JP4399667B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
逆に、室内の冷房負荷に対し室内の暖房負荷が大きい場合は、室外熱交換器を蒸発器として冷凍サイクルを構成する。(暖房主体モード)。
さらに、上記のものにおいて、前記暖房主体モードへ切り換えは前記冷房主体モードとなってから所定時間後とすることが望ましい。
FF状態を、前記室外熱交換器については当該室外熱交換器入り口に取り付けられた温度サーミスタにより流れる冷媒温度を測定し高温であれば凝縮器、低温であれば蒸発器として使用されている状態を、それぞれ識別することが望ましい。
図1、2は、冷暖同時運転が可能な空気調和機の冷凍サイクルを示し、図1の上図が全冷房モード、下図が冷暖同時冷房主体モード、図2の上図が冷暖同時暖房主体モード、下図が全暖房モードであり、矢印は冷媒の流れを示している。
圧縮機1と複数の室外熱交換器2a、2b、それに付属する室外電子膨張弁4a、4bと、逆止弁5と、冷媒回路を切り換える四方弁3a、3bを有した室外ユニットと、室外ユニットとはガス配管と液配管で接続され、室内電子膨張弁7a、あるいは7bを介して室内熱交換器6a、6bが開閉弁8a、9a、あるいは8b、9b(図中、塗りつぶしで閉、白抜きで開)を有する2つ以上、例えばk個の室内ユニットで冷房と暖房の同時運転を可能とした冷凍サイクルを構成している。また、室内ユニットのガス側配管間に逆止弁5が設けられている。
(冷暖同時)冷房主体モード時には圧縮機1から吐出したガス冷媒は凝縮器となる室外熱交換器2b及び凝縮器となる室内熱交換器6bへ送られ、熱交換して液冷媒となり、それぞれの液冷媒が蒸発器となる室内熱交換器6aへと送られる。そして、液冷媒が室内熱交換器6aで蒸発し、このガス冷媒が圧縮機1に回収される。ここで、凝縮器となる室内熱交換器6bの熱交換量が蒸発器となる室内熱交換器6aの熱交換量よりも小さいとき、その不足熱交換量分を室外側凝縮器2bの熱交換量で補う。
(冷暖同時)暖房主体モード時には、圧縮機1から吐出したガス冷媒は凝縮器となる室内熱交換器6bに流入して熱交換を行い、液冷媒となった冷媒は蒸発器となる室外熱交換器2a及び蒸発器となる室内熱交換器2aに送られ、それぞれで熱交換されて蒸発したガス冷媒は圧縮機1に戻る。ここで、凝縮器となる室内熱交換器6bで熱交換される熱交換量に対し、蒸発器となる室内熱交換器6a及び室外熱交換器2aの熱交換量の熱授受量を吊り合わせる。
(冷房主体モード時)
圧縮機動力Pcを除き室内冷暖熱交換量が釣り合っている場合、冷房要求能力を満たすのに必要なエンタルピは室内を暖房している室内熱交換器6bによって得られている事になる。しかしながら、従来の冷凍サイクル及び制御方法では、室外ユニットに冷媒を流しているため、室外熱交換器2bに高温・高圧のガス冷媒が流れ、放熱による室外側凝縮器熱交換量Qcoを必要とする。ここで、冷凍サイクル上の吸熱側の熱交換量Qtが一定であるとすれば、冷房要求能力を満たすのに必要なエンタルピは室外側凝縮器熱交換量Qcoと室内側凝縮器熱交換量Qciとなるため、室外側凝縮器熱交換量Qcoだけ室内側凝縮器熱交換量Qciは小さい。
よって、室外側凝縮器熱交換量Qcoが大きくなる程、室内側凝縮器熱交換量(すなわち暖房室内機能力)Qciを低下させている。この状態は凝縮器となる室外熱交換器2bが熱を放熱し易い外気低温で引き起こされる。そして冷暖同時運転としては効率の悪い運転となる。
(暖房主体モード時)
室内冷暖熱交換量が釣り合っている状態で暖房主体運転となる場合、暖房要求熱交換量を満たすのに必要なエンタルピは室内側蒸発器熱交換量Qeiと圧縮機入力Pcによって得られているという事になる。しかしながら、室外側蒸発器熱交換量Qeoが発生した場合、冷凍サイクル上の吸熱側の熱交換量Qtが一定であるという条件のもとでは、暖房要求熱交換量を満たすのに必要なエンタルピ差は室外側蒸発熱交換量Qeoと室内側蒸発器熱交換量Qeiと圧縮機入力Pcで合成することになり、室外側凝縮器熱交換量Qeoが発生した分、室内側蒸発器熱交換量Qeiが小さくなる。
