JP2021156522A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示されるように、冷凍サイクル装置100は、主として、熱源側ユニット10と、利用側ユニット20と、連絡配管30とを備える。冷凍サイクル装置100は、ヒートポンプ装置として用いられる。本実施形態では、冷凍サイクル装置100は、冷房運転及び暖房運転を行う空気調和装置として用いられる。
(2−1)熱源側ユニット10
熱源側ユニット10は、熱源として機能するヒートポンプユニットである。熱源側ユニット10は、主として、圧縮機11と、四路切換弁12と、熱源側熱交換器13と、プロペラファン14と、膨張機構15と、アキュームレータ16と、熱源側制御部19とを有する。
圧縮機11は、低圧ガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧ガス冷媒を吐出する。圧縮機11は、圧縮機モータ11aを有する。圧縮機モータ11aは、冷媒の圧縮に必要な動力を圧縮機11に供給する。
四路切換弁12は、熱源側ユニット10の内部配管の接続状態を切り替える。冷凍サイクル装置100が冷房運転を行う場合、四路切換弁12は、図1の実線で示される接続状態を実現する。冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、四路切換弁12は、図1の破線で示される接続状態を実現する。
熱源側熱交換器13は、冷媒回路102を循環する冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体13aを有する。
プロペラファン14は、熱源側熱交換器13による熱交換を促進する空気流を形成する。熱源側熱交換器13は、プロペラファン14により形成される空気流の空気と、冷媒との間で熱交換を行う。プロペラファン14は、プロペラファンモータ14aに接続される。プロペラファンモータ14aは、プロペラファン14を動かすために必要な動力をプロペラファン14に供給する。
膨張機構15は、開度調整が可能な電子膨張弁である。膨張機構15は、熱源側ユニット10の内部配管を流れる冷媒を減圧させる。膨張機構15は、熱源側ユニット10の内部配管を流れる冷媒の流量を制御する。
アキュームレータ16は、圧縮機11の吸入側の配管に設置される。アキュームレータ16は、冷媒回路102を流れる気液混合冷媒を、ガス冷媒と液冷媒とに分離して、液冷媒を貯留する。アキュームレータ16で分離されたガス冷媒は、圧縮機11の吸入ポートに送られる。
熱源側制御部19は、CPU及びメモリ等を有するマイクロコンピュータである。熱源側制御部19は、圧縮機モータ11a、四路切換弁12、プロペラファンモータ14a及び膨張機構15等を制御する。
利用側ユニット20は、冷凍サイクル装置100の利用者に冷熱又は温熱を提供する。利用側ユニット20は、主として、利用側熱交換器22と、利用側ファン23と、液閉鎖弁24と、ガス閉鎖弁25と、利用側制御部29とを有する。
利用側熱交換器22は、冷媒回路102を循環する冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器本体(図示せず)を有する。
利用側ファン23は、利用側熱交換器22による熱交換を促進する空気流を形成する。利用側熱交換器22は、利用側ファン23により形成される空気流の空気と、冷媒との間で熱交換を行う。利用側ファン23は、利用側ファンモータ23aに接続される。利用側ファンモータ23aは、利用側ファン23を動かすために必要な動力を利用側ファン23に供給する。
液閉鎖弁24は、冷媒流路を遮断することが可能な弁である。液閉鎖弁24は、利用側熱交換器22と膨張機構15との間に設置される。液閉鎖弁24は、例えば、冷凍サイクル装置100の設置時等において、作業者によって開閉される。
ガス閉鎖弁25は、冷媒流路を遮断することが可能な弁である。ガス閉鎖弁25は、利用側熱交換器22と四路切換弁12との間に設置される。ガス閉鎖弁25は、例えば、冷凍サイクル装置100の設置時等において、作業者によって開閉される。
利用側制御部29は、CPU及びメモリ等を有するマイクロコンピュータである。利用側制御部29は、利用側ファンモータ23a等を制御する。
連絡配管30は、熱源側ユニット10と利用側ユニット20との間を移動する冷媒を案内する。連絡配管30は、液連絡配管31と、ガス連絡配管32とを有する。
液連絡配管31は、主として、液冷媒又は気液二相冷媒を案内する。液連絡配管31は、液閉鎖弁24と熱源側ユニット10とを接続する。
ガス連絡配管32は、主として、ガス冷媒を案内する。ガス連絡配管32は、ガス閉鎖弁25と熱源側ユニット10とを接続する。
冷凍サイクル装置100に用いられる冷媒は、熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22において、凝縮又は蒸発等の相転移を伴う変化を生じる。しかし、冷媒は、熱源側熱交換器13及び利用側熱交換器22において、必ずしも相転移を伴う変化を生じなくてもよい。
冷凍サイクル装置100が冷房運転を行う場合、冷媒は、図1の矢印Cの方向である第1方向に循環する。この場合、熱源側熱交換器13の熱交換器本体13a、及び、利用側熱交換器22の熱交換器本体は、それぞれ、放熱器及び吸熱器として機能する。
冷凍サイクル装置100が暖房運転を行う場合、冷媒は、図1の矢印Wの方向である第2方向に循環する。この場合、熱源側熱交換器13の熱交換器本体13a、及び、利用側熱交換器22の熱交換器本体は、それぞれ、吸熱器及び放熱器として機能する。
図2に示されるように、熱源側熱交換器13は、複数の熱交換器本体13aと、複数の冷媒配管13bと、1つの分岐部13dと、1つの温度検出部17とを有する。冷媒配管13bは、熱交換器本体13aを通過する。それぞれの熱交換器本体13aには、1つの冷媒配管13bが通過している。冷媒配管13bは、熱交換器本体13aにおいて熱交換される冷媒が内部を流れる配管である。
