JPWO2014118953A1 - 冷凍サイクル装置、及び、冷凍サイクル装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1に係る空気調和装置について説明する。
<空気調和装置の構成>
以下に、実施の形態1に係る空気調和装置の構成について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、構成を示す図である。図1に示されるように、空気調和装置1は、室外機11と、室内機21と、を有する。室外機11は、本発明における「熱源側ユニット」に相当する。室内機21は、本発明における「負荷側ユニット」に相当する。
以下に、実施の形態1に係る空気調和装置の動作について説明する。
(冷房運転時の動作)
空気調和装置1の冷房運転時の動作について説明する。
制御装置41は、圧縮機12から吐出された冷媒が室外側熱交換器14に導かれ、室内側熱交換器22からの冷媒が圧縮機12の吸入側に導かれるように、四方弁13の流路を切り替える。なお、冷房運転時の四方弁13の流路は、図1において実線で示される。
空気調和装置1の暖房運転時の動作について説明する。
制御装置41は、圧縮機12から吐出された冷媒が室内側熱交換器22に導かれ、室外側熱交換器14からの冷媒が圧縮機12の吸入側に導かれるように、四方弁13の流路を切り替える。なお、暖房運転時の四方弁13の流路は、図1において点線で示される。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、P−H線図を示す図である。図2において、A点は圧縮機吸入側、B点は圧縮機吐出側、C点は第1膨張弁16及び第2膨張弁24のうちの上流側に位置する膨張弁(以下、上流側膨張弁aという)の入口側、D点は第1膨張弁16及び第2膨張弁24のうちの下流側に位置する膨張弁(以下、下流側膨張弁bという)の出口側に相当する。第1接続配管31は、冷房運転時及び暖房運転時において、E点に相当する。また、第2接続配管32は、冷房運転時において、A点に相当し、暖房運転時において、B点に相当する。
制御装置41は、圧縮機12の駆動周波数を、空調負荷に応じて、つまり室内機21が目標とする能力を発揮することができるように、設定及び変更する。また、制御装置41は、室外側送風機15の送風量を、冷房運転時は、凝縮温度が目標とする凝縮温度になるように、また、暖房運転時は、蒸発温度が目標とする蒸発温度になるように、設定及び変更する。なお、凝縮温度は、例えば、第1圧力センサ51の検出圧力Pdを飽和温度換算することで得られ、また、蒸発温度は、例えば、第2圧力センサ52の検出圧力Psを飽和温度換算することで得られる。また、制御装置41は、室内側送風機23の送風量を、使用者の設定に応じて、設定及び変更する。
制御装置41は、圧縮機12の駆動周波数を、空調負荷に応じて、つまり室内機21が目標とする能力を発揮することができるように、設定及び変更する。また、制御装置41は、室外側送風機15の送風量を、冷房運転時は、凝縮温度が目標とする凝縮温度になるように、また、暖房運転時は、蒸発温度が目標とする蒸発温度になるように、設定及び変更する。また、制御装置41は、室内側送風機23の送風量を、使用者の設定に応じて、設定及び変更する。
第1接続配管31での冷媒密度ρp1は、第1接続配管31の冷媒の、飽和ガス密度ρg1[kg/m3]と飽和液密度ρl1[kg/m3]とボイド率f1(流体の単位断面積あたりに含まれる気泡の面積割合)とから、以下の式(2)で算出される。
以下に、実施の形態1に係る空気調和装置の作用について説明する。
空気調和装置1では、第1膨張弁16と第2膨張弁24との間の冷媒が気液二相状態になり、且つ、第1接続配管31の冷媒量と第2接続配管32の冷媒量との合計が目標とする冷媒量(例えば、一定)になるように制御される。そのため、環境条件、運転条件等の変化に伴って、高圧側圧力及び低圧側圧力が変化することに起因して、冷媒循環回路の必要冷媒量が変化することが抑制され、冷媒貯留容器が小型化される。
図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、変形例の構成を示す図である。図6に示されるように、空気調和装置1が、室外機11と、複数の室内機21−1、21−2と、を有し、室外機11の第1膨張弁16と、室内機21−1の第2膨張弁24−1及び室内機21−2の第2膨張弁24−2とが、第1接続配管31を介して接続され、室外機11の四方弁13と、室内機21−1の室内側熱交換器22−1及び室内機21−2の室内側熱交換器22−2とが、第2接続配管32を介して接続されてもよい。なお、図6では、2つの室内機21−1、21−2を有する場合を説明しているが、3つ以上であってもよい。
