(57)【要約】  膨張弁の開度変化に対する圧縮機の吐出温度の変動を小さくし、圧縮機の吐出温度の過上昇あるいはハンチングを抑制しつつ、過大な空調能力を低減させる。制御装置は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、圧縮機の動作周波数が周波数基準値以下の場合に、第１膨張弁の開度を、室内熱交換器の出口過熱度が目標過熱度となるように調節し、かつ、第２膨張弁の開度を、圧縮機の吐出温度が目標吐出温度となるように調節するように構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、室外熱交換器、第１膨張弁、冷媒容器、第２膨張弁および室内熱交換器の順に冷媒配管を接続した冷媒回路と、
前記第１膨張弁および前記第２膨張弁の開度を調節する膨張弁制御部と、を備え、
前記膨張弁制御部は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、前記圧縮機の動作周波数が周波数基準値以下の場合に、前記第１膨張弁の開度を、前記室内熱交換器の出口過熱度が目標過熱度となるように調節し、かつ、前記第２膨張弁の開度を、前記圧縮機の吐出温度が目標吐出温度となるように調節するように構成されている空気調和装置。
【請求項２】
前記膨張弁制御部は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、前記圧縮機の動作周波数が周波数基準値以下の場合に、前記第１膨張弁の開度を、通常時よりも小さく調節し、かつ、前記第２膨張弁の開度を、通常時よりも小さく調節するように構成されている請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記膨張弁制御部は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、前記圧縮機の動作周波数が周波数基準値以下の場合に、前記第１膨張弁の開度を、前記室内熱交換器の出口過熱度が、通常時よりも高い目標過熱度となるように調節し、かつ、前記第２膨張弁の開度を、前記圧縮機の吐出温度が通常時よりも高い目標吐出温度となるように調節するように構成されている請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記膨張弁制御部は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、前記圧縮機の動作周波数が周波数基準値以下の場合に、前記第１膨張弁の開度を、前記室内熱交換器の出口過熱度が、通常時よりも高い目標過熱度となるように調節し、かつ、前記第２膨張弁の開度を、前記圧縮機の吐出温度が、前記圧縮機の吸入過熱度を前記室内熱交換器の出口過熱度と等しいと置き換えて算出される通常時よりも高い目標吐出温度となるように調節するように構成されている請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記膨張弁制御部は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値よりも大きい、または、前記圧縮機の動作周波数が周波数基準値よりも大きい通常の場合に、前記第１膨張弁の開度を、前記室外熱交換器の出口過冷却度が目標過冷却度となるように調節し、かつ、前記第２膨張弁の開度を、前記圧縮機の吐出温度が、前記圧縮機の吸入過熱度を０度よりも大きく５度以内と設定して算出される目標吐出温度となるように調節するように構成されている請求項４に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低負荷制御条件の場合に圧縮機の吐出温度の変動を小さくする空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和装置として、吹出温度制御時に設定温度と吹出温度とから圧縮機の運転周波数の上限を決定することで、空調能力が過大となってサーモオフとなることを抑制する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載の空気調和装置では、冷房運転時に吹出温度が室内設定温度よりも低く、かつ、圧縮機の運転周波数が予め設定されている運転周波数の指令下限値に達した場合に、膨張弁の開度を小さくする。これにより、圧縮機の運転周波数だけでは空調能力を抑制できない場合に、膨張弁の開度を小さめに設定変更し、確実に空調能力を抑制して吹出温度を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４９４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の空気調和装置では、空調負荷に対して空調能力の過大によるサーモオフの頻度を減らすために、膨張弁の開度を小さくするように室内熱交換器の出口過熱度の目標値を変更し空調能力を低減する。