JP3849468B2

JP3849468B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP3849468B2
Application number: JP2001210455A
Authority: JP
Inventors: 宜正石川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: JP2003028519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内機と室外機を接続配管で接続した、分離型の空気調和機の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来分離型の空気調和機において電動膨張弁によって冷凍サイクルの冷媒循環量を制御する方法としては、例えば特許第２９２１２５４号公報を挙げることができる。
【０００３】
この従来例においては、蒸発温度と凝縮温度と圧縮機単体の傾斜特性線により、モリエル線図上から目標吐出温度を設定し、圧縮機の吐出温度が目標吐出温度になるよう電動膨張弁によって冷媒循環量を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年省エネルギや快適性といった観点から、圧縮機の回転数が大きく変化するインバータを搭載した分離型の空気調和機が多く普及している。また設置自由度の拡大という観点から接続可能な配管長に関しても、より短く、あるいはより長くまで接続できるよう要求されている。
【０００５】
しかしながらこのような空気調和機においては、インバータにより冷媒循環量が大きく変化し、更に接続配管長も大きく変化するため、図４に示す冷媒循環量と配管長の圧損関係のように、暖房運転時に凝縮器の圧力と圧縮機の吐出側圧力との差（以後圧損という）も大きく変化する。
【０００６】
その結果、蒸発温度と凝縮温度を把握するだけで目標吐出温度を設定し吐出温度制御を行っても、接続配管の圧損影響で吸入部での圧力・温度配管長などの影響を受けて変動し、圧縮機の吸入側の冷媒過熱度ＳＨを適正過熱度ＳＨｍに保つことが困難であった。
【０００７】
一般に圧縮機の吸入側の冷媒過熱度が適正過熱度ＳＨｍ（冷媒の種類、運転モード、運転周波数などにより変化する）に保たれていれば、圧縮機の運転効率が高くなり、システムとしても効率的な運転が可能となる。しかし吸入部での冷媒過熱度が大きくなりすぎると、圧縮機の負荷は小さくなるものの、冷媒循環量が減少して必要な空調能力に対して能力不足となる課題が生じる。
【０００８】
一方吸入冷媒が湿り過ぎる（冷媒過熱度がとれていない状態）と蒸発器からの液バックが生じる可能性があり、圧縮機の信頼性が低下するという課題が生じる。
【０００９】
そこで蒸発温度と吸入温度との差により検出した吸入側の冷媒過熱度が所定値範囲から外れたら目標吐出温度を修正するという方法もある。
【００１０】
しかし、この方法では運転条件（例えば圧縮機の回転数）が変わった場合には目標吐出温度を修正することで吸入側の冷媒過熱度を修正することはできても、施工条件（配管長）が変わった場合には吸入側の冷媒過熱度を修正することはできない。
【００１１】
そこで、施工時にスイッチ等で施工者が確実に実配管長を設定する必要があり、製品コストが上がる、施工時間が長くなるといった課題が生じる。
【００１２】
そこで本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吐出温度制御で暖房運転を行う場合に、様々な運転条件下や施工条件下でも圧縮機の吐出側の冷媒圧力を高精度に推定することにより吸入側の冷媒過熱度を適正過熱度に制御し、運転効率を高め、必要能力を確保するとともに圧縮機の信頼性を高めることができる安価な空気調和機を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、容量可変形圧縮機と室外熱交換器と前記室外熱交換器の温度を検出する第１の温度検出手段と弁開度の制御可能な電動膨張弁とを有する室外機と、室内熱交換器と前