JP5858858B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明に係る冷凍サイクル装置が空気調和装置である場合を例にして、その構成等を説明するものとする。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の全体構成図である。
図1で示されるように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、熱源側ユニットである室外機100及び室外機200、並びに、利用側ユニットである室内機300によって構成されている。
室外機100及び室内機300においては、圧縮機1a、逆止弁2a、四方弁3a、室外熱交換器4a、過冷却用熱交換器5a、電子膨張弁7a、電子膨張弁21、室内熱交換器22、四方弁3a、アキュームレーター8a、そして、再び圧縮機1aの順に冷媒配管によって冷媒回路が構成され、冷凍サイクルが形成されている。また、過冷却用熱交換器5aと電子膨張弁7aとを接続する冷媒配管から分岐して、電子膨張弁6a、及び、過冷却用熱交換器5aを経由して、四方弁3aとアキュームレーター8aとを接続する冷媒配管へ冷媒をバイパスするバイパス配管9aが設けられている。
室外機200及び室内機300においては、圧縮機1b、逆止弁2b、四方弁3b、室外熱交換器4b、過冷却用熱交換器5b、電子膨張弁7b、電子膨張弁21、室内熱交換器22、四方弁3b、アキュームレーター8b、そして、再び圧縮機1bの順に冷媒配管によって冷媒回路が構成され、冷凍サイクルが形成されている。また、過冷却用熱交換器5bと電子膨張弁7bとを接続する冷媒配管から分岐して、電子膨張弁6b、及び、過冷却用熱交換器5bを経由して、四方弁3bとアキュームレーター8bとを接続する冷媒配管へ冷媒をバイパスするバイパス配管9bが設けられている。
次に、図1を参照しながら、本実施の形態に係る空気調和装置の冷房運転について説明する。ここでは、まず、液操作弁31a及びガス操作弁32aが開状態となり、室外機100と室内機300との間で形成された冷凍サイクルにおける冷房運転について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷房能力低下の抑制制御動作を示すフローチャートである。以下、図2を参照しながら、冷媒の偏在を検知し、それを解消して、冷房能力の低下を抑制する制御動作について説明する。
まず、制御装置10aは、室外機100のみの1台運転をさせているものとし、室外機100が冷房運転を実施しているか否かを判定する。その判定の結果、冷房運転を実施している場合、ステップS2へ進み、そうでない場合、引き続き、冷房運転を実施しているか否かを判定する。
室外機100のみの1台運転の運転の時間をカウントするカウンターをT1とし、室外機100及び室外機200の2台による運転から室外機100のみの1台運転となる直前の室外機200における吐出温度と凝縮温度との温度差をTdSH2とする。制御装置10aは、カウンターT1のカウントを開始し、吐出温度検出手段11aによって検出された冷媒の吐出温度と、凝縮温度検出手段12aによって検出された冷媒の凝縮温度との差をとることによって温度差TdSH2の算出を開始する。制御装置10aは、上記のカウンターT1及びTdSH2について、T1≧Tmax[分]が検知したか否か、あるいは、TdSH2≦TdSH_L[deg]を検知したか否かを判定する。ここで、所定時間Tmaxは、上記のカウンターT1について判定するための閾値であって、室外機100のみの1台運転から、室外機100及び室外機200の2台による運転へ切り替えるか否かの判定に用いるものであり、例えば、300[分]とする。また、所定温度差TdSH_Lは、上記の温度差TdSH2について判定するための閾値であって、室外機100のみの1台運転から、室外機100及び室外機200の2台による運転へ切り替えるか否かの判定に用いるものであり、例えば、10[deg]とする。
≒5.0[h]=300[分] (1)
制御装置10aは、T1≧Tmax[分]であることを検知した場合、室外機100のみの1台運転時における室外機100と室内機300との間に形成された冷凍サイクルに存在する合計冷媒量が、冷媒量不足のため冷房能力が低下し、冷房運転を継続可能とする限界の冷媒量であると判定する。また、制御装置10aは、TdSH2≦TdSH_L[deg]であることを検知した場合、室外機200に偏在している冷媒量が過多となっていると判定する。そして、制御装置10a及び制御装置10bは、以下の手順によって運転周波数を決定し、それぞれの運転周波数によって、圧縮機1a、1bを駆動し、室外機100及び室外機200の2台による運転を実施する。
F2=F/2+α (4)