よって、室外側蒸発器熱交換量Qeoと室内側蒸発器熱交換量Qeiは逆の関係にあり、室外側蒸発器熱交換量Qeoが大きくなる程、室内側蒸発器熱交換量Qeiは低下する。この状態は室外熱交換器が熱を吸熱し易い外気高温で引き起こされ、外気が高温である時は室外側蒸発器熱交換量Qeoが大きくなるので、室内側蒸発器熱交換量Qeiが小さくなる。
以上より、冷房主体時においては外気低温時の暖房能力不足、暖房主体時においては、外気高温時の冷房能力不足となり、この不足能力を補うように圧縮機の入力を大きくする必要があり、冷暖同時運転効率は低下する。
すなわち、室内冷房負荷と室内暖房負荷がほぼ等しく、かつ外気低温時には、不足している暖房能力を検知し、冷房主体モードから、室外熱交換器を蒸発器としてサイクルを構成する暖房主体モードへ移行させる。これにより、室外熱交換器での熱交換量を減らし凝縮圧力の低下を防止することで室内暖房能力を確保し、蒸発圧力の過剰な低下を防ぐ。そして、外気低温時に過剰となり易い冷房能力を抑制し、冷暖同時運転の効率を高くする。
以上より、Qei+Pc=const=Qt(冷房主体時)、あるいはQci=Qt(暖房主体)の条件下では、室外側凝縮器の熱交換量Qcoが小さくなるほど、あるいは室外蒸発器での熱交換量Qeoが小さくなるほど、冷暖同時運転COPが高くなる。
条件(C1):LH>0 かつ冷房サーモONの台数=0
または
条件(C2):暖房サーモON台数>0 かつLH>1.25LR かつ室内機増加から1分経過後
または
条件(C3):暖房サーモON台数>0 かつLH>0.9LR かつ ΔThm−ΔTcm≦1
かつ室内機増加から1分経過後
暖房主体モードから冷房主体モードへの移行は次の条件のときに行われる。
条件(C4):暖房サーモONの台数=0
または
条件(C5):冷房サーモON台数>0 かつLR>1.25LH かつ室内機増加から1分経過後
または
条件(C6):冷房サーモON台数>0 かつ LR>0.9LHかつ ΔThm−ΔTcm≦1
かつ 室内機増加から1分経過後
ここで、各記号は以下の通りである。
TS:設定温度 Ti:室内空気温度
ΔTC:冷房時の設定温度に対する室内空気温度の差
ΔTh:暖房時の設定温度に対する室内空気温度の差
hp(R):冷房運転室内機容量 hp(H):暖房運転室内機容量 HP:室外ユニット容量
ΔThm:ΔTCの最大値、 ΔTcm:ΔThの最大値
K:補正係数1でサーモON=1.0、サーモOFF=0.1 停止=0
V:補正係数2で風量タップが高(Hi)=1.0、中(Me)=7/8、低(Lo)=3/4
これら熱交モード移行条件(C1)から(C6)のみでは、冷暖房負荷比の比率のみを考慮しているので、外気が低く、かつ冷房室内機能力が大きい場合は冷房主体モードから暖房主体モードに移行するように次の条件(C7−1)(C7−2)(C7−3)のいずれかを加える。
ΔTcmin>a かつΔThmax<b (かつ 熱交切換後4分後の条件を加えても良い)であり、a=12、b=15が望ましい。
ΔTcminは(Ti−Tio)の最小値、ΔThmaxは(Tio−Ti)の最大値であり、Tioは吹き出し温度である。つまり、冷房主体モードで運転中、冷房運転している室内ユニットの室内の吸い込み温度と吹き出し温度の差をΔTc、暖房運転している室内ユニットの吹き出し温度と吸い込み温度の差をΔThとし、室内機のうちΔTcの最小値が所定値aより大きく、ΔThの最大値が所定値bより小さい場合、暖房主体モードへ切り換える。
Ps≦Pso−γ (γ=0.17) かつ Pd≦Pdo−ξ (ξ=0.15) (かつ Pd/(Ps+0.13)
≦ε (ε=2.4)の条件を加えても良い)が望ましい。
Ps:低圧側冷媒圧力(蒸発圧力)、Pd:高圧側冷媒圧力(凝縮圧力)、Pso:冷房目標
蒸発圧力、Pdo:暖房目標凝縮圧力である。つまり、少なくとも冷房主体モードで運転中
、室内ユニットのうち冷房運転しているものは蒸発圧力を、暖房運転しているものは凝縮
圧力を検知し、蒸発圧力が目標蒸発圧力から所定値γを引いたものより小さく、凝縮圧力
が目標凝縮圧力から所定値ξを引いたものより小さい場合、暖房主体モードへ切り換える
。
