满足以下所示的两个条件中的任意一者的情况下结束。
(1)第一个条件是结束判定旗标flagA=2而且Td<Tdm+β的情况(图16的模型1)。
(2)第二个条件是结束判定旗标flagA=1而且自flagA=1起经过了预先设定的时间T的情况(图16的模型2)。
在此,β是判定暂且过冲了排出制冷剂温度的目标值+α的排出制冷剂温度是否下降的阈值。该β需要设定成比前述的阈值α更小的值,可以设定成例如3℃。
另外,预先设定的时间T,是判定在正在执行起动控制的状态下是否为压缩机10的排出制冷剂温度变高的运转状态时所利用的时间,可以设定成例如7分钟等。并且,控制装置50,在经过时间T后压缩机10的排出制冷剂温度也低的情况下,判定为压缩机10的排出制冷剂温度稳定。
在起动控制满足结束条件的情况下,结束起动控制而转移到稳定控制。
通过进行以上那样的控制,即使在起动等压缩机10的排出制冷剂温度从低值大幅变化成高值的情况下,也能控制成适当的排出制冷剂温度,可获得可靠性高的空气调节装置。
另外,虽然以起动控制时的排出制冷剂温度的目标值Tdm是90℃的情况为例进行说明,但并不限定于此。
当假设压缩机10的排出制冷剂温度的上限为120℃左右时,控制装置50设定成若排出制冷剂温度为例如110℃则使压缩机10停止或者减速。即,当制冷剂温度达到120℃左右时,压缩机10损伤等的可能性变高,所以,为了保护压缩机10,在其近前的110℃使压缩机10停止或者减速。
在此,若将排出制冷剂温度的目标值Tdm设定成105℃,则当排出制冷剂温度Tdm过冲5℃以上时,进入压缩机10的保护,压缩机10停止或者减速。为此,排出制冷剂温度的目标值Tdm可以设定成比105℃低的温度。这样,在为了保护压缩机10而使其停止或者减速的温度(110℃)与排出制冷剂温度的目标值Tdm(105℃)之间,具有比5℃大的间隔,空气调节装置100能够更有效地利用压缩机保护控制。
于是,也可以将能够允许达到5℃的2倍即10℃的排出制冷剂温度的过冲的95℃设为起动控制时的排出制冷剂温度的目标值Tdm。另外,也可以将排出制冷剂温度的目标值Tdm设为90℃,进而具有富余量。
但是,将排出制冷剂温度的目标值Tdm设为低于80℃的温度,则意味着降低排出制冷剂温度,需要相应地将大量的液体或者二相制冷剂向压缩机10喷射。即,节流装置14b过于打开,产生过多的液体或者二相制冷剂流入压缩机10这样的问题。
于是,排出制冷剂温度的目标值Tdm可以设定成以下温度,即:不因起动控制时产生的压缩机10的排出制冷剂温度的过冲而使压缩机10进入排出制冷剂温度的保护动作、而且节流装置14b打开进行喷射(例如90℃或95℃左右)。
另外,关于开始起动控制时的节流装置14a的开度,若预先设定成比稳定状态下的开度更大的值(全开等),则能够快速地达到控制目标值,可提高控制性。另外,关于开始起动控制时的节流装置14b的开度,若预先设定成比稳定状态下的开度更小的值(全闭等),则能够快速地到达控制目标值,可提高控制性。
在节流装置14b的起动控制以及稳定控制中,关于演算压缩机10的排出制冷剂温度的预测值的方法,以三点预测为例进行了说明,但预测的方法并不限定于三点预测,也可以通过此外的预测方法来演算排出制冷剂温度的预测值。
另外,在本实施方式的室外机1中,通过如图17所示那样将分支部27a的设置位置限定在将热源侧热交换器12与止回阀13a连接的制冷剂配管4上,能够将开闭装置24替换成逆流防止装置24B,能够廉价地构成空气调节装置100。另外,自不必说的是,空气调节装置100在图17的回路构成中也能够发挥与图2的回路构成相同的效果。
[实施方式1所涉及的空气调节装置100具有的效果]
实施方式1所涉及的空气调节装置100通过执行稳定控制以及起动控制来调整节流装置14b的开度,能够将节流装置14a的中压控制中生成的中压制冷剂适当地向吸入喷射配管4c供给。为此,可不依赖于运转模式地使压缩机10的排出制冷剂温度Tdm降低而提高动作的稳定性,能够获得可靠性高的空气调节装置100。
实施方式2.
