WO2019008660A1 - 空気調和システム - Google Patents

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WO2019008660A1
WO2019008660A1 PCT/JP2017/024458 JP2017024458W WO2019008660A1 WO 2019008660 A1 WO2019008660 A1 WO 2019008660A1 JP 2017024458 W JP2017024458 W JP 2017024458W WO 2019008660 A1 WO2019008660 A1 WO 2019008660A1
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WO
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temperature
refrigerant
phase state
target
unit
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Application number
PCT/JP2017/024458
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴大 橋川
守 濱田
章吾 玉木
勇人 堀江
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioning system that performs air conditioning.
  • An air conditioning system generally includes an outdoor unit provided with a compressor and an outdoor heat exchanger as a condenser, and an indoor unit provided with an expansion valve and an indoor heat exchanger as an evaporator.
  • the outdoor unit and the indoor unit are connected by connection piping.
  • the conventional air conditioning system In order to prevent the condensation pressure from becoming abnormally high, the conventional air conditioning system lowers the condensation temperature when the condensation temperature is higher than the upper limit temperature, and raises the condensation temperature when the condensation temperature is lower than the lower limit temperature. It controls (for example, refer patent document 1).
  • the compression ratio of the compressor is lowered by lowering the condensation temperature.
  • the power consumption is expected to decrease because the input power to the compressor is reduced. Therefore, from the viewpoint of power consumption, it is desirable that the condensation temperature be low.
  • the pressure of the refrigerant flowing into the expansion valve is lower than the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger due to the pressure loss in the connection pipe. Therefore, if the condensation temperature is excessively lowered, the refrigerant flowing into the expansion valve may be in a gas-liquid two-phase state.
  • the expansion valve When the gas-liquid two-phase refrigerant flows into the expansion valve, the expansion valve generates a refrigerant flow noise when the refrigerant passes, which causes noise in the indoor unit.
  • the refrigerant flow rate is controlled by the opening degree of the expansion valve, but the opening degree at this time is designed on the assumption that the liquid refrigerant flows through the expansion valve. Therefore, when the gas-liquid two-phase refrigerant flows into the expansion valve, the refrigerant flow can not be controlled as designed.
  • the lower limit value is set as the target condensation temperature so that the gas-liquid two-phase refrigerant does not flow into the expansion valve even when the pipe length of the connection pipe becomes long.
  • the target condensation temperature can not be determined uniquely. Therefore, it is difficult to reduce the condensation temperature to reduce the power consumption.
  • the present invention has been made in view of the problems in the above-mentioned prior art, and it is an object of the present invention to provide an air conditioning system capable of reducing power consumption while preventing the generation of noise.
  • the air conditioning system of the present invention is an air conditioning system in which an indoor unit including a compressor and an outdoor heat exchanger, and an outdoor unit including an expansion valve and an indoor heat exchanger are connected by connection piping, An outlet temperature sensor for detecting an outlet refrigerant temperature of the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger, an inlet temperature sensor for detecting an inlet refrigerant temperature of the refrigerant flowing into the expansion valve during the cooling operation, and the outlet A target condensing temperature during cooling operation is set based on a temperature difference between an outlet refrigerant temperature detected by a temperature sensor and an inlet refrigerant temperature detected by the inlet temperature sensor, and the compression is performed based on the set target condensing temperature. And a controller for controlling a compressor frequency of the compressor.
  • power consumption can be reduced while preventing generation of noise by changing the target condensing temperature according to the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valve during cooling operation. it can.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of an air conditioning system according to Embodiment 1. It is a functional block diagram which shows an example of a structure of the control apparatus of FIG. It is a flow chart which shows an example of a flow of decision processing of target condensation temperature at the time of air conditioning operation. It is the schematic which shows an example of a structure of the modification of the air conditioning system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 7 is a schematic view showing an example of the configuration of an air conditioning system according to Embodiment 2. It is a functional block diagram which shows an example of a structure of the control apparatus of FIG. It is a flow chart which shows an example of a flow of decision processing of target condensation temperature at the time of air conditioning operation.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of an air conditioning system according to Embodiment 1. It is a functional block diagram which shows an example of a structure of the control apparatus of FIG. It is a flow chart which shows an example of a flow of decision processing of
  • FIG. 13 is a schematic view showing an example of the configuration of an air conditioning system according to Embodiment 3. It is a functional block diagram which shows an example of a structure of the control apparatus of FIG. It is a flow chart which shows an example of a flow of decision processing of target condensation temperature at the time of air conditioning operation.
  • FIG. 1 is schematic which shows an example of a structure of the air conditioning system 100 which concerns on this Embodiment 1.
  • the air conditioning system 100 includes an outdoor unit 1, indoor units 2A and 2B, and a control device 3.
  • the outdoor unit 1 and the indoor units 2A and 2B are connected by connection pipes 4A and 4B.
  • the present invention is not limited to this, and one or three or more indoor units may be connected. . Also, a plurality of outdoor units 1 may be connected.
  • the outdoor unit 1 includes a compressor 11, a refrigerant flow switching device 12, an outdoor heat exchanger 13, an outdoor unit fan 14 and an accumulator 15.
  • the compressor 11 sucks in the low temperature and low pressure refrigerant, compresses the sucked refrigerant, and discharges the high temperature and high pressure refrigerant.
  • the compressor 11 is, for example, an inverter compressor or the like whose capacity, which is a delivery amount per unit time, is controlled by changing a compressor frequency.
  • the compressor frequency of the compressor 11 is controlled by the controller 3.
  • the refrigerant flow switching device 12 is, for example, a four-way valve, and switches the cooling operation and the heating operation by switching the flow direction of the refrigerant.
  • the refrigerant flow switching device 12 is switched to the state shown by the solid line in FIG. 1 during the cooling operation. Further, the refrigerant flow switching device 12 is switched to the state shown by the dotted line in FIG. 1 during the heating operation.
  • the switching of the flow passage in the refrigerant flow switching device 12 is controlled by the control device 3.
  • the outdoor heat exchanger 13 exchanges heat between outdoor air and the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger 13 functions as a condenser that radiates the heat of the refrigerant to the outdoor air and condenses the refrigerant during the cooling operation. Further, the outdoor heat exchanger 13 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant during the heating operation and cools the outdoor air by the heat of vaporization at that time.
  • the outdoor unit fan 14 supplies outdoor air to the outdoor heat exchanger 13.
  • the rotation speed of the outdoor unit fan 14 is controlled by the control device 3. By controlling the rotational speed, the air blowing amount to the outdoor heat exchanger 13 is adjusted.
  • the accumulator 15 is provided on the low pressure side which is the suction side of the compressor 11.
  • the accumulator 15 stores an excess refrigerant generated due to the difference between the cooling operation and the heating operation, or an excess refrigerant with respect to a transient change in operation.
  • the indoor unit 2A includes an indoor heat exchanger 21A, an expansion valve 22A, and an indoor unit fan 23A.
  • the indoor unit 2B includes an indoor heat exchanger 21B, an expansion valve 22B, and an indoor unit fan 23B.
  • the indoor units 2A and 2B have the same configuration. Therefore, only the configuration of the indoor unit 2A will be described below, and the description of the configuration of the indoor unit 2B will be omitted.
  • the indoor heat exchanger 21A exchanges heat between the air and the refrigerant. As a result, heating air or cooling air supplied to the indoor space is generated.
  • the indoor heat exchanger 21A functions as an evaporator when the refrigerant is carrying cold energy in the cooling operation, and cools the air in the space to be air-conditioned.
  • the indoor heat exchanger 21A functions as a condenser when the refrigerant is transferring heat when heating operation is performed, and heats air by heating the air in the space to be air-conditioned.
  • the expansion valve 22A expands the refrigerant.