しかし、１個の膨張弁にて室内熱交換器の出口過熱度が高めに変更されるように制御する。このため、膨張弁の開度変化に対する圧縮機の吐出温度の変動が大きく、圧縮機の吐出温度の過上昇あるいはハンチングを招くという課題があった。【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、膨張弁の開度変化に対する圧縮機の吐出温度の変動を小さくし、圧縮機の吐出温度の過上昇あるいはハンチングを抑制しつつ、過大な空調能力を低減させる空気調和装置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】
【０００７】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、第１膨張弁、冷媒容器、第２膨張弁および室内熱交換器の順に冷媒配管を接続した冷媒回路と、前記第１膨張弁および前記第２膨張弁の開度を調節する膨張弁制御部と、を備え、前記膨張弁制御部は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、前記圧縮機の動作周波数が周波数基準値以下の場合に、前記第１膨張弁の開度を、前記室内熱交換器の出口過熱度が目標過熱度となるように調節し、かつ、前記第２膨張弁の開度を、前記圧縮機の吐出温度が目標吐出温度となるように調節するように構成されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置によれば、室内熱交換器の出口過熱度が目標過熱度となるように第１膨張弁の開度を調節すると共に、圧縮機の吐出温度を第２膨張弁によって制御する。よって、第１膨張弁および第２膨張弁の開度をそれぞれ目的別に小さくすることができる。このため、第１膨張弁および第２膨張弁の開度変化に対する圧縮機の吐出温度の変動が小さくなる。したがって、圧縮機の吐出温度の過上昇あるいはハンチングを抑制しつつ、空調能力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る第１膨張弁の制御フローを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る第２膨張弁の制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１の全体構成を示す図である。
空気調和装置１は、室外機２と室内機３とを備える。空気調和装置１は、冷房運転の場合に、圧縮機４、四方弁５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、冷媒容器８、第２膨張弁９および室内熱交換器１０の順に冷媒配管１１を接続した冷媒回路１２を備える。
【００１２】
室外機２の内部には、圧縮機４、四方弁５、室外熱交換器６、第１膨張弁７、冷媒容器８および第２膨張弁９を室外機２の構成機器として備える。
圧縮機４は、容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成され、低温低圧ガス冷媒を吸引し、圧縮して高温高圧ガス冷媒の状態にして吐出する。
四方弁５は、冷媒の流れ方向を切り替える流路切替弁である。
室外熱交換器６は、たとえばプレートフィン式熱交換器などで構成され、冷媒と室外空気とを熱交換する。室外熱交換器６の出口には、減圧用のキャピラリーチューブが接続される。
第１膨張弁７は、冷媒を減圧する弁であり、開度の調節が可能な電子膨張弁である。
冷媒容器８は、第１膨張弁７と第２膨張弁９との間に設けられ、余剰となる冷媒を貯留する余剰冷媒貯留容器である。
第２膨張弁９は、冷媒を減圧する弁であり、開度の調節が可能な電子膨張弁である。
【００１３】
また、室外機２には、圧縮機４の出口の温度を検出する温度センサ１３、室外熱交換器６を構成する配管の中間位置の温度を検出する温度センサ１４および室外熱交換器６の出口の温度を検出する温度センサ１５が配置される。
【００１４】
室内機３の内部には、室内熱交換器１０を室内機３の構成機器として備える。
室内熱交換器１０は、たとえばプレートフィン式熱交換器などで構成され、冷媒と室内空気とを熱交換する。
【００１５】
また、室内機３には、室内熱交換器１０の入口の温度を検出する温度センサ１６、室内熱交換器１０を構成する配管の中間位置の温度を検出する温度センサ１７、室内熱交換器１０の出口の温度を検出する温度センサ１８および室内熱交換器１０に流入する室内空気の温度を検出する温度センサ１９が配置される。
【００１６】
空気調和装置１の冷媒回路１２を接続する冷媒配管１１には、冷媒、たとえばＨＦＣ系冷媒であるＲ４１０Ａが充填されて冷凍サイクルが構成される。
