JP2017040464A - 冷媒量検知装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気調和装置1は、圧縮機、室外熱交換器、主減圧弁、および室内熱交換器が順に接続され、冷媒の循環方向が切り替え可能な主冷媒回路を備える。また、空気調和装置は、主冷媒回路における室外熱交換器5と主減圧弁との間から分岐し、室外熱交換器から吐出された冷媒が流入する分岐路を備える。さらに、空気調和装置は、熱伝導性を有する材料からなり、分岐路の端部が鉛直下方に接続され、分岐路に流入した冷媒を過冷却状態で貯留するレシーバを備える。さらにまた、空気調和装置1は、分岐路に設けられ、レシーバから分岐路を介して主冷媒回路に流入する冷媒の流量を調整するレシーバ減圧弁を備える。空気調和機の冷媒量を精度良く検知する。
【選択図】図9
Description
それぞれの運転を最適な冷媒量で行うために、余剰の冷媒を貯留する冷媒貯留部を設けた空気調和装置が存在する。冷媒貯留部を有する空気調和装置では、例えば、主冷媒回路に必要な冷媒量が少ない運転を行う場合には、余剰の冷媒を冷媒貯留部に貯留する。また、例えば、主冷媒回路に必要な冷媒量が多い運転を行う場合には、冷媒貯留部に貯留された冷媒を主冷媒回路に供給する。
特許文献1には、圧縮機、凝縮器、蒸発器を備えるとともに、凝縮器と蒸発器との間にレシーバタンクを設けた冷凍システム装置が開示されている。そして、特許文献1には、レシーバタンクに余剰冷媒を溜め、冷凍システム装置の運転状況によって、レシーバタンクから冷凍サイクル中に冷媒を放出することが記載されている。
また、空気調和装置は、前記過冷却器にて熱交換された後の前記分流冷媒を、前記圧縮機の中間圧部に吸入する中間圧吸入路とをさらに備えることを特徴とすることができる。さらに、前記過冷却器から排出された後の前記主冷媒の温度、当該過冷却器に吸入される前の前記分流冷媒の温度、および当該過冷却器から排出された後の当該分流冷媒の温度に基づいて、前記中間圧吸入路による当該分流冷媒の吸入量を制御する吸入量制御手段をさらに備えることを特徴とすることができる。
きる。
、前記冷媒貯留部から当該分岐路を介して前記主冷媒回路に流入する冷媒の流量を調整する流量調整部を備えることを特徴とすることができる。
すなわち本発明に係る冷媒量検知装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器がこの順で接続された冷媒回路を有する空気調和機内の冷媒量を検知する冷媒量検知装置であって、前記凝縮器の出口における冷媒状態が過冷却状態であるか又は気液2相状態であるかを取得する冷媒状態取得部と、前記冷媒状態取得部により取得された冷媒状態によって、前記空気調和機内の冷媒量を算出する演算式を異ならせて前記冷媒量を算出する冷媒量演算部と、を備えることを特徴とする。
冷媒量比RA=f(Pd,Ps,Tsub,Td)・・・(1)
冷媒量比RA=f(Tc,Te,Tsub,Td)・・・(2)
但し、Pd:前記圧縮機の高圧側の圧力、
Ps:前記圧縮機の低圧側の圧力、
Tc:前記圧縮機の高圧側の圧力における飽和温度、
Te:前記圧縮機の低圧側の圧力における飽和温度、
Tsubは、前記第2冷媒温度、
Td:前記圧縮機の高圧側での冷媒温度である。
そこで本発明は、既存の空気調和機に別付けして当該空気調和機の冷媒量検知機能を発揮するとともに、凝縮器に出口における冷媒状態に関わらず、空気調和機内の冷媒量を精度よく検知することも課題とする。
冷媒量比RA=f(Pd,Ps,Tsub,Td)・・・(1)
冷媒量比RA=f(Tc,Te,Tsub,Td)・・・(2)
但し、Pd:前記圧縮機の高圧側の圧力、
Ps:前記圧縮機の低圧側の圧力、
Tc:前記圧縮機の高圧側の圧力における飽和温度、
Te:前記圧縮機の低圧側の圧力における飽和温度、
Tsubは、前記第2冷媒温度、
Td:前記圧縮機の高圧側での冷媒温度である。
以下に本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。
第1実施形態の空気調和機100は、図1に示すように、建物の屋外に設置される室外機10と、建物内に設置される室内機11と、室外機10及び室内機11を冷媒配管により接続して構成される冷媒回路20と、前記室外機10及び前記室内機11等を制御して空調運転を実施する空気調和機制御部30と、前記冷媒回路内の冷媒量を検知する冷媒量検知装置40とを備えている。なお、以下においては、冷房運転を行っている空気調和機100について説明する。
室外機ファン10Fは、凝縮器203に送風し、冷媒を冷却する。室外機ファン10Fは、後述する室外機ファン制御部303から回転速度を制御される。
室内機ファン11Fは、室内の空気を蒸発器205で冷却し、冷却された空気を室内に送風する。室内機ファン11Fは、後述する室内機ファン制御部304から回転速度を制御される。
吸入温度センサ207は、圧縮機201の低圧側での冷媒の温度(吸入温度Tsuc)を検出し、検出された吸入温度を示す信号をA/D変換部50に出力する。
出口温度センサ208は、凝縮器203の出口での冷媒の温度(出口温度Tcond(第1冷媒温度))を検知し、検出された出口温度を示す信号をA/D変換部50に出力する。なお、出口温度センサ208は、凝縮器203の出口側の伝熱管に設けられている。
液管温度センサ209は、凝縮器203の出口側に設けられた第1膨張弁204の下流側での冷媒の温度(液管温度Tsub(第2冷媒温度))を検出し、検出された液管温度を示す信号をA/D変換部50に出力する。なお、液管温度センサ209は、液配管212に設けられている。この液配管212は、凝縮器203の出口と蒸発器205の入口を接続する配管である。
高圧センサ210は、圧縮機201の高圧側の圧力(高圧側圧力Pd)を検出し、検出された高圧側圧力を示す信号をA/D変換部50に出力する。
低圧センサ211は、圧縮機201の低圧側の圧力(低圧側圧力Ps)を検出し、検出された低圧側圧力を示す信号をA/D変換部50に出力する。
また、制御部411は、圧縮機201のモータの回転速度を、予め定めた回転速度(例えば、65Hz)で運転させる命令を圧縮機制御部301に出力する。圧縮機制御部301は、制御部411から、圧縮機201のモータの回転速度を、予め定めた回転速度(例えば、65Hz)で運転させる命令を入力され、モータの回転速度を65Hzで運転させる。
制御部411は、室外機ファン10Fを定速で運転させる命令を、室外機ファン制御部303に出力する。室外機ファン制御部303は、室外機ファン10Fを定速で運転させる。
制御部411は、室内機ファン11Fを定速で制御させる命令を、室内機ファン制御部304に出力する。室内機ファン制御部304は、室内機ファン11Fを定速で運転させる。
Tcond−Tsub≦Xの場合、冷媒状態が「過冷却状態」であると判断する。
Tcond−Tsub>Xの場合、冷媒状態が「気液2相状態」であると判断する。
ここで、Xは定数であり、実測データを用いて予め得られた値(例えば、X=1.5)である。
具体的に冷媒量演算部413は、過冷却状態の場合には、過冷却状態用の演算式を用いて冷媒量比RAを算出し、気液二相状態の場合には、気液二相状態用の演算式を用いて冷媒量比RAを算出する。
RA=a1+b1×Pd+c1×Ps+d1×Tsub+e1×Td
ここで、定数a1、b1、c1、d1、e1は、過冷却状態におけるPd、Ps、Tsub、TdとRAとの関係を表す実測データを用いて、多重回帰計算により予め得られた値である。なお、定数a1、b1、c1、d1、e1は、記憶部42に設定された計算パラメータ記憶部421に書き込んである。
RA=a2+b2×Pd+c2×Ps+d2×Tsub+e2×Td
ここで、定数a2、b2、c2、d2、e2は、気液2相状態におけるPs、Ps、Tsub、TdとRAとの関係を表す実測データを用いて、多重回帰計算により予め得られた値である。なお、定数a2、b2、c2、d2、e2は、前記計算パラメータ記憶部421に書き込んである。
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して説明する。
第2実施形態の空気調和機100の構成は、図3に示すように、サブクーラ213が新たに加わったことを除いて、第1実施形態の空気調和機100の構成と同様である。なお、この実施形態では、第1膨張弁204は室内機11に設けられている。
図5は、本実施形態に係る冷媒量検知装置40の動作の一例を示したフローチャートである。
