JP6400223B2 - 空気調和機および空気調和機の制御方法 - Google Patents
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- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/89—Arrangement or mounting of control or safety devices
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の冷媒回路構成図である。
本実施の形態1に係る空気調和機は、図1に示すように、室外ユニット7と室内ユニット13とを備え、それらは液側延長配管8およびガス側延長配管9で接続されている。
室外ユニット7は、圧縮機1、四方弁2、送風機4を有する室外熱交換器3、過冷却熱交換器18、バイパス膨張装置19、液側延長配管接続バルブ5、ガス側延長配管接続バルブ6、アキュムレータ20、および、室外制御装置16を備えている。また、室内ユニット13は、主膨張装置10、送風機12を有する室内熱交換器11、および、室内制御装置17を備えている。
主冷媒回路30は、圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、過冷却熱交換器18、主膨張装置10、室内熱交換器11、および、アキュムレータ20が環状に接続されて構成されている。
なお、室外熱交換器3および室内熱交換器11は、送風機4または送風機12から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化できるものであればよく、特にタイプを限定するものではない。たとえば、クロスフィンチューブ式、クロスフロー式などの各種タイプを利用して構成することができる。
また、室外制御装置16および室内制御装置17は、本発明の「制御装置」に相当する。
圧縮機1により圧縮された高圧蒸気冷媒は、四方弁2を通って凝縮器として機能する室外熱交換器3に流入し、室外熱交換器3により凝縮されて高圧気液二相冷媒となり、過冷却熱交換器18に流入する。その気液二相冷媒は、過冷却熱交換器18内でバイパス膨張装置19を出た中間圧気液二相冷媒で冷却され、高圧の過冷却液の状態となって主膨張装置10に流入する。その高圧の過冷却液冷媒は、主膨張装置10内で減圧され、低圧気液二相冷媒となって蒸発器として機能する室内熱交換器11に流入し、空気と熱交換されて蒸発し、低圧蒸気冷媒となる。その低圧蒸気冷媒は、アキュムレータ20を通って圧縮機1に吸入され、再び圧縮される。
主膨張装置10は、Ct−Tcoutで求めることができる室外熱交換器3の出口側における冷媒のサブクール(以下、室外熱交出口サブクールと称する)SC_hex[deg]が、そのサブクールの目標値SCm_hex[deg]に近づくよう開閉動作を行う。
室外熱交出口サブクールSC_hexがその目標値SCm_hexの値より大きい場合は、主膨張装置10の目標開度A=A’+ΔS1−ΔS2において、ΔS1が正の値に設定される。
室外ユニット出口サブクールSC_outがその目標値SCm_outの値より大きい場合は、バイパス膨張装置19の目標開度B=B’+ΔS2において、第二補正量ΔS2が負の値に設定される。ここで、B’は現在時刻におけるバイパス膨張装置19の開度(以下、現在開度B’と称する)である。
ここで、主膨張装置とバイパス膨張装置とは並列に配置されているため、バイパス膨張装置が開いている状態で室外ユニット出口サブクールSC_outを制御する場合は、主冷媒回路の絞り量は、主膨張装置10の現在開度A0’だけでなく、バイパス膨張装置の現在開度B0’との合計で決まる。
そこで、本実施の形態1では、冷房運転時の主膨張装置10の目標開度Aを、A=A’+ΔS1−ΔS2という計算式から求める。つまり、前記計算式では第二補正量ΔS2を減じた形としている。そのため、バイパス膨張装置19の開閉によって主冷媒回路30を流れる冷媒量が増減すると、室外熱交出口サブクールSC_hexも増減するが、冷媒量の増減を考慮して目標開度Aを求めることができ、室外熱交出口サブクールSC_hexの増減を抑制することができる。また、実質的に主冷媒回路30の絞り量は、あくまで主膨張装置10の絞り量のみと考えることができる。そのため、バイパス膨張装置19の開度が大きくなることによる室外ユニット出口サブクールSC_outの低下および収束性悪化の問題を解消することができる。
以下、本実施の形態1に係る空気調和機の冷房運転時の制御フローについて、図5を用いて説明する。
以下、本実施の形態2について説明するが、実施の形態1と重複するものについては省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図6は、本発明の実施の形態2に係る空気調和機の冷媒回路構成図である。
なお、その他の構成については実施の形態1と同様である。
本実施の形態2に係る空気調和機によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
以下、本実施の形態3について説明するが、実施の形態1と重複するものについては省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図7は、本発明の実施の形態3に係る空気調和機の冷媒回路構成図である。
なお、その他の構成については実施の形態1と同様である。