記室内熱交換器の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する室内機と、前記室外機と前記室内機を接続する接続配管を有する空気調和機において、前記接続配管の配管長を予め記憶する記憶手段と、暖房運転時に前記第２の温度検出手段により検出された凝縮温度と前記記憶手段に記憶されている配管長と前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒圧力を推定する第１の推定手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段により検出された蒸発温度と前記圧縮機の回転数に基づき前記圧縮機の吸入冷媒圧力を算出するとともに、その吸入冷媒圧力と前記第１の推定手段により推定された吐出冷媒圧力に基づいて前記圧縮機の目標吐出温度を算出する目標吐出温度算出手段と、前記電動膨張弁の開度を制御することにより、前記目標吐出温度を目指して、前記第３の温度検出手段により検出される吐出温度を変更させる膨張弁制御手段とを備えたものである。
【００１４】
このように、凝縮器圧力に圧損を考慮することで運転条件が変化しても圧縮機の吐出冷媒圧力を高精度に推定することができ、その高精度に推定された吐出冷媒圧力を使って目標吐出温度を算出し吐出温度を制御するため、運転条件が変化しても高精度に実際の吸入冷媒過熱度を適正過熱度に制御することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、容量可変形圧縮機と室外熱交換器と前記室外熱交換器の温度を検出する第１の温度検出手段と弁開度の制御可能な電動膨張弁とを有する室外機と、室内熱交換器と前記室内熱交換器の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する室内機と、前記室外機と前記室内機を接続する接続配管を有する空気調和機において、前記接続配管の配管長を予め記憶する記憶手段と、暖房運転時に前記第２の温度検出手段により検出された凝縮温度と前記記憶手段に記憶されている配管長と前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒圧力を推定する第１の推定手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段により検出された蒸発温度と前記圧縮機の回転数に基づき前記圧縮機の吸入冷媒圧力を算出するとともに、その吸入冷媒圧力と前記第１の推定手段により推定された吐出冷媒圧力に基づいて前記圧縮機の目標吐出温度を算出する目標吐出温度算出手段と、前記電動膨張弁の開度を制御することにより、前記目標吐出温度を目指して、前記第３の温度検出手段により検出される吐出温度を変更させる膨張弁制御手段とを備えたものである。
【００１６】
このように、凝縮器圧力に圧損を考慮することで運転条件が変化しても圧縮機の吐出冷媒圧力を高精度に推定することができ、その高精度に推定された吐出冷媒圧力を使って目標吐出温度を算出し吐出温度を制御するため、運転条件が変化しても高精度に実際の吸入冷媒過熱度を適正過熱度に制御することができる。
【００１７】
また、請求項２記載の本発明は、容量可変形圧縮機と室外熱交換器と前記室外熱交換器の温度を検出する第１の温度検出手段と弁開度を制御可能な複数の電動膨張弁とを有する室外機と、室内熱交換器と前記室内熱交換器の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する複数の室内機とを接続配管により並列に接続したマルチタイプの空気調和機において、前記各室内機への各接続配管の配管長を予め記憶する記憶手段と、暖房運転時に前記各室内機の前記第２の温度検出手段により検出された各凝縮温度と前記記憶手段に記憶されている各接続配管の配管長と前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒圧力を推定する第１の推定手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段により検出された蒸発温度と前記圧縮機の回転数に基づき前記圧縮機の吸入冷媒圧力を算出するとともに、前記吸入冷媒圧力と前記第１の推定手段により推定された吐出冷媒圧力に基づいて前記圧縮機の目標吐出温度を算出する目標吐出温度算出手段と、前記電動膨張弁の開度を制御することにより、前記目標吐出温度を目指して、前記第３の温度検出手段により検出される吐出温度を変更させる膨張弁制御手段とを備えたものである。