また、室外熱交換器６および室内熱交換器１０の近傍には、それぞれ室外空気または室内空気を送風する図示しない送風機が配置される。
【００１７】
空気調和装置１は、室外機２に、第１膨張弁７および第２膨張弁９と圧縮機４と四方弁５と送風機とを含むアクチュエーターの駆動をなどの空気調和装置１の制御を担う制御装置２０を有する。制御装置２０には、上記の各種温度センサ１３〜１９の検出信号が入力される。
制御装置２０は、マイクロコンピュータまたはＤＳＰ（Digital Signal Processor）などで構成される。
制御装置２０は、本発明の膨張弁制御部に相当する。
【００１８】
制御装置２０は、各種温度センサ１３〜１９から必要な温度を取得し、これらの取得値に基づき第１膨張弁７および第２膨張弁９の開度を調節する。このため、制御装置２０には、図２、図３のフローチャートに対応したプログラムが記憶されている。
【００１９】
次に、空気調和装置１の冷房運転時の動作例について説明する。制御装置２０によって四方弁５が冷房運転に切り替えられた場合には、冷媒が圧縮機４により圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、四方弁５を介して室外熱交換器６に流入する。室外熱交換器６に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器６を通過する室外空気と熱交換して放熱され、高圧の液冷媒となって流出する。室外熱交換器６から流出した高圧の液冷媒は、第１膨張弁７および第２膨張弁９にて減圧され、低圧の気液二相の冷媒となり、室内熱交換器１０に流入する。室内熱交換器１０に流入した気液二相の冷媒は、室内熱交換器１０を通過する室内空気と熱交換され、室内空気を冷却して低温低圧のガス冷媒となって圧縮機４に吸入される。
【００２０】
次に、空気調和装置１の暖房運転時の動作例について説明する。制御装置２０によって四方弁５が暖房運転に切り替えられた場合には、冷媒は、上記と同様に圧縮機４により圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、四方弁５を介して室内熱交換器１０に流入する。室内熱交換器１０に流入した高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器１０を通過する室内空気と熱交換され、室内空気を暖めて高圧の液冷媒となる。室内熱交換器１０から流出した高圧の液冷媒は、第２膨張弁９および第１膨張弁７にて減圧され、低圧の気液二相の冷媒となり、室外熱交換器６に流入する。室外熱交換器６に流入した低圧の気液二相の冷媒は、室外熱交換器６を通過する室外空気と熱交換され、低温低圧のガス冷媒となって圧縮機４に吸入される。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る第１膨張弁７の制御フローを示す図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る第２膨張弁９の制御フローを示す図である。
図２、図３に基づいて空気調和装置１の第１膨張弁７および第２膨張弁９の制御を説明する。
【００２２】
制御装置２０は、図２、図３に示すステップＳＴ１、ＳＰ１にて、冷房運転であって、室内吸込温度と室内設定温度の差が温度基準値以下、かつ、圧縮機４の動作周波数が周波数基準値以下の低負荷制御条件が成立しているか否かを判断する。
室内吸込温度は、室内熱交換器１０に流入する室内空気の温度を検出する温度センサ１９の検出温度である。
ここで、制御装置２０は、冷房運転であって、室内吸込温度と室内設定温度の差が温度基準値よりも大きい、または、圧縮機４の動作周波数が周波数基準値よりも大きい、ステップＳＴ１、ＳＰ１がＮＯの場合には、通常制御条件が成立していると判定する。通常制御条件が成立したステップＳＴ１、ＳＰ１がＮＯの場合には、ステップＳＴ２、ＳＰ２にそれぞれ移行する。
また、制御装置２０は、冷房運転であって、室内吸込温度と室内設定温度の差が温度基準値以下、かつ、圧縮機４の動作周波数が周波数基準値以下の、ステップＳＴ１、ＳＰ１がＹＥＳの場合には、低負荷制御条件が成立していると判定する。低負荷制御条件が成立したステップＳＴ１、ＳＰ１がＹＥＳの場合には、ステップＳＴ３、ＳＰ４にそれぞれ移行する。
【００２３】
制御装置２０は、図２に示すように、通常制御条件が成立したステップＳＴ２にて、第１膨張弁７の開度を、室外熱交換器６の出口過冷却度が目標過冷却度となるように調節する。
ここで、室外熱交換器６の出口過冷却度は、室外熱交換器６を構成する配管の中間位置の温度を検出する温度センサ１４の検出温度から室外熱交換器６の出口の温度を検出する温度センサ１５の検出温度を差し引いて算出される。
