JP6576468B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、空気調和機に関し、特に、室内機からの吹出温度の制御に関するものである。 The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to control of a temperature blown out from an indoor unit.
従来の空気調和機においては、例えば、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器および送風機で構成された冷凍サイクルを利用して室内空間の温度を調整している。例えば、冷房運転の場合、室内空間の空気は、蒸発器を流れる冷媒と送風機によって取り込まれた空気との間で熱交換されることによって冷却される。 In a conventional air conditioner, for example, the temperature of the indoor space is adjusted using a refrigeration cycle including a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and a blower. For example, in the cooling operation, the air in the indoor space is cooled by heat exchange between the refrigerant flowing through the evaporator and the air taken in by the blower.
このような空気調和機において、室内空間の温度を所定の温度にしたい場合には、利用者によって室内機から吹き出す吹出温度の目標値が設定され、室内機からの実際の吹出温度が、設定された目標の温度となるように制御される。
具体的には、例えば、室内機からの吹出温度と目標温度である設定温度との差に着目する。そして、吹出温度と設定温度との差が小さくなった場合には、圧縮機周波数を低下させ、吹出温度と設定温度との差が大きくなった場合には、圧縮機周波数を増大させるように制御し、吹出温度を調整している。In such an air conditioner, when it is desired to set the temperature of the indoor space to a predetermined temperature, the target value of the blowing temperature blown out from the indoor unit is set by the user, and the actual blowing temperature from the indoor unit is set. The target temperature is controlled.
Specifically, for example, attention is paid to the difference between the blow-out temperature from the indoor unit and the set temperature that is the target temperature. When the difference between the blowing temperature and the set temperature becomes small, the compressor frequency is lowered, and when the difference between the blowing temperature and the set temperature becomes large, the compressor frequency is increased. And the blowing temperature is adjusted.
また、吹出温度を調整する他の方法として、特許文献1には、外気温度に応じて室外機のファンの風量を調整したり、圧縮機周波数の増加速度に制限を設けることにより、吹出温度が設定温度から大幅に乖離するのを抑制する方法が記載されている。 As another method for adjusting the blowout temperature, Patent Document 1 discloses that the blowout temperature is adjusted by adjusting the air volume of the fan of the outdoor unit according to the outside air temperature or by limiting the speed of increase of the compressor frequency. A method for suppressing a significant deviation from the set temperature is described.
しかしながら、従来のように、吹出温度と設定温度との差だけに着目して空気調和機を制御した場合には、温度変化への応答性が悪い。例えば、室内機での吸込温度が低い場合に冷房運転を行うと、吹出温度が設定温度より大幅に低下してしまい、所謂オーバーシュートが生じてしまうため、利用者の快適性を損なうという問題点があった。 However, when the air conditioner is controlled by paying attention only to the difference between the blowing temperature and the set temperature as in the prior art, the responsiveness to temperature changes is poor. For example, if the cooling operation is performed when the suction temperature in the indoor unit is low, the blowout temperature is significantly lower than the set temperature, and so-called overshoot occurs, which impairs user comfort. was there.
また、特許文献1に記載の方法では、機器の能力変化速度を調整しているだけであり、例えば、空気調和機を起動した際に、吹出温度が設定温度に到達するまでに時間を要してしまう。そのため、冷却効果が低いといった印象を利用者に与えてしまう虞がある。 Moreover, in the method of patent document 1, it only adjusts the capability change speed of an apparatus, for example, when starting an air conditioner, time is required for blowing temperature to reach preset temperature. End up. For this reason, there is a risk of giving the user an impression that the cooling effect is low.
本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、吹出温度が設定温度に到達するまでのオーバーシュートを抑制し、吹出温度が設定温度に到達するまでの時間を短縮することが可能な空気調和機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and suppresses overshooting until the blowing temperature reaches the set temperature, and shortens the time until the blowing temperature reaches the set temperature. An object of the present invention is to provide an air conditioner that can be used.