【００１８】
このように、マルチタイプの空気調和機においても、凝縮器圧力に圧損を考慮することで運転条件が変化しても圧縮機の吐出冷媒圧力を高精度に推定することができ、その高精度に推定された吐出冷媒圧力を使って目標吐出温度を算出し吐出温度を制御するため、運転条件が変化しても高精度に実際の吸入冷媒過熱度を適正過熱度に制御することができる。
【００１９】
また、請求項３記載の本発明は、圧縮機の吸入温度を検出する第４の温度検出手段と、目標吐出温度算出手段により算出された吸入冷媒圧力から飽和温度を求めるとともに、その飽和温度と前記第４の温度検出手段により検出された吸入温度とに基づき圧縮機の吸入冷媒過熱度を推定する第２の推定手段と、第３の温度検出手段により検出された吐出温度が前記目標吐出温度算出手段により算出された目標吐出温度に対し所定の範囲内にあり、かつ前記第２の推定手段により推定された前記吸入冷媒過熱度が所定の範囲から外れた場合に、予め記憶手段に記憶されている配管長を修正するものである。
【００２０】
このように、予め記憶されている配管長が実際に据付られている配管長と大きく異なる場合でも自動的に配管長を修正するため、修正を行う度に実際の配管長に近づくことになる。この結果、目標吐出温度が修正されるため、運転条件や施工条件が変化しても実際の吸入冷媒過熱度は適正過熱度近傍へと修正される。
【００２１】
また、請求項４記載の本発明は、配管長修正手段により修正された配管長が所定配管長から外れた場合、据付配管長が適切ではない旨を使用者に知らせる異常検出手段を備えたものである。
【００２２】
このように、実際に据付られている配管長が適正配管長から逸脱され、システムの運転に不具合が生じやすい場合に使用者にその旨を知らせることができ、この結果システムの重大な損傷等を間逃れることができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態の構成を示す構成図であり、室外機１と室内機２が接続配管８により接続され、冷凍サイクルを形成している。
【００２４】
図１において、室外機１にはインバータ駆動の容量可変形圧縮機３（以下単に圧縮機と称す）と室外熱交換器５と冷暖房切換用の四方弁４とが設けられる一方、室内機２には室内熱交換器７が設けられている。また、室外機１の液側主管には、例えばステッピングモータ等により弁開度を制御可能な電動膨張弁６が介装されている。
【００２５】
上記構成の冷凍サイクルにおいて、暖房時、圧縮機３から吐出された冷媒は、四方弁４より接続配管８のガス側配管を通って室内熱交換器７へと流れて、ここで室内空気と熱交換して凝縮液化し接続配管８の液側配管を通った後、電動膨張弁６を通過することにより減圧されて冷媒は蒸発しやすい状態となり、室外熱交換器５へと流れて室外空気と熱交換して蒸発した後、再び圧縮機３に吸入される。また、圧縮機３の回転数は、室内機２からの要求能力に応じて決定される（本発明と直接関係しないため、説明は省略する。）。
【００２６】
次に、圧縮機３の吐出冷媒圧力を推定する方法について説明する。まず第１の推定手段（マイクロコンピュータ）は室内熱交換器温度センサ１１により得られた凝縮温度Ｔｃからの圧力変換に基づき凝縮器圧力Ｐｃ（Ｔｃの関数）を求め、式（１）に示すように前記凝縮器圧力Ｐに圧損△Ｐを付加することにより吐出冷媒圧力Ｐｄを推定する。
【００２７】
ここで圧損△Ｐは、式（２）に示す圧縮機３の回転数Ｒと記憶手段（メモリ装置）に記憶されている接続配管８の長さＨ（例えば１０ｍ）とから推定する。
Ｐｄ＝Ｐｃ＋△Ｐ・・・・・式（１）
△Ｐ＝ａ×Ｒ² ×Ｈ・・・式（２）
