JP4089139B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機、特に、余剰冷媒を回収するためのレシーバを備えた空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機の冷媒回路は、室外機内に配置されるアキュムレータ、圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器と、室内機内に配置される室内熱交換器とが冷媒配管によって接続されており、冷媒の循環経路を構成する。
【０００３】
このような空気調和機の冷媒回路において、冷房時には室外熱交換器が凝縮器として機能し、室内熱交換器が蒸発器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。また、暖房時には室外熱交換器が蒸発器として機能し、室内熱交換器が凝縮器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。
【０００４】
このような空気調和機において、据え付け時の簡便性を考慮すると、連絡配管長の最大時に必要となる追加充填分も含めた冷媒量を予め室外機側冷媒回路内に充填しておくことが望ましい。しかしながら、運転時の適正冷媒量は、運転モードや接続された室内機容量、実際に据え付けられた連絡配管長などにより大幅に変化する。このことから、冷媒回路内に発生する余剰冷媒により、凝縮器内に液冷媒が溜まり込んで高圧の異常上昇や、運転効率の低下の原因となるおそれがある。
【０００５】
このような余剰冷媒を処理するために、従来では、室外熱交換器と液閉鎖弁との間に余剰冷媒を回収するためのレシーバを配置することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレシーバ回路は、室外熱交換器から液閉鎖弁に至る液管側配管部に直列にレシーバが挿入されている。したがって、レシーバ内の液冷媒量は、レシーバ下流側の電動弁（冷房運転時においては各室電動弁、暖房運転時においては主減圧弁に相当）の過熱度制御による開度制御にしたがって、成り行きで増減するだけである。このことにより、レシーバ内の液冷媒量の調整を正確に行うことは困難であり、特に、低外気運転時や過負荷運転時などの特殊な運転状態においてレシーバ内の液冷媒量調整はできないのが現状である。
【０００７】
たとえば、外気温度が極端に低いときに冷房運転を行う場合、室外熱交換器の能力が過多となることから高圧側が低下することとなる。このため、圧縮機の高低差圧が小さくなり、圧縮機の信頼性低下の原因となる。レシーバ内に回収された余剰冷媒を室外熱交換器に移すことができれば、室外熱交換器の一部を過冷却液で満たすことができ、室外熱交換器の能力を低下させて高圧を上昇させ、高低差圧を確保することが可能となる。
【０００８】
本発明は、低外気時の冷房運転や過負荷時などの運転状況に応じて余剰冷媒を制御し、効率よく運転制御を行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る空気調和機は、少なくとも室外機内に配置される圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器とを含む室外機側冷媒回路と、室内機内に配置される室内熱交換器とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する冷媒回路を備え、液管側配管とガス管側配管とをバイパスするバイパス回路上に、液冷媒を回収するレシーバと、レシーバから液管側配管に接続する液管側接続管およびガス管側配管に接続するガス管側接続管に設けられる冷媒開閉手段とを設け、室外熱交換器の現在の熱交換能力の判定結果に応じて、冷媒開閉手段の制御を行い、レシーバ内の冷媒量を制御し、冷房運転時において、室外熱交換器の出口温度の目標値を、圧縮機の吐出側温度および／または目標周波数に基づく変数と外気温度とに基づいて決定し、室外熱交換器の出口温度と、室外熱交換器の出口温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて、冷媒開閉手段の制御を行うことにより、レシーバ内の冷媒量制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
ここで、冷媒開閉手段は、液管側接続管に設けられ、通過する冷媒流量を調整可能な液管電動弁と、ガス管側接続管に設けられ、通過する冷媒流量を調整可能なガス管電動弁とよりなる構成とすることができる。
【００１２】
また、室外熱交換器の出口温度は、室外熱交換器の出口近傍に設けられた室外液管サーミスタの検出値とすることができる。
さらに、圧縮機の吐出側温度および／または目標周波数に基づく変数は、吐出管温度偏差に基づいて算出され得る。
【００１３】
また、参考例として、室外熱交換器の出口温度の目標値に、スーパーヒート制御または目標吐出管温度制御の偏差による補正を行うことができる。
さらに、参考例として、室外熱交換器の出口温度の目標値は、高圧飽和温度または室外熱交換器の熱交中間温度のうち高い方を上限値とすることができ、現在の外気温度と所定温度を加算した値を下限値とすることができる。
【００１４】
冷房運転時において、さらに液管温度と目標液管温度とを比較し、その比較の結果に基づいて冷媒開閉手段を構成する液管電動弁の開度を制御するように構成できる。
【００１５】