実施の形態2に係る空気調和装置について説明する。
なお、実施の形態1と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。なお、実施の形態2は、実施の形態1と、空気調和装置1の動作及び制御装置41の動作が同様であるため、その説明を省略している。
<空気調和装置の構成>
以下に、実施の形態2に係る空気調和装置の構成について説明する。図7は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の、構成を示す図である。図7に示されるように、空気調和装置1は、アキュムレータ17を有しない。室外側熱交換器14の内容積は、室内側熱交換器22の内容積と比較して0.7〜1.3倍である。空気調和装置1の他の構成は、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。
図8は、室外側熱交換器の内容積と、室内側熱交換器の内容積と、室外側熱交換器の必要冷媒量と室内側熱交換器の必要冷媒量との合計と、の関係を示す図である。図8に示されるように、室外側熱交換器14の内容積VOC及び室内側熱交換器22の内容積VICが増加するに従って、室外側熱交換器14の必要冷媒量と室内側熱交換器22の必要冷媒量との合計(以下、熱交換器合計必要冷媒量という)は、例えば、1kgから3kgへと増加する。図8において、斜線で示される領域Fは、室外側熱交換器14の内容積VOCが室内側熱交換器22の内容積VICと比較して0.7〜1.3倍の領域である。
実施の形態3に係る空気調和装置について説明する。
なお、実施の形態1及び実施の形態2と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。なお、実施の形態3は、実施の形態1と、空気調和装置1の動作が同様であるため、その説明を省略している。
<空気調和装置の構成>
以下に、実施の形態3に係る空気調和装置の構成について説明する。空気調和装置1は、アキュムレータ17を有しない。室外側熱交換器14の内容積は、室内側熱交換器22の内容積と比較して0.7〜1.3倍でなくてもよい。空気調和装置1の他の構成は、実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。
空気調和装置1では、冷房運転時及び暖房運転時に、第1膨張弁16と第2膨張弁24との間の冷媒が気液二相状態になるように制御される。また、空気調和装置1では、冷媒循環回路の必要冷媒量が目標とする必要冷媒量になるように制御される。第1膨張弁16と第2膨張弁24との間の冷媒が気液二相状態になるように制御されることと、冷媒循環回路の必要冷媒量が目標とする必要冷媒量になるように制御されることとは、制御装置41が第1膨張弁16及び第2膨張弁24の開度を制御することで、両立される。
制御装置41は、下流側膨張弁bの開度を、冷媒循環回路の必要冷媒量が目標とする必要冷媒量Mrmになるように制御する。目標とする必要冷媒量Mrmは、予め設定された1つの固定値である。目標とする必要冷媒量Mrmとして、2つの固定値が設定され、冷媒循環回路の必要冷媒量が、その2つの固定値の間になるように制御してもよい。
図10は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の、制御方法2における制御フローを示す図である。図10に示されるように、制御装置41は、S403において、冷媒循環回路の必要冷媒量Mrcを算出し、S404に進む。制御装置41は、S405において、冷媒循環回路の必要冷媒量Mrcが目標とする必要冷媒量Mrmと比較して大きい場合は、第1膨張弁16の開度を小さくし、冷媒循環回路の必要冷媒量Mrcが目標とする必要冷媒量Mrmと比較して小さい場合は、第1膨張弁16の開度を大きくする。冷媒循環回路の必要冷媒量Mrcが目標とする必要冷媒量Mrmとどの程度異なるかに応じて、開度の変更量が決定されてもよい。
空気調和装置1では、冷房運転時の冷媒循環回路の必要冷媒量Mrcと、暖房運転時の冷媒循環回路の必要冷媒量Mrhと、が目標とする必要冷媒量Mrmになるように制御されるため、室外側熱交換器14の内容積が室内側熱交換器22の内容積と比較して0.7〜1.3倍でない場合でも、余剰冷媒が殆ど発生せず、冷媒貯留容器が不要、又は、更に小型化される。なお、室外側熱交換器14の内容積が、室内側熱交換器22の内容積と比較して0.7〜1.3倍であってもよい。
Claims (9)