本発明の空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁および室内熱交換器を冷媒配管で順次接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記室内熱交換器で前記冷媒と熱交換を行う空気を取り込む送風機とを備える空気調和機であって、前記室外熱交換器に流入する冷媒の圧力である室外熱交換器圧力を検出する室外熱交換器圧力センサと、前記室外熱交換器から流出する冷媒の温度である室外熱交換器出口温度を検出する室外熱交換器出口温度センサと、前記室内熱交換器に流入する冷媒の温度である室内熱交換器温度を検出する室内熱交換器温度センサと、前記室内熱交換器から流出する冷媒の温度である室内熱交換器出口温度を検出する室内熱交換器出口温度センサと、前記室内熱交換器に流入する空気の吸込温度を検出する吸込空気状態センサと、前記室内熱交換器における前記空気の吹出温度を利用者によって設定された設定温度とするために必要な冷媒循環量を算出し、算出した前記冷媒循環量を満足する圧縮機周波数で前記圧縮機を動作させるように制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記送風機の送風量に基づき決定される、前記送風量に対して前記室外熱交換器に触れずに通過した空気量の割合を示すバイパスファクターと、前記冷媒の冷媒物性情報とを記憶する記憶部を有し、冷房運転の際に、前記吸込温度、前記設定温度、および前記バイパスファクターに基づき、目標となる蒸発温度を算出し、前記送風量、吸込空気エンタルピ、飽和空気エンタルピ、および前記バイパスファクターに基づき、前記吸込温度を目標となる吹出温度とするために必要な蒸発能力を算出し、算出された前記蒸発能力、蒸発器入口エンタルピ、および蒸発器出口エンタルピに基づき、前記吸込温度を前記目標となる吹出温度とするために必要な冷媒循環量を算出し、算出された前記冷媒循環量を満足する前記圧縮機の圧縮周波数を算出するものである。 The air conditioner of the present invention includes a refrigerant circuit that sequentially connects a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger with refrigerant piping to circulate the refrigerant, and heat exchange with the refrigerant by the indoor heat exchanger. An air conditioner including an air blower that takes in air , an outdoor heat exchanger pressure sensor that detects an outdoor heat exchanger pressure that is a pressure of a refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger, and the outdoor heat exchanger An outdoor heat exchanger outlet temperature sensor that detects an outdoor heat exchanger outlet temperature that is the temperature of the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger, and an indoor heat exchanger that detects an indoor heat exchanger temperature that is the temperature of the refrigerant flowing into the indoor heat exchanger Temperature sensor, an indoor heat exchanger outlet temperature sensor that detects an indoor heat exchanger outlet temperature that is a temperature of the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger, and an intake temperature of air flowing into the indoor heat exchanger Sucking air Sensor and the calculated refrigerant circulation amount necessary in order to set the set temperature by a user the outlet temperature of the air in the indoor heat exchanger, said at compressor frequency that satisfies the calculated the amount of circulated refrigerant and a control unit for controlling to operate the compressor, the control device is determined based on the air volume of the blower, the amount of air passing through without touching the outdoor heat exchanger to the air volume And a storage unit for storing the refrigerant physical property information of the refrigerant, and a target evaporation temperature based on the suction temperature, the set temperature, and the bypass factor during cooling operation. Calculated based on the air flow rate, the intake air enthalpy, the saturated air enthalpy, and the bypass factor. And calculating the refrigerant circulation amount necessary to make the suction temperature the target outlet temperature based on the calculated evaporation capacity, the evaporator inlet enthalpy, and the evaporator outlet enthalpy, The compression frequency of the compressor that satisfies the calculated refrigerant circulation amount is calculated .
以上のように、本発明によれば、吸込温度を目標となる吹出温度とするための冷媒循環量を算出し、算出した冷媒循環量を満足するように圧縮機の圧縮機周波数を調整することにより、吹出温度が設定温度に到達するまでのオーバーシュートを抑制し、吹出温度が設定温度に到達するまでの時間を短縮することが可能になる。 As described above, according to the present invention, the refrigerant circulation amount for setting the suction temperature to the target blowing temperature is calculated, and the compressor frequency of the compressor is adjusted so as to satisfy the calculated refrigerant circulation amount. Thus, it is possible to suppress overshoot until the blowing temperature reaches the set temperature, and to shorten the time until the blowing temperature reaches the set temperature.
以下、本発明の実施の形態に係る空気調和機について説明する。 Hereinafter, an air conditioner according to an embodiment of the present invention will be described.
[空気調和機の回路構成]
図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和機の回路構成の一例を示す概略図である。
図1に示すように、空気調和機1は、圧縮機2、室外熱交換器3、膨張弁4、室内熱交換器5、送風機としてのファン6、モータ7、制御装置10、室外熱交換器圧力センサ11、室外熱交換器出口温度センサ12、室内熱交換器温度センサ13、室内熱交換器出口温度センサ14および吸込空気状態センサ15を備える。そして、圧縮機2、室外熱交換器3、膨張弁4および室内熱交換器5が冷媒配管によって環状に接続され、冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。
冷媒回路を循環させる冷媒としては、例えばR−22等の単一冷媒、R−410A等の混合冷媒、CO2等の自然冷媒を用いることができる。
なお、以下では、室内空間の空気を冷却する冷房運転を行う場合の回路構成を例にとって説明する。[Circuit configuration of air conditioner]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a circuit configuration of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, an air conditioner 1 includes a
As the refrigerant circulating in the refrigerant circuit, for example, a single refrigerant such as R-22, a mixed refrigerant such as R-410A, or a natural refrigerant such as CO 2 can be used.
In the following description, a circuit configuration in the case of performing the cooling operation for cooling the air in the indoor space will be described as an example.