本実施の形態3に係る空気調和機によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
以下、本実施の形態4について説明するが、実施の形態1と重複するものについては省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図8は、本発明の実施の形態4に係る空気調和機の冷媒回路構成図である。
このような冷媒回路構成においても、実施の形態1と同様の方法で主膨張装置10−1〜10−nおよびバイパス膨張装置19の制御が可能である。
なお、その他の構成については実施の形態1と同様である。
本実施の形態4に係る空気調和機によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
Claims (8)
- 凝縮器、および、過冷却熱交換器を有する室外ユニットと、
蒸発器を有する室内ユニットと、
圧縮機、前記凝縮器、前記過冷却熱交換器、主膨張装置、および、前記蒸発器が環状に接続された主冷媒回路と、
前記凝縮器と前記主膨張装置との間で前記主冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記主冷媒回路に接続したバイパス回路と、
前記バイパス回路の前記過冷却熱交換器の上流側に設けたバイパス膨張装置と、
前記主膨張装置および前記バイパス膨張装置を制御する制御装置と、を備え、
前記主膨張装置の目標開度Aは、
現在時刻における前記主膨張装置の開度をA’、前記凝縮器の出口側における冷媒のサブクールSC_hexとその目標値SCm_hexとの差から求められる補正量をΔS1、前記過冷却熱交換器の出口側における冷媒のサブクールSC_outとその目標値SCm_outとの差から求められる補正量をΔS2とすると、
A=A’+ΔS1−ΔS2で求められるものであり、
前記バイパス膨張装置の目標開度Bは、
現在時刻における前記バイパス膨張装置の開度をB’とすると、
B=B’+ΔS2で求められるものであり、
前記制御装置は、
前記目標開度Bを求め、前記B’が前記目標開度Bとなるように前記バイパス膨張装置を動作させた後、
前記目標開度Aを求め、前記A’が前記目標開度Aとなるように前記主膨張装置を動作させるものである
空気調和機。 - 前記制御装置は、
SC_outが、SCm_outと定数とにより求められる開度安定域の範囲外である場合は、前記目標開度Bを求め、前記B’が前記目標開度Bとなるように前記バイパス膨張装置を動作させるものであり、
SC_hexが、SCm_hexと定数とにより求められる開度安定域の範囲外である場合は、前記目標開度Aを求め、前記A’が前記目標開度Aとなるように前記主膨張装置を動作させるものである
請求項1に記載の空気調和機。 - 前記制御装置は、
前記目標開度Bを求め、前記B’が前記目標開度Bとなるように前記バイパス膨張装置を動作させた後、
前記目標開度Aを求め、前記A’が前記目標開度Aとなるように前記主膨張装置を動作させる動作を繰り返すものである
請求項1または2に記載の空気調和機。 - 前記主膨張装置は前記室内ユニットが備えている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 前記過冷却熱交換器の出口側と前記蒸発器の入口側との間に、前記室外ユニットおよび前記室内ユニットとは別体の主膨張装置格納キットを備えており、
前記主膨張装置は前記主膨張装置格納キットが備えている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 前記主膨張装置は室外ユニットが備えている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の空気調和機。 - 前記室内ユニットを複数有し、
前記室内ユニットは、前記室外ユニットに対してそれぞれ並列に接続されている
請求項4に記載の空気調和機。 - 凝縮器、および、過冷却熱交換器を有する室外ユニットと、
蒸発器を有する室内ユニットと、
圧縮機、前記凝縮器、前記過冷却熱交換器、主膨張装置、および、前記蒸発器が環状に接続された主冷媒回路と、
前記凝縮器と前記主膨張装置との間で前記主冷媒回路から分岐し、前記過冷却熱交換器を経由して、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記主冷媒回路に接続したバイパス回路と、
前記バイパス回路の前記過冷却熱交換器の上流側に設けたバイパス膨張装置と、を備えた空気調和機において、
前記主膨張装置の目標開度Aは、
現在時刻における前記主膨張装置の開度をA’、前記凝縮器の出口側における冷媒のサブクールSC_hexとその目標値SCm_hexとの差から求められる補正量をΔS1、前記過冷却熱交換器の出口側における冷媒のサブクールSC_outとその目標値SCm_outとの差から求められる補正量をΔS2とすると、
A=A’+ΔS1−ΔS2で求められるものであり、
前記バイパス膨張装置の目標開度Bは、
現在時刻における前記バイパス膨張装置の開度をB’とすると、
B=B’+ΔS2で求められるものであり、
前記目標開度Bを求め、前記B’が前記目標開度Bとなるように前記バイパス膨張装置を動作させた後、
前記目標開度Aを求め、前記A’が前記目標開度Aとなるように前記主膨張装置を動作させる
空気調和機の制御方法。
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