(ステップS201)入力部60は、利用者から冷媒量の検知を開始することを示す情報の入力を受け付ける。そして、入力部60は、冷媒量の検知を開始する検知開始情報を制御部411に出力する。その後、ステップS102に進む。
(ステップS102)制御部411は、ステップS201で入力された検知開始情報に基づいて、空気調和機制御部30に、空気調和機100の運転を開始する命令を出力する(システム停止状態から移行)。
なお、後述するすべての運転モードにおいて、空気調和機100は、冷房運転を行う。また、空気調和機100が、複数の室内機11を含む場合(図1には一台のみ示している)は、すべての室内機11を同様に運転する。
また、制御部411は、空気調和機制御部30に、初期モード運転を行う命令を出力する。空気調和機制御部30は、初期モード運転を開始する。初期モード運転とは、具体的には、以下のような運転を行うことをいう。
制御部411は、圧縮機201のモータの回転速度を、予め定めた回転速度(例えば、65Hz)で運転させる命令を圧縮機制御部301に出力する(圧縮機65Hz Fixed)。圧縮機制御部301は、制御部411から、圧縮機201のモータの回転速度を、予め定めた回転速度(例えば、65Hz)で運転させる命令を入力され、モータの回転速度を65Hzで運転させる。
制御部411は、開度を予め定めた値(例えば、120pls)に制御させる命令を第2膨張弁制御部305に出力する。第2膨張弁制御部305は、制御部411から、開度を120plsに制御する命令を入力され、第2膨張弁215の開度を120plsで動作させる(EVI:120pls Fixed)。空気調和機制御部30は、通常モード運転を、例えば5分間継続した後、ステップS104に進む。
制御部411は、室外機ファン10Fを定速で測定する命令を室外機ファン制御部303に、出力する。室内機ファン制御部304は、室外機ファン10Fを定速で運転させる(室外Fan:Step Fixed)。測定モード運転を、例えば、25分間継続した後、ステップS105に進む。
冷媒量演算部413は、冷媒状態取得部412により得られた冷媒状態に応じた演算式(演算式パラメータ)を、計算パラメータ記憶部421から読みだす。冷媒量演算部413は、ステップS105で入力された高圧側圧力信号の示す高圧側圧力Pd、低圧側圧力信号の示す低圧側圧力Ps、液管温度信号の示す液管温度Tsub及び吐出温度信号の示す吐出温度Tdに基づいて、冷媒状態に合わせた演算式により、冷媒量比RAを計算する(冷媒量検知ステップ)。冷媒量演算部413は、計算されたRAを冷媒量記憶部422に書き込む。その後、ステップS107に進む。
以下、本発明の第3実施形態について図面を参照して説明する。
第1、第2実施形態では、空気調和機100内の冷媒の量を正確に測定できたが、本実施形態では、冷媒を補充するときに、冷媒量比を計算しながら、冷媒の充填開始時、及び冷媒量比が100%に達したときに、操作を行う者に対して冷媒注入弁216の操作を促す表示を行う。
本実施形態の空気調和機100の構成は、冷媒注入弁(充填バルブ)216及び冷媒貯蔵容器217が新たに加わったことを除いて、第2実施形態における空気調和機100の構成(図3)と同様である。したがって、冷媒注入弁216及び冷媒貯蔵容器217以外の説明は省略する。
冷媒注入弁216は、操作を行う者が、表示部70に示される指示に従って、冷媒を補充するために開閉する弁である。
冷媒貯蔵容器217は、補充される冷媒を貯蔵する容器である。
本実施形態の冷媒量検知装置40の構成は、冷媒量判定部415が新たに加わったこと、及び冷媒量平均計算部414、制御部411に新たな機能が加わったことを除いて、第2実施形態における冷媒量検知装置40の構成(図4)と同様である。したがって、冷媒量平均計算部414、冷媒量判定部415、及び制御部411以外の説明は省略する。
図8は、本実施形態に係る冷媒量検知装置40の動作の一例を示したフローチャートである。
(ステップS201)入力部60は、利用者から冷媒量の自動充填を開始する旨の入力を受け、冷媒量の検知を開始する検知開始情報を制御部411に出力する。その後、ステップS202に進む。
ステップ203〜205の各処理は、第2実施形態(図5)におけるステップS102〜ステップS104の各処理と同様である。
ステップS207、208の各処理は、第2実施形態(図5)におけるステップS105、106の各処理と同様である。
RA=f(Tc,Te,Tsub,Td)
RA=a3+b3×Tc+c3×Te+d3×Tsub+e3×Td
ここで、定数a3、b3、c3、d3、e3は、過冷却状態におけるTc、Te、Tsub、TdとRAとの関係を表す実測データを用いて、多重回帰計算により予め得られた値である。
RA=a4+b4×Tc+c4×Te+d4×Tsub+e4×Td
ここで、定数a4、b4、c4、d4、e4は、過冷却状態におけるTc、Te、Tsub、TdとRAとの関係を表す実測データを用いて、多重回帰計算により予め得られた値である。
以下、本発明の第4実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機100は、前記第1実施形態の構成に加えて、冷媒回路20の余剰冷媒を貯留する冷媒貯留部を備えている。
本実施の形態のレシーバ減圧弁219は、空気調和機制御部30による制御により開度が制御され、レシーバ減圧弁219を通過する冷媒の量や圧力が調整されるようになっている。
詳細については後述するが、本実施形態の空気調和機100では、接続開閉弁220は通常、閉状態となっている。そして、接続開閉弁220は、圧縮機201から吐出される冷媒の吐出温度Tdが予め定めた温度まで上昇した際に開状態に切り替えられる。これにより、レシーバ218に貯留された冷媒が接続路20bを介して圧縮機201に供給され、圧縮機201から吐出される冷媒の吐出温度Tdの上昇が抑制される。
なお、レシーバ218の容積は、暖房運転時における最適な冷媒量から冷房運転時における最適な冷媒量を減じた冷媒量を、過冷却液状態に換算した体積に等しくなるように設定することが好ましい。ここで、最適な冷媒量とは、空気調和機100において、暖房運転および冷房運転のシステム効率が最も高くなる冷媒量を意味する。詳細については後述するが、本実施の形態の空気調和機100には、暖房運転時における最適な冷媒量の冷媒が冷媒回路20に封入されている。したがって、レシーバ218の容積が上記のように設定された場合、冷房運転時にレシーバ218に余剰の冷媒が収容されることで冷房運転が最適な冷媒量で行われる。また、レシーバ218の大型化が抑制される。
なお、冷媒には、圧縮機201における冷媒の潤滑性を高める潤滑油等の各種添加剤が含まれていてもよい。
暖房運転時には、冷媒回路20は、四路切替弁107により、図9において破線で示す流路に切り替えられ、冷媒は、図9において破線矢印で示すように流れる。すなわち、暖房運転時には、冷媒が、圧縮機201、四路切替弁107、室内熱交換器104、第1膨張弁103、室外熱交換器102、四路切替弁107を順に流れて圧縮機201に戻る冷凍サイクルが構成される。
ここで、レシーバ減圧弁219は、空気調和機制御部30による制御に基づいて開度が調整される。本実施形態の空気調和機100では、レシーバ減圧弁219の開度を調整することで、レシーバ218から多量の冷媒が冷媒回路20に急激に流れ込むことを抑制している。なお、レシーバ減圧弁219の開度の制御については、後段にて詳細に説明する。
冷房運転時または除霜運転時には、冷媒回路20は、四路切替弁107により、図9において実線で示す流路に切り替えられ、冷媒は、図9において実線矢印で示すように流れる。すなわち、冷房運転時および除霜運転時には、冷媒が、圧縮機201、四路切替弁107、室外熱交換器102、第1膨張弁103、室内熱交換器104、四路切替弁107を順に流れて圧縮機201に戻る冷凍サイクルが構成される。
すなわち、冷媒回路20に対して暖房運転時の最適な量の冷媒が封入される空気調和機1では、冷房運転または除霜運転を行った場合に、冷媒回路20を循環する冷媒が、冷房運転時または除霜運転時の最適な冷媒量よりも過剰となる。言い換えると、冷房運転時および除霜運転時では、冷媒回路20において余剰の冷媒が発生する。
そして、冷媒回路20を循環する冷媒量が過剰な状態で冷房運転または除霜運転を行った場合、圧縮機201からの吐出圧力が上昇し、空気調和機100のシステム効率が低下する場合がある。