图18是表示实施方式2所涉及的空气调节装置的起动控制的动作的流程图。另外,关于本实施方式2,以不同于实施方式1的部分为中心进行说明。
由于实施方式2的冷冻循环的构成以及各运转模式下的制冷剂和热介质的流动与实施方式1相同而省略说明。
与实施方式1不同的是起动控制中的节流装置14b的控制方法。即,控制装置50替代了实施方式1的与图11的步骤A3对应的图15的控制,执行图18所示的控制。另外,关于中压控制以及稳定控制,与实施方式1是同样的。
[起动控制方法2]
参照图18,对在压缩机10的排出制冷剂温度过渡性上升的情况下所执行的节流装置14b的起动控制的方法2进行详细说明。
<步骤E0>
控制装置50转移到节流装置14b的起动控制。
<步骤E1>
控制装置50判定压缩机10的排出制冷剂温度是否为预先设定的温度T2(例如80℃)以上。
在判定为温度T2以上的情况下,进入步骤E2。
在判定为不是温度T2以上的情况下,进入步骤E12。
<步骤E2>
控制装置50进行压缩机10的排出制冷剂温度的目标值Tdm的设定。
起动控制中的排出制冷剂温度的目标值Tdm被设定为例如90℃等。
<步骤E3>
控制装置50根据算式(6)来判定是否能够对压缩机10的排出制冷剂温度进行三点预测。
在满足算式(6)的条件而判定为能够进行三点预测的情况下,进入步骤E5。
在不满足算式(6)的条件而判定为无法进行三点预测的情况下,进入步骤E4。
<步骤E4>
控制装置50在作为接续于步骤E3的控制定时的本步骤E4中,再次进行是否能够对压缩机10的排出制冷剂温度进行三点预测的判定。
在判定为能够进行三点预测的情况下,进入步骤E5。
在判定为无法进行三点预测的情况下,进入步骤E13。
<步骤E5>
控制装置50利用三点预测以及算式(8),计算被认为达到压缩机10的排出制冷剂温度的预测值。另外,此处所说的预测值,是指在排出制冷剂温度按一次延迟特性变化时保持该状态而达到的终点值Tde(参照图14)。
[算式8]
Tde = Td 2 + ( Td 1 - Td 2 ) 2 - Td 2 + 2 × Td 1 - Td 0 . . . ( 8 )
<步骤E6>
控制装置50基于预先设定的步骤E2的排出制冷剂温度的目标值Tdm和步骤E5的预测值Tde,计算节流装置14b的开度变更量ΔLEVb。
另外,在计算本步骤E6的节流装置14b的开度变更量ΔLEVb时,利用算式(9)。另外,控制增益Gb是根据节流装置14b的规格而确定的值。
(算式9)
ΔLEVb=Gb×(Tdm-Tde)…(9)
<步骤E7>
控制装置50如上述的算式(4)那样,计算所算出的节流装置14b的开度变更量ΔLEVb与前次输出的节流装置14b的开度LEVb*之和。该和的值与节流装置14b的开度LEVb对应。
<步骤E8>
控制装置50判定输出了节流装置14b的开度的控制次数是否不足预先设定的次数N(例如N=3)。
在不足N的情况下,返回步骤E6。
在不低于N、即N以上的情况下,进入步骤E9。
<步骤E9>
控制装置50在步骤E7的节流装置14b的开度输出为第N次的情况下,启动计时器。
另外,在本步骤E9中,在开度输出为第N+1次以上的情况下,计时器已经启动,所以,不用特别执行控制,进入步骤E10。
<步骤E10>
控制装置50直到计时器经过预先设定的时间Te(例如15分钟)为止,都将节流装置14b的开度固定。
<步骤E11>
控制装置50在计时器经过了时间Te时,结束图18的起动控制,转移到稳定控制。
另外,控制装置50在计时器经过规定时间Te之前,在压缩机10的排出制冷剂温度Td0超过了排出制冷剂温度的目标值Tdm的情况下,马上结束起动控制而转移至稳定控制。
<步骤E12>
控制装置50在起动控制开始之后,直到经过预先设定的时间To为止,都以全闭状态固定节流装置14b的开度,在经过时间To之后进入步骤E13。
<步骤E13>
控制装置50结束节流装置14b的起动控制。
另外,在步骤E8中分N次控制节流装置14b的开度,是为了防止节流装置14b的开度大幅变化而导致系统不稳定。在此分3次输出,但并不限定于此,若系统不会不稳定,则也可以不分次地将计算得到的开度直接输出。
[实施方式2所涉及的空气调节装置具有的效果]
实施方式2所涉及的空气调节装置执行上述那样的起动控制,发挥与实施方式1所涉及的空气调节装置100同样的效果。
实施方式3.
图19是表示实施方式3所涉及的空气调节装置100的起动控制的动作的流程图。另外,关于本实施方式3,以与实施方式1、2不同的部分为中心进行说明。
实施方式3的冷冻循环的构成以及各运转模式下的制冷剂和热介质的流动由于与实施方式1相同而省略说明。与实施方式1不同的是起动控制中的节流装置14b的控制方法。即,控制装置50替代了实施方式1的与图11的步骤A3对应的图15的控制,而执行图19所示的控制。另外,关于中压控制以及稳定控制与实施方式1是同样的。
[起动控制方法3]
参照图19对压缩机10的排出制冷剂温度过渡性上升的情况下所执行的节流装置14b的起动控制的方法3进行详细说明。
<步骤F0>
控制装置50转移到节流装置14b的起动控制。
<步骤F1>
控制装置50判定压缩机10的排出制冷剂温度是否为预先设定的温度T2(例如80℃)以上。
在判定为温度T2以上的情况下,进入步骤F2。
在判定为不是温度T2以上的情况下,进入步骤F7。
<步骤F2>
控制装置50进行压缩机10的排出制冷剂温度的目标值Tdm的设定。
起动控制中的排出制冷剂温度的目标值Tdm被设定为例如90℃等。
<步骤F3>
控制装置50利用三点预测以及算式(8),计算被认为达到压缩机10的排出制冷剂温度的预测值。另外,此处所说的预测值,是指在排出制冷剂温度按一次延迟特性变化时保持该状态达到的终点值Tde(参照图14)。
假如在无法通过算式(8)进行三点预测的情况下,替代依靠算式(8)进行的压缩机10的排出制冷剂温度的终点值Tde,使用依靠算式(10)计算的值作为压缩机10的排出制冷剂温度的终点值Tde。
(算式10)
Tde=Td0+(Td0-Td1)…(10)
<步骤F4>
控制装置50基于预先设定的步骤F2的排出制冷剂温度的目标值Tdm和步骤F3的预测值Tde,计算节流装置14b的开度变更量ΔLEVb。
另外,在计算本步骤F4的节流装置14b的开度变更量ΔLEVb时,利用算式(9)。
<步骤F5>
控制装置50如上述的算式(4)那样,加算所算出的节流装置14b的开度变更量ΔLEVb与前次输出的节流装置14b的开度LEVb*之和。该和的值与节流装置14b的开度LEVb对应。
<步骤F6>
控制装置50判定压缩机10的排出制冷剂温度的目标值Tdm与压缩机10的排出制冷剂温度的当前值Td0之差的绝对值是否为预先设定的温度差ΔT(例如3℃)以上。
在为温度差ΔT以上的情况下,返回步骤F3,继续起动控制。
在不为温度差ΔT以上、即不足温度差ΔT的情况下,进入步骤F8。
<步骤F7>
控制装置50在起动控制开始之后,直到经过预先设定的时间To为止,以全闭状态固定节流装置14b的开度,在经过时间To之后进行步骤F8。
<步骤F8>
控制装置50结束节流装置14b的起动控制。
[实施方式3所涉及的空气调节装置100具有的效果]
实施方式3所涉及的空气调节装置100执行上述那样的起动控制,发挥与实施方式1、2所涉及的空气调节装置100同样的效果。
实施方式4.
