JP2007064510A - 空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 空気調和装置において、膨張弁や利用側熱交換器又は膨張弁から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑える。
【解決手段】 空気調和装置は、圧縮機と熱源側熱交換器と利用側熱交換器と膨張弁とを有する主冷媒回路と、熱源側熱交換器から膨張弁に送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機の吸入側に戻すバイパス冷媒回路と、バイパス冷媒回路を流れる冷媒によって熱源側熱交換器から膨張弁に送られる冷媒を冷却する冷却器と、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過熱度が所定値になるようにバイパス冷媒回路のバイパス用膨張弁を制御する制御部とを備えている。制御部は、圧縮機の起動時や利用側熱交換器の運転台数変更時において、外気温度が所定の外気温度の値より小さい場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じる制御を行う。
【選択図】 図7

Description

本発明は、空気調和装置、特に、蒸気圧縮式の主冷媒回路を流れる冷媒の一部を圧縮機の吸入側に戻すようにバイパスし、そのバイパスされた冷媒を用いて主冷媒回路を流れる冷媒を過冷却状態にすることができるように構成された空気調和装置に関する。
従来より、主冷媒回路を流れる冷媒の一部を圧縮機の吸入側に戻すようにバイパスし、そのバイパスされた冷媒を用いて主冷媒回路を流れる冷媒を過冷却状態にすることができるように構成された空気調和装置がある。このような空気調和装置は、主として、圧縮機と熱源側熱交換器と利用側熱交換器と膨張弁とを有する主冷媒回路と、熱源側熱交換器から膨張弁に送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されたバイパス冷媒回路と、バイパス冷媒回路を流れる冷媒によって熱源側熱交換器から膨張弁に送られる冷媒を冷却するための冷却器とを備えている。バイパス冷媒回路は、主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁を有している。冷却器は、バイパス用膨張弁の出口から圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、熱源側熱交換器から膨張弁に送られる冷媒を冷却するように、主冷媒回路及びバイパス冷媒回路に接続されている。そして、バイパス用膨張弁は、空気調和装置の運転制御を行う制御部によって、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過熱度(以下、バイパス冷媒回路側過熱度とする)が所定の過熱度の値(以下、目標過熱度とする)になるように制御される。
このような空気調和装置では、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転等の冷凍サイクル運転を行う際に、主冷媒回路の熱源側熱交換器から膨張弁へ送られる冷媒の一部を、バイパス用膨張弁によって流量調節しながら、主冷媒回路から分岐されてバイパス冷媒回路を介して圧縮機の吸入側に戻すことができる。そして、バイパス冷媒回路のバイパス用膨張弁の出口から圧縮機の吸入側に向かって流れる冷媒は、冷却器を通過して、熱源側熱交換器から膨張弁へ送られる冷媒と熱交換を行う。ここで、バイパス用膨張弁を通過した後の冷媒は、主冷媒回路の熱源側熱交換器から膨張弁へ送られる冷媒の温度よりも低いため、主冷媒回路の熱源側熱交換器から膨張弁へ送られる冷媒を冷却するとともに、加熱される。また、バイパス用膨張弁は、バイパス冷媒回路側過熱度が目標過熱度になるように、制御部によって制御されているため、バイパス冷媒回路を流れる冷媒は、冷却器を通過して目標過熱度に対応する出口温度まで加熱された後、圧縮機の吸入側に戻されるようになっている。また、冷却器において冷却された主冷媒回路を流れる冷媒は、冷却器におけるバイパス冷媒回路を流れる冷媒との間の交換熱量に応じた過冷却状態まで冷却される(以下、主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度を主冷媒回路側過冷却度とする)。この冷却器によって冷却された冷媒は、膨張弁において蒸発器として機能する利用側熱交換器の蒸発圧力付近まで膨張されて気液二相状態となり、利用側熱交換器に送られる。このようにして、この空気調和装置では、主冷媒回路を流れる冷媒が過冷却状態となるような過熱度制御(以下、バイパス冷媒回路過熱度制御とする)を行うことができる。
また、特許文献1の空気調和装置のように、バイパス冷媒回路過熱度制御を行う際の目標過熱度を、圧縮機の吐出温度に基づいて圧縮機が湿り運転にならない値に設定する、すなわち、圧縮機が湿り運転にならない範囲で極力小さな値になるように設定することによって、主冷媒回路側過冷却度をできるだけ大きくすることができるように構成することもある。
特開2005−69566公報
しかし、上述のバイパス回路過熱度制御を行う場合には、バイパス冷媒回路側過熱度が目標過熱度になるように、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の流量が制御されるため、主冷媒回路側過冷却度が空気調和装置の運転条件によって様々な値となる。このため、外気温度が低い条件において圧縮機を起動する場合には、熱源側熱交換器における冷媒の冷却が促進されて熱源側熱交換器の出口における冷媒の過冷却度が大きくなるのに加えて、熱源側熱交換器から膨張弁に送られる冷媒が冷却器においてさらに冷却されるため、主冷媒回路側過冷却度が大きくなり、膨張弁において膨張した後の冷媒圧力(すなわち、蒸発器として機能する利用側熱交換器の蒸発圧力付近)の条件においても、乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態の冷媒になる場合がある。そして、圧縮機を起動する場合において、このような主冷媒回路側過冷却度の大きい冷媒が膨張弁及び利用側熱交換器に流入すると、一時的ではあるが、膨張弁や利用側熱交換器又は膨張弁から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管において、大きな冷媒通過音が発生するという問題が生じている。
また、複数の利用側熱交換器と複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応する複数の膨張弁とを有しており必要に応じて利用側熱交換器の運転台数を変更することが可能な、いわゆるマルチ型の空気調和装置の場合には、外気温度が低い条件において利用側熱交換器の運転台数を変更する際にも、外気温度が低い条件において圧縮機を起動する場合と同様に、主冷媒回路側過冷却度が大きくなり、膨張弁において膨張した後の冷媒圧力の条件においても、乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態の冷媒になる場合があるため、一時的ではあるが、膨張弁や利用側熱交換器又は膨張弁から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管において、大きな冷媒通過音が発生するという問題が生じている。
また、特許文献1の空気調和装置のように、バイパス冷媒回路過熱度制御を行う際の目標過熱度を圧縮機の吐出温度に基づいて圧縮機が湿り運転にならない値に設定している場合には、主冷媒回路側過冷却度をできるだけ大きくするような運転が行われるため、外気温度が低い条件において圧縮機を起動する場合や外気温度が低い条件において利用側熱交換器の運転台数を変更する際には、主冷媒回路側過冷却度がさらに大きくなり、膨張弁において膨張した後の冷媒圧力の条件において、乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態の冷媒になりやすいため、膨張弁や利用側熱交換器又は膨張弁から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管において、大きな冷媒通過音が発生しやすい。
本発明の課題は、主冷媒回路を流れる冷媒の一部を圧縮機の吸入側に戻すようにバイパスし、そのバイパスされた冷媒を用いて主冷媒回路を流れる冷媒を過冷却状態にすることができるように構成された空気調和装置において、膨張弁や利用側熱交換器又は膨張弁から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることにある。
第1の発明にかかる空気調和装置は、主冷媒回路と、バイパス冷媒回路と、冷却器と、制御部とを備えている。主冷媒回路は、圧縮機と熱源側熱交換器と利用側熱交換器と膨張機構とを有し、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張機構、利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成されている。バイパス冷媒回路は、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されており、主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁を有している。冷却器は、バイパス用膨張弁の出口から圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒を冷却する。制御部は、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度が所定の過熱度の値になるようにバイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う。そして、制御部は、圧縮機の起動時において、外気温度が所定の外気温度の値より小さい場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じる制御を行う。
この空気調和装置では、圧縮機起動時に外気温度が所定の外気温度よりも小さい条件である場合には、主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度(以下、主冷媒回路側過冷却度とする)が過度に大きくなることで膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(以下、冷媒通過音発生条件とする)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じることで、冷却器における熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくならないようにして膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、圧縮機を起動する場合に、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
第2の発明にかかる空気調和装置は、主冷媒回路と、バイパス冷媒回路と、冷却器と、制御部とを備えている。主冷媒回路は、圧縮機と熱源側熱交換器と利用側熱交換器と膨張機構とを有し、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張機構、利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成されている。バイパス冷媒回路は、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されており、主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁を有している。冷却器は、バイパス用膨張弁の出口から圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒を冷却する。制御部は、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度が所定の過熱度の値になるようにバイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う。そして、制御部は、圧縮機の起動時において、主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度が第1の所定の過冷却度の値よりも大きくなった場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じる制御を行う。