  • the expansion valve 22A is configured of, for example, a valve such as an electronic expansion valve capable of controlling the degree of opening.
  • the opening degree of the expansion valve 22A is controlled by the control device 3 so that the refrigerant outlet temperature of the indoor heat exchanger 21A becomes optimal.
  • the indoor unit fan 23A supplies air to the indoor heat exchanger 21A.
  • the rotation speed of the indoor unit fan 23A is controlled by the control device 3. By controlling the rotational speed, the air blowing amount to the indoor heat exchanger 21A is adjusted.
  • compressor 11, refrigerant flow switching device 12, outdoor heat exchanger 13, expansion valves 22A and 22B, and indoor heat exchangers 21A and 21B are annularly connected by refrigerant piping.
  • An outlet temperature sensor 51 is provided on the refrigerant outlet side of the outdoor heat exchanger 13 during the cooling operation and on the refrigerant inlet side of the connection pipe 4A.
  • an inlet temperature sensor 52 is provided on the refrigerant inlet side of the expansion valves 22A and 22B in the cooling operation and on the refrigerant outlet side of the connection pipe 4A.
  • the outlet temperature sensor 51 detects an outlet refrigerant temperature T1 on the refrigerant outlet side of the outdoor heat exchanger 13 during the cooling operation.
  • the inlet temperature sensor 52 detects an inlet refrigerant temperature T2 on the refrigerant inlet side of the expansion valves 22A and 22B during the cooling operation.
  • Control device 3 The control device 3 is based on the detection results of various sensors provided in each part of the air conditioning system 100, the compressor frequency of the compressor 11, the opening degree of the expansion valves 22A and 22B, the outdoor unit fan 14, and the indoor unit fan Control the rotation speed etc. of 23A and 23B. In particular, the control device 3 controls the compressor 11 and the like such that the condensing temperature becomes the target condensing temperature during the cooling operation. Then, based on the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the inlet refrigerant temperature T2 detected by the inlet temperature sensor 52, the control device 3 sets the target condensation temperature of the outdoor heat exchanger 13.
  • the control device 3 is configured by hardware such as a circuit device that realizes various functions by executing software on an arithmetic device such as a microcomputer or the like.
  • the control device 3 is provided outside the outdoor unit 1 and the indoor units 2A and 2B, the present invention is not limited to this, and the control device 3 is provided in any of the outdoor unit 1 and the indoor units 2A and 2B. It is also good.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device 3 of FIG.
  • the control device 3 includes a minimum condensation temperature calculation unit 31, a condensation temperature comparison unit 32, a temperature difference calculation unit 33, a phase state determination unit 34, a condensation temperature change unit 35 and a storage unit 36. There is.
  • the minimum condensation temperature calculation unit 31 calculates a minimum condensation temperature target value CT_min that satisfies the necessary heat release amount of the outdoor heat exchanger 13.
  • the minimum condensation temperature target value CT_min is a condensation temperature required to satisfy the necessary heat release when the air volume of the outdoor unit fan 14 is maximized.
  • the condensation temperature comparison unit 32 compares the minimum condensation temperature target value CT_min calculated by the minimum condensation temperature calculation unit 31 with the target condensation temperature CT.
  • the temperature difference calculation unit 33 calculates a temperature difference ⁇ T between the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the inlet refrigerant temperature T2 detected by the inlet temperature sensor 52.
  • the phase state determination unit 34 compares the temperature difference ⁇ T calculated by the temperature difference calculation unit 33 with the threshold value ⁇ stored in the storage unit 36.
  • the temperature difference ⁇ T indicates the temperature change of the refrigerant when passing through the connection pipe 4A.
  • the phase state determination unit 34 determines the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B based on the comparison result.
  • the condensation temperature changing unit 35 changes the target condensation temperature CT based on the comparison result by the condensation temperature comparison unit 32 and the comparison result by the phase state determination unit 34. Specifically, the condensing temperature changing unit 35 lowers the target condensing temperature CT based on the comparison result of the condensing temperature comparing unit 32, and raises the target condensing temperature CT based on the determination result of the phase state determining unit 34. When changing the target condensing temperature CT, the condensing temperature changing unit 35 changes the target condensing temperature CT so as to increase or decrease the target condensing temperature CT by the change amount ⁇ CT stored in the storage unit 36.
  • the storage unit 36 stores parameters and the like used when processing is performed by each unit of the control device 3. For example, the storage unit 36 stores the change amount ⁇ CT of the target condensation temperature CT used by the condensation temperature changing unit 35. In addition, the storage unit 36 stores a threshold value ⁇ used by the phase state determination unit 34.
  • the minimum condensation temperature calculation unit 31 of the control device 3 calculates the minimum condensation temperature target value CT_min in the air conditioning system 100.
  • the calculation of the minimum condensation temperature target value CT_min is calculated based on the equation (1).
  • "Q” shows the required heat release.
  • "OA” indicates the outside temperature.
  • “AK” indicates an AK value obtained by multiplying the heat transfer area A [m 2 ] of the outdoor heat exchanger 13 by the heat transfer rate K [W / m 2 ⁇ K].
  • “AK 1 ” indicates an AK value at the maximum air flow rate of the outdoor unit fan 14.
  • the condensation temperature comparison unit 32 compares the current target condensation temperature CT with the calculated minimum condensation temperature target value CT_min.
  • the condensing temperature changing unit 35 determines that the target condensing temperature CT is higher than the minimum condensing temperature target value CT_min in the condensing temperature comparing unit 32, the target condensing temperature CT does not fall below the minimum condensing temperature target value CT_min.
  • the target condensation temperature CT is gradually decreased by the change amount ⁇ CT.
  • the change amount ⁇ CT is a change amount of the target condensation temperature CT in one processing, and is set in advance.
  • the temperature difference calculating unit 33 determines the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the inlet refrigerant temperature T2 detected by the inlet temperature sensor 52.
  • the phase state determination unit 34 determines the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B based on the temperature difference ⁇ T calculated by the temperature difference calculation unit 33.
  • the refrigerant in the gas-liquid two-phase state has a large temperature change due to the pressure change as compared to the liquid phase state. Therefore, when the temperature difference ⁇ T is large, the refrigerant is in the gas-liquid two-phase state, and when the temperature difference ⁇ T is small, it can be considered that the refrigerant is in the liquid phase. Therefore, when the temperature difference ⁇ T is larger than the preset threshold value ⁇ , the phase state determination unit 34 determines that the phase state of the refrigerant is the gas-liquid two-phase state. When the temperature difference ⁇ T is equal to or less than the threshold value ⁇ , the phase state determination unit 34 determines that the phase state of the refrigerant is the liquid phase state.
  • the threshold value ⁇ is determined in advance based on the result of the temperature change with respect to the pressure change in each of the liquid phase state and the gas-liquid two-phase state analyzed in an experiment or the like.
  • the target condensation temperature CT is maintained in the state lowered by the change amount ⁇ CT. Then, the comparison by the condensation temperature comparison unit 32 and the change by the condensation temperature change unit 35 are performed again.
  • the condensation temperature changing unit 35 adds the change amount ⁇ CT to the target condensation temperature CT, The target condensing temperature CT before subtraction by the condensing temperature changing unit 35 is returned to. Then, the control device 3 controls the compressor frequency of the compressor 11 so that the condensation temperature of the outdoor heat exchanger 13 becomes the determined target condensation temperature.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the process of determining the target condensing temperature during the cooling operation.
  • the lowest condensation temperature calculation unit 31 calculates the lowest condensation temperature target value CT_min based on Expression (1).
  • step S2 the condensation temperature comparison unit 32 compares the current target condensation temperature CT with the minimum condensation temperature target value CT_min calculated in step S1. As a result of comparison, when it is determined that the target condensation temperature CT is less than or equal to the minimum condensation temperature target value CT_min (step S2; No), the current target condensation temperature CT is maintained.
