JP2015090226A - Freezer and method of controlling freezer - Google Patents
Freezer and method of controlling freezer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015090226A JP2015090226A JP2013229494A JP2013229494A JP2015090226A JP 2015090226 A JP2015090226 A JP 2015090226A JP 2013229494 A JP2013229494 A JP 2013229494A JP 2013229494 A JP2013229494 A JP 2013229494A JP 2015090226 A JP2015090226 A JP 2015090226A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- state
- liquid
- gas
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、冷凍装置及びその制御方法、特に、冷媒を循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行なう冷凍装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus and a control method thereof, and more particularly to a refrigeration apparatus that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant and a control method thereof.
空気調和装置などの冷凍装置には、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒との熱交換を行なわせる熱源側熱交換器及び利用側熱交換器と、冷媒を減圧する減圧機構を有し、冷媒を循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行なう冷媒回路を備えるものがある。このような冷凍装置では、例えば、圧縮機の信頼性を向上させるために、圧縮機が吸込む液冷媒を抑制することが重要である。ところが、圧縮機が吸込む冷媒の気液の比率を直接検知することが難しいことから、従来から冷媒回路の状態量を検知して、冷媒回路の状態量から圧縮機が吸込む液冷媒の量が好ましくない量に達していないか否かを推定することが行なわれている。 A refrigerating apparatus such as an air conditioner has a compressor that compresses a refrigerant, a heat source side heat exchanger and a use side heat exchanger that perform heat exchange with the refrigerant, and a decompression mechanism that depressurizes the refrigerant. Is provided with a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating the refrigerant. In such a refrigeration apparatus, for example, in order to improve the reliability of the compressor, it is important to suppress the liquid refrigerant sucked by the compressor. However, since it is difficult to directly detect the gas-liquid ratio of the refrigerant sucked by the compressor, the amount of liquid refrigerant sucked by the compressor is preferably detected from the state amount of the refrigerant circuit by detecting the state amount of the refrigerant circuit. An estimation is made as to whether or not a certain amount has not been reached.
例えば、特許文献1(特開平10−38387号公報)に記載されている空気調和装置では、室内熱交換器の内熱交温度(Te)が0度以下であるという第1条件と、圧縮機の今回読み込まれた吐出管温度(Td)が前回読み込まれた吐出管温度(Td−1)よりも低いという第2条件のうちの一方が成立していれば、電動弁高速閉動作の制御に入る制御を行う運転制御装置を備えている。 For example, in the air conditioner described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-38387), the first condition that the internal heat exchanger temperature (Te) of the indoor heat exchanger is 0 degrees or less, and the compressor If one of the second conditions that the discharge pipe temperature (Td) read this time is lower than the discharge pipe temperature (Td-1) read last time is satisfied, the motor-operated valve high-speed closing operation is controlled. An operation control device that performs control to enter is provided.
また、特許文献2(特開平11−83205号公報)に記載されている空気調和装置は、電子膨張弁が閉弁方向に動作する場合であって、吐出管温度が所定値以上であるとともに熱源側熱交換器への供給風量が急減し、迅速に電子膨張弁を閉動作させて素早く最適な運低状態に移行させる必要があるときには、電子膨張弁を、目標動作量などに拘わらず、電子膨張弁の現在開度に所定の補正係数を乗じて得られる算出開度まで閉動作させる機能を有している。 The air conditioner described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-83205) is a case where the electronic expansion valve operates in the valve closing direction, and the discharge pipe temperature is equal to or higher than a predetermined value and the heat source. When the supply air volume to the side heat exchanger decreases rapidly and it is necessary to quickly close the electronic expansion valve to quickly shift to the optimal operating state, the electronic expansion valve can be connected to the electronic expansion valve regardless of the target operation amount. The expansion valve has a function of closing to a calculated opening obtained by multiplying the current opening of the expansion valve by a predetermined correction coefficient.
しかし、例えば特許文献1の運転制御装置のような制御を行うと、乾き度が1に近くて冷媒の中の液冷媒の割合が少ない軽度の気液二相状態であっても直ちに電動弁高速閉動作に入る可能性があり、そのような場合には弁開度の上下が持続するハンチングが発生することがある。また、上述のような従来の空気調和装置の状態判定が先読み型(現在の状態から将来生じると推測される状態に合った制御に変更するタイプ)であるため、推測に合わない状態が生じ、例えば状態判定では制御を変更するための条件が満たされたが実際には推測された状態とは異なった状態が生じ、結果から見ると不適切な制御変更を行ってしまうという事態が起こる可能性がある。このような場合には、空気調和装置にとって好ましくない制御量の急変が発生し、空気調和装置の状態が不安定になるという不具合が発生し易くなる。
However, when control such as the operation control apparatus of
本発明の課題は、冷媒を循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行なう冷凍装置において、速やかに脱出させるべき所定の気液二相状態が特定の所定箇所で発生していることを検知すること及び、そのような所定の気液二相状態から速やかに脱出させる減圧機構の制御と通常時における安定した減圧機構の制御とを両立させることである。 An object of the present invention is to detect that a predetermined gas-liquid two-phase state to be quickly escaped is generated at a specific predetermined position in a refrigeration apparatus that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant, and It is to achieve both the control of the decompression mechanism that promptly escapes from such a predetermined gas-liquid two-phase state and the control of the stable decompression mechanism during normal times.
本発明の第1観点に係る冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒との熱交換を行なわせる熱源側熱交換器及び利用側熱交換器と、冷媒の減圧を弁開度により調節可能な減圧機構とを有し、冷媒を循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行なう冷媒回路と、冷媒回路に取り付けられ、気液二相状態か否かの判定に用いられる利用側熱交換器若しくは熱源側熱交換器の出口側又は圧縮機の吸入側における現在状態量を得るために冷媒回路の冷媒の状態量を検知するセンサと、弁開度を制御可能に構成され、利用側熱交換器若しくは熱源側熱交換器の出口側又は圧縮機の吸入側において脱出させるべき気液二相状態になっていると判断し得る現在状態量の所定値の第1設定時間以上の継続があったときに、弁開度の制御を気液二相状態でない通常時に行われる第1制御状態から第1制御状態よりも弁開度を小さくする速度が速い第2制御状態に切り換える制御装置と、を備える、ものである。 A refrigeration apparatus according to a first aspect of the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a heat source side heat exchanger and a use side heat exchanger that perform heat exchange with the refrigerant, and a decompression of the refrigerant is adjusted by a valve opening degree. A refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant, and a use-side heat exchanger that is attached to the refrigerant circuit and is used to determine whether or not a gas-liquid two-phase state is used. A sensor for detecting the state quantity of the refrigerant in the refrigerant circuit in order to obtain the current state quantity at the outlet side of the heat source side heat exchanger or the suction side of the compressor, and the use side heat exchanger configured to be able to control the valve opening degree. Alternatively, when there is a continuation of the predetermined value of the current state quantity that can be judged to be in the gas-liquid two-phase state to be escaped at the outlet side of the heat source side heat exchanger or the suction side of the compressor for the first set time or longer. In addition, the control of the valve opening is not normally a gas-liquid two-phase state And a control device for the speed to reduce the valve opening is switched to the higher second control state than in the first control state from the first control state to be performed, but.
第1観点の冷凍装置においては、現在状態量の所定値の第1設定時間以上の継続から脱出させるべき気液二相状態と判定するので、脱出させる必要のない気液二相状態であるにも拘わらず、速やかに脱出させるべき気液二相状態であるという誤った判断をすることを避けることができる。それにより、脱出させるべき気液二相状態からの脱出が早くなるばかりでなく、弁開度を小さくする速度の速い第2制御状態への切換が脱出させる必要のない気液二相状態では抑制されるので、脱出させる必要のない気液二相状態で弁開度を急激に変化させる第2制御状態になることを避けてハンチングが発生するのを抑制することができる。 In the refrigeration apparatus of the first aspect, since it is determined that the gas-liquid two-phase state should be escaped from the continuation of the predetermined value of the current state quantity for the first set time or longer, it is a gas-liquid two-phase state that does not need to escape. Nevertheless, it is possible to avoid making an erroneous determination that the gas-liquid two-phase state should be escaped promptly. This not only speeds up the escape from the gas-liquid two-phase state to be escaped, but also suppresses the switch to the second control state with a fast speed to reduce the valve opening in the gas-liquid two-phase state where it is not necessary to escape. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of hunting by avoiding the second control state in which the valve opening is rapidly changed in the gas-liquid two-phase state that does not need to be escaped.
本発明の第2観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置において、制御装置は、脱出させるべき気液二相状態であることを判断するための現在状態量の所定値として、冷房時に冷媒回路について算出される算出過熱度が第1閾値以下になっているという条件を用いるか又は暖房時に冷媒回路について算出される算出過冷却度が第2閾値以下になっているという条件を用いる、ものである。 The refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein the control device is a cooling unit as a predetermined value of the current state quantity for determining that it is a gas-liquid two-phase state to be escaped. Sometimes the condition that the calculated degree of superheat calculated for the refrigerant circuit is below the first threshold is used, or the condition that the calculated degree of supercooling calculated for the refrigerant circuit at the time of heating is below the second threshold is used , That is.
第2観点の冷凍装置においては、冷房時に気液二相状態に直結する過熱度で制御し、暖房時に気液二相状態に直結する過冷却度で制御することにより、脱出させるべき気液二相状態になっているのに脱出させるべき気液二相状態と判定されない誤判定を抑制することができる。 In the refrigeration apparatus according to the second aspect, control is performed with the degree of superheat directly connected to the gas-liquid two-phase state during cooling, and control is performed with the degree of supercooling directly connected to the gas-liquid two-phase state during heating. It is possible to suppress erroneous determination that is not determined to be a gas-liquid two-phase state to be escaped even though the phase is in the state.
第3観点にかかる冷凍装置は、第2観点に係る冷凍装置において、制御装置は、第1制御状態では目標過熱度と算出過熱度の偏差又は目標過冷却度と算出過冷却度の偏差に基づき弁開度を変更するPI制御を行い、第2制御状態ではPI制御から算出過熱度又は算出過冷却度に基づいて弁開度を小さくする制御に変更する、ものである。 A refrigeration apparatus according to a third aspect is the refrigeration apparatus according to the second aspect, wherein the control device is based on a deviation between the target superheat degree and the calculated superheat degree or a deviation between the target supercooling degree and the calculated subcooling degree in the first control state. PI control for changing the valve opening is performed, and in the second control state, the control is changed from PI control to control for reducing the valve opening based on the calculated degree of superheat or the calculated degree of supercooling.
第3観点の冷凍装置においては、気液二相状態では目標過熱度と算出過熱度の偏差又は目標過冷却度と算出過冷却度の偏差が0にほぼ等しくなることもあり、そのようになっても算出過熱度又は算出過冷却度に基づいて弁開度を小さくすることで、気液二相状態からの速やかな脱出を行わせることができる。 In the refrigeration apparatus of the third aspect, in the gas-liquid two-phase state, the deviation between the target superheat degree and the calculated superheat degree, or the deviation between the target supercooling degree and the calculated supercooling degree may be substantially equal to 0. However, it is possible to promptly escape from the gas-liquid two-phase state by reducing the valve opening based on the calculated degree of superheat or the calculated degree of supercooling.
本発明の第4観点に係る冷凍装置は、第2観点又は第3観点の冷凍装置において、制御装置は、第1設定時間を経過していなくても、冷房時に第1閾値より小さい第3閾値よりも現在状態量が小さいか又は暖房時に第2閾値より小さい第4閾値よりも現在状態量が小さいときには、弁開度の制御を第1制御状態から第2制御状態に切り換える、ものである。 In the refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the second aspect or the third aspect, the control device has a third threshold value smaller than the first threshold value during cooling even if the first set time has not elapsed. When the current state quantity is smaller than the fourth state, or when the current state quantity is smaller than the fourth threshold value that is smaller than the second threshold value during heating, the control of the valve opening degree is switched from the first control state to the second control state.
第4観点の冷凍装置においては、至急に脱出させるべき深刻な気液二相状態になって、冷房時に第1閾値より小さい第3閾値よりも現在状態量が小さくなるか、又は暖房時に第2閾値より小さい第4閾値よりも現在状態量が小さくなったときには、第1設定時間の経過を待たずに速やかに対応でき、第1設定時間が経過するまでの間に深刻な気液二相状態によって急激に進む不具合の発生を防止することができる。 In the refrigeration apparatus of the fourth aspect, a serious gas-liquid two-phase state that should be urgently escaped is obtained, and the current state quantity becomes smaller than the third threshold value that is smaller than the first threshold value during cooling, or the second state during heating. When the current state quantity becomes smaller than the fourth threshold value, which is smaller than the threshold value, it is possible to respond quickly without waiting for the first set time to elapse, and a serious gas-liquid two-phase state before the first set time elapses. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a problem that advances rapidly.
本発明の第5観点に係る冷凍装置は、第1観点から第4観点のいずれかの冷凍装置において、制御装置は、第2制御状態に切り換えた後、現在状態量が脱出させるべき気液二相状態を脱したと判断できる値になったときには直ちに第2制御状態から第1制御状態に切り換える。 The refrigeration apparatus according to the fifth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the control device switches to the second control state, and then the gas-liquid two to which the current state quantity is to escape. When the value is such that it can be determined that the phase state has been removed, the second control state is immediately switched to the first control state.
第5観点の冷凍装置においては、脱出させるべき気液二相状態のときに用いるべき第2制御状態よりも、このような気液二相状態を脱したときには第1制御状態で制御する方が安定する。その上、直ちに第1制御状態に戻しても第2制御状態に戻るにはさらに第1設定時間が経過する必要があるので、ハンチングも防がれる。 In the refrigeration apparatus of the fifth aspect, it is better to control in the first control state when such a gas-liquid two-phase state is escaped than to the second control state to be used in the gas-liquid two-phase state to be escaped. Stabilize. In addition, even if the state immediately returns to the first control state, it is necessary to elapse the first set time to return to the second control state, so that hunting is also prevented.