また、図11は、冷房運転時の空気調和機100の圧力−比エンタルピー線図(p−h線図)である。図11において、一点鎖線は、接続路20bの接続開閉弁220を閉状態とした場合の本実施の形態の空気調和機1のp−h線図を示しており、破線は、図10に示す従来の空気調和機1のp−h線図を示している。ここで、図11において、AB間が、圧縮機201による圧縮行程に対応し、BC間が、室外熱交換器102による凝縮行程に対応する。また、CD間が、第1膨張弁103による減圧行程に対応し、DA間が、室内熱交換器104による蒸発行程に対応する。
図10に示す従来の空気調和機100では、冷房運転時または除霜運転時に生じた余剰の冷媒を、レシーバ218pに気液2相状態で貯留する。そして、図10に示す空気調和機100では、レシーバ218pに貯留される気液2相の冷媒のうち液体状の冷媒が、レシーバ218pから冷媒回路20に排出され、第1膨張弁103に吸入される。
また、図10に示す空気調和機100のように、余剰の冷媒がレシーバ218pにおいて気液2相状態で貯留される場合、貯留される冷媒の体積が大きくなりやすい。このため、レシーバ218pが大型化する傾向がある。
すなわち、冷房運転時または除霜運転時では、室外熱交換器102にて凝縮液化され室外熱交換器102から吐出された冷媒の温度は、通常50℃〜60℃程度である。一方、レシーバ218の周囲の温度は、通常20℃〜40℃程度である。したがって、室外熱交換器102から吐出されレシーバ218に吸入される冷媒の温度は、レシーバ218の周囲の温度と比較して低くなっている。また、上述したように、本実施の形態のレシーバ218は、熱伝導性の材料により構成されている。
これにより、室外熱交換器102から吐出されレシーバ218に吸入された冷媒は、レシーバ218の壁面を介して周囲の空気との間で熱交換する。この結果、レシーバ218内では、冷媒が過冷却され、レシーバ218内には、余剰の冷媒が過冷却液状態で貯留される。
この結果、本実施の形態の空気調和機100では、冷房運転時および除霜運転時の冷凍効果(図11におけるW1)が、図10に示した従来の空気調和機100の冷凍効果(図11におけるW2)と比較して大きくなる。そして、本実施の形態の空気調和機100では、図10に示した空気調和機100と比較して、システム効率が向上する。
これに対し、本実施の形態の空気調和機100では、上述したように、レシーバ218にて、冷媒を過冷却状態で貯留している。これにより、空気調和機100において、R32冷媒、またはR32を70重量%以上含有する混合冷媒を用いた場合であっても、凝縮後、第1膨張弁103に吸入される前の冷媒を過冷却状態にすることができる。
さらに、本実施の形態の空気調和機100では、冷房運転時および除霜運転時において余剰の冷媒が過冷却液状態で貯留されることで、余剰の冷媒が気液2相状態で貯留される場合と比較して、レシーバ218を小型化することが可能になる。
これにより、室外熱交換器102およびレシーバ218が設けられる室外機10の大型化が抑制される。
具体的に説明すると、除霜運転から暖房運転に切り替えられると、冷媒回路20のうち分岐路20aが接続する第1膨張弁103と室外熱交換器102との間の配管には、第1膨張弁103にて減圧された気液2相状態の冷媒が流入する。ここで、暖房運転時において第1膨張弁103を通過した後の冷媒の温度は、−15℃〜−5℃程度となっている。このため、除霜運転から暖房運転に切り替えられた場合、分岐路20aを介して第1膨張弁103と室外熱交換器102との間の配管に接続されるレシーバ218内の冷媒の温度も、−15℃〜−5℃程度となる。
具体的には、本実施の形態の空気調和機100に用いられるR32は、例えばR410Aと比較して、低温時における潤滑油等の溶解度が低い。このため、R32冷媒、またはR32を70重量%以上含有する混合冷媒では、R410Aと比較して、冷媒と潤滑油とが分離しやすい。しかし、本実施の形態では、接続部がレシーバ218の鉛直下方に設けられることで、レシーバ218内に冷媒から分離した潤滑油が重力によりレシーバ218から排出される。これにより、潤滑油がレシーバ218内に残存することが抑制され、圧縮機201における冷媒の潤滑性の低下が抑制される。
まず、冷房運転時および除霜運転時には、余剰の冷媒をレシーバ218に貯留するため、空気調和機制御部30によりレシーバ減圧弁219は全開状態に設定される。これにより、冷房運転時および除霜運転時には、分岐路20aに浸入した余剰冷媒が減圧されることなくレシーバ減圧弁219を通過する。そして、レシーバ減圧弁219を通過した冷媒は、上述したように過冷却状態でレシーバ218に貯留されるようになる。
このようにレシーバ減圧弁219の開度を制御することで、除霜運転から暖房運転に切り替えられた場合に、レシーバ218から排出された冷媒が冷媒回路20に急激に流れ込むことが抑制される。
これに対し、本実施形態では、レシーバ減圧弁219の開度を小さくし、レシーバ減圧弁219を通過する冷媒の量を調整することで、分岐路20aから冷媒回路20に流れ込む冷媒量が減少する。これにより、圧縮機201に吸入される冷媒の量が過剰となることが抑制され、圧縮機201の故障が抑制される。
本実施の形態の空気調和機100では、吐出温度センサ206による温度検知結果に基づいて、接続開閉弁220の開閉を制御している。これにより、圧縮機201から吐出される冷媒の温度(吐出温度)の上昇を抑制している。以下、接続開閉弁220の開閉制御について、詳細に説明する。
まず、空気調和機制御部30は、吐出温度センサ206により検知される圧縮機201から吐出される冷媒の温度(吐出温度Td)を取得する(ステップ301)。
次いで、空気調和機制御部30は、ステップ301にて取得した吐出温度Tdを、予め定めた基準温度の一例である第1基準温度T1と比較する(ステップ302)。吐出温度Tが第1基準温度T1未満であると判定した場合(ステップ302にてNO)、空気調和機制御部30は、ステップ301に戻り、処理を継続する。
この結果、低圧配管20sから圧縮機201へ吸入される冷媒の温度が低下し、圧縮機201が冷却されるようになる。そして、圧縮機201から吐出される冷媒の吐出温度Tが低下する。
次いで、空気調和機制御部30は、ステップ304にて取得した吐出温度Tdを、予め定めた他の基準温度の一例である第2基準温度T2と比較する(ステップ305)。吐出温度Tdが第2基準温度T2より高いと判定した場合(ステップ305にてNO)、空気調和機制御部30は、ステップ304に戻り、処理を継続する。
これにより、接続路20bを介した低圧配管20sへの冷媒の供給が停止する。この結果、圧縮機201から吐出される冷媒の吐出温度Tの低下が終了する。
この結果、空気調和機100において、安定した空気調和運転を行うことが可能になり、システム効率が低下することが抑制される。また、吐出温度が上昇することに伴う圧縮機201の不具合の発生が抑制される。
また、例えば外気温が低い状態での暖房運転時等の圧縮機201における冷媒の圧縮比が大きい場合には、冷媒の吐出温度Tdが上昇しやすい。
これに対し、本実施形態では、圧縮機201をレシーバ218に貯留された過冷却状態の冷媒により直接冷却することができる。このため、吐出温度Tdが上昇しやすい冷媒を用いる場合や、吐出温度Tdが上昇しやすい条件下で空気調和運転を行う場合であっても、吐出温度Tdの上昇が抑制される。
また、第2基準温度T2は、特に限定されるものではないが、第1基準温度T1よりも低い温度に設定される。この例では、第2基準温度T2は、90℃に設定されている。
したがって、外気温や室温等の条件に応じて、例えば外気温が低い状態での冷房運転時等に接続開閉弁220を開状態とし、冷媒回路20を循環する冷媒量を増加させることで、最適な冷媒量で空気調和運転を行うことができる。
具体的には、冷房運転を停止する際に、空気調和機制御部30により、レシーバ減圧弁219を開状態のまま維持し、接続開閉弁220を閉状態のまま維持するとともに、第1膨張弁103を閉状態に切り替える。これにより、冷房運転を停止する際に、冷媒回路20から分岐路20aへ流れる冷媒量が増え、レシーバ218内に冷媒が貯留される。そしてその後、冷房運転を再開する際には、空気調和機制御部30により、第1膨張弁103および接続開閉弁220を開状態に切り替える。これにより、レシーバ218内に貯留された過冷却状態の冷媒が低圧配管20sに供給され、圧縮機201に吸入される冷媒の温度が低下する。この結果、圧縮機201の温度が高くなりやすい冷房運転の起動時においても、冷房運転のシステム効率の低下が抑制される。