  • the condensing temperature changing unit 35 reads out the change amount ⁇ CT from the storage unit 36 in step S3. Then, the condensing temperature changing unit 35 subtracts the amount of change ⁇ CT read from the target condensing temperature CT, and sets a value obtained by subtraction as the target condensing temperature CT.
  • step S4 the temperature difference calculation unit 33 calculates a temperature difference ⁇ T between the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the inlet refrigerant temperature T2 detected by the inlet temperature sensor 52.
  • step S5 the phase state determination unit 34 reads the threshold value ⁇ for the temperature difference ⁇ T from the storage unit 36.
  • the phase state determination unit 34 compares the temperature difference ⁇ T of the refrigerant calculated in step S4 with the read threshold value ⁇ to determine the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B.
  • step S5 when the temperature difference ⁇ T is equal to or less than the threshold value ⁇ (step S5; No), the phase state determination unit 34 determines that the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B is in a liquid state, and the process proceeds to step S2. Return. Then, the target condensing temperature CT becomes smaller by the change amount ⁇ CT until the temperature difference ⁇ T becomes larger than the threshold value ⁇ (from step S2 to step S5).
  • step S5 If the temperature difference ⁇ T is larger than the threshold value ⁇ (step S5; Yes), the phase state determination unit 34 determines that the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B is in the gas-liquid two-phase state.
  • step S6 the condensation temperature changing unit 35 reads the amount of change ⁇ CT from the storage unit 36. Then, the condensing temperature changing unit 35 adds the amount of change ⁇ CT read from the target condensing temperature CT, and sets a value obtained by the addition as the target condensing temperature CT.
  • the minimum condensation temperature target value CT_min is calculated again in step S1 and the target condensation temperature CT and the minimum condensation temperature target value CT_min are compared in step S2, the target condensation temperature CT is higher than the minimum condensation temperature target value CT_min. growing.
  • step S1 to step S6 are repeatedly performed according to the conditions set in advance.
  • the setting condition at this time is, for example, a case where a load fluctuation occurs, for example, when a predetermined time has elapsed, or when a change value when the compressor frequency of the compressor 11 changes exceeds a set value.
  • the target condensation temperature CT is determined according to the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B determined based on the temperature difference ⁇ T.
  • the target condensing temperature can be reduced without confirming the magnitude of the pressure loss which varies depending on the length of the connecting pipes 4A and 4B.
  • the target condensing temperature is set so that the gas-liquid two-phase refrigerant does not flow into the expansion valves 22A and 22B, generation of noise can be suppressed and power consumption can be reduced.
  • FIG. 4 is a schematic view showing an example of the configuration of a modification of the air conditioning system 100 according to the first embodiment.
  • the outdoor unit 1 further includes a subcooling heat exchanger 16 and a second expansion valve 17 in addition to the configuration shown in FIG. 1.
  • the subcooling heat exchanger 16 is provided to increase the degree of subcooling of the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger 13.
  • the subcooling heat exchanger 16 performs heat exchange between the refrigerant flowing in the main circuit portion and the refrigerant flowing in the injection circuit connected to the accumulator 15 branched from the main circuit.
  • the second expansion valve 17 reduces the pressure of the refrigerant flowing through the injection circuit branched from the main circuit.
  • the outlet temperature sensor 51 is on the refrigerant outlet side of the supercooling heat exchanger 16 during the cooling operation in order to detect a temperature change based on the pressure loss due to the connection pipe 4A when the refrigerant passes through the connection pipe 4A. It is provided on the refrigerant inlet side of the connection pipe 4A. The outlet temperature sensor 51 detects an outlet refrigerant temperature T1 on the refrigerant outlet side of the outdoor heat exchanger 13 during the cooling operation.
  • the air conditioning system shown in FIG. 1 is provided by providing the outlet temperature sensor 51 on the refrigerant outlet side of the subcooling heat exchanger 16. Similar to 100, the target condensation temperature can be determined.
  • the air conditioning system 100 calculates the temperature difference ⁇ T between the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the inlet refrigerant temperature T2 detected by the inlet temperature sensor 52. Do. A target condensing temperature CT during cooling operation is set based on the calculated temperature difference ⁇ T. Then, the compressor frequency of the compressor 11 is controlled based on the set target condensation temperature CT. Thus, the target condensing temperature CT is set so that the refrigerant in the gas-liquid two-phase state does not flow into the expansion valves 22A and 22B. Therefore, while generation
  • the temperature difference calculation unit 33 calculates the temperature difference ⁇ T between the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the inlet refrigerant temperature T2 detected by the inlet temperature sensor 52. Then, when the temperature difference ⁇ T is larger than the set threshold value ⁇ , the phase state determination unit 34 determines that the phase state of the refrigerant is the gas-liquid two phase state, and the temperature difference ⁇ T is less than the set threshold value ⁇ . Is determined to be a liquid phase state. Thereby, the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B can be determined without recognizing the magnitude of the pressure loss due to the connection pipe 4A.
  • the target condensing temperature changing unit 35 determines that the refrigerant is in the gas-liquid two-phase state, the target condensing temperature CT is higher than the current value, and the target condensing temperature CT is lower than the minimum condensing temperature target value CT_min. If so, the target condensation temperature CT is lowered below the current value. As a result, the target condensation temperature CT is changed according to the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B, so that the power consumption can be reduced.
  • Embodiment 2 of the present invention an air conditioning system according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that an inlet temperature sensor 52 is provided on the refrigerant inlet side of the expansion valves 22A and 22B of the plurality of indoor units 2A and 2B.
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of the configuration of the air conditioning system 200 according to the second embodiment.
  • the air conditioning system 200 includes the outdoor unit 1, the indoor units 202A and 202B, and the control device 203.
  • the indoor unit 202A includes an indoor heat exchanger 21A, an expansion valve 22A, an indoor unit fan 23A, and an inlet temperature sensor 52A.
  • the inlet temperature sensor 52A detects an inlet refrigerant temperature T2A on the refrigerant inlet side of the expansion valve 22A during the cooling operation.
  • the indoor unit 202B includes an indoor heat exchanger 21B, an expansion valve 22B, an indoor unit fan 23B, and an inlet temperature sensor 52B.
  • the inlet temperature sensor 52B detects an inlet refrigerant temperature T2B on the refrigerant inlet side of the expansion valve 22B during the cooling operation.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device 203 of FIG. As shown in FIG. 6, the control device 203 has a minimum condensation temperature calculation unit 31, a condensation temperature comparison unit 32, a temperature difference calculation unit 233, a phase state determination unit 234, a condensation temperature change unit 35, and a storage unit 36. There is.
  • Temperature difference calculating unit 233 calculates the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51, the temperature difference [Delta] T A between the detected inlet refrigerant temperature T2A at the inlet temperature sensor 52A.
  • the temperature difference calculator 233 calculates the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51, the temperature difference [Delta] T B between the detected inlet refrigerant temperature T2B at an inlet temperature sensor 52B.
  • the phase state determination unit 234 compares the temperature difference ⁇ T A calculated by the temperature difference calculation unit 233 with the threshold value ⁇ , and compares the temperature difference ⁇ T B calculated by the temperature difference calculation unit 233 with the threshold value ⁇ .
  • the phase state determination unit 234 determines the phase state of the refrigerant flowing into each of the expansion valves 22A and 22B based on the comparison result.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the process of determining the target condensing temperature during the cooling operation.
  • the processes from step S1 to step S3 are the same as in the first embodiment shown in FIG.
  • step S14 the temperature difference calculating unit 233 calculates the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51, the temperature difference [Delta] T A between the detected inlet refrigerant temperature T2A at the inlet temperature sensor 52A.