冷凍サイクル装置100は、熱源側熱交換器13の温度を非接触で面測定する温度検出部17を備える。温度検出部17は、熱源側熱交換器13の各冷媒配管13bの出口付近の表面温度を検出する。熱源側制御部19は、温度の検出結果に基づいて、各冷媒配管13bにおける冷媒の流量を予測し、各冷媒配管13bに取り付けられている流量調整部13cの電磁弁の開度を制御する。
(6−1)変形例A
利用側熱交換器22は、実施形態の熱源側熱交換器13と同様に、複数の熱交換器本体を有してもよい。この場合、利用側熱交換器22は、実施形態の熱源側熱交換器13と同様に、熱交換器本体を通過する複数の冷媒配管と、複数の冷媒配管に冷媒を分流させる分岐部と、各冷媒配管に取り付けられる流量調整部と、温度検出部とをさらに有してもよい。言い換えると、利用側熱交換器22は、図2及び図3に示される熱源側熱交換器13と同様の構成及び機能を有してもよい。この場合、利用側制御部29は、利用側熱交換器22の温度検出部が非接触で検出した各冷媒配管の温度に基づいて、各冷媒配管の流量調整部を制御する。
実施形態は、熱源側熱交換器13が吸熱器として機能する場合における熱源側制御部19の制御に関する。しかし、熱源側熱交換器13が放熱器として機能する場合、熱源側制御部19は、実施形態とは異なる制御を行ってもよい。具体的には、熱源側制御部19は、複数の冷媒配管13bの中で相対的に温度が高い冷媒配管13bを流れる冷媒の流量が減少し、又は、相対的に温度が低い冷媒配管13bを流れる冷媒の流量が増加するように、流量調整部13cを制御してもよい。
温度検出部17は、複数の冷媒配管13bのそれぞれの温度を、単センサを走査して線測定することにより検出してもよい。この場合、温度検出部17は、熱源側熱交換器13の所定の検出領域において、非接触の温度センサを所定の経路に沿って走査することで、複数の冷媒配管13bの表面温度を検出する。図5には、単センサの走査の軌跡Sの一例が示されている。図6には、単センサの走査による測定データの一例が示されている。図6において、横軸は、走査時間であり、縦軸は、検出温度である。図6は、図4に示されるマトリックス状のデータを、図5に示されるように右側(ヘッダ13p側)から左側(流量調整部13c側)に向かって線形に展開したデータに相当する。
熱源側熱交換器13において、流量調整部13cの数は、複数の冷媒配管13bの数より1小さい数であってもよい。この場合、熱源側熱交換器13は、流量調整部13cを有さない冷媒配管13bを1つ有する。流量調整部13cを有さない冷媒配管13bの流動抵抗は、例えば、他の冷媒配管13bの流量調整部13cの設計によって調整可能である。
熱源側熱交換器13は、複数の分岐部13dを有してもよい。この場合、分岐部13dと配管との接続の状態に応じて、各冷媒配管13bを通過する冷媒の流動抵抗及び流量等をある程度調整することができる。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
13 熱源側熱交換器
13b 冷媒配管
13c 流量調整部
15 膨張機構
17 温度検出部
19 熱源側制御部(制御部)
22 利用側熱交換器
100 冷凍サイクル装置
102 冷媒回路
Claims (6)
- 圧縮機(11)、熱源側熱交換器(13)、膨張機構(15)及び利用側熱交換器(22)が順に接続された冷媒回路(102)を備える冷凍サイクル装置であって、
複数地点の温度を非接触で検出する温度検出部(17)と、
制御部(19)と、
を備え、
前記熱源側熱交換器及び前記利用側熱交換器の少なくとも1つは、
熱交換される冷媒が内部を流れる複数の冷媒配管(13b)と、
前記複数の冷媒配管のそれぞれを流れる冷媒の流量を調整するための流量調整部(13c)と、
を有し、
前記温度検出部は、前記複数の冷媒配管のそれぞれの温度を検出し、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、前記流量調整部を制御する、
冷凍サイクル装置(100)。 - 前記流量調整部は、前記複数の冷媒配管の少なくとも1つに設けられる、開度を調整可能な弁を含み、
前記制御部は、前記温度検出部が検出した温度に基づいて、それぞれの前記弁の開度を調整する、
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記温度検出部は、前記複数の冷媒配管のそれぞれの温度を、アレイセンサを用いて面測定することにより検出する、
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記温度検出部は、前記複数の冷媒配管のそれぞれの温度を、単センサを走査して線測定することにより検出する、
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記温度検出部は、前記複数の冷媒配管のそれぞれの表面温度を測定する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御部は、
前記熱源側熱交換器又は前記利用側熱交換器が吸熱器として機能するとき、前記複数の冷媒配管の中で相対的に温度が高い配管を流れる冷媒の流量が増加し、又は、相対的に温度が低い配管を流れる冷媒の流量が減少するように、前記流量調整部を制御し、
前記熱源側熱交換器又は前記利用側熱交換器が放熱器として機能するとき、前記複数の冷媒配管の中で相対的に温度が高い配管を流れる冷媒の流量が減少し、又は、相対的に温度が低い配管を流れる冷媒の流量が増加するように、前記流量調整部を制御する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
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