以下、本発明の第5実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機100は、前記第4実施形態の構成に加えて、図14に示すように、室外熱交換器102または室内熱交換器104にて凝縮された後の冷媒を過冷却する過冷却器(サブクーラ)80を有している。この例では、過冷却器80は、空気調和機1の室外機10に設けられている。
本実施の形態では、第1配管81の第1入口部81aと、第2配管82の第2入口部82aとは、過冷却器80において冷媒の搬送方向に対向する位置に設けられる。同様に、第1配管81の第1出口部81bと、第2配管82の第2出口部82bとは、過冷却器80において冷媒の搬送方向に対向する位置に設けられる。
これにより、過冷却器80では、第1配管81を流れる冷媒の流通方向と、第2配管82を流れる冷媒の流通方向とが、反対方向になる。言い換えると、過冷却器80では、第1配管81を流れる冷媒と、第2配管82を流れる冷媒とが、対向流となっている。
さらにまた、空気調和機100は、後述する過冷却分岐路22を流れる冷媒を減圧するとともに冷媒の流量を調整する過冷却減圧弁(第2膨張弁)215を備えている。
また、本実施の形態の圧縮機201は、後述するインジェクション路24を介して中間圧の冷媒が吸入される中間圧吸入部201cを有している。
過冷却路21は、ブリッジ回路23の後述する第2接続点23bと、過冷却器80における第1配管81の第1入口部81aとを接続する上流側過冷却路21aを有する。さらに、過冷却路21は、過冷却器80における第1配管81の第1出口部81bと、ブリッジ回路23の後述する第4接続点23dとを接続する下流側過冷却路21bを有する。
また、本実施の形態の空気調和機100は、上流側過冷却路21aから分岐し、過冷却器80における第2配管82の第2入口部82aに接続される過冷却分岐路22を備える。
ブリッジ回路23は、4つの配管が接続されて構成される。具体的は、ブリッジ回路23は、図15に示すように、第1逆止弁231、第2逆止弁232、第3逆止弁233および第4逆止弁234がそれぞれ形成された4つの配管を有する。そして、これらが、第1接続点23a、第2接続点23b、第3接続点23cおよび第4接続点23dを介して閉ループ状に接続される。
さらに、空気調和機1は、インジェクション路24と冷媒回路20における低圧配管20sとを接続する接続路25を備えている。
本実施形態では、入口温度センサ222、出口温度センサ223および過冷却温度センサ224による検知結果に基づいて、空気調和機制御部30により過冷却減圧弁215の開度が制御される。なお、空気調和機制御部30による過冷却減圧弁215の開度制御については後段にて説明する。
ここで、R32とHFO1234yfまたはHFO1234zeとを含む非共沸混合冷媒は、例えばR32冷媒等と比較して、温暖化係数が低い。したがって、本実施の形態の空気調和機100では、冷媒としてR32とHFO1234yfまたはHFO1234zeとを含む非共沸混合冷媒を用いることで、環境に対する影響が低減される。
本実施の形態の空気調和機100では、上記非共沸混合冷媒において、R32の含有量を70重量%未満、HFO1234yfまたはHFO1234zeの含有量を30重量%未満とし、残りを自然冷媒とすることが好ましい。非共沸混合冷媒の混合比をこのように設定することで、非共沸混合冷媒の飽和域での温度勾配が2度以上となる。この場合、後述するように、過冷却器30における熱交換効率が向上し、空気調和機100の冷凍効果が向上する。
上述したように、ブリッジ回路23は、第1逆止弁231〜第4逆止弁234を備えている。そして、図15において矢印で示すように、第1逆止弁231〜第4逆止弁234では、冷媒が一方向に流れる。
続いて、上流側過冷却路21aへ排出された冷媒は、過冷却器80の第1配管31に向かう過冷却路21側と、第2配管82に向かう過冷却分岐路22側とへ分岐する。
そして、インジェクション路24に排出された冷媒は、中間圧吸入部201cから圧縮機201に吸入される。
なお、過冷却器80における冷媒の熱交換については、後段にて詳細に説明する。
続いて、上流側過冷却路21aへ排出された冷媒は、過冷却器80の第1配管81に向かう過冷却路21側と、第2配管82に向かう過冷却分岐路22側とへ分岐する。
そして、インジェクション路24に排出された冷媒は、中間圧吸入部201cから圧縮機201に吸入される。
図16は、本実施の形態が適用される空気調和機100の圧力−比エンタルピー線図(p−h線図)である。ここでは、冷房運転時の空気調和機100におけるp−h線図を示しているが、暖房運転時も同様の傾向を示す。
図16において、AB間が圧縮機201による圧縮行程に対応し、BC間が、室外熱交換器102による凝縮行程に対応する。また、CE間が、過冷却減圧弁215による減圧行程に対応する。また、点Gは、圧縮機201における中間圧吸入部201cに対応する。
さらにまた、C´D間が第1膨張弁204aによる減圧行程に対応し、DA間が、室内熱交換器104による蒸発行程に対応する。
なお、図16において一点鎖線Y1、Y2は、等温線を表している。ここで、Y1は、点C(第1入口部81a)での冷媒の温度に対応する。また、Y2は、点C´(第1出口部81b)での冷媒の温度に対応する。
具体的に説明すると、第1配管81には、室外熱交換器102または室内熱交換器104により凝縮された後の冷媒が流れる。すなわち、第1配管81には、図16においてCC´間で示すように、凝縮後の高圧液状態の冷媒が流れる。
これに対し、第2配管82には、過冷却分岐路22に設けられた過冷却減圧弁215にて減圧された後の冷媒が流れる。すなわち、第2配管32には、図16においてEF間で示すように、第1配管81を流れる冷媒と比較して低温・低圧の気液2相状態(飽和域)の冷媒が流れる。
そして、本実施の形態の空気調和機100では、本構成を採用しない場合と比較して、冷房運転時および暖房運転時の双方で冷凍効果が向上する。
R32とHFO1234yfまたはHFO1234zeとを含む非共沸混合冷媒は、例えばR32冷媒と比較して冷凍効果が低い。このため、R32冷媒と同等の効率を得るためには、空気調和機100にて循環する冷媒量を多くする必要がある。しかしながら、空気調和機100にて循環する冷媒量を多くした場合、過冷却器80において生じる圧力損失が大きくなりやすい。この場合、過冷却器80での熱交換効率が低下し、過冷却器80において冷媒を充分に過冷却することが困難になる。
これにより、本実施の形態の過冷却器80では、過冷却分岐路22を設けない場合と比較して、過冷却路21から過冷却器80の第1配管81に流入する冷媒量が減少する。この結果、過冷却器80の第1配管81にて生じる圧力損失が低減し、過冷却器80での熱交換効率の低下がより抑制される。
この結果、本実施の形態の空気調和機1では、図16に示すように、圧縮機201の中間圧吸入部201c(点G)において冷媒の温度が低下する。これにより、第2配管32から排出された冷媒を中間圧吸入部201cに吸入しない場合と比較して、圧縮機201の吐出部(点B)から吐出される冷媒の温度(吐出温度)の上昇が抑制される。そして、例えば吐出温度が上昇することに伴う圧縮機201の寿命の低下等の不具合の発生が抑制される。
本実施の形態では、接続開閉弁221の開度を制御することで、インジェクション路24および過冷却器80の第2配管82を流れる冷媒の圧力が調整可能となっている。
ここで、第2配管82を流れる冷媒の圧力が低下する場合、第2配管82を流れる冷媒の状態が、図16においてEFからE´F´で示すように変化する。これにより、第2配管82を流れる冷媒と第1配管81を流れる冷媒との平均温度差がより大きくなる。この結果、過冷却器80での熱交換効率が向上し、第1配管81を流れる冷媒がより過冷却される。そして、空気調和機100における冷凍効果がより向上する。
図18は、本実施の形態の空気調和機制御部30により実行される過冷却減圧弁215の開度制御の手順を示したフローチャートである。本実施の形態の空気調和機100では、入口温度センサ222、出口温度センサ223および過冷却温度センサ224による検知結果等に基づいて、信頼性確保運転、効率優先運転および能力優先運転のいずれかが行われる。そして、それぞれの運転において、異なる制御により過冷却減圧弁215の開度が調整される。
ここで、信頼性確保運転とは、圧縮機201の信頼性を確保し圧縮機201の故障を予防するための運転である。また、効率優先運転とは、空気調和機100のシステム効率を優先した運転である。さらに、能力優先運転とは、空気調和機100による空気調和能力(暖房能力、冷房能力)を優先した運転である。