  • the temperature difference calculator 233 calculates the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51, the temperature difference [Delta] T B between the detected inlet refrigerant temperature T2B at an inlet temperature sensor 52B.
  • step S15 the phase state determination unit 234 reads the threshold value ⁇ from the storage unit 36.
  • the phase state determination unit 234 compares the temperature differences ⁇ T A and ⁇ T B of the refrigerant calculated in step S14 with the read threshold value ⁇ to determine the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B.
  • phase state determination unit 34 determines that the refrigerant flowing into expansion valves 22A and 22B is in a liquid state. The determination is made, and the process returns to step S2. Then, the target condensing temperature CT becomes smaller by the change amount ⁇ CT until at least one of the temperature differences ⁇ T A and ⁇ T B becomes larger than the threshold value ⁇ (from step S2 to step S15).
  • phase state determination unit 234 causes at least one of refrigerant flowing into expansion valves 22A and 22B to be a gas-liquid two-phase It determines that it is a state. Then, in step S6, the condensing temperature changing unit 35 adds the amount of change ⁇ CT from the target condensing temperature CT, and sets a value obtained by the addition as the target condensing temperature CT.
  • the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the outlet refrigerant temperature T1A detected by the inlet temperature sensor 52A by the temperature difference calculation unit 233. And the temperature difference ⁇ T A between them are calculated. Further, the temperature difference calculating unit 233, the temperature difference [Delta] T B between the outlet refrigerant temperature T1B detected by the detected outlet refrigerant temperature T1 and inlet temperature sensor 52B at the outlet temperature sensor 51 is calculated.
  • the phase state determination unit 234 based on the temperature difference [Delta] T A and [Delta] T B, the phase state of the refrigerant flowing into each of the plurality of expansion valves 22A and 22B are determined.
  • the phase state of the refrigerant flowing into each of the expansion valves 22A and 22B can be determined without recognizing the magnitude of the pressure loss due to the connection pipe 4A.
  • the condensing temperature changing unit 35 determines that the phase state of at least one of the refrigerant flowing into each of the plurality of expansion valves 22A and 22B is a gas-liquid two-phase state. Then, the target condensation temperature CT is made higher than the current value. In addition, when the target condensation temperature CT is higher than the minimum condensation temperature target value CT_min, the target condensation temperature CT is made lower than the current value. As a result, the target condensation temperature CT is changed according to the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B, so that the power consumption can be reduced.
  • Embodiment 3 of the present invention an air conditioning system according to Embodiment 3 of the present invention will be described.
  • the compressor frequency of the compressor 11, the condensation temperature of the outdoor heat exchanger 13, and the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B are learned in association with each other, and a target is obtained based on the learning result. Determine the condensation temperature.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an example of the configuration of the air conditioning system 300 according to the third embodiment.
  • the air conditioning system 300 includes the outdoor unit 1, the indoor units 2A and 2B, and the control device 303.
  • Control device 303 Based on the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the inlet refrigerant temperature T2 detected by the inlet temperature sensor 52, the controller 303 determines the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B during the cooling operation. judge. The control device 303 controls the target condensation temperature of the outdoor heat exchanger 13 based on the determined phase state and the compressor frequency of the compressor 11.
  • FIG. 9 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device 303 of FIG.
  • the control device 303 has a compressor frequency acquisition unit 331, a temperature difference calculation unit 33, a phase state determination unit 334, a condensation temperature change unit 335, and a storage unit 336.
  • the compressor frequency acquisition unit 331 acquires the compressor frequency of the compressor 11.
  • the compressor frequency acquisition unit 331 supplies the acquired compressor frequency to the condensation temperature change unit 335 and the storage unit 336.
  • the phase state determination unit 334 compares the temperature difference ⁇ T calculated by the temperature difference calculation unit 33 with the threshold value ⁇ .
  • the phase state determination unit 334 determines the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B based on the comparison result.
  • the phase state determination unit 334 supplies phase state information indicating the determined phase state to the storage unit 336.
  • the storage unit 336 stores parameters such as the threshold value ⁇ used when performing processing in each unit of the control device 303.
  • the storage unit 336 stores a table in which the compressor frequency supplied from the compressor frequency acquisition unit 331, the phase state information supplied from the phase state determination unit 334, and the condensation temperature are associated by learning. .
  • the condensation temperature changing unit 335 refers to the table stored in the storage unit 336 based on the compressor frequency supplied from the compressor frequency acquisition unit 331. Then, the condensation temperature changing unit 335 searches for a condensation temperature at which the phase state of the refrigerant becomes a liquid phase among the condensation temperatures associated with the acquired compressor frequency, and obtains the obtained condensation temperature as a target condensation temperature
  • the target condensation temperature CT is changed to be CT.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the process of determining the target condensing temperature during the cooling operation.
  • the compressor frequency acquisition unit 331 acquires the compressor frequency of the compressor 11. The acquired compressor frequency is supplied to the condensation temperature changing unit 335 and the storage unit 336.
  • the temperature difference calculation unit 33 calculates a temperature difference ⁇ T between the outlet refrigerant temperature T1 detected by the outlet temperature sensor 51 and the inlet refrigerant temperature T2 detected by the inlet temperature sensor 52.
  • step S23 the phase state determination unit 334 reads the threshold value ⁇ from the storage unit 36.
  • the phase state determination unit 334 compares the temperature difference ⁇ T of the refrigerant calculated in step S22 with the read threshold value ⁇ to determine the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B.
  • the phase state information obtained by the determination is supplied to the condensation temperature changing unit 335 and the storage unit 336.
  • step S24 in the storage unit 336, the supplied compressor frequency, condensation temperature, and phase state information are associated with one another and stored as a table.
  • compressor frequency, condensation temperature and phase state information are stored one by one by learning.
  • step S ⁇ b> 25 the condensing temperature changing unit 335 refers to the table stored in the storage unit 336. Then, among the condensation temperatures associated with the supplied compressor frequency, the condensation temperature changing unit 335 searches for a condensation temperature such that the phase state of the refrigerant becomes a liquid phase state. In step S26, the condensing temperature changing unit 335 determines the target condensing temperature CT so as to set the condensing temperature obtained by the search as the target condensing temperature CT.
  • the determination process of the target condensing temperature by this Embodiment 3 can also be combined with the air conditioning system 200 which concerns on Embodiment 2 mentioned above.
  • the air conditioning system 300 sets the condensation temperature at which the phase state of the refrigerant becomes the liquid phase among the condensation temperatures corresponding to the acquired compressor frequency as the target condensation temperature CT. .
  • the target condensation temperature CT at which the phase state of the refrigerant flowing into the expansion valves 22A and 22B becomes the liquid phase state is set. Therefore, the condensation temperature can be changed without the refrigerant in the gas-liquid two-phase state flowing through the expansion valves 22A and 22B.