この空気調和装置では、圧縮機起動時に主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度が第1の所定の過冷却度の値よりも大きくなった場合には、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくなることで膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(以下、冷媒通過音発生条件とする)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じることで、冷却器における熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくならないようにして膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、圧縮機を起動する場合に、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
第3の発明にかかる空気調和装置は、主冷媒回路と、バイパス冷媒回路と、冷却器と、制御部とを備えている。主冷媒回路は、圧縮機と熱源側熱交換器と利用側熱交換器と膨張機構とを有し、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張機構、利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成されている。バイパス冷媒回路は、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されており、主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁を有している。冷却器は、バイパス用膨張弁の出口から圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒を冷却する。制御部は、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度が所定の過熱度の値になるようにバイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う。そして、制御部は、圧縮機の起動時において、主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度が第1の所定の過冷却度の値よりも大きくなった場合に、主冷媒回路側過冷却度が第2の所定の過冷却度の値以下になるまでバイパス用膨張弁を閉じる制御を行う。
この空気調和装置では、圧縮機起動時に主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度が第1の所定の過冷却度の値よりも大きくなった場合には、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくなることで膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(以下、冷媒通過音発生条件とする)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、主冷媒回路側過冷却度が第2の所定の過冷却度の値以下になるまでバイパス用膨張弁を閉じることで、冷却器における熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくならないようにして膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、圧縮機を起動する場合に、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
第4の発明にかかる空気調和装置は、主冷媒回路と、バイパス冷媒回路と、冷却器と、制御部とを備えている。主冷媒回路は、圧縮機と熱源側熱交換器と複数の利用側熱交換器と複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応する複数の膨張機構とを有し、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張機構、利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成されている。バイパス冷媒回路は、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されており、主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁を有している。冷却器は、バイパス用膨張弁の出口から圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒を冷却する。制御部は、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度が所定の過熱度の値になるようにバイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う。そして、制御部は、利用側熱交換器の運転台数変更時において、外気温度が所定の外気温度の値より小さい場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じる制御を行う。
この空気調和装置では、利用側熱交換器の運転台数変更時に外気温度が所定の外気温度よりも小さい条件である場合には、主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度(以下、主冷媒回路側過冷却度とする)が過度に大きくなることで膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(以下、冷媒通過音発生条件とする)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じることで、冷却器における熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくならないようにして膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、利用側熱交換器の運転台数を変更する場合に、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
第5の発明にかかる空気調和装置は、主冷媒回路と、バイパス冷媒回路と、冷却器と、制御部とを備えている。主冷媒回路は、圧縮機と熱源側熱交換器と複数の利用側熱交換器と複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応する複数の膨張機構とを有し、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張機構、利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成されている。バイパス冷媒回路は、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されており、主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁を有している。冷却器は、バイパス用膨張弁の出口から圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒を冷却する。制御部は、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度が所定の過熱度の値になるようにバイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う。そして、制御部は、利用側熱交換器の運転台数変更時において、主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度が第1の所定の過冷却度の値よりも大きくなった場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じる制御を行う。
この空気調和装置では、利用側熱交換器の運転台数変更時に主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度が第1の所定の過冷却度の値よりも大きくなった場合には、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくなることで膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(以下、冷媒通過音発生条件とする)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、所定時間が経過するまでバイパス用膨張弁を閉じることで、冷却器における熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくならないようにして膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、利用側熱交換器の運転台数を変更する場合に、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
第6の発明にかかる空気調和装置は、主冷媒回路と、バイパス冷媒回路と、冷却器と、制御部とを備えている。主冷媒回路は、圧縮機と熱源側熱交換器と複数の利用側熱交換器と複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応する複数の膨張機構とを有し、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張機構、利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成されている。バイパス冷媒回路は、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の一部を主冷媒回路から分岐させて圧縮機の吸入側に戻すように主冷媒回路に接続されており、主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁を有している。冷却器は、バイパス用膨張弁の出口から圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒を冷却する。制御部は、バイパス冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度が所定の過熱度の値になるようにバイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う。そして、制御部は、利用側熱交換器の運転台数変更時において、主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度が第1の所定の過冷却度の値よりも大きくなった場合に、主冷媒回路側過冷却度が第2の所定の過冷却度の値以下になるまでバイパス用膨張弁を閉じる制御を行う。