本発明の第6観点に係る冷凍装置は、第1観点から第5観点の冷凍装置において、制御装置は、第2制御状態に切り換えた後、さらに一定の第2設定時間以上脱出させるべき気液二相状態を継続したと判断されたときに、弁開度の制御を第2制御状態よりも弁開度を小さくする速度が速い第3制御状態に切り換える、ものである。 The refrigeration apparatus according to the sixth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the first to fifth aspects, wherein after the control device switches to the second control state, the gas-liquid should be allowed to escape for a predetermined second set time or more. When it is determined that the two-phase state has been continued, the control of the valve opening is switched to the third control state where the speed of reducing the valve opening is faster than that in the second control state.
第6観点の冷凍装置においては、第2制御状態でも気液二相状態の脱出に時間が掛かるときには第3制御状態でさらに気液二相状態からの脱出を加速することができ、第2制御状態でも不十分な場合に気液二相状態からの脱出時間を短縮することができる。 In the refrigeration apparatus of the sixth aspect, when it takes time to escape from the gas-liquid two-phase state even in the second control state, the escape from the gas-liquid two-phase state can be further accelerated in the third control state. When the state is insufficient, the escape time from the gas-liquid two-phase state can be shortened.
本発明の第7観点に係る冷凍装置は、第6観点の冷凍装置において、制御装置は、第3制御状態において、弁開度を小さくする速度を経過時間に応じてステップ状に速くする、ものである。 A refrigeration apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the sixth aspect, wherein the control device, in the third control state, increases the speed at which the valve opening is reduced stepwise according to the elapsed time. It is.
第7観点の冷凍装置においては、第3制御状態における時間経過にともない、弁開度を小さくする速度が経過時間に応じてステップ状に速くなるので、弁開度を小さくする速度が一定の場合に比べて、より早く気液二相状態から脱出させることができる。 In the refrigeration apparatus according to the seventh aspect, the speed at which the valve opening is reduced increases stepwise according to the elapsed time as time elapses in the third control state. It is possible to escape from the gas-liquid two-phase state more quickly than.
本発明の第8観点に係る冷凍装置は、第7観点の冷凍装置において、制御装置は、ステップが進むほど各ステップの継続時間が短く設定されている、ものである。 The refrigeration apparatus according to the eighth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the seventh aspect, wherein the control device is configured such that the duration of each step is set shorter as the step proceeds.
第8観点の冷凍装置は、各ステップの時間間隔が同じ場合に比べて、より早く気液二相状態から脱出させることができる。 The refrigeration apparatus of the eighth aspect can escape from the gas-liquid two-phase state more quickly than when the time intervals of the steps are the same.
本発明の第9観点に係る冷凍装置の制御方法は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒との熱交換を行なわせる熱源側熱交換器及び利用側熱交換器と、冷媒の減圧を弁開度により調節可能な減圧機構とを有し、冷媒を循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行なう冷媒回路と、冷媒回路に取り付けられ、気液二相状態か否かの判定に用いられる利用側熱交換器若しくは熱源側熱交換器の出口側又は圧縮機の吸入側における現在状態量を得るために冷媒回路の冷媒の状態量を検知するセンサとを備える冷凍装置の制御方法であって、利用側熱交換器若しくは熱源側熱交換器の出口側又は圧縮機の吸入側において脱出させるべき気液二相状態になっていると判断し得る現在状態量の所定値の第1設定時間以上の継続があったか否かを判定する判定ステップと、判定ステップで現在状態量の所定値が第1設定時間以上継続していると判断されたときに、弁開度の制御を気液二相状態でない通常時に行われる第1制御状態から第1制御状態よりも弁開度を小さくする速度が速い第2制御状態に切り換える制御操作変更ステップと、を備える、ものである。 A control method for a refrigeration apparatus according to a ninth aspect of the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a heat source side heat exchanger that performs heat exchange with the refrigerant, a use side heat exchanger, and a decompression of the refrigerant. A refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant, and a use-side heat that is attached to the refrigerant circuit and used to determine whether or not a gas-liquid two-phase state exists A method for controlling a refrigeration apparatus comprising a sensor for detecting a state quantity of a refrigerant in a refrigerant circuit in order to obtain a current state quantity on an outlet side of a exchanger or a heat source side heat exchanger or on a suction side of a compressor, The current state quantity that can be determined to be in the gas-liquid two-phase state to be escaped on the outlet side of the heat exchanger or the heat source side heat exchanger or the suction side of the compressor is continued for a first set time or more of a predetermined value. Judgment step to determine whether or not there was When it is determined in the determination step that the predetermined value of the current state quantity continues for the first set time or longer, the valve opening degree is controlled from the first control state that is performed in the normal time that is not the gas-liquid two-phase state. And a control operation changing step for switching to a second control state in which the valve opening degree is faster than that in the control state.
第9観点の冷凍装置においては、判定ステップにおいて、現在状態量の所定値が第1設定時間以上の継続から脱出させるべき気液二相状態と判定することができ、脱出させる必要のない気液二相状態であるにも拘わらず、速やかに脱出させるべき気液二相状態であるという誤った判断をすることを避けることができる。それにより、脱出させるべき気液二相状態からの脱出が早くなるばかりでなく、弁開度を小さくする速度の速い第2制御状態への切換が脱出させる必要のない気液二相状態では抑制されるので、制御操作変更ステップにおいて、脱出させる必要のない気液二相状態においては弁開度を急激に変化させる第2制御状態になることを避けて、ハンチングが発生するのを抑制することができる。 In the refrigeration apparatus according to the ninth aspect, in the determination step, the predetermined value of the current state quantity can be determined as a gas-liquid two-phase state that should be escaped from the continuation of the first set time or more, and the gas-liquid that does not need to escape It is possible to avoid making a false determination that the gas-liquid two-phase state should be promptly escaped despite the two-phase state. This not only speeds up the escape from the gas-liquid two-phase state to be escaped, but also suppresses the switch to the second control state with a fast speed to reduce the valve opening in the gas-liquid two-phase state where it is not necessary to escape. Therefore, in the control operation changing step, in the gas-liquid two-phase state that does not need to be escaped, the second control state in which the valve opening is changed rapidly is avoided, and the occurrence of hunting is suppressed. Can do.
本発明の第1観点に係る冷凍装置又は第9観点に係る冷凍装置の制御方法では、速やかに脱出させるべき所定の気液二相状態になっていることを検知すること及び、そのような所定の気液二相状態から速やかに脱出させる減圧機構の制御と通常時における安定した減圧機構の制御とを両立させることができる。 In the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention or the control method of the refrigeration apparatus according to the ninth aspect, it is detected that a predetermined gas-liquid two-phase state to be quickly escaped is detected, and such a predetermined Therefore, it is possible to achieve both the control of the pressure reducing mechanism for quickly escaping from the gas-liquid two-phase state and the control of the stable pressure reducing mechanism at the normal time.
本発明の第2観点に係る冷凍装置では、脱出させるべき気液二相状態と判定されない誤判定を抑制することができ、脱出させるべき気液二相状態のときに速やかに気液二相状態から脱出させる減圧機構の制御を確実に実行させることができる。 In the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention, misjudgment that is not determined as the gas-liquid two-phase state to be escaped can be suppressed, and the gas-liquid two-phase state can be quickly performed in the gas-liquid two-phase state to be escaped. Thus, it is possible to reliably execute the control of the decompression mechanism that escapes from the vehicle.
本発明の第3観点に係る冷凍装置では、目標過熱度と算出過熱度の偏差又は目標過冷却度と算出過冷却度の偏差がほぼ0に等しくなるような場合でも、脱出させるべき気液二相状態からの速やかな脱出を行わせることができる。 In the refrigeration apparatus according to the third aspect of the present invention, even if the deviation between the target superheat degree and the calculated superheat degree or the deviation between the target supercooling degree and the calculated supercooling degree is substantially equal to zero, A quick escape from the phase state can be performed.
本発明の第4観点に係る冷凍装置では、気液二相状態の程度に応じて判定時間を変えられるので気液二相状態からの脱出を早めることができる。 In the refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention, since the determination time can be changed according to the degree of the gas-liquid two-phase state, escape from the gas-liquid two-phase state can be accelerated.
本発明の第5観点に係る冷凍装置では、制御の安定を図りながらハンチングを抑えることができる。 In the refrigeration apparatus according to the fifth aspect of the present invention, hunting can be suppressed while stabilizing the control.
本発明の第6観点に係る冷凍装置では、第3制御状態によって所定の気液二相状態から脱出時間をさらに短縮することができる。 In the refrigeration apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the escape time from the predetermined gas-liquid two-phase state can be further shortened by the third control state.
本発明の第7観点に係る冷凍装置では、第3制御状態における弁開度を小さくする速度のステップ状の変化によって所定の気液二相状態から脱出時間をさらに短縮することができる。 In the refrigeration apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the escape time from the predetermined gas-liquid two-phase state can be further shortened by a step-like change in speed at which the valve opening degree in the third control state is reduced.
本発明の第8観点に係る冷凍装置では、第3制御状態における弁開度を小さくする速度のステップ状の変化の各ステップの時間間隔の設定によって所定の気液二相状態から脱出時間をさらに短縮することができる。 In the refrigeration apparatus according to the eighth aspect of the present invention, the escape time from the predetermined gas-liquid two-phase state is further increased by setting the time interval of each step of the step-like change in speed at which the valve opening degree in the third control state is reduced. It can be shortened.
<第1実施形態>
(1)空気調和装置の構成
以下の説明では、第1実施形態に係る冷凍装置として、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される空気調和装置を例に挙げている。図1は、本発明の第1実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置の構成の概略を示す回路図である。図1に示されている空気調和装置10は、主として、1台の熱源ユニットとしての室外機20と、それに並列に接続された複数台(本実施形態では、3台)の利用ユニットとしての室内機40,50,60と、室外機20と室内機40,50,60とを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管71及びガス冷媒連絡管72とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置10の蒸気圧縮式の冷媒回路11は、室外機20と、室内機40,50,60と、液冷媒連絡管71及びガス冷媒連絡管72とが接続されることによって構成されている。
<First Embodiment>
(1) Configuration of Air Conditioner In the following description, an example of an air conditioner used for air conditioning in a building or the like by performing a vapor compression refrigeration cycle operation as the refrigeration apparatus according to the first embodiment. Are listed. FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an outline of a configuration of an air conditioner that is a refrigeration apparatus according to a first embodiment of the present invention. An
(1−1)室内機
室内機40,50,60は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または、室内の壁面に壁掛け等により例えば会議室などの一つの部屋に設置されている。これら室内機40と室内機50、60とは同様の構成であるため、ここでは、室内機40の構成のみ説明し、室内機50、60の構成については、それぞれ、室内機40の各部を示す40番台の符号の代わりに50番台または60番台の符号を付して、各部の説明を省略する。
(1-1) Indoor unit The
室内機40は、主として、冷媒回路11の一部を構成する室内側冷媒回路11a(室内機50では室内側冷媒回路11b、室内機60では室内側冷媒回路11c)を有している。この室内側冷媒回路11aは、主として、膨張機構としての室内膨張弁41と、利用側熱交換器としての室内熱交換器42とを有している。なお、本実施形態では、膨張機構として室内機40,50,60それぞれに室内膨張弁41,51,61を設けているが、これに限らずに、膨張機構(膨張弁を含む)を室外機20に設けてもよいし、室内機40,50,60や室外機20とは独立した接続ユニットに設けてもよい。
The
室内膨張弁41は、室内側冷媒回路11a内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、室内熱交換器42の液側に接続された電動膨張弁であり、冷媒の通過を遮断することも可能である。
The indoor expansion valve 41 is an electric expansion valve connected to the liquid side of the
室内熱交換器42は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室内熱交換器42は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
The
