(57)【要約】【課題】冷媒をＲ４１０ＡＲからＲ３２に変更した場合でも、より速く最適な絞り装置開度に制御して最適性能に到達する時間を短縮できる空調装置を提供する。【解決手段】Ｒ３２を用いた圧縮機１、凝縮器３、絞り装置４及び蒸発器５を接続してなる空調装置において、目標能力を定格能力として実験式により計算した空気流量比となるよう前記絞り装置を制御する絞り装置制御手段を１２備えた。これにより、この空調装置では絞り装置の開度を目標値として制御するため、冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合でも、より速く最適な絞り装置開度に制御できる。【選択図】図１
2014081118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ３２を用い、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器を接続してなる空調装置において、目標能力を定格能力（Ｑ（ｋＷ））としてＲ３２とＲ４１０Ａの最適絞り時の空気流量比（Ｘ（−））との関係が実験式Ｘ＝−０．５２１×Ｑ2−０．４９１Ｑ＋７１．９４となるよう前記絞り装置を制御する絞り装置制御手段を備えていることを特徴とする空調装置。
【請求項２】
吐出温度を検知する吐出温度検知手段を備え、起動より一定時間経過後、目標とする吐出温度との差が±１Ｋ以上あれば、吐出温度制御に変更する能力制御変更手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
凝縮器及び蒸発器の仕様である配管径、パス構成がＲ４１０Ａと略同等であることを特徴とする請求項１または２に記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り装置を有する空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＣＦＣ系冷媒の代替冷媒としてＨＦＣ系冷媒が採用されているが、このＨＦＣ系冷媒は温暖化現象を促進する性質を有しているため、最近ではオゾン層の破壊や温暖化現象に大きな影響を与えない低ＧＷＰ冷媒の採用が検討されている。ＧＷＰの小さな冷媒としてはＲ３２が挙げられる。
【０００３】
その様な中で、従来、絞り装置を使用した空調装置として、絞り装置の制御は凝縮温度、蒸発温度より最適な性能となる目標吐出温度を決定して絞り装置を制御していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７２８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ｒ３２は従来冷媒のＲ４１０Ａより最適な吐出温度は高くなる。従来技術では吐出温度を目標に絞り装置の開度を決定しており、吐出温度の上昇に応じて絞り装置が動作する。そのため起動時などにはＲ３２を使用した場合に、最適吐出温度が高いのでＲ４１０Ａに比べて絞り装置の開度を最適値にするのに時間がかかることになる。
【０００６】
本発明の目的は、冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合でも、より速く最適な絞り装置開度に制御して最適性能に到達する時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、Ｒ３２を用い、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器を接続してなる空調装置において、実験式により計算した流量比となるように前記絞り装置を制御する絞り装置制御手段を備えた構成としてある。
【０００８】
これによりこの空調装置では絞り装置の開度を目標値として制御するため、冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合でも、より速く最適な絞り装置開度に制御できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、絞り装置の開度を目標値として制御しているため、冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合でも、より速く最適な絞り装置の開度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における空調装置の構成図
【図２】同空調装置における絞り装置の開度と空気流量の特性図
【図３】同空調装置における能力とＲ４１０ＡとＲ３２の空気流量比の関係図
【図４】同空調装置の制御チャート図
【図５】Ｒ４１０Ａを使用した空調装置のサイクル図
【図６】Ｒ３２を使用した空調装置のサイクル図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、Ｒ３２を用い、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器を接続してなる空調装置において、目標能力を定格能力（Ｑ（ｋＷ））としてＲ３２とＲ４１０Ａの最適絞り時の空気流量比（Ｘ（−））との関係が実験式Ｘ＝−０．５２１×Ｑ2−０．４９１Ｑ＋７１．９４となるよう前記絞り装置を制御する絞り装置制御手段を備えた構成としてある。
【００１２】
これにより、この空調装置では絞り装置の開度を目標値として制御するため、冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合でも、より速く最適な絞り装置開度に制御できる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、吐出温度を検知する吐出温度検知手段を更に備え、起動より一定時間経過後、目標とする吐出温度との差が±１Ｋ以上あれば、吐出温度制御に変更する能力制御変更手段を備えた構成としてある。