制御装置10aは、室外機100及び室外機200の2台による運転によって、室外機200に偏在する冷媒が解消されているか否かを判定する。例えば、室外機200における温度差TdSH2が所定温度差TdSH_H以上(TdSH2≧TdSH_H、TdSH_H>TdSH_L)になったか否かを判定するものとすればよい。この判定の結果、室外機200に偏在する冷媒が解消されている場合、制御装置10aは、制御装置10bに対して室外機200をサーモOFF又は停止(ここで、「停止」とは、例えば、室外機の電源が切れている状態を示す)させ、室外機100のみの1台運転に切り替え、カウンターT1及び温度差TdSH2をゼロリセットし、ステップS1へ戻る。一方、室外機200に偏在する冷媒が解消されていない場合、制御装置10a及び制御装置10bは、室外機100及び室外機200の2台による運転を継続する。
以上のような構成及び動作によって、サーモOFF又は停止している室外機200に冷媒が偏在していることを検知した場合、室外機100のみの1台運転から、室外機100及び室外機200の2台による運転に切り替えるので、室外機200における冷媒の偏在を解消することができる。また、これによって、本実施の形態に係る空気調和装置の冷房能力の低下を抑制することができ、デマンドによる容量制御で能力の追従が可能となる。
以下、本実施の形態に係る空気調和装置について、実施の形態1に係る空気調和装置と相違する点を中心に説明する。
図4は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の構成のうち室外機の構成を示した図である。
図4で示されるように、本実施の形態に係る空気調和装置は、3台の室外機(室外機100、200、400)を備えている。これらの室外機100、200、400は、それぞれ圧縮機1a、1b、1cを備えており、室外機400内の冷媒回路は、室外機100、200の冷媒回路と同様の構成となっている。
図5は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の冷房能力低下の抑制制御動作を示すフローチャートである。以下、図5を参照しながら、冷媒の偏在を検知し、それを解消して、冷房能力の低下を抑制する制御動作について説明する。
まず、制御装置10aは、室外機100のみの1台運転をさせているものとし、室外機100が冷房運転を実施しているか否かを判定する。その判定の結果、冷房運転を実施している場合、ステップS12へ進み、そうでない場合、引き続き、冷房運転を実施しているか否かを判定する。
室外機100の運転の時間をカウントするカウンターをT1とし、室外機200における吐出温度と凝縮温度との温度差をTdSH2とする。制御装置10aは、カウンターT1のカウントを開始し、吐出温度検出手段11aによって検出された冷媒の吐出温度と、凝縮温度検出手段12aによって検出された冷媒の凝縮温度との差をとることによって温度差TdSH2の算出を開始する。制御装置10aは、上記のカウンターT1及びTdSH2について、T1≧Tmax[分]が検知したか否か、あるいは、TdSH2≦TdSH_L[deg]を検知したか否かを判定する。この所定時間Tmax及び所定温度差TdSH_Lについては、実施の形態1において前述したとおりである。上記の判定の結果、T1≧Tmax[分]、又は、TdSH2≦TdSH_L[deg]を満たす場合、ステップS13へ進み、そうでない場合、そのままの運転を継続し、引き続き、上記の条件を満たすか否かを判定する。ここで、制御装置10aは、T1≧Tmax[分]であることを検知した場合、室外機100のみの1台運転時における室外機100と室内機300との間に形成された冷凍サイクルに存在する合計冷媒量が、冷媒量不足のため冷房能力が低下し、冷房運転を継続可能とする限界の冷媒量であると判定する。また、制御装置10aは、TdSH2≦TdSH_L[deg]であることを検知した場合、室外機200に偏在している冷媒量が過多となっていると判定する。
制御装置10aは、圧縮機1aの運転周波数Fが、所定周波数Fc以上であるか否か判定する。運転周波数Fが所定周波数Fc以上である場合、ステップS14へ進み、そうでない場合、ステップS16へ進む。ここで、所定周波数Fcは、圧縮機1aの運転周波数Fがどのくらいの負荷で駆動しているかの目安となる運転周波数であり、例えば、45[Hz]とする。
制御装置10a、制御装置10b、及び、室外機400の制御装置(図示せず)は、以下の手順によって運転周波数を決定し、それぞれの運転周波数によって、圧縮機1a、1b、1cを駆動し、室外機100、200、400の3台による運転を実施する。
F2=F/3+α/2 (7)
F3=F/3+α/2 (8)