このように、圧損を高精度で推定することで、吐出冷媒圧力も高精度に推定できる。
【００２８】
また図２は本発明の実施形態おけるマルチタイプの空気調和機の構成を示す構成図であり、マルチタイプの場合、第１の推定手段（マイクロコンピュータ）は記憶手段に記憶されている各配管長Ｈａ、Ｈｂ（ここでは２室マルチの空気調和機を例としてあげているので、添え字としてａ，ｂを使用している。以下、Ｔｃａ，Ｔｃｂ等も同様）から平均配管長Ｈｒ［＝（Ｈａ＋Ｈｂ）／２］を算出し、圧縮機３の平均回転数Ｒｒ（＝Ｒ／２）を算出するとともに、前記平均配管長Ｈｒと前記平均回転数Ｒｒから式（２）より１室当たりの平均圧損△Ｐｒを算出する。
【００２９】
そして、各室内機２の凝縮温度Ｔｃから平均凝縮温度Ｔｃｒ［＝（Ｔｃａ＋Ｔｃｂ）／２）］を算出し、前記平均凝縮温度Ｔｃｒからの圧力換算により平均凝縮器圧力Ｐｒを求め、前記平均凝縮器圧力Ｐｒと前記平均圧損△Ｐｒから式（１）より吐出冷媒圧力Ｐｄを推定する。このようにマルチタイプの空気調和機においては、平均配管長を用いて平均圧損を推定するため全体圧損を高精度に推定でき、その結果吐出冷媒圧力も高精度で推定できる。
【００３０】
次に吸入冷媒過熱度を間接的に制御する吐出温度制御について説明する。まず目標吐出温度算出手段（マイクロコンピュータ）は室外熱交換器温度センサ１０により検出された蒸発温度Ｔｅの圧力変換に基づき蒸発器圧力Ｐｅ（Ｔｅの関数）を算出し、前記蒸発器圧力Ｐｅと圧縮機３の回転数Ｒにより式（３）を用いて吸入冷媒圧力Ｐｓを算出する。式（３）においてｂ×Ｒの項は、室外機１内の配管圧損の項であり、圧縮機３の回転数Ｒにより近似している。
Ｐｓ＝Ｐｅ−ｂ×Ｒ・・・式（３）ｂは定数
ここで圧縮機３の圧縮原理はポリトロープ圧縮であることから、ポリトロープ圧縮の理論関係式を用いて適正過熱度ＳＨｍでの吐出温度が計算できる。そこで前記吸入冷媒圧力Ｐｓと、第１の推定手段により推定された圧縮機の吐出冷媒圧力Ｐｄと、前記吸入冷媒圧力Ｐｓの飽和温度変換Ｔｗｓ（Ｐｓの関数）と、適正過熱度ＳＨｍから式（４）の理論関係式を用いて圧縮機３の目標吐出温度Ｔｄｍを算出する。
【００３１】
Ｔｄｍ＝（Ｐｄ／Ｐｓ）^(p-1/p)×（Ｔｗｓ＋ＳＨｍ＋ｃ）−ｄ・・・式（４）
ここで、ｐは実験で求められるポリトロープ指数であり、ｃ、ｄは定数
更に膨張弁制御手段（マイクロコンピュータ）は、吐出温度センサ９により検出された吐出温度Ｔｄと前記目標吐出温度Ｔｄｍとの温度差△Ｔに基づいて、電動膨張弁６の操作開度△Ｋを算出し、所定時間ごと、例えば６０秒毎に電動膨張弁６を制御する。
△Ｔ＝Ｔｄ−Ｔｄｍ・・・式（５）
△Ｋ＝ｅ×△Ｔ・・・・・式（６）ｅは定数
このように、高精度に推定された吐出冷媒圧力を使って目標吐出温度を算出し、フィードバック制御を行うため、運転条件が変化しても高精度に実際の吸入冷媒過熱度を適正過熱度ＳＨｍに制御することができる。
【００３２】
ここでは電動膨張弁６の操作開度△Ｋの算出方法に温度差△Ｔを用いたが、ＰＩＤ制御やファジー制御といった制御方法を用いても同様の効果が得られる。
【００３３】
次に実際に据付られている実配管長と記憶手段に記憶されている配管長が大きく異なる場合の冷凍サイクル挙動について説明する。図５は上記吐出温度制御を行った場合のモリエル線図であり、図５において実線で書かれた冷凍サイクルは実際に据付られている実配管長と記憶手段に記憶されている配管長が等しい時の冷凍サイクルを示している。
【００３４】
ここから実配管長Ｈｔが配管長Ｈよりも短くなると、実際の吐出圧力は推定された吐出圧力Ａ点よりも低いＢ点となり、この時の吸入冷媒過熱度は適正過熱度ＳＨｍよりも大きくなる。
【００３５】
この結果、運転効率が低下したり能力不足といった問題が生じやすくなる。逆に実配管長Ｈｔが配管長Ｈよりも長くなると、実際の吐出圧力は推定された吐出圧力Ａ点よりも高いＣ点となり、この時の吸入冷媒過熱度は適正過熱度ＳＨｍよりも小さくなる。この結果、運転効率が低下したり液バックといった圧縮機の信頼性低下問題が生じやすくなる。
【００３６】