图20求算实施方式4所涉及的空气调节装置100的被吸入压缩机10的制冷剂的干度的演算流程图。另外,关于本实施方式4,以与实施方式1~3不同的部分为中心进行说明。
作为压缩机10考虑使用低压罩构造的压缩机,其在密闭容器内具有压缩室,密闭容器内成为低压的制冷剂压力环境,在压缩室中吸入密闭容器内的低压制冷剂并进行压缩。
另外,在本实施方式4中,关于压缩机10以低压罩构造的涡卷型的压缩机为例进行说明。当通过吸入喷射使液体或者二相制冷剂向压缩机10的吸入侧旁通时,在低压罩型压缩机中,被吸入压缩机10的制冷剂由密闭容器(=罩)加热之后,被吸入压缩室。因此,即使多少有些液体制冷剂流入压缩机10,也会由罩加热而气化,所以,不会在压缩室中吸入液体制冷剂。
但是,由于排出制冷剂温度的目标值Tdm设定过低而节流装置14b过于打开的情形或由于运转状态等,会有过多的液体制冷剂流入压缩机10,无法以罩的加热实现充分气化,被吸入压缩室的制冷剂中可能会混入液体制冷剂。
若在被吸入压缩室的制冷剂中混入液体制冷剂,则存在以下那样的不良状况。
(1)若吸入了通过压缩机10的罩所进行的加热也无法气化那样过度的液体制冷剂,则在压缩室内会发生将非压缩性的液体制冷剂压缩的液体压缩,有可能会导致构成压缩室的涡卷部分破损。
(2)若在罩下部滞留过度的液体制冷剂,则储存于罩下部的冷冻机油的浓度会下降,对压缩机10的滑动部位的润滑变得不充分,有可能导致压缩机10的滑动部位的磨耗或破损。
于是,在过度的液体制冷剂流入压缩机10的情况下,需要通过减小节流装置14b的开度来降低液体制冷剂的喷射流量,以便保护压缩机10。
在实施方式4中,关于是否有过度的液体制冷剂流入压缩机10的判定,基于流入压缩机10的制冷剂的干度Xs(-)的计算值来进行。于是,以下以全制热运转模式时为例对干度Xs的计算方法进行说明。
另外,(-)并非单位,而表示的是无次元。
<步骤G0>
控制装置50转移到干度Xs的计算控制。
<步骤G1>
控制装置50由中压检测装置32检测中压PM(MPa),由吸入压力检测装置60检测被吸入压缩机10的制冷剂的压力Ps(MPa)。
<步骤G2>
控制装置50读取节流装置14a以及节流装置14b的当前的开度LEVa以及LEVb。另外,关于节流装置14b的开度控制,与实施方式1~3是同样的。
<步骤G3>
控制装置50基于所吸入的制冷剂的压力Ps(MPa)来计算从储蓄器19流出的制冷剂的热焓H1(kJ/kg),基于中压PM(MPa)来计算经过节流装置14b的制冷剂的热焓H2(kJ/kg)。
另外,关于该热焓H1以及热焓H2(kJ/kg)的详细计算方法将在后叙述。
<步骤G4>
控制装置50利用在步骤G3读取的节流装置14a以及节流装置14b的开度,计算被吸入压缩机10的制冷剂的热焓H3(kJ/kg)。
另外,关于该热焓H3详细计算方法将在后叙述。
<步骤G5>
控制装置50基于在步骤G4算出的热焓H1(kJ/kg)、H2(kJ/kg)以及H3(kJ/kg)和后述的算式(19),计算被吸入压缩机10的制冷剂的干度Xs(-)。
<步骤G6>
控制装置50结束干度Xs的计算控制。
接着,对步骤G4中的热焓H3的计算方法进行详细说明。
从储蓄器19流出的制冷剂流量G1(kg/h)以及经过节流装置14b的制冷剂流量G2(kg/h),根据节流装置14a的Cv值和节流装置14b的Cv值来确定。在此采用的Cv值,一般使用表示节流装置的容量的值。
通过使用Cv值,若假设经过节流装置14a后的压力与被吸入压缩机10的制冷剂的压力相等,则从储蓄器19流出的制冷剂流量G1(kg/h)以及经过节流装置14b的制冷剂流量G2(kg/h)分别以算式(11)以及算式(12)的形式表示。
在此,Cva和Cvb分别是节流装置14a以及节流装置14b的Cv值,Ps(MPa)是压缩机10的吸入压力(吸入压力检测装置60的检测值)。
[算式11]
G 1 ∝ Cva Pm - Ps . . . ( 11 )
[算式12]
G 2 ∝ Cvb PM - Ps . . . ( 12 )
由于电子式膨胀阀的Cv值与电子式膨胀阀的输出脉冲大致成比例地变化,所以,算式(11)以及算式(12)若将节流装置14a的开度表示为LEVa(-),将节流装置14b的开度表示为LEVb(-),则可以分别像算式(13)以及算式(14)那样表示。
[算式13]
G 1 ∝ LEVa PM - Ps . . . ( 13 )
[算式14]
G 2 ∝ LEVb PM - Ps . . . ( 14 )
接着,若从储蓄器19流出的制冷剂的流量和热焓分别为G1(kg/h)和H1(kJ/kg),经过节流装置14b的制冷剂的流量和热焓分别为G2(kg/h)和H2(kJ/kg),被吸入压缩机10的制冷剂的流量和热焓分别为G3(kg/h)和H3(kJ/kg),则根据能量守恒定律获得算式(15)。
(算式15)
G1×H1+G2×H2=(G1+G2)×H3…(15)
将算式(13)和算式(14)代入算式(15),通过变形算式,使得被吸入压缩机10的制冷剂的热焓H3(kJ/kg)以算式(16)的形式表示。
[算式16]
H 3 = 1 LEVa + LEVb ( LEVa × H 1 + LEVb × H 2 ) . . . ( 16 )