- 圧縮機と熱源側熱交換器と減圧手段と負荷側熱交換器とが、順次接続されて冷媒循環回路が形成される冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機と前記熱源側熱交換器とは、熱源側ユニットに設けられ、
前記負荷側熱交換器は、負荷側ユニットに設けられ、
前記減圧手段は、前記熱源側ユニットに設けられた第1減圧装置と、前記負荷側ユニットに設けられた第2減圧装置と、を有し、
前記第1減圧装置と前記第2減圧装置とは、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとの間に介在する第1接続配管を介して直列に接続され、
前記第1減圧装置と前記第2減圧装置との間の流路を流れる冷媒が、気液二相状態になり、且つ、少なくとも前記第1接続配管を含む前記冷媒循環回路の一部の流路における冷媒量が、目標とする冷媒量になるように、前記第1減圧装置及び前記第2減圧装置の減圧量を制御する、
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機と前記負荷側熱交換器とは、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとの間に介在する第2接続配管を介して接続され、
前記一部の流路は、少なくとも前記第2接続配管を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 流路切替装置を備え、
前記熱源側熱交換器が凝縮器として作用し、前記負荷側熱交換器が蒸発器として作用する冷却運転と、前記熱源側熱交換器が蒸発器として作用し、前記負荷側熱交換器が凝縮器として作用する加熱運転とが、前記流路切替装置によって切り替えられ、
前記目標とする冷媒量は、前記冷却運転及び前記加熱運転において共通である、
ことを特徴とする請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記熱源側熱交換器の内容積は、前記負荷側熱交換器の内容積と比較して0.7〜1.3倍である、
ことを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記一部の流路は、少なくとも前記熱源側熱交換器の流路と前記負荷側熱交換器の流路とを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記一部の流路を流れる冷媒の密度を算出し、該冷媒の密度に基づいて、前記第1減圧装置及び前記第2減圧装置のうちの下流側の減圧装置の減圧量を制御し、
前記冷媒循環回路の過冷却度を算出し、該過冷却度に基づいて、前記第1減圧装置及び前記第2減圧装置のうちの上流側の減圧装置の減圧量を制御する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記一部の流路を流れる冷媒の密度を算出し、該冷媒の密度に基づいて、前記第1減圧装置及び前記第2減圧装置のうちの上流側の減圧装置の減圧量を制御し、
前記冷媒循環回路の過熱度を算出し、該過熱度に基づいて、前記第1減圧装置及び前記第2減圧装置のうちの下流側の減圧装置の減圧量を制御する、
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒は、R32、HFO1234yf、HFO1234ze、及びプロパンのいずれか、又は、それらのいずれかを含む混合冷媒である、
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。 - 圧縮機と熱源側熱交換器と減圧手段と負荷側熱交換器とが、順次接続されて冷媒循環回路が形成され、前記圧縮機と前記熱源側熱交換器とが、熱源側ユニットに設けられ、前記負荷側熱交換器が、負荷側ユニットに設けられ、前記減圧手段が、前記熱源側ユニットに設けられた第1減圧装置と、前記負荷側ユニットに設けられた第2減圧装置と、を有し、前記第1減圧装置と前記第2減圧装置とが、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとの間に介在する第1接続配管を介して直列に接続される冷凍サイクル装置の制御方法であって、
前記第1減圧装置と前記第2減圧装置との間の流路を流れる冷媒が、気液二相状態になり、且つ、少なくとも前記第1接続配管を含む前記冷媒循環回路の一部の流路における冷媒量が、目標とする冷媒量になるように、前記第1減圧装置及び前記第2減圧装置の減圧量を制御する、
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法。
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