JP2019168151A - Air conditioning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和装置に関わり、特に低負荷暖房運転時の室外機膨張弁の開度調整に関する。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to opening degree adjustment of an outdoor unit expansion valve during low-load heating operation.
空気調和装置で暖房運転を行う際は、蒸発器として機能する室外熱交換器で冷媒が蒸発しきらずに液冷媒が圧縮機に吸入される所謂液バックが発生する場合がある。この液バックを防ぐため、従来の空気調和装置では、暖房運転時の室外機ファンの回転数を最大回転数とするとともに、室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度が大きくなるように、例えば、冷媒過熱度が２ｄｅｇ〜４でｄｅｇとなるように、室外機膨張弁の開度が調整される（例えば、特許文献１を参照）。 When a heating operation is performed with the air conditioner, a so-called liquid back in which liquid refrigerant is sucked into the compressor without the refrigerant being completely evaporated by the outdoor heat exchanger functioning as an evaporator may occur. In order to prevent this liquid back, in the conventional air conditioner, the rotational speed of the outdoor unit fan during heating operation is set to the maximum rotational speed, and the degree of refrigerant superheating on the refrigerant outlet side of the outdoor heat exchanger is increased. For example, the opening degree of the outdoor unit expansion valve is adjusted so that the refrigerant superheat degree becomes 2 degrees to 4 degrees (see, for example, Patent Document 1).
１台の室外機に複数台の室内機が接続される多室型の空気調和装置の場合は、全ての室内機が運転を行い、かつ、全ての室内機が要求する空調能力の合計値が最大値となっても、各室内機で要求される能力を満たすだけの冷媒量を各室内機に供給するために、能力の大きい圧縮機が室外機に設けられる。 In the case of a multi-room type air conditioner in which multiple indoor units are connected to one outdoor unit, all indoor units operate and the total value of the air conditioning capacity required by all indoor units is Even if the maximum value is reached, a compressor having a large capacity is provided in the outdoor unit in order to supply each indoor unit with an amount of refrigerant that satisfies the capacity required for each indoor unit.
上記のような多室型の空気調和装置が暖房運転を行っているときに、各室内機で要求される暖房能力の合計値が室外機の定格能力に対して小さい場合、すなわち、低負荷暖房運転となっている場合は、低負荷暖房運転となっていない場合と比べて、圧縮機の回転数は低くされる。このため、低負荷暖房運転となっている場合の冷媒回路を循環する冷媒量は、低負荷暖房運転となっていない場合と比べて少なくなる。 When the multi-room type air conditioner as described above performs heating operation, if the total heating capacity required for each indoor unit is smaller than the rated capacity of the outdoor unit, that is, low-load heating. In the case of operation, the rotation speed of the compressor is made lower than in the case of not being in the low load heating operation. For this reason, the refrigerant | coolant amount which circulates through the refrigerant circuit at the time of low load heating operation becomes small compared with the case where it is not at low load heating operation.
低負荷暖房運転となっているときに、前述した液バックを防止するために、室外機ファンの回転数を最大回転数とし、かつ、室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度が大きくなるように室外機膨張弁の開度が調整されると、室外熱交換器に流入した液冷媒あるいは気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器の冷媒流路における冷媒入口側に近い箇所で、全て蒸発してガス冷媒となる。 In order to prevent the above-described liquid back during low-load heating operation, the rotational speed of the outdoor unit fan is set to the maximum rotational speed, and the degree of refrigerant superheating on the refrigerant outlet side of the outdoor heat exchanger increases. Thus, when the opening degree of the outdoor unit expansion valve is adjusted, the liquid refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger or the refrigerant in the gas-liquid two-phase state is close to the refrigerant inlet side in the refrigerant flow path of the outdoor heat exchanger. All are evaporated to become gas refrigerant.
低負荷暖房運転中に、室外熱交換器の冷媒流路における冷媒入口側に近い箇所で冷媒が全て蒸発してガス冷媒となれば、上記冷媒が全て蒸発した箇所から冷媒出口側までの間は、ガス冷媒の温度が上昇して冷媒過熱度が高い状態となる。このような状態となれば、室外熱交換器に流入する外気の温度と冷媒が全て蒸発した箇所から冷媒出口側までの間を流れる冷媒の温度との温度差が小さくなる、あるいは、温度差がなくなる。従って、室外熱交換器の冷媒流路における冷媒が全て蒸発した箇所から冷媒出口側との間で冷媒と外気との熱交換が行えず、室外熱交換器を効率よく使用できないという問題があった。 During low-load heating operation, if all the refrigerant evaporates at a location near the refrigerant inlet side in the refrigerant flow path of the outdoor heat exchanger to become a gas refrigerant, the area from where all the refrigerant evaporates to the refrigerant outlet side The temperature of the gas refrigerant rises and the refrigerant superheat degree is high. In such a state, the temperature difference between the temperature of the outside air flowing into the outdoor heat exchanger and the temperature of the refrigerant flowing from the position where all the refrigerant has evaporated to the refrigerant outlet side becomes small, or the temperature difference is reduced. Disappear. Accordingly, there has been a problem that heat cannot be exchanged between the refrigerant and the outside air between the location where all the refrigerant in the refrigerant flow path of the outdoor heat exchanger has evaporated and the refrigerant outlet side, and the outdoor heat exchanger cannot be used efficiently. .