そこで、実際に据付られている実配管長Ｈｔと記憶手段に記憶されている配管長Ｈが大きく異なる場合の吐出温度制御について図３の本発明の実施形態を示すフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
まずステップＳ１では配管長Ｈを初期値１０ｍに設定するとともに、カウンタＭとＮを０にセットする。ステップＳ２では制御間隔（６０秒）をカウントするタイマをリセットし、ステップＳ３でタイマをスタートさせる。
【００３８】
ステップＳ４では蒸発温度Ｔｅと凝縮温度Ｔｃと吐出温度Ｔｄと圧縮機回転数Ｒと吸入温度センサ１２により吸入温度Ｔｓを読み込む。ステップＳ５では第１の推定手段により吐出冷媒圧力Ｐｄを推定し、ステップＳ６では目標吐出温度算出手段により目標吐出温度Ｔｄｍを算出し、スッテプＳ７では第２の推定手段により式（７）を用いて吸入冷媒過熱度ＳＨｓを推定する。
ＳＨｓ＝Ｔｓ−Ｔｗｓ・・・式（７）
ステップＳ８では吐出温度Ｔｄが目標吐出温度Ｔｄｍに対し±ｈ℃以内（例えば０．５℃以内）に入っているか判断し、Ｔｄｍ±ｈ℃に入っていれば、ステップＳ９に進む。一方ステップＳ８にて吐出温度ＴｄがＴｄｍ±ｈ℃以内に入っていなければ、ステップＳ２７、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８と進み、吐出温度Ｔｄが目標吐出温度Ｔｄｍになるよう膨張弁制御手段により膨張弁６の開度操作を行う。ステップＳ１９ではタイマが６０秒経過するのを待ってから、再びステップＳ２に戻りフィードバック制御を行う。
【００３９】
またステップＳ９においては、吸入冷媒過熱度ＳＨｓが適正過熱度ＳＨｍ＋ｉ（例えば３［Ｋ］）を超えているか判断し、超えている場合は実配管長Ｈｔが配管長Ｈよりも短いとみなし、ステップＳ１０にて短いと判断された回数をカウントするカウンタＭをプラス１するのと同時に、長いと判断された回数をカウントするカウンタＮを０にセットする。
【００４０】
ステップＳ１１ではカウンタＭがα以上かを判断し、カウンタＭがα以上であればα回（例えば１０回）連続で吸入冷媒過熱度ＳＨｓが適正過熱度ＳＨｍ＋ｉを超えているため、本当に実配管長Ｈｔが配管長Ｈよりも短いと判断し、ステップＳ１２にて配管長Ｈをｊｍ（例えば５［ｍ］）短く修正する。
【００４１】
ここで吐出温度Ｔｄは圧縮機３の熱容量の影響で、蒸発温度Ｔｅや凝縮温度Ｔｃが安定していてもすぐには安定しないため、α回連続でという条件を入れることで、冷凍サイクルが不安定な時の誤判定を防止することができる。
【００４２】
ステップＳ１３、Ｓ１４では修正された配管長Ｈを用いて吐出冷媒圧力Ｐｄおよび目標吐出温度Ｔｄｍを再計算し修正する。ステップＳ１５ではカウンタＭをリセットした後、ステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１８へと進み、吐出温度Ｔｄが修正された目標吐出温度Ｔｄｍになるよう膨張弁６の開度操作を行う。
【００４３】
またステップＳ９にて吸入冷媒過熱度ＳＨｓが適正過熱度ＳＨｍ＋ｉを超えていない場合は、ステップＳ２０にて吸入冷媒過熱度ＳＨｓが適正過熱度ＳＨｍ−ｉを下回っているか判断し、下回っている場合は実配管長Ｈｔが配管長Ｈよりも長いとみなし、同様にα回連続したらステップＳ２３、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６にて配管長Ｈと吐出冷媒圧力Ｐｓおよび目標吐出温度Ｔｄｍを修正し、カウンタＮを０にセットする。
【００４４】
一方ステップＳ２０にて吸入冷媒過熱度ＳＨｓが適正過熱度ＳＨｍ−ｉ以上であれば実配管長Ｈｔは配管長Ｈにほぼ近いとみなし、配管長Ｈは修正せずに制御を行う。
【００４５】
上記のように配管長Ｈの修正を繰り返すことにより配管長Ｈは実配管長Ｈｔへと次第に近づいていく。その結果、図５に示す目標吐出温度が修正され、圧縮機３の吸入点はＤ点へと近づいていき、施工条件が変化しても実際の吸入冷媒過熱度を適正過熱度ＳＨｍ近傍へと修正することができる。
【００４６】