Abstract

圧縮機および室外熱交換器を備える室内機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室外機とが接続配管で接続された空気調和システムであって、冷房運転の際の室外熱交換器から流出する冷媒の出口冷媒温度を検出する出口温度センサと、冷房運転の際の前記膨張弁へ流入する冷媒の入口冷媒温度を検出する入口温度センサと、出口冷媒温度と入口冷媒温度との温度差に基づき冷房運転時の目標凝縮温度を設定し、設定された目標凝縮温度に基づき、圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御装置とを備える。

Description

空気調和システム
　本発明は、空気調和を行う空気調和システムに関するものである。
　空気調和システムは、一般に、圧縮機および凝縮器としての室外熱交換器を備える室外機と、膨張弁および蒸発器としての室内熱交換器を備える室内機とで構成されている。室外機および室内機は、接続配管で接続される。
　従来の空気調和システムは、凝縮圧力が異常に高くなるのを防止するために、凝縮温度が上限温度より高い場合に凝縮温度を下げ、凝縮温度が下限温度より低い場合に凝縮温度を上げるように制御している（例えば、特許文献１参照）。
　ところで、一般的な空気調和システムでは、凝縮温度を低下させることによって圧縮機の圧縮比が低下する。圧縮比が低下すると、圧縮機の入力電力が低減するので、消費電力の低減が見込まれる。よって、消費電力の観点からは、凝縮温度は低いことが望ましい。
　一方、空気調和システムでは、接続配管における圧力損失により、膨張弁に流入する冷媒の圧力は、室外熱交換器から流出する冷媒の圧力より低い。そのため、凝縮温度を過度に下げると、膨張弁に流入する冷媒が気液二相状態となる可能性がある。膨張弁に気液二相冷媒が流入すると、膨張弁では、冷媒が通過する際の冷媒流動音が発生し、室内機における騒音の原因となる。
　また、空気調和システムにおいては、膨張弁の開度により冷媒流量の制御を行っているが、このときの開度は、膨張弁に液冷媒が流れる場合を想定して設計されている。そのため、膨張弁に気液二相冷媒が流入すると、設計通りに冷媒流量を制御できない。
　そこで、最近の空気調和システムでは、接続配管の配管長が長くなった場合でも膨張弁に気液二相冷媒が流入しないように、目標凝縮温度に下限値を設定しているものがある。
特許第５１９５５４３号公報
　しかしながら、接続配管の配管長は設置場所等により異なるので、目標凝縮温度を一意に決定することができない。そのため、凝縮温度を低下させて消費電力の低減を行うことが困難である。
　本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、騒音の発生を防止しつつ、消費電力を低減することができる空気調和システムを提供することを目的とする。
　本発明の空気調和システムは、圧縮機および室外熱交換器を備える室内機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室外機とが接続配管で接続された空気調和システムであって、冷房運転の際の前記室外熱交換器から流出する冷媒の出口冷媒温度を検出する出口温度センサと、前記冷房運転の際の前記膨張弁へ流入する冷媒の入口冷媒温度を検出する入口温度センサと、前記出口温度センサで検出された出口冷媒温度と前記入口温度センサで検出された入口冷媒温度との温度差に基づき冷房運転時の目標凝縮温度を設定し、設定された前記目標凝縮温度に基づき、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御装置とを備えるものである。
　以上のように、本発明によれば、冷房運転時に膨張弁に流入する冷媒の相状態に応じて目標凝縮温度を変更することにより、騒音の発生を防止しつつ、消費電力を低減することができる。
実施の形態１に係る空気調和システムの構成の一例を示す概略図である。 図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る空気調和システムの変形例の構成の一例を示す概略図である。 実施の形態２に係る空気調和システムの構成の一例を示す概略図である。 図５の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る空気調和システムの構成の一例を示す概略図である。 図８の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
実施の形態１．
　以下、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムについて説明する。図１は、本実施の形態１に係る空気調和システム１００の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、空気調和システム１００は、室外機１と、室内機２Ａおよび２Ｂと、制御装置３とで構成されている。室外機１と室内機２Ａおよび２Ｂとは、接続配管４Ａおよび４Ｂで接続されている。
　なお、図１に示す例では、室外機１に対して２台の室内機２Ａおよび２Ｂが接続されているが、これに限られず、１台または３台以上の室内機が接続されてもよい。また、複数の室外機１が接続されてもよい。
［空気調和システム１００の構成］
（室外機１）
　室外機１は、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、室外機ファン１４およびアキュムレータ１５を備えている。
　圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、圧縮機周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機１１の圧縮機周波数は、制御装置３によって制御される。
　冷媒流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、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１２は、冷房運転時に、図１の実線で示す状態に切り替わる。また、冷媒流路切替装置１２は、暖房運転時に、図１の点線で示す状態に切り替わる。冷媒流路切替装置１２における流路の切替は、制御装置３によって制御される。
　室外熱交換器１３は、室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、冷房運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換器１３は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する蒸発器として機能する。
　室外機ファン１４は、室外熱交換器１３に対して室外空気を供給する。室外機ファン１４の回転数は、制御装置３によって制御される。回転数が制御されることにより、室外熱交換器１３に対する送風量が調整される。
　アキュムレータ１５は、圧縮機１１の吸入側である低圧側に設けられている。アキュムレータ１５は、冷房運転と暖房運転との運転状態の違いによって生じる余剰冷媒または過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒等を貯留する。
（室内機２Ａおよび２Ｂ）
　室内機２Ａは、室内熱交換器２１Ａ、膨張弁２２Ａおよび室内機ファン２３Ａを備えている。室内機２Ｂは、室内熱交換器２１Ｂ、膨張弁２２Ｂおよび室内機ファン２３Ｂを備えている。なお、本実施の形態１において、室内機２Ａおよび２Ｂは、同様の構成を有している。そのため、以下では、室内機２Ａの構成についてのみ説明し、室内機２Ｂの構成についての説明を省略する。
　室内熱交換器２１Ａは、空気と冷媒との間で熱交換を行う。これにより、室内空間に供給される暖房用空気または冷房用空気が生成される。室内熱交換器２１Ａは、冷房運転の際に冷媒が冷熱を搬送している場合に蒸発器として機能し、空調対象空間の空気を冷却して冷房を行う。また、室内熱交換器２１Ａは、暖房運転の際に冷媒が温熱を搬送している場合に凝縮器として機能し、空調対象空間の空気を加熱して暖房を行う。
　膨張弁２２Ａは、冷媒を膨張させる。膨張弁２２Ａは、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。膨張弁２２Ａの開度は、室内熱交換器２１Ａの冷媒出口温度が最適となるように、制御装置３によって制御される。
　室内機ファン２３Ａは、室内熱交換器２１Ａに対して空気を供給する。室内機ファン２３Ａの回転数は、制御装置３によって制御される。回転数が制御されることにより、室内熱交換器２１Ａに対する送風量が調整される。
　本実施の形態１に係る空気調和システム１００において、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂ、室内熱交換器２１Ａおよび２１Ｂが冷媒配管によって環状に接続されることにより、冷凍サイクルが形成される。冷房運転時の室外熱交換器１３の冷媒出口側であって接続配管４Ａの冷媒入口側には、出口温度センサ５１が設けられている。また、冷房運転時の膨張弁２２Ａおよび２２Ｂの冷媒入口側であって接続配管４Ａの冷媒出口側には、入口温度センサ５２が設けられている。
　出口温度センサ５１は、冷房運転時の室外熱交換器１３の冷媒出口側の出口冷媒温度Ｔ１を検出する。入口温度センサ５２は、冷房運転時の膨張弁２２Ａおよび２２Ｂの冷媒入口側の入口冷媒温度Ｔ２を検出する。
（制御装置３）
　制御装置３は、空気調和システム１００の各部に設けられた各種センサ等による検出結果に基づき、圧縮機１１の圧縮機周波数、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂの開度、室外機ファン１４、ならびに室内機ファン２３Ａおよび２３Ｂの回転数等を制御する。特に、制御装置３は、冷房運転時に凝縮温度が目標凝縮温度になるように、圧縮機１１等を制御する。そして、制御装置３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１および入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２に基づき、室外熱交換器１３の目標凝縮温度を設定する。