在算式(16)中,由于节流装置14a和节流装置14b的开度已知,所以,若知道从储蓄器19流出的制冷剂的热焓H1和经过节流装置14b的制冷剂的热焓H2,则能够计算被吸入压缩机10的制冷剂的热焓H3(kJ/kg)。
在此,将从储蓄器19流出的制冷剂的热焓H1(kJ/kg)假设为饱和气体热焓,将经过节流装置14b的制冷剂的热焓H2(kJ/kg)假设为饱和液体热焓。
于是,能够根据吸入压力检测装置60的检测值Ps(MPa),通过以下所示的算式(17)和算式(18),计算从储蓄器流出的制冷剂的热焓H1(kJ/kg)和经过节流装置14b的制冷剂的热焓H2(kJ/kg)。作为具体的方法,有将预先计算出来的表示压力与热焓的关系的数据表存储到控制装置50中而参照数据表这样的方法等。
(算式17)
H1=HG(Ps)…(17)
(算式18)
H2=HL(Ps)…(18)
根据以上说明,控制装置50在步骤G4中能够通过算式(11)~(18)计算热焓H1(kJ/kg)、H2(kJ/kg)以及H3(kJ/kg)。并且,控制装置50能够根据该计算结果、后段步骤即步骤G5的算式(19)来计算干度Xs。
(算式19)
Xs=(H3-H2)/(H1-H2)…(19)
接着,对步骤G6以后的控制装置50的动作进行说明。
控制装置50计算被吸入压缩机10的制冷剂的干度Xs,在被吸入压缩机10的制冷剂的干度Xs小于预先设定的值的情况下,判定为流入压缩机10的液体制冷剂的量过度。
即,由算式(19)计算的压缩机10所吸入的制冷剂的干度Xs,在小于为了保护压缩机10而预先设定的值的情况下,判定为流入压缩机10的液体制冷剂的量过大,进行减小节流装置14b的开度这样的(例如将开度形成为全闭)保护控制。
进而,除了图20所示的依靠干度Xs进行的节流装置14b的开度控制,若执行接下来叙述的利用压缩机罩温度检测装置61的控制,则能够更可靠地防止压缩机10的破损,所以,对其进行说明。
在过度的液体或者二相制冷剂流入压缩机10的情况下,不仅是前述的依靠被吸入压缩机10的制冷剂的干度Xs进行的保护,还将利用了设于压缩机10的罩下部的压缩机罩温度检测装置61的检测值Tcomp的保护作为后备动作而导入,这样,能够更可靠地防止压缩机10的破损。
此时,在从压缩机罩温度检测装置61的检测值Tcomp减去根据吸入压力检测装置60的检测压力计算的饱和温度Tsat的算式(20)所计算的、压缩机10的罩下部的过热(罩下过热)SHcomp比预先设定值(例如10℃)小的情况下,判定为有过度的液体或者二相制冷剂流入压缩机10,可以进行使压缩机10的运转停止或者减速的保护动作。
(算式20)
SHcomp=Tcomp-Tsat…(20)
储存在压缩机10的底部的冷冻机油,在压缩机10的马达旋转时在刻设形成于马达轴的槽或孔中传递而被吸起并被供给至涡卷部,所以,若过度的液体制冷剂吸入压缩机10,则存储在压缩机10的底部的冷冻机油会被液体制冷剂稀释,造成冷冻机油的浓度减小,冷冻机油的粘度变小。
若冷冻机油的粘度变得比粘度界限更小,则滑动部位处的油膜厚度变薄,导致滑动部位磨耗或产生烧结,致使压缩机损伤。
图21表示R410A制冷剂和酯系粘度等级30的冷冻机油的混合粘度的举动。图21的横轴是制冷剂和冷冻机油的混合物的温度,纵轴是液体制冷剂和冷冻机油的混合物的粘度,产生润滑不足时的粘度与图21所示的粘度界限相当。
在图21中,在蒸发温度为-20℃的情况下,制冷剂和冷冻机油的温度在-10℃形成界限粘度,在蒸发温度为-10℃的情况下,制冷剂和冷冻机油的温度在0℃形成界限粘度。可知的是,在任意一种状态下,从制冷剂和冷冻机油的温度减去蒸发温度所得的温度差都为10℃,所以,在压缩机10的罩下过热成为10℃时冷冻机油的粘度成为界限粘度。
因此,在该情况下,也可以在压缩机10的罩下过热小于10℃的情况下开始保护动作。但是,根据冷冻机油的种类或粘度等级,与制冷剂的混合比例或混合后的粘度会有所不同,因而,根据压缩机10的罩下过热而开始保护动作的值并不限定于10℃,根据它们的组合而使用适当的值。
在图21中,示出了R410A制冷剂和酯系粘度等级30的冷冻机油的混合粘度的举动,但制冷剂、冷冻机油的种类并不限定于此,也可以是醚系或其他种类的冷冻机油,粘度等级即使为30以外的值也没有问题。在使用其他制冷剂、冷冻机油的情况下,只要根据制冷剂、冷冻机油的物性变化来变更界限粘度或根据压缩机10的罩下过热而定的保护动作的开始温度即可。
根据试验结果判明的是,在一般的低压罩压缩机中,在压缩机10的旋转速度大的运转状态下,若将压缩机10的吸入制冷剂干度Xs设为0.90以上,则能够确保罩下过热为10℃以上,若使算式(19)演算的被吸入压缩机10的制冷剂的干度Xs为大于0.90的值进行运转,则能够保护压缩机10。即,通过在压缩机10中吸入干度Xs为0.9以上且0.99以下的湿润制冷剂,可防止压缩机10的破损,同时控制压缩机10的排出制冷剂温度。另外,压缩机10的马达的发热量根据压缩负荷或旋转速度而有所变化,所以可以根据压缩负荷或旋转速度来适当地改变用于判定为液体制冷剂的量过度的值。
另外,在本实施方式中,对压缩机10为低压罩型的压缩机的情况进行说明。在压缩机10的密闭容器内成为高压的制冷剂环境的高压罩型的压缩机中,被吸入压缩机10的制冷剂流入压缩室,压缩、加压后,排出到压缩机罩内,从压缩机10流出。在高压罩压缩机中,若吸入制冷剂的干度Xs变小,制冷剂液成分过于增加,则压缩机构可能会遭到破坏。该压缩机构发生破坏的干度界限,在低压罩压缩机中比低压罩压缩机的下部的油粘度降低更小,但若将被吸入压缩机10的制冷剂的干度Xs设为0.9以上且0.99以下,则即使在高压罩压缩机中也能够安全可靠地使用。