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、低負荷暖房運転時に室外熱交換器を効率よく使用できる空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide an air conditioner that can efficiently use an outdoor heat exchanger during low-load heating operation.
上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機と室外熱交換器と室外機膨張弁と室外機ファンとを有する室外機と、室内熱交換器と室内機膨張弁とを有する複数台の室内機と、室外機ファンの駆動制御を行う制御手段とを有する。制御手段は、室外熱交換器を蒸発器として機能させるとともに、各室内熱交換器を凝縮器として機能させる暖房運転を行うとき、各室内機の要求能力の合計値である合計要求能力を室外機の定格能力で除した能力比を算出し、能力比が予め定められた閾能力比より大きい場合は、室外ファンの回転数を第１回転数とする。また、制御手段は、能力比が閾能力比より小さい場合は、室外ファンの回転数を第１回転数より低い回転数である第２回転数とする。 In order to solve the above problems, an air conditioner of the present invention includes an outdoor unit having a compressor, an outdoor heat exchanger, an outdoor unit expansion valve, and an outdoor unit fan, an indoor heat exchanger, and an indoor unit expansion valve. A plurality of indoor units, and a control means for controlling the driving of the outdoor unit fan. The control means allows the outdoor heat exchanger to function as an evaporator, and when performing a heating operation in which each indoor heat exchanger functions as a condenser, the total required capacity that is the total required capacity of each indoor unit is set to the outdoor unit. The capacity ratio divided by the rated capacity is calculated, and when the capacity ratio is larger than a predetermined threshold capacity ratio, the rotational speed of the outdoor fan is set as the first rotational speed. Further, when the capacity ratio is smaller than the threshold capacity ratio, the control means sets the rotation speed of the outdoor fan to a second rotation speed that is lower than the first rotation speed.
上記のような本発明の空気調和装置では、能力比が閾能力比より小さい場合すなわち低負荷暖房運転時は、室外機ファンの回転数を第１回転数より低い第２回転数とする。これにより、低負荷暖房運転時に室外熱交換器を効率よく使用できる。 In the air conditioner of the present invention as described above, when the capacity ratio is smaller than the threshold capacity ratio, that is, during the low load heating operation, the rotational speed of the outdoor unit fan is set to the second rotational speed lower than the first rotational speed. Thereby, an outdoor heat exchanger can be used efficiently at the time of low load heating operation.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、定格能力が２０ｋＷである１台の室外機に定格能力が２ｋＷである１０台の室内機が並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As an embodiment, an air conditioner in which 10 indoor units with a rated capacity of 2 kW are connected in parallel to one outdoor unit with a rated capacity of 20 kW, and a cooling operation or a heating operation can be performed simultaneously in all the indoor units. Will be described as an example. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
図１（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、１台の室外機２と、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された１０台の室内機５（図１（Ａ）では、これらのうちの２台のみを描画している）とを備えている。より詳細には、室外機２の閉鎖弁２５と各室内機５の液管接続部５３とが液管８で接続されている。また、室外機２の閉鎖弁２６と各室内機５のガス管接続部５４とがガス管９で接続されている。このように、室外機２と４０台の室内機５とが液管８およびガス管９で接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１０が形成されている。
As shown in FIG. 1 (A), an
＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、室外機膨張弁２４と、液管８が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９が接続された閉鎖弁２６と、アキュムレータ２７と、室外機ファン２８と、室外機制御手段２００とを備えている。そして、室外機ファン２８と室外機制御手段２００とを除くこれら各装置が、以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路２０を形成している。
<Configuration of outdoor unit>
First, the
圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる高圧容器型の能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、後述する四方弁２２のポートａと吐出管４１で接続されており、また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２７の冷媒流出側と吸入管４２で接続されている。