この空気調和装置では、利用側熱交換器の運転台数変更時に主冷媒回路を流れる冷媒の冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度が第1の所定の過冷却度の値よりも大きくなった場合には、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくなることで膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(以下、冷媒通過音発生条件とする)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、主冷媒回路側過冷却度が第2の所定の過冷却度の値以下になるまでバイパス用膨張弁を閉じることで、冷却器における熱源側熱交換器から膨張機構に送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度が過度に大きくならないようにして膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、利用側熱交換器の運転台数を変更する場合に、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
第7の発明にかかる空気調和装置は、第2、3、5、6の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、第1の所定の過冷却度の値は、外気温度の関数として設定される。
この空気調和装置では、外気温度の条件に応じて適切な冷媒通過音発生条件の判定を行うことができる。
第8の発明にかかる空気調和装置は、第1〜7の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、所定の過熱度の値は、圧縮機の吐出温度に基づいて、圧縮機が湿り運転にならない値に設定される。
この空気調和装置では、バイパス冷媒回路過熱度制御を行う際の目標過熱度である所定の過熱度の値を圧縮機の吐出温度に基づいて圧縮機が湿り運転にならない値に設定することで、主冷媒回路側過冷却度をできるだけ大きくするような運転を行なっているため、膨張弁において膨張した後の冷媒圧力の条件において乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になりやすくなり、冷媒通過音発生条件になりやすい。
しかし、このようなバイパス冷媒回路過熱度制御を行う場合であっても、第1〜7の発明のいずれかのような冷媒通過音発生条件の判定及びバイパス用膨張弁を閉じる制御を行うことによって、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第1〜3の発明では、圧縮機を起動する場合に、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
第4〜6の発明では、利用側熱交換器の運転台数を変更する場合に、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
第7の発明では、外気温度の条件に応じて適切な冷媒通過音発生条件の判定を行うことができる。
第8の発明では、冷媒通過音発生条件になりやすいバイパス冷媒回路過熱度制御を行っているにもかかわらず、膨張機構において膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する膨張機構や利用側熱交換器又は膨張機構から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の一実施形態としての空気調和装置1の概略冷媒回路図である。空気調和装置1は、1台以上(本実施形態では、1台)の熱源ユニット2に複数台(本実施形態では、3台)の利用ユニット5a〜5cが接続された、いわゆるマルチ型の空気調和装置であり、例えば、建物内の複数の空調空間の冷暖房等に使用されるものである。利用ユニット5a〜5cは、分岐ユニット6を介して熱源ユニット2に接続されている。より具体的には、利用ユニット5a〜5cは、それぞれ、液冷媒分岐配管7a〜7c及びガス冷媒分岐配管8a〜8cを介して分岐ユニット6に接続されている。そして、分岐ユニット6は、液冷媒連絡配管7d及びガス冷媒連絡配管8dを介して熱源ユニット2に接続されている。
(2)利用ユニットの構成
各利用ユニット5a〜5cは、主として、利用側熱交換器51a〜51cを有しており、例えば、建物内に設置されている。各利用側熱交換器51a〜51cは、室内空気と熱交換するための熱交換器である。本実施形態において、各利用ユニット5a〜5cは、ユニット内に室内空気を取り込み、送り出すための室内ファン52a〜52cを有しており、室内空気と利用側熱交換器51a〜51cを流れる冷媒との熱交換を行わせることが可能である。
(3)分岐ユニットの構成
分岐ユニット6は、熱源ユニット2から送られる冷媒を複数の利用ユニット5a〜5cのそれぞれに送り、また、各利用ユニット5a〜5cから送られる冷媒を合流させて熱源ユニット2に送るためのユニットである。空気調和装置1では、分岐ユニット6には3台の利用ユニット5a〜5cが接続されているが、より多くの利用ユニット又はより少ない利用ユニットが接続されていてもよい。また、熱源ユニット2に複数の分岐ユニットが接続されてもよい。
分岐ユニット6は、本実施形態において、主として、液側分岐管61と、ガス側分岐管62とを有している。液側分岐管61は、液冷媒連絡配管7dに接続される液側合流部61dと、液側合流部61dから並列に分岐される複数(本実施形態では、3つ)の液側分岐部61a〜61cとを有している。各液側分岐部61a〜61cは、液冷媒分岐配管7a〜7cを介して利用ユニット5a〜5cに接続されている。各液側分岐部61a〜61cには、利用側膨張弁63a〜63cが設けられている。各利用側膨張弁63a〜63cは、利用ユニット5a〜5cの利用側熱交換器51a〜51cを流れる冷媒の流量の調節等を行う膨張機構として機能する電動膨張弁である。ガス側分岐管62は、ガス冷媒連絡配管8dに接続されるガス側合流部62dと、ガス側合流部62dから並列に分岐される複数(本実施形態では、3つ)のガス側分岐部62a〜62cとを有している。各ガス側分岐部62a〜62cは、ガス冷媒分岐配管8a〜8cを介して利用ユニット5a〜5cに接続されている。
(4)熱源ユニットの構成
熱源ユニット2は、主として、圧縮機21と、油分離器22と、四路切換弁23と、熱源側熱交換器24と、熱源側膨張弁25と、ブリッジ回路26と、レシーバ27と、冷却器28と、過冷却用バイパス冷媒回路41と、液側閉鎖弁29と、ガス側閉鎖弁30と、これらを接続する冷媒配管とを有しており、例えば、建物外に設置されている。
圧縮機21は、ガス冷媒を圧縮するための機器である。圧縮機21は、本実施形態において、インバータにより制御されるモータによって駆動される容積式圧縮機であり、運転容量を可変することが可能である。また、圧縮機21は、このモータをケーシング内に内蔵する、いわゆる、密閉型圧縮機である。
油分離器22は、圧縮機21において圧縮されて吐出されるガス冷媒に同伴する冷凍機油を分離するための機器であり、圧縮機21の吐出側に接続されている。油分離器22には、分離された冷凍機油を圧縮機21の吸入側に戻す油戻し回路31が設けられている。油戻し回路31は、主として、油戻し管31aと、油戻し管31aに設けられたキャピラリチューブ31bとを有している。キャピラリチューブ31bは、油戻し管31aを介して油分離器22から圧縮機21の吸入側に向かう冷凍機油を減圧するためのキャピラリチューブである。
四路切換弁23は、冷房運転と暖房運転との切り換え時に冷媒の流れの方向を切り換える切換機構として機能する弁であり、冷房運転時には圧縮機21の吐出側(具体的には、油分離器22)と熱源側熱交換器24のガス側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側とガス側閉鎖弁30とを接続し(図1の四路切換弁23の実線を参照、以下、冷房運転切換状態とする)、暖房運転時には圧縮機21の吐出側(具体的には、油分離器22)とガス側閉鎖弁30とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と熱源側熱交換器24のガス側とを接続することが可能である(図1の四路切換弁23の破線を参照、以下、暖房運転切換状態とする)。
熱源側熱交換器24は、室外空気を熱源として冷媒と熱交換するための機器であり、そのガス側が四路切換弁23に接続されている。本実施形態において、熱源ユニット2は、ユニット内に室外空気を取り込み、送り出すための室外ファン32を備えており、室外空気と熱源側熱交換器24を流れる冷媒との熱交換を行わせることが可能である。
熱源側膨張弁25は、液冷媒連絡配管7dを介して熱源側熱交換器24と分岐ユニット6(具体的には、分岐ユニット6の利用側膨張弁63a〜63c)との間を流れる冷媒の流量の調節等を行うための電動膨張弁であり、熱源側熱交換器24の液側に接続されている。
レシーバ27は、液冷媒連絡配管7dを介して熱源側熱交換器24と分岐ユニット6(具体的には、分岐ユニット6の利用側膨張弁63a〜63c)との間を流れる冷媒を一時的に溜めるための容器である。レシーバ27は、容器上部に入口を有しており、容器下部に出口を有している。レシーバ27の入口は、ブリッジ回路26を介して熱源側膨張弁25及び液側閉鎖弁29に接続されている。また、レシーバ27の出口は、冷却器28及びブリッジ回路26を介して熱源側膨張弁25及び液側閉鎖弁29に接続されている。
ブリッジ回路26は、熱源側膨張弁25とレシーバ27との間に接続された4つの逆止弁26a〜26dから構成された回路であり、液冷媒連絡配管7dを介して熱源側熱交換器24と分岐ユニット6(具体的には、分岐ユニット6の利用側膨張弁63a〜63c)との間を流れる冷媒が熱源側熱交換器24側からレシーバ27に流入する場合及び分岐ユニット6側からレシーバ27に流入する場合のいずれの場合においても、レシーバ27の入口からレシーバ27内に冷媒を流入させ、かつ、レシーバ27の出口から熱源側熱交換器24と分岐ユニット6(具体的には、液側閉鎖弁29)との間に冷媒を戻す機能を有している。具体的には、逆止弁26aは、分岐ユニット6から熱源側熱交換器24へ向かって流れる冷媒をレシーバ27の入口に導くように接続されている。逆止弁26bは、熱源側熱交換器24から分岐ユニット6へ向かって流れる冷媒をレシーバ27の入口に導くように接続されている。逆止弁26cは、レシーバ27の出口から冷却器28を介して流れる冷媒を分岐ユニット6側に流すことができるように接続されている。逆止弁26dは、レシーバ27の出口から冷却器28を介して流れる冷媒を熱源側熱交換器24側に流すことができるように接続されている。これにより、液冷媒連絡配管7dを介して熱源側熱交換器24と分岐ユニット6(具体的には、分岐ユニット6の利用側膨張弁63a〜63c)との間を流れる冷媒は、常に、レシーバ27の入口から流入し、レシーバ27の出口から流出して熱源側熱交換器24と分岐ユニット6(具体的には、液側閉鎖弁29)との間に戻されるようになっている。
液側閉鎖弁29は、液冷媒連絡配管7dに接続されている。すなわち、液冷媒連絡配管7dは、分岐ユニット6と液側閉鎖弁29との間を接続している。
ガス側閉鎖弁30は、ガス冷媒連絡配管8dに接続されている。すなわち、ガス冷媒連絡配管8dは、分岐ユニット6とガス側閉鎖弁30との間を接続している。
尚、上述に説明した圧縮機21、油分離器22、四路切換弁23、熱源側熱交換器24、熱源側膨張弁25、ブリッジ回路26、レシーバ27、液側閉鎖弁29、利用側膨張弁63a〜63c、利用側熱交換器51a〜51c及びガス側閉鎖弁30が接続された冷媒回路を空気調和装置1の主冷媒回路10とする。
次に、冷却器28及び過冷却用バイパス冷媒回路41について説明する。
冷却器28は、熱源側熱交換器24において凝縮されて分岐ユニット6(具体的には、分岐ユニット6の利用側膨張弁63a〜63c)に送られる冷媒を冷却するための機器であり、本実施形態において、2重管式の熱交換器である。冷却器28は、本実施形態において、レシーバ27とブリッジ回路26(具体的には、逆止弁26c、26d)との間に設けられている。
過冷却用バイパス冷媒回路41は、熱源側熱交換器24から分岐ユニット6(具体的には、分岐ユニット6の利用側膨張弁63a〜63c)へ送られる冷媒の一部を主冷媒回路10から分岐させて圧縮機21の吸入側に戻すように主冷媒回路10に接続されている。具体的には、過冷却用バイパス冷媒回路41は、主として、冷却器入口管41aと、冷却器出口管41bとを有している。冷却器入口管41aは、レシーバ27の出口とブリッジ回路26の逆止弁26c、26dとを接続する回路部分(本実施形態では、レシーバ27の出口と冷却器28とを接続する回路部分)から分岐されて冷却器28に接続される冷媒配管である。冷却器出口管41bは、冷却器28から圧縮機21の吸入側に戻すために圧縮機21の吸入管33に接続される冷媒配管である。そして、冷却器入口管41aには、過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒の流量を調節するためのバイパス用膨張弁42が設けられている。ここで、バイパス用膨張弁42は、冷却器28に流す冷媒の流量の調節を行うための電動膨張弁である。これにより、主冷媒回路10の熱源側熱交換器24と分岐ユニット6(具体的には、分岐ユニット6の利用側膨張弁63a〜63c)との間を流れる冷媒は、冷却器28において、バイパス用膨張弁42の出口から圧縮機21の吸入側に戻される冷媒によって冷却されるようになっている。
