(57)【要約】  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、室内熱交換器で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、室内熱交換器における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満足する圧縮機周波数で圧縮機を動作させるように制御する制御装置を備える。
2017109906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を備える
空気調和機。
【請求項２】
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、
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記送風機の送風量に関連づけられた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、
前記室内熱交換器における空気の吸込温度、前記設定温度、前記室外熱交換器圧力、前記室外熱交換器出口温度、前記室内熱交換器温度、前記室内熱交換器出口温度、前記バイパスファクター、および前記冷媒物性情報に基づき、前記吹出温度を前記設定温度とするために必要な前記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
請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記制御装置は、
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
請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記制御装置は、
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３に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５４８７１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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を備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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２】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３】図１の空気調和機における圧縮機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】図１の空気調和機における蒸発器での空気の状態を示す空気線図である。
【図５】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】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】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。
【図８】図１の空気調和機における室内熱交換器での空気の状態を示す空気線図である。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
［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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）
【００４２】
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。
【００４３】
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）
【００４４】
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。
【００４５】
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）
【００４６】
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。
【００４７】
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）
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
［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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）
【００５９】
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。
【００６０】
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）
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【符号の説明】
【００６３】
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。
【図１】
2017109906.tif 000003
【図２】
2017109906.tif 000004
【図３】
2017109906.tif 000005
【図４】
2017109906.tif 000006
【図５】
2017109906.tif 000007
【図６】
2017109906.tif 000008
【図７】
2017109906.tif 000009
【図８】
2017109906.tif 000010
【図９】
2017109906.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月16日(2018.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
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を用いて、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を備えるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を用いて、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を備える
空気調和機。
【請求項２】
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、
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記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、
前記室内熱交換器における空気の吸込温度、前記設定温度、前記室外熱交換器圧力、前記室外熱交換器出口温度、前記室内熱交換器温度、前記室内熱交換器出口温度、前記バイパスファクター、および前記冷媒物性情報に基づき、前記吹出温度を前記設定温度とするために必要な前記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
請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記制御装置は、
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
請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記制御装置は、
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３に記載の空気調和機。
【国際調査報告】
2017109906.tif 000012
2017109906.tif 000013
2017109906.tif 000014
2017109906.tif 000015