The
四方弁２２は、冷媒回路１０における冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管４１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２７の冷媒流入側と冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管４５で接続されている。
The four-
室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外機ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。上述したように、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と四方弁２２のポートｂとが冷媒配管４３で接続されている。また、室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口と閉鎖弁２５とが室外機液管４４で接続されている。室外熱交換器２３は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は凝縮器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は蒸発器として機能する。
The
室外機膨張弁２４は、室外機液管４４に設けられている。室外機膨張弁２４は図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒量が調整される。室外機膨張弁２４の開度は、空気調和装置１が暖房運転を行っている場合は、室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度が後述する目標冷媒過熱度となるようにその開度が調整される。また、室外機膨張弁２４の開度は、冷房運転を行っている場合は全開とされる。
The outdoor
アキュムレータ２７は、前述したように、冷媒流入側が四方弁２２のポートｃと冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２７は、冷媒配管４６からアキュムレータ２８の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。
As described above, the
室外機ファン２８は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外機ファン２８は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。
The
以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管４１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２８の冷媒流入口近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸込温度センサ３４とが設けられている。
In addition to the configuration described above, the
室外機液管４４における室外熱交換器２３と室外機膨張弁２４との間には、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ３５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３６が備えられている。尚、熱交温度センサ３５が本発明の熱交入口温度検出手段であり、外気温度センサ３６が本発明の外気温度検出手段である。
The temperature of the refrigerant flowing into the
また、室外機２には、本発明の制御手段である室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０とを備えている。
Further, the
記憶部２２０は、例えばフラッシュメモリであり、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外機ファン２８の駆動状態、各室内機５から送信される運転情報（運転／停止情報、冷房／暖房等の運転モード等を含む）や室外機２の定格能力および各室内機５の要求能力を記憶する。通信部２３０は、各室内機５との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。
The
ＣＰＵ２１０は、センサ入力部２４０を介して各種センサでの検出値を定期的（例えば、３０秒毎）に取り込むとともに、各室内機５から送信される運転情報を含む信号が通信部２３０を介して入力される。ＣＰＵ２１０は、これら入力された各種情報に基づいて、室外機膨張弁２４の開度調整、圧縮機２１や室外機ファン２８の駆動制御を行う。
The
＜各室内機の構成＞
次に、１０台の室内機５について説明する。１０台の室内機５は全て同じ構成を有しており、室内熱交換器５１と、室内機膨張弁５２と、液管接続部５３と、ガス管接続部５４と、室内機ファン５５とを備えている。そして、室内機ファン５５を除くこれら各構成装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路５０を構成している。
<Configuration of each indoor unit>
Next, the ten
尚、前述したように、本実施形態では、室外機２に室内機５が１０台接続され、各室内機５の定格能力が全て同じ定格能力：２ｋＷとしているが、室内機５の台数や各室内機５の定格能力が異なっていてもよい。
As described above, in the present embodiment, ten
室内熱交換器５１は、冷媒と、後述する室内機ファン５５の回転により図示しない吸込口から室内機５の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器５１の一方の冷媒出入口と液管接続部５３とが室内機液管７１で接続され、他方の冷媒出入口とガス管接続部５４ａとが室内機ガス管７２で接続されている。室内熱交換器５１は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部５３やガス管接続部５４は、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。
The
室内機膨張弁５２は、室内機液管７１に設けられている。室内機膨張弁５２は電子膨張弁であり、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合すなわち室内機５が冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１の冷媒出口（ガス管接続部５４側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内機膨張弁５２は、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合すなわち室内機５が暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１の冷媒出口（液管接続部５３側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度とは、室内機５で十分な冷房能力あるいは暖房能力を発揮するのに必要な冷媒過熱度および冷媒過冷却度である。
The indoor
室内機ファン５５は樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１の近傍に配置されている。室内機ファン５５は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１において冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ放出する。
The