また、冷却器28は、主冷媒回路10側を流れる冷媒と過冷却用バイパス冷媒回路41側を流れる冷媒とが対向するように流れる流路を有する熱交換器である。具体的には、冷却器28は、図2に示されるように、一端がレシーバ27に接続されるとともに他端がブリッジ回路26に接続されて主冷媒回路10側を流れる冷媒が通過する第1管部28aと、第1管部28aの外周を覆うように配置され一端がバイパス用膨張弁42に接続されるとともに他端が吸入管33に接続されて過冷却用バイパス冷媒回路41側を流れる冷媒が通過する第2管部28bとを有している。そして、第1管部28aのレシーバ27に接続された側の入口側端部28cは、第2管部28bの吸入管33に接続された側の出口側端部28dに対応するように配置されている。また、第1管部28aのブリッジ回路26に接続された側の出口側端部28eは、第2管部28bのバイパス用膨張弁42に接続された側の入口側端部28fに対応するように配置されている。これにより、主冷媒回路10側を流れる冷媒(図2中の矢印F1参照)と過冷却用バイパス冷媒回路41側を流れる冷媒(図2中の矢印F2参照)とが対向するように流れるようになるため、主冷媒回路10を流れる冷媒を、過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒の出口温度よりも低い温度まで冷却できるようになっている。
(5)センサ類及び制御部の構成
さらに、空気調和装置1は、各部に設けられた圧力センサや温度センサ等のセンサ類と、これらのセンサ類が検出する信号に基づいて各機器を制御して冷房運転や暖房運転等の冷凍サイクル運転を行うための制御部9とを備えている(図3参照)。次に、センサ類及び制御部9について説明する。
まず、図1を用いて、空気調和装置1に設けられた圧力センサや温度センサ等のセンサ類について説明する。圧縮機21の吸入管33には、圧縮機21の吸入側を流れる低圧のガス冷媒の圧力を検出するための圧力検出機構としての低圧冷媒圧力センサLPが設けられている。圧縮機21の吐出管34には、圧縮機21の吐出側を流れる高圧のガス冷媒の圧力を検出するための圧力検出機構としての高圧冷媒圧力センサHPが設けられている。また、圧縮機21の吐出管34には、高圧のガス冷媒の圧力の過上昇を検出するための高圧圧力スイッチHPSが設けられている。
そして、圧縮機21の吐出管34には、圧縮機21の吐出側の冷媒の吐出温度を検出するための温度検出機構としての高圧冷媒温度センサTdが設けられている。圧縮機21の吸入管33には、圧縮機21の吸入側の冷媒の吸入温度を検出するための温度検出機構としての低圧冷媒温度センサTsが設けられている。また、熱源ユニット2の室外ファン32の空気吸入口には、室外空気の温度を検出するための温度検出機構としての外気温度センサTaが設けられている。熱源側熱交換器24には、冷房運転時には冷媒の凝縮温度に相当し、かつ、暖房運転時には冷媒の蒸発温度に相当する冷媒の温度を検出するための温度検出機構としての熱源側熱交温度センサTbが設けられている。また、過冷却用バイパス冷媒回路41の冷却器出口管41bには、過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷却器28の出口における冷媒の温度を検出するための温度検出機構としての冷却器出口バイパス冷媒温度センサTshが設けられている。
また、各利用ユニット5a〜5cの室内ファン52a〜52cの空気吸込口には、室内空気の温度を検出するための温度検出機構としての室内温度センサTra〜Trcが設けられている。各利用側熱交換器51a〜51cには、冷房運転時には蒸発温度に相当し、かつ、暖房運転時には凝縮温度に相当する冷媒の温度を検出するための利用側熱交中間温度センサTna〜Tncが設けられている。
また、分岐ユニット6の各液側分岐部61a〜61cには、利用側膨張弁63a〜63cと利用側熱交換器51a〜51cとの間を流れる冷媒の温度を検出するための温度検出機構としての液管温度センサTfa〜Tfcが設けられている。分岐ユニット6の各ガス側分岐部62a〜62cには、ガス側分岐部62a〜62cを流れる冷媒の温度を検出するための温度検出機構としてのガス管温度センサTga〜Tgcが設けられている。
尚、上述の温度センサTd、Ta、Tb、Tsh、Tra〜Trc、Tna〜Tnc、Tfa〜Tfc、Tga〜Tgcは、本実施形態において、サーミスタからなる。
次に、制御部9について説明する。制御部9は、主として、マイクロコンピュータやメモリーからなり、図3に示されるように、上述の圧力センサLP、HP及び温度センサTd、Ta、Tb、Tsh、Tra〜Trc、Tna〜Tnc、Tfa〜Tfc、Tga〜Tgcの入力信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの入力信号に基づいて各種機器及び弁類21、23、25、32、42、52a〜52c、63a〜63cを制御することができるように接続されている。そして、この制御部9は、各種機器及び弁類を制御して冷房運転や暖房運転を行うとともに、過冷却用バイパス冷媒回路41に設けられたバイパス用膨張弁42を制御するバイパス用膨張弁制御手段としても機能している。尚、図3では、室内ファン52a〜52cや利用側膨張弁63a〜63cをそれぞれまとめて1つのブロックにより表示しているが、各機器又は各弁を個別に制御することが可能である。
そして、バイパス用膨張弁制御手段としての制御部9は、冷却器28及び過冷却用バイパス冷媒回路41を使用して、主冷媒回路10を流れる冷媒の一部を、過冷却用バイパス冷媒回路41を介して圧縮機21の吸入管33に戻すようにバイパスし、そのバイパスされた冷媒と主冷媒回路10を流れる冷媒とを冷却器28において熱交換させて、主冷媒回路10を流れる冷媒を過冷却状態にするバイパス冷媒回路過熱度制御を行う機能を有している。より具体的には、制御部9は、バイパス冷媒回路過熱度制御を行う際に、冷却器出口バイパス冷媒温度センサTshによって検出された冷媒の温度から得られる過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒の冷却器28出口における過熱度の値(以下、バイパス冷媒回路側過熱度tSHaする)が所定の過熱度の値(以下、目標過熱度tSHsとする)となるようにバイパス用膨張弁42の開度を制御する。本実施形態において、バイパス冷媒回路側過熱度tSHaは、冷却器出口バイパス冷媒温度センサTshにより検出される冷媒の温度値から、低圧冷媒圧力センサLPにより検出される低圧ガス冷媒の圧力値を換算して得られる冷媒の飽和温度値を差し引いた値である。尚、過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42と冷却器28との間を流れる冷媒の温度を検出するための温度検出機構としての冷却器入口バイパス冷媒温度センサが設けられている場合には、冷却器出口バイパス冷媒温度センサTshにより検出される冷媒の温度値から冷却器入口バイパス冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度値を差し引くことにより、バイパス冷媒回路側過熱度tSHaを得るようにしてもよい。そして、目標過熱度tSHsの値は、本実施形態において、高圧冷媒温度センサTdにより検出される高圧ガス冷媒の吐出温度の値(以下、実測吐出温度tdとする)に基づいて、圧縮機21に液冷媒が吸入される運転(以下、湿り運転と呼ぶ)にならないような値に設定されている。すなわち、この目標過熱度tSHsの値は、本実施形態において、実測吐出温度tdが所定の吐出温度の値(以下、目標吐出温度tdsとする)に近づくように可変される。具体的には、目標過熱度tSHsは、実測吐出温度tdが目標吐出温度tdsよりも高い場合には小さくなり、実測吐出温度tdが目標吐出温度tdsよりも低い場合には大きくなるように可変される。尚、目標吐出温度tdsは、圧縮機21が湿り運転になる吐出温度の値(以下、下限吐出温度tdmとする)よりも少し高い温度値に設定されている。このように、本実施形態のバイパス冷媒回路過熱度制御では、目標過熱度tSHsが、圧縮機21が湿り運転にならない範囲で極力小さな値になるように可変されるため、過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒の流量が大きくなり、冷却器28における熱交換が促進されて、主冷媒回路10を流れる冷媒の冷却器28出口における過冷却度(以下、主冷媒回路側過冷却度tSCaとする)を大きくすることができるようになっている。
また、バイパス用膨張弁制御手段としての制御部9は、外気温度が低い条件において圧縮機21を起動する場合や外気温度が低い条件において利用ユニット5a〜5c(すなわち、利用側熱交換器51a〜51c)の運転台数を変更する場合に、利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管において冷媒通過音が発生することを防止する冷媒通過音抑制制御を行う機能を有している。より具体的には、制御部9は、圧縮機21を起動する場合や利用ユニット5a〜5cの運転台数を変更する場合に、外気温度センサTaにより検出される室外空気の温度の値(以下、外気温度taとする)が所定の外気温度の値(以下、冷媒通過音発生外気温度tDOAとする)よりも小さい条件である場合には、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくなることで利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因して利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(以下、冷媒通過音発生条件とする)であるものと判定し、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、所定時間(以下、バイパス用膨張弁閉止時間sTsとする)が経過するまでバイパス用膨張弁42を閉じることで、冷却器28における熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63a〜63cに送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくならないようにして利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができるようになっている。
(6)空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置1の動作について説明する。ここでは、熱源側熱交換器24を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、利用側熱交換器51a〜51cを冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転としての冷房運転の動作を説明する。尚、熱源側熱交換器24を冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、利用側熱交換器51a〜51cを冷媒の凝縮器として機能させる冷凍サイクル運転としての暖房運転の説明を省略する。
<冷房運転>
まず、冷房運転時の動作について、図1及び図3〜6を用いて説明する。ここで、図4は、冷房運転時における空気調和装置1の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。図5は、冷却器28における主冷媒回路10側を流れる冷媒と過冷却用バイパス冷媒回路41側を流れる冷媒との熱交換の状態を示す交換熱量−温度線図である。図6は、過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒の流量と、バイパス冷媒回路側過熱度tSHa及び主冷媒回路側過冷却度tSCaとの関係を示す線図である。