室内機40は、ユニット内に室内空気を吸入して、室内熱交換器42において冷媒と熱交換させた後に、熱交換後の室内空気を供給空気として室内に供給するための送風機としての室内ファン43を有している。室内ファン43は、室内熱交換器42に供給する空気の風量を所定風量範囲において可変することが可能なファンであり、例えばDCファンモータ等からなるモータ43mによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。この室内ファン43では、風量が最も小さい弱風、風量が最も大きい強風、及び弱風と強風との中間程度の中風の3種類の固定風量に設定する風量固定モードと、過熱度SHや過冷却度SCなどに応じて弱風から強風までの間において自動的に変更する風量自動モードと、リモートコントローラ等の入力装置によって手動で変更する風量設定モードのいずれかを選択して設定することができる。すなわち、利用者が例えばリモートコントローラを使って「弱風」、「中風」、及び「強風」のいずれかを選択した場合には、弱風で固定される風量固定モードとなり、「自動」を選択した場合には、運転状態に応じて自動的に風量が変更される風量自動モードとなる。なお、ここでは、室内ファン43の風量のファンタップが「弱風」、「中風」、及び「強風」の3段階で切り換えられる構成を説明している。また、室内ファン43の風量である室内ファン風量Gaは、例えばモータ43mの回転数をパラメータとする演算から導くことができる。そのほかに、室内ファン風量Gaは、モータ43mの電流値に基づく演算から導く方法や、設定されているファンタップに基づく演算から導く方法などがある。
The
また、室内機40には、各種のセンサが設けられている。室内熱交換器42の液側には、冷媒の温度(すなわち、暖房運転時における凝縮圧力相当飽和温度(以下、凝縮温度という)Tcまたは冷房運転時における蒸発圧力相当飽和温度(以下、蒸発温度という)Teに対応する冷媒温度)を検出する液側温度センサ44が設けられている。室内熱交換器42のガス側には、冷媒の温度を検出するガス側温度センサ45が設けられている。室内機40の室内空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室内空気の温度(すなわち、室内温度Tr)を検出する室内温度センサ46が設けられている。液側温度センサ44、ガス側温度センサ45及び室内温度センサ46には、例えばサーミスタを用いることができる。また、室内機40は、室内機40を構成する各部の動作を制御する室内側制御装置47を有している。室内側制御装置47は、室内機40における現在の空調能力等を演算する空調能力演算部47aと、現在の空調能力に基づいてその能力を発揮するのに必要な要求蒸発温度Terまたは要求凝縮温度Tcrを演算する要求温度演算部47bとを有する(図2参照)。そして、室内側制御装置47は、室内機40の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ47c等を有しており、室内機40を個別に操作するためのリモートコントローラ(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、室外機20との間で伝送線80aを介して制御信号等のやりとりを行ったりすることができるようになっている。
The
(1−2)室外機
室外機20は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡管71及びガス冷媒連絡管72を介して室内機40,50,60に接続されており、室内機40,50,60とともに冷媒回路11を構成している。そして、室外機20は、冷媒回路11の一部を構成する室外側冷媒回路11dを有している。この室外側冷媒回路11dは、主として、圧縮機21と、四路切換弁22と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器23と、膨張機構としての室外膨張弁38と、アキュムレータ24と、液側閉鎖弁26と、ガス側閉鎖弁27とを有している。
(1-2) Outdoor unit The
圧縮機21は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、インバータにより回転数が制御されるモータ21mによって駆動される容積式圧縮機である。なお、ここに示されている室外機20が有する圧縮機21は、1台であるが、室内機の接続台数が多い場合などには、圧縮機の台数を2台以上とすることもできる。
The
四路切換弁22は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。冷房運転時には、圧縮機21によって圧縮される冷媒の凝縮器として室外熱交換器23を機能させ、かつ、室外熱交換器23において凝縮される冷媒の蒸発器として室内熱交換器42,52,62を機能させるために、圧縮機21の吐出側と室外熱交換器23のガス側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側(具体的には、アキュムレータ24)とガス冷媒連絡管72側とを接続する(冷房運転状態:図1の四路切換弁22の実線を参照)。一方、暖房運転時には、圧縮機21によって圧縮される冷媒の凝縮器として室内熱交換器42,52,62を機能させ、かつ、室内熱交換器42,52,62において凝縮される冷媒の蒸発器として室外熱交換器23を機能させるために、圧縮機21の吐出側とガス冷媒連絡管72側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と室外熱交換器23のガス側とを接続することが可能である(暖房運転状態:図1の四路切換弁22の破線を参照)。
The four-
室外熱交換器23は、例えばクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、空気を熱源とするために空気と冷媒との間の熱交換をさせるための機器である。室外熱交換器23は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器23は、そのガス側が四路切換弁22に接続され、その液側が室外膨張弁38に接続されている。
The
室外膨張弁38は、室外側冷媒回路11d内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、冷房運転を行う際の冷媒回路11における冷媒の流れ方向において室外熱交換器23の下流側に配置された電動膨張弁である。つまり、室外膨張弁38は、室外熱交換器23の液側に接続されている。
The
室外機20は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器23において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風機としての室外ファン28を有している。この室外ファン28は、室外熱交換器23に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、例えばDCファンモータ等からなるモータ28mによって駆動されるプロペラファン等である。
The
液側閉鎖弁26及びガス側閉鎖弁27は、液冷媒連絡管71及びガス冷媒連絡管72との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁26は、冷房運転を行う際の冷媒回路11における冷媒の流れ方向において室外膨張弁38の下流側であって液冷媒連絡管71の上流側に配置されており、冷媒の通過を遮断することが可能である。ガス側閉鎖弁27は、四路切換弁22に接続されており、冷媒の通過を遮断することが可能である。
The liquid
また、室外機20には、圧縮機21の吸入圧力(すなわち、冷房運転時における蒸発圧力Peに対応する冷媒圧力)を検出する吸入圧力センサ29と、圧縮機21の吐出圧力(すなわち、暖房運転時における凝縮圧力Pcに対応する冷媒圧力)を検出する吐出圧力センサ30と、圧縮機21の吸入温度を検出する吸入温度センサ31と、圧縮機21の吐出温度を検出する吐出温度センサ32とが設けられている。室外機20の室外空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室外空気の温度(すなわち、室外温度)を検出する室外温度センサ36が設けられている。また、室外熱交換器23の出口側には冷媒の温度を検出する熱交換器出口温度センサ39が設けられている。吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、室外温度センサ36及び熱交換器出口温度センサ39には、例えばサーミスタを用いることができる。また、室外機20は、室外機20を構成する各部の動作を制御する室外側制御装置37を有している。室外側制御装置37は、図2に示すように、圧縮機21の運転容量を制御するための目標蒸発温度Tetまたは目標凝縮温度Tct(又は目標蒸発温度差ΔTetまたは目標凝縮温度差ΔTct)を決定する目標値決定部37aを有する。そして、室外側制御装置37は、室外機20の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ(図示せず)、メモリ37bやモータ21mを制御するインバータ回路等を有しており、室内機40,50,60の室内側制御装置47,57,67との間で伝送線80aを介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。すなわち、室内側制御装置47,57,67と室外側制御装置37と、それらの間を接続する伝送線80aとによって、空気調和装置10全体の運転制御を行う運転制御装置80が構成されている。
Further, the
運転制御装置80は、図2に示されるように、吸入圧力センサ29、吐出圧力センサ30、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、室外温度センサ36、液側温度センサ44,54,64、ガス側温度センサ45,55,65及び室内温度センサ46,56,66の検出信号を受けることができるように接続されている。また、運転制御装置80は、これらの検出信号等に基づいて室外機20及び室内機40,50,60を制御することができるように圧縮機21、四路切換弁22、室外ファン28、室外膨張弁38、室内膨張弁、41,51,61及び室内ファン43,53,63などに接続されている。さらに、運転制御装置80を構成するメモリ37b、47c,57c,67cには、空気調和装置10を制御するための各種データが格納されている。
As shown in FIG. 2, the
(1−3)冷媒連絡管
液冷媒連絡管71及びガス冷媒連絡管72は、空気調和装置10をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外機と室内機との組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。例えば、新規に空気調和装置10をビルなどに設置する場合には、空気調和装置10に対して、液冷媒連絡管71及びガス冷媒連絡管72の長さや管径等の設置条件に応じた適正な量の冷媒が充填される。
(1-3) Refrigerant communication pipe The liquid
以上のように、室内側冷媒回路11a、11b、11cと、室外側冷媒回路11dと、液冷媒連絡管71及びガス冷媒連絡管72とが接続されて、空気調和装置10の冷媒回路11が構成されている。そして、空気調和装置10は、室内側制御装置47,57,67と室外側制御装置37とから構成される運転制御装置80によって、四路切換弁22により冷房運転及び暖房運転を切り換えて運転を行うとともに、各室内機40,50,60の運転負荷に応じて、室外機20及び室内機40,50,60の各機器の制御を行うようになっている。
As described above, the
(2)空気調和装置の動作
(2−1)冷房運転
まず、冷房運転について、図1を用いて説明する。冷房運転時は、四路切換弁22が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が室外熱交換器23のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側がガス側閉鎖弁27及びガス冷媒連絡管72を介して室内熱交換器42,52,62のガス側に接続された状態となっている。ここで、室外膨張弁38は、全開状態にされている。液側閉鎖弁26及びガス側閉鎖弁27は、開状態にされている。室内膨張弁41は、室内熱交換器42の出口(すなわち、室内熱交換器42のガス側)における冷媒の過熱度SH1が目標過熱度SHt1になるように開度調節され、室内膨張弁51は、室内熱交換器52の出口(すなわち、室内熱交換器52のガス側)における冷媒の過熱度SH2が目標過熱度SHt2になるように開度調節され、室内膨張弁61は、室内熱交換器62の出口(すなわち、室内熱交換器62のガス側)における冷媒の過熱度SH3が目標過熱度SHt3になるように開度調節されるようになっている。
(2) Operation of Air Conditioner (2-1) Cooling Operation First, the cooling operation will be described with reference to FIG. During the cooling operation, the four-
なお、目標過熱度SHt1,SHt2,SHt3は、所定の過熱度範囲の内で室内温度Tr1,Tr2,Tr3が設定温度Ts1,Ts2,Ts3に収束するために最適な温度値に室内側制御装置47,57,67において設定される。各室内熱交換器42,52,62の出口における冷媒の過熱度SH1,SH2,SH3は、各ガス側温度センサ45,55,65により検知される冷媒温度値(Tg)から各液側温度センサ44,54,64により検知される冷媒温度値(蒸発温度Teに対応)を差し引くことによってそれぞれ検出される。ただし、各室内熱交換器42,52,62の出口における冷媒の過熱度SH1、SH2,SH3は、上述の方法で検出することに限らずに、吸入圧力センサ29により検出される圧縮機21の吸入圧力を蒸発温度Teに対応する飽和温度値に換算し、各ガス側温度センサ45,55,65により検知される冷媒温度値からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって検出してもよい。
Note that the target superheats SHt1, SHt2, and SHt3 are set to optimum values for the indoor temperatures Tr1, Tr2, and Tr3 to converge to the set temperatures Ts1, Ts2, and Ts3 within a predetermined superheat range. , 57, 67. The superheat degree SH1, SH2, SH3 of the refrigerant at the outlets of the
なお、本実施形態では採用していないが、各室内熱交換器42,52,62内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される蒸発温度Teに対応する冷媒温度値を、ガス側温度センサ45,55,65により検知される冷媒温度値から差し引くことによって、各室内熱交換器42,52,62の出口における冷媒の過熱度SH1,SH2,SH3をそれぞれ検出するようにしてもよい。
Although not adopted in the present embodiment, a temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant flowing in each of the
この冷媒回路11の状態で、圧縮機21、室外ファン28及び室内ファン43,53,63を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四路切換弁22を経由して室外熱交換器23に送られて、室外ファン28によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁26及び液冷媒連絡管71を経由して、室内機40,50,60に送られる。
When the
この室内機40,50,60に送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁41,51,61によってそれぞれ圧縮機21の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器42,52,62に送られ、室内熱交換器42,52,62においてそれぞれ室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
The high-pressure liquid refrigerant sent to the
この低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管72を経由して室外機20に送られ、ガス側閉鎖弁27及び四路切換弁22を経由して、アキュムレータ24に流入する。そして、アキュムレータ24に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機21に吸入される。このように、空気調和装置10では、室外熱交換器23を圧縮機21において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器42,52,62を室外熱交換器23において凝縮された後に液冷媒連絡管71及び室内膨張弁41,51,61を通じて送られる冷媒の蒸発器としてそれぞれ機能させる冷房運転を行うことが可能である。なお、この空気調和装置10では、室内熱交換器42,52,62のガス側に冷媒の圧力を調整する機構が室内機40,50,60のそれぞれにないため、全ての室内熱交換器42,52,62における蒸発圧力Peが共通の圧力となる。
The low-pressure gas refrigerant is sent to the
(2−2)暖房運転
次に、暖房運転について、図1を用いて説明する。暖房運転時は、四路切換弁22が図1の破線で示される状態(暖房運転状態)、すなわち、圧縮機21の吐出側がガス側閉鎖弁27及びガス冷媒連絡管72を介して室内熱交換器42,52,62のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が室外熱交換器23のガス側に接続された状態となっている。室外膨張弁38は、室外熱交換器23に流入する冷媒を室外熱交換器23において蒸発させることが可能な圧力(すなわち、蒸発圧力Pe)まで減圧するために開度調節されるようになっている。また、液側閉鎖弁26及びガス側閉鎖弁27は、開状態にされている。室内膨張弁41,51,61は、室内熱交換器42,52,62の出口における冷媒の過冷却度SC1,SC2,SC3がそれぞれ目標過冷却度SCt1,SCt2,SCt3になるように開度調節されるようになっている。なお、目標過冷却度SCt1,SCt2,SCt3は、その時の運転状態に応じて特定される過冷却度範囲の内で室内温度Tr1,Tr2,Tr3が設定温度Ts1,Ts2,Ts3に収束するために最適な温度値に設定される。室内熱交換器42,52,62の出口における冷媒の過冷却度SC1,SC2,SC3は、吐出圧力センサ30により検出される圧縮機21の吐出圧力Pdを凝縮温度Tcに対応する飽和温度値に換算し、この冷媒の飽和温度値から液側温度センサ44,54,64により検知される冷媒温度値を差し引くことによってそれぞれ検出される。
(2-2) Heating Operation Next, the heating operation will be described with reference to FIG. During the heating operation, the four-
なお、本実施形態では採用していないが各室内熱交換器42,52,62内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される凝縮温度Tcに対応する冷媒温度値を、液側温度センサ44,54,64により検知される冷媒温度値から差し引くことによって室内熱交換器42,52,62の出口における冷媒の過冷却度SC1,SC2,SC3をそれぞれ検出するようにしてもよい。
Although not adopted in the present embodiment, a temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant flowing in each of the
この冷媒回路11の状態で、圧縮機21、室外ファン28及び室内ファン43,53,63を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁22、ガス側閉鎖弁27及びガス冷媒連絡管72を経由して、室内機40,50,60に送られる。そして、室内機40,50,60に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器42,52,62において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、室内膨張弁41,51,61を通過する際に、室内膨張弁41,51,61の弁開度に応じて減圧される。
When the
この室内膨張弁41,51,61を通過した冷媒は、液冷媒連絡管71を経由して室外機20に送られ、液側閉鎖弁26及び室外膨張弁38を経由してさらに減圧された後に、室外熱交換器23に流入する。室外熱交換器23に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン28によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、四路切換弁22を経由してアキュムレータ24に流入する。そして、アキュムレータ24に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機21に吸入される。なお、この空気調和装置10では、室内熱交換器42,52,62のガス側に冷媒の圧力を調整する機構がないため、全ての室内熱交換器42,52,62における凝縮圧力Pcが共通の圧力となる。
The refrigerant that has passed through the
(3)室内制御装置による室内膨張弁の制御
(3−1)冷房時
以下においては、室内側制御装置47による室内膨張弁41の冷房時の制御について説明するが、同様のことが室内側制御装置57,67による室内膨張弁51,61の制御についても行なわれる。室内膨張弁41の制御では、室内側制御装置47が通常時の第1制御状態と気液二相状態時の第2制御状態のいずれかを選択する。第1制御状態では、従来と同様に、例えば室内膨張弁41の弁開度の制御量ΔEVが比例積分(PI)制御に従っている。
(3) Control of indoor expansion valve by indoor control device (3-1) During cooling In the following, the control during cooling of the indoor expansion valve 41 by the indoor
現在の過熱度SH1と目標過熱度SHt1との偏差(=SH1−SHt1)をeと表し、前回の偏差をeprevと表し、αとβとγを定数とすると、ΔEV=α・(e−eprev)+β・eという式に従って制御量ΔEVが決定される。制御量ΔEVを決定するための計算は例えば一定時間が経過するごとに行なわれる。 Deviation between the current superheating degree SH1 and the target degree of superheat SHT1 a (= SH1-SHt1) expressed as e, the previous error is expressed as e prev, when the constant alpha and β and γ, ΔEV = α · (e- e prev ) + β · e, the control amount ΔEV is determined. The calculation for determining the control amount ΔEV is performed, for example, every time a certain time elapses.