以上説明した構成の他に、室内機５には各種のセンサが設けられている。室内機液管７１における室内熱交換器５１と室内機膨張弁５２との間には、室内熱交換器５１に流入あるいは室内熱交換器５１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１が設けられている。室内機ガス管７２には、室内熱交換器５１から流出あるいは室内熱交換器５１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２が設けられている。室内機５の図示しない吸込口付近には、室内機５の内部に流入する室内空気の温度、すなわち吸込温度を検出する吸込温度センサ６３が備えられている。
In addition to the configuration described above, the
＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態における空気調和装置１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。尚、以下の説明では、空気調和装置１が暖房運転を行う場合について説明し、冷房運転を行う場合については詳細な説明を省略する。また、図１における矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。
<Operation of refrigerant circuit>
Next, the flow of the refrigerant and the operation of each part in the
図１に示すように、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は、四方弁２２が実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄとが連通するように、また、ポートｂとポートｃとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房サイクルとなる。
As shown in FIG. 1, when the
上記のような冷媒回路１０の状態で圧縮機２１が駆動すると、圧縮機２１から吐出された冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管４５を流れて、閉鎖弁２６を介してガス管９へと流入する。
When the
ガス管９を流れる冷媒は、ガス管接続部５４を介して各室内機５に分流する。各室内機５に流入した冷媒は各室内機ガス管７２を流れて各室内熱交換器５１に流入する。各室内熱交換器５１に流入した冷媒は、各室内機ファン５５の回転により各室内機５の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。
The refrigerant flowing through the
このように、各室内熱交換器５１が凝縮器として機能し、各室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、１０台の室内機５が設置された室内の暖房が行われる。
In this way, each
各室内熱交換器５１から各室内機液管７１に流入した冷媒は、各室内熱交換器５１の冷媒出口側での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように開度が調整された各室内機膨張弁５２を通過する際に減圧される。ここで、目標冷媒過冷却度は、各室内機５で要求される冷房能力に基づいて定められるものである。
The refrigerant flowing into each indoor unit
各室内機膨張弁５２で減圧された冷媒は、各室内機液管７１から各液管接続部５３を介して液管８に流出する。液管８で合流し閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は室外機液管４４を流れ、室外熱交換器２３の冷媒出口側での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように開度が調整された室外機膨張弁２４を通過する際にさらに減圧される。ここで、目標冷媒過熱度は、予め試験などを行って求められて、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものであり、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒過熱度を目標冷媒過熱度とすれば、液バックが発生しないことが確認できている値である。
The refrigerant decompressed by each indoor
室外機膨張弁２４で減圧された冷媒は、室外機液管４４を流れて室外熱交換器２３に流入し、最大回転数とされている室外機ファン２８の回転によって室外機５の図示しない吸込口から流入した外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から冷媒配管４３へと流入した冷媒は、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant depressurized by the outdoor
尚、空気調和装置１が冷房運転を行う場合、四方弁２２が破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂが連通するよう、また、ポートｃとポートｄが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１が蒸発器として機能するとともに、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房サイクルとなる。
When the
＜低負荷暖房運転時の室外機ファンの駆動制御について＞
次に、図１乃至図３を用いて、本実施形態の空気調和装置１が、低負荷暖房運転を行っているときの、室外機ファン２８の駆動制御について説明する。
<About outdoor fan drive control during low-load heating operation>
Next, drive control of the
ここまでに説明したように、本実施形態の空気調和装置１は、１台の室外機２に１０台の室内機５が接続されている。このような空気調和装置１では、全ての室内機５が運転を行い、かつ、全ての室内機５が要求する空調能力の合計値が最大値となっても、各室内機５で要求される能力を満たすだけの冷媒量を各室内機５に供給できる能力を持った圧縮機２１が室外機５に設けられる。
As described so far, in the
空気調和装置１が暖房運転を行っているときに、各室内機５で要求される暖房能力の合計値が室外機２の定格能力に対して小さい場合、すなわち、低負荷暖房運転となっている場合は、低負荷暖房運転となっていない場合と比べて、圧縮機２１の回転数は低くされる。このため、低負荷暖房運転となっている場合の冷媒回路１０を循環する冷媒量は、低負荷暖房運転となっていない場合と比べて少なくなる。
When the
一方、空気調和装置１が暖房運転を行う際は、圧縮機２１への液バックの発生を防止するために、室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように室外機膨張弁２４の開度が調整され、かつ、室外機ファン２８の回転数が最大回転数とされる。このような制御が低負荷暖房運転時に行われると、室外熱交換器２３に流入した液冷媒あるいは気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３の冷媒流路における冷媒入口側に近い箇所で、全て蒸発してガス冷媒となる。
On the other hand, when the