ΔTcmin/ΔThmax>C(C=2.3が望ましい。また、熱交切換後4分後の条件を加えても良い)
以上により、冷房能力過剰、暖房能力不足状態となっている場合、熱交モード移行、冷
房主体モードから暖房主体モードへ切り換えることにより能力不足、快適性、運転効率を
向上させる事ができる。逆に、暖房主体モードから冷房主体モードへは、冷房能力が不足
であり暖房能力が過剰となる場合に移行する条件を追加すれば良い。
Claims (7)
- 圧縮機と、圧縮機に接続され冷媒の流れ方向を切り換える複数の四方弁と、複数の室外熱交換器と、室外熱交換器のそれぞれに接続された室外電子膨張弁とを有した室外ユニットと、該室外ユニットとガス配管及び液配管で接続され室内電子膨張弁を介して室内熱交換器及び開閉弁を有する複数の室内ユニットとを備え、各室内ユニットで冷房と暖房の運転がそれぞれ可能となるように冷凍サイクルが構成され、暖房負荷に対し冷房負荷が大きい場合は、室外熱交換器を凝縮器とする冷房主体モードに、冷房負荷に対し暖房負荷が大きい場合は、室外熱交換器を蒸発器とする暖房主体モードに切り換えて制御される空気調和機において、
前記冷房主体モードで運転中、所定外気温度以下でかつ前記冷房負荷から前記暖房負荷との差が所定値以下の場合であって、さらに冷房運転している前記室内ユニットの冷房能力が過剰で、暖房運転している前記室内ユニットの暖房能力が不足状態となっている場合、前記暖房主体モードへ切り換えることを特徴とする空気調和機。 - 請求項1に記載のものにおいて、前記冷房主体モードで運転中、冷房運転している前記室内ユニットの室内の吸い込み温度と吹き出し温度の差をΔTc、暖房運転している前記室内ユニットの吹き出し温度と吸い込み温度の差をΔThとし、前記室内ユニットのうちΔTcの最小値が所定値aより大きく、ΔThの最大値が所定値bより小さい場合、前記暖房主体モードへ切り換えることを特徴とする空気調和機。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記冷房主体モードで運転中、前記室内ユニットのうち冷房運転しているものは蒸発圧力を、暖房運転しているものは凝縮圧力を検知し、前記蒸発圧力が目標蒸発圧力から所定値γを引いたものより小さく、前記凝縮圧力が目標凝縮圧力から所定値ξを引いたものより小さい場合、前記暖房主体モードへ切り換えることを特徴とする空気調和機。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記冷房主体モードで運転中、冷房運転している前記室内ユニットの室内の吸い込み温度と吹き出し温度の差をΔTc、暖房運転している前記室内ユニットの吹き出し温度と吸い込み温度の差をΔThとし、前記室内ユニットのうちΔTcの最小値をΔTcmin、ΔThの最大値をΔThmaxとしたとき、ΔTcmin/ΔThmaxの値が所定値よりも大きい場合、前記暖房主体モードへ切り換えることを特徴とする空気調和機。
- 請求項4に記載のものにおいて、前記暖房主体モードへの切り換えは前記冷房主体モードとなってから所定時間後とすることを特徴とする空気調和機。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記四方弁については四方弁コイルの電流値によりON/OFF状態を、前記室外熱交換器については当該室外熱交換器入り口に取り付けられた温度サーミスタにより流れる冷媒温度を測定し高温であれば凝縮器、低温であれば蒸発器として使用されている状態を、それぞれ識別することを特徴とする空気調和機。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記四方弁については四方弁コイルの電流値によりON/OFF状態を、前記室外熱交換器については室外熱交換器入り口に取り付けられた温度サーミスタにより流れる冷媒温度を測定し、高温であれば凝縮器、低温であれば蒸発器として使用されている状態を、それぞれ識別し、その結果を空気調和機の運転制御を行うリモコン又は室外ユニットに表示することを特徴とする空気調和機。
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