制御装置10aは、室外機100、200、400の3台による運転によって、室外機200に偏在する冷媒が解消されているか否かを判定する。例えば、室外機200における温度差TdSH2が所定温度差TdSH_H以上(TdSH2≧TdSH_H、TdSH_H>TdSH_L)になったか否かを判定するものとすればよい。この判定の結果、室外機200に偏在する冷媒が解消されている場合、制御装置10aは、制御装置10bに対して室外機200をサーモOFF又は停止させ、室外機100のみの1台運転に切り替え、カウンターT1及び温度差TdSH2をゼロリセットし、ステップS11へ戻る。一方、室外機200に偏在する冷媒が解消されていない場合、制御装置10a、制御装置10b及び室外機400の制御装置は、室外機100、200、400の3台による運転を継続する。
制御装置10a及び制御装置10bは、室外機200に偏在している冷媒を解消するため、実施の形態1における図2のステップS3と同様の手順で運転周波数を決定し、それぞれの運転周波数によって、圧縮機1a、1bを駆動し、室外機100及び室外機200の2台による運転を実施する。ここで、室外機200の運転の時間をカウントするカウンターをT2とし、室外機400における吐出温度と凝縮温度との温度差をTdSH3とする。制御装置10aは、カウンターT2のカウントを開始し、室外機400における吐出温度検出手段(図示せず)によって検出された冷媒の吐出温度と、凝縮温度検出手段(図示せず)によって検出された冷媒の凝縮温度との差をとることによって温度差TdSH3の算出を開始する。そして、ステップS17へ進む。
制御装置10aは、室外機100及び室外機200の2台による運転によって、室外機200に偏在する冷媒が解消されているか否かを判定する。例えば、室外機200における温度差TdSH2が所定温度差TdSH_H以上(TdSH2≧TdSH_H、TdSH_H>TdSH_L)になったか否かを判定するものとすればよい。この判定の結果、室外機200に偏在する冷媒が解消されている場合、制御装置10aは、制御装置10bに対して室外機200をサーモOFF又は停止させ、室外機100のみの1台運転に切り替え、カウンターT2、温度差TdSH3、及び、温度差TdSH2をゼロリセットし、ステップS11へ戻る。一方、室外機200に偏在する冷媒が解消されていない場合、制御装置10a及び制御装置10bは、室外機100及び室外機200の2台による運転を継続し、ステップS18へ進む。
制御装置10aは、上記のカウンターT2及びTdSH3について、T2≧Tmax[分]が検知したか否か、あるいは、TdSH3≦TdSH_L[deg]を検知したか否かを判定する。この判定の結果、T2≧Tmax[分]、又は、TdSH3≦TdSH_L[deg]を満たす場合、室外機400に冷媒が偏在していると判定し、ステップS19へ進み、そうでない場合、そのままの運転を継続し、ステップS17へ戻る。
制御装置10b及び室外機400の制御装置は、室外機400に偏在している冷媒を解消するため、実施の形態1における図2のステップS3と同様の手順で運転周波数を決定し、それぞれの運転周波数によって、圧縮機1b、1cを駆動し、室外機200及び室外機400の2台による運転を実施する。ここで、室外機400の運転の時間をカウントするカウンターをT3とし、前述のように、室外機100における吐出温度と凝縮温度との温度差をTdSH1とする。制御装置10bは、カウンターT3のカウントを開始し、室外機100における吐出温度検出手段11aによって検出された冷媒の吐出温度と、凝縮温度検出手段12aによって検出された冷媒の凝縮温度との差をとることによって温度差TdSH1の算出を開始する。そして、ステップS20へ進む。
制御装置10bは、室外機200及び室外機400の2台による運転によって、室外機400に偏在する冷媒が解消されているか否かを判定する。例えば、室外機400における温度差TdSH3が所定温度差TdSH_H以上(TdSH2≧TdSH_H、TdSH_H>TdSH_L)になったか否かを判定するものとすればよい。この判定の結果、室外機400に偏在する冷媒が解消されている場合、制御装置10b及び室外機400の制御装置は、室外機200及び室外機400をサーモOFF又は停止させ、室外機100のみの1台運転に切り替え、カウンターT3、温度差TdSH1、及び、温度差TdSH3をゼロリセットし、ステップS11へ戻る。一方、室外機400に偏在する冷媒が解消されていない場合、制御装置10b及び室外機400の制御装置は、室外機200及び室外機400の2台による運転を継続し、ステップS21へ進む。
制御装置10bは、上記のカウンターT3及びTdSH1について、T3≧Tmax[分]が検知したか否か、あるいは、TdSH1≦TdSH_L[deg]を検知したか否かを判定する。この判定の結果、T3≧Tmax[分]、又は、TdSH1≦TdSH_L[deg]を満たす場合、室外機100に冷媒が偏在していると判定し、ステップS22へ進み、そうでない場合、そのままの運転を継続し、ステップS20へ戻る。