それに対して、第2制御状態では、ΔEV=α・(e−eprev)+γという式に従って制御量ΔEVが決定される。室内熱交換器42,52,62の出口側が目標過熱度を下回ったまま時間が経過しているときには、過熱度SH1の変化がほとんどない、つまり(e−eprev)≒0であることから、第2制御状態におけるΔEV≒γになる。室内熱交換器42,52,62の出口側が目標過熱度を下回ったままの状態になっている場合に、急速に室内熱交換器42,52,62の出口側の過熱度が目標過熱度よりも高い値に移行できるように、このγの値を設定しておけば、気液二相状態から乾き状態に移行する時間を短縮することができる。急速に室内熱交換器42,52,62の出口側の過熱度が目標過熱度よりも高い値に移行できる設定にするというのは、弁開度を小さくする速度が第1制御状態よりも第2制御状態の方が速くなる設定ということである。例えば、過熱度が目標過熱度よりも高い値に移行できるまでγ>β・eの関係が保たれれば、(気液二相状態における第2制御状態のΔEV)>(気液二相状態における第1制御状態のΔEV)となり、弁開度を小さくする速度が第1制御状態よりも第2制御状態の方が速くなる。以上のような第1制御状態と第2制御状態に関する情報は、室内側制御装置47のメモリ47cに記憶されている。
On the other hand, in the second control state, the control amount ΔEV is determined according to the equation: ΔEV = α · (e−e prev ) + γ. When the time has elapsed with the outlet side of the
上述の第1制御状態と第2制御状態の制御を一般化すると次のようになる。すなわち、第1制御状態においては、制御量ΔEVは目標過熱度SH1tと過熱度SH1の偏差eをパラメータとする関数fで与えられ、ΔEV=f(e)になる。それに対して、第2制御状態では、PI制御の積分項が定数に置き換わるので、制御量ΔEVが過熱度SH1をパラメータとする関数gで与えられ、ΔEV=g(SH1)になる。つまり、第2制御状態では気液二相状態となっていることを前提に目標過熱度SHt1に関係なく、気液二相状態を脱出させるために最適なΔEVを設定しているということになる。例えば、圧縮機21の吸入側が気液二相状態になっていると考えられる過熱度SH1の範囲で、f(e)<g(SH1)に設定される。
The general control of the first control state and the second control state is as follows. That is, in the first control state, the control amount ΔEV is given by the function f having the deviation e between the target superheat degree SH1t and the superheat degree SH1 as a parameter, and ΔEV = f (e). On the other hand, in the second control state, the integral term of PI control is replaced with a constant, so that the control amount ΔEV is given by a function g having the superheat degree SH1 as a parameter, and ΔEV = g (SH1). That is, the optimal ΔEV is set to escape the gas-liquid two-phase state regardless of the target superheat degree SHt1 on the assumption that the second control state is the gas-liquid two-phase state. . For example, f (e) <g (SH1) is set in the range of the superheat degree SH1 considered that the suction side of the
このような第1制御状態と第2制御状態とを切り換えるには、室内熱交換器42,52,62の出口側の状態の判断が重要になる。図3は第1制御状態と第2制御状態の切り換えについて説明するための概念図である。図3に示されている第1制御状態から第2制御状態に切り換える際の条件(気液二相状態判定条件)は、過熱度SH1が3.0度以下(SH1≦3.0)の状態が60秒継続しているというものである。この条件を満たすということは、早急に気液二相状態から脱出させなければならない状態(脱出させるべき気液二相状態)になってから許容できる時間のうちの相当の時間(所定時間)を過ぎていることを意味している。
In order to switch between the first control state and the second control state, it is important to determine the state on the outlet side of the
一方、第2制御状態から第1制御状態に切り換える条件(気液二相脱出判定条件)は、過熱度SH1が3.0度を超える状態(SH1>3.0)が出現したというものである。60秒以上継続して過熱度SH1が3.0度以下であったものが、3.0度を超えるということは、室内熱交換器42,52,62の出口側が早急に脱出させなければならない気液二相状態ではなくなったと判断できる。
On the other hand, the condition for switching from the second control state to the first control state (gas-liquid two-phase escape determination condition) is that a state in which the superheat degree SH1 exceeds 3.0 degrees (SH1> 3.0) has appeared. . Although the superheat degree SH1 was 3.0 degrees or less continuously for 60 seconds or more, the fact that it exceeds 3.0 degrees means that the outlet side of the
ここで、上述の制御に関する理解を助けるために、このような第2制御状態に切り換えなければならない状況について少し説明しておく。例えば、室内機60がサーモオフして蒸発温度が急激に低下するなど室外機20の運転状態が大きく変化しても、室内機40,50は、それぞれの内部の状態、つまり室内熱交換器42,52の出口側の過熱度の変化を検出してそれを目標過熱度に一致させるように室内膨張弁41,51の開度を調節する。そのため、室内機60がサーモオフして蒸発温度が急激に低下すると、室内機40,50の室内側制御装置47,57は室内熱交換器42,52の出口側の過熱度が大きくなるので室内膨張弁41,51の開度を大きくする。ところが、室外機20の室外側制御装置37が室内機60のサーモオフを織り込んだ運転を始めると、室内膨張弁41,51の開度が開きすぎになって、室外機20の圧縮機21の吸入側では、早急に脱出させるべき気液二相状態に陥る可能性がある。このとき、室内熱交換器42,52の出口側では、過熱度が目標過熱度を大きく下回ることがある。また、冷媒回路11に取り付けられているセンサが配管内のガス冷媒と液冷媒の分布を正確に測定できるものではないために、室内熱交換器42,52,62などで過熱度がある程度の値を示していても液冷媒が室内熱交換器42,52,62の出口側から流れ出して、脱出させるべき気液二相状態となっていることがある。このような脱出させるべき気液二相状態と過熱度や過冷却度の関係を予め実機による試験やシミュレーションによって調べておくことで、過熱度や過冷却度の挙動から脱出させるべき気液二相状態になっているか否かの判断ができるようになる。
Here, in order to help the understanding regarding the above-described control, a brief description will be given of the situation in which switching to the second control state is required. For example, even if the operation state of the
(3−2)暖房時
暖房時には、冷房時に行なわれていた過熱度SH1、SH2,SH3に基づく制御に代えて過冷却度SC1,SC2、SC3に基づく制御が行なわれる。以下においては、室内側制御装置47による室内膨張弁41の暖房時の制御について説明するが、同様のことが室内側制御装置57,67による室内膨張弁51,61の制御についても行なわれる。室内膨張弁41の制御では、室内側制御装置47が第1制御状態と第2制御状態のいずれかを選択する。第1制御状態では、従来と同様に、例えば室内膨張弁41の弁開度の制御量ΔEVが比例積分(PI)制御に従っている。
(3-2) During heating During heating, control based on the degree of supercooling SC1, SC2, SC3 is performed instead of control based on the degree of superheating SH1, SH2, SH3 performed during cooling. In the following, the control during heating of the indoor expansion valve 41 by the indoor
現在の過冷却度SC1と目標過冷却度SCt1との偏差(=SC1−SCt1)をewと表し、前回の偏差をewprevと表し、αwとβwとγwを定数とすると、ΔEV=αw・(ew−ewprev)+βw・ewという式に従って制御量ΔEVが決定される。制御量ΔEVを決定するための計算は例えば一定時間が経過するごとに行なわれる。 If the deviation (= SC1-SCt1) between the current supercooling degree SC1 and the target supercooling degree SCt1 is represented by ew, the previous deviation is represented by ew prev, and αw, βw, and γw are constants, ΔEV = αw · ( ew−ew prev ) + βw · ew, the control amount ΔEV is determined. The calculation for determining the control amount ΔEV is performed, for example, every time a certain time elapses.
それに対して、第2制御状態では、ΔEV=αw・(ew−ewprev)+γwという式に従って制御量ΔEVが決定される。室内熱交換器42,52,62の出口側が目標過冷却度を下回ったままの状態になっている場合に、急速に室内熱交換器42,52,62の出口側の過熱度が目標過熱度よりも高い値に移行できるように、このγwの値を設定しておけば、気液二相状態から乾き状態に移行する時間を短縮することができる。急速に室内熱交換器42,52,62の出口側の過冷却度が目標過冷却度よりも高い値に移行できる設定にするというのは、つまり、弁開度を小さくする速度が第1制御状態よりも第2制御状態の方が速くなる設定ということである。例えば、過冷却度が目標過冷却度よりも高い値に移行できるまでγw>βw・ewの関係が保たれれば、(気液二相状態における第2制御状態のΔEV)>(気液二相状態における第1制御状態のΔEV)となり、弁開度を小さくする速度が第1制御状態よりも第2制御状態の方が速くなる。以上のような第1制御状態と第2制御状態に関する情報は、室内側制御装置47のメモリ47cに記憶されている。
On the other hand, in the second control state, the control amount ΔEV is determined according to the formula: ΔEV = αw · (ew−ew prev ) + γw. When the outlet side of the
暖房運転時においては、過冷却度の減少は、弁を通過する際に冷媒状態が気液二相になることで、冷媒の流量が不安定になり、冷媒制御の安定性の低下につながる。上述のように、急速に室内熱交換器42,52,62の出口側を乾き状態に移行できれば、暖房運転時の冷媒制御の安定を向上させることができる。
During the heating operation, the decrease in the degree of supercooling causes the refrigerant state to become a gas-liquid two-phase when passing through the valve, resulting in an unstable flow rate of the refrigerant and a decrease in the stability of the refrigerant control. As described above, if the outlet side of the
さらに、室外膨張弁38においても、上述と同様の方法を適用して、圧縮機21の吸入側あるいは室外熱交換器の出口側における冷媒の現在状態量から、脱出すべき気液二相状態が発生している場合の第1制御状態から第2制御状態への切り換えを行うことができる。このとき、例えば、熱交換器出口温度センサ39と吸入圧力センサ29あるいは吸入温度センサ31から算出される冷媒の現在状態量が用いられる。
<第2実施形態>
(4)室内制御装置による室内膨張弁の制御
第2実施形態に係る空気調和装置も、第1実施形態の空気調和装置と同様に、図1に示されている構成を有している。第2実施形態の空気調和装置が第1実施形態の空気調和装置と異なる点は、室内機40,50,60の室内側制御装置47,57,67における制御である。そこで、第2実施形態の空気調和装置10の構成についての説明を省略し、室内側制御装置47,57,67における制御について説明する。第2実施形態における室内側制御装置47,57,67の制御は、図4に示されているように、通常時の第1制御状態と気液二相状態時の第2制御状態とを有している点は同じであるが、気液二相状態への対応を2段階にしている。つまり、気液二相状態の継続時間が長い場合には、第2制御状態よりも気液二相状態からの脱出時間の短縮を図かれる第3制御状態に切り換える。
Further, in the
Second Embodiment
(4) Control of indoor expansion valve by indoor control device The air conditioner according to the second embodiment also has the configuration shown in FIG. 1 in the same manner as the air conditioner of the first embodiment. The difference between the air conditioner of the second embodiment and the air conditioner of the first embodiment is the control in the
通常時の第1制御状態及び気液二相状態のときの第2制御状態については、第2実施形態でも第1実施形態と同様に行なわれるので説明を省略する。脱出時間の短縮を図るための第3制御状態は、第2制御状態よりも弁開度の操作量を大きくした制御である。 The first control state in the normal state and the second control state in the gas-liquid two-phase state are performed in the same manner as in the first embodiment in the second embodiment, and thus description thereof is omitted. The third control state for shortening the escape time is control in which the operation amount of the valve opening is made larger than that in the second control state.
第3制御状態は、例えば、第2制御状態で使用される式がΔEV=α・(e−eprev)+γであれば、それに1より大きい係数(1+ε)を掛けた式を用いることで実現できる。ただし、ε>0である。つまり、第3制御状態では、ΔEV=(1+ε)・[α・(e−eprev)+γ]の式に従って制御量ΔEVを決定する。 For example, if the expression used in the second control state is ΔEV = α · (e−e prev ) + γ, the third control state is realized by using an expression obtained by multiplying it by a coefficient (1 + ε) larger than 1. it can. However, ε> 0. That is, in the third control state, the control amount ΔEV is determined according to the equation: ΔEV = (1 + ε) · [α · (e−e prev ) + γ].
そして、第1制御状態、第2制御状態及び第3制御状態と各状態間の切り換え条件との関係は、図4に示されているようになる。ここでは、室内機40の冷房時の切り換え条件について説明し、暖房時の切り換え条件については説明を省略する。室内機50,60の冷房時の切り換え条件や暖房時の切り換え条件は、室内機40の各パラメータを室内機50,60のパラメータに置き換え、或いは冷房時の過熱度SHを暖房時の過冷却度SCに置き換えればよい。このとき、冷房時と暖房時で切り換えの条件に同じ数値を用いる必要はない。
The relationship between the first control state, the second control state, the third control state, and the switching conditions between the states is as shown in FIG. Here, the switching conditions at the time of cooling the
図4は、第1制御状態と第2制御状態と第3制御状態の切り換えについて説明するための概念図である。図4に示されている第1制御状態から第2制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定条件)は、目標過熱度SH1tが3.0度以上で、かつ過熱度SH1が3.0度以下(SH1≦3.0)の状態が60秒継続していることである。 FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining switching between the first control state, the second control state, and the third control state. The conditions for switching from the first control state to the second control state (gas-liquid two-phase state determination condition) shown in FIG. 4 are a target superheat degree SH1t of 3.0 degrees or more and a superheat degree SH1 of 3.0. Or less (SH1 ≦ 3.0) for 60 seconds.