主冷媒回路10及び過冷却用バイパス回路41は、冷房運転時において、四路切換弁23が図1の実線で示される状態、すなわち、冷房運転切換状態になっている。また、液側閉鎖弁29、ガス側閉鎖弁30及び熱源側膨張弁25は開にされている。また、ここでは、利用ユニット5a〜5cのうち利用ユニット5aのみが運転される場合を想定して、利用ユニット5aの利用側熱交換器51aに対応する分岐ユニット6の利用側膨張弁63aのみが開度調節されているものとする。さらに、バイパス用膨張弁42は、バイパス用膨張弁制御手段としての制御部9によって、バイパス冷媒回路過熱度制御による開度調節が行われている。
このような主冷媒回路10及び過冷却用バイパス回路41において、室外ファン32、圧縮機21及び利用ユニット5aの室内ファン52aの運転を行うと、低圧のガス冷媒は、吸入管33から圧縮機21に吸入されて圧力ps(冷媒の蒸発圧力に相当)から圧力pd(冷媒の凝縮圧力に相当)まで圧縮される(図4の点A及び点B参照)。その後、圧縮されたガス冷媒は、油分離器22及び四路切換弁23を経由して熱源側熱交換器24に送られて、室外空気と熱交換して凝縮されて、冷媒の飽和温度(すなわち、凝縮温度)まで冷却されるか又は飽和温度よりも少し低い温度まで過冷却される(図4の点C参照)。この凝縮した冷媒は、熱源側膨張弁25及びブリッジ回路26の逆止弁26bを通じてレシーバ27に流れ込む。そして、この液冷媒は、レシーバ27に一時的に溜められた後、冷却器28に流入し、過冷却用バイパス冷媒回路41側を流れる冷媒と熱交換してさらに冷却されて、過冷却状態となる(図4の点D及び過冷却度tSCa参照)。そして、過冷却状態になった冷媒は、ブリッジ回路26の逆止弁26c、液側閉鎖弁29、液冷媒連絡配管7d、分岐ユニット6に送られる。そして、分岐ユニット6に送られた冷媒は、利用側膨張弁63aで減圧された後(図4の点E参照)、液冷媒分岐配管7aを経由して、利用ユニット5aに送られる。そして、利用ユニット5aに送られた冷媒は、利用側熱交換器51aで室内空気と熱交換して蒸発される(図4の点A参照)。この蒸発したガス冷媒は、ガス冷媒分岐配管8a、分岐ユニット6、ガス冷媒連絡配管8、ガス側閉鎖弁30及び四路切換弁23を経由して、再び、圧縮機21に吸入される。
このとき、レシーバ27に溜められた冷媒液の一部は、バイパス用膨張弁42によって流量調節されながら、主冷媒回路10から分岐されて過冷却用バイパス冷媒回路41を介して圧縮機21の吸入管33に戻される。ここで、バイパス用膨張弁42を通過する冷媒は、圧力ps近くまで減圧されることによってその一部が蒸発される。そして、過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42の出口から圧縮機21の吸入管33に向かって流れる冷媒は、冷却器28を通過して、主冷媒回路10の熱源側熱交換器24から分岐ユニット6の利用側膨張弁63aへ送られる液冷媒と熱交換を行う。ここで、バイパス用膨張弁42を通過した後の冷媒の温度(図5の温度tVi参照)は、主冷媒回路10の熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63aへ送られる冷媒の温度(図4及び図5のtMi参照)よりも低くなっているため、図4及び図5に示されるように、主冷媒回路10の熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63aへ送られる液冷媒を温度tMoまで冷却するとともに、温度tVoまで加熱される。
ここで、バイパス用膨張弁42は、制御部9によるバイパス冷媒回路過熱度制御によって、冷却器出口バイパス冷媒温度センサTshによって検出された冷媒の温度から得られるバイパス冷媒回路側過熱度tSHaに基づいて、バイパス冷媒回路側過熱度tSHaが目標過熱度tSHsとなるように開度が制御されている。このため、過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒は、冷却器28を通過した後、目標過熱度tSHsまで加熱された後(ここで、冷却器出口バイパス冷媒温度センサTshによって検出される冷媒の温度は、温度tVoである)、圧縮機21の吸入管33に戻されるようになっている。そして、目標過熱度tSHsの値は、高圧冷媒温度センサTdにより検出される高圧ガス冷媒の実測吐出温度tdに基づいて、圧縮機21が湿り運転にならない目標吐出温度tdsになるように可変されている。これにより、主冷媒回路10の圧縮機21の吸入管33を流れる冷媒が、過冷却用バイパス冷媒回路41から冷却器28を通過した冷媒が戻されて合流した後においても十分な過熱状態となっている場合、すなわち、実測吐出温度tdの値が目標吐出温度tdsよりも高い場合には、目標過熱度tSHsの値を小さくすることにより、バイパス用膨張弁42の開度を大きくして過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒の流量を増加させることができるようになる。すると、図6に示されるように、バイパス冷媒回路側過熱度tSHaが小さくなると主冷媒回路側過冷却度tSCaが大きくなる関係にあるため、冷却器28における熱交換が促進されて主冷媒回路側過冷却度tSCaが高められる(図6の過熱度tSHs1、過冷却度tSCa1及び流量f1を参照)。逆に、実測吐出温度tdの値が目標吐出温度tdsよりも低くなり湿り運転の懸念が生じる場合には、バイパス冷媒回路側過熱度tSHsの値を大きくすることにより、バイパス用膨張弁42の開度を小さくして過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒の流量を減少させることができるようになる。すると、図6に示されるように、冷却器28における熱交換が抑制されて主冷媒回路側過冷却度tSCaが小さくなる(図6の過熱度tSHs2、過冷却度tSCa2及び流量f2を参照)。
このように、冷房運転時においては、上述のようなバイパス冷媒回路過熱度制御を行うことによって、過冷却用バイパス冷媒回路41を流れる冷媒の流量を増加させて、冷却器28における熱交換を促進して主冷媒回路側過冷却度tSCaを高めることができるようになっている。尚、上述では、利用ユニット5a〜5cのうち利用ユニット5aのみを運転する場合を例にして説明したが、他の利用ユニット5b、5cを運転する場合や利用ユニット5a〜5cのうちの2台又は全てを運転する場合についても同様である。
<圧縮機の起動>
次に、冷媒通過音抑制制御を含めた圧縮機21の起動時の動作について、図1、図3、図7及び図8を用いて説明する。ここで、図7は、冷媒通過音抑制制御を示すフローチャートである。図8は、主冷媒回路側過冷却度tSCa及び利用側膨張弁63a〜63c出口における冷媒の乾き度と冷媒通過音発生条件との関係を示す図である。
主冷媒回路10及び過冷却用バイパス回路41は、圧縮機21の起動前において、四路切換弁23が図1の実線で示される状態、すなわち、冷房運転切換状態になっている。また、液側閉鎖弁29、ガス側閉鎖弁30は開にされ、熱源側膨張弁25、利用側膨張弁63a〜63c及びバイパス用膨張弁42は閉止されている。
そして、利用ユニット5a〜5cの運転指令(ここでは、利用ユニット5aのみに運転指令がされるものとして説明する)がなされると、室外ファン32、圧縮機21及び利用ユニット5aの室内ファン52aが起動され、熱源側膨張弁25及び利用側膨張弁63aが開にされる。このとき、ステップS1において、圧縮機21の起動を検知すると、ステップS2に移行する。
次に、ステップS2において、外気温度taが冷媒通過音発生外気温度tDOAより小さいかどうかを判断し、外気温度taが冷媒通過音発生外気温度tDOA以上の場合には、冷媒通過音発生条件でないものと判定して、ステップS5のバイパス冷媒回路過熱度制御に移行し、上述の冷房運転が行われる。一方、外気温度taが冷媒通過音発生外気温度tDOAより小さい場合には、冷媒通過音発生条件であると判定して、ステップS3に移行する。
ここで、冷媒通過音発生条件及び冷媒通過音発生外気温度tDOAについて説明する。まず、外気温度taが低い条件において圧縮機21を起動する場合には、熱源側熱交換器24における冷媒の冷却が促進されて熱源側熱交換器24の出口における冷媒の過冷却度が大きくなる(図4の点C’参照)のに加えて、熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63aに送られる冷媒が冷却器28においてさらに冷却されるため、主冷媒回路側過冷却度tSCaが大きくなる(図4の点D’参照)。すると、利用側膨張弁63aにおいて膨張した後の冷媒圧力ps(すなわち、蒸発器として機能する利用側熱交換器51aの蒸発圧力付近)の条件(図4の点E’参照)においても、乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になる場合がある。そして、圧縮機21を起動する場合において、このような主冷媒回路側過冷却度tSCaの大きい冷媒が利用側膨張弁63a及び利用側熱交換器51aに流入すると、一時的ではあるが、利用側膨張弁63aや利用側熱交換器51a又は利用側膨張弁63aから利用側熱交換器51aに至るまでの冷媒配管において、大きな冷媒通過音が発生することになる。そして、主冷媒回路側過冷却度tSCaが大きく、利用側膨張弁63aの出口における冷媒の乾き度が小さくなる領域(図8のハッチング部分を参照)が、大きな冷媒通過音が発生する冷媒通過音発生条件である。そして、この冷媒通過音発生条件になり得る主冷媒回路側過冷却度tSCaの値を冷媒通過音発生過冷却度tSC1とした場合において、この冷媒通過音発生過冷却度tSC1になり得る外気温度taの値が冷媒通過音発生外気温度tDOAである。すなわち、冷媒通過音発生外気温度tDOAは、圧縮機21を起動する場合において、冷媒通過音発生条件の判定を行うにあたり、冷媒通過音発生過冷却度tSC1の代わりに使用される値である。尚、冷媒通過音発生外気温度tDOAは、例えば、25℃程度に設定される。
次に、ステップS3において、過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42を閉じる制御を行い、圧縮機21の起動前の閉止状態を維持してバイパス冷媒回路過熱度制御を行わないようにする。これにより、熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63aに向かう冷媒は、冷却器28において冷却されなくなるため(図4の点C’参照)、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくなることはない。このため、利用側膨張弁63aの出口における冷媒は、乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態にならず(図4の点E’’参照)、利用側膨張弁63aや利用側熱交換器51a又は利用側膨張弁63aから利用側熱交換器51aに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生が抑制される。
このステップS3は、ステップS4において、バイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過するまで行われる。そして、ステップS4において、バイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過したら、ステップS5のバイパス冷媒回路過熱度制御に移行し、上述の冷房運転が行われる。ここで、バイパス用膨張弁閉止時間sTsは、圧縮機21の起動時において、ステップS3の処理を行うことなく、ステップS5のバイパス冷媒回路過熱度制御に移行した場合に、冷媒通過音の発生が継続する時間に基づいて設定されている。尚、バイパス用膨張弁閉止時間sTsは、例えば、5分程度に設定される。
このように、本実施形態の空気調和装置1では、圧縮機21を起動する場合に、利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。尚、上述では、利用ユニット5a〜5cのうち利用ユニット5aのみを運転する場合を例にして説明したが、他の利用ユニット5b、5cを運転する場合や利用ユニット5a〜5cのうちの2台又は全て運転する場合についても同様である。