また、本発明の請求項６に係る空気調和機は、少なくとも室外機内に配置される圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器とを含む室外機側冷媒回路と、室内機内に配置される室内熱交換器とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する冷媒回路を備え、液管側配管とガス管側配管とをバイパスするバイパス回路上に、液冷媒を回収するレシーバと、レシーバから液管側配管に接続する液管側接続管およびガス管側配管に接続するガス管側接続管に設けられる冷媒開閉手段とを設け、室外熱交換器の現在の熱交換能力の判定結果に応じて、冷媒開閉手段の制御を行い、レシーバ内の冷媒量を制御し、冷房運転時において、高圧相当飽和温度の目標値を、圧縮機の吐出側温度および／または目標周波数に基づく変数と外気温度とに基づいて決定し、高圧相当飽和温度と高圧相当飽和温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて、冷媒開閉手段の制御を行うことにより、レシーバ内の冷媒量制御を行うことを特徴とする。
この場合には、高圧保護のために圧縮機の吐出側に設けられる高圧センサをさらに備え、高圧相当飽和温度は高圧センサの検出する高圧値により算出する構成とすることができる。
【００１６】
また、圧縮機の吸入側圧力、圧縮機の消費電力および圧縮機の運転周波数を用いて高圧相当飽和温度を算出するように構成できる。
圧縮機の吐出側温度および／または目標周波数に基づく変数は、吐出管温度偏差に基づいて算出され得る。
【００１７】
また、参考例として、高圧相当飽和温度の目標値に、スーパーヒート制御または目標吐出管温度制御の偏差による補正を行うように構成できる。
さらに、参考例として、高圧相当飽和温度の目標値は、高圧飽和温度に所定値を加算した値を上限値とすることができ、現在の外気温度に所定値を加算した値を下限値とすることができる。
【００１８】
また、冷房運転時において、高圧相当飽和温度と高圧相当飽和温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて冷媒開閉手段を構成する液管電動弁の開度を制御するように構成できる。
【００１９】
暖房運転時において、液管温度の代表値と液管温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて、冷媒開閉手段の制御を行うことにより、レシーバ内の冷媒量制御を行う構成とすることができる。
この場合、液管温度の代表値は、運転中の室内機の液管温度のうち最低値を用いることができる。
【００２０】
暖房運転時において、液管温度の目標値は、圧縮機の目標周波数に基づく変数と室温とに基づいて決定することができる。
【００２１】
参考例として、液管温度の目標値に対して、スーパーヒート制御または目標吐出管温度制御の偏差による補正を行うことも可能である。
また、参考例として、液管温度の目標値は、高圧飽和温度または室内熱交換器の熱交中間温度の最大値のうち高い方を上限値とすることができ、室温の最大値に所定値を加算した値を下限値とすることができる。
【００２２】
暖房運転時において、液管温度と目標液管温度とを比較し、その比較の結果に基づいて冷媒開閉手段を構成するガス管電動弁の開度を制御するように構成できる。
【００２３】
また、暖房運転時において、高圧相当飽和温度と高圧相当飽和温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて、冷媒開閉手段の制御を行うことにより、レシーバ内の冷媒量制御を行うように構成できる。
この場合、暖房運転時において、高圧相当飽和温度の目標値を、圧縮機の目標周波数に基づく変数と室温とに基づいて決定することができる。
【００２４】
参考例として、高圧相当飽和温度の目標値に対して、スーパーヒート制御または目標吐出管温度制御の偏差による補正を行うことも可能である。
また、参考例として、高圧相当飽和温度の目標値は、高圧飽和温度に一定値を加算した値を上限値とすることができ、室温に一定値を加算した値を下限値とすることができる。
【００２５】
暖房運転時において、高圧相当飽和温度と高圧相当飽和温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて冷媒開閉手段を構成するガス管電動弁の開度を制御するように構成できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
〈概略構成〉
本発明の第１実施形態の概略構成を図１に示す。
【００２７】
本発明の１実施形態が採用される空気調和機の冷媒回路を図１に示す。
室外機１００は、圧縮機１０１、四路切換弁１０２、室外熱交換器１０３、アキュムレータ１０５などを備える室外機側冷媒回路を備えている。圧縮機１０１の吐出側には、吐出圧力の異常上昇を検出するための吐出側圧力保護スイッチ１０８が設けられ、圧縮機１０１の吸入側には、吸入圧力を検出するための吸入側圧力センサ１１０が設けられている。
【００２８】
また、圧縮機１０１の吐出側には冷媒中に含まれる潤滑油を分離してアキュムレータ１０５側に返すためのオイルセパレータ１０７が設けられている。このオイルセパレータ１０７には、圧縮機１０１の吐出側の温度を検出するための吐出管サーミスタ１０９が取り付けられている。
【００２９】
