JP6595205B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
圧縮機を運転すると圧縮された冷媒が高温となり、圧縮機構部やモータなどを内蔵している圧縮機の容器が加熱される。また、前記容器は、前記圧縮機構部の機械損失等の損失が熱に変わることによっても加熱される。この加熱量は、空調負荷が比較的大きく、圧縮機回転数も高い場合には大きいが、空調負荷が比較的小さい場合には、発熱量が小さくなる。
したがって、前記蒸発温度高い精度で推定することは難しく、さらに特許文献1のものでは、変化が緩慢な圧縮機の吐出温度を用いて制御をしているので、応答性が良く精度も高い制御をすることは難しいという課題があった。すなわち、圧縮機への液戻りを防止しつつ、制御性も向上することについての配慮が充分に為されていない。
特許文献2に記載のように、蒸発器出口における冷媒過熱度を制御するものでは、圧縮機の熱容量の影響を受けないので応答性も速く、比較的空調負荷が小さい場合でも制御が容易となる。しかし、冷媒過熱度は、蒸発器出口の冷媒が完全にガス化しなかった場合、すなわち気液二相状態で流出する場合には、その液比率によらず値は0度になるという課題がある。この場合、冷媒が完全に蒸発するように膨張弁を絞って蒸発温度を下げる必要があるが、前記液比率を検知できないので、膨張弁をどの程度絞るべきかの判断ができない。
図1は本実施例1の冷凍サイクル装置のサイクル系統図である。
前記室外機90には、冷媒を圧縮する圧縮機1、冷房運転と暖房運転で冷媒の流れ方向を切替えるための四方弁2、冷媒と外部空気(外気)を熱交換させるための室外熱交換器(熱交換器)3、この室外熱交換器3に外気を送風するための室外ファン4、及び室外膨張弁(膨張弁)6などが備えられている。また、この室外機90には、前記室外膨張弁6と前記室外熱交換器3の間に、暖房運転時に前記室内膨張弁6出口の温度(冷媒配管の温度)を検知するための蒸発温度センサ20が設けられており、さらに前記室外熱交換器3に吸い込まれる外気の温度を検知する外気温度センサ24も備えられている。
このため、従来の吐出温度を用いて室外膨張弁を制御するようにしたものでは、室内膨張弁の開度を開ける動作が為されるまで時間が掛かり、冷房能力の低い状態がしばらく継続することにより、起動時の冷房能力が不足し易い。
このように従来のものでは、空気調和機の冷房能力が出難いという問題があった。
すなわち、膨張弁開度はC点が適正だと仮定したときに、上記A点とB点の過熱度は0度で等しいので、過熱度だけ見ていると、C点まで膨張弁開度を変える際に、どの程度開度を絞るべきか判断が難しい。
このため、蒸発器出口における冷媒過熱度を制御するようにした従来のものでは、安全をみて徐々に開度を変更することになり、制御が遅れるという欠点がある。
そこで本実施例では、低負荷領域では、蒸発温度が制御目標値となるように制御する蒸発温度制御を採用し、一方、圧縮機の回転数が高い高負荷領域では、吐出温度を目標値に制御する吐出温度制御に切り替えて運転できるようにしている。すなわち、前記蒸発温度センサ21で検知される蒸発温度が、蒸発温度の制御目標値となるように前記室内膨張弁8の開度を制御する蒸発温度制御機能に加え、前記圧縮機の吐出温度が目標値になるように制御する吐出温度制御機能を更に備え、低負荷領域では、前記蒸発温度制御機能を選択して運転し、高負荷領域では、前記吐出温度制御機能を選択して運転するように切り替え制御する制御装置(図示せず)を備えている。この制御装置も空気調和機を制御する制御装置に備えるようにすると良い。
本実施例では、冷房運転時には、前記吸込温度センサ27と蒸発温度センサ21との差が所望の値となるように、蒸発温度の制御目標値を逐次補正し、前記蒸発温度センサ21で検知される温度がこの制御目標値となるように室外膨張弁6を制御する。また、暖房運転時には、前記吸込温度センサ27と蒸発温度センサ20との差が所望の値となるように、蒸発温度の制御目標値を逐次補正し、前記蒸発温度センサ21で検知される温度がこの制御目標値となるように室外膨張弁6を制御する。
冷房運転時には、室外熱交換器3で凝縮した冷媒は、液用接続配管11を通り、Fの部分で並列に接続されている前記複数の室内機91a,91bへと分岐して流れる。各室内機91a,91bの他端では分岐した冷媒が、Gの部分で再度合流し、ガス用接続配管10を通り、室外機90へ戻るように構成されている。
更に、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
5:水熱交換器、6:室外膨張弁(膨張弁)、
7(7a,7b):室内熱交換器(熱交換器)、
8(8a,8b):室内膨張弁(膨張弁)、
9(9a,9b):室内ファン、
10,11:冷媒配管(10:ガス用接続配管、11:液用接続配管)、
15:液阻止弁、16:ガス阻止弁、
20,21:蒸発温度センサ、22:吸込温度センサ、23:湿度センサ、
24:外気温度センサ、25(25a,25b),26:出口温度センサ、
27:吸込温度センサ、