<利用ユニットの運転台数変更>
次に、冷媒通過音抑制制御を含めた利用ユニット5a〜5cの運転台数変更時の動作について、図1、図3、図7及び図8を用いて説明する。
ここでは、利用ユニット5a〜5cのうち利用ユニット5aのみが上述の冷房運転されている場合を想定し、この状態から利用ユニット5bの運転指令がなされる場合について説明する。
まず、利用ユニット5aのみが上述の冷房運転されている状態から、利用ユニット5bに運転指令がなされると、利用ユニット5bの室内ファン52bが起動され、利用側膨張弁63bが開にされる。このとき、ステップS1において、利用ユニット5aの運転指令(すなわち、利用ユニット5a〜5cの運転台数変更)を検知すると、ステップS2に移行する。
次に、ステップS2において、外気温度taが冷媒通過音発生外気温度tDOAより小さいかどうかを判断し、外気温度taが冷媒通過音発生外気温度tDOA以上の場合には、冷媒通過音発生条件でないものと判定して、ステップS5のバイパス冷媒回路過熱度制御に移行し、上述の冷房運転が行われる。一方、外気温度taが冷媒通過音発生外気温度tDOAより小さい場合には、冷媒通過音発生条件であると判定して、ステップS3に移行する。
ここで、冷媒通過音発生条件及び冷媒通過音発生外気温度tDOAについて説明する。まず、外気温度taが低い条件において利用ユニット5aに加えて利用ユニット5bを運転することで運転台数を変更する場合には、圧縮機21を起動する場合と同様に、主冷媒回路側過冷却度tSCaが大きくなる(図4の点D’参照)。すると、利用側膨張弁63a、63bにおいて膨張した後の冷媒圧力ps(すなわち、蒸発器として機能する利用側熱交換器51a、51bの蒸発圧力付近)の条件(図4の点E’参照)においても、乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になる場合がある。そして、利用ユニット5bを運転することで運転台数を変更する場合において、このような主冷媒回路側過冷却度tSCaの大きい冷媒が利用側膨張弁63a、63b及び利用側熱交換器51a、51bに流入すると、一時的ではあるが、利用側膨張弁63a、63bや利用側熱交換器51a、51b又は利用側膨張弁63a、63bから利用側熱交換器51a、51bに至るまでの冷媒配管において、大きな冷媒通過音が発生することになる。そして、主冷媒回路側過冷却度tSCaが大きく、利用側膨張弁63a、63bの出口における冷媒の乾き度が小さくなる領域(図8のハッチング部分を参照)が、大きな冷媒通過音が発生する冷媒通過音発生条件である。そして、この冷媒通過音発生条件になり得る主冷媒回路側過冷却度tSCaの値を冷媒通過音発生過冷却度tSC1とした場合において、この冷媒通過音発生過冷却度tSC1になり得る外気温度taの値が冷媒通過音発生外気温度tDOAである。すなわち、冷媒通過音発生外気温度tDOAは、圧縮機21を起動する場合において、冷媒通過音発生条件の判定を行うにあたり、冷媒通過音発生過冷却度tSC1の代わりに使用される値である。このように、利用ユニット5a〜5cの運転台数を変更する場合においても、圧縮機21を起動する場合と同様に、冷媒通過音発生条件が存在し、これに対応する冷媒通過音発生外気温度tDOAが存在する。尚、利用ユニット5a〜5cの運転台数を変更する場合の冷媒通過音発生外気温度tDOAは、例えば、25℃程度に設定される。
次に、ステップS3において、過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42を閉じる制御を行い、バイパス冷媒回路過熱度制御を行わないようにする。これにより、熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63a、63bに向かう冷媒は、冷却器28において冷却されなくなるため(図4の点C’参照)、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくなることはない。このため、利用側膨張弁63a、63bの出口における冷媒は、乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態にならず(図4の点E’’参照)、利用側膨張弁63a、63bや利用側熱交換器51a、51b又は利用側膨張弁63a、63bから利用側熱交換器51a、51bに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生が抑制される。
このステップS3は、ステップS4において、バイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過するまで行われる。そして、ステップS4において、バイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過したら、ステップS5のバイパス冷媒回路過熱度制御に移行し、上述の冷房運転が行われる。ここで、バイパス用膨張弁閉止時間sTsは、利用ユニット5aを運転することで運転台数を変更する場合において、ステップS3の処理を行うことなく、ステップS5のバイパス冷媒回路過熱度制御に移行した場合に、冷媒通過音の発生が継続する時間に基づいて設定されている。尚、バイパス用膨張弁閉止時間sTsは、例えば、2分程度に設定される。
このように、本実施形態の空気調和装置1では、利用ユニット5a〜5cの運転台数を変更する場合に、利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。尚、上述では、利用ユニット5a〜5cのうち利用ユニット5aのみを運転している状態から利用ユニット5bを運転することで運転台数を変更する場合を例にして説明したが、利用ユニット5cを運転することで運転台数を変更する場合、利用ユニット5bのみを運転している状態から利用ユニット5aや利用ユニット5cを運転することで運転台数を変更する場合、利用ユニット5cのみを運転している状態から利用ユニット5aや利用ユニット5bを運転することで運転台数を変更する場合、又は、利用ユニット5a〜5cのうちの2台を運転している状態から利用ユニット5a〜5cのうちの残り1台を運転することで運転台数を変更する場合についても同様である。
(7)空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
(A)
本実施形態の空気調和装置1では、圧縮機21の起動時又は利用ユニット5a〜5c(すなわち、利用側熱交換器51a〜51c)の運転台数変更時に外気温度taが所定の外気温度としての冷媒通過音発生外気温度tDOAよりも小さい条件である場合には、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくなることで、膨張機構としての利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(すなわち、冷媒通過音発生条件)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置1では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、所定時間としてのバイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過するまでバイパス用膨張弁42を閉じることで、冷却器28における熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63a〜63cに送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくならないようにして利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、圧縮機21を起動する場合又は利用ユニット5a〜5cの運転台数を変更する場合に、利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
(B)
また、本実施形態の空気調和装置1では、バイパス冷媒回路過熱度制御を行う際の目標過熱度tSHsを圧縮機21の実測吐出温度tdに基づいて圧縮機21が湿り運転にならない値に設定することで、主冷媒回路側過冷却度tSCaをできるだけ大きくするような運転を行なっているため、利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張した後の冷媒圧力(すなわち、蒸発器として機能する利用側熱交換器51a〜51cの蒸発圧力付近)の条件において乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になりやすくなり、冷媒通過音発生条件になりやすい。
しかし、このようなバイパス冷媒回路過熱度制御を行う場合であっても、上述の冷媒通過音抑制制御を行うことによって、利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
(8)変形例1
上述の実施形態では、冷媒通過音抑制制御において、外気温度taを用いて冷媒通過音発生条件の判定を行っているが、外気温度taではなく、主冷媒回路側過冷却度tSCaを用いて冷媒通過音発生条件の判定を行うようにしてもよい。
次に、本変形例について具体的に説明するが、以下では、上述の実施形態との相違点のみについて説明を行うものとする。
本変形例では、図9及び図10に示されるように、上述の実施形態の構成に加えて、主冷媒回路10の冷却器28出口における冷媒の温度を検出するための温度検出機構としての冷却器出口主冷媒回路冷媒温度センサTscが設けられており、この温度センサTscにより検出される冷媒の温度値を、高圧冷媒圧力センサHPにより検出される高圧ガス冷媒の圧力値を換算して得られた冷媒の飽和温度値から差し引くことによって、主冷媒回路側過冷却度tSCaを得ることができるようになっている。尚、熱源側熱交温度センサTbにより検出される冷媒の温度値から冷却器出口主冷媒回路冷媒温度センサTscにより検出される冷媒の温度値を差し引くことによって、主冷媒回路側過冷却度tSCaを得るようにしてもよい。そして、本変形例では、図11に示されるように、ステップS2において、冷却器出口主冷媒回路冷媒温度センサTscにより検出される冷媒の温度から得られた主冷媒回路側過冷却度tSCaと冷媒通過音発生過冷却度tSC1(上述の実施形態において説明済み)よりも大きいかどうかを判断し、主冷媒回路側過冷却度tSCaが冷媒通過音発生過冷却度tSC1以下の場合には、冷媒通過音発生条件でないものと判定し、主冷媒回路側過冷却度tSCaが冷媒通過音発生過冷却度tSC1よりも大きい場合には、冷媒通過音発生条件であると判定するようにしていることのみが、上述の実施形態における冷媒通過音抑制制御(図7参照)と異なる。すなわち、上述の実施形態における冷媒通過音抑制制御では、冷媒通過音発生過冷却度tSC1に対応する冷媒通過音発生外気温度tDOAを用いて、ステップS2の冷媒通過音発生条件の判定を行うものであるが、本変形例における冷媒通過音抑制制御では、冷媒通過音発生過冷却度tSC1を、冷媒通過音発生条件を判定するための第1の所定の過冷却度の値として直接使用するものである。
このように、本変形例では、圧縮機21の起動時又は利用ユニット5a〜5c(すなわち、利用側熱交換器51a〜51c)の運転台数変更時に主冷媒回路側過冷却度tSCaが第1の所定の過冷却度の値としての冷媒通過音発生過冷却度tSC1よりも大きくなった場合には、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくなることで、膨張機構としての利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(すなわち、冷媒通過音発生条件)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置1では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、所定時間としてのバイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過するまでバイパス用膨張弁42を閉じることで、冷却器28における熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63a〜63cに送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくならないようにして利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、圧縮機21を起動する場合又は利用ユニット5a〜5cの運転台数を変更する場合に、利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