圧縮機2は、低温低圧の冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒の状態にして吐出する。
圧縮機2としては、例えば、駆動周波数である圧縮機周波数を任意に変化させることにより、単位時間あたりの冷媒送出量である押しのけ容積を制御することが可能なインバータ圧縮機等を用いることができる。The
As the
なお、圧縮機2としては、これに限られず、例えば駆動周波数が一定のものを用いてもよい。このような圧縮機を用いる場合には、例えば、冷媒の吸入圧力を変化させたり、冷媒回路に図示しないバイパス回路を設けることにより、駆動周波数を変化させる場合と同様に、冷媒送出量を調整することができる。
The
室外熱交換器3は、高温高圧のガス冷媒と外部流体との間で熱交換を行う。具体的には、室外熱交換器3は、冷房運転の際に冷媒の熱を流体に放熱し、冷媒を高圧の液冷媒へと凝縮させる凝縮器として機能する。このときの外部流体は、例えば、空気などの気体でもよいし、水などの液体でもよい。
なお、ここでは、冷房運転を行う場合を例にとって説明しているため、以下では、「室外熱交換器3」を「凝縮器3」と適宜称して説明する。The
Note that, here, the case where the cooling operation is performed is described as an example, and in the following, the “
膨張弁4は、冷媒回路内を流れる高圧の液冷媒を低圧の気液二相冷媒に減圧および膨張させる機能を有する。膨張弁4としては、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁でもよいし、キャピラリーチューブでもよい。
The
室内熱交換器5は、低圧の気液二相冷媒と、室内空間の空気(以下、「室内空気」と適宜称する)との間で熱交換を行う。具体的には、室内熱交換器5は、冷房運転の際に冷媒を低圧のガス冷媒へと蒸発させ、その際の気化熱により室内空気を冷却する蒸発器として機能する。
なお、ここでは、冷房運転を行う場合を例にとって説明しているため、以下では、「室内熱交換器5」を「蒸発器5」と適宜称して説明する。The
Note that, here, the case where the cooling operation is performed is described as an example, and in the following, the “
ファン6は、蒸発器5の近傍に設けられる。ファン6は、モータ7によって駆動し、蒸発器5と熱交換を行うための空気を蒸発器5に供給する。また、ファン6は、蒸発器5に供給する空気の送風量を示す情報を、後述する制御装置10に供給する。
ファン6としては、例えば、シロッコファン、プラグファン等の各種ファンを用いることができる。また、空気を取り込む方式としては、例えば、押し込み方式でもよいし、引っ張り方式でもよい。The
As the
室外熱交換器圧力センサ11は、室外熱交換器3の冷媒流入側の冷媒配管に設けられ、室外熱交換器3に流入する冷媒の圧力である室外熱交換器圧力を検出する。検出された室外熱交換器圧力を示す情報は、後述する制御装置10に供給される。
なお、ここでは、冷房運転を行う場合を例にとって説明しているため、以下では、「室外熱交換器圧力センサ11」を「凝縮器圧力センサ11」と称し、「室外熱交換器圧力」を「凝縮器圧力」と称して説明する。The outdoor heat
Here, since the case where the cooling operation is performed is described as an example, the “outdoor heat
室外熱交換器出口温度センサ12は、室外熱交換器3の冷媒流出側の冷媒配管に設けられ、室外熱交換器3から流出する冷媒の温度である室外熱交換器出口温度を検出する。検出された室外熱交換器出口温度を示す情報は、制御装置10に供給される。
なお、ここでは、冷房運転を行う場合を例にとって説明しているため、以下では、「室外熱交換器出口温度センサ12」を「凝縮器出口温度センサ12」と称し、「室外熱交換器出口温度」を「凝縮器出口温度」と称して説明する。The outdoor heat exchanger
Here, since the case where the cooling operation is performed is described as an example, the “outdoor heat exchanger
室内熱交換器温度センサ13は、室内熱交換器5の冷媒流入側の冷媒配管に設けられ、室内熱交換器5に流入する冷媒の温度である室内熱交換器温度を検出する。検出された室内熱交換器温度を示す情報は、制御装置10に供給される。
なお、ここでは、冷房運転を行う場合を例にとって説明しているため、以下では、「室内熱交換器温度センサ13」を「蒸発器温度センサ13」と称し、「室内熱交換器温度」を「蒸発器温度」と称して説明する。The indoor heat
Here, since the case where the cooling operation is performed is described as an example, hereinafter, “indoor heat
室内熱交換器出口温度センサ14は、室内熱交換器5の冷媒流出側の冷媒配管に設けられ、室内熱交換器5から流出する冷媒の温度である室内熱交換器出口温度を検出する。検出された蒸発器出口温度を示す情報は、制御装置10に供給される。
なお、ここでは、冷房運転を行う場合を例にとって説明しているため、以下では、「室内熱交換器出口温度センサ14」を「蒸発器出口温度センサ14」と称し、「室内熱交換器出口温度」を「蒸発器出口温度」と称して説明する。The indoor heat exchanger
In addition, since the case where the cooling operation is performed is described as an example here, the “indoor heat exchanger
吸込空気状態センサ15は、室内熱交換器5の近傍に設けられ、室内熱交換器5へ流入する空気の乾球温度および湿球温度を検出する。検出された乾球温度および湿球温度を示す情報は、制御装置10に供給される。
なお、湿球温度を測定できない場合には、相対湿度を検出できるようにし、制御装置10に記憶された後述する空気物性に基づき制御装置10で湿球温度を算出するようにしてもよい。The intake
When the wet bulb temperature cannot be measured, the relative humidity can be detected, and the wet bulb temperature may be calculated by the
制御装置10は、例えばマイクロコンピュータ、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置上で実行されるソフトウェア、後述する制御機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成され、この空気調和機1全体を制御する。例えば、制御装置10は、各種検出手段から受け取った情報に基づく空気調和機1の運転情報、並びに利用者から指示される運転内容に基づき、圧縮機2の駆動周波数、ファン6のON/OFFを含む回転数、膨張弁4の開度等を制御する。
The
また、制御装置10は、記憶部としての図示しないROM(Read Only Memory)を有し、このROMに本実施の形態における各種の処理を行うための情報が予め記憶される。
ROMに記憶されている各種情報は、例えば、空気物性情報、冷媒物性情報、能力演算式、バイパスファクター情報である。The
Various types of information stored in the ROM are, for example, air physical property information, refrigerant physical property information, capacity calculation formulas, and bypass factor information.
空気物性情報は、蒸発器5で冷媒と熱交換が行われる空気の物性を示す情報である。空気物性情報は、例えば、空気の温度、湿度、密度、エンタルピ等が互いに関連付けられたテーブルであり、温度および湿度に応じて密度およびエンタルピが決定される。
なお、空気物性情報のテーブルに記載されていない空気の温度および湿度に対応する密度およびエンタルピの値が必要な場合、この値は、例えばテーブル中の値を用いて内挿することによって得ることができる。The air physical property information is information indicating the physical properties of the air that exchanges heat with the refrigerant in the
If values of density and enthalpy corresponding to air temperature and humidity that are not listed in the air physical property information table are required, these values can be obtained by interpolation using values in the table, for example. it can.