そして、温度差ΔS1が第3基準温度T3未満である場合(ΔS1<T3;ステップ402でNO)、空気調和機制御部30による制御に基づいて、信頼性確保運転が行われる(ステップ403)。
これに対し、本実施の形態では、信頼性確保運転として過冷却減圧弁215を閉状態に切り替えることで、第2配管82の第2出口部82bからの液冷媒の排出が抑制される。これにより、圧縮機201の中間圧吸入部201cに液状の冷媒が吸入されることが抑制される。この結果、圧縮機201の故障が抑制され、信頼性が確保される。
予め定めた運転状況としては、例えば、低外気温時に暖房運転を行う場合、空気調和機100の起動運転を行う場合等、圧縮機201での消費電力が高くなりやすい運転状況が挙げられる。
能力優先運転では、空気調和機制御部30は、過冷却温度Scから入口温度Saを引いた温度差ΔS2(=Sc−Sa)が、予め定めた第4基準温度T4未満(ΔS2<T4)となるように、過冷却減圧弁215の開度を制御する。ここで、第4基準温度T4は、過冷却器30において第1配管81を流れる冷媒と第2配管82を流れる冷媒との最適温度差の定数である。第4基準温度T4は、例えば10℃〜20℃の範囲で設定される。
能力優先運転では、空気調和機制御部30は、温度差ΔS2が第4基準温度T4以上(ΔS2≧T4)となった場合、過冷却減圧弁215の開度を大きくする制御を行う。これにより、過冷却減圧弁215を通過する冷媒の量が多くなるとともに、過冷却減圧弁215を通過後の圧力が相対的に上昇する。これにより、温度差ΔS2が小さくなり、温度差ΔS2が第4基準温度T4未満(ΔS2<T4)の状態が維持される。
能力優先運転では、温度差ΔS2が第4基準温度T4未満(ΔS2<T4)となるように過冷却減圧弁215の開度が制御される。このため、能力優先運転では、図19に示すように、効率優先運転と比較して、過冷却減圧弁215および第2配管82を通過してインジェクション路24に排出される冷媒の量が増加する。そして、インジェクション路24を介して圧縮機201の中間圧吸入部201cに吸入される冷媒の量が増加する。また、圧縮機201の中間圧吸入部201cに吸入される冷媒の量が増加することで、蒸発器としてはたらく室内熱交換器104(暖房運転時は室外熱交換器102)を流れる冷媒の量が低減する。
さらに、圧縮機201の中間圧吸入部201cに吸入される冷媒の量が増加することで、圧縮機201の低圧側(吸入部から中間圧吸入部201cまでの間)で圧縮される冷媒の量が低減する。これにより、圧縮機201の低圧側での仕事量が低減される。
以上より、空気調和機100において能力優先運転を行うことで、空気調和能力が向上する。この結果、例えば圧縮機201での消費電力が高くなりやすい運転状況においても、より速やかにユーザの所望する環境に空気調和することができる。
効率優先運転では、空気調和機制御部30は、過冷却温度Scから入口温度Saを引いた温度差ΔS2(=Sc−Sa)が第4基準温度T4以上(ΔS2≧T4)となるように、過冷却減圧弁215の開度を制御する。
効率優先運転では、空気調和機制御部30は、温度差ΔS2が第4基準温度未満(ΔS2<T4)となった場合、過冷却減圧弁215の開度を小さくする制御を行う。これにより、過冷却減圧弁215を通過する冷媒がより減圧されるようになる。この結果、入口温度Saが低下することで、温度差ΔS2が大きくなり、温度差ΔS2が第4基準温度以上(ΔS2≧T4)の状態が維持される。
この結果、効率優先運転では、図19に示すように、能力優先運転と比較して空気調和機1におけるシステム効率が向上する。
これにより、本実施の形態の空気調和機100では、例えば冷房運転時には、レシーバ218にて余剰冷媒が貯留された後の残りの冷媒が過冷却器80に吸入される。すなわち、本実施の形態の空気調和機100では、レシーバ218を有していない場合と比較して、冷房運転時に過冷却器80の第1配管81に吸入される冷媒の流量が少なくなる。
このため、空気調和機100がレシーバ218を有していない場合と比較して、過冷却器80において生じる圧力損失が低減する。これにより、過冷却器80での熱交換効率の低下がより抑制される。
ただし、空気調和機100において最適冷媒量で冷房運転および暖房運転を行う観点からすると、空気調和機100は、レシーバ218を有することが好ましい。
以下、本発明の第6実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機100は、図20に示すように、前記第4実施形態又は前記第5実施形態の構成に加えて、冷媒貯留部であるレシーバ218内の冷媒量を検知にする冷媒量検知機構Zを備えている。
また、冷媒量検知部Z4は、前記実施形態の冷媒量検知部41により構成されている。
また、冷媒量検知部Z4は、前記実施形態の冷媒量検知部41により構成されている。
<第7実施形態>
以下、本発明の第7実施形態について図面を参照して説明する。
第7実施形態の空気調和機100は、図23に示すように、建物の屋外に設置される室外機10と、建物内に設置される室内機11と、室外機10及び室内機11を冷媒配管12により接続して構成される冷媒回路20と、前記室外機10及び前記室内機11等を制御して空調運転を実施する空気調和機制御部30とを備えている。
室外機ファン10Fは、凝縮器203に送風し、冷媒を冷却する。室外機ファン10Fは、後述する室外機ファン制御部303から回転速度を制御される。
室内機ファン11Fは、室内の空気を蒸発器205で冷却し、冷却された空気を室内に送風する。室内機ファン11Fは、後述する室内機ファン制御部304から回転速度を制御される。
吸入温度センサ207は、圧縮機201の低圧側での冷媒の温度(吸入温度Tsuc)を検出し、検出された吸入温度を示す信号をA/D変換部50に出力する。
出口温度センサ208は、凝縮器203の出口での冷媒の温度(出口温度Tcond(第1冷媒温度))を検知し、検出された出口温度を示す信号をA/D変換部50に出力する。なお、出口温度センサ208は、凝縮器203の出口側の伝熱管に設けられている。
液管温度センサ209は、凝縮器203の出口側に設けられた第1膨張弁204の下流側での冷媒の温度(液管温度Tsub(第2冷媒温度))を検出し、検出された液管温度を示す信号をA/D変換部50に出力する。なお、液管温度センサ209は、液配管212に設けられている。この液配管212は、凝縮器203の出口と蒸発器205の入口を接続する配管である。
高圧センサ210は、圧縮機201の高圧側の圧力(高圧側圧力Pd)を検出し、検出された高圧側圧力を示す信号をA/D変換部50に出力する。
低圧センサ211は、圧縮機201の低圧側の圧力(低圧側圧力Ps)を検出し、検出された低圧側圧力を示す信号をA/D変換部50に出力する。
また、制御部411は、圧縮機201のモータの回転速度を、予め定めた回転速度(例えば、65Hz)で運転させる命令を圧縮機制御部301に出力する。圧縮機制御部301は、制御部411から、圧縮機201のモータの回転速度を、予め定めた回転速度(例えば、65Hz)で運転させる命令を入力され、モータの回転速度を65Hzで運転させる。
制御部411は、室外機ファン10Fを定速で運転させる命令を、室外機ファン制御部303に出力する。室外機ファン制御部303は、室外機ファン10Fを定速で運転させる。
制御部411は、室内機ファン11Fを定速で制御させる命令を、室内機ファン制御部304に出力する。室内機ファン制御部304は、室内機ファン11Fを定速で運転させる。
Tcond−Tsub≦Xの場合、冷媒状態が「過冷却状態」であると判断する。
Tcond−Tsub>Xの場合、冷媒状態が「気液2相状態」であると判断する。
ここで、Xは定数であり、実測データを用いて予め得られた値(例えば、X=1.5)である。
具体的に冷媒量演算部413は、過冷却状態の場合には、過冷却状態用の演算式を用いて冷媒量比RAを算出し、気液二相状態の場合には、気液二相状態用の演算式を用いて冷媒量比RAを算出する。
RA=a1+b1×Pd+c1×Ps+d1×Tsub+e1×Td
ここで、定数a1、b1、c1、d1、e1は、過冷却状態におけるPd、Ps、Tsub、TdとRAとの関係を表す実測データを用いて、多重回帰計算により予め得られた値である。なお、定数a1、b1、c1、d1、e1は、記憶部42に設定された計算パラメータ記憶部421に書き込んである。
RA=a2+b2×Pd+c2×Ps+d2×Tsub+e2×Td