[实施方式4所涉及的空气调节装置具有的效果]
实施方式4所涉及的空气调节装置能够抑制过度的液体制冷剂向压缩机10供给,能够防止构成压缩室的涡卷部分发生破损。
实施方式4所涉及的空气调节装置由于可抑制过度的液体制冷剂向压缩机10供给,所以,能够抑制在罩下部滞留过度的液体制冷剂。为此,可抑制冷冻机油的浓度的降低,实现压缩机10的滑动部位的磨耗的抑制以及破损的防止。
本实施方式1~4所涉及的空气调节装置由于能够向压缩机10的吸入侧喷射制冷剂,所以,能够抑制动作的稳定性降低。
另外,本实施方式1~4所涉及的空气调节装置在全制热运转模式、全制冷运转模式、制热主体运转模式以及制冷主体运转模式下,能够进行喷射。即,本实施方式1~4所涉及的空气调节装置例如从制冷运转切换成制热运转、制冷制热混合存在运转等,即使改变制冷剂的流动,也能够进行喷射。
进而,本实施方式1~4所涉及的空气调节装置通过追加针对室外机1以及热介质变换机3中的制冷剂回路的改良而能够进行喷射。即,本实施方式1~4所涉及的空气调节装置即使不是在室内机2设置止回阀等的构成,也能够进行喷射,相应地提高了通用性。
在本实施方式1~4所涉及的空气调节装置中,在利用侧热交换器26仅产生制热负荷或者制冷负荷的情况下,将对应的第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23设为中间的开度,在热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b的双方流动热介质。由此,由于能够将热介质间热交换器15a以及热介质间热交换器15b的双方使用于制热运转或者制冷运转,所以传热面积变大,能够进行高效率的制热运转或者制冷运转。
另外,在利用侧热交换器26有制热负荷和制冷负荷混合存在的情况下,将与正在进行制热运转的利用侧热交换器26对应的第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23向与加热用的热介质间热交换器15b连接的流路切换,将与正在进行制冷运转的利用侧热交换器26对应的第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23向与冷却用的热介质间热交换器15a连接的流路切换,由此能够在各室内机2自由地进行制热运转、制冷运转。
另外,第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23,只要是三通阀等三通流路切换装置、或是组合了两个开闭阀等二通流路开闭装置而成的构成等等的流路切换装置即可。另外,也可以使用通过步进马达驱动式混合阀等使三通流路的流量变化的装置、或是组合了两个电子式膨胀阀等使二通流路的流量变化的构成而成的构成等等,来用作第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23。在该情况下,能够防止因流路的突然开闭而导致的水锤效应。进而,在实施方式中,虽然以热介质流量调整装置25为双向阀的情况为例进行了说明,但也可以设成为具有三通流路的控制阀,与将利用侧热交换器26旁通的旁通管一起设置。
另外,节流装置14a以及节流装置14b除了电子式膨胀阀等使开口面积变化的构成之外,还可以使用小型的电磁阀等开闭阀、毛细管、小型的止回阀等,只要能形成中压则无论其是何种形态。
另外,热介质流量调整装置25可以使用能按步进马达驱动式控制在流路流动的流量的结构,既可以是双向阀,也可以将三通阀的一端封闭了的构成。另外,作为热介质流量调整装置25,也可以使用开闭阀等进行二通流路开闭的构成,反复接通/断开(ON/OFF)来控制平均的流量。
另外,虽然示出了第2制冷剂流路切换装置18是四通阀,但并不限于此,也可以使用多个二通流路切换阀或三通流路切换阀,构成为使制冷剂同样地流动。
另外,自不必说的是,即使在利用侧热交换器26和热介质流量调整装置25只连接有一个的情况下也同样成立,进而作为热介质间热交换器15以及节流装置16,即使设置多个进行同样动作的构成,当然也没有问题。进而,热介质流量调整装置25虽然以内置于热介质变换机3的情况为例进行了说明,但并不限于此,既可以内置于室内机2,也可以与热介质变换机3和室内机2分体地构成。
作为热介质,可以使用例如盐水(防冻液)或水、盐水与水的混合液、水与防腐蚀效果高的添加剂的混合液等。因此,在本实施方式1~4所涉及的空气调节装置中,即使热介质经由室内机2向室内空间7泄漏,由于热介质使用的是安全性高的介质,所以有助于安全性的提高。
作为制冷剂,在使用R32等排出制冷剂温度高的制冷剂时吸入喷射的效果大,除了R32之外,也可以使用R32与作为地球温暖化系数小的四氟丙烷系制冷剂的化学式以CF3CF=CH2表示的HFO1234yf或化学式以CF3CH=CHF表示的HFO1234ze的混合制冷剂(非共沸混合制冷剂)。