またマルチタイプの空気調和機の場合、全体冷媒循環量の制御と同時に各室内機への個別冷媒循環量も制御する必要がある。そこでマルチタイプの空気調和機の場合、まず各運転機の凝縮温度Ｔｃｎ（ｎ＝ａ号機またはｂ号機）と室内熱交換器７の液側配管に設けられた室内液温度センサ１３により検出された各液温度Ｔｌｎから式（８）を用いて各運転機の室内冷媒過冷却度ＳＣｉｎを算出する。
ＳＣｉｎ＝Ｔｃｎ−Ｔｌｎ・・・式（８）
そしてステップＳ１７にて各運転機の電動膨張弁６の操作開度△Ｋ（全運転機同じ）を算出した後、前記操作開度△Ｋを付加した全運転機の電動膨張弁６の合計開度（Σ（現在開度＋△Ｋ））を算出し、前記合計開度を保ちながら各上記室内冷媒過冷却度ＳＣｉｎが同じ値になるよう各電動膨張弁６の開度を新開度に補正し（ａ号機の新開度＋ｂ号機の新開度＝合計開度）、ステップＳ１８にて各電動膨張弁６の開度を新開度に操作することで、全体冷媒循環量の制御と各室内機への個別冷媒循環量の制御を同時に行うことができる。この点については種々の制御が提案されて公知であるのでフローチャートからは省略する。
【００４７】
また実際に据付られる配管長には、圧縮機３のオイルと冷媒の比率やオイルの戻り具合といった圧縮機の信頼性等を加味し最小配管長Ｈｍｉｎおよび最大配管長Ｈｍａｘが規定される。一方上述したように配管長修正手段により実配管長Ｈｔが推測できる。そこで異常検出手段（マイクロコンピュータ）は、配管長修正手段により修正された配管長Ｈが、前記最小配管長Ｈｍｉｎから最大配管長Ｈｍａｘまでの適正配管長内であるか判断し、前記適正配管長内から外れた場合に室内機２に設けられているＬＥＤランプ２０（図示せず）を用いて据付配管長が適切ではない旨を表示する。
【００４８】
これにより据付配管長が適切ではない旨を施工者や使用者に知らせることができ、配管施工の修正を促すことができる。ここで前記ＬＥＤランプ２０の他にブザーによる音やリモコン等に表示しても、据付配管長が適切ではない旨を知らせることができる。
【００４９】
このように、実際に据付られている配管長が適正配管長から逸脱され、システムの運転に不具合が生じやすい場合に、配管施工の修正を促すことでシステムの重大な損傷等を間逃れることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５１】
請求項１に記載の本発明は、容量可変形圧縮機と室外熱交換器と前記室外熱交換器の温度を検出する第１の温度検出手段と弁開度の制御可能な電動膨張弁とを有する室外機と、室内熱交換器と前記室内熱交換器の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する室内機と、前記室外機と前記室内機を接続する接続配管を有する空気調和機において、前記接続配管の配管長を予め記憶する記憶手段と、暖房運転時に前記第２の温度検出手段により検出された凝縮温度と前記記憶手段に記憶されている配管長と前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒圧力を推定する第１の推定手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段により検出された蒸発温度と前記圧縮機の回転数に基づき前記圧縮機の吸入冷媒圧力を算出するとともに、その吸入冷媒圧力と前記第１の推定手段により推定された吐出冷媒圧力に基づいて前記圧縮機の目標吐出温度を算出する目標吐出温度算出手段と、前記電動膨張弁の開度を制御することにより、前記目標吐出温度を目指して、前記第３の温度検出手段により検出される吐出温度を変更させる膨張弁制御手段とを備えたものである。
【００５２】
配管長と圧縮機の回転数とに基づいて圧損を高精度に推定し、凝縮器圧力に前記圧損を付加することで、様々な運転条件下で圧縮機の吐出冷媒圧力を常に高精度に推定することができるとともに、吸入冷媒圧力と高精度に推定された圧縮機の吐出冷媒圧力と前記吸入冷媒圧力での飽和温度と適正過熱度に基づいて圧縮機の目標吐出温度を算出し、更に吐出温度が前記目標吐出温度になるよう電動膨張弁の開度を制御することで、様々な運転条件下で実際の吸入冷媒過熱度を常に適正過熱度に制御することができる。
【００５３】
これにより省エネ運転が可能となるとともに、能力不足や液バックといった圧縮機の信頼性低下問題を回避することができる。