ここで、定数a2、b2、c2、d2、e2は、気液2相状態におけるPs、Ps、Tsub、TdとRAとの関係を表す実測データを用いて、多重回帰計算により予め得られた値である。なお、定数a2、b2、c2、d2、e2は、前記計算パラメータ記憶部421に書き込んである。
次に、第8実施形態の補助ユニット13について図面を参照して説明する。
第7実施形態では、空気調和機100内の冷媒の量を正確に測定できたが、本実施形態では、冷媒を補充するときに、冷媒量比を計算しながら、冷媒の充填開始時、及び冷媒量比が100%に達したときに、操作を行う者に対して冷媒注入弁216の操作を促す表示を行う。
本実施形態の補助ユニット13は、冷媒注入弁(充填バルブ)216及び冷媒貯蔵容器217からなる冷媒供給装置をさらに備えている。この冷媒供給装置は、第2内部配管132に接続されて、当該第2内部配管132に冷媒を供給する。
冷媒注入弁216は、操作を行う者が、表示部70に示される指示に従って、冷媒を補充するために開閉する弁である。
冷媒貯蔵容器217は、補充される冷媒を貯蔵する容器である。
本実施形態の冷媒量検知装置40の構成は、冷媒量判定部415が新たに加わったこと、及び冷媒量平均計算部414、制御部411に新たな機能が加わったことを除いて、第7実施形態における冷媒量検知装置40の構成(図24)と同様である。したがって、冷媒量平均計算部414、冷媒量判定部415、及び制御部411以外の説明は省略する。
以下、本発明の第9実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の補助ユニット13は、前記第8実施形態の構成に加えて、冷媒回路20の余剰冷媒を貯留する冷媒貯留部を備えている。
本実施の形態のレシーバ減圧弁219は、空気調和機制御部30による制御により開度が制御され、レシーバ減圧弁219を通過する冷媒の量や圧力が調整されるようになっている。
なお、レシーバ218の容積は、暖房運転時における最適な冷媒量から冷房運転時における最適な冷媒量を減じた冷媒量を、過冷却液状態に換算した体積に等しくなるように設定することが好ましい。ここで、最適な冷媒量とは、空気調和機100において、暖房運転および冷房運転のシステム効率が最も高くなる冷媒量を意味する。詳細については後述するが、本実施の形態の空気調和機100には、暖房運転時における最適な冷媒量の冷媒が冷媒回路20に封入されている。したがって、レシーバ218の容積が上記のように設定された場合、冷房運転時にレシーバ218に余剰の冷媒が収容されることで冷房運転が最適な冷媒量で行われる。また、レシーバ218の大型化が抑制される。
また、冷媒量検知部Z4は、前記実施形態の冷媒量検知部41により構成されている。
以下、本発明の第10実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の補助ユニット13は、図29に示すように、ガス側冷媒配管(第1冷媒配管121)に着脱可能に接続されるガス側内部配管131と、液側冷媒配管(第2冷媒配管122)に着脱可能に接続される液側内部配管132と、ガス側内部配管131及び液側内部配管132に接続されたバイパス管133と、バイパス管133に設けられ、他熱源との間で熱交換を行う補助熱交換器134とを備えている。
さらに、バイパス管133における補助熱交換器134の出口側には、補助熱交換器133から流出した冷媒の温度を検出する出口温度センサ137が設けられている。なお、出口温度センサ137は、検出された出口温度を示す信号を補助ユニット制御部13Cに出力する。
通常冷房運転時では、補助ユニット制御部13Cは、流量調整弁135に閉信号を出力し、流量調整弁135を閉状態とする。また、補助ユニット制御部13Cは、ヒータ13HをOFFにする。
低外気温度の冷房運転時では、補助ユニット制御部13Cは、ヒータ13HをONにして流量調整弁135に開信号を出力し、流量調整弁135を開状態とする。このとき、補助ユニット制御部13Cは、入口温度センサ136から入口温度を取得し、出口温度センサ137から出口温度を取得して、入口温度及び出口温度の温度差SHにより、流量調整弁135の開度を制御する。
<第11実施形態>
以下、本発明の第11実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の補助ユニット13は、図33に示すように、ガス側冷媒配管(第1冷媒配管121)に着脱可能に接続されるガス側内部配管131と、液側冷媒配管(第2冷媒配管122)に着脱可能に接続される液側内部配管132と、冷媒を貯留するレシーバ138と、このレシーバ138内の冷媒を加熱する加熱部13Hと、レシーバ138及び液側内部配管132の間で冷媒を行き来させる第1接続管13h1と、この第1接続管13h1から分岐してガス側内部配管131に接続される第2接続管13h2とを備える。
図34に示すように、通常冷房運転時では、補助ユニット制御部13Cは、液側開閉弁139aに開信号を出力して、液側開閉弁139aを開状態とする。また、補助ユニット制御部13Cは、流量調整弁13V及びガス側開閉弁139bに閉信号を出力して、流量調整弁13V及びガス側開閉弁139bを閉状態とする。さらに、補助ユニット制御部13Cは、ヒータ13HをOFFにする。この状態で、空気調和機100が冷房運転を行うことで、液側内部配管132を室外機10側から室内機11側に流れる液冷媒の一部が、第1接続管13h1を通ってレシーバ138に溜まり、適正な冷媒量を維持することができる。
図35に示すように、低外気温度の冷房運転時では、補助ユニット制御部13Cは、液側開閉弁139aに閉信号を出力して、液側開閉弁139aを閉状態とする。また、補助ユニット制御部13Cは、ヒータ13HをONにする。さらに、補助ユニット制御部13Cは、流量調整弁13V及びガス側開閉弁139bに開信号を出力して、流量調整弁13V及びガス側開閉弁139bを開状態とする。これにより、レシーバ138内の液冷媒が第2接続管13h2からサイクル内に供給される。これにより、レシーバ138内に貯留された冷媒を、室外側熱交換器203に貯めて、室外側熱交換器203の凝縮能力を下げることができる。
図36に示すように、暖房運転時では、液側開閉弁139aに開信号を出力して、液側開閉弁139aを開状態とする。また、補助ユニット制御部13Cは、流量調整弁13V及びガス側開閉弁139bに閉信号を出力して、流量調整弁13V及びガス側開閉弁139bを閉状態とする。さらに、補助ユニット制御部13Cは、ヒータ13HをOFFにする。この状態で、空気調和機100が冷房運転を行うことで、液側内部配管132を室内機11側から室外機10側に流れる液冷媒の一部が、第1接続管13h1を通ってレシーバ138に溜まり、適正な冷媒量を維持することができる。
10・・・室外機
10F・・・室外機ファン
11・・・室内機
11F・・・室内機ファン
20・・・冷媒回路
201・・・圧縮機
203・・・凝縮器(室外熱交換器)
204・・・第1膨張弁
205・・・蒸発器(室外熱交換器)
208・・・出口温度センサ(第1温度センサ)
209・・・液管温度センサ(第2温度センサ)
30・・・空気調和機制御部
40・・・冷媒量検知装置
411・・・制御部
412・・・冷媒状態取得部
413・・・冷媒量演算部
213・・・サブクーラ
214・・・バイパス路
215・・・第2膨張弁
Claims (40)
- 圧縮機、室外熱交換器、主減圧弁、および室内熱交換器が順に接続され、冷媒の循環方向が切り替え可能な主冷媒回路と、
前記主冷媒回路における前記室外熱交換器と前記主減圧弁との間から分岐し、当該室外熱交換器から吐出された冷媒が流入する分岐路と、
熱伝導性を有する材料からなり、前記分岐路の端部が鉛直下方に接続され、当該分岐路に流入した冷媒を過冷却状態で貯留する冷媒貯留部と、
前記分岐路に設けられ、前記冷媒貯留部から当該分岐路を介して前記主冷媒回路に流入する冷媒の流量を調整する流量調整部とを備える空気調和装置。 - 前記分岐路における前記流量調整部と前記冷媒貯留部との間から分岐し、前記主冷媒回路における前記圧縮機への吸入配管に接続されるバイパス路と、
前記バイパス路に設けられ、前記冷媒貯留部から当該バイパス路を介して前記吸入配管へ供給する冷媒の流量を調整する供給量調整部と、
前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度に基づいて前記供給量調整部にて供給する冷媒量を制御する制御手段とをさらに備える請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記供給量調整部は、冷媒が通過できる開状態と、冷媒が通過できない閉状態とに切り替えられる開閉部材により構成され、