冷媒物性情報は、冷媒回路中を流れる冷媒の物性を示す情報である。冷媒物性情報は、例えば、冷媒の温度、圧力、密度、エンタルピ等が互いに関連付けられたテーブルであり、温度および圧力に応じて密度およびエンタルピが決定される。
なお、冷媒物性情報のテーブルに記載されていない冷媒の温度および圧力に対応する密度およびエンタルピの値が必要な場合、この値は、例えばテーブル中の値を用いて内挿することによって得ることができる。The refrigerant physical property information is information indicating the physical properties of the refrigerant flowing in the refrigerant circuit. The refrigerant physical property information is, for example, a table in which the temperature, pressure, density, enthalpy, and the like of the refrigerant are associated with each other, and the density and enthalpy are determined according to the temperature and pressure.
If values of density and enthalpy corresponding to the temperature and pressure of the refrigerant not listed in the refrigerant property information table are required, these values can be obtained by interpolating using the values in the table, for example. it can.
能力演算式は、本実施の形態における各種の処理を行う際に必要な値を算出するための演算式である。記憶されている具体的な演算式については、後述する。
バイパスファクター情報は、空気が蒸発器5を通過する際に、ファン6によって供給された送風量に対して、蒸発器5に触れずにそのまま通過した空気量の割合を示す情報である。バイパスファクターBFは、ファン6によって蒸発器5に送り込まれる空気の送風量に応じて決定される。例えば、送風量が大きいほど、バイパスファクターBFは大きい値となる。The capability calculation formula is a calculation formula for calculating a value necessary for performing various processes in the present embodiment. A specific stored arithmetic expression will be described later.
The bypass factor information is information indicating the ratio of the amount of air that has passed through the
制御装置10は、各種センサ11〜15から供給された圧力情報および温度情報と、上述した冷媒物性情報等の各種情報とに基づき、吹出温度を設定温度に到達させるために必要な冷媒循環量Grを満足する圧縮機周波数を算出する。そして、制御装置10は、算出された圧縮機周波数に基づき圧縮機2を制御する。
Based on the pressure information and temperature information supplied from the
図2は、図1の空気調和機における冷凍サイクルを示すp−h線図である。
図2中に示すa点における冷媒の状態は、図1中に示すa点における冷媒の状態を示す。また、同様にして、図2中に示すb点〜d点における冷媒の状態は、それぞれが図1中に示すb点〜d点における冷媒の状態を示す。FIG. 2 is a ph diagram showing a refrigeration cycle in the air conditioner of FIG. 1.
The refrigerant state at point a shown in FIG. 2 indicates the refrigerant state at point a shown in FIG. Similarly, the refrigerant states at points b to d shown in FIG. 2 indicate the refrigerant states at points b to d shown in FIG. 1, respectively.
b点における冷媒の圧力である凝縮器圧力Pcmは、凝縮器圧力センサ11によって検出される。
制御装置10は、この凝縮器圧力Pcmに基づきROMに記憶された冷媒物性情報のテーブルを参照し、当該凝縮器圧力Pcmに関連付けられた温度を凝縮器温度として取得することができる。The condenser pressure Pcm, which is the pressure of the refrigerant at the point b, is detected by the
The
c点における冷媒の温度である凝縮器出口温度は、凝縮器出口温度センサ12によって検出される。
制御装置10は、この凝縮器出口温度と上述のようにして得られた凝縮器温度とに基づき、過冷却度SCmを算出することができる。The condenser outlet temperature, which is the refrigerant temperature at point c, is detected by the condenser
The
d点における冷媒の温度である蒸発器温度Teは、蒸発器温度センサ13によって検出される。
制御装置10は、この蒸発器温度Teに基づき冷媒物性情報のテーブルを参照し、当該蒸発器温度Teに関連付けられた圧力を蒸発器圧力Peとして取得することができる。The evaporator temperature Te, which is the temperature of the refrigerant at the point d, is detected by the
The
a点における冷媒の温度である蒸発器出口温度は、蒸発器出口温度センサ14によって検出される。
制御装置10は、この蒸発器出口温度と上述のようにして算出した蒸発器温度Teとに基づき、過熱度SHmを算出することができる。The evaporator outlet temperature, which is the refrigerant temperature at point a, is detected by the evaporator
The
[空気調和機の動作]
次に、上記構成を有する空気調和機1の動作について説明する。この例では、冷房運転モードでの冷媒の流れについて説明する。[Air conditioner operation]
Next, operation | movement of the air conditioner 1 which has the said structure is demonstrated. In this example, the flow of the refrigerant in the cooling operation mode will be described.