【００５４】
また、請求項２記載の本発明は、容量可変形圧縮機と室外熱交換器と前記室外熱交換器の温度を検出する第１の温度検出手段と弁開度を制御可能な複数の電動膨張弁とを有する室外機と、室内熱交換器と前記室内熱交換器の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する複数の室内機とを接続配管により並列に接続したマルチタイプの空気調和機において、前記各室内機への各接続配管の配管長を予め記憶する記憶手段と、暖房運転時に前記各室内機の前記第２の温度検出手段により検出された各凝縮温度と前記記憶手段に記憶されている各接続配管の配管長と前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒圧力を推定する第１の推定手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段により検出された蒸発温度と前記圧縮機の回転数に基づき前記圧縮機の吸入冷媒圧力を算出するとともに、前記吸入冷媒圧力と前記第１の推定手段により推定された吐出冷媒圧力に基づいて前記圧縮機の目標吐出温度を算出する目標吐出温度算出手段と、前記電動膨張弁の開度を制御することにより、前記目標吐出温度を目指して、前記第３の温度検出手段により検出される吐出温度を変更させる膨張弁制御手段とを備えたものである。
【００５５】
１室当たりの平均配管長と圧縮機の平均回転数に基づいて平均圧損を高精度に推定し、平均凝縮器圧力に平均圧損を付加することで、マルチタイプの空気調和機においても様々な運転条件下で圧縮機の吐出冷媒圧力を常に高精度に推定することができるとともに、吸入冷媒圧力と高精度に推定された圧縮機の吐出冷媒圧力と前記吸入冷媒圧力での飽和温度と適正過熱度に基づいて圧縮機の目標吐出温度を算出し、更に吐出温度が前記目標吐出温度になるよう電動膨張弁の開度を制御することで、様々な運転条件下で実際の吸入冷媒過熱度を常に適正過熱度に制御することができる。
【００５６】
さらに、請求項３に記載の本発明によれば、圧縮機の吸入温度を検出する第４の温度検出手段と、目標吐出温度算出手段により算出された吸入冷媒圧力から飽和温度を求めるとともに、その飽和温度と前記第４の温度検出手段により検出された吸入温度とに基づき圧縮機の吸入冷媒過熱度を推定する第２の推定手段と、第３の温度検出手段により検出された吐出温度が前記目標吐出温度算出手段により算出された目標吐出温度に対し所定の範囲内にあり、かつ前記第２の推定手段により推定された前記吸入冷媒過熱度が所定の範囲から外れた場合に、予め記憶手段に記憶されている配管長を修正する配管長修正手段を備えたものである。
【００５７】
吐出温度制御時に吸入冷媒過熱度を用いて予め記憶されている配管長を修正するため、実際に据え付けられている配管長が様々に変化しても実際の配管長を推定することができる。
【００５８】
これにより様々な運転条件下や施工条件下でも実際の吸入冷媒過熱度を常に適正過熱度近傍に制御することができる。この結果省エネ運転が可能となるとともに、能力不足や液バックといった圧縮機の信頼性低下問題を回避することができる。
【００５９】
また自動的に配管長を推定することで、施工者が電気回路上に設けたスイッチ等により手動で配管長を設定する必要がなくなり、スイッチ等が不要となることで製品のコストを下げることができる。更に吐出冷媒圧力を直接検知する圧力センサの変わりにコストの安い温度センサで済むため、製品のコストを下げることができる。
【００６０】
さらに、請求項４に記載の本発明によれば、配管長修正手段により修正された配管長が所定の配管長から外れた場合、据付配管長が適切ではない旨を使用者に知らせる異常検出手段を備えたものである。
【００６１】
配管施工の不備によるシステムの重大な損傷等を間逃れることができるとともに、さらに据付配管長は適正配管長内ではあるが、据付時に配管を変形してしまい冷媒流通抵抗が増大した場合でも異常を検知でき、配管施工の修正を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における空気調和機の構成図