室外熱交換器２３の冷媒流路における冷媒入口側に近い箇所で冷媒が全て蒸発してガス冷媒となれば、室外熱交換器２３の冷媒流路における上記冷媒が全て蒸発する箇所から冷媒出口側までの間は、ガス冷媒の温度が上昇して冷媒過熱度が高い状態となる。このような状態となれば、室外熱交換器２３の冷媒流路における冷媒が全て蒸発する箇所から室外熱交換器２３の冷媒出口側では、室外熱交換器２３に流入する外気の温度と、冷媒が全て蒸発する箇所から室外熱交換器２３の冷媒出口側までの間を流れる冷媒の温度との温度差が小さくなる、あるいは、温度差がなくなる。このため、室外熱交換器２３の冷媒流路における冷媒が全て蒸発する箇所から室外熱交換器２３の冷媒出口側との間で冷媒と外気との熱交換が行えず、室外熱交換器２３を効率よく使用できないという問題があった。
If all the refrigerant evaporates at a location near the refrigerant inlet side in the refrigerant flow path of the
そこで、本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転を行っているときに、各室内機５で要求される暖房能力の合計値である合計要求能力を室外機２の定格能力で除した値である能力比が閾能力比、例えば、０．２５以下である場合は低負荷暖房運転であると判断する。そして、低負荷暖房運転時の室外機ファン２８の回転数を、能力比が閾能力比より大きい場合（以降、低負荷暖房運転と区別するために通常暖房運転と記載する場合がある）の最大回転数よりも低い所定回転数とする。尚、最大回転数が本発明の第１回転数であり、最大回転数よりも低い所定回転数が本発明の第２回転数である。
Therefore, in the
ここで、閾能力比は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものであり、能力比が閾能力比以下となるような各室内機５の要求する暖房能力の合計値では、前述した圧縮機２１への液バック防止のために室外機ファン２８の回転数を最大回転数としているときに、室外熱交換器２３の冷媒流路における冷媒入口側に近い箇所で冷媒が全て蒸発してガス冷媒となることに起因して、室外熱交換器２３を効率よく使用できない状態となることは判明している値である。
Here, the threshold capacity ratio is obtained by performing a test or the like in advance and is stored in the
図２に示すのは、室外機２の室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている室内機要求能力テーブル３００である。この室内機要求能力テーブル３００には、１０台の室内機５（室内機要求能力テーブル３００では、１〜１０の番号が付与されている）毎に、各室内機５の運転状態（運転ｏｒ停止）と、冷房運転時あるいは暖房運転時の各室内機５で要求される要求能力（単位：ＫＷ。以降、要求能力Ａｉと記載する）とが、それぞれ記憶されている。また、室内機要求能力テーブル３００には、各室内機５の要求能力の合計値である合計要求能力（単位：ＫＷ。以降、合計要求能力Ａｉａｄｄと記載する）と、この合計要求能力Ａｉａｄｄを室外機２の定格能力（単位：ＫＷ。以降、定格能力Ａｏと記載する）で除した値を能力比（以降、能力比Ｄと記載する）とが、それぞれ記憶されている。
FIG. 2 shows an indoor unit required capacity table 300 stored in the
ここで、室内機要求能力テーブル３００の各室内機５の運転状態は、各室内機５において使用者が運転を開始／停止する度に各室内機５からその旨を含む信号が送信され、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が、この信号を通信部２３０を介して取り込む度に信号を送信した室内機５の運転状態を、取り込んだ信号に含まれる内容に基づいて更新する。
Here, as for the operation state of each
また、室内機要求能力テーブル３００の各室内機５の要求能力Ａｉは、各室内機５において使用者が要求能力Ａｉを変更すれば各室内機５からその旨を含む信号が送信され、ＣＰＵ２１０が、この信号を通信部２３０を介して取り込む度に信号を送信した室内機５の要求能力Ａｉを、取り込んだ信号に含まれる内容に基づいて更新する。そして、室内機要求能力テーブル３００の合計要求能力Ａｉａｄｄと能力比Ｄとについては、各室内機５の要求能力Ａｉが更新される度に、ＣＰＵ２１０がそれぞれを算出して新しい値に更新する。
In addition, the required capacity Ai of each
尚、図２に示す室内機要求能力テーブル３００では、一例として空気調和装置１が暖房運転を行っているときの状態を示しており、１０台の室内機５のうち番号が３，５、および、８の室内機５は暖房運転を行っていないか、あるいは、サーモオフとなっているため、運転状態が「停止」となっている。また、番号が３，５、および、８以外の各室内機５は暖房運転を行っているため、運転状態が「運転」となっている。要求能力Ａｉについては、現在が暖房運転であるため、「冷房」の要求能力Ａｉが全て「-----」つまりは値がない状態となっている。また、「暖房」の要求能力Ａｉについては、運転をしている室内機５に対応する要求能力Ａｉがそれぞれ図２に示す値となっており、停止している室内機５の要求能力Ａｉは「-----」となっている。
In addition, in the indoor unit required capacity table 300 shown in FIG. 2, the state when the
そして、合計要求能力Ａｉａｄｄは、暖房運転を行っている室内機５の要求能力Ａｉを全て加算した値である４．６ＫＷとなっており、能力比Ｄは，この合計要求能力Ａｉａｄｄ：４．６ＫＷを室外機２の定格能力Ａｏ：２０ＫＷで除した値である０．２３となっている。つまり、図２の室内機要求能力テーブル３００では、能力比Ｄが０．２３であり０．２５より小さい値なので、各室内機５の要求能力が室内機要求能力テーブル３００に示す状態である場合は、低負荷暖房運転となる。
The total required capacity Aiadd is 4.6 kW which is a value obtained by adding all the required capacities Ai of the
前述したように、本実施形態の空気調和装置１では、能力比Ｄが閾能力比（以降、閾能力比Ｄｔと記載する。閾能力比Ｄｔは、例えば、前述したように０．２５）より大きい場合は、通常暖房運転を行っている状態であるとし、室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように室外機膨張弁２４の開度を調整しつつ、室外機ファン２８を最大回転数、例えば、９００ｒｐｍで駆動する。通常暖房運転時は、室外機ファン２８を最大回転数で駆動することで、圧縮機２１への液バックを防いでいる。
As described above, in the
一方、能力比Ｄが閾能力比Ｄｔ以下である場合は、低負荷暖房運転を行っている状態であるとし、目標冷媒過熱度は変更せずに室外機ファン２８の回転数を所定回転数、例えば、５００ｒｐｍとする。室外機ファン２８の回転数を最大回転数より低い所定回転数とすると、回転数を最大回転数としている場合と比べて、室外熱交換器２３に流入する外気の量が少なくなる。ここで、室外機ファン２８の所定回転数は、予め試験などを行って求められて、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものであり、低負荷暖房運転時に室外機ファン２８の回転数を所定回転数としても、室外熱交換器２３の冷媒流路における冷媒入口側に近い箇所で、全て蒸発してガス冷媒とならないことが判明している回転数である。
On the other hand, when the capacity ratio D is equal to or less than the threshold capacity ratio Dt, it is assumed that the low load heating operation is being performed, and the rotational speed of the