オイルセパレータ１０７の油戻し管１９７には、油戻し管１９７から分岐してアキュムレータ１０５の入口側に接続される吐出バイパス回路１９４が設けられている。この吐出バイパス回路１９４には、アキュムレータ１０５内部に導入される熱交配管部１９６と容量制御用の吐出−吸入電動弁（ＥＶＰ）１４２が設けられている。また、オイルセパレータ１０７の油戻し管１９７には、キャピラリ１４１が設けられており、このキャピラリ１４１の他端側はアキュムレータ１０５の吸入側に接続されている。
【００３０】
また、室外機１００には外気温度を検出するための外気サーミスタ１１１と、室外熱交換器１０３の出口温度を検出するための室外熱交サーミスタ１１２、熱交中間温度を検出する熱交中間サーミスタ１１３とを備えている。また、外気を吸入して、吸入した外気と室外熱交換器１０３内部に流れる冷媒との間で熱交換を行うためのファン１０６と、ファン１０６を回転駆動するためのファンモータ１０４とが設けられている。
【００３１】
室外機１００から室内機側に導出される冷媒配管は、室外熱交換器１０３から導出される液管接続ポート１１４と、四路切換弁１０２を介して導出されるガス管接続ポート１１５とを備えており、各接続ポート内方に設けられる液管閉鎖弁１１６およびガス管閉鎖弁１１７を備えている。
【００３２】
この室外機１００には、冷房運転時に凝縮器として機能する室外熱交換器１０３からの余剰冷媒液を一時的に蓄えるレシーバ１２１が設けられている。レシーバ１２１は液管側接続管１２２とガス管側接続管１２３とを備えており、液管側接続管１２２は室外熱交換器１０３と液管閉鎖弁１１６との間の液管側配管部１３１に接続され、ガス管側接続管１２３は四路切換弁１０２とガス管閉鎖弁１１７との間のガス管側配管部１３２に接続されている。
【００３３】
レシーバ１２１の液管側接続管１２２には、減圧機能と冷媒遮断機能とを有する液管電動弁（ＥＶＬ）１２８が設けられ、ガス管側接続管１２３にはガス管電動弁（ＥＶＧ）１２９が設けられている。
【００３４】
ガス管電動弁１２９と、ガス管側配管部１３２への接続部との間には、補助熱交換器１３３が設けられている。室外熱交換器１０３の液管側出口にはサブクール熱交換器１３４が配置されている。
【００３５】
四路切換弁１０２とガス閉鎖弁１１７との間のガス管側配管部１３２に向けて、レシーバ１２１からガス状の冷媒を回収するためのガス抜きキャピラリ１３０が設けられる。
【００３６】
室外機１００の液管接続ポート１１４とガス管接続ポート１１５には、複数の分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・が接続されている。各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・はそれぞれ同様の構成であるため、分岐ユニット３００Ａについて説明を行い、他のものについての説明を省略する。
【００３７】
分岐ユニット３００Ａは、室外機１００の液管接続ポート１１４に接続される室外側液管接続ポート３０１と、室外機１００のガス管接続ポート１１５に接続される室外側ガス管接続ポート３０３とを備えている。分岐ユニット３００Ａは、室外側液管接続ポート３０１の内部で分岐する液管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側液管接続ポート３０２を構成している。また、室外側ガス管接続ポート３０３の内部で分岐するガス管側分岐路を備えており、その先端は、接続される室内機数の室内側ガス管接続ポート３０４を構成している。ここでは、接続される室内機を３台とし、室内側液管接続ポート３０２Ａ，３０２Ｂ，３０２Ｃおよび室内側ガス管接続ポート３０４Ａ，３０４Ｂ，３０４Ｃが設けられるものとする。また、 室外側液管接続ポート３０１と室外側ガス管接続ポート３０３との間には、バイパス用の電動弁３０８が設けられている。
【００３８】
分岐ユニット３００Ａ内の室外側液管接続ポート３０１から各室内側液管接続ポート３０２Ａ〜３０２Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒圧力を減圧するための電動弁３０５Ａ〜３０５Ｃと、内部を通過する冷媒温度を検出するための液管サーミスタ３０６Ａ〜３０６Ｃがそれぞれ設けられている。また、分岐ユニット３００Ａ中の室外側ガス管接続ポート３０３から各室内側ガス管接続ポート３０４Ａ〜３０４Ｃに至る分岐路中には、内部を通過する冷媒温度を検出するガス管サーミスタ３０７Ａ〜３０７Ｃがそれぞれ設けられている。
【００３９】
各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・には、それぞれ複数の室内機２００が接続される。図示したものは、各分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ・・・に接続可能な室内機数は３台であり、分岐ユニット３００Ａには室内機２００Ａ〜２００Ｃが接続され、分岐ユニット３００Ｂには室内機２００Ｄ〜２００Ｆが接続されるものとする。各室内機２００Ａ〜２００Ｆは、それぞれマルチ機用室内機、ペア機用室内機のいずれも使用可能であり、ここでは室内機２００Ａとしてペア機用室内機を用いる場合について説明する。
【００４０】
室内機２００Ａは、室内熱交換器２０１を備えており、この室内熱交換器２０１に接続される冷媒配管は、液管接続ポート２０４およびガス管接続ポート２０５を介して室外機側に導出される。また、この室内機２００Ａには、室内温度を検出するための室温サーミスタ２０２と、室内熱交換器２０１の温度を検出するための室内熱交サーミスタ２０３とを備えている。