【００１４】
これにより、より速く最適な絞り装置開度に制御できると共に、環境温度や利用者のリモコン設定による能力目標の変化に対応できる。
【００１５】
第３の発明は、第１、第２の発明において、前記凝縮器及び前記蒸発器の仕様である配管径、パス構成をＲ４１０Ａと略同等としたものである。
【００１６】
これにより、Ｒ４１０Ａと略同等の熱交換器を使用できるので、新たな熱交換器開発の工数・コストの抑制ができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
先ず、本発明の実施の形態における空調装置について図１を用いて説明する。図１は空調装置の構成図を示し、この空調装置は低ＧＷＰ冷媒であるＲ３２を用いている。
【００１９】
また、上記空調装置はＲ４１０Ａで用いた凝縮器３（冷媒の流れ方向によって蒸発器５となる）の配管径、パス構成と略同等の熱交換器で構成してある。
【００２０】
本実施の形態による空調装置は、冷媒を圧縮する圧縮機１、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁２、冷房時には凝縮器３となり暖房時には蒸発器５となる冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器９、室外熱交換器９内を流れる冷媒と外気の熱交換を促進する室外ファン８、冷媒を減圧する絞り装置４、冷媒と室内空気の熱を交換し冷房時には蒸発器５となり暖房時には凝縮器３となる室内熱交換器１０、室内熱交換器１０内を流れる冷媒と室内空気の熱交換を促進する室内ファン７で構成される。本発明の要点となる熱交換器は室外熱交換器９である。
【００２１】
また、室外機２２は圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器９、室外ファン８で構成され、室内機２１は室内熱交換器１０、室内ファン７で構成されている。
【００２２】
圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器９、絞り装置４、室内熱交換器１０は環状に接続されている。室外機２２は屋外に設置され、室内機２１は屋内に設置されており、室外機２２と室内機２１は液側接続管２３とガス側接続管２４で接続されている。
【００２３】
絞り装置制御手段１２は、目標能力を定格能力（Ｑ（ｋＷ））として、Ｒ３２とＲ４１０Ａの最適絞り時の空気流量比（Ｘ（−））との関係が実験式Ｘ＝−０．５２１×Ｑ2−０．４９１Ｑ＋７１．９４（但し、Ｘは整数となるよう小数の０．１の位を四捨五入）、
となるよう絞り装置４を制御する。実験式をグラフ化し能力とＲ４１０ＡとＲ３２の空気流量比の関係を図３に示す。
【００２４】
また、圧縮機１の吐出温度を検知する吐出温度検知手段１１、例えばサーミスタの検知温度に基づき能力制御変更手段１３は、能力制御の方法を前記実験式に基づく制御から吐出温度制御に変更し、絞り装置４を目標吐出温度となるよう制御する。絞り装置制御手段１２と能力制御変更手段１３で制御装置１４を構成している。
【００２５】
前述の空気流量比について説明する。図２に一例を示す。絞り装置４の流量特性を空気流量で表すことが一般的であり、図２は絞り装置出入口差圧を一定（例えば１ＭＰａ）に保ったときの絞り装置の開度と空気流量の関係を示す図である。
【００２６】
Ｒ４１０Ａの最適な絞り装置開度をＰ４１０パルスとしその時の空気流量Ｕ４１０としたとき、Ｒ３２を使用した時、同等能力での最適な絞り装置の開度をＰ３２パルスその時の空気流量をＵ３２とすると、空気流量比（Ｘ）はＸ＝Ｕ３２÷Ｕ４１０で表すことができる。
【００２７】
この様に構成された、空気調和機について動作を説明する。
【００２８】
先ず、冷房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁２を通って室外熱交換器９に送られる。そして、室外ファン８によって外気と熱交換を促進して放熱し、高圧の液冷媒となり絞り装置４に送られる。絞り装置４では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、液接続管２３を通って、室内熱交換器１０に送られる。
【００２９】
室内ファン７によって吸い込まれた室内空気は室内熱交換器１０を通って冷媒と熱交換し、冷媒は室内空気の熱を吸熱し蒸発気化して低温のガス冷媒となる。このとき冷媒によって吸熱された室内空気は温度湿度が低下して室内ファン７によって室内に吹き出され室内を冷房する。また、ガス冷媒は、ガス側接続管２４を通過して四方弁２に入り圧縮機１に戻る。
【００３０】
また、暖房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁２を通り、ガス接続管２４に送られる。室内ファン７によって吸い込まれた室内空気は室内熱交換器１０を通って冷媒と熱交換し、冷媒は室内空気へ熱を放熱し凝縮して高圧の液冷媒となる。このとき室内空気は冷媒の熱を吸熱し温度が上昇した状態で室内ファン７によって室内に吹き出され室内を暖房する。その後、冷媒は液接続管２３を通って絞り装置４に送られ、絞り装置４において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器９に送られて、室外ファン８によって外気と熱交換を促進して蒸発気化し、四方弁２を経由して圧縮機１へ戻される。このようにして冷暖房運転がなされる。