これにより、低負荷暖房運転時に室外機ファン２８を最大回転数とする場合と比べて、室外熱交換器２３における冷媒と外気との熱交換量が減少する。このため、室外熱交換器２３の冷媒流路における冷媒入口側に近い箇所で、全て蒸発してガス冷媒となって、室外熱交換器２３の冷媒流路における冷媒が全て蒸発した箇所から室外熱交換器２３の冷媒出口側の間で冷媒と外気との熱交換が行えなくなる、ということが発生しない。従って、低負荷暖房運転時であっても、室外熱交換器２３を効率よく使用できる。
Thereby, compared with the case where the
尚、低負荷暖房運転時に室外機ファン２８を最大回転数より低い所定回転数とすれば、圧縮機２１への液バックが懸念されるが、低負荷暖房運転時では通常暖房運転時より合計要求能力Ａｉａｄｄが小さく、これにより圧縮機２１の回転数も低くされているため、冷媒回路１０における冷媒循環量が通常暖房運転時と比べて少なくなっている。これにより、低負荷暖房運転時に室外機ファン２８を最大回転数より低い所定回転数として室外熱交換器２３に流入する外気の量を少なくしても、室外熱交換器２３に流入する冷媒量が、通常暖房運転時つまりは圧縮機２１の回転数が高いときに室外機膨張弁２４の開度を大きくした場合と比べて少ないので、液バックが発生する可能性は低い。
In addition, if the
また、低負荷暖房運転時に室外機ファン２８を最大回転数より低い所定回転数とすれば、室外機ファン２８が最大回転数とされているときと比べて、室外熱交換器２３に流入する外気の量が少なくなることに起因して、室外熱交換器２３の温度が低下して室外熱交換器２３で霜が発生しやすくなる。そこで、本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転時に熱交温度センサ３５で検出する冷媒温度である熱交入口温度が予め定められた閾熱交入口温度（例えば、３℃）以下である場合、あるいは、外気温度センサ３６で検出する外気温度が予め定められた閾外気温度（例えば、３℃）以下である場合は、低負荷暖房運転であっても室外機ファン２８の回転数を所定回転数としない。
In addition, if the
これにより、低負荷暖房運転時に頻繁に暖房運転から除霜運転に切り替わって、暖房運転が頻繁に中断されることを防いでいる。ここで、閾熱交出口温度と閾外気温度とは、各々が試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものであり、低負荷暖房運転において室外ファン２８の回転数を所定回転数としたときに、熱交入口温度が閾熱交入口温度より高い温度である、および、外気温度が閾外気温度より高い温度であれば、室外ファン２８の回転数を所定回転数としたことに起因して室外熱交換器２３で霜が発生しないことが確認できている温度である。
As a result, the heating operation is frequently switched from the heating operation to the defrosting operation during the low-load heating operation, thereby preventing the heating operation from being frequently interrupted. Here, the threshold heat exchange outlet temperature and the threshold outdoor air temperature are obtained by performing tests and the like, and are stored in the
＜暖房運転時の室外機ファンの駆動制御に関わる処理の流れ＞
次に、図３を用いて、空気調和装置１が暖房運転を行う際の、室外機ファン２８の駆動制御に関わる処理の流れについて説明する。図３に示すのは、暖房運転時の室外機ファン２８の駆動制御において、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が行う処理を示すフローチャートである。図３において、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。尚、図３では、本発明に関わる処理のみに言及しており、空気調和装置１に関わるその他の一般的な制御については、記載と説明を省略する。
<Flow of processing related to drive control of outdoor unit fan during heating operation>
Next, the flow of processing related to the drive control of the
尚、図３では、前述した要求能力Ａｉ、合計要求能力Ａｉａｄｄ、能力比Ｄ、閾能力比Ｄｔのそれぞれに加えて、室外ファン２８の回転数をＲｆ、室外ファン２８の最大回転数をＲｆｍａｘ、室外ファン２８の所定回転数をＲｆｔ、暖房運転時に熱交温度センサ３５で検出する冷媒温度である熱交入口温度をＴｅｉ、閾熱交入口温度をＴｅｉｔ、外気温度センサ３６で検出する外気温度をＴｏ、閾外気温度をＴｏｔとしている。
In addition, in FIG. 3, in addition to the above-mentioned required capacity Ai, total required capacity Aiadd, capacity ratio D, and threshold capacity ratio Dt, the rotational speed of the
まず、ＣＰＵ２１０は、使用者の運転指示が暖房運転であるか否かを判断する（ＳＴ１）。運転指示が暖房運転でなければ（ＳＴ１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、冷房運転開始処理を実行する（ＳＴ１７）。ここで、冷房運転開始処理とは、ＣＰＵ２１０が四方弁２２を操作して冷媒回路１０を冷房サイクルとすることであり、空気調和装置１が停止している状態から冷房運転を行う場合、もしくは、暖房運転から冷房運転に切り替える場合に行われる処理である。
First, the
次に、ＣＰＵ２１０は、冷房運転制御を開始して（ＳＴ１８）、ＳＴ１３に処理を進める。冷房運転制御では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を各室内機５で要求される冷房運転時の要求能力Ａｉに応じた回転数で駆動するとともに、室外機ファン２８を圧縮機２１の回転数に応じた回転数で駆動する。また、ＣＰＵ２１０は、室外機膨張弁２４の開度を全開とする。さらには、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して、各室内機５に室内機膨張弁５２の開度調整や室内機ファン５５の駆動制御を開始するよう指示する。
Next, the
ＳＴ１において、運転指示が暖房運転であれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、暖房運転開始処理を実行する（ＳＴ２）。暖房運転開始処理とは、ＣＰＵ２１０が四方弁２２を操作して冷媒回路１０を暖房サイクルとすることであり、空気調和装置１が停止している状態から暖房運転を行う場合、もしくは、冷房運転から暖房運転に切り替える場合に行われる処理である。
In ST1, if the operation instruction is the heating operation (ST1-Yes), the
次に、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して各室内機５から要求能力Ａｉを取り込む（ＳＴ３）。前述したように、要求能力Ａｉは、各室内機５で変更される度に各室内機５から送信され、ＣＰＵ２１０は、変更された要求能力Ａｉを受信する度に、記憶部２２０に記憶している室内機要求能力テーブル３００の要求能力Ａｉを更新する。
Next, the