　制御装置３は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種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ている。なお、この例において、制御装置３は、室外機１および室内機２Ａ、２Ｂの外部に設けられているが、これに限られず、室外機１および室内機２Ａ、２Ｂのいずれかに設けられてもよい。
　図２は、図１の制御装置３の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置３は、最低凝縮温度算出部３１、凝縮温度比較部３２、温度差算出部３３、相状態判定部３４、凝縮温度変更部３５および記憶部３６を有している。
　最低凝縮温度算出部３１は、室外熱交換器１３の必要放熱量を満たす最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎを算出する。最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎは、室外機ファン１４の風量を最大とした場合に必要放熱量を満たすのに必要な凝縮温度である。
　凝縮温度比較部３２は、最低凝縮温度算出部３１で算出された最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎと目標凝縮温度ＣＴとを比較する。温度差算出部３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴを算出する。
　相状態判定部３４は、温度差算出部３３で算出された温度差ΔＴと、記憶部３６に記憶されている閾値δとを比較する。温度差ΔＴは、接続配管４Ａを通過したときの冷媒の温度変化を示す。相状態判定部３４は、比較結果に基づき、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。
　凝縮温度変更部３５は、凝縮温度比較部３２による比較結果および相状態判定部３４による比較結果に基づき、目標凝縮温度ＣＴを変更する。具体的には、凝縮温度変更部３５は、凝縮温度比較部３２の比較結果で目標凝縮温度ＣＴを下げ、相状態判定部３４の判定結果で目標凝縮温度ＣＴを上げる。凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴを変更する場合に、記憶部３６に記憶された変化量ΔＣＴだけ目標凝縮温度ＣＴを増加または減少させるような目標凝縮温度ＣＴの変更を行う。
　記憶部３６は、制御装置３の各部で処理を行う際に用いられるパラメータ等を記憶する。例えば、記憶部３６には、凝縮温度変更部３５で用いられる目標凝縮温度ＣＴの変化量ΔＣＴが記憶されている。また、記憶部３６には、相状態判定部３４で用いられる閾値δが記憶されている。
［目標凝縮温度の決定］
　目標凝縮温度の決定処理について説明する。本実施の形態１では、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒が気液二相状態とならない程度に、室外熱交換器１３に対する目標凝縮温度を決定する処理を行う。なお、以下の説明では、空気調和システム１００が冷房運転を行う場合を対象とする。
　まず、制御装置３の最低凝縮温度算出部３１は、空気調和システム１００における最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎを算出する。最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎの算出は、式（１）に基づき算出される。式（１）において、「Ｑ」は必要な放熱量を示す。「ＯＡ」は外気温を示す。「ＡＫ」は、室外熱交換器１３の伝熱面積Ａ［ｍ２］と熱通過率Ｋ［Ｗ／ｍ２・Ｋ］との積によって得られるＡＫ値を示す。「ＡＫ１」は室外機ファン１４の最大風量時におけるＡＫ値を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次に、凝縮温度比較部３２は、現在の目標凝縮温度ＣＴと算出された最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎとを比較する。そして、凝縮温度変更部３５は、凝縮温度比較部３２で目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎより大きいと判断したとき、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎを下回らないように、目標凝縮温度ＣＴを変化量ΔＣＴずつ徐々に下げる。なお、変化量ΔＣＴは、１回の処理の際の目標凝縮温度ＣＴの変化量であり、予め設定されているものとする。
　凝縮温度変更部３５で目標凝縮温度ＣＴが変更されたとき、温度差算出部３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴ（＝Ｔ１－Ｔ２）を算出する。そして、相状態判定部３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を、温度差算出部３３で算出された温度差ΔＴに基づき判定する。
　ここで、気液二相状態の冷媒は、液相状態の場合と比較して圧力変化による温度変化が大きい。そのため、温度差ΔＴが大きい場合、冷媒は気液二相状態であり、温度差ΔＴが小さい場合、冷媒は液相状態であると考えることができる。したがって、温度差ΔＴが予め設定された閾値δよりも大きい場合、相状態判定部３４は、冷媒の相状態が気液二相状態であると判定する。また、温度差ΔＴが閾値δ以下の場合、相状態判定部３４は、冷媒の相状態が液相状態であると判定する。なお、閾値δは、実験等で分析した液相状態および気液二相状態のそれぞれでの圧力変化に対する温度変化の結果に基づき、予め決定される。
　相状態判定部３４による判定の結果、温度差ΔＴが閾値δ以下であって冷媒が液相状態の場合、目標凝縮温度ＣＴは、変化量ΔＣＴだけ下げた状態が維持される。そして、再び凝縮温度比較部３２による比較および凝縮温度変更部３５による変更が行われる。一方、温度差ΔＴが閾値δより大きくなり、冷媒の相状態が液相状態から気液二相状態に変化した場合、凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴに変化量ΔＣＴを加算し、凝縮温度変更部３５による減算前の目標凝縮温度ＣＴに戻す。そして、制御装置３は、室外熱交換器１３の凝縮温度が決定された目標凝縮温度となるように、圧縮機１１の圧縮機周波数を制御する。
　図３は、冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１において、最低凝縮温度算出部３１は、最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎを式（１）に基づき算出する。
　ステップＳ２において、凝縮温度比較部３２は、現在の目標凝縮温度ＣＴと、ステップＳ１で算出された最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎとを比較する。比較の結果、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎ以下であると判断された場合（ステップＳ２；Ｎｏ）には、現在の目標凝縮温度ＣＴが維持される。
　一方、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎより大きいと判断された場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、凝縮温度変更部３５は、ステップＳ３において、記憶部３６から変化量ΔＣＴを読み出す。そして、凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴから読み出した変化量ΔＣＴを減算し、減算した値を目標凝縮温度ＣＴとする。
　次に、ステップＳ４において、温度差算出部３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴを算出する。ステップＳ５において、相状態判定部３４は、記憶部３６から温度差ΔＴに対する閾値δを読み出す。相状態判定部３４は、ステップＳ４で算出された冷媒の温度差ΔＴと読み出した閾値δとを比較し、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。
　比較の結果、温度差ΔＴが閾値δ以下の場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、相状態判定部３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒が液状態であると判定し、処理がステップＳ２に戻る。そして、温度差ΔＴが閾値δよりも大きくなるまで、目標凝縮温度ＣＴは変化量ΔＣＴずつ小さくなっていく（ステップＳ２からステップＳ５）。
　温度差ΔＴが閾値δよりも大きい場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、相状態判定部３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒が気液二相状態であると判定する。ステップＳ６において、凝縮温度変更部３５は、記憶部３６から変化量ΔＣＴを読み出す。そして、凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴから読み出した変化量ΔＣＴを加算し、加算した値を目標凝縮温度ＣＴとする。なお、ステップＳ１で再び最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎが算出され、ステップＳ２で目標凝縮温度ＣＴと最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎとが比較されたとき、目標凝縮温度ＣＴは最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎよりも大きくなる。