【００３１】
次に制御装置１４の動作について図４の制御チャート図を用いて説明する。尚、図４では本発明の特長である絞り装置制御手段１２、能力制御変更手段１３を中心に説明を行い、その他、詳細については割愛する。
【００３２】
ＳＴＥＰ１では起動制御を行う。起動制御では絞り装置制御手段１２が絞り装置４を前述した実験式に基づき目標能力値を定格能力値（ｋＷ）として開度を決定して、その開度に調整する。その後、絞り装置４、室内ファン７、室外ファン８および圧縮機１を起動する。
【００３３】
ＳＴＥＰ２では通常制御であり、異常がなければ何もせずＳＴＥＰ３に進む。ＳＴＥＰ３では停止命令の有無を検知し、停止命令があればＳＴＥＰ７に進み停止する。停止命令
が無ければＳＴＥＰ４にて吐出温度検知手段１１で圧縮機１の吐出温度を検知する。また起動からの経過時間を記憶しておき、起動からの経過時間が例えば１時間を越えた時、検知した吐出温度と目標とする吐出温度の差が±１Ｋ以上あればＳＴＥＰ５に進み吐出温度制御を行う。検知した吐出温度と目標とする吐出温度の差が±１Ｋ未満であればＳＴＥＰ２の通常制御に戻る。
【００３４】
ＳＴＥＰ５では吐出温度が目標の吐出温度より低いと絞り装置４を閉方向に動作させ、吐出温度が目標の吐出温度より高いと絞り装置４を開方向に動作させＳＴＥＰ６に進む。
【００３５】
ＳＴＥＰ６では停止命令の有無を検知し、停止命令があればＳＴＥＰ７に進み停止する。
【００３６】
この様にして絞り装置４の制御がなされる。
【００３７】
さらに前述した実験式の意味合いを図５、図６を使って説明する。図５はＲ４１０Ａを使用した場合のサイクル図、図６はＲ３２を使用した場合のサイクル図である。ここでは、一例として冷房運転についてのみ説明を行なう。
【００３８】
図５においてＡ点は圧縮機１の吸入点、Ｂ点は吐出点、Ｃ点は凝縮器３である室外熱交換器９の出口点、Ｄ点は蒸発器５である室内熱交換器１０の入口点である。尚、吐出点Ｂ点は室外熱交換器９の入口点、室外熱交換器９の出口点であるＣ点は絞り装置４の入口点、室内熱交換器１０の入口点であるＤ点は絞り装置４の出口点と共通である。またΔＰ４１０は絞り装置前後の差圧、Δｈ４１０は蒸発器５で出入口のエンタルピー差である。
【００３９】
図６においても同様に、Ａ‘点は圧縮機１の吸入点、Ｂ’点は吐出点、Ｃ‘点は凝縮器３である室外熱交換器９の出口点、Ｄ’点は蒸発器５である室内熱交換器１０の入口点である。尚、吐出点Ｂ‘点は室外熱交換器９の入口点、室外熱交換器９の出口点であるＣ’点は絞り装置４の入口点、室内熱交換器１０の入口点であるＤ‘点は絞り装置４の出口点と共通である。またΔＰ３２は絞り装置４前後の差圧、Δｈ３２は蒸発器５で出入口のエンタルピー差である。
【００４０】
ここで、Ｒ４１０Ａでの冷媒の体積流量Ｖｒ４１０は絞り装置４の入口の冷媒の比体積をＳ４１０とし、Ｒ３２での冷媒の体積流量Ｖｒ３２は絞り装置４の入口の冷媒の比体積をＳ３２とすると、Ｒ４１０ＡとＲ３２で同等能力である場合、
【００４１】
【数１】
2014081118.tif 000003
【００４２】
が成立する。
【００４３】
また、絞り装置４の一定開度（パルス）での空気流量をＶａｉｒ、差圧をΔＰａｉｒ、Ｃは定数とすると、
Ｖａｉｒ＝Ｃ×ΔＰａｉｒ
の関係となる。
【００４４】
空気流量は圧力差に比し、Ｒ４１０ＡとＲ３２で圧力差が異なるとともに、必要な冷媒の体積流量が異なることから、Ｒ４１０Ａでの最適化開度の空気流量をＶａｉｒ４１０，Ｒ３２の最適開度の空気流量をＶａｉｒ３２とすると、次の関係となる。
【００４５】
【数２】
2014081118.tif 000004
【００４６】
本発明の実験式を使用してＲ４１０ＡとＲ３２の能力を一致させるには、Ｒ４１０ＡとＲ３２の物性差である比体積、エンタルピー差の他に、熱交換器の圧力損失が関係している。圧力損失は熱交換器の設計により変化する。Ｒ３２の熱交換器仕様をＲ４１０Ａから変更したとしても、Ｒ４１０Ａでの圧力損失が同等であれば本発明の実験式は成立する。
【００４７】
この様にして、絞り装置の開度を目標値として制御しているため、冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合でも、より速く最適な絞り装置開度に制御できる。
【００４８】
尚、本発明で、絞り装置を電動膨張弁などの可変絞りである絞り装置として説明したが、固定絞りであるキャピラリーを選定する際に本発明で示した実験式の流量比率に基づき選定しても構わない。
【００４９】
また、本発明で示した実験式は熱交換器の圧力損失が等しければ、熱交換器の配管径やパス構成に係わりなく使用することができる。
【００５０】
さらにまた、前述の実験式は実験の測定誤差を含むため、実験式で計算した空気流量比には±１０％程度の誤差が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合でも、より速く最適な絞り装置開度に制御して最適性能に到達する時間を短縮することができる空調装置を提供できる。
【符号の説明】
【００５２】
１  圧縮機
３  凝縮器
４  絞り装置
５  蒸発器
１１  吐出温度検知手段
１２  絞り装置制御手段
１３  能力制御変更手段
【図１】
2014081118.tif 000005
【図２】
2014081118.tif 000006
【図３】
2014081118.tif 000007
【図４】
2014081118.tif 000008
【図５】
2014081118.tif 000009
【図６】
2014081118.tif 000010