次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３で取り込んだ各要求能力Ａｉを加算して合計要求能力Ａｉａｄｄを算出し（ＳＴ４）、ＳＴ４で算出した合計要求能力Ａｉａｄｄを記憶部２２０に記憶している室外機２の定格能力Ａｏで除して能力比Ｄを算出する（ＳＴ５）。前述したように、ＣＰＵ２１０は、室内機要求能力テーブル３００で要求能力Ａｉが更新される度に、合計要求能力Ａｉａｄｄと能力比Ｄとを算出して室内機要求能力テーブル３００の合計要求能力Ａｉａｄｄと能力比Ｄとを更新する。
Next, the
次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４で算出した合計要求能力Ａｉａｄｄに応じた回転数で圧縮機２１を駆動する（ＳＴ６）。次に、ＣＰＵ２１０は、吸入圧力Ｐｓと吸入温度Ｔｓとを取り込む（ＳＴ７）。ＣＰＵ２１０は、吸入圧力センサ３２で検出した吸入圧力Ｐｓと、吸入温度センサ３４で検出した吸入温度Ｔｓとを、センサ入力部２４０を介して定期的（例えば、３０秒毎）に取り込み、記憶部２２０に記憶している。
Next, the
次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ７で取り込んだ吸入圧力を用いて低圧飽和温度つまり室外熱交換器２３における蒸発温度を求め、求めた蒸発温度から吸入温度Ｔｓを減じて、室外熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒過熱度ＳＨを算出する（ＳＴ８）。
Next, the
次に、ＣＰＵ２１０は、目標冷媒過熱度制御を実行する（ＳＴ９）。ここで、目標冷媒過熱度制御とは、ＳＴ８で求めた冷媒過熱度ＳＨが記憶部２２０に記憶している目標冷媒過熱度となるように、室外機膨張弁２４の開度を調整することであり、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ８で求めた冷媒過熱度と記憶部２２０から読み出した目標冷媒過熱度との差分に応じて、室外機膨張弁２４の開度を増減する。
Next, CPU210 performs target refrigerant superheat degree control (ST9). Here, the target refrigerant superheat degree control is performed by adjusting the opening degree of the outdoor
次に、ＣＰＵ２１０は、熱交出口温度Ｔｅｉと外気温度Ｔｏとを取り込む（ＳＴ１０）。ＣＰＵ２１０は、熱交温度センサ３５で検出した熱交出口温度Ｔｅｉと、外気温度センサ３６で検出した外気温度Ｔｏとを、センサ入力部２４０を介して定期的（例えば、３０秒毎）に取り込み、記憶部２２０に記憶している。
Next, the
次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５で算出した能力比Ｄが閾能力比Ｄｔ以下である、および、ＳＴ１０で取り込んだ熱交出口温度Ｔｅｉが閾熱交出口温度Ｔｅｉｔより高い、および、ＳＴ１０で取り込んだ外気温度Ｔｏが閾外気温度Ｔｏｔより高い、の全ての条件も満たすか否かを判断する（ＳＴ１１）。
Next, the
能力比Ｄが閾能力比Ｄｔ以下でない、または、熱交出口温度Ｔｅｉが閾熱交出口温度Ｔｅｉｔより低い、または、外気温度Ｔｏが閾外気温度Ｔｏｔより低い場合は（ＳＴ１１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、室外ファン２８の回転数Ｒｆを最大回転数ＲＦｍａｘとして（ＳＴ１６）、ＳＴ１３に処理を進める。
When the capacity ratio D is not less than the threshold capacity ratio Dt, or when the heat exchange outlet temperature Tei is lower than the threshold heat exchange outlet temperature Teit, or when the outside air temperature To is lower than the threshold outside air temperature Tot (ST11-No), the
能力比Ｄが閾能力比Ｄｔ以下である、および、熱交出口温度Ｔｅｉが閾熱交出口温度Ｔｅｉｔより高い、および、外気温度Ｔｏが閾外気温度Ｔｏｔより高い、のいずれの条件も満たす場合は（ＳＴ１１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、室外ファン２８の回転数Ｒｆを所定回転数ＲＦｔとして（ＳＴ１２）、ＳＴ１３に処理を進める。
When the capacity ratio D is equal to or less than the threshold capacity ratio Dt, the heat exchange outlet temperature Tei is higher than the threshold heat exchange outlet temperature Teit, and the outside air temperature To is higher than the threshold outside air temperature Tot. (ST11-Yes), the
次に、ＣＰＵ２１０は、使用者による運転モード切替指示があるか否かを判断する（ＳＴ１３）。ここで、運転モード切替指示とは、暖房運転から冷房運転への切り替え、あるいは、冷房運転から暖房運転への切り替えを指示するものである。
Next,
運転モード切替指示がある場合は（ＳＴ１３−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１に処理を戻す。運転モード切替指示がない場合は（ＳＴ１３−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、使用者による運転停止指示があるか否かを判断する（ＳＴ１４）。運転停止指示とは、全ての室内機５ａ〜５ｃが運転を停止することを指示すものである。
When there is an operation mode switching instruction (ST13-Yes), the
運転停止指示があれば（ＳＴ１４−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、運転停止処理を実行し（ＳＴ１５）、処理を終了する。運転停止処理では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１や室外機ファン２８を停止するとともに室外機膨張弁２４を全閉とする。また、ＣＰＵ２１０は、各室内機５に対し通信部２３０を介して運転を停止する旨の運転停止信号を送信する。運転停止信号を受信した各室内機５は、室内機膨張弁５２を全閉とするとともに、室内機ファン５５を停止する。
If there is an operation stop instruction (ST14-Yes), the
ＳＴ１４において、運転停止指示がなければ（ＳＴ１４−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在の運転が暖房運転であるか否かを判断する（ＳＴ１９）。現在の運転が暖房運転であれば（ＳＴ１９−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３に処理を戻す。現在の運転が暖房運転でなければ（ＳＴ１９−Ｎｏ）、すなわち、現在の運転が冷房運転であれば、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１８に処理を戻す。
If there is no operation stop instruction in ST14 (ST14-No),
以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転を行っているときに低負荷暖房運転となっている場合は、室外ファン２８の回転数Ｒｆを最大回転数Ｒｆｍａｘより低い回転数である所定回転数Ｒｆｔとする。これにより、低負荷暖房運転時に室外熱交換器２３を効率よく使用することができる。