ステップＳＴ２の処理の後、ステップＳＴ１に戻る。
【００２４】
制御装置２０は、図３に示すように、通常制御条件が成立したステップＳＰ２にて、圧縮機４の吐出温度の目標吐出温度を、蒸発温度、凝縮温度および圧縮機４の特性データを用い、圧縮機４の吸入過熱度を０度よりも大きく５度以内の数度と設定して算出する。
また、蒸発温度は、室内熱交換器１０を構成する配管の中間位置の温度を検出する温度センサ１７の検出温度である。凝縮温度は、室外熱交換器６を構成する配管の中間位置の温度を検出する温度センサ１４の検出温度である。
【００２５】
制御装置２０は、図３に示すように、ステップＳＰ２に引き続くステップＳＰ３にて、第２膨張弁９の開度を、圧縮機４の吐出温度がステップＳＰ２にて算出した目標吐出温度となるように調節する。
圧縮機４の吐出温度は、圧縮機４の出口の温度を検出する温度センサ１３の検出温度である。
ステップＳＰ３の処理の後、ステップＳＰ１に戻る。
【００２６】
一方、制御装置２０は、図２に示すように、低負荷制御条件が成立したステップＳＴ３にて、第１膨張弁７の開度を、室内熱交換器１０の出口過熱度が、通常制御条件よりも高い目標過熱度となるように調節する。これにより、室内熱交換器１０の出口過熱度の目標過熱度が通常制御条件よりも高く、たとえば２０度などに設定され、第１膨張弁７の開度が通常制御条件よりも小さくなる。
ここで、室内熱交換器１０の出口過熱度は、室内熱交換器１０の出口の温度を検出する温度センサ１８の検出温度から室内熱交換器１０の入口の温度を検出する温度センサ１６の検出温度を差し引いて算出される。
ステップＳＴ３の処理の後、ステップＳＴ１に戻る。
【００２７】
また、制御装置２０は、図３に示すように、低負荷制御条件が成立したステップＳＰ４にて、圧縮機４の吐出温度の目標吐出温度を、蒸発温度、凝縮温度、室内熱交換器１０の出口過熱度および圧縮機４の特性データより算出する。
室内熱交換器１０の出口過熱度は、たとえば２０度などとなり、圧縮機４の吸入過熱度に等しいと置き換えて用いられる。これにより、圧縮機４の吐出温度の目標吐出温度が通常制御条件よりも高めに算出され、第２膨張弁９の開度が通常制御条件よりも小さくなる。
また、蒸発温度は、室内熱交換器１０を構成する配管の中間位置の温度を検出する温度センサ１７の検出温度である。凝縮温度は、室外熱交換器６を構成する配管の中間位置の温度を検出する温度センサ１４の検出温度である。室内熱交換器１０の出口過熱度は、室内熱交換器１０の出口の温度を検出する温度センサ１８の検出温度から室内熱交換器１０の入口の温度を検出する温度センサ１６の検出温度を差し引いて算出される。
【００２８】
制御装置２０は、図３に示すように、ステップＳＰ４に引き続くステップＳＰ５にて、第２膨張弁９の開度を、圧縮機４の吐出温度がステップＳＰ４にて算出した目標吐出温度となるように調節する。
ステップＳＰ５の処理の後、ステップＳＰ１に戻る。
【００２９】
なおここでは、図２、図３に示すように、第１膨張弁７および第２膨張弁９の制御を別々のフローで示しているが、制御装置２０の制御としては、並列に処理される。
【００３０】
実施の形態１に係る空気調和装置１では、冷房運転であって低負荷制御条件が成立した空調負荷が小さい場合に、室内熱交換器１０の出口過熱度の目標過熱度を高くして第１膨張弁７の開度を小さくする。これにより、空気調和装置１の冷媒回路１２では、冷媒循環量が低下し、空調能力を低減することができる。
【００３１】
また、冷房運転であって低負荷制御条件が成立した空調負荷が小さい場合に、第２膨張弁９の開度の調節に用いる圧縮機４の吐出温度の目標吐出温度は、室内熱交換器１０の出口過熱度を圧縮機４の吸入過熱度と等しいと置き換えて算出される。これにより、低負荷制御条件では、圧縮機４の吐出温度の目標吐出温度が、通常制御条件よりも高めとなり、第２膨張弁９の開度を小さくする。そのため、第１膨張弁７の開度が小さくなることに連動して第２膨張弁９の開度が大きくなることが防止され、空調能力の低減効果が打ち消されてしまうのを防ぐことができる。
【００３２】
さらに、第２膨張弁９にて圧縮機４の吐出温度を制御することで、圧縮機４の吐出温度の目標吐出温度が通常制御条件よりも高めであり、圧縮機４の吐出温度が通常制御条件よりも高めの値で安定する。これにより、第１膨張弁７および第２膨張弁９の開度が小さくなるのに対して、圧縮機４の吐出温度の過上昇あるいはハンチングを防止することができる。
【００３３】
実施の形態１に係る空気調和装置１は、たとえば、機械冷却など運転時間が長い用途で用いた場合に、空調低負荷時においても圧縮機４を停止させるサーモオフの頻度を低減することができ、圧縮機４の寿命を長くすることができる。
【００３４】