　なお、ステップＳ１からステップＳ６までの処理は、予め設定された条件に応じて繰り返し行われる。このときの設定条件は、例えば、一定時間が経過した場合、または圧縮機１１の圧縮機周波数が変化したときの変化値が設定値を超えた場合など、負荷の変動が生じた場合である。
　このように、本実施の形態１では、温度差ΔＴに基づき判定された膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態に応じて、目標凝縮温度ＣＴが決定される。これにより、接続配管４Ａおよび４Ｂの配管長によって異なる圧力損失の大きさを確認することなく、目標凝縮温度を低下させることができる。また、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに対して気液二相冷媒が流入しないように目標凝縮温度が設定されるため、騒音の発生が抑制されるとともに、消費電力を低減することができる。
［空気調和システム１００の変形例］
　図４は、本実施の形態１に係る空気調和システム１００の変形例の構成の一例を示す概略図である。変形例による空気調和システム１００において、室外機１は、図１に示す構成に加えて、過冷却熱交換器１６および第２の膨張弁１７をさらに備えている。
　過冷却熱交換器１６は、室外熱交換器１３を通過した冷媒の過冷却度を上昇させるために設けられている。過冷却熱交換器１６は、主回路部分を流れる冷媒と、主回路から分岐し、アキュムレータ１５に接続されたインジェクション回路を流れる冷媒との間で熱交換を行う。第２の膨張弁１７は、主回路から分岐したインジェクション回路を流れる冷媒を減圧させる。
　また、出口温度センサ５１は、冷媒が接続配管４Ａを通過したときの、接続配管４Ａによる圧力損失に基づく温度変化を検出するため、冷房運転時における過冷却熱交換器１６の冷媒出口側であって接続配管４Ａの冷媒入口側に設けられる。出口温度センサ５１は、冷房運転時の室外熱交換器１３の冷媒出口側の出口冷媒温度Ｔ１を検出する。
　空気調和システム１００は、過冷却熱交換器１６をさらに備えている場合であっても、出口温度センサ５１を過冷却熱交換器１６の冷媒出口側に設けることにより、図１に示す空気調和システム１００と同様に、目標凝縮温度の決定処理を行うことができる。
　以上のように、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴを算出する。算出された温度差ΔＴに基づき冷房運転時の目標凝縮温度ＣＴが設定される。そして、設定された目標凝縮温度ＣＴに基づき、圧縮機１１の圧縮機周波数が制御される。これにより、気液二相状態の冷媒が膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入しないように目標凝縮温度ＣＴが設定される。そのため、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに対する気液二相冷媒の流入による騒音の発生が抑制されるとともに、消費電力を低減することができる。
　また、空気調和システム１００では、温度差算出部３３により、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴが算出される。そして、相状態判定部３４により、温度差ΔＴが設定閾値δより大きい場合に、冷媒の相状態が気液二相状態であると判定され、温度差ΔＴが設定閾値δ以下の場合に、冷媒の相状態が液相状態であると判定される。これにより、接続配管４Ａによる圧力損失の大きさを認識することなく、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定することができる。
　また、凝縮温度変更部３５により、冷媒が気液二相状態であると判定された場合に、目標凝縮温度ＣＴが現在の値よりも高くされ、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎよりも高い場合に、目標凝縮温度ＣＴが現在の値よりも低くされる。これにより、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態に応じて目標凝縮温度ＣＴが変更されるため、消費電力を低減させることができる。
実施の形態２．
　次に、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムについて説明する。本実施の形態２は、複数の室内機２Ａおよび２Ｂそれぞれの膨張弁２２Ａおよび２２Ｂの冷媒入口側に入口温度センサ５２を設ける点で、実施の形態１と相違する。
［空気調和システム２００の構成］
　図５は、本実施の形態２に係る空気調和システム２００の構成の一例を示す概略図である。なお、以下の説明において、実施の形態１に係る空気調和システム１００と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図５に示すように、空気調和システム２００は、室外機１と、室内機２０２Ａおよび２０２Ｂと、制御装置２０３とで構成されている。
（室内機２０２Ａおよび２０２Ｂ）
　室内機２０２Ａは、室内熱交換器２１Ａ、膨張弁２２Ａ、室内機ファン２３Ａおよび入口温度センサ５２Ａを備えている。入口温度センサ５２Ａは、冷房運転時の膨張弁２２Ａの冷媒入口側の入口冷媒温度Ｔ２Ａを検出する。室内機２０２Ｂは、室内熱交換器２１Ｂ、膨張弁２２Ｂ、室内機ファン２３Ｂおよび入口温度センサ５２Ｂを備えている。入口温度センサ５２Ｂは、冷房運転時の膨張弁２２Ｂの冷媒入口側の入口冷媒温度Ｔ２Ｂを検出する。
（制御装置２０３）
　図６は、図５の制御装置２０３の構成の一例を示す機能ブロック図である。図６に示すように、制御装置２０３は、最低凝縮温度算出部３１、凝縮温度比較部３２、温度差算出部２３３、相状態判定部２３４、凝縮温度変更部３５および記憶部３６を有している。
　温度差算出部２３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２Ａで検出された入口冷媒温度Ｔ２Ａとの温度差ΔＴＡを算出する。また、温度差算出部２３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２Ｂで検出された入口冷媒温度Ｔ２Ｂとの温度差ΔＴＢを算出する。
　相状態判定部２３４は、温度差算出部２３３で算出された温度差ΔＴＡと閾値δとを比較するとともに、温度差算出部２３３で算出された温度差ΔＴＢと閾値δとを比較する。相状態判定部２３４は、比較結果に基づき、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒の相状態を判定する。
［目標凝縮温度の決定］
　目標凝縮温度の決定処理について説明する。図７は、冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１からステップＳ３までの処理については、図３に示す実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
　ステップＳ１４において、温度差算出部２３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２Ａで検出された入口冷媒温度Ｔ２Ａとの温度差ΔＴＡを算出する。また、温度差算出部２３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２Ｂで検出された入口冷媒温度Ｔ２Ｂとの温度差ΔＴＢを算出する。
　ステップＳ１５において、相状態判定部２３４は、記憶部３６から閾値δを読み出す。相状態判定部２３４は、ステップＳ１４で算出された冷媒の温度差ΔＴＡおよびΔＴＢと読み出した閾値δとをそれぞれ比較し、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。
　比較の結果、温度差ΔＴＡおよびΔＴＢの両方が閾値δ以下の場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、相状態判定部３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒が液状態であると判定し、処理がステップＳ２に戻る。そして、温度差ΔＴＡおよびΔＴＢの少なくとも一方が閾値δよりも大きくなるまで、目標凝縮温度ＣＴは変化量ΔＣＴずつ小さくなっていく（ステップＳ２からステップＳ１５）。
　温度差ΔＴＡおよびΔＴＢの少なくとも一方が閾値δよりも大きい場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、相状態判定部２３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒の少なくとも一方が気液二相状態であると判定する。そして、ステップＳ６において、凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴから変化量ΔＣＴを加算し、加算した値を目標凝縮温度ＣＴとする。
　以上のように、本実施の形態２に係る空気調和システム２００では、温度差算出部２３３により、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と入口温度センサ５２Ａで検出された出口冷媒温度Ｔ１Ａとの温度差ΔＴＡが算出される。また、温度差算出部２３３により、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と入口温度センサ５２Ｂで検出された出口冷媒温度Ｔ１Ｂとの温度差ΔＴＢが算出される。そして、相状態判定部２３４により、温度差ΔＴＡおよびΔＴＢに基づき、複数の膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒の相状態が判定される。これにより、接続配管４Ａによる圧力損失の大きさを認識することなく、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒の相状態を判定することができる。