まず、低温低圧の冷媒が圧縮機2によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって圧縮機2から吐出される。
圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器3に流入し、室外空気と熱交換して放熱しながら凝縮し、過冷却状態の高圧の液冷媒となって凝縮器3から流出する。First, the low-temperature and low-pressure refrigerant is compressed by the
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
凝縮器3から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁4によって膨張および減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器5に流入する。
蒸発器5に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内空気と熱交換して吸熱および蒸発することにより室内空気を冷却し、低温低圧のガス冷媒となって蒸発器5から流出する。
蒸発器5から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機2へ吸入される。The high-pressure liquid refrigerant flowing out of the
The low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the
The low-temperature and low-pressure gas refrigerant flowing out of the
[圧縮機周波数の制御]
次に、空気調和機1における圧縮機2の圧縮機周波数制御について説明する。
本実施の形態に係る空気調和機1では、利用者によって室内機から吹き出す空気の温度の目標値である設定温度が設定された際に、室内機に備えられた蒸発器5からの吹出温度を迅速に設定温度に到達させるために必要な冷媒循環量を算出する。そして、得られた冷媒循環量を満足する圧縮機周波数を算出し、圧縮機2の圧縮機周波数を得られた圧縮機周波数に調整する。[Compressor frequency control]
Next, the compressor frequency control of the
In the air conditioner 1 according to the present embodiment, when a set temperature, which is a target value of the temperature of air blown from the indoor unit, is set by the user, the blowing temperature from the
図3は、図1の空気調和機1における圧縮機2の圧縮機周波数制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図4は、図1の空気調和機1における蒸発器5での空気の状態を示す空気線図である。
なお、ここでは、圧縮機2の圧縮機周波数制御が継続的に行われるものとし、図3のフローチャートの処理が巡回的に繰り返されるものとする。例えば、所定時間毎に図3に示す処理が繰り返される。FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of the compressor frequency control process of the
FIG. 4 is an air diagram showing the state of air in the
Here, it is assumed that the compressor frequency control of the
まず、ステップS1において、制御装置10は、蒸発器5において目標となる蒸発温度(以下、「目標蒸発温度」と適宜称する)Temを算出する。この目標蒸発温度Temは、図4に示すA点における吸込温度と、B点における利用者によって設定された設定温度である目標となる吹出温度(以下、「目標吹出温度」と適宜称する)との延長上の飽和曲線上の、C点における温度を示す。
目標蒸発温度Temは、吸込温度Ti、設定温度To、および送風量Gaから決定されるバイパスファクターBFを用いて、ROMに記憶された演算式である式(1)に基づき算出することができる。
[数1]
Tem=(To−Ti×BF)/(1−BF) ・・・(1)First, in step S <b> 1, the
The target evaporation temperature Tem can be calculated based on the equation (1), which is an arithmetic expression stored in the ROM, using the bypass factor BF determined from the suction temperature Ti, the set temperature To, and the air flow rate Ga.
[Equation 1]
Tem = (To-Ti × BF) / (1-BF) (1)
なお、吸込温度Tiは、蒸発器5で冷媒と熱交換される空気の温度であり、吸込空気状態センサ15から供給される乾球温度を示す情報に基づき得ることができる。
設定温度Toは、利用者によって設定される目標吹出温度である。
バイパスファクターBFは、ファン6の送風量Gaに基づき決定される値であり、ファン6から供給される送風量Gaを示す情報に基づき、ROMに記憶されたバイパスファクター情報を参照することによって得ることができる。The suction temperature Ti is the temperature of air exchanged with the refrigerant in the
The set temperature To is a target blowing temperature set by the user.
The bypass factor BF is a value determined based on the air flow rate Ga of the
次に、ステップS2において、制御装置10は、吸込温度を目標吹出温度とするために必要な蒸発能力Qeを算出する。
蒸発能力Qeは、送風量Ga、吸込空気エンタルピhai、飽和空気エンタルピhae、バイパスファクターBFを用いて、ROMに記憶された演算式である式(2)に基づき算出することができる。
[数2]
Qe=Ga×(hae−hai)×(1−BF) ・・・(2)Next, in step S <b> 2, the
The evaporation capacity Qe can be calculated based on Expression (2), which is an arithmetic expression stored in the ROM, using the blowing amount Ga, the suction air enthalpy hai, the saturated air enthalpy hae, and the bypass factor BF.
[Equation 2]
Qe = Ga * (hae-hai) * (1-BF) (2)
なお、吸込空気エンタルピhaiは、蒸発器5によって吸い込まれる空気のエンタルピを示し、吸込温度Tiに基づきROMに記憶された空気物性情報のテーブルを参照して得ることができる。
また、飽和空気エンタルピhaeは、蒸発器5での飽和空気のエンタルピを示し、ステップS1で算出した目標蒸発温度Temに基づき空気物性情報のテーブルを参照して得ることができる。The suction air enthalpy hai indicates the enthalpy of the air sucked by the
The saturated air enthalpy hae indicates the enthalpy of saturated air in the
次に、ステップS3において、制御装置10は、吸込温度を目標吹出温度とする場合の冷媒循環量Grを算出する。
冷媒循環量Grは、ステップS2で算出した蒸発能力Qe、蒸発器入口エンタルピhri、蒸発器出口エンタルピhroを用いて、ROMに記憶された演算式である式(3)に基づき算出することができる。
[数3]
Gr=Qe/(hro−hri) ・・・(3)Next, in step S <b> 3, the
The refrigerant circulation amount Gr can be calculated based on the equation (3), which is an arithmetic expression stored in the ROM, using the evaporation capacity Qe, the evaporator inlet enthalpy hr, and the evaporator outlet enthalpy hro calculated in step S2. .