在作为制冷剂使用R32的情况下,相对于使用R410A的情况,在同一运转状态下,排出制冷剂温度上升约20℃,所以需要降低排出制冷剂温度来加以使用,吸入喷射的效果大。相对于R410A,在使用排出制冷剂温度稍高的制冷剂的情况下,需要通过吸入喷射使排出温度降低,对于R32与HFO1234yf的混合制冷剂,在R32的质量比率为62%(62质量%)以上的情况下,相比使用R410A制冷剂的情况,排出制冷剂温度高出3℃以上,若通过吸入喷射使排出制冷剂温度降低,则效果较大。
另外,对于R32与HFO1234ze的混合制冷剂,在R32的质量比率为43%(43质量%)以上的情况下,相比使用R410A制冷剂的情况,排出制冷剂温度高出3℃以上,若通过吸入喷射使排出制冷剂温度降低,则效果较大。
另外,混合制冷剂中的制冷剂种类但并不限于此,即使是包含少量其他制冷剂成分的混合制冷剂,对排出制冷剂温度也没有大的影响,可发挥同样的效果。例如,也可以使用包含R32、HFO1234yf和少量其他制冷剂的混合制冷剂等。
另外,一般来讲,在热源侧热交换器12以及利用侧热交换器26a~26d安装送风机,通过送风来促进冷凝或者蒸发的情况较多,但并不限于此,例如作为利用侧热交换器26a~26d也可以采用应用辐射的板式加热器那样的构成,作为热源侧热交换器12也可以采用通过水或防冻液使热量移动的水冷式的构成,只要是能够散热或者吸热的构造则都可以使用。
另外,在此以利用侧热交换器26a~26d有四个的情况为例进行了说明,但也可以连接若干个。
另外,以热介质间热交换器15a、15b有两个的情况为例进行了说明,当然并不限于此,若构成为能够冷却或者/以及加热热介质,则也可以设置若干个。
另外,泵21a、21b并不限于分别各一个,也可以并联排列多个小容量的泵。
另外,在本实施方式中,说明的是以下那样的构成例。即,将压缩机10、四通阀(第1制冷剂流路切换装置)11、热源侧热交换器12、节流装置14a、节流装置14b、开闭装置24以及逆流防止装置20收纳于室外机1。另外,将利用侧热交换器26收纳于室内机2,将热介质间热交换器15以及节流装置16收纳于热介质变换机3。进而,室外机1与热介质变换机3之间通过2根一组的配管连接,使制冷剂在室外机1与热介质变换机3之间循环,室内机2与热介质变换机3之间分别通过2根一组的配管连接,使热介质在室内机2与热介质变换机3之间循环,在热介质间热交换器15使制冷剂与热介质热交换,以这样的系统为例进行了说明。但是,本实施方式1~4所涉及的空气调节装置并不限于此。
例如也能够应用于以下直膨式系统,可发挥同样的效果,即:该直膨式系统将压缩机10、四通阀(第1制冷剂流路切换装置)11、热源侧热交换器12、节流装置14a、节流装置14b、开闭装置24以及逆流防止装置20收纳于室外机1,将使空调对象空间的空气与制冷剂热交换的负荷侧热交换器以及节流装置16收纳于室内机2,具有与室外机1以及室内机2分体形成的中继器,室外机1与中继器之间通过2根一组的配管连接,室内机2与中继器之间分别通过2根一组的配管连接,经由中继机使制冷剂在室外机1与室内机2之间循环,能够进行全制冷运转、全制热运转、制冷主体运转、制热主体运转。
另外,在本实施方式中,说明了以下那样的构成例。即,将压缩机10、四通阀(第1制冷剂流路切换装置)11、热源侧热交换器12、节流装置14a、节流装置14b收纳于室外机1。另外,将利用侧热交换器26收纳于室内机2。进而,将热介质间热交换器15以及节流装置16收纳于热介质变换机3,室外机1与热介质变换机3之间通过2根一组的配管连接,使制冷剂在室外机1与热介质变换机3之间循环,室内机2与热介质变换机3之间分别通过2根一组的配管连接,使热介质在室内机2与热介质变换机3之间循环,在热介质间热交换器15使制冷剂与热介质热交换,以该系统为例进行了说明。但是,本实施方式1~4所涉及的空气调节装置并不限于此。
例如也能够应用于以下直膨式系统,可发挥同样的效果,即:将压缩机10、四通阀(第1制冷剂流路切换装置)11、热源侧热交换器12、节流装置14a、节流装置14b收纳在室外机1中,将使空调对象空间的空气与制冷剂进行热交换的负荷侧热交换器以及节流装置16收纳在室内机2中,相对于室外机1,通过2根一组的配管连接多个室内机,使制冷剂在室外机1与室内机2之间循环,能够进行制冷运转、制热运转。
另外,在此以能够进行制冷主体运转、制热主体运转这样的冷暖混合存在运转的空气调节装置为例进行了说明,但并不限于此,也可以应用于无法进行制冷制热混合存在运转即切换全制冷运转和全制热运转地进行使用的空气调节装置,发挥同样的效果。另外,在无法进行制冷制热混合存在运转的构成之中,也包含仅有一个热介质间热交换器的构成。
附图标记的说明
1室外机(热源机),2室内机,2a~2d室内机,3热介质变换机,4制冷剂配管,4a第1连接配管,4b第2连接配管,4c吸入喷射配管,4d分支配管,5配管,6室外空间,7室内空间,8空间,9建筑物,10压缩机,11第1制冷剂流路切换装置(四通阀),12热源侧热交换器(第一热交换器),13a~13d止回阀,14节流装置,14a节流装置(第二节流装置),14b节流装置(第三节流装置),15热介质间热交换器(第二热交换器),15a、15b热介质间热交换器(第二热交换器),16节流装置,16a、16b节流装置(第一节流装置),17开闭装置,17a、17b开闭装置,18第2制冷剂流路切换装置,18a、18b第2制冷剂流路切换装置,19储蓄器,20逆流防止装置(第二导通装置),21泵,21a、21b泵,22第1热介质流路切换装置,22a~22d第1热介质