気液二相状態の第2制御状態から通常の第1制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定解除条件)は、過熱度SH1が3.0度を超える状態(SH1>3.0)が出現したか、又は目標過熱度SH1tが3.0度よりも小さくなった(SH1t<3.0)というものである。この条件は、第3制御状態から第1制御状態に切り換えるときの条件と同じである。 The condition for switching from the gas-liquid two-phase second control state to the normal first control state (gas-liquid two-phase state determination cancellation condition) is a state where the superheat degree SH1 exceeds 3.0 degrees (SH1> 3.0). Has appeared, or the target superheat degree SH1t has become smaller than 3.0 degrees (SH1t <3.0). This condition is the same as the condition for switching from the third control state to the first control state.
次に、気液二相状態に対応する第2制御状態から、より液冷媒の割合の多い液リッチな気液二相状態に対応する第3制御状態に切り換えられる条件(液リッチな気液二相状態判定条件)は、第1制御状態から第2制御状態に切り換わった時を開始点として、開始点から60秒過熱度SH1が3.0度以下の状態が継続しているというものである。
<第3実施形態>
(5)室内制御装置による室内膨張弁の制御
第3実施形態に係る空気調和装置も、第1実施形態の空気調和装置と同様に、図1に示されている構成を有している。第3実施形態の空気調和装置が第1実施形態の空気調和装置と異なる点は、室内機40,50,60の室内側制御装置47,57,67における制御である。そこで、第3実施形態の空気調和装置10の構成についての説明を省略し、室内側制御装置47,57,67における制御について説明する。第3実施形態における室内側制御装置47,57,67の制御は、図5に示されているように、第2実施形態の制御の液リッチな気液二相状態のときの制御を多段階にしたものになっている。
Next, a condition for switching from the second control state corresponding to the gas-liquid two-phase state to the third control state corresponding to the liquid-rich gas-liquid two-phase state with a higher proportion of liquid refrigerant (liquid-rich gas-liquid two-phase state). The phase state determination condition) is that the state where the 60-second superheat degree SH1 is 3.0 degrees or less continues from the start point when the first control state is switched to the second control state. is there.
<Third Embodiment>
(5) Control of indoor expansion valve by indoor control device The air conditioner according to the third embodiment also has the configuration shown in FIG. 1, similarly to the air conditioner of the first embodiment. The difference between the air conditioner of the third embodiment and the air conditioner of the first embodiment is the control in the
通常時の第1制御状態及び気液二相状態のときの第2制御状態については、第3実施形態でも第2実施形態と同様であるので説明を省略する。 Since the first control state in the normal state and the second control state in the gas-liquid two-phase state are the same as those in the second embodiment in the third embodiment, the description thereof will be omitted.
また、第1制御状態、第2制御状態及び第3制御状態の切り換え条件は、図5に示されているようになる。ここでは、室内機40の冷房時の切り換え条件について説明し、暖房時の切り換え条件については説明を省略する。室内機50,60の冷房時の切り換え条件や暖房時の切り換え条件は、室内機40の各パラメータを室内機50,60のパラメータに置き換え、或いは冷房時の過熱度SHを暖房時の過冷却度SCに置き換えればよい。このとき、冷房時と暖房時で切り換えの条件に必ずしも同じ数値を用いる必要はない。
Further, the switching conditions of the first control state, the second control state, and the third control state are as shown in FIG. Here, the switching conditions at the time of cooling the
図5は、第1制御状態と第2制御状態と第3制御状態との切り換えについて説明するための概念図である。既に説明したが、図5に示されている通常の第1制御状態から気液二相状態の第2制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定条件)と第2制御状態から第1制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定解除条件)、及び気液二相状態の第2制御状態から液リッチな気液二相状態の第3制御状態に切り換える条件(液リッチな気液二相状態判定条件)は、第2実施形態と同様である。 FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining switching between the first control state, the second control state, and the third control state. As described above, the first control state is switched from the normal first control state shown in FIG. 5 to the gas-liquid two-phase state second control state (gas-liquid two-phase state determination condition) and the second control state. Conditions for switching to a state (gas-liquid two-phase state determination cancellation condition) and conditions for switching from the second control state of the gas-liquid two-phase state to the third control state of the liquid-rich gas-liquid two-phase state (liquid-rich gas-liquid two The phase state determination condition) is the same as in the second embodiment.
第3制御状態の第1段階は、第2実施形態の第3制御状態と同様である。この第3制御状態の第1段階では、図6に示されているように、ゲイン倍率が(1+ε)倍に増加される。この状態で、さらに60秒運転しても気液二相状態の判定が継続しているときは第2段階に移行する。第2段階では、図6に示されているようにゲイン倍率をさらに上げて、ゲイン倍率が(1+2・ε)倍に増加される。つまり、このときには、ΔEV=(1+2・ε)・[α・(e−eprev)+γ]の式に従って制御量ΔEVが決定される。 The first stage of the third control state is the same as the third control state of the second embodiment. In the first stage of the third control state, as shown in FIG. 6, the gain magnification is increased by (1 + ε) times. In this state, if the determination of the gas-liquid two-phase state continues even after 60 seconds of operation, the process proceeds to the second stage. In the second stage, as shown in FIG. 6, the gain magnification is further increased, and the gain magnification is increased to (1 + 2 · ε) times. That is, at this time, the control amount ΔEV is determined according to the equation: ΔEV = (1 + 2 · ε) · [α · (e−e prev ) + γ].
この第2段階の状態で、さらに60秒運転しても気液二相状態の判定が継続しているときは第3段階に移行する。第3段階では、図6に示されているようにゲイン倍率をさらに上げて、ゲイン倍率が(1+3・ε)倍に増加される。この第3段階の状態で、さらに60秒運転しても気液二相状態の判定が継続しているときは第4段階に移行する。第4段階では、図6に示されているようにゲイン倍率をさらに上げて、ゲイン倍率が(1+4・ε)倍に増加される。なお、ここでは、気液二相状態判定条件の継続について同じ条件での判定を行なっているが、判定条件は必ずしも同じである必要はなく、各段階において異なる条件で判定を行ってもよい。 If the determination of the gas-liquid two-phase state continues even after 60 seconds of operation in the second stage state, the process proceeds to the third stage. In the third stage, as shown in FIG. 6, the gain magnification is further increased, and the gain magnification is increased to (1 + 3 · ε) times. If the determination of the gas-liquid two-phase state continues even after 60 seconds of operation in the state of the third stage, the process proceeds to the fourth stage. In the fourth stage, as shown in FIG. 6, the gain magnification is further increased, and the gain magnification is increased to (1 + 4 · ε) times. Here, although the determination is made under the same condition for the continuation of the gas-liquid two-phase state determination condition, the determination condition is not necessarily the same, and the determination may be performed under different conditions in each stage.
第3制御状態においては、第1段階から第4段階のいずれの段階にあっても、通常の第1制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定解除条件)は、過熱度SH1が3.0度を超える状態(SH1>3.0)が出現したか、又は目標過熱度SH1tが3.0度よりも小さくなった(SH1t<3.0)というものである。この条件は、第2制御状態から第1制御状態に切り換えるときの条件と同じである。 In the third control state, in any stage from the first stage to the fourth stage, the condition for switching to the normal first control state (gas-liquid two-phase state determination cancellation condition) is that the superheat degree SH1 is 3. A state exceeding 0 degrees (SH1> 3.0) has appeared, or the target superheat degree SH1t has become smaller than 3.0 degrees (SH1t <3.0). This condition is the same as the condition for switching from the second control state to the first control state.
図6に示されているゲイン倍率の切り換えは、60秒が経過するたびにεずつゲイン倍率が大きくなっているが、ゲイン倍率を増加させるための時間間隔TT(n)(nは自然数)は、必ずしも一定である必要はない。この時間間隔TT(n)は、漸化式や関数を用いてもよいし、個別に設定してもよい。段階数が少ないときなどは、個別に設定する方が、実装が容易である。 In the gain magnification switching shown in FIG. 6, the gain magnification increases by ε every 60 seconds, but the time interval TT (n) (n is a natural number) for increasing the gain magnification is , Not necessarily constant. This time interval TT (n) may use a recurrence formula or a function, or may be set individually. When the number of stages is small, it is easier to implement them individually.
例えば、図7に示されているように、時間間隔TT(n)を漸次短くしていくことができる。時間間隔TT(n)が短くなると、よりゲイン倍率の高い段階に達するまでの時間が短くなり、それによりゲイン倍率も短時間で増加する。そのため、弁開度の変化量も短時間で増加し、弁の閉まる速度がより速くなり、時間間隔TT(n)が等間隔のときに比べてより短い時間での気液二相状態からの脱出が期待できる。脱出させるべき気液二相状態からの速やかな脱出のためには、図7に示されているように時間間隔TT(n)が漸次短くなるのが好ましい。ただし、時間間隔TT(n)が短くなるほど過熱度のオーバーシュートが発生し易くなるので、時間間隔TT(n)の設定は、気液二相状態からの脱出を早めながら、オーバーシュートが発生しにくいように調整される。 For example, as shown in FIG. 7, the time interval TT (n) can be gradually shortened. When the time interval TT (n) is shortened, the time until the gain magnification reaches a higher stage is shortened, whereby the gain magnification is also increased in a short time. Therefore, the amount of change in the valve opening increases in a short time, the valve closing speed becomes faster, and the time interval TT (n) from the gas-liquid two-phase state in a shorter time than when the time interval TT (n) is equal. Escape can be expected. In order to quickly escape from the gas-liquid two-phase state to be escaped, it is preferable that the time interval TT (n) is gradually shortened as shown in FIG. However, as the time interval TT (n) becomes shorter, overheating due to superheat is more likely to occur. Therefore, setting the time interval TT (n) causes overshoot while accelerating the escape from the gas-liquid two-phase state. It is adjusted to be difficult.
なお、図6や図7に示されている制御方法では、第3制御状態において、時間が経過するに従って、ゲイン倍率がステップ状に増加する場合について説明しているが、ゲイン倍率の増加は図8に示されているように時間に比例した滑らかな増加であってもよい。符号L1で示されているゲイン倍率の変化の特性は、第2制御状態ではゲイン倍率を上昇させず、第3制御状態において、経過時間に比例するというものである。 In the control method shown in FIG. 6 and FIG. 7, the case where the gain magnification increases stepwise as time elapses in the third control state has been described. As shown in FIG. 8, it may be a smooth increase proportional to time. The change characteristic of the gain magnification indicated by the reference symbol L1 is that the gain magnification is not increased in the second control state, but is proportional to the elapsed time in the third control state.
このときには、ΔEV=(1+ε(t))・[α・(e−eprev)+γ]の式に従って制御量ΔEVが決定される。この場合のε(t)は、第3制御状態に入ってからの経過時間tの関数になっており、比例する場合には、ε(t)=φt(ただし、φは定数)である。念のために説明すれば、この場合の第2制御状態では、ΔEV=[α・(e−eprev)+γ]の式に従って制御量ΔEVが決定される。一般的には、上述の制御量ΔEVの式において、ε(t)が時間tに応じて単調増加する単調増加関数であればよい。 At this time, the control amount ΔEV is determined according to the equation: ΔEV = (1 + ε (t)) · [α · (e−e prev ) + γ]. In this case, ε (t) is a function of the elapsed time t after entering the third control state, and when proportional, ε (t) = φt (where φ is a constant). To be sure, in the second control state in this case, the control amount ΔEV is determined according to the equation: ΔEV = [α · (e−e prev ) + γ]. Generally, in the above-described expression of the control amount ΔEV, it is sufficient that ε (t) is a monotonically increasing function that monotonously increases with time t.
さらに一般化すると、符号L2で示されているゲイン倍率の変化の特性のようになる。つまり、第2制御状態では、ΔEV=(1+ε2(t2))・[α・(e−eprev)+γ]の式に従って制御量ΔEVが決定され、第2制御状態では、ΔEV=(1+ε3(t3))・[α・(e−eprev)+γ]の式に従って制御量ΔEVが決定される。符号L2で示されている場合、ε2(t2)は第2制御状態に入ってからの経過時間t2の関数になっており、ε2(t2)=φ2t2(ただし、φ2は定数)であり、ε3(t3)は第3制御状態に入ってからの経過時間t3の関数になっており、ε3(t3)=φ3t3(ただし、φ3は定数)である。この場合も、一般的には、上述の制御量ΔEVの式において、ε2(t2)が時間t2に応じて単調増加する単調増加関数であればよく、ε3(t3)が時間t3に応じて単調増加する単調増加関数であればよい。 When further generalized, it becomes a characteristic of a change in gain magnification indicated by a symbol L2. That is, in the second control state, the control amount ΔEV is determined according to the equation: ΔEV = (1 + ε 2 (t 2 )) · [α · (e−e prev ) + γ], and in the second control state, ΔEV = (1 + ε 3 (t 3 )) · [α · (e−e prev ) + γ], the control amount ΔEV is determined. In the case indicated by the symbol L2, ε 2 (t 2 ) is a function of the elapsed time t 2 after entering the second control state, and ε 2 (t 2 ) = φ 2 t 2 (where φ 2 is a constant), and ε 3 (t 3 ) is a function of the elapsed time t 3 after entering the third control state, and ε 3 (t 3 ) = φ 3 t 3 (where φ 3 3 is a constant). Also in this case, generally, in the above-described equation of the control amount ΔEV, ε 2 (t 2 ) may be a monotonically increasing function that monotonously increases with time t 2 , and ε 3 (t 3 ) is time. Any monotonically increasing function that monotonously increases in accordance with t 3 may be used.
符号L2で示されているゲイン倍率の変化の特性のうちの特殊なものとして、φ2=φ3の場合、つまり符号L3で示されているゲイン倍率の変化の特性を持つものがある。この場合には、第2制御状態と第3制御状態を区別する必要がなくなる。つまり、第2実施形態で第2制御状態に入ってからの時間の経過に応じてゲイン倍率を増加させる場合と同じになる。 As a special characteristic of the change in gain magnification indicated by the reference symbol L2, there is a characteristic having a change characteristic of gain magnification indicated by the reference symbol L3 when φ 2 = φ 3 . In this case, it is not necessary to distinguish between the second control state and the third control state. That is, it is the same as the case where the gain magnification is increased with the passage of time after entering the second control state in the second embodiment.