室外機400の制御装置及び制御装置10aは、室外機100に偏在している冷媒を解消するため、実施の形態1における図2のステップS3と同様の手順で運転周波数を決定し、それぞれの運転周波数によって、圧縮機1c、1aを駆動し、室外機400及び室外機100の2台による運転を実施する。ここで、前述のように、室外機100の運転の時間をカウントするカウンターをT1とし、前述のように、室外機200における吐出温度と凝縮温度との温度差をTdSH2とする。室外機400の制御装置は、カウンターT1のカウントを開始し、室外機200における吐出温度検出手段11bによって検出された冷媒の吐出温度と、凝縮温度検出手段12bによって検出された冷媒の凝縮温度との差をとることによって温度差TdSH2の算出を開始する。そして、ステップS23へ進む。
室外機400の制御装置は、室外機400及び室外機100の2台による運転によって、室外機100に偏在する冷媒が解消されているか否かを判定する。例えば、室外機100における温度差TdSH1が所定温度差TdSH_H以上(TdSH2≧TdSH_H、TdSH_H>TdSH_L)になったか否かを判定するものとすればよい。この判定の結果、室外機100に偏在する冷媒が解消されている場合、室外機400の制御装置は、室外機400をサーモOFF又は停止させ、室外機100のみの1台運転に切り替え、カウンターT1、温度差TdSH2、及び、温度差TdSH1をゼロリセットし、ステップS11へ戻る。一方、室外機100に偏在する冷媒が解消されていない場合、室外機400の制御装置及び制御装置10aは、室外機400及び室外機100の2台による運転を継続し、ステップS24へ進む。
室外機400の制御装置は、上記のカウンターT1及びTdSH2について、T1≧Tmax[分]が検知したか否か、あるいは、TdSH2≦TdSH_L[deg]を検知したか否かを判定する。この判定の結果、T1≧Tmax[分]、又は、TdSH2≦TdSH_L[deg]を満たす場合、室外機200に冷媒が偏在していると判定し、ステップS13へ戻り、そうでない場合、そのままの運転を継続し、ステップS23へ戻る。
以上のような構成及び動作のように、停止している室外機に冷媒が偏在していることを検知した場合、3台の室外機による運転、又は、2台の室外機の運転によって、冷媒の偏在を解消することができる。また、2台の室外機の運転によって、そのうちの一方の冷媒の偏在を解消している最中においても、サーモOFF又は停止している3台目の室外機の冷媒の偏在の有無を検知し、3台目の室外機の冷媒の偏在が検知された場合、その3台目の室外機を含む2台の室外機の運転に切り替えることができ、連続的に、冷媒の偏在を解消することが可能となる。また、これによって、本実施の形態に係る空気調和装置の冷房能力の低下を抑制することができ、デマンドによる容量制御で能力の追従が可能となる。
Claims (6)
- 少なくとも、圧縮機と、放熱器と、膨張装置と、蒸発器と、が冷媒配管によって接続された冷媒回路を備えることによって冷凍サイクルが形成された冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機、前記放熱器、前記圧縮機の周波数を制御する制御装置、前記圧縮機の吐出側の冷媒温度である吐出温度を検出する吐出温度検出手段、及び、前記放熱器における冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段をそれぞれ備えた複数の熱源側ユニットと、
前記蒸発器を備えた利用側ユニットと、
前記各熱源側ユニットから流出した冷媒を合流させ、前記利用側ユニットに流入させる液分配器と、
前記蒸発器において蒸発し、前記利用側ユニットから流出した冷媒を分岐させ、前記各熱源側ユニットに流入させるガス分配器と、
を備え、
前記膨張装置は、複数の前記熱源側ユニット、又は、前記利用側ユニットの少なくとも一方に備えられ、
前記圧縮機が駆動している前記熱源側ユニットである駆動中熱源側ユニットの前記制御装置は、
該駆動中熱源側ユニット以外の前記熱源側ユニットであって、サーモOFF又は停止している前記熱源側ユニットである停止中熱源側ユニットにおいて、該停止中熱源側ユニットのサーモOFF直前の前記吐出温度検出手段によって検出される前記吐出温度、及び、該停止中熱源側ユニットのサーモOFF直前の前記凝縮温度検出手段によって検出される前記凝縮温度に基づいて、前記停止中熱源側ユニットに冷媒が偏在しているか否かを判定し、
該停止中熱源側ユニットに冷媒が偏在していると判定した場合、該停止中熱源側ユニットの前記圧縮機を駆動させる