流路切换装置,23第2热介质流路切换装置,23a~23d第2热介质流路切换装置,24开闭装置(第一导通装置),24B逆流防止装置,25热介质流量调整装置,25a~25d热介质流量调整装置,26利用侧热交换器,26a~26d利用侧热交换器,27a分支部(第一分支部),27b分支部(第二分支部),31第1温度传感器,31a、31b第1温度传感器,32中压检测装置,33分支制冷剂温度检测装置,34第2温度传感器,34a~34d第2温度传感器,35第3温度传感器,35a~35d第3温度传感器,36压力传感器,37排出制冷剂温度检测装置,38吸入制冷剂温度检测装置,39高压检测装置,50控制装置,60吸入压力检测装置,61压缩机罩温度检测装置,100空气调节装置,A制冷剂循环回路,B热介质循环回路。

Claims (15)

1.一种空气调节装置,该空气调节装置具有压缩机、制冷剂流路切换装置、热源侧热交换器、第1节流装置以及热介质间热交换器,它们经由制冷剂配管连接,构成制冷剂循环回路,
上述空气调节装置还具有泵、上述热介质间热交换器以及利用侧热交换器,它们经由配管连接,构成热介质循环回路,其特征在于,
上述空气调节装置具有:
第2节流装置,该第2节流装置设置在制热运转时的上述第1节流装置的下游侧且上述热源侧热交换器的上游侧,
储蓄器,该储蓄器设置在上述压缩机的上游侧,用于储存剩余制冷剂,
吸入喷射配管,该吸入喷射配管的一侧与制热运转时的上述第2节流装置的上游侧连接,另一侧与位于上述压缩机的吸入侧和上述储蓄器之间的流路连接,
第3节流装置,该第3节流装置设置于上述吸入喷射配管,
中压检测装置,该中压检测装置检测制热运转时的上述第2节流装置的上游侧的制冷剂压力或者制冷剂饱和温度,
排出制冷剂温度检测装置,该排出制冷剂温度检测装置检测上述压缩机的排出制冷剂温度,以及
控制装置,该控制装置基于上述中压检测装置以及上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果来控制上述第2节流装置以及上述第3节流装置的开度,
在上述制冷剂配管的内部,将上述排出制冷剂温度比R410A更高的制冷剂作为制冷剂并使之循环,
上述控制装置,
执行基于中压的目标值与上述中压检测装置的检测结果或者预测值的偏差来控制上述第2节流装置的开度的中压控制,
在上述压缩机的上述排出制冷剂温度过渡性上升时执行起动控制,在上述压缩机的上述排出制冷剂温度稳定时执行稳定控制,
在上述中压控制开始后,开始上述起动控制以及上述稳定控制的双方或者开始上述稳定控制,调整经由上述吸入喷射配管向上述压缩机的吸入侧供给的制冷剂的流量,
从上述中压控制开始起直至上述起动控制或者上述稳定控制开始为止都关闭上述第3节流装置,
在上述起动控制中,基于上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果和第1排出制冷剂温度的目标值,控制上述第3节流装置的开度,
在上述稳定控制中,基于上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果和与上述第1排出制冷剂温度的目标值不同的第2排出制冷剂温度的目标值,控制上述第3节流装置的开度。
2.如权利要求1所记载的空气调节装置,其特征在于,上述控制装置,
将上述起动控制中的上述第3节流装置的开度设成小于上述稳定运转的开度。
3.如权利要求1所记载的空气调节装置,其特征在于,上述控制装置,
将上述起动控制中的上述第2节流装置的开度设成大于上述稳定运转的开度。
4.如权利要求1所记载的空气调节装置,其特征在于,具有检测从上述压缩机排出的制冷剂的压力的高压检测装置,
上述控制装置,
基于上述排出制冷剂温度检测装置以及上述高压检测装置的检测结果计算出从上述压缩机排出的制冷剂的过热度,将该过热度设定作为上述排出制冷剂温度所涉及的目标值。
5.如权利要求4所记载的空气调节装置,其特征在于,上述起动控制,
将上述第2排出制冷剂温度的目标值设定成比上述第1排出制冷剂温度的目标值更高的值,
在上述起动控制中,基于上述第1排出制冷剂温度的目标值与上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果的偏差,控制上述第3节流装置的开度,
在上述稳定控制中,基于上述第2排出制冷剂温度的目标值与上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果的偏差,控制上述第3节流装置的开度。
6.如权利要求4所记载的空气调节装置,其特征在于,上述控制装置,
当上述压缩机的上述排出制冷剂温度超过预先设定的起动控制开始温度时,开始上述起动控制,
基于超过上述起动控制开始温度之前的上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果,计算超过上述起动控制开始温度之后的上述排出制冷剂温度所达到的排出温度终点预测值,
基于上述排出温度终点预测值与上述第1排出制冷剂温度的目标值的偏差,控制上述第3节流装置的开度。
7.如权利要求6所记载的空气调节装置,其特征在于,上述控制装置,
分多次地控制上述第3节流装置的开度,
设为基于上述排出温度终点预测值与上述第1排出制冷剂温度的目标值的偏差计算出的上述第3节流装置的开度。