As described above, in the air-
１ 空気調和装置
２ 室外機
５ 室内機
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２４ 室外機膨張弁
２８ 室外機ファン
３２ 吸入圧力センサ
３４ 吸入温度センサ
５１ 室内熱交換器
５２ 室内機膨張弁
５５ 室内機ファン
２００ 室外機制御手段
２１０ ＣＰＵ
Ａｉ 要求能力
Ａｉａｄｄ 合計要求能力
Ｄ 能力比
Ｄｔ 閾能力比
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｄ１ 第１吐出圧力
Ｐｄ２ 第２吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｔｓ 吸入温度
Ｔｅｉ 熱交入口温度
Ｔｅｉｔ 閾熱交入口温度
Ｔｏ 外気温度
Ｔｏｔ 閾外気温度
ＳＨ 冷媒過熱度
ＳＨｐ１ 第１目標値
ＳＨｐ２ 第２目標値
DESCRIPTION OF
Ai required capacity Aiadd total required capacity D capacity ratio Dt threshold capacity ratio Ps suction pressure Pd1 first discharge pressure Pd2 second discharge pressure Ps suction pressure Ts suction temperature Tei heat inlet temperature Teit threshold heat inlet temperature To outside temperature Tot threshold outside air Temperature SH Refrigerant superheat SHp1 First target value SHp2 Second target value
Claims (3)
室内熱交換器と、室内機膨張弁とを有する複数台の室内機と、
前記室外機ファンの駆動制御を行う制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記室外熱交換器を蒸発器として機能させるとともに、前記各室内熱交換器を凝縮器として機能させる暖房運転を行うとき、
前記各室内機の要求能力の合計値である合計要求能力を前記室外機の定格能力で除した能力比を算出し、
前記能力比が前記閾能力比より大きい場合は、前記室外ファンの回転数を第１回転数とし、
前記能力比が前記閾能力比より小さい場合は、前記室外ファンの回転数を前記第１回転数より低い回転数である第２回転数とする、
ことを特徴とする空気調和装置。 An outdoor unit having a compressor, an outdoor heat exchanger, an outdoor unit expansion valve, and an outdoor unit fan;
A plurality of indoor units having an indoor heat exchanger and an indoor unit expansion valve;
Control means for controlling the driving of the outdoor unit fan;
Have
The control means includes
When performing the heating operation of causing the outdoor heat exchanger to function as an evaporator and causing each of the indoor heat exchangers to function as a condenser,
Calculate the capacity ratio obtained by dividing the total required capacity, which is the total value of the required capacity of each indoor unit, by the rated capacity of the outdoor unit,
If the capacity ratio is greater than the threshold capacity ratio, the outdoor fan speed is set to the first speed,
When the capacity ratio is smaller than the threshold capacity ratio, the outdoor fan rotation speed is set to a second rotation speed that is lower than the first rotation speed.
An air conditioner characterized by that.
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。 The first rotation speed is a maximum rotation speed of the outdoor fan.
The air conditioner according to claim 1.
前記制御手段は、
前記熱交入口温度検出手段で検出した熱交入口温度が予め定められた閾熱交入口温度より低い温度である、あるいは、前記外気温度検出手段で検出した外気温度が予め定められた閾外気温度より低い温度である場合は、前記能力比が前記閾能力比より小さい場合であっても前記室外ファンの回転数を第１回転数とする、
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の空気調和装置。 Heat exchange inlet temperature detection means for detecting a heat exchange inlet temperature that is a temperature of a refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger when the outdoor heat exchanger functions as an evaporator, and an outside air temperature detection means for detecting the outside air temperature And
The control means includes
The heat exchange inlet temperature detected by the heat exchange inlet temperature detection means is a temperature lower than a predetermined threshold heat exchange inlet temperature, or the outside air temperature detected by the outside air temperature detection means is a predetermined threshold outside air temperature. When the temperature is lower, even if the capacity ratio is smaller than the threshold capacity ratio, the rotational speed of the outdoor fan is the first rotational speed.
The air conditioning apparatus according to any one of claims 1 and 2.
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