なお、ゲイン倍率が時間とともに増加する場合には、第1制御状態から第2制御状態に変わったときの制御量ΔEVの急変を抑える方法がある。今までの説明では、積分項の積分ゲインを固定するために、予め定められているγという定数を用いるものとして説明した。しかし、定数γに、第1制御状態から第2制御状態に切り換えたときの積分項の値が同じになるような値を適用することもできる。すなわち、γ=β・e(ただし、eは第1制御状態から第2制御状態に切り換わるときの値)とすればよい。このような切り換えを行なうことにより、第1制御状態から第2制御状態に変わったときの制御量ΔEVの急変を無くして、積分項の値を偏差に関係なく、時間とともに増加するように設定することができる。これは、符号L2,L3で示されている特性の場合も同様で、切り換わるときの値C2,C3がβ・e(ただし、eは第1制御状態から第2制御状態に切り換わるときの値)に一致するようにすればよい。そのためには、切り換わるときのβ・eの値を室内側制御装置47,57,67でそれぞれ計算し、室内側制御装置47,57,67は、算出された値をメモリ47c,57c,67cにそれぞれ記憶する。このような方法の代わりに、積分項を残して、積分項に経過時間とともに0から単調増加するオフセット値を加えることもできる。脱出させるべき気液二相状態では積分項の値が小さいので、すぐにオフセット値に対して積分項の値が十分に小さくなり、積分項の変化はオフセット値に対して無視できる程度になる。
When the gain magnification increases with time, there is a method of suppressing a sudden change in the control amount ΔEV when the first control state is changed to the second control state. In the description so far, it has been described that a predetermined constant γ is used to fix the integral gain of the integral term. However, a value that makes the value of the integral term the same when switching from the first control state to the second control state can be applied to the constant γ. That is, γ = β · e (where e is a value at the time of switching from the first control state to the second control state). By performing such switching, the sudden change of the control amount ΔEV when the first control state is changed to the second control state is eliminated, and the value of the integral term is set to increase with time regardless of the deviation. be able to. The same applies to the characteristics indicated by reference numerals L2 and L3, and the values C2 and C3 when switching are β · e (where e is the value when switching from the first control state to the second control state). Value). For this purpose, the values of β · e at the time of switching are calculated by the indoor
さらに、図6では、第1段階、第2段階、第3段階そして第4段階と一定の値εずつ増やす場合について説明したが、各段階で増やす値は一定でなくてもよい。例えば、第1段階でのゲイン倍率を(1+ε)、第2段階でのゲイン倍率を(1+3・ε)、第2段階でのゲイン倍率を(1+6・ε)、第4段階でのゲイン倍率を(1+10・ε)のように各段階での増し分を変化させることもできる。 Furthermore, in FIG. 6, the case where the first stage, the second stage, the third stage, and the fourth stage are increased by a constant value ε has been described. However, the value that is increased at each stage may not be constant. For example, the gain magnification in the first stage is (1 + ε), the gain magnification in the second stage is (1 + 3 · ε), the gain magnification in the second stage is (1 + 6 · ε), and the fourth It is also possible to change the increment at each stage such that the gain magnification at each stage is (1 + 10 · ε).
また、これまでの説明では、積分項と比例項とに同じゲイン倍率を掛けているが、積分項と比例項に掛けるゲイン倍率を異ならせることもできる。積分項には図6の実線のゲイン倍率を掛け、比例項には二点鎖線のゲイン倍率を掛けることもできる。積分項と比例項に異なるゲイン倍率を適用できるのは、ゲイン倍率を経過時間とともに増加させる場合も同様である。 In the above description, the integral gain and the proportional term are multiplied by the same gain magnification. However, the gain magnification multiplied by the integral term and the proportional term may be different. The integral term can be multiplied by the gain magnification of the solid line in FIG. 6, and the proportional term can be multiplied by the gain magnification of the two-dot chain line. Different gain magnifications can be applied to the integral term and the proportional term when the gain magnification is increased over time.
また、気液二相状態の程度に応じて、2種類の特性を使い分けるようにすることもできる。例えば、符号L1,L3で示されているゲイン倍率の変化の特性を切り換えることができ、さらに気液二相状態からの脱出を早めるべきと判断されたときに符号L3で示されているゲイン倍率の変化の特性を用いるものとする。比例ゲインが増加している最中に気液二相状態に遷移した場合、比例ゲインの増加が解除されてから所定時間(例えば120秒)以内に気液二相状態に遷移した場合、IP制御開始から所定時間(例えば5分)以内であってかつIP制御開始以降気液二相状態から通常状態への遷移が一度も発生していない場合、又は、IP制御以外の制御中に気液二相状態に遷移した場合には、すぐに脱出すべき気液二相状態と判断して符号L3で示されているゲイン倍率の変化の特性を用いる。それ以外は、上述の図8の説明の条件で、符号L1で示されているゲイン倍率の変化の特性を用いる。
<第4実施形態>
(6)室内制御装置による室内膨張弁の制御
第4実施形態に係る空気調和装置も、第1実施形態の空気調和装置と同様に、図1に示されている構成を有している。第4実施形態の空気調和装置が第1実施形態の空気調和装置と異なる点は、室内機40,50,60の室内側制御装置47,57,67における制御である。そこで、第4実施形態の空気調和装置10の構成についての説明を省略し、室内側制御装置47,57,67における制御について説明する。第4実施形態における室内側制御装置47,57,67の制御は、図9に示されているように、通常時の第1制御状態と気液二相状態時の第2制御状態に加えて、第2制御状態から第1制御状態に移るときに、一旦安定待ちを行なうための第4制御状態を経て通常の第1制御状態に復帰するように構成されている。
Also, two types of characteristics can be properly used according to the degree of the gas-liquid two-phase state. For example, the gain magnification change indicated by the symbol L3 can be switched when the characteristics of the change of the gain magnification indicated by the symbols L1 and L3 can be switched and the escape from the gas-liquid two-phase state should be accelerated. The change characteristics of When transitioning to the gas-liquid two-phase state while the proportional gain is increasing, IP control is performed when transitioning to the gas-liquid two-phase state within a predetermined time (for example, 120 seconds) after the increase of the proportional gain is canceled If the transition from the gas-liquid two-phase state to the normal state has never occurred since the start of IP control within a predetermined time (for example, 5 minutes), or during control other than IP control, In the case of transition to the phase state, it is determined that the gas-liquid two-phase state should be escaped immediately, and the change characteristic of the gain magnification indicated by the symbol L3 is used. Other than that, the change characteristic of the gain magnification indicated by the symbol L1 is used under the conditions described in FIG.
<Fourth embodiment>
(6) Control of indoor expansion valve by indoor control device The air conditioner according to the fourth embodiment also has the configuration shown in FIG. 1, similarly to the air conditioner of the first embodiment. The difference between the air conditioner of the fourth embodiment and the air conditioner of the first embodiment is the control in the
通常時の第1制御状態及び気液二相状態のときの第2制御状態については、第4実施形態でも第1実施形態と同様に行なわれるので説明を省略する。安定待ちを行なうための第4制御状態は、気液二相状態から脱出したと判断されて第2制御状態から第1制御状態に移るまでの弁操作量を小さくした制御である。第4制御状態は、例えば、第1制御状態で使用される式がΔEV=α・(e−eprev)+β・eであれば、それに0より大きく1よりも小さい係数(0<η<1(ηは実数))を掛けた式を用いることで実現できる。つまり、第4制御状態では、ΔEV=η・[α・(e−eprev)+β・e]の式に従って制御量ΔEVを決定する。 Since the first control state in the normal state and the second control state in the gas-liquid two-phase state are performed in the same manner as in the first embodiment in the fourth embodiment, the description thereof is omitted. The fourth control state for waiting for stability is control in which the amount of valve operation until it is determined that the gas-liquid two-phase state has been escaped and the state shifts from the second control state to the first control state is reduced. For example, if the expression used in the first control state is ΔEV = α · (e−e prev ) + β · e, the fourth control state is a coefficient larger than 0 and smaller than 1 (0 <η <1 (Η is a real number)). That is, in the fourth control state, the control amount ΔEV is determined according to the equation: ΔEV = η · [α · (e−e prev ) + β · e].
そして、第1制御状態、第2制御状態及び第4制御状態と各状態間の切り換え条件との関係は、図9に示されているようになる。ここでは、室内機40の冷房時の切り換え条件について説明し、暖房時の切り換え条件については説明を省略する。また、室内機50,60の冷房時の切り換え条件や暖房時の切り換え条件は、室内機40の各パラメータを室内機50,60のパラメータに置き換え、或いは冷房時の過熱度SHを暖房時の過冷却度SCに置き換えればよい。
The relationship between the first control state, the second control state, the fourth control state, and the switching conditions between the states is as shown in FIG. Here, the switching conditions at the time of cooling the
図9は、第1制御状態と第2制御状態と第4制御状態の切り換えについて説明するための概念図である。図9に示されている第1制御状態から第2制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定条件)は、例えば、過熱度SH1が3.0度以下(SH1≦3.0)の状態が60秒継続しているか、又は過熱度SH1が1.0度よりも小さいかのいずれか一方が満たされることである。 FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining switching between the first control state, the second control state, and the fourth control state. The condition for switching from the first control state to the second control state shown in FIG. 9 (gas-liquid two-phase state determination condition) is, for example, a state where the superheat degree SH1 is 3.0 degrees or less (SH1 ≦ 3.0) Is continued for 60 seconds, or the superheat degree SH1 is smaller than 1.0 degree.
第2制御状態から第1制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定解除条件)は、例えば、通常の第1制御状態から気液二相状態の第2制御状態に切り換わった時を開始点として、開始点から15秒が経過する前に過熱度SH1が3.0度よりも大きくなる(SH1>3.0)というものである。この場合には、第2制御状態から第1制御状態に戻しても比較的安定しているため、第4制御状態を経ずに直接第2制御状態から第1制御状態に切り換えられる。 The condition for switching from the second control state to the first control state (gas-liquid two-phase state determination cancellation condition) starts, for example, when switching from the normal first control state to the second control state of the gas-liquid two-phase state As a point, the superheat degree SH1 becomes larger than 3.0 degrees (SH1> 3.0) before 15 seconds elapses from the start point. In this case, since it is relatively stable even when the second control state is returned to the first control state, the second control state is directly switched to the first control state without passing through the fourth control state.
次の第2制御状態から安定待ちの第4制御状態に切り換えられる条件(気液二相脱出判定条件)は、この実施形態では2つ用意されている。つまり、気液二相脱出判定条件の第1条件又は第2条件が満たされれば、第2制御状態から第4制御状態に切り換えられる。気液二相脱出判定条件の第1条件は、第1制御状態から第2制御状態に切り換わった時を開始点として、開始点から15秒が経過した後に過熱度SH1が3.0度より多くなったというものである。また、気液二相脱出判定条件の第2条件は、第1制御状態から第2制御状態に切り換わった時を開始点として、開始点から15秒が経過した後に、過熱度SH1(n)が1.0度より大きく、かつ過熱度SH1(n)が前回の過熱度SH1(n−1)に0.1度加えたものより大きい状態が30秒以上継続しているというものである。ここでSH(n)のnは自然数であり、SH(n)はn番目に測定された測定結果から算出される過熱度SH1であることを示している。 In this embodiment, two conditions (gas-liquid two-phase escape determination conditions) for switching from the next second control state to the fourth control state waiting for stability are prepared. That is, when the first condition or the second condition of the gas-liquid two-phase escape determination condition is satisfied, the second control state is switched to the fourth control state. The first condition of the gas-liquid two-phase escape judgment condition is that when the first control state is switched to the second control state, the superheat degree SH1 is more than 3.0 degrees after 15 seconds from the start point. It has increased. In addition, the second condition of the gas-liquid two-phase escape determination condition is that the superheat degree SH1 (n) starts after 15 seconds have elapsed from the start point when the first control state is switched to the second control state. Is larger than 1.0 degree and the superheat degree SH1 (n) is larger than the previous superheat degree SH1 (n-1) added by 0.1 degree for 30 seconds or more. Here, n of SH (n) is a natural number, and SH (n) indicates the degree of superheat SH1 calculated from the nth measurement result.
安定待ちの第4制御状態から気液二相状態の第2制御状態に切り換わる条件(気液二相状態再判定条件)は、例えば、過熱度SH1が1.0度より小さくなることである。あるいは、過熱度SH1が3.0℃以下の状態が45秒以上継続するというものである。気液二相状態再判定条件の例としては、他に、相対過熱度RSH1が所定値よりちいさくなること、或いは室内膨張弁41の開度の減少が所定時間継続していることなどが挙げられる。なお、ここでいう相対過熱度RSH1とは、室内熱交換器42の過熱度SH1を室内熱交換器42の吸い込み空気(室内空気)の温度つまり室内温度Tr1と冷媒温度Te1の温度差で除した値である。相対過熱度RSH1を式で記載すれば、RSH1=SH1÷(Tr1−Te1)のようになる。
A condition for switching from the fourth control state waiting for stability to the second control state of the gas-liquid two-phase state (gas-liquid two-phase state re-determination condition) is, for example, that the superheat degree SH1 is smaller than 1.0 degree. . Alternatively, the state where the superheat degree SH1 is 3.0 ° C. or lower continues for 45 seconds or more. Other examples of the gas-liquid two-phase state redetermination condition include that the relative superheat degree RSH1 is smaller than a predetermined value, or that the decrease in the opening of the indoor expansion valve 41 is continued for a predetermined time. . The relative superheat RSH1 here is obtained by dividing the superheat SH1 of the
安定待ちの第4制御状態から通常の第1制御状態に切り換わる条件(第1制御状態復帰条件)は、例えば、第2制御状態から第4制御状態に切り換わった時を開始点として、開始点から80秒以上が経過しているか、又は相対過熱度RSH1が0.5度よりも大きい(RSH1>0.5)かのいずれか一方が満たされることである。
<第5実施形態>
(7)室内制御装置による室内膨張弁の制御
第5実施形態に係る空気調和装置も、第1実施形態の空気調和装置と同様に、図1に示されている構成を有している。第5実施形態の空気調和装置が第1実施形態の空気調和装置と異なる点は、室内機40,50,60の室内側制御装置47,57,67における制御である。そこで、第5実施形態の空気調和装置10の構成についての説明を省略し、室内側制御装置47,57,67における制御について説明する。第5実施形態における室内側制御装置47,57,67の制御は、図10に示されているように、第2実施形態と第4実施形態の制御を組み合わせたものになっている。
The condition for switching from the fourth control state waiting for stability to the normal first control state (first control state return condition) starts, for example, when the second control state switches to the fourth control state. Either 80 seconds or more have elapsed since the point, or the relative superheat RSH1 is greater than 0.5 degrees (RSH1> 0.5).