前記制御手段は、前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度が予め定めた基準温度以上となった場合に、前記開閉部材を開状態に切り替えることを特徴とする請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記制御手段は、前記開閉部材を開状態に切り替えた後、前記吐出温度が予め定めた他の基準温度以下となった場合に、当該開閉部材を閉状態に切り替えることを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。
- 冷媒として、R32冷媒、またはR32を70重量%以上含有する混合冷媒を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の空気調和装置。
- 前記流量調整部は、開閉弁または流量制御弁により構成され、前記主冷媒回路への液冷媒の排出量および速度を調整することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の空気調和装置。
- 前記室外熱交換器または前記室内熱交換器にて凝縮された後の主冷媒と、当該主冷媒から分流し過冷却減圧弁により減圧された後の分流冷媒とを熱交換することで、当該主冷媒を過冷却する過冷却器と、
前記過冷却器における前記主冷媒と前記分流冷媒との流れを対向流にする対向流形成手段と、
前記過冷却器にて熱交換された後の前記分流冷媒を、前記圧縮機の中間圧部に吸入する中間圧吸入路と、
前記過冷却器から排出された後の前記主冷媒の温度、当該過冷却器に吸入される前の前記分流冷媒の温度、および当該過冷却器から排出された後の当該分流冷媒の温度に基づいて、前記中間圧吸入路による当該分流冷媒の吸入量を制御する吸入量制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 圧縮機、室外熱交換器、主減圧弁および室内熱交換器が順に接続され、冷媒の循環方向が切り替え可能な主冷媒回路と、
前記主冷媒回路の前記室外熱交換器または前記室内熱交換器にて凝縮された後の主冷媒と、当該主冷媒から分流し過冷却減圧弁により減圧された後の分流冷媒とを熱交換することで、当該主冷媒を過冷却する過冷却器と、
前記過冷却器における前記主冷媒と前記分流冷媒との流れを対向流にする対向流形成手段と、
前記過冷却器にて熱交換された後の前記分流冷媒を、前記圧縮機の中間圧部に吸入する中間圧吸入路と、
前記過冷却器から排出された後の前記主冷媒の温度、当該過冷却器に吸入される前の前記分流冷媒の温度、および当該過冷却器から排出された後の当該分流冷媒の温度に基づいて、前記中間圧吸入路による当該分流冷媒の吸入量を制御する制御手段とを備える空気調和装置。 - 前記制御手段は、前記過冷却減圧弁の開度を調整することにより、前記中間圧吸入路による前記圧縮機への前記分流冷媒の吸入量を制御することを特徴とする請求項8に記載の空気調和装置。
- 前記制御手段は、前記過冷却器から排出された後の前記分流冷媒の温度から当該過冷却器に吸入される前の当該分流冷媒の温度を引いた温度差が、予め定めた基準温度差未満である場合に、前記圧縮機への当該分流冷媒の吸入を停止することを特徴とする請求項8または9に記載の空気調和装置。
- 前記制御手段は、前記過冷却器から排出された後の前記分流冷媒の温度から当該過冷却器に吸入される前の当該分流冷媒の温度を引いた温度差が、予め定めた基準温度差以上である場合に、前記過冷却器にて過冷却された後の前記主冷媒の温度から当該過冷却器に吸入される前の当該分流冷媒の温度を引いた温度差に基づいて、前記中間圧吸入路による前記圧縮機への当該分流冷媒の吸入量を制御することを特徴とする請求項8に記載の空気調和装置。
- 冷媒として、HFC32と、HFO1234yfまたはHFO1234zeとを含む、非共沸混合冷媒を用いることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載の空気調和装置。
- 前記非共沸混合冷媒は、HFCの含有量が70重量%未満、HFO1234yfまたはHFO1234zeの含有量が30重量%未満であり、残りが自然冷媒であることを特徴とする請求項12に記載の空気調和装置。
- 前記主冷媒回路における前記圧縮機への吸入配管と、前記中間圧吸入路とを接続する接続路をさらに有することを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載の空気調和装置。
- 前記主冷媒回路における前記室外熱交換器と前記過冷却器との間から分岐し、当該室外熱交換器から吐出された冷媒が流入する分岐路と、
熱伝導性を有する材料からなり、前記分岐路の端部が鉛直下方に接続され、当該分岐路に流入した冷媒を過冷却状態で貯留する冷媒貯留部と、
前記分岐路に設けられ、前記冷媒貯留部から当該分岐路を介して前記主冷媒回路に流入する冷媒の流量を調整する流量調整部とをさらに備える請求項8乃至14のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器がこの順で接続された冷媒回路を有する空気調和機の冷媒量を検知する冷媒量検知装置であって、
前記凝縮器の出口における冷媒状態が過冷却状態であるか又は気液2相状態であるかを取得する冷媒状態取得部と、
前記冷媒状態取得部により取得された冷媒状態によって、前記冷媒回路内の冷媒量を算出する演算式を異ならせて前記冷媒量を算出する冷媒量演算部と、を備える冷媒量検知装置。 - 前記凝縮器の出口における第1冷媒温度を検知する第1温度センサと、
前記凝縮器の出口側に設けられた流体抵抗の下流側における第2冷媒温度を検知する第2温度センサとを備え、
前記冷媒状態取得部が、前記第1冷媒温度及び前記第2冷媒温度をパラメータとして、過冷却状態又は気液2相状態を判別する請求項16記載の冷媒量検知装置。 - 前記第1冷媒温度をTcondとし、前記第2冷媒温度をTsubとしたときに、前記冷媒状態取得部が、
Tcond−Tsub≦定数Xの場合に、過冷却状態であると判断し、
Tcond−Tsub>定数Xの場合に、気液2相状態であると判断する請求項17記載の冷媒量検知装置。 - 前記冷媒量演算部が、前記冷媒回路内の冷媒量比を算出するものであり、
前記演算式が、以下の式(1)又は(2)により表わされるものである請求項16乃至18の何れか一項に記載の冷媒量検知装置。
冷媒量比RA=f(Pd,Ps,Tsub,Td)・・・(1)
冷媒量比RA=f(Tc,Te,Tsub,Td)・・・(2)
但し、Pd:前記圧縮機の高圧側の圧力、
Ps:前記圧縮機の低圧側の圧力、
Tc:前記圧縮機の高圧側の圧力における飽和温度、
Te:前記圧縮機の低圧側の圧力における飽和温度、
Tsubは、前記第2冷媒温度、
Td:前記圧縮機の高圧側での冷媒温度である。 - 前記空気調和機が、前記冷媒回路における前記凝縮器及び前記膨張弁の間から分岐した分岐路と、前記分岐路に流入した冷媒を貯留する冷媒貯留部と、前記冷媒貯留部の複数の異なる高さ位置に接続された複数の導出路と、前記複数の導出路それぞれに設けられた複数の流体抵抗と、前記複数の導出路において前記流体抵抗の下流側に設けられた複数の温度センサとを備え、
前記冷媒量演算部が、前記複数の温度センサにより得られた冷媒温度を用いて前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する請求項16乃至19の何れか一項に記載の冷媒量検知装置。 - 前記空気調和機が、前記冷媒回路における前記凝縮器及び前記膨張弁の間から分岐した分岐路と、前記分岐路に流入した冷媒を貯留する冷媒貯留部と、前記冷媒貯留部の複数の異なる高さ位置に接続された複数の導出路と、前記複数の導出路それぞれに設けられた複数の流体抵抗と、前記複数の導出路において前記流体抵抗の下流側に設けられた複数の電磁弁と、前記複数の導出路の集合管部に設けられた温度センサとを備え、
前記冷媒量演算部が、前記温度センサにより得られた冷媒温度を用いて前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する請求項16乃至19の何れか一項に記載の冷媒量検知装置。 - 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器がこの順で接続された冷媒回路を有する空気調和機であって、
前記冷媒回路における前記凝縮器及び前記膨張弁の間から分岐した分岐路と、