8.如权利要求6所记载的空气调节装置,其特征在于,上述控制装置,
按照上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果超过上述起动控制开始温度之后的控制的定时,每次都计算上述排出温度终点预测值,
基于该计算结果来控制上述第3节流装置的开度。
9.如权利要求6所记载的空气调节装置,其特征在于,上述控制装置,
假设上述压缩机的排出制冷剂温度基于一次延迟特性而变化,则基于三个不同时刻的上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果来计算上述排出温度终点预测值。
10.如权利要求1所记载的空气调节装置,其特征在于,具备:
在制冷运转时使制冷剂从制冷剂自上述热源侧热交换器朝上述第1节流装置流动的情况下的制冷剂流路分流的第1制冷剂分支部,
在制热运转时使制冷剂从制冷剂自上述热源侧节流装置朝上述第1热交换器流动的情况下的制冷剂流路分流的第2制冷剂分支部,
连接上述第1制冷剂分支部和上述第2制冷剂分支部并在其配管上连接上述吸入喷射配管的分支配管,
设置在上述第1制冷剂分支部与连接部之间的第1导通装置,该连接部是上述分支配管与上述吸入喷射配管的连接部,以及
设置在上述第2制冷剂分支部与上述连接部之间的第2导通装置。
11.如权利要求10所记载的空气调节装置,其特征在于,通过上述制冷剂流路切换装置的作用,能够进行以下制冷运转,即:使高压的制冷剂流过作为冷凝器动作的上述热源侧热交换器,而且,使低压的制冷剂流过上述热介质间热交换器中的作为蒸发器动作的一部分或者全部的热介质间热交换器,
在上述制冷运转时,上述制冷剂能够不通过上述第2节流装置地在上述制冷剂循环回路中循环,将上述高压的制冷剂经由上述第1导通装置、上述第3节流装置以及上述吸入喷射配管导入上述压缩机的吸入侧。
12.如权利要求10所记载的空气调节装置,其特征在于,上述第1制冷剂分支部,
配置于在上述制冷运转和上述制热运转的情况下制冷剂从各自不同的方向流入的位置,
上述第2制冷剂分支部,
配置于在上述制冷运转和上述制热运转的情况下制冷剂从同一方向流入的位置,
上述第1导通装置,
是仅在从上述第1制冷剂分支部向上述吸入喷射配管流动的方向上使制冷剂导通的逆流防止装置,
上述第2导通装置,
是仅在从上述第2制冷剂分支部向上述吸入喷射配管流动的方向上使制冷剂导通的逆流防止装置。
13.如权利要求1所记载的空气调节装置,其特征在于,作为制冷剂,使R32或者包含62质量%以上的R32的混合制冷剂循环。
14.如权利要求1所记载的空气调节装置,其特征在于,上述控制装置,
在制冷运转时将上述第2节流装置的开度设成固定开度。
15.一种空气调节装置,该空气调节装置具有压缩机、制冷剂流路切换装置、热源侧热交换器、第1节流装置以及热介质间热交换器,它们经由制冷剂配管连接,构成制冷剂循环回路,
上述空气调节装置还具有泵、上述热介质间热交换器以及利用侧热交换器,它们经由配管连接,构成热介质循环回路,其特征在于,
上述空气调节装置具有:
第2节流装置,该第2节流装置设置在制热运转时的热源侧热交换器的上游侧,
储蓄器,该储蓄器设置在上述压缩机的上游侧,用于储存剩余制冷剂,
吸入喷射配管,该吸入喷射配管的一侧与制热运转时的上述第2节流装置的上游侧连接,另一侧与位于上述压缩机的吸入侧和上述储蓄器之间的流路连接,
第3节流装置,该第3节流装置设置于上述吸入喷射配管,
中压检测装置,该中压检测装置检测制热运转时的上述第2节流装置的上游侧的制冷剂压力或者制冷剂饱和温度,
排出制冷剂温度检测装置,该排出制冷剂温度检测装置检测上述压缩机的排出制冷剂温度,
检测从上述压缩机排出的制冷剂的压力的高压检测装置,以及
控制装置,该控制装置基于上述中压检测装置、上述排出制冷剂温度检测装置以及上述高压检测装置的检测结果来控制上述第2节流装置以及上述第3节流装置的开度,
在上述制冷剂配管的内部,将上述排出制冷剂温度比R410A更高的制冷剂作为制冷剂并使之循环,
上述控制装置,
执行基于中压的目标值与上述中压检测装置的检测结果或者预测值的偏差来控制上述第2节流装置的开度的中压控制,
执行在上述压缩机的上述排出制冷剂温度过渡性上升时所执行的起动控制、在上述压缩机的上述排出制冷剂温度稳定时所执行的稳定控制,调整经由上述吸入喷射配管向上述压缩机的吸入侧供给的制冷剂的流量,
在上述起动控制中,
基于上述排出制冷剂温度检测装置以及上述高压检测装置的检测结果计算出从上述压缩机排出的制冷剂的过热度,将该过热度设定作为上述第1排出制冷剂温度的目标值,
当上述压缩机的上述排出制冷剂温度超过预先设定的起动控制开始温度时,开始上述起动控制,
基于超过上述起动控制开始温度之前的上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果,计算超过上述起动控制开始温度之后的上述排出制冷剂温度所达到的排出温度终点预测值,
基于上述排出温度终点预测值与上述第1排出制冷剂温度的目标值的偏差,控制上述第3节流装置的开度,
在上述稳定控制中,
基于上述排出制冷剂温度检测装置的检测结果和与上述第1排出制冷剂温度的目标值不同的第2排出制冷剂温度的目标值,控制上述第3节流装置的开度。
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