【図２】本発明の他の実施形態における空気調和機の構成図
【図３】同空気調和機の制御を示すフローチャート
【図４】冷媒循環量と配管長の変化による吸入部の圧損特性変化を示す概念図
【図５】空気調和機の冷凍サイクル挙動を示すモリエル線図
【符号の説明】
１室外機
２室内機
３圧縮機
５室外熱交換器
６電動膨張弁
７室内熱交換器
８接続配管
９吐出温度センサ
１０室外熱交換器温度センサ
１１室内熱交換器温度センサ
１２吸入温度センサ
１３室内液温度センサ
Ｈ，Ｈａ、Ｈｂ配管長
Ｔｃ、Ｔｃａ、Ｔｃｂ凝縮温度

Claims

容量可変形圧縮機と室外熱交換器と前記室外熱交換器の温度を検出する第１の温度検出手段と弁開度の制御可能な電動膨張弁とを有する室外機と、室内熱交換器と前記室内熱交換器の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する室内機と、前記室外機と前記室内機を接続する接続配管を有する空気調和機において、前記接続配管の配管長を予め記憶する記憶手段と、暖房運転時に前記第２の温度検出手段により検出された凝縮温度と前記記憶手段に記憶されている配管長と前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒圧力を推定する第１の推定手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段により検出された蒸発温度と前記圧縮機の回転数に基づき前記圧縮機の吸入冷媒圧力を算出するとともに、その吸入冷媒圧力と前記第１の推定手段により推定された吐出冷媒圧力に基づいて前記圧縮機の目標吐出温度を算出する目標吐出温度算出手段と、前記電動膨張弁の開度を制御することにより、前記目標吐出温度を目指して、前記第３の温度検出手段により検出される吐出温度を変更させる膨張弁制御手段とを備えた空気調和機。
容量可変形圧縮機と室外熱交換器と前記室外熱交換器の温度を検出する第１の温度検出手段と弁開度を制御可能な複数の電動膨張弁とを有する室外機と、室内熱交換器と前記室内熱交換器の温度を検出する第２の温度検出手段とを有する複数の室内機とを接続配管により並列に接続したマルチタイプの空気調和機において、前記各室内機への各接続配管の配管長を予め記憶する記憶手段と、暖房運転時に前記各室内機の前記第２の温度検出手段により検出された各凝縮温度と前記記憶手段に記憶されている各接続配管の配管長と前記圧縮機の回転数とに基づいて、前記圧縮機の吐出冷媒圧力を推定する第１の推定手段と、前記圧縮機の吐出温度を検出する第３の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段により検出された蒸発温度と前記圧縮機の回転数に基づき前記圧縮機の吸入冷媒圧力を算出するとともに、前記吸入冷媒圧力と前記第１の推定手段により推定された吐出冷媒圧力に基づいて前記圧縮機の目標吐出温度を算出する目標吐出温度算出手段と、前記電動膨張弁の開度を制御することにより、前記目標吐出温度を目指して、前記第３の温度検出手段により検出される吐出温度を変更させる膨張弁制御手段とを備えた空気調和機。
圧縮機の吸入温度を検出する第４の温度検出手段と、目標吐出温度算出手段により算出された吸入冷媒圧力から飽和温度を求めるとともに、その飽和温度と前記第４の温度検出手段により検出された吸入温度とに基づき圧縮機の吸入冷媒過熱度を推定する第２の推定手段と、第３の温度検出手段により検出された吐出温度が前記目標吐出温度算出手段により算出された目標吐出温度に対し所定の範囲内にあり、かつ前記第２の推定手段により推定された前記吸入冷媒過熱度が所定の範囲から外れた場合に、予め記憶手段に記憶されている配管長を修正する配管長修正手段を備えた請求項１または２記載の空気調和機。
配管長修正手段により修正された配管長が所定の配管長から外れた場合、据付配管長が適切ではない旨を使用者に知らせる異常検出手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の空気調和機。