また、冷媒通過音発生過冷却度tSC1の値は、図12に示されるように、外気温度taが低い場合には小さくなり、また、外気温度taが高い場合には大きくなる傾向にあるため、本変形例の冷媒通過音抑制制御において、冷媒通過音発生過冷却度tSC1の値を外気温度taの関数として設定することにより、さらに適切に冷媒通過音発生条件の判定を行うことができる。
(9)変形例2
変形例1では、冷媒通過音抑制制御のステップS4において、過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42を閉じる制御をバイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過するまで行うようにしているが、時間ではなく、主冷媒回路側過冷却度tSCaを用いてバイパス用膨張弁42を閉じる制御を解除してバイパス冷媒回路過熱度制御に移行するようにしてもよい。
次に、本変形例について具体的に説明するが、以下では、上述の変形例1との相違点のみについて説明を行うものとする。
本変形例では、図13に示されるように、ステップS3の過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42を閉じる制御を、ステップS4において、主冷媒回路側過冷却度tSCaがバイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2になるまで行うものである。ここで、バイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2の値は、冷媒通過音発生過冷却度tSC1以下の値に設定されるが、ステップS2における冷媒通過音発生条件の判定に悪影響を与えることがないように、冷媒通過音発生過冷却度tSC1よりも小さい値に設定することが望ましい。
このように、本変形例では、圧縮機21の起動時又は利用ユニット5a〜5c(すなわち、利用側熱交換器51a〜51c)の運転台数変更時に主冷媒回路側過冷却度tSCaが第1の所定の過冷却度の値としての冷媒通過音発生過冷却度tSC1よりも大きくなった場合には、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくなることで、膨張機構としての利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態になり、これに起因して利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音が発生する条件(すなわち、冷媒通過音発生条件)であるものと判定することができる。そして、この空気調和装置1では、冷媒通過音発生条件であると判定された場合に、主冷媒回路側過冷却度tSCaが第2の所定の過冷却度の値としてのバイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2以下になるまでバイパス用膨張弁42を閉じることで、冷却器28における熱源側熱交換器24から利用側膨張弁63a〜63cに送られる冷媒の冷却を抑制し、主冷媒回路側過冷却度tSCaが過度に大きくならないようにして利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の大きい気液二相状態となるような運転を行うことができる。
これにより、圧縮機21を起動する場合又は利用ユニット5a〜5cの運転台数を変更する場合に、利用側膨張弁63a〜63cにおいて膨張された後の冷媒が乾き度の小さい気液二相状態や液単相状態となることに起因する利用側膨張弁63a〜63cや利用側熱交換器51a〜51c又は利用側膨張弁63a〜63cから利用側熱交換器51a〜51cに至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
また、本変形例においても、変形例1と同様に、冷媒通過音発生過冷却度tSC1の値を外気温度taの関数として設定することにより、さらに適切に冷媒通過音発生条件の判定を行うことができる。
さらに、バイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2の値は、冷媒通過音発生過冷却度tSC1の値と同様に、外気温度taが低い場合には小さくなり、また、外気温度taが高い場合には大きくなる傾向にあるため、本変形例の冷媒通過音抑制制御において、バイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2の値を外気温度taの関数として設定することにより、さらに適切なタイミングでバイパス用膨張弁42を閉じる制御の解除を行うことができる。
(10)変形例3
変形例1の冷媒通過音抑制制御のステップS4においては、過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42を閉じる制御をバイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過するまで行うようにし、また、変形例2の冷媒通過音抑制制御のステップS4においては、過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42を閉じる制御を主冷媒回路側過冷却度tSCaがバイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2になるまで行うようにしているが、両者を組み合わせて使用してもよい。
次に、本変形例について具体的に説明するが、以下では、上述の変形例1及び変形例2との相違点のみについて説明を行うものとする。
本変形例では、図14に示されるように、ステップS3の過冷却用バイパス冷媒回路41のバイパス用膨張弁42を閉じる制御を、ステップS4において、バイパス用膨張弁閉止時間sTsが経過するか、又は、主冷媒回路側過冷却度tSCaがバイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2になるかのいずれかの条件が満たされるまで行うものである。これにより、バイパス用膨張弁閉止時間sTsの経過、又は、バイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2の到達のいずれか一つのみを、バイパス用膨張弁42を閉じる制御の解除条件にする場合に比べて、さらに適切なタイミングでバイパス用膨張弁42を閉じる制御の解除を行うことができる。
また、本変形例においても、変形例1及び変形例2と同様に、冷媒通過音発生過冷却度tSC1やバイパス用膨張弁閉止解除過冷却度tSC2の値を外気温度taの関数として設定してもよい。
(11)他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(A)
本実施形態及びその変形例においては、冷房運転及び暖房運転を行うことが可能な空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、冷房運転のみを行うことが可能な空気調和装置に本発明を適用してもよい。
(B)
本実施形態及びその変形例においては、利用側膨張弁を有する分岐ユニットを介して複数の利用ユニットを熱源ユニットに接続したマルチ型の空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、利用側膨張弁を有する複数の利用ユニットを直接に(すなわち、分岐ユニットを介することなく)熱源ユニットに接続したマルチ型の空気調和装置にも本発明を適用してもよい。
(C)
本実施形態及びその変形例においては、マルチ型の空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、1台の利用ユニットを熱源ユニットに接続したペア型の空気調和装置に本発明を適用してもよい。但し、この場合には、利用ユニットの運転台数が変更されることはないため、圧縮機の起動時における冷媒通過音抑制制御のみが適用されることになる。
本発明を利用すれば、主冷媒回路を流れる冷媒の一部を圧縮機の吸入側に戻すようにバイパスし、そのバイパスされた冷媒を用いて主冷媒回路を流れる冷媒を過冷却状態にすることができるように構成された空気調和装置において、膨張弁や利用側熱交換器又は膨張弁から利用側熱交換器に至るまでの冷媒配管における冷媒通過音の発生を抑えることができる。
本発明の一実施形態としての空気調和装置の概略冷媒回路図である。 冷却器の概略構造を示す断面図である。 空気調和装置の制御ブロック図である。 冷房運転時における空気調和装置の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。 冷却器における主冷媒回路側を流れる冷媒と過冷却用バイパス冷媒回路側を流れる冷媒との熱交換の状態を示す交換熱量−温度線図である。 過冷却用バイパス冷媒回路を流れる冷媒の流量と、バイパス冷媒回路側過熱度tSHa及び主冷媒回路側過冷却度tSCaとの関係を示す線図である。 冷媒通過音抑制制御を示すフローチャートである。 主冷媒回路側過冷却度tSCa及び利用側膨張弁出口における冷媒の乾き度と冷媒通過音発生条件との関係を示す図である。 変形例1〜3にかかる空気調和装置の概略冷媒回路図である。 変形例1〜3にかかる空気調和装置の制御ブロック図である。 変形例1にかかる冷媒通過音抑制制御を示すフローチャートである。 外気温度taと冷媒通過音発生過冷却度tSC1との関係を示す線図である。 変形例2にかかる冷媒通過音抑制制御を示すフローチャートである。 変形例3にかかる冷媒通過音抑制制御を示すフローチャートである。
符号の説明
1 空気調和装置
21 圧縮機
24 熱源側熱交換器
51a〜51c 利用側熱交換器
63a〜63c 膨張機構
10 主冷媒回路
42 バイパス用膨張弁
41 過冷却用バイパス冷媒回路(バイパス冷媒回路)
28 冷却器
tSHa バイパス冷媒回路側過熱度
tSHs 目標過熱度(所定の過熱度の値)
9 制御部
ta 外気温度
tDOA 冷媒通過音発生外気温度(所定の外気温度の値)
sTs バイパス用膨張弁閉止時間(所定時間)
tSCa 主冷媒回路側過冷却度
tSC1 冷媒通過音発生過冷却度(第1の所定の過冷却度の値)
tSC2 バイパス用膨張弁閉止解除過冷却度(第2の所定の過冷却度の値)
td 実測吐出温度(吐出温度)

Claims (8)

  1. 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(24)と利用側熱交換器(51a〜51c)と膨張機構(63a〜63c)とを有し、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記膨張機構、前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、前記熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、前記利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成された主冷媒回路(10)と、
    前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒の一部を前記主冷媒回路から分岐させて前記圧縮機の吸入側に戻すように前記主冷媒回路に接続されており、前記主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁(42)を有するバイパス冷媒回路(41)と、