【００４１】
なお、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂに接続される室内機として、マルチ機用室内機を用いる場合には、液管側配管部に内部を流れる冷媒の温度を検出するための液管サーミスタが設けられている場合があり、この場合には、分岐ユニット３００Ａ，３００Ｂ内の液管サーミスタを省略することも可能である。
【００４２】
〈冷房運転時における余剰冷媒制御〉
冷房運転時において、液管温度により余剰冷媒制御を行う場合について、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４３】
ステップＳ１１では、余剰冷媒制御サンプリング時間ＴSCSETが経過したか否かを判別する。タイマがカウントする経過時間が余剰冷媒制御サンプリング時間ＴSCSETに到達したと判断した場合にはステップＳ１２に移行する。
【００４４】
ステップＳ１２では目標液管温度の算出処理を実行する。
目標液管温度の算出処理を、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップＳ２１では、目標液管温度算出用係数ＫSCC1，ＫSCC2，ＫSCC3，ＥDOSC、圧縮機１０１の目標周波数ＦMK、吐出管温度偏差Ｅ DO −Ｅ DOSCなどを用いて変数ＤＯATDの算出を行う。
【００４５】
ＤＯATD＝ＫSCC1×ＦMK＋ＫSCC2−（EDO−EDOSC）×ＫSCC3
ステップＳ２２では、変数ＤＯATDが、目標液管温度の下限値ＤＯATDMINを超えているか否かを判別する。変数ＤＯATDが、目標液管温度の下限値ＤＯATDMINを超えていないと判断した場合にはステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、変数ＤＯATDの値を目標液管温度下限値ＤＯATDMINにセットする。
【００４６】
ステップＳ２４では、変数ＤＯATDが、（目標液管温度の上限値ＤＯATDMAX−外気温度ＤＯＡ）以下であるか否かを判別する。変数ＤＯATDが、（目標液管温度の上限値ＤＯATDMAX−外気温度ＤＯＡ）以下でないと判断した場合にはステップＳ２５に移行する。ステップＳ２５では、変数ＤＯATDの値を（目標液管温度の上限値ＤＯATDMAX−外気温度ＤＯＡ）にセットする。
【００４７】
ステップＳ２６では、目標液管温度ＤＥＬSETの算出を行う。ここでは、目標液管温度ＤＥＬSET＝外気温度ＤＯＡ＋変数ＤＯATDとして算出する。
ステップＳ１３では、液管温度偏差ΔＤＥＬを算出する。液管温度偏差ΔＤＥＬ＝目標液管温度ＤＥＬSET−室外熱交出口温度ＤＥＬで算出することができる。
【００４８】
ステップＳ１４では、電動弁操作量算出処理を実行する。
この電動弁操作量算出処理を、図４のフローチャートで示す。
ステップＳ３１では、電動弁操作量ＰOSCを、電動弁操作量算出用係数ＫOSCA1，ＫOSCA、液管温度偏差ΔＤＥＬ、前回の液管温度偏差ΔＤＥＬZなどを用いて算出する。
【００４９】
ＰOSC＝ＫOSCA1×（（ΔＤＥＬ−ΔＤＥＬZ）＋ΔＤＥＬ／ＫOSCA）
ステップＳ１５では、ステップＳ１４で求めた電動弁操作量に基づいて電動弁操作を実行する。
【００５０】
ここでの電動弁操作処理を図５のフローチャートに示す。
液管電動弁１２８の開度ＥＶＬを（現在の開度ＥＶＬ＋電動弁操作量ＰOSC）とする。同時に、ガス管電動弁１２９の開度ＥＶＧを、（現在の開度ＥＶＧ＋電動弁操作量ＰOSC×ＫPOSC1）に制御する。
【００５１】
冷房運転時における液管温度は、室外熱交換器１０３の出口近傍に設けられた室外熱交サーミスタ１１２の検出値により求めることが可能である。この液管温度を用いて、レシーバ１２１内の余剰冷媒量を制御することが可能となる。
【００５２】
したがって、低外気温度における冷房運転時などの場合であっても、余剰冷媒量を制御して圧縮機１０１の高低差圧を確保することができる。
〔第２実施形態〕
〈冷房運転における余剰冷媒制御〉
冷房運転時において、高圧相当飽和温度を用いて余剰冷媒制御を行う場合を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。ここでは、第１実施形態と同様の冷媒回路を用いて、冷房運転時の余剰冷媒制御を行うものとする。
【００５３】
ステップＳ５１では、余剰冷媒制御サンプリング時間ＴSCSETが経過したか否かを判別する。タイマがカウントする経過時間が余剰冷媒制御サンプリング時間ＴSCSETに到達したと判断した場合にはステップＳ５２に移行する。
【００５４】
ステップＳ５２では目標高圧相当飽和温度の算出処理を実行する。
目標高圧相当飽和温度の算出処理を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５５】
ステップＳ６１では、目標高圧相当飽和温度算出用係数ＫSCC1，ＫSCC2，ＫSCC3，ＥDOSC、圧縮機１０１の目標周波数ＦMK、吐出管温度偏差Ｅ DO −Ｅ DOSCなどを用いて変数ＤＯATDの算出を行う。
【００５６】
ＤＯATD＝ＫSCC1×ＦMK＋ＫSCC2−（EDO−EDOSC）×ＫSCC3
ステップＳ６２では、変数ＤＯATDが、目標高圧相当飽和温度の下限値ＤＯATDMINを超えているか否かを判別する。変数ＤＯATDが、目標高圧相当飽和温度の下限値ＤＯATDMINを超えていないと判断した場合にはステップＳ６３に移行する。ステップＳ６３では、変数ＤＯATDの値を目標高圧相当飽和温度下限値ＤＯATDMINにセットする。
