JP5593905B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
(1−1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。
室内ユニット4は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット4は、液冷媒連絡管5およびガス冷媒連絡管6を介して室外ユニット2に接続されており、主回路としての冷媒回路10の一部を構成している。
室外ユニット2は、ビル等の室外に設置されており、液冷媒連絡管5およびガス冷媒連絡管6を介して室内ユニット4に接続されており、室内ユニット4との間で冷媒回路10を構成している。
冷媒連絡管5、6は、空気調和装置1をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
次に、空気調和装置1の基本動作(後述の高圧制御を除く動作)について、図1の冷房運転接続状態(四路切換弁27の実線で示す接続状態)を例に用いて説明する。
次に、本実施形態の冷房運転接続状態における空気調和装置1の室外膨張弁EV1、室外ファン26および室内膨張弁44の制御について、図1〜8を用いて説明する。
図9は、本実施形態にかかる空気調和装置1の制御部7が図示しないメモリに予め格納している、制御開始時の各機器の外気温度に応じた初期設定データである。
まず、本実施形態における制御について、図3を用いて、バイパス膨張弁EV2の動作を中心に説明する。
次に、本実施形態における制御について、図4を用いて、室外ファン26の動作を中心に説明する。
次に、上述のバイパス膨張弁EV2の開度制御や室外ファン26の風量制御の具体例について、図3〜図7を用いて説明する。
本実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
本実施形態の空気調和装置1では、バイパス膨張弁としてのバイパス膨張弁EV2の開度を制御することによって、凝縮器としての室外熱交換器22に溜まる冷媒量を調節し、これにより、高圧の制御を行うことができる。
例えば、バイパス膨張弁EV2の開度制御による操作と、室外ファン26の風量制御による操作と、が同時に行われてしまうと、目標高圧よりも高圧が低い状態では、バイパス膨張弁EV2および室外ファン26の両方が高圧を上げようとする状態に操作されているため、目標高圧を大きく超えるようにオーバーシュートしてしまう。また、目標高圧よりも高圧が高い状態では、バイパス膨張弁EV2および室外ファン26の両方が高圧を下げようとする状態に操作されているため、目標高圧を大きく下回るようにオーバーシュートしてしまう。
さらに、上記実施形態におけるバイパス膨張弁EV2の開度制御と室外ファン26の風量制御では、図8の関係において示されているように、バイパス膨張弁EV2の開度制御によって室外ファン26の風量ステップを最小ステップに抑えた状態ができるだけ長く続けられるように制御されている。このため、室外ファン26の室外ファン用モータ26aにおいて消費される電力を小さく抑えることができている。
上記実施形態では、図9に示すように、制御開始時における外気温度が高いほど風量ステップが大きく設定されるように、室外ファン26の風量ステップの初期設定を定めている。このため、このような初期設定を行わない場合と比較して、冷媒回路10を流れる冷媒の状態や分布をより迅速に安定化させることができるようになっている。
本実施形態の空気調和装置1では、バイパス膨張弁EV2の開度制御によって室外熱交換器22に溜まる冷媒量が変動することになるが、この冷媒量の変動は、アキュームレータ29に溜まる冷媒量が変動することによって吸収されて、蒸発器としての室内熱交換器41に送られる冷媒の状態を安定させることができる。このため、例えば、室内熱交換器41における冷媒量の変動や、圧縮機21に吸入される冷媒の状態の変動を小さく抑えることができる。
本実施形態の空気調和装置1では、アキュームレータ29によって冷媒回路10の室内膨張弁44から室内熱交換器41を経由して圧縮機21に至るまで部分の冷媒量を変動しにくくするとともに、室内膨張弁44の開度制御によって、室内熱交換器41における冷媒量および室内熱交換器41の出口における冷媒の状態を安定させることができる。このため、空気調和装置1全体の運転効率の最適化および圧縮機21の信頼性向上(例えば、ガス欠運転や湿り圧縮の防止)を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、この実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
上記実施形態では、図9に示すように、制御開始時において、外気温度に応じた室外ファン26の風量ステップ初期設定を行う点を説明した。
上記実施形態では、冷暖切換可能な冷媒回路10を例に挙げて説明した。
上記実施形態では、過冷却回路10cを備えた冷媒回路10において過冷却熱交換器28からが設けられている構成を例に挙げて説明した。
上述の実施形態では、高圧として、吐出圧力センサ33によって検出される吐出圧力を使用したが、これに限定されず、例えば、室外熱交換器22に温度センサを設けている場合には、この温度センサによって検出される冷媒温度を飽和圧力に換算して高圧として使用する等のように、他のセンサ類によって検出される温度や圧力を使用してもよい。
上述の実施形態では、蒸発器としての室内熱交換器41の出口における冷媒の過熱度が目標か熱度になるように、室内膨張弁44の開度を制御しているが、これに限定されず、圧縮機21の吐出における冷媒の過熱度のような室内熱交換器41の出口における冷媒の過熱度に等価な状態量が目標過熱度に等価な目標状態量になるように、室内膨張弁44の開度を制御するようにしてもよい。ここで、圧縮機21の吐出における冷媒の過熱度とは、圧縮機21の吐出温度(吐出温度センサ35によって検出される吐出温度)から圧縮機21の吐出圧力(吐出圧力センサ33によって検出される吐出圧力)を飽和温度に換算した値を差し引くことによって得られる。