<Fifth Embodiment>
(7) Control of Indoor Expansion Valve by Indoor Control Device The air conditioner according to the fifth embodiment has the configuration shown in FIG. 1 as with the air conditioner of the first embodiment. The difference between the air conditioner of the fifth embodiment and the air conditioner of the first embodiment is the control in the
通常時の第1制御状態及び気液二相状態のときの第2制御状態については、第5実施形態でも第1実施形態と同様であり、より液冷媒の割合の高い液リッチな気液二相状態のときの第3制御状態については第2実施形態と同様であり、安定待ちの第4制御状態については第4実施形態と同様であるので説明を省略する。 The first control state in the normal state and the second control state in the gas-liquid two-phase state are the same as in the first embodiment in the fifth embodiment, and the liquid-rich gas-liquid two with a higher liquid refrigerant ratio. The third control state in the phase state is the same as that of the second embodiment, and the fourth control state waiting for stability is the same as that of the fourth embodiment, and thus description thereof is omitted.
また、第1制御状態、第2制御状態、第3制御状態及び第4制御状態と各状態間の切り換え条件との関係は、図10に示されているようになる。ここでは、室内機40の冷房時の切り換え条件について説明し、暖房時の切り換え条件については説明を省略する。室内機50,60の冷房時の切り換え条件や暖房時の切り換え条件は、室内機40の各パラメータを室内機50,60のパラメータに置き換え、或いは冷房時の過熱度SHを暖房時の過冷却度SCに置き換えればよい。このとき、冷房時と暖房時で切り換えの条件に同じ数値を用いる必要はない。
Further, the relationship between the first control state, the second control state, the third control state, the fourth control state, and the switching conditions between the states is as shown in FIG. Here, the switching conditions at the time of cooling the
図10は、第1制御状態と第2制御状態と第3制御状態と第4制御状態の切り換えについて説明するための概念図である。図10に示されている通常の第1制御状態から気液二相状態の第2制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定条件)と第2制御状態から第1制御状態に切り換える条件(気液二相状態判定解除条件)、及び気液二相状態に対応する第2制御状態から液リッチな気液二相状態に対応する第3制御状態に切り換える条件(液リッチな気液二相状態判定条件)は、第2実施形態と同様である。 FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining switching between the first control state, the second control state, the third control state, and the fourth control state. Conditions for switching from the normal first control state shown in FIG. 10 to the second control state of the gas-liquid two-phase state (gas-liquid two-phase state determination condition) and conditions for switching from the second control state to the first control state ( Gas-liquid two-phase state determination cancellation condition) and conditions for switching from the second control state corresponding to the gas-liquid two-phase state to the third control state corresponding to the liquid-rich gas-liquid two-phase state (liquid-rich gas-liquid two-phase The condition determination condition is the same as in the second embodiment.
また、第5実施形態において、気液二相状態の第2制御状態から安定待ちの第4制御状態に切り換えられる条件(気液二相脱出判定条件)は、例えば、第1制御状態から第2制御状態に切り換わった時を開始点として、開始点から15秒が経過した後に過熱度SH1が3.0度より多くなったというものである。安定待ちの第4制御状態から気液二相状態の第2制御状態に切り換わる条件(気液二相状態再判定条件)は、例えば、過熱度SH1が1.0度より小さくなることである。あるいは、第2制御状態から第4制御状態に切り換わった時を開始点として、過熱度SH1が3.0度以下の状態が開始点から60秒以上継続するというものである。 In the fifth embodiment, the condition (gas-liquid two-phase escape determination condition) for switching from the second control state in the gas-liquid two-phase state to the fourth control state waiting for stability is, for example, from the first control state to the second control state. The superheat degree SH1 becomes greater than 3.0 degrees after 15 seconds have elapsed from the start point, starting from the time when the control state is switched. A condition for switching from the fourth control state waiting for stability to the second control state of the gas-liquid two-phase state (gas-liquid two-phase state re-determination condition) is, for example, that the superheat degree SH1 is smaller than 1.0 degree. . Alternatively, starting from the time when the second control state is switched to the fourth control state, the state where the superheat degree SH1 is 3.0 degrees or less continues for 60 seconds or more from the start point.
また、第5実施形態において、液リッチな気液二相状態に対応する第3制御状態から安定待ちの第4制御状態に切り換えられる条件(液リッチな気液二相脱出判定条件)は、例えば、過熱度SH1が3.0度より大きくなることである。第5実施形態では、第4制御状態から第3制御状態に切り換えず、一旦第2制御状態に戻すようにしている。 In the fifth embodiment, the condition for switching from the third control state corresponding to the liquid-rich gas-liquid two-phase state to the fourth control state waiting for stability (the liquid-rich gas-liquid two-phase escape determination condition) is, for example, The superheat degree SH1 is greater than 3.0 degrees. In the fifth embodiment, the fourth control state is not switched to the third control state, but is temporarily returned to the second control state.
安定待ちの第4制御状態から通常の第1制御状態に切り換わる条件(第1制御状態復帰条件)は、第4制御状態に切り換わった時を開始点として、開始点から80秒以上が経過しているか、又は相対過熱度RSH1が0.5度よりも大きい(RSH1>0.5)かのいずれか一方が満たされることである。 The condition for switching from the fourth control state waiting for stability to the normal first control state (first control state return condition) is 80 seconds or more from the start point, starting at the time of switching to the fourth control state. Or the relative superheat RSH1 is larger than 0.5 degree (RSH1> 0.5).
(8)特徴
(8−1)
上記各実施形態において、冷房時には、室内側制御装置47,57,67(制御装置の例)において各ガス側温度センサ45,55,65により検知される冷媒温度値から各液側温度センサ44,54,64により検知される冷媒温度値を差し引くことによって過熱度SH1,SH2,SH3(現在状態量及び算出過熱度の例)が検出される。これら過熱度SH1,SH2,SH3が3.0度以下(所定値の例)の状態が60秒(第1設定時間の例)以上継続していると判断されたときに、通常の第1制御状態から気液二相状態の第2制御状態に切り換えられる。このように切り換えられる状態において、気液二相状態でない通常時に行われる第1制御状態よりも第2制御状態の方が弁開度を小さくする(絞る)速度が速くなる。ここでは、ガス側温度センサ45,55,65及び液側温度センサ44,54,64が第1観点に係る冷凍装置のセンサの例になる。
(8) Features (8-1)
In each of the above embodiments, during cooling, each liquid side temperature sensor 44, from the refrigerant temperature value detected by each gas
図11は、第1制御状態のみで制御して、脱出させるべき気液二相状態になっていると判断されても第1制御状態から第2制御状態への切り換えを行なわなかった場合の過熱度と弁開度の関係を示すグラフである。それに対して、図12は、第1制御状態と第2制御状態との切り換えを行なう上記各実施形態の場合の過熱度と弁開度の関係を示すグラフである。図11と図12は、縦軸と横軸について、同じ長さ当たりの過熱度、弁開度及び時間の大きさは同じになるように記載されている。図11に示されている弁開度が小さくなる傾きに比べて図12に示されている弁開度が小さくなる傾きは大きくなっていることが分かる。そのため、脱出させるべき気液二相状態になっているか否かを判断するための閾値を過熱度が下回っている時間は、図11のグラフに比べて図12のグラフの方が短くなっている。 FIG. 11 shows the overheating when the control is performed only in the first control state and the switching from the first control state to the second control state is not performed even if it is determined that the gas-liquid two-phase state to be escaped is reached. It is a graph which shows the relationship between a degree and a valve opening degree. On the other hand, FIG. 12 is a graph showing the relationship between the degree of superheat and the valve opening in each of the above embodiments in which switching between the first control state and the second control state is performed. FIG. 11 and FIG. 12 describe that the degree of superheat, the valve opening degree, and the time per length are the same for the vertical axis and the horizontal axis. It can be seen that the slope at which the valve opening shown in FIG. 12 is reduced is larger than the slope at which the valve opening shown in FIG. 11 is reduced. Therefore, the time in which the degree of superheat is below the threshold value for determining whether or not the gas-liquid two-phase state to be escaped is shorter in the graph of FIG. 12 than in the graph of FIG. .
また、暖房時には、室内側制御装置47,57,67(制御装置の例)において、吐出圧力センサ30により検出される圧縮機21の吐出圧力Pdを凝縮温度Tcに対応する飽和温度値に換算し、この冷媒の飽和温度値から液側温度センサ44,54,64により検知される冷媒温度値を差し引くことによって過冷却度SC1,SC2,SC3(現在状態量及び算出過冷却度の例)がそれぞれ得られる。これら過冷却度SC1,SC2,SC3が3.0度以下(所定値の例)の状態が60秒(第1設定時間の例)以上継続していると判断されたときに、通常の第1制御状態から気液二相状態の第2制御状態に切り換えられる。このように切り換えられる状態において、気液二相状態でない通常時に行われる第1制御状態よりも第2制御状態の方が弁開度を小さくする(絞る)速度が速くなる。ここでは、吐出圧力センサ30及び液側温度センサ44,54,64が第1観点に係る冷凍装置のセンサの例になる。
During heating, the indoor
過熱度SH1,SH2,SH3や過冷却度SC1,SC2,SC3の3.0度以下の状態の60秒以上の継続から脱出させるべき気液二相状態と判定している。そのため、脱出させる必要のない気液二相状態であるにも拘わらず、速やかに脱出させるべき気液二相状態であるという誤った判断をすることを避けることができる。このように、脱出させるべき気液二相状態からの脱出が早くなるばかりでなく、弁開度を小さくする速度の速い第2制御状態への切換が脱出させる必要のない気液二相状態では抑制される。その結果、脱出させる必要のない気液二相状態で弁開度を急激に変化させる第2制御状態になることを避けてハンチングが発生するのを抑制することができる。その結果、速やかに脱出させるべき気液二相状態になっていることを検知すること及び、そのような脱出させるべき気液二相状態から速やかに脱出させる減圧機構の制御と通常時における安定した減圧機構の制御とを両立させることができる。 It is determined that the gas-liquid two-phase state should be escaped from the continuation of the superheat degrees SH1, SH2, SH3 and the supercool degrees SC1, SC2, SC3 of 3.0 degrees or less for 60 seconds or more. Therefore, it is possible to avoid making an erroneous determination that the gas-liquid two-phase state should be promptly escaped despite the gas-liquid two-phase state that does not need to be escaped. In this way, in the gas-liquid two-phase state where not only the escape from the gas-liquid two-phase state to be escaped is accelerated, but also the switching to the second control state where the valve opening degree is reduced is not required to escape. It is suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of hunting by avoiding the second control state in which the valve opening is rapidly changed in the gas-liquid two-phase state that does not need to be escaped. As a result, it is detected that the gas-liquid two-phase state that should be promptly escaped is detected, and the control of the decompression mechanism that promptly escapes from the gas-liquid two-phase state that should be escaped and stable in normal times. It is possible to achieve both control of the decompression mechanism.
特に、冷房時に気液二相状態に直結する過熱度SH1,SH2,SH3(算出過熱度の例)で制御し、暖房時に気液二相状態に直結する過冷却度SC1,SC2,SC3(算出過冷却度の例)で制御することにより、脱出させるべき気液二相状態になっているのに脱出させるべき気液二相状態と判定されない誤判定を抑制することができる。そして、脱出させるべき気液二相状態のときに速やかに気液二相状態から脱出させる減圧機構の制御を確実に実行させることができる。 In particular, control is performed with superheats SH1, SH2, SH3 (examples of calculated superheat degrees) that are directly connected to the gas-liquid two-phase state during cooling, and supercooling degrees SC1, SC2, SC3 (calculated) that are directly connected to the gas-liquid two-phase state during heating. By controlling with the example of the degree of supercooling), it is possible to suppress erroneous determination that is not determined to be a gas-liquid two-phase state to be escaped although it is in a gas-liquid two-phase state to be escaped. And the control of the decompression mechanism which escapes from a gas-liquid two-phase state rapidly in the gas-liquid two-phase state which should be made to escape can be performed reliably.