    前記バイパス用膨張弁の出口から前記圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒を冷却する冷却器(28)と、
    前記バイパス冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度(tSHa)が所定の過熱度の値(tSHs)になるように前記バイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う制御部(9)とを備え、
    前記制御部は、前記圧縮機の起動時において、外気温度(ta)が所定の外気温度の値(tDOA)以下より小さい場合に、所定時間(sTs)が経過するまで前記バイパス用膨張弁を閉じる制御を行う、
    空気調和装置(1)。
  2. 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(24)と利用側熱交換器(51a〜51c)と膨張機構(63a〜63c)とを有し、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記膨張機構、前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、前記熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、前記利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成された主冷媒回路(10)と、
    前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒の一部を前記主冷媒回路から分岐させて前記圧縮機の吸入側に戻すように前記主冷媒回路に接続されており、前記主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁(42)を有するバイパス冷媒回路(41)と、
    前記バイパス用膨張弁の出口から前記圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒を冷却する冷却器(28)と、
    前記バイパス冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度(tSHa)が所定の過熱度の値(tSHs)になるように前記バイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う制御部(9)とを備え、
    前記制御部は、前記圧縮機の起動時において、前記主冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度(tSCa)が第1の所定の過冷却度の値(tSC1)よりも大きくなった場合に、所定時間(sTs)が経過するまで前記バイパス用膨張弁を閉じる制御を行う、
    空気調和装置(1)。
  3. 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(24)と利用側熱交換器(51a〜51c)と膨張機構(63a〜63c)とを有し、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記膨張機構、前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、前記熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、前記利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成された主冷媒回路(10)と、
    前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒の一部を前記主冷媒回路から分岐させて前記圧縮機の吸入側に戻すように前記主冷媒回路に接続されており、前記主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁(42)を有するバイパス冷媒回路(41)と、
    前記バイパス用膨張弁の出口から前記圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒を冷却する冷却器(28)と、
    前記バイパス冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度(tSHa)が所定の過熱度の値(tSHs)になるように前記バイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う制御部(9)とを備え、
    前記制御部は、前記圧縮機の起動時において、前記主冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度(tSCa)が第1の所定の過冷却度の値(tSC1)よりも大きくなった場合に、前記主冷媒回路側過冷却度が第2の所定の過冷却度の値(tSC2)以下になるまで前記バイパス用膨張弁を閉じる制御を行う、
    空気調和装置。
  4. 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(24)と複数の利用側熱交換器(51a〜51c)と複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応する複数の膨張機構(63a〜63c)とを有し、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記膨張機構、前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、前記熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、前記利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成された主冷媒回路(10)と、
    前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒の一部を前記主冷媒回路から分岐させて前記圧縮機の吸入側に戻すように前記主冷媒回路に接続されており、前記主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁(42)を有するバイパス冷媒回路(41)と、
    前記バイパス用膨張弁の出口から前記圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒を冷却する冷却器(28)と、
    前記バイパス冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度(tSHa)が所定の過熱度の値(tSHs)になるように前記バイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う制御部(9)とを備え、
    前記制御部は、前記利用側熱交換器の運転台数変更時において、外気温度(ta)が所定の外気温度の値(tDOA)より小さい場合に、所定時間(sTs)が経過するまで前記バイパス用膨張弁を閉じる制御を行う、
    空気調和装置(1)。
  5. 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(24)と複数の利用側熱交換器(51a〜51c)と複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応する複数の膨張機構(63a〜63c)とを有し、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記膨張機構、前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、前記熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、前記利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成された主冷媒回路(10)と、
    前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒の一部を前記主冷媒回路から分岐させて前記圧縮機の吸入側に戻すように前記主冷媒回路に接続されており、前記主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁(42)を有するバイパス冷媒回路(41)と、
    前記バイパス用膨張弁の出口から前記圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒を冷却する冷却器(28)と、
    前記バイパス冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度(tSHa)が所定の過熱度の値(tSHs)になるように前記バイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う制御部(9)とを備え、
    前記制御部は、前記利用側熱交換器の運転台数変更時において、前記主冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度(tSCa)が第1の所定の過冷却度の値(tSC1)よりも大きくなった場合に、所定時間(sTs)が経過するまで前記バイパス用膨張弁を閉じる制御を行う、
    空気調和装置(1)。
  6. 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(24)と複数の利用側熱交換器(51a〜51c)と複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応する複数の膨張機構(63a〜63c)とを有し、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記膨張機構、前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させることで、前記熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、前記利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる冷凍サイクル運転が可能に構成された主冷媒回路(10)と、
    前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒の一部を前記主冷媒回路から分岐させて前記圧縮機の吸入側に戻すように前記主冷媒回路に接続されており、前記主冷媒回路から分岐される冷媒の流量を調節するバイパス用膨張弁(42)を有するバイパス冷媒回路(41)と、
    前記バイパス用膨張弁の出口から前記圧縮機の吸入側に戻される冷媒によって、前記熱源側熱交換器から前記膨張機構に送られる冷媒を冷却する冷却器(28)と、
    前記バイパス冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過熱度であるバイパス冷媒回路側過熱度(tSHa)が所定の過熱度の値(tSHs)になるように前記バイパス用膨張弁を制御するバイパス冷媒回路過熱度制御を行う制御部(9)とを備え、
    前記制御部は、前記利用側熱交換器の運転台数変更時において、前記主冷媒回路を流れる冷媒の前記冷却器出口における過冷却度である主冷媒回路側過冷却度(tSCa)が第1の所定の過冷却度の値(tSC1)よりも大きくなった場合に、前記主冷媒回路側過冷却度が第2の所定の過冷却度の値(tSC2)以下になるまで前記バイパス用膨張弁を閉じる制御を行う、
    空気調和装置(1)。
  7. 前記第1の所定の過冷却度の値(tSC1)は、外気温度(ta)の関数として設定される、請求項2、3、5、6のいずれかに記載の空気調和装置(1)。
  8. 前記所定の過熱度の値(tSHs)は、前記圧縮機(21)の吐出温度(td)に基づいて、前記圧縮機が湿り運転にならない値に設定される、請求項1〜7のいずれかに記載の空気調和装置(1)。
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