以上の実施の形態１によると、制御装置２０は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、圧縮機４の動作周波数が周波数基準値以下の低負荷制御条件の場合に、第１膨張弁７の開度を、室内熱交換器１０の出口過熱度が目標過熱度となるように調節し、かつ、第２膨張弁９の開度を、圧縮機４の吐出温度が目標吐出温度となるように調節する。この構成によると、低負荷制御条件の場合に、第１膨張弁７および第２膨張弁９の開度をそれぞれ目的別に小さくすることができる。第２膨張弁９にて圧縮機４の吐出温度を制御することで、圧縮機４の吐出温度の目標吐出温度が通常制御条件よりも高めであり、圧縮機４の吐出温度が通常制御条件よりも高めの値で安定する。このため、第１膨張弁７および第２膨張弁９の開度変化に対する圧縮機４の吐出温度の変動が小さくなる。したがって、圧縮機４の吐出温度の過上昇あるいはハンチングを抑制しつつ、空調能力を低減させることができる。
【００３５】
制御装置２０は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、圧縮機４の動作周波数が周波数基準値以下の低負荷制御条件の場合に、第１膨張弁７の開度を、通常制御条件よりも小さく調節し、かつ、第２膨張弁９の開度を、通常制御条件よりも小さく調節する。この構成によると、低負荷制御条件の場合に、第１膨張弁７および第２膨張弁９の開度をそれぞれ目的別に小さくすることができる。
【００３６】
制御装置２０は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、圧縮機４の動作周波数が周波数基準値以下の低負荷制御条件の場合に、第１膨張弁７の開度を、室内熱交換器１０の出口過熱度が、通常制御条件よりも高い目標過熱度となるように調節し、かつ、第２膨張弁９の開度を、圧縮機４の吐出温度が通常制御条件よりも高い目標吐出温度となるように調節する。この構成によると、低負荷制御条件の場合に、第１膨張弁７および第２膨張弁９の開度をそれぞれ目的別に小さくすることができる。
【００３７】
制御装置２０は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値以下、かつ、圧縮機４の動作周波数が周波数基準値以下の低負荷制御条件の場合に、第１膨張弁７の開度を、室内熱交換器１０の出口過熱度が、通常制御条件よりも高い目標過熱度となるように調節し、かつ、第２膨張弁９の開度を、圧縮機４の吐出温度が、圧縮機４の吸入過熱度を室内熱交換器１０の出口過熱度と等しいと置き換えて算出される通常制御条件よりも高い目標吐出温度となるように調節する。この構成によると、低負荷制御条件の場合に、第１膨張弁７および第２膨張弁９の開度をそれぞれ目的別に小さくすることができる。第２膨張弁９にて圧縮機４の吐出温度を制御することで、圧縮機４の吐出温度の目標吐出温度が通常制御条件よりも高めであり、圧縮機４の吐出温度が通常制御条件よりも高めの値で安定する。このため、第１膨張弁７および第２膨張弁９の開度変化に対する圧縮機４の吐出温度の変動が小さくなる。したがって、圧縮機４の吐出温度の過上昇あるいはハンチングを抑制しつつ、空調能力を低減させることができる。
【００３８】
制御装置２０は、室内吸込温度と室内設定温度との差が温度基準値よりも大きい、または、圧縮機４の動作周波数が周波数基準値よりも大きい通常制御条件の場合に、第１膨張弁７の開度を、室外熱交換器６の出口過冷却度が目標過冷却度となるように調節し、かつ、第２膨張弁９の開度を、圧縮機４の吐出温度が、圧縮機４の吸入過熱度を０度よりも大きく５度以内と設定して算出される目標吐出温度となるように調節する。この構成によると、通常制御条件の場合に、第１膨張弁７および第２膨張弁９を適切に制御することができる。
【００３９】
なお、上記実施の形態１では、冷房運転および暖房運転の両方が実施できる空気調和装置について説明した。しかし、本発明は冷房運転時の制御であるので、冷房運転のみ実施する空気調和装置にも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  空気調和装置、２  室外機、３  室内機、４  圧縮機、５  四方弁、６  室外熱交換器、７  第１膨張弁、８  冷媒容器、９  第２膨張弁、１０  室内熱交換器、１１  冷媒配管、１２  冷媒回路、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９  温度センサ、２０  制御装置。
【図１】
2017017767.tif 000003
【図２】
2017017767.tif 000004
【図３】
2017017767.tif 000005
【国際調査報告】
2017017767.tif 000006
2017017767.tif 000007
2017017767.tif 000008