[Equation 3]
Gr = Qe / (hro-hri) (3)
なお、蒸発器入口エンタルピhriは、蒸発器5に流入する冷媒のエンタルピを示す。蒸発器入口エンタルピhriは、凝縮器圧力センサ11で検出された凝縮器圧力Pcmと、凝縮器出口温度センサ12で検出された凝縮器出口温度とに基づき、ROMに記憶された冷媒物性情報のテーブルを参照して算出することができる。
蒸発器出口エンタルピhroは、蒸発器5から流出する冷媒のエンタルピを示す。蒸発器出口エンタルピhroは、蒸発器温度センサ13で検出された蒸発器温度および冷媒物性情報のテーブルに基づいて算出される蒸発器圧力Peと、蒸発器出口温度センサ14で検出された蒸発器出口温度とに基づき、冷媒物性情報のテーブルを参照して算出することができる。Note that the evaporator inlet enthalpy hr indicates the enthalpy of the refrigerant flowing into the
The evaporator outlet enthalpy hro indicates the enthalpy of the refrigerant flowing out of the
ここで、冷媒循環量Grは、圧縮機2の設計仕様に基づいても算出することができる。
圧縮機2の設計仕様に基づく冷媒循環量Grは、圧縮機2の押しのけ容積Vおよび圧縮機2で圧縮される冷媒の密度ρを用いて、ROMに記憶された演算式である式(4)に基づき算出することができる。
[数4]
Gr=V×ρ ・・・(4)Here, the refrigerant circulation amount Gr can also be calculated based on the design specifications of the
The refrigerant circulation amount Gr based on the design specifications of the
[Equation 4]
Gr = V × ρ (4)
冷媒の密度ρは、冷媒物性情報のテーブルを参照することによって取得することができ、具体的には、蒸発器圧力Peに関連付けられた密度である。
押しのけ容積Vは、単位時間あたりに圧縮機2から吐出される冷媒の送出量であり、例えば、圧縮機2がレシプロ圧縮機の場合には、設計仕様である気筒数、シリンダ容積および回転数の積により決定される。この押しのけ容積Vを示す情報は、制御装置10のROMに予め記憶されている。The density ρ of the refrigerant can be acquired by referring to a table of refrigerant physical property information, and specifically, is a density associated with the evaporator pressure Pe.
The displacement volume V is the amount of refrigerant discharged from the
また、圧縮機2の押しのけ容積Vは、回転数に応じて決定されることから、回転数に比例する圧縮機周波数を変化させることによって変化させることができる。そのため、圧縮機2の圧縮機周波数を調整することにより、冷媒循環量Grを所定量に調整することができる。
Further, since the displacement volume V of the
そこで、ステップS4において、制御装置10は、冷媒循環量GrがステップS3で算出した冷媒循環量Grとなるように、圧縮機2の圧縮機周波数を算出して調整する。
これにより、本実施の形態による空気調和機1では、蒸発器5からの吹出温度がオーバーシュートすることなく、吹出温度を設定温度に近づけることができる。Therefore, in step S4, the
Thereby, in the air conditioner 1 by this Embodiment, the blowing temperature from the
以上のように、本実施の形態では、蒸発器5における空気の吸込温度を目標吹出温度とするための冷媒循環量Grを算出し、算出した冷媒循環量Grを満足するように圧縮機2の圧縮機周波数を調整する。そのため、吹出温度が設定温度に到達するまでのオーバーシュートを抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the refrigerant circulation amount Gr for setting the air suction temperature in the
[到達時間について]
ここで、吹出温度が設定温度に到達するまでの到達時間について考える。
図5は、従来の空気調和機における圧縮機周波数制御による圧縮機周波数および吹出温度の関係の一例について説明する概略図である。図6は、従来の空気調和機における圧縮機周波数制御による圧縮機周波数および吹出温度の関係の他の例について説明する概略図である。
図7は、図1の空気調和機における圧縮機周波数制御による圧縮機周波数および吹出温度の関係の一例について説明する概略図である。[About arrival time]
Here, the arrival time until the blowing temperature reaches the set temperature will be considered.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of the relationship between the compressor frequency and the blowing temperature by the compressor frequency control in the conventional air conditioner. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining another example of the relationship between the compressor frequency and the blowing temperature by the compressor frequency control in the conventional air conditioner.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of the relationship between the compressor frequency and the blowing temperature by the compressor frequency control in the air conditioner of FIG.
図5に示すように、従来は、吹出温度と設定温度との温度差に着目し、この温度差が生じている時間が予め設定された温度差時間tを超えた場合に、圧縮機周波数を変化させる。例えば、吹出温度が設定温度よりも低い時間が温度差時間tを超えた場合には、圧縮機周波数を低下させる。また、吹出温度が設定温度よりも高い時間が温度差時間tを超えた場合には、圧縮機周波数を上昇させる。
このように圧縮機周波数を繰り返し変化させることにより、オーバーシュート量が減少しながら、吹出温度が徐々に設定温度に近づく。そして、最終的に、圧縮機の運転開始から時間T1後に、吹出温度が設定温度に到達して安定する。As shown in FIG. 5, conventionally, attention is paid to the temperature difference between the blowing temperature and the set temperature, and when the time during which this temperature difference occurs exceeds a preset temperature difference time t, the compressor frequency is set. Change. For example, when the time when the blowing temperature is lower than the set temperature exceeds the temperature difference time t, the compressor frequency is decreased. Further, when the time during which the blowing temperature is higher than the set temperature exceeds the temperature difference time t, the compressor frequency is increased.
By repeatedly changing the compressor frequency in this way, the blowout temperature gradually approaches the set temperature while the overshoot amount is reduced. And finally, after the start of the operation time T 1 of the compressor, outlet temperature stabilizes reaches the set temperature.
ところで、圧縮機周波数を繰り返し変化させる場合において、圧縮機周波数の増加速度を速くすると、吹出温度を設定温度に近づける速度を速くすることができる。しかしながら、この場合には、短時間で吹出温度が急激に上昇または低下するため、吹出温度が設定温度を超えて上回る、または下回ることによって生じるオーバーシュート量が増大してしまう。
そこで、このような問題を解決するため、図6に示すように、圧縮機周波数の増加速度を従来よりも遅くし、吹出温度のオーバーシュート量を低減する方法が提案されている。
この場合には、吹出温度を設定温度に近づける速度が従来よりも遅くなるが、温度差時間tにおける吹出温度と設定温度との温度差を小さくすることができる。そのため、オーバーシュート量を抑制することができるとともに、吹出温度が設定温度に到達して安定するまでの時間を上述した時間T1よりも短い時間T2に短縮することができる。
ただし、この場合においても、オーバーシュートせずに吹出温度を設定温度に到達させることは困難である。By the way, in the case where the compressor frequency is repeatedly changed, if the increase speed of the compressor frequency is increased, the speed at which the blowing temperature is brought close to the set temperature can be increased. However, in this case, since the blowing temperature rapidly rises or falls in a short time, the amount of overshoot that occurs when the blowing temperature exceeds or falls below the set temperature increases.