【００５７】
ステップＳ６４では、変数ＤＯATDが目標高圧相当飽和温度の上限値ＤＯATDMAX以下であるか否かを判別する。変数ＤＯATDが、目標高圧相当飽和温度の上限値ＤＯATDMAX以下でないと判断した場合にはステップＳ６５に移行する。ステップＳ６５では、変数ＤＯATDの値を目標高圧相当飽和温度の上限値ＤＯATDMAXにセットする。
【００５８】
ステップＳ６６では、目標高圧相当飽和温度ＴＤＳSETの算出を行う。ここでは、目標高圧相当飽和温度ＴＤＳSET＝外気温度ＤＯＡ＋変数ＤＯATDとして算出する。
【００５９】
ステップＳ５３では、高圧相当飽和温度偏差ΔＴＤＳを算出する。高圧相当飽和温度偏差ΔＴＤＳ＝目標高圧相当飽和温度ＴＤＳSET−高圧相当飽和温度ＴＤＳで算出することができる。
【００６０】
ステップＳ５４では、電動弁操作量算出処理を実行する。
この電動弁操作量算出処理を、図８のフローチャートで示す。
ステップＳ７１では、電動弁操作量ＰOSCを、電動弁操作量算出用係数ＫOSCA1，ＫOSCA、高圧相当飽和温度偏差ΔＴＤＳ、前回の高圧相当飽和温度偏差ΔＴＤＳZなどを用いて算出する。
【００６１】
ＰOSC＝ＫOSCA1×（（ΔＴＤＳ−ΔＴＤＳZ）＋ΔＴＤＳ／ＫOSCA）
ステップＳ５５では、ステップＳ５４で求めた電動弁操作量に基づいて電動弁操作を実行する。
【００６２】
ここでの電動弁操作処理を図９のフローチャートに示す。
液管電動弁１２８の開度ＥＶＬを（現在の開度ＥＶＬ＋電動弁操作量ＰOSC）とする。同時に、ガス管電動弁１２９の開度ＥＶＧを、（現在の開度ＥＶＧ＋電動弁操作量ＰOSC×ＫPOSC1）に制御する。
【００６３】
〔第３実施形態〕
暖房運転時において、液管温度により余剰冷媒制御を行う場合について、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６４】
ステップＳ９１では、余剰冷媒制御サンプリング時間ＴSCSETが経過したか否かを判別する。タイマがカウントする経過時間が余剰冷媒制御サンプリング時間ＴSCSETに到達したと判断した場合にはステップＳ９２に移行する。
【００６５】
ステップＳ９２では目標液管温度の算出処理を実行する。
目標液管温度の算出処理を、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００６６】
ステップＳ１０１では、目標液管温度算出用係数ＫSCC1，ＫSCC2、圧縮機１０１の目標周波数ＦMKなどを用いて変数ＤＯATDの算出を行う。
ＤＯATD＝ＫSCC1×ＦMK＋ＫSCC2
ステップＳ１０２では、変数ＤＯATDが、目標液管温度の下限値ＤＯATDMINを超えているか否かを判別する。変数ＤＯATDが、目標液管温度の下限値ＤＯATDMINを超えていないと判断した場合にはステップＳ１０３に移行する。ステップＳ１０３では、変数ＤＯATDの値を目標液管温度下限値ＤＯATDMINにセットする。
【００６７】
ステップＳ１０４では、変数ＤＯATDが、（目標液管温度の上限値ＤＯATDMAX−室温ＤＡ）以下であるか否かを判別する。変数ＤＯATDが、（目標液管温度の上限値ＤＯATDMAX−室温ＤＡ）以下でないと判断した場合にはステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５では、変数ＤＯATDの値を（目標液管温度の上限値ＤＯATDMAX−室温ＤＡ）にセットする。
【００６８】
ステップＳ１０６では、目標液管温度ＤＬSETの算出を行う。ここでは、目標液管温度ＤＬSET＝室温ＤＡ＋変数ＤＯATDとして算出する。
ステップＳ９３では、液管温度偏差ΔＤＬを算出する。現在運転中の室内機２００のうち最も低い液管温度である室内熱交換器２０１について、これを液管温度代表値ＤＬとし、その液管温度偏差ΔＤＬ＝目標液管温度ＤＬSET−液管温度代表値ＤＬで算出する。
【００６９】
ステップＳ９４では、電動弁操作量算出処理を実行する。
この電動弁操作量算出処理を、図１２のフローチャートで示す。
ステップＳ１１１では、電動弁操作量ＰOSCを、電動弁操作量算出用係数ＫOSCA1，ＫOSCA、液管温度偏差ΔＤＬ、前回の液管温度偏差ΔＤＬZなどを用いて算出する。
【００７０】
ＰOSC＝ＫOSCA1×（（ΔＤＬ−ΔＤＬZ）＋ΔＤＬ／ＫOSCA）
ステップＳ９５では、ステップＳ９４で求めた電動弁操作量に基づいて電動弁操作を実行する。
【００７１】
ここでの電動弁操作処理を図１３のフローチャートに示す。
ガス管電動弁１２８の開度ＥＶＧを（現在の開度ＥＶＧ＋電動弁操作量ＰOSC）とする。同時に、液管電動弁１２８の開度ＥＶＬを、（現在の開度ＥＶＬ＋電動弁操作量ＰOSC×ＫPOSC1）に制御する。
【００７２】
暖房運転時における液管温度は、運転中である室内機２００のうち液管温度の最も低いものを液管温度代表値として、この液管温度代表値を用いて、レシーバ１２１内の余剰冷媒量を制御することが可能となる。
【００７３】
〔第４実施形態〕
暖房運転時において、高圧相当飽和温度により余剰冷媒制御を行う場合について、図１４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００７４】
ステップＳ１３１では、余剰冷媒制御サンプリング時間ＴSCSETが経過したか否かを判別する。タイマがカウントする経過時間が余剰冷媒制御サンプリング時間ＴSCSETに到達したと判断した場合にはステップＳ１３２に移行する。
【００７５】