また、室外膨張弁38においても、上述と同様の方法を適用して、圧縮機21の吸入側あるいは室外熱交換器の出口側における冷媒の現在状態量から、脱出すべき気液二相状態が発生している場合の第1制御状態から第2制御状態への切り換えを行うことができる。このとき、例えば、熱交換器出口温度センサ39と吸入圧力センサ29あるいは吸入温度センサ31が第1観点に係る冷凍装置のセンサの例になり、室外側制御装置37が制御装置の例になる。
In the
(8−2)
室内側制御装置47,57,67は、第1制御状態では目標過熱度SHt1,SHt2,SHt3と算出過熱度SH1,SH2,SH3の偏差e又は目標過冷却度SCt1,SCt2,SCt3と算出過冷却度SC1,SC2,SC3の偏差に基づき弁開度を変更するPI制御を行っている。上述の各実施形態においては、第2制御状態ではPI制御から、例えば式ΔEV=g(SH)或いはΔEV=g(SC)を用いた、算出過熱度SH1,SH2,SH3又は算出過冷却度SC1,SC2,SC3に基づいて弁開度を小さくする制御に変更される。気液二相状態では目標過熱度SHt1,SHt2,SH3tと算出過熱度SH1,SH2,SH3の偏差又は目標過冷却度SCt1,SCt2,SCt3と算出過冷却度SC1,SC2,SC3の偏差が0にほぼ等しくなることもあり、そのようになっても算出過熱度又は算出過冷却度に基づいて弁開度を小さくすることで、気液二相状態からの速やかな脱出を行わせることができる。
(8-2)
In the first control state, the indoor
(8−3)
室内側制御装置47,57,67は、60秒を経過していなくても、冷房時に過熱度3.0度(第1閾値の例)よりも小さい過熱度1.0度(第3閾値の例)よりも過熱度SH1,SH2,SH3が小さいか又は暖房時に過冷却度3.0度(第2閾値の例)よりも小さい過冷却度1.0度(第4閾値の例)よりも過冷却度SC1,SC2,SC3が小さいときには、弁開度の制御を第1制御状態から第2制御状態に切り換えている。至急に脱出させるべき深刻な気液二相状態になって、冷房時に過熱度SH1,SH2,SH3が1.0度よりも小さくなるか、又は暖房時に過冷却度SC1,SC2,SC3が過冷却度1.0度よりも小さくなったときには、60秒の経過を待たずに速やかに対応できる。それにより、60秒が経過するまでの間に深刻な気液二相状態によって急激に進む不具合の発生を防止することができる。気液二相状態の程度に応じて判定に掛かる時間を変えられるので気液二相状態からの脱出を早めることができる。
(8-3)
Even if 60 seconds have not passed, the indoor
(8−4)
室内側制御装置47,57,67は、第2制御状態に切り換えた後、過熱度SH1,SH2,SH3又は過冷却度SC1,SC2,SC3が3.0度よりも大きな値(脱出させるべき気液二相状態を脱したと判断できる値の例)になったときには直ちに第2制御状態から第1制御状態に切り換える。脱出させるべき気液二相状態のときに用いるべき第2制御状態よりも、このような気液二相状態を脱したときには第1制御状態で制御する方が安定する。その上、直ちに第1制御状態に戻しても第2制御状態に戻るにはさらに60秒が経過する必要があるので、制御の安定を図りながらハンチングを抑えることができる。
(8-4)
After switching to the second control state, the indoor
(8−5)
室内側制御装置47,57,67は、第2制御状態に切り換えた後、さらに60秒(第2設定時間の例)以上継続して過熱度SH1,SH2,SH3又は過冷却度SC1,SC2,SC3が3.0度以下の状態(利用側熱交換器の出口側が脱出させるべき気液二相状態)を継続したときに、第2制御状態よりも弁開度を小さくする速度が速い第3制御状態に弁開度の制御を切り換える。第2制御状態でも気液二相状態の脱出に時間が掛かるときには第3制御状態でさらに気液二相状態からの脱出を加速することができ、第2制御状態でも不十分な場合に、第3制御状態によって所定の気液二相状態から脱出時間をさらに短縮することができる。
(8-5)
After switching to the second control state, the indoor
(9)変形例
(9−1)変形例1A
上記各実施形態では、一台の室外機20に複数台の室内機40,50,60が接続されている空気調和装置について説明したが、本発明は一台の室外機に一台の室内機が接続されている空気調和装置についても適用できる。
(9) Modification (9-1) Modification 1A
In each of the above embodiments, the air conditioner in which a plurality of
(9−2)変形例1B
一台の室外機20に一台の室内機が接続されている空気調和装置に限るのであれば、室外機の情報も第2制御状態に移行するための判断に使用することができる。例えば、圧縮機21の吐出温度が予め設定されている所定値よりも小さい期間が所定期間継続している、吐出温度が所定期間継続して低下した、又は吐出部の過熱度(吐出温度と冷媒凝縮温度との差)が予め設定されている所定値よりも小さい期間が所定期間継続しているなどである。具体例を挙げると、圧縮機21の吐出部の過熱度が5.0より小さい期間が60秒以上継続している、などである。
(9-2) Modification 1B
If it is limited to the air conditioner in which one indoor unit is connected to one
(9−3)変形例1C
上記各実施形態では、第1制御状態の例としてPI制御の場合について説明したが、第1制御状態にPID(比例積分微分)制御などの他の制御方法を用いることもできる。
(9-3) Modification 1C
In each of the above embodiments, the case of PI control has been described as an example of the first control state, but other control methods such as PID (proportional-integral-derivative) control can also be used for the first control state.
(9−4)変形例1D
上記各実施形態では、第2制御状態として、ΔEV=α・(e−eprev)+γのように、比例項を残すような制御について説明したが、例えば、ΔEV=γのように比例項を除いてしまってもよく、又は上述の気液二相状態において第2制御状態の方が第1制御状態よりも弁開度を小さくする速度が速くなるのであれば、比例項に変えて過熱度SHをパラメータとする他の関数を用いることもできる。
(9-4) Modification 1D
In each of the above-described embodiments, the control that leaves the proportional term such as ΔEV = α · (e−e prev ) + γ has been described as the second control state. However, for example, the proportional term such as ΔEV = γ is used. If the speed of reducing the valve opening is faster in the second control state than in the first control state in the gas-liquid two-phase state, the degree of superheat is changed to a proportional term. Other functions with SH as a parameter can also be used.
(9−5)変形例1E
上記各実施形態では、減圧機構が室内膨張弁41,51,61や室外膨張弁38である場合について説明したが、減圧機構が設置される場所はこれらに限られるものではなく、他の場所に設置された減圧機構の弁が制御する対象の過熱度や過冷却度が低くなりすぎないように制御する場合に適用することができる。
(9-5) Modification 1E
In each of the above embodiments, the case where the decompression mechanism is the
10 空気調和装置
11 冷媒回路
20 室外機
21 圧縮機
23 室外熱交換器
30 吐出圧力センサ
38 室外膨張弁
40,50,60 室内機
41,51,61 室内膨張弁
42,52,62 室内熱交換器
44,54,64 液側温度センサ
45,55,65 ガス側温度センサ
46,56,66 室内温度センサ
47,57,67 室内側制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記冷媒回路に取り付けられ、気液二相状態か否かの判定に用いられる前記利用側熱交換器若しくは前記熱源側熱交換器の出口側又は前記圧縮機の吸入側における現在状態量を得るために前記冷媒回路の冷媒の状態量を検知するセンサ(29,30,31,39,44,54,64,45,55,65)と、
前記弁開度を制御可能に構成され、前記利用側熱交換器若しくは前記熱源側熱交換器の出口側又は前記圧縮機の吸入側において脱出させるべき気液二相状態になっていると判断し得る前記現在状態量の所定値の第1設定時間以上の継続があったときに、前記弁開度の制御を気液二相状態でない通常時に行われる第1制御状態から前記第1制御状態よりも前記弁開度を小さくする速度が速い第2制御状態に切り換える制御装置(47,57,67)と、
を備える、冷凍装置。 The compressor (21) that compresses the refrigerant, the heat source side heat exchanger (23) and the use side heat exchanger (42, 52, 62) that perform heat exchange with the refrigerant, and the decompression of the refrigerant by the valve opening degree. A refrigerant circuit (11) having an adjustable pressure reducing mechanism (38, 41, 51, 61) and circulating a refrigerant to perform a vapor compression refrigeration cycle;
To obtain the current state quantity on the outlet side of the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger or the suction side of the compressor, which is attached to the refrigerant circuit and used for determining whether or not it is in a gas-liquid two-phase state Sensors (29, 30, 31, 39, 44, 54, 64, 45, 55, 65) for detecting the state quantity of the refrigerant in the refrigerant circuit;
The valve opening degree is configured to be controllable, and it is determined that a gas-liquid two-phase state to be escaped at the outlet side of the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger or the suction side of the compressor is determined. When the predetermined value of the current state quantity to be obtained continues for a first set time or more, the control of the valve opening degree is performed from the first control state to the first control state, which is performed at a normal time that is not a gas-liquid two-phase state. And a control device (47, 57, 67) for switching to the second control state where the speed of reducing the valve opening is fast,
A refrigeration apparatus comprising:
請求項1に記載の冷凍装置。 The control device calculates a degree of superheat calculated for the refrigerant circuit during cooling as a predetermined value of the current state quantity for determining that the gas-liquid two-phase state to be escaped is equal to or less than a first threshold value. Using a condition that the calculated supercooling degree calculated for the refrigerant circuit during heating is less than or equal to a second threshold value,
The refrigeration apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の冷凍装置。 In the first control state, the control device performs PI control to change the valve opening based on a deviation between the target superheat degree and the calculated superheat degree or a deviation between the target supercool degree and the calculated supercool degree. In the two-control state, the control is changed from the PI control to a control for reducing the valve opening based on the calculated superheat degree or the calculated supercooling degree.
The refrigeration apparatus according to claim 2.
請求項2又は請求項3に記載の冷凍装置。 Even if the first set time has not elapsed, the control device has a fourth threshold value that is smaller than the third threshold value that is smaller than the first threshold value during cooling or smaller than the second threshold value during heating. When the current state quantity is smaller than the control of the valve opening from the first control state to the second control state,
The refrigeration apparatus according to claim 2 or claim 3.
請求項1から4のいずれか一項に記載の冷凍装置。 The control device immediately switches from the second control state to the first state when the current state quantity reaches a value that can be determined to have escaped from the gas-liquid two-phase state to be escaped after switching to the second control state. Switch to control state,
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか一項に記載の冷凍装置。 The control device controls the valve opening when the control device determines that the gas-liquid two-phase state to be escaped is continued for a second set time or more after switching to the second control state. Switching to the third control state where the speed of reducing the valve opening is faster than in the control state;
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の冷凍装置。 In the third control state, the control device increases the speed at which the valve opening is decreased stepwise according to the elapsed time.
The refrigeration apparatus according to claim 6.
請求項7に記載の冷凍装置。 In the control device, the duration of each step (TT (n)) is set shorter as the step progresses.
The refrigeration apparatus according to claim 7.
前記利用側熱交換器若しくは前記熱源側熱交換器の出口側又は前記圧縮機の吸入側において脱出させるべき気液二相状態になっていると判断し得る前記現在状態量の所定値の第1設定時間以上の継続があったか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップで前記現在状態量の前記所定値が前記第1設定時間以上継続していると判断されたときに、前記弁開度の制御を気液二相状態でない通常時に行われる第1制御状態から前記第1制御状態よりも前記弁開度を小さくする速度が速い第2制御状態に切り換える制御操作変更ステップと、
を備える、冷凍装置の制御方法。 The compressor (21) that compresses the refrigerant, the heat source side heat exchanger (23) and the use side heat exchanger (42, 52, 62) that perform heat exchange with the refrigerant, and the decompression of the refrigerant by the valve opening degree. A refrigerant circuit (11) having an adjustable pressure reducing mechanism (41, 51, 61) and performing a vapor compression refrigeration cycle by circulating the refrigerant; and whether the gas-liquid two-phase state is attached to the refrigerant circuit. A sensor for detecting a state quantity of the refrigerant in the refrigerant circuit in order to obtain a current state quantity on the outlet side of the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger or the suction side of the compressor, A control method for a refrigeration apparatus (10) comprising:
A first value of a predetermined value of the current state quantity that can be determined to be a gas-liquid two-phase state to be escaped on the outlet side of the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger or on the suction side of the compressor. A determination step for determining whether or not there has been a continuation of a set time or more;
When it is determined in the determination step that the predetermined value of the current state quantity has continued for the first set time or longer, the control of the valve opening is performed in a normal time that is not a gas-liquid two-phase state. A control operation changing step for switching from a state to a second control state in which the valve opening degree is faster than that in the first control state;
A method for controlling a refrigeration apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013229494A JP2015090226A (en) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Freezer and method of controlling freezer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013229494A JP2015090226A (en) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Freezer and method of controlling freezer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015090226A true JP2015090226A (en) | 2015-05-11 |
Family
ID=53193847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013229494A Pending JP2015090226A (en) | 2013-11-05 | 2013-11-05 | Freezer and method of controlling freezer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015090226A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022239521A1 (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | 株式会社デンソー | Refrigeration cycle device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61175457A (en) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | 株式会社日立製作所 | Method and device for controlling flow rate of refrigerant of refrigeration cycle |
JPH09264616A (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Toshiba Corp | Controller for refrigeration cycle of air conditioner |
JPH1038387A (en) * | 1996-07-23 | 1998-02-13 | Daikin Ind Ltd | Operation controller of air conditioner |
-
2013
- 2013-11-05 JP JP2013229494A patent/JP2015090226A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61175457A (en) * | 1985-01-30 | 1986-08-07 | 株式会社日立製作所 | Method and device for controlling flow rate of refrigerant of refrigeration cycle |
JPH09264616A (en) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Toshiba Corp | Controller for refrigeration cycle of air conditioner |
JPH1038387A (en) * | 1996-07-23 | 1998-02-13 | Daikin Ind Ltd | Operation controller of air conditioner |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022239521A1 (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | 株式会社デンソー | Refrigeration cycle device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101421908B1 (en) | Air conditioning device | |
JP4497234B2 (en) | Air conditioner | |
AU2016202855B2 (en) | Refrigeration apparatus | |
JP4947221B2 (en) | Operation control device for air conditioner and air conditioner having the same | |
JP5130910B2 (en) | Air conditioner and refrigerant quantity determination method | |
US20150059380A1 (en) | Air-conditioning apparatus | |
JP6028817B2 (en) | Air conditioner | |
JP6028816B2 (en) | Air conditioner | |
JP5979112B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2007218532A (en) | Air conditioner | |
JP2006250479A (en) | Air conditioner | |
JP2010216761A (en) | Multiple type air conditioner | |
CN109073290B (en) | Outdoor unit and refrigeration cycle device provided with same | |
JP5900464B2 (en) | Refrigeration apparatus and control method of refrigeration apparatus | |
WO2019017350A1 (en) | Freezer | |
JP6524670B2 (en) | Air conditioner | |
JP2012021744A (en) | Refrigerating device | |
WO2015182484A1 (en) | Freezer device | |
JP2015090226A (en) | Freezer and method of controlling freezer | |
WO2017094594A1 (en) | Refrigeration device | |
JP5900472B2 (en) | Refrigeration apparatus and control method of refrigeration apparatus | |
JP5765278B2 (en) | Outdoor multi-type air conditioner | |
JP7332817B2 (en) | air conditioner | |
JP2009210142A (en) | Air conditioner and refrigerant amount determining method | |
JP2008111584A (en) | Air conditioner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151014 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151020 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160301 |