Therefore, in order to solve such a problem, as shown in FIG. 6, a method has been proposed in which the increase rate of the compressor frequency is made slower than that in the past to reduce the amount of overshoot of the blowing temperature.
In this case, the speed at which the blowing temperature is brought close to the set temperature is slower than the conventional one, but the temperature difference between the blowing temperature and the set temperature at the temperature difference time t can be reduced. Therefore, the amount of overshoot can be suppressed, and the time until the blowing temperature reaches the set temperature and stabilizes can be shortened to a time T 2 that is shorter than the time T 1 described above.
However, even in this case, it is difficult to make the blowing temperature reach the set temperature without overshooting.
これに対して、本実施の形態では、図7に示すように、上述した方法によって圧縮機周波数を設定することにより、オーバーシュートすることなく吹出温度を設定温度に到達させて安定させることができる。このとき、圧縮機2の運転開始から吹出温度が設定温度に到達して安定するまでの時間を、上述した時間T1およびT2よりも短い時間T3に短縮することができる。
このように、本実施の形態では、圧縮機周波数の増加速度を制限することなく、吹出温度が設定時間に到達するまでの時間をより短縮することができる。On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 7, by setting the compressor frequency by the above-described method, the blowout temperature can reach the set temperature and be stabilized without overshooting. . At this time, the time from the start of operation of the
Thus, in this Embodiment, time until blowing temperature reaches | attains setting time can be shortened more, without restrict | limiting the increase speed of a compressor frequency.
なお、上述の例では、冷房運転を行うことが可能な空気調和機1に対する圧縮機周波数の調整処理について説明したが、暖房運転を行うことが可能な空気調和機に対しても同様の処理が適用可能である。 In the above example, the compressor frequency adjustment process for the air conditioner 1 capable of performing the cooling operation has been described. However, the same process is performed for the air conditioner capable of performing the heating operation. Applicable.
図8は、図1の空気調和機1における室内熱交換器5での空気の状態を示す空気線図である。
図9は、図1の空気調和機1における冷凍サイクルを示すp−h線図である。
暖房運転を行う場合には、図1に示す空気調和機1における圧縮機2の冷媒の吸入側および吐出側を入れ替えるとともに、室内熱交換器5が凝縮器として機能し、室外熱交換器3が蒸発器として機能するように冷媒回路を形成する。FIG. 8 is an air diagram showing the state of air in the
FIG. 9 is a ph diagram showing a refrigeration cycle in the air conditioner 1 of FIG. 1.
When performing the heating operation, the refrigerant suction side and the discharge side of the
制御装置10は、凝縮器として機能する室内熱交換器5における目標凝縮温度Tcmを、上述した目標蒸発温度と同様に、式(5)に基づき算出する。
[数5]
Tcm=(To−Ti×BF)/(1−BF) ・・・(5)The
[Equation 5]
Tcm = (To-Ti × BF) / (1-BF) (5)
次に、制御装置10は、吸込温度を目標吹出温度Toとするために必要な凝縮能力Qcを、式(6)に基づき算出する。
[数6]
Qc=Ga×Cp×(Tc−Ti)×(1−BF)
≒Ga×(Tc−Ti)×(1−BF) ・・・(6)
ここで、Cpは空気低圧比熱であり、空気調和機1の使用環境下においては計算結果に影響を与えないため、省略することができる。Next, the
[Equation 6]
Qc = Ga * Cp * (Tc-Ti) * (1-BF)
≒ Ga * (Tc-Ti) * (1-BF) (6)
Here, Cp is the air low pressure specific heat and can be omitted because it does not affect the calculation result in the use environment of the air conditioner 1.
次に、制御装置10は、吸込温度Tiを目標吹出温度Toとする場合の冷媒循環量Grを、算出した凝縮能力Qc、凝縮器入口エンタルピhri’、凝縮器出口エンタルピhro’を用いて、式(7)に基づき算出する。
[数7]
Gr=Qc/(hro’−hri’) ・・・(7)Next, the
[Equation 7]
Gr = Qc / (hro'-hri ') (7)
そして、制御装置10は、冷房運転時と同様に、上述した式(4)に基づいて算出した冷媒循環量Grが式(7)に基づいて算出した冷媒循環量Grとなるように、圧縮機2の圧縮周波数を算出して調整する。
これにより、暖房運転を行うことが可能な空気調和機においても、室内熱交換器5からの吹出温度が設定温度に到達するまでのオーバーシュートを抑制することができる。Then, similarly to the cooling operation, the
Thereby, also in the air conditioner capable of performing the heating operation, it is possible to suppress overshoot until the blowing temperature from the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、空気調和機1の構成は、図1に示す構成に限られず、圧縮機2を保護するためのアキュムレータを備えてもよいし、冷凍機油を回収するための油分離器を備えてもよい。また、例えば、冷媒の流れる方向を切り替えることによって冷房運転および暖房運転の切り替えを行う冷媒流路切替装置を空気調和機に設けてもよい。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the scope of the present invention. It is.