ステップＳ１３２では目標高圧相当飽和温度の算出処理を実行する。
目標高圧相当飽和温度の算出処理を、図１５に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００７６】
ステップＳ１４１では、目標高圧相当飽和温度算出用係数ＫSCC1，ＫSCC2、圧縮機１０１の目標周波数ＦMKなどを用いて変数ＤＯATDの算出を行う。
ＤＯATD＝ＫSCC1×ＦMK＋ＫSCC2
ステップＳ１４２では、変数ＤＯATDが、目標高圧相当飽和温度の下限値ＤＯATDMINを超えているか否かを判別する。変数ＤＯATDが、目標高圧相当飽和温度の下限値ＤＯATDMINを超えていないと判断した場合にはステップＳ１４３に移行する。ステップＳ１４３では、変数ＤＯATDの値を目標高圧相当飽和温度下限値ＤＯATDMINにセットする。
【００７７】
ステップＳ１４４では、変数ＤＯATDが目標高圧相当飽和温度の上限値ＤＯATDMAX以下であるか否かを判別する。変数ＤＯATDが、目標高圧相当飽和温度の上限値ＤＯATDMAX以下でないと判断した場合にはステップＳ１４５に移行する。ステップＳ１４５では、変数ＤＯATDの値を目標高圧相当飽和温度の上限値ＤＯATDMAXにセットする。
【００７８】
ステップＳ１４６では、目標高圧相当飽和温度ＴＤＳSETの算出を行う。ここでは、目標高圧相当飽和温度ＴＤＳSET＝室温ＤＡ＋変数ＤＯATDとして算出する。
【００７９】
ステップＳ１３３では、高圧相当飽和温度偏差ΔＴＤＳを算出する。高圧相当飽和温度偏差ΔＴＤＳ＝目標高圧相当飽和温度ＴＤＳSET−高圧相当飽和温度ＴＤＳで算出することができる。
【００８０】
ステップＳ１３４では、電動弁操作量算出処理を実行する。
この電動弁操作量算出処理を、図１６のフローチャートで示す。
ステップＳ１５１では、電動弁操作量ＰOSCを、電動弁操作量算出用係数ＫOSCA1，ＫOSCA、高圧相当飽和温度偏差ΔＴＤＳ、前回の高圧相当飽和温度偏差ΔＴＤＳZなどを用いて算出する。
【００８１】
ＰOSC＝ＫOSCA1×（（ΔＴＤＳ−ΔＴＤＳZ）＋ΔＴＤＳ／ＫOSCA）
ステップＳ１３５では、ステップＳ１３４で求めた電動弁操作量に基づいて電動弁操作を実行する。
【００８２】
ここでの電動弁操作処理を図１７のフローチャートに示す。
ガス管電動弁１２８の開度ＥＶＧを（現在の開度ＥＶＧ＋電動弁操作量ＰOSC）とする。同時に、液管電動弁１２８の開度ＥＶＬを、（現在の開度ＥＶＬ＋電動弁操作量ＰOSC×ＫPOSC1）に制御する。
【００８３】
〔高圧相当飽和温度の推定〕
前述した第２実施形態において、高圧相当飽和温度の推定を行う方法を説明する。この場合の制御ブロック図を図１８に示す。
【００８４】
制御部５０１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロプロセッサで構成されており、運転制御プログラムや各種パラメータが格納されるＲＯＭ５０２、ワーク変数などを一時的に格納するＲＡＭ５０３などが接続されている。
【００８５】
また、室外機１００内に配置されている各種センサ類である、吸入側圧力センサ１１０、吐出管サーミスタ１０９、外気サーミスタ１１１、室外熱交サーミスタ１１２、熱交中間サーミスタ１１３などが制御部５０１に接続されており、それぞれの検出値が制御部５０１に入力される。さらに、吐出側圧力スイッチ１０８が制御部５０１に接続されている。
【００８６】
また、室内機２００または分岐ユニット３００との間で各種データの入出力を行うための室内側通信インターフェイス５０４が制御部５０１に接続されている。
【００８７】
さらに、圧縮機１０１の運転周波数制御を行うための圧縮機駆動回路５０５、ファンモータ１０４の周波数制御を行うためのファンモータ駆動回路５０６などが制御部５０１に接続されている。
【００８８】
また、レシーバ１２１の前後に設けられている液管電動弁１２８、ガス電動弁１２９および圧縮機１０１の吐出バイパス回路１９４上に設けられた吐出−吸入電動弁１４２が制御部５０１に接続されている。
【００８９】
圧縮機駆動回路５０５は、後述するアクティブフィルタ回路を備えており、このアクティブフィルタ２次側電圧センサ５０７および２次側電流センサ５０８が制御部５０１に接続されている。
【００９０】
図１８における圧縮機駆動回路５０５の制御ブロック図を図１９に示す。
圧縮機駆動回路５０５は、商用電源５１１に接続される整流回路５１２と、アクティブフィルタ回路５１３と、インバータ回路５１４とを備えている。
【００９１】
整流回路５１２は、４つのダイオードが接続されたダイオードブリッジで形成されており、商用電源５１１から供給される交流電源を全波整流する。
アクティブフィルタ回路５１３は、リアクタ５２１、ダイオード５２２、キャパシタ５２３、スイッチング素子５２４およびスイッチング素子５２４のスイッチング制御を行うアクティブフィルタ駆動手段５２５などを備えている。
【００９２】
アクティブフィルタ回路５１３は、１次側電圧を検出するための第１電圧センサ５２６と、１次側電流を検出するための第１電流センサ５２７と、２次側電圧を検出するための第２電圧センサ５０７と、２次側電流を検出するための第２電流センサ５０８とを備えている。アクティブフィルタ駆動手段５２５は、第２電圧センサ５０７が検出する２次側電圧が、予め設定された電圧に一致するように、スイッチング素子５２４のスイッチング制御を行う。同時に、第１電圧センサ５２６が検出する１次側電圧の位相に一致するように、第１電流センサ５２７が検出する電流値を制御する。このことにより、力率が大幅に向上し、第２電圧センサ５０７によって検出される２次側電圧と、第２電流センサ５０８によって検出される２次側電流とから得られる消費電力の算出精度が向上することとなる。