上述の実施形態では、高圧が目標高圧に対して高いか低いかによってバイパス膨張弁EV2を開閉動作する例を述べた。
上述の実施形態では、制御開始の態様については具体的に例示してはいないが、制御が開始されて初期設定を行うタイミングとしては、例えば、電源投入後の圧縮機21が駆動を開始する時点や、デフロスト運転等を行う空気調和装置であればデフロスト運転復帰後の時点等が含まれる。そして、それらの際における外気温度センサ38の検知温度に応じた初期設定を定めるようにしてもよい。
上述の実施形態の冷媒回路10では、主回路の室外側冷媒回路10bでは、冷媒が過冷却熱交換器28を通過する前に、過冷却回路10c側に分岐する回路構成を例に挙げて説明した。
なお、上記実施形態の冷媒回路10において過冷却回路10cおよび過冷却熱交換器28を有さない冷媒回路(例えば、液冷媒が流れる箇所にレシーバが設けられている冷媒回路等)を備えている点で異なる空気調和装置等の冷凍装置について、冷凍サイクルにおける高圧が所定の目標高圧を満たすように室外ファン26の風量制御と室外膨張弁EV1の開度制御を行う場合に、その制御の開始時において、外気温度に応じた室外ファン26の風量や室外膨張弁EV1の開度の初期設定を定める。この場合に、室外ファン26の風量制御による風量変更操作と、室外膨張弁EV1の開度制御による開度変更操作と、が同時に行われることがないように、一方を固定した状態で他方の操作を行う。室外ファン26の風量を最小に抑えた状態でも、室外膨張弁EV1の開度制御によって目標高圧を達成できる状況では、室外ファン26の風量を最も低い状態にすることを優先する。
7 制御部
10 冷媒回路
10a 室内側冷媒回路(主回路)
10b 室外側冷媒回路(主回路)
10c 過冷却回路(バイパス回路)
21 圧縮機
22 室外熱交換器(凝縮器)
26 室外ファン(送風部)
28 過冷却熱交換器
29 アキュームレータ
38 室外温度センサ(温度検知部)
41 室内熱交換器(蒸発器)
44 室内膨張弁(主膨張弁)
EV1 室外膨張弁
EV2 バイパス膨張弁
Claims (7)
- 少なくとも圧縮機(21)、凝縮器(22)、主膨張弁(44)、および、蒸発器(41)が順次接続されることによって構成される主回路(10a、10b)と、
前記主回路のうち前記凝縮器から前記主膨張弁までの部分と前記蒸発器から前記圧縮機までの部分とを接続し、バイパス膨張弁(EV2)が設けられているバイパス回路(10c)と、
を有する冷媒回路(10)と、
前記凝縮器に熱源としての空気を供給する送風部(26)と、
前記熱源としての空気の温度を検知する温度検知部(38)と、
前記冷媒回路の冷凍サイクル運転における高圧が目標高圧条件を満たすように前記バイパス膨張弁の開度を調節するバイパス膨張制御と、前記冷媒回路の冷凍サイクル運転における高圧が前記目標高圧条件を満たすように前記送風部の風量を調節する送風制御と、を切り換えて行う制御部(7)と、
を備え、
前記制御部は、
前記送風制御を、前記バイパス膨張制御によっては前記目標高圧条件を満たすことができない場合に開始し、
前記目標高圧条件を満たすように制御を開始する際の前記送風部の風量の初期設定値が、前記温度検知部の検知温度に応じた値となるように設定する、
冷凍装置(1)。 - 前記制御部は、
前記バイパス膨張弁(EV2)の弁開度が予め定められた所定開度以下になっており、前記凝縮器(22)の出口の冷媒の過冷却度が所定値よりも小さくなっており、前記冷媒回路の冷凍サイクル運転における現在の高圧が目標高圧条件を満たす範囲を超えてしまっている場合に、
前記バイパス膨張制御によっては前記目標高圧条件を満たすことができない場合として前記送風制御を開始する、
請求項1に記載の冷凍装置。 - 前記送風部の風量の初期設定値は、前記温度検知部の検知温度が高いほど風量が増すように設定する、
請求項1または2に記載の冷凍装置。 - 前記制御部は、前記目標高圧条件を満たすように制御を行う際の前記バイパス膨張弁の開度の初期設定が、全閉状態となるように設定する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍装置。 - 前記主回路において前記凝縮器から前記蒸発器に向けて流れる冷媒と、前記バイパス回路において前記バイパス膨張弁を通過した冷媒と、の間で熱交換を行わせる過冷却熱交換器(28)をさらに備え、
前記バイパス膨張制御では、前記主回路における前記凝縮器の出口を流れる冷媒の過冷却度が所定過冷却条件を満たした状態で維持されるように前記バイパス膨張弁の開度を制御し、
前記送風制御では、前記バイパス回路における前記過冷却熱交換器の出口を流れる冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たした状態で維持されるように前記バイパス膨張弁の開度を制御する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍装置。 - 前記所定過冷却条件においては、前記制御部は、前記過冷却度の目標値の初期設定値が前記温度検知部の検知温度に応じた値となるように設定する、
請求項5に記載の冷凍装置。 - 前記送風部は、複数段階の風量を選択できるように予め設置されており、
前記制御部は、前記バイパス膨張制御において、前記送風部の風量が前記複数段階の風量から選ばれる所定の最低風量となるように制御する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の冷凍装置。
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