30:風量設定値、32:圧縮機回転数、
40:水タンク、
50:蒸発温度推定部、51:蒸発温度の制御目標値設定部、
90:室外機、91(91a,91b):室内機。
Claims (8)
- 圧縮機、凝縮器となる熱交換器、膨張弁、蒸発器となる熱交換器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍サイクル装置であって、
前記膨張弁と前記蒸発器となる熱交換器との間に蒸発温度センサを備え、該蒸発温度センサで検知される温度に応じて前記膨張弁の開度を制御するように構成し、
前記蒸発温度センサは前記膨張弁と前記蒸発器となる熱交換器との間の蒸発温度を検知するためのものであり、該蒸発温度センサで検知される蒸発温度が、蒸発温度の制御目標値となるように前記膨張弁の開度を制御し、更に
前記蒸発器となる熱交換器の出口側の冷媒温度を検知するための出口温度センサを設け、該出口温度センサで検知された温度と前記蒸発温度センサで検知された蒸発温度との温度差が所定の値となるように、前記蒸発温度の制御目標値を修正することを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、前記蒸発器となる熱交換器へ吸込まれる吸込空気の温度、湿度、前記熱交換器に要求される交換熱量、前記熱交換器への風量の少なくとも何れかに基づいて前記蒸発温度の制御目標値を推定する蒸発温度推定部を備え、この蒸発温度推定部で推定された蒸発温度の制御目標値を用いて前記膨張弁の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、前記蒸発温度の制御目標値は、前記圧縮機の回転数の変化に応じて変更されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、前記蒸発温度の制御目標値は、前記熱交換器への風量の変化に応じて変更されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 請求項2に記載の冷凍サイクル装置において、前記蒸発温度の制御目標値に上限値または下限値の少なくとも何れかを設けることを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 請求項1に記載の冷凍サイクル装置において、前記蒸発温度の制御目標値は、制御周期毎に修正されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 圧縮機、凝縮器となる熱交換器、膨張弁、蒸発器となる熱交換器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍サイクル装置であって、
前記膨張弁と前記蒸発器となる熱交換器との間に蒸発温度センサを備え、該蒸発温度センサで検知される温度に応じて前記膨張弁の開度を制御するように構成し、
前記蒸発温度センサは前記膨張弁と前記蒸発器となる熱交換器との間の蒸発温度を検知するためのものであり、該蒸発温度センサで検知される蒸発温度が、蒸発温度の制御目標値となるように前記膨張弁の開度を制御し、更に
圧縮機、四方弁、室外熱交換器及び室外膨張弁を備える室外機と、室内熱交換器を備える室内機とを備え、前記室外機には、前記圧縮機の吸込側の冷媒配管に設けた吸込温度センサと、前記室外膨張弁の両側の冷媒配管に設けた前記蒸発温度センサを備え、前記吸込温度センサで検知された温度と前記蒸発温度センサで検知された蒸発温度との温度差が所定の値となるように、前記蒸発温度の制御目標値を修正することを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 圧縮機、凝縮器となる熱交換器、膨張弁、蒸発器となる熱交換器を順次冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成している冷凍サイクル装置であって、
前記膨張弁と前記蒸発器となる熱交換器との間に蒸発温度センサを備え、該蒸発温度センサで検知される温度に応じて前記膨張弁の開度を制御するように構成し、
前記蒸発温度センサは前記膨張弁と前記蒸発器となる熱交換器との間の蒸発温度を検知するためのものであり、該蒸発温度センサで検知される蒸発温度が、蒸発温度の制御目標値となるように前記膨張弁の開度を制御し、
前記凝縮器となる熱交換器は水タンクの水を加熱する水熱交換器であり、前記蒸発器となる熱交換器は室外熱交換器であって、前記膨張弁と前記室外熱交換器との間に前記蒸発温度センサを備え、該蒸発温度センサで検知される蒸発温度が、蒸発温度の制御目標値となるように前記膨張弁の開度を制御し、更に
前記蒸発器となる熱交換器の出口側の冷媒温度を検知するための出口温度センサを設け、該出口温度センサで検知された温度と前記蒸発温度センサで検知された蒸発温度との温度差が所定の値となるように、前記蒸発温度の制御目標値を修正することを特徴とする冷凍サイクル装置。
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