【００９３】
インバータ回路５１４は、アクティブフィルタ回路５１３からの所定電圧の出力信号から、一定電圧のパルス信号を出力する。このときのインバータ回路５１４の出力周波数は、現在の運転状況に基づいて定められる圧縮機の運転周波数である。したがって、インバータ回路５１４からの出力周波数によって、圧縮機駆動モータ５３１が駆動される。
【００９４】
圧縮機駆動回路５０５のアクティブフィルタ５１３の２次側電圧値、２次側電流値を用いて圧縮機１０１の消費電力を算出し、これを用いて高圧相当飽和温度の推定値を演算する方法について、図２０のフローチャートに基づいて説明する。
【００９５】
ステップＳ１７１では、インバータ回路５１４への入力電圧ＶINおよび入力電流ＩINを検出する。このインバータ回路５１４への入力電圧ＶINおよび入力電流ＩINは、アクティブフィルタ５１３の２次側電圧を検出する第２電圧センサ５０７および２次側電流を検出する第２電流センサ５０８の値から得ることが可能である。
【００９６】
ステップＳ１７２では、アクティブフィルタ５１３の２次側電圧ＶINおよび２次側電流ＩINに基づいて圧縮機１０１の消費電力INPUTを算出する。ここで、アクティブフィルタ５１３のアクティブフィルタ駆動手段５２５が、最適な力率となるようにスイッチング素子５２４の制御を行っているので、力率が１であると考えることができる。したがって、INPUT＝ＶIN×ＩIN×１（力率）で圧縮機消費電力を求めることができる。
【００９７】
ステップＳ１７３では、圧縮機１０１を駆動している出力周波数ＦOUTおよび吸入圧力値ＬＰを求める。ここでは、圧縮機駆動モータ５３１を駆動しているインバータ５１４の出力周波数により出力周波数ＦOUTを特定することができる。また、吸入側圧力センサ１１０の検出値により吸入圧力値ＬＰを特定することが可能である。
【００９８】
ステップＳ１７４では、消費電力INPUT、出力周波数ＦOUT、吸入圧力値ＬＰに基づいて高圧値を求める。ここでは、高圧推定用定数ＫHPLL、ＫHPFF、ＫHPII、ＫHPLF、ＫHPFI、ＫHPLI、ＫHPL、ＫHPF、ＫHPI、ＫHPCおよび高圧補正値ＨＰHOSEIを用いて次の式によって求めることができる。
【００９９】
ＨＰ＝ＫHPLL×ＬＰ2＋ＫHPFF×ＦOUT2＋ＫHPII×INPUT2＋ＫHPLF×ＬＰ×ＦOUT＋ＫHPFI×ＦOUT×INPUT＋ＫHPLI×ＬＰ×INPUT＋ＫHPL×ＬＰ＋ＫHPF×ＦOUT＋ＫHPI×INPUT＋ＫHPC＋ＨＰHOSEI
ステップＳ１７５では、ステップＳ１７４で算出した高圧値ＨＰに基づいて高圧相当飽和温度ＴDSを算出する。ここでは、ＴDS＝Ａ×ＨＰ＋Ｂとして求めることができる。ただし、高圧相当飽和温度算出用の係数Ａ、Ｂは、高圧値ＨＰの値により、図２１に示すようなテーブルで決定されるものである。
【０１００】
【発明の効果】
本発明では、運転状況に応じて、レシーバ内に回収される余剰冷媒量を調整することが可能であり、室外熱交換器内での過冷却度または過熱度制御を行うことが可能となる。したがって、冷媒回路システムの冷媒量を適正化して効率のよい運転を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態が採用される空気調和機の冷媒回路の概要構成図。
【図２】第１実施形態の制御フローチャート。
【図３】第１実施形態の制御フローチャート。
【図４】第１実施形態の制御フローチャート。
【図５】第１実施形態の制御フローチャート。
【図６】第２実施形態の制御フローチャート。
【図７】第２実施形態の制御フローチャート。
【図８】第２実施形態の制御フローチャート。
【図９】第２実施形態の制御フローチャート。
【図１０】第３実施形態の制御フローチャート。
【図１１】第３実施形態の制御フローチャート。
【図１２】第３実施形態の制御フローチャート。
【図１３】第３実施形態の制御フローチャート。
【図１４】第４実施形態の制御フローチャート。
【図１５】第４実施形態の制御フローチャート。
【図１６】第４実施形態の制御フローチャート。
【図１７】第４実施形態の制御フローチャート。
【図１８】１実施形態の制御ブロック図。
【図１９】圧縮機駆動回路の制御ブロック図。
【図２０】高圧相当飽和温度の推定方法のフローチャート。
【図２１】飽和温度算出用テーブルの説明図。
【符号の説明】
１００ 室外機
１０１ 圧縮機
１０２ 四路切換弁
１０３ 室外熱交換器
１０５ アキュムレータ
１２１ レシーバ
１２８ 液管電動弁
１２９ ガス管電動弁
１３０ ガス抜きキャピラリ
１３１ 液管配管部
１３２ ガス管配管部
１３３ 補助熱交換器
１３４ サブクール熱交換器
１４１ キャピラリ
１４２ 吐出−吸入バイパス電動弁

Claims (17)

  1. 少なくとも室外機（１００）内に配置される圧縮機（１０１）、四路切換弁（１０２）、室外熱交換器（１０３）とを含む室外機側冷媒回路と、室内機（２００）内に配置される室内熱交換器（２０１）とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する冷媒回路を備え、
    前記液管側配管（１３１）とガス管側配管（１３２）とをバイパスするバイパス回路上に、液冷媒を回収するレシーバ（１２１）と、前記レシーバ（１２１）から前記液管側配管（１３１）に接続する液管側接続管（１２２）およびガス管側配管（１３２）に接続するガス管側接続管（１２３）に設けられる冷媒開閉手段（１２８，１２９）とを設け、