For example, the configuration of the air conditioner 1 is not limited to the configuration illustrated in FIG. 1, and may include an accumulator for protecting the
1 空気調和機、2 圧縮機、3 室外熱交換器、4 膨張弁、5 室内熱交換器、6 ファン、7 モータ、10 制御装置、11 室外熱交換器圧力センサ、12 室外熱交換器出口温度センサ、13 室内熱交換器温度センサ、14 室内熱交換器出口温度センサ、15 吸込空気状態センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air conditioner, 2 Compressor, 3 Outdoor heat exchanger, 4 Expansion valve, 5 Indoor heat exchanger, 6 Fan, 7 Motor, 10 Control apparatus, 11 Outdoor heat exchanger pressure sensor, 12 Outdoor heat exchanger exit temperature Sensor, 13 indoor heat exchanger temperature sensor, 14 indoor heat exchanger outlet temperature sensor, 15 intake air condition sensor.
Claims (2)
前記室内熱交換器で前記冷媒と熱交換を行う空気を取り込む送風機と
を備える空気調和機であって、
前記室外熱交換器に流入する冷媒の圧力である室外熱交換器圧力を検出する室外熱交換器圧力センサと、
前記室外熱交換器から流出する冷媒の温度である室外熱交換器出口温度を検出する室外熱交換器出口温度センサと、
前記室内熱交換器に流入する冷媒の温度である室内熱交換器温度を検出する室内熱交換器温度センサと、
前記室内熱交換器から流出する冷媒の温度である室内熱交換器出口温度を検出する室内熱交換器出口温度センサと、
前記室内熱交換器に流入する空気の吸込温度を検出する吸込空気状態センサと、
前記室内熱交換器における前記空気の吹出温度を利用者によって設定された設定温度とするために必要な冷媒循環量を算出し、算出した前記冷媒循環量を満足する圧縮機周波数で前記圧縮機を動作させるように制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記送風機の送風量に基づき決定される、前記送風量に対して前記室外熱交換器に触れずに通過した空気量の割合を示すバイパスファクターと、前記冷媒の冷媒物性情報とを記憶する記憶部を有し、
冷房運転の際に、前記吸込温度、前記設定温度、および前記バイパスファクターに基づき、目標となる蒸発温度を算出し、
前記送風量、吸込空気エンタルピ、飽和空気エンタルピ、および前記バイパスファクターに基づき、前記吸込温度を目標となる吹出温度とするために必要な蒸発能力を算出し、
算出された前記蒸発能力、蒸発器入口エンタルピ、および蒸発器出口エンタルピに基づき、前記吸込温度を前記目標となる吹出温度とするために必要な冷媒循環量を算出し、
算出された前記冷媒循環量を満足する前記圧縮機の圧縮周波数を算出する
空気調和機。 A refrigerant circuit for circulating a refrigerant by sequentially connecting a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger with a refrigerant pipe;
An air conditioner comprising a blower that takes in air to exchange heat with the refrigerant in the indoor heat exchanger,
An outdoor heat exchanger pressure sensor that detects an outdoor heat exchanger pressure that is a pressure of a refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger;
An outdoor heat exchanger outlet temperature sensor for detecting an outdoor heat exchanger outlet temperature which is a temperature of a refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger;
An indoor heat exchanger temperature sensor that detects an indoor heat exchanger temperature that is a temperature of a refrigerant flowing into the indoor heat exchanger;
An indoor heat exchanger outlet temperature sensor for detecting an indoor heat exchanger outlet temperature which is a temperature of a refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger;
A suction air condition sensor for detecting a suction temperature of air flowing into the indoor heat exchanger;
A refrigerant circulation amount necessary for setting the air blowing temperature in the indoor heat exchanger to a set temperature set by a user is calculated, and the compressor is operated at a compressor frequency satisfying the calculated refrigerant circulation amount. comprising a <br/> a control device for controlling to operate,
The controller is
A storage unit that stores a bypass factor that is determined based on the amount of air blown from the blower and that passes through the outdoor air heat exchanger without touching the outdoor heat exchanger, and refrigerant physical property information of the refrigerant Have
During cooling operation, a target evaporation temperature is calculated based on the suction temperature, the set temperature, and the bypass factor,
Based on the blast volume, suction air enthalpy, saturated air enthalpy, and the bypass factor, calculate the evaporation capacity necessary to make the suction temperature a target blow temperature,
Based on the calculated evaporation capacity, the evaporator inlet enthalpy, and the evaporator outlet enthalpy, the refrigerant circulation amount required to make the suction temperature the target outlet temperature is calculated,
An air conditioner that calculates a compression frequency of the compressor that satisfies the calculated refrigerant circulation amount .
前記吸込温度に基づき、前記吸込空気エンタルピを算出し、
前記蒸発温度に基づき、前記飽和空気エンタルピを算出し、
前記室外熱交換器圧力である凝縮器圧力と、前記室外熱交換器出口温度である凝縮器出口温度と、前記冷媒物性情報とに基づき、前記蒸発器入口エンタルピを算出し、
前記室内熱交換器温度である蒸発器温度および前記冷媒物性情報によって得られる蒸発器圧力と、前記室内熱交換器出口温度である蒸発器出口温度と、前記冷媒物性情報とに基づき、前記蒸発器出口エンタルピを算出する
請求項1に記載の空気調和機。 The control device includes:
Based on the suction temperature, calculate the suction air enthalpy,
Calculate the saturated air enthalpy based on the evaporation temperature,
Based on the condenser pressure which is the outdoor heat exchanger pressure, the condenser outlet temperature which is the outdoor heat exchanger outlet temperature, and the refrigerant physical property information, the evaporator inlet enthalpy is calculated,
Based on the evaporator pressure that is the indoor heat exchanger temperature and the evaporator pressure obtained from the refrigerant physical property information, the evaporator outlet temperature that is the indoor heat exchanger outlet temperature, and the refrigerant physical property information, the evaporator the air conditioner according to claim 1 for calculating the outlet enthalpy.
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