前記分岐路に流入した冷媒を貯留する冷媒貯留部と、
前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知機構とを備え、
前記冷媒量検知機構が、
前記冷媒貯留部の複数の異なる高さ位置に接続された複数の導出路と、
前記複数の導出路それぞれに設けられた複数の流体抵抗と、
前記複数の導出路において前記流体抵抗の下流側に設けられた複数の温度センサと、
前記複数の温度センサにより得られた冷媒温度を用いて前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知部とを備える空気調和機。 - 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器がこの順で接続された冷媒回路を有する空気調和機であって、
前記冷媒回路における前記凝縮器及び前記膨張弁の間から分岐した分岐路と、
前記分岐路に流入した冷媒を貯留する冷媒貯留部と、
前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知機構とを備え、
前記冷媒量検知機構が、
前記冷媒貯留部の複数の異なる高さ位置に接続された複数の導出路と、
前記複数の導出路それぞれに設けられた複数の流体抵抗と、
前記複数の導出路において前記流体抵抗の下流側に設けられた複数の電磁弁と、
前記複数の導出路の集合管部に設けられた温度センサと、
前記温度センサにより得られた冷媒温度を用いて前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知部とを備える空気調和機。 - 圧縮機及び室外側熱交換器を有する室外機と、室内側熱交換器を有する室内機と、前記室外機及び前記室内機を接続する冷媒配管とを備える空気調和機に用いられる補助ユニットであって、
前記空気調和機とは別体に設けられ、前記冷媒配管に着脱可能に設けられており、
前記空気調和機内の冷媒量を検知する冷媒量検知装置を備えており、
前記冷媒量検知装置が、冷媒状態を取得する冷媒状態取得部と、冷媒状態により演算式を異ならせて冷媒量を算出する冷媒量演算部と、を備える補助ユニット。 - 前記冷媒状態取得部が、前記室外側熱交換器の出口における第1冷媒温度及び前記室外側熱交換器の出口側に設けられた流体抵抗の下流側における第2冷媒温度をパラメータとして、過冷却状態又は気液2相状態を判別する請求項24記載の補助ユニット。
- 前記第1冷媒温度をTcondとし、前記第2冷媒温度をTsubとしたときに、前記冷媒状態取得部が、
Tcond−Tsub≦定数Xの場合に、過冷却状態であると判断し、
Tcond−Tsub>定数Xの場合に、気液2相状態であると判断する請求項25記載の補助ユニット。 - 前記冷媒量演算部が、前記空気調和機内の冷媒量比を算出するものであり、
前記演算式が、以下の式(1)又は(2)により表わされるものである請求項24乃至26の何れか一項に記載の補助ユニット。
冷媒量比RA=f(Pd,Ps,Tsub,Td)・・・(1)
冷媒量比RA=f(Tc,Te,Tsub,Td)・・・(2)
但し、Pd:前記圧縮機の高圧側の圧力、
Ps:前記圧縮機の低圧側の圧力、
Tc:前記圧縮機の高圧側の圧力における飽和温度、
Te:前記圧縮機の低圧側の圧力における飽和温度、
Tsubは、前記第2冷媒温度、
Td:前記圧縮機の高圧側での冷媒温度である。 - 前記冷媒配管に接続される前記補助ユニットの配管径が、前記冷媒配管の配管径よりも大きい請求項24乃至27の何れか一項に記載の補助ユニット。
- 前記冷媒配管を流れる冷媒の一部を貯留する冷媒貯留部を具備する請求項24乃至28の何れか一項に記載の補助ユニット。
- 前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知機構を備え、
前記冷媒量検知機構が、
前記冷媒貯留部の複数の異なる高さ位置に接続された複数の導出路と、
前記複数の導出路それぞれに設けられた複数の流体抵抗と、
前記複数の導出路において前記流体抵抗の下流側に設けられた複数の温度センサと、
前記複数の温度センサにより得られた冷媒温度を用いて前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知部とを備える請求項29記載の補助ユニット。 - 前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知機構を備え、
前記冷媒量検知機構が、
前記冷媒貯留部の複数の異なる高さ位置に接続された複数の導出路と、
前記複数の導出路それぞれに設けられた複数の流体抵抗と、
前記複数の導出路において前記流体抵抗の下流側に設けられた複数の電磁弁と、
前記複数の導出路の集合管部に設けられた温度センサと、
前記温度センサにより得られた冷媒温度を用いて前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知部とを備える請求項29記載の補助ユニット。 - 圧縮機及び室外側熱交換器を有する室外機と、室内側熱交換器を有する室内機と、前記室外機及び前記室内機を接続する冷媒配管とを備える空気調和機に用いられる補助ユニットであって、
前記空気調和機とは別体に設けられ、前記冷媒配管に着脱可能に設けられており、
前記配管を流れる冷媒の一部を貯留する冷媒貯留部と、前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知機構とを備える補助ユニット。 - 前記冷媒量検知機構が、
冷媒貯留部の複数の異なる高さ位置に接続された複数の導出路と、
複数の導出路それぞれに設けられた複数の流体抵抗と、
複数の導出路において流体抵抗の下流側に設けられた複数の温度センサと、
複数の温度センサにより得られた冷媒温度を用いて冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知部とを備える請求項32記載の補助ユニット。 - 前記冷媒量検知機構が、
前記冷媒貯留部の複数の異なる高さ位置に接続された複数の導出路と、
前記複数の導出路それぞれに設けられた複数の流体抵抗と、
前記複数の導出路において前記流体抵抗の下流側に設けられた複数の電磁弁と、
前記複数の導出路の集合管部に設けられた温度センサと、
前記温度センサにより得られた冷媒温度を用いて前記冷媒貯留部内の冷媒量を検知する冷媒量検知部とを備える請求項32記載の補助ユニット。 - 前記冷媒配管に冷媒を供給する冷媒供給装置をさらに具備し、
前記冷媒供給装置が、前記冷媒配管に接続される冷媒供給用配管と、前記冷媒供給用配管に接続され、冷媒が収容された容器と、前記冷媒供給用配管を開閉する電磁弁を具備する請求項24乃至34の何れか一項に記載の補助ユニット。 - 圧縮機及び室外側熱交換器を有する室外機と、室内側熱交換器を有する室内機と、前記室外機及び前記室内機を接続する冷媒配管とを備える空気調和機に用いられる補助ユニットであって、
前記空気調和機とは別体に設けられ、前記冷媒配管に着脱可能に設けられており、
前記空気調和機内の冷媒量を検知する冷媒量検知装置を備えており、
前記冷媒量検知装置が、冷媒状態を取得する冷媒状態取得部と、冷媒状態により演算式を異ならせて冷媒量を算出する冷媒量演算部と、を備える補助ユニット。 - 圧縮機及び室外側熱交換器を有する室外機と、室内側熱交換器を有する室内機と、前記室外機及び前記室内機を接続する液側冷媒配管及びガス側冷媒配管とを備える空気調和機に用いられる補助ユニットであって、
前記ガス側冷媒配管に着脱可能に接続されるガス側内部配管と、
前記液側冷媒配管に着脱可能に接続される液側内部配管と、
冷媒を貯留するレシーバと、
前記レシーバ内の冷媒を加熱する加熱部と、
前記レシーバ及び前記液側内部配管の間で冷媒を行き来させる第1接続管と、
前記第1接続管から分岐して前記ガス側内部配管に接続される第2接続管とを備える補助ユニット。 - 冷媒の流れる管を前記第1接続管及び前記第2接続管との間で切り替える切替機構を備える請求項37記載の補助ユニット。
- 冷房運転又は暖房運転において、前記切替機構は、前記第1接続管に冷媒が流れるようにし、
低外気温時において、前記切替機構は、前記第2接続管に冷媒が流れるようにする請求項37記載の補助ユニット。 - 前記請求項36乃至39の何れか一項に記載の補助ユニットを含み、複数台の室外機又は複数台の室内機を有する空気調和機。
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