    前記室外熱交換器（１０３）の現在の熱交換能力の判定結果に応じて、前記冷媒開閉手段の制御を行うことにより、前記レシーバ（１２１）内の冷媒量を制御し、
    冷房運転時において、前記室外熱交換器（１０３）の出口温度の目標値を、圧縮機の吐出側温度および／または目標周波数に基づく変数と外気温度とに基づいて決定し、前記室外熱交換器（１０３）の出口温度と、前記室外熱交換器（１０３）の出口温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて、前記冷媒開閉手段の制御を行うことにより、レシーバ内の冷媒量制御を行う、
    ことを特徴とする空気調和機。
  2. 前記冷媒開閉手段は、前記液管側接続管（１２２）に設けられ、通過する冷媒流量を調整可能な液管電動弁（１２８）と、前記ガス管側接続管（１２３）に設けられ、通過する冷媒流量を調整可能なガス管電動弁（１２９）とよりなる、請求項１に記載の空気調和機。
  3. 前記室外熱交換器（１０３）の出口温度は、前記室外熱交換器（１０３）の出口近傍に設けられた室外液管サーミスタ（１１２）の検出値である、請求項１に記載の空気調和機。
  4. 前記変数は、吐出管温度偏差に基づいて算出される、
    請求項１に記載の空気調和機。
  5. 冷房運転時において、さらに液管温度と目標液管温度とを比較し、その比較の結果に基づいて前記冷媒開閉手段を構成する液管電動弁（１２８）の開度を制御する、請求項１記載の空気調和機。
  6. 少なくとも室外機（１００）内に配置される圧縮機（１０１）、四路切換弁（１０２）、室外熱交換器（１０３）とを含む室外機側冷媒回路と、室内機（２００）内に配置される室内熱交換器（２０１）とを液管側配管とガス管側配管とによって接続する冷媒回路を備え、
    前記液管側配管（１３１）とガス管側配管（１３２）とをバイパスするバイパス回路上に、液冷媒を回収するレシーバ（１２１）と、前記レシーバ（１２１）から前記液管側配管（１３１）に接続する液管側接続管（１２２）およびガス管側配管（１３２）に接続するガス管側接続管（１２３）に設けられる冷媒開閉手段（１２８，１２９）とを設け、
    前記室外熱交換器（１０３）の現在の熱交換能力の判定結果に応じて、前記冷媒開閉手段の制御を行うことにより、前記レシーバ（１２１）内の冷媒量を制御し、
    冷房運転時において、高圧相当飽和温度の目標値を、圧縮機の吐出側温度および／または目標周波数に基づく変数と外気温度とに基づいて決定し、高圧相当飽和温度と高圧相当飽和温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて、前記冷媒開閉手段の制御を行うことにより、レシーバ内の冷媒量制御を行う、
    ことを特徴とする空気調和機。
  7. 高圧保護のために前記圧縮機（１０１）の吐出側に設けられる高圧センサをさらに備え、前記高圧相当飽和温度は前記高圧センサの検出する高圧値により算出する、請求項６に記載の空気調和機。
  8. 前記圧縮機（１０１）の吸入側圧力、前記圧縮機（１０１）の消費電力および前記圧縮機（１０１）の運転周波数を用いて前記高圧相当飽和温度を算出する、請求項６に記載の空気調和機。
  9. 前記変数は、吐出管温度偏差に基づいて算出される、
    請求項６記載の空気調和機。
  10. 冷房運転時において、高圧相当飽和温度と高圧相当飽和温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて前記冷媒開閉手段を構成する液管電動弁（１２８）の開度を制御する、請求項６または９に記載の空気調和機。
  11. 暖房運転時において、液管温度の代表値と液管温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて、冷媒開閉手段の制御を行うことにより、レシーバ内の冷媒量制御を行う、請求項１〜１０のいずれかに記載の空気調和機。
  12. 前記液管温度の代表値は、運転中の室内機（２００）の液管温度のうち最低値を用いる、請求項１１に記載の空気調和機。
  13. 暖房運転時において、液管温度の目標値を、圧縮機の目標周波数に基づく変数と室温とに基づいて決定する、請求項１１または１２に記載の空気調和機。
  14. 暖房運転時において、液管温度と目標液管温度とを比較し、その比較の結果に基づいて前記冷媒開閉手段を構成するガス管電動弁（１２９）の開度を制御する、請求項１３に記載の空気調和機。
  15. 暖房運転時において、高圧相当飽和温度と高圧相当飽和温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて、冷媒開閉手段の制御を行うことにより、レシーバ内の冷媒量制御を行う、請求項１〜１４のいずれかに記載の空気調和機。
  16. 暖房運転時において、高圧相当飽和温度の目標値を、圧縮機の目標周波数に基づく変数と室温とに基づいて決定する、請求項１５に記載の空気調和機。
  17. 暖房運転時において、高圧相当飽和温度と高圧相当飽和温度の目標値とを比較し、その比較の結果に基づいて前記冷媒開閉手段を構成するガス管電動弁（１２９）の開度を制御する、請求項１５または１６に記載の空気調和機。
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