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記駆動中熱源側ユニットの前記制御装置は、前記停止中熱源側ユニットにおけるサーモOFF直前の前記吐出温度検出手段によって検出された前記吐出温度と、サーモOFF直前の前記凝縮温度検出手段によって検出された前記凝縮温度との差が第1所定温度差以下である場合、又は、前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機が駆動してからの時間が所定時間以上経過した場合、前記停止中熱源側ユニットに冷媒が偏在していると判定する
ことを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル装置。 - 前記駆動中熱源側ユニットの前記制御装置は、冷媒が偏在していると判定して駆動した前記停止中熱源側ユニットにおける前記吐出温度検出手段によって検出された前記吐出温度と、前記凝縮温度検出手段によって検出された前記凝縮温度との差が第2所定温度差以上となった場合、該停止中熱源側ユニットにおける冷媒の偏在が解消していると判定し、駆動している前記熱源側ユニットのうちいずれかをサーモOFF又は停止させ、1台のみの前記熱源側ユニットによる運転に切り替える
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の冷凍サイクル装置。 - 前記熱源側ユニットは、2台であり、
1台の前記熱源側ユニットが前記駆動中熱源側ユニットとしてその前記圧縮機が駆動している場合の該駆動中熱源側ユニットの前記制御装置は、前記停止中熱源側ユニットに冷媒が偏在していると判定し、該停止中熱源側ユニットの前記圧縮機を駆動させる場合、前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機の周波数と、前記停止中熱源側ユニットの前記圧縮機の周波数との和が、前記停止中熱源側ユニットの前記圧縮機を駆動させる前の前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機の周波数となるようにし、かつ、前記停止中熱源側ユニットの前記圧縮機の前記周波数が、前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機の前記周波数よりも高くなるようにする
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記熱源側ユニットは、3台であり、
1台の前記熱源側ユニットが前記駆動中熱源側ユニットとしてその前記圧縮機が駆動している場合の該駆動中熱源側ユニットの前記制御装置は、
前記停止中熱源側ユニットのいずれかに冷媒が偏在していると判定した場合、かつ、前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機の周波数が所定周波数以上である場合、全ての前記停止中熱源側ユニットの前記圧縮機を駆動するものとし、
前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機の周波数と、全ての前記停止中熱源側ユニットのそれぞれの前記圧縮機の周波数との和が、前記停止中熱源側ユニットの前記圧縮機を駆動させる前の前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機の周波数となるようにし、かつ、前記各停止中熱源側ユニットの前記圧縮機の前記周波数が、前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機の前記周波数よりも高くなるようにする
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 1台の前記熱源側ユニットが前記駆動中熱源側ユニットとしてその前記圧縮機が駆動している場合の該駆動中熱源側ユニットの前記制御装置は、
前記停止中熱源側ユニットのいずれかに冷媒が偏在していると判定した場合、かつ、前記駆動中熱源側ユニットの前記圧縮機の周波数が前記所定周波数未満である場合、冷媒が偏在していると判定した1台の前記停止中熱源側ユニットの前記圧縮機を駆動させると共に、もう1台の前記停止中熱源側ユニットに冷媒が偏在しているか否かの判定を開始し、
該もう1台の前記停止中熱源側ユニットに冷媒が偏在していると判定した場合、前記1台の前記停止中熱源側ユニットの前記圧縮機の駆動を継続させ、前記駆動中熱源側ユニットをサーモOFF又は停止させる
ことを特徴とする請求項5記載の冷凍サイクル装置。
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