　また、空気調和システム２００では、凝縮温度変更部３５により、複数の膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒のうち少なくとも１つの冷媒の相状態が気液二相状態であると判定された場合に、目標凝縮温度ＣＴが現在の値よりも高くされる。また、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎよりも高い場合に、目標凝縮温度ＣＴが現在の値よりも低くされる。これにより、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態に応じて目標凝縮温度ＣＴが変更されるため、消費電力を低減させることができる。
実施の形態３．
　次に、本発明の実施の形態３に係る空気調和システムについて説明する。本実施の形態３では、圧縮機１１の圧縮機周波数と、室外熱交換器１３の凝縮温度と、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態とを関連付けて学習し、学習結果に基づき目標凝縮温度を決定する。
［空気調和システム３００の構成］
　図８は、本実施の形態３に係る空気調和システム３００の構成の一例を示す概略図である。なお、以下の説明において、空気調和システム１００および２００と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図８に示すように、空気調和システム３００は、室外機１と、室内機２Ａおよび２Ｂと、制御装置３０３とで構成されている。
（制御装置３０３）
　制御装置３０３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１および入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２に基づき、冷房運転時において膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。制御装置３０３は、判定した相状態と圧縮機１１の圧縮機周波数とに基づき、室外熱交換器１３の目標凝縮温度を制御する。
　図９は、図８の制御装置３０３の構成の一例を示す機能ブロック図である。図９に示すように、制御装置３０３は、圧縮機周波数取得部３３１、温度差算出部３３、相状態判定部３３４、凝縮温度変更部３３５および記憶部３３６を有している。
　圧縮機周波数取得部３３１は、圧縮機１１の圧縮機周波数を取得する。圧縮機周波数取得部３３１は、取得した圧縮機周波数を凝縮温度変更部３３５および記憶部３３６に供給する。
　相状態判定部３３４は、温度差算出部３３で算出された温度差ΔＴと閾値δとを比較する。相状態判定部３３４は、比較結果に基づき、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。相状態判定部３３４は、判定した相状態を示す相状態情報を記憶部３３６に供給する。
　記憶部３３６は、制御装置３０３の各部で処理を行う際に用いられる閾値δ等のパラメータ等を記憶する。また、記憶部３３６には、圧縮機周波数取得部３３１から供給された圧縮機周波数と、相状態判定部３３４から供給された相状態情報と、凝縮温度とを学習によって関連付けたテーブルが記憶される。
　凝縮温度変更部３３５は、圧縮機周波数取得部３３１から供給された圧縮機周波数に基づき、記憶部３３６に記憶されたテーブルを参照する。そして、凝縮温度変更部３３５は、取得した圧縮機周波数に関連付けられた凝縮温度のうち、冷媒の相状態が液相状態となるような凝縮温度を探索し、得られた凝縮温度を目標凝縮温度ＣＴとするように、目標凝縮温度ＣＴを変更する。
［目標凝縮温度の決定］
　目標凝縮温度の決定処理について説明する。図１０は、冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１において、圧縮機周波数取得部３３１は、圧縮機１１の圧縮機周波数を取得する。取得した圧縮機周波数は、凝縮温度変更部３３５および記憶部３３６に供給される。ステップＳ２２において、温度差算出部３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴを算出する。
　ステップＳ２３において、相状態判定部３３４は、記憶部３６から閾値δを読み出す。相状態判定部３３４は、ステップＳ２２で算出された冷媒の温度差ΔＴと読み出した閾値δとを比較し、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。判定により得られた相状態情報は、凝縮温度変更部３３５および記憶部３３６に供給される。
　ステップＳ２４において、記憶部３３６では、供給された圧縮機周波数、凝縮温度および相状態情報が互いに関連付けられ、テーブルとして記憶される。テーブルには、圧縮機周波数、凝縮温度および相状態情報が学習によって逐一記憶される。
　ステップＳ２５において、凝縮温度変更部３３５は、記憶部３３６に記憶されたテーブルを参照する。そして、凝縮温度変更部３３５は、供給された圧縮機周波数に関連付けられた凝縮温度のうち、冷媒の相状態が液相状態となるような凝縮温度を探索する。ステップＳ２６において、凝縮温度変更部３３５は、探索によって得られた凝縮温度を目標凝縮温度ＣＴとするように、目標凝縮温度ＣＴを決定する。
　なお、本実施の形態３による目標凝縮温度の決定処理は、上述した実施の形態２に係る空気調和システム２００と組み合わせることもできる。
　以上のように、本実施の形態３に係る空気調和システム３００は、取得した圧縮機周波数に対応する凝縮温度のうち、冷媒の相状態が液相状態となる凝縮温度を目標凝縮温度ＣＴとする。これにより、圧縮機周波数を取得した段階で、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態が液相状態となる目標凝縮温度ＣＴが設定される。そのため、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに気液二相状態の冷媒が流れることなく、凝縮温度を変更することができる。
　１　室外機、２Ａ、２Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ　室内機、３、２０３、３０３　制御装置、４Ａ、４Ｂ　接続配管、１１　圧縮機、１２　冷媒流路切替装置、１３　室外熱交換器、１４　室外機ファン、１５　アキュムレータ、１６　過冷却熱交換器、１７　第２の膨張弁、２１Ａ、２１Ｂ　室内熱交換器、２２Ａ、２２Ｂ　膨張弁、２３Ａ、２３Ｂ　室内機ファン、３１　最低凝縮温度算出部、３２　凝縮温度比較部、３３、２３３　温度差算出部、３４、２３４、３３４　相状態判定部、３５、３３５　凝縮温度変更部、３６、３３６　記憶部、５１　出口温度センサ、５２、５２Ａ、５２Ｂ　入口温度センサ、１００、２００、３００　空気調和システム、３３１　圧縮機周波数取得部。

Claims (6)

  1. 　圧縮機および室外熱交換器を備える室内機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室外機とが接続配管で接続された空気調和システムであって、
    　冷房運転の際の前記室外熱交換器から流出する冷媒の出口冷媒温度を検出する出口温度センサと、
    　前記冷房運転の際の前記膨張弁へ流入する冷媒の入口冷媒温度を検出する入口温度センサと、
    　前記出口温度センサで検出された出口冷媒温度と前記入口温度センサで検出された入口冷媒温度との温度差に基づき冷房運転時の目標凝縮温度を設定し、設定された前記目標凝縮温度に基づき、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御装置と
    を備える
    空気調和システム。
  2. 　前記制御装置は、
    　前記出口温度センサで検出された冷媒温度と前記入口温度センサで検出された冷媒温度との温度差を算出する温度差算出部と、
    　算出された前記温度差に基づき、前記膨張弁に流入する冷媒の相状態を判定する相状態判定部と
    を有し、
    　前記相状態判定部は、
    　前記温度差が設定閾値より大きい場合に、冷媒の相状態が気液二相状態であると判定し、
    　前記温度差が前記設定閾値以下の場合に、冷媒の相状態が液相状態であると判定する
    請求項１に記載の空気調和システム。
  3. 　前記制御装置は、
    　前記目標凝縮温度と最低凝縮温度目標値とを比較する凝縮温度比較部と、
    　冷媒の相状態および前記目標凝縮温度に基づき、前記目標凝縮温度を変更する凝縮温度変更部と
    をさらに有し、
    　前記凝縮温度変更部は、
    　冷媒の相状態が気液二相状態であると判定された場合に、前記目標凝縮温度を現在の値よりも高くし、
    　前記目標凝縮温度が前記最低凝縮温度目標値よりも高い場合に、前記目標凝縮温度を現在の値よりも低くする
    請求項２に記載の空気調和システム。
  4. 　前記制御装置は、
    　前記相状態、前記圧縮機の圧縮機周波数および凝縮温度を互いに関連付けて記憶する記憶部を有し、
    　取得した前記圧縮機周波数に対応する凝縮温度のうち、冷媒の相状態が液相状態となる凝縮温度を前記目標凝縮温度とする
    請求項２に記載の空気調和システム。
  5. 　前記室外機を複数備え、
    　前記入口温度センサは、複数の前記室外機のそれぞれに設けられた前記膨張弁の冷媒入口側に設けられており、
    　前記温度差算出部は、
    　前記出口温度センサで検出された冷媒温度と、それぞれの前記入口温度センサで検出された冷媒温度との温度差を算出し、
    　前記相状態判定部は、
    　算出された複数の前記温度差に基づき、複数の前記膨張弁のそれぞれに流入する冷媒の相状態を判定する
    請求項２に記載の空気調和システム。
  6. 　前記制御装置は、
    　前記目標凝縮温度と最低凝縮温度目標値とを比較する凝縮温度比較部と、
    　冷媒の相状態および前記目標凝縮温度に基づき、前記目標凝縮温度を変更する凝縮温度変更部と
    をさらに有し、
    　前記凝縮温度変更部は、
    　複数の前記膨張弁のそれぞれに流入する冷媒のうち少なくとも１つの冷媒の相状態が気液二相状態であると判定された場合に、前記目標凝縮温度を現在の値よりも高くし、
    　前記目標凝縮温度が前記最低凝縮温度目標値よりも高い場合に、前記目標凝縮温度を現在の値よりも低くする
    請求項５に記載の空気調和システム。
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