(57)【要約】  圧縮機と、圧縮機にて圧縮する冷媒を貯留するアキュームレータとを有する熱源機を複数有する空気調和装置において、制御対象となる熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量を算出する冷媒量算出部と、冷媒量算出部により算出された冷媒量と、熱源機が２つの場合には、他方の熱源機のアキュームレータの冷媒量との差分量を、熱源機が３つ以上の場合には、冷媒量算出部により算出された冷媒量と、複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量を算出する冷媒差分量算出部と、冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように、制御対象となる熱源機の制御を行なう均液制御部とを具備する。
2020245871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、前記圧縮機にて圧縮する冷媒を貯留するアキュームレータとを有する熱源機を複数有する空気調和装置において、
制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量を算出する冷媒量算出部と、
前記冷媒量算出部により算出された冷媒量と、前記熱源機が２つの場合には、他方の熱源機のアキュームレータの冷媒量との差分量を、前記熱源機が３つ以上の場合には、前記冷媒量算出部により算出された冷媒量と、前記複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量を算出する冷媒差分量算出部と、
前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記複数の熱源機の前記各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように、前記制御対象となる前記熱源機の制御を行なう均液制御部と
を具備する空気調和装置。
【請求項２】
前記冷媒量算出部は、
前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の波面の高さを測定し、
前記測定された波面の高さと、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータの容積とに基づいて、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の液量を算出する、
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記均液制御部は、
前記制御対象となる前記熱源機の回転周波数を制御する、請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記制御対象となる前記熱源機に流れる冷媒の流量を調整する流量調整弁をさらに有し、
前記均液制御部は、
前記流量調整弁の開度を制御する、請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御対象となる前記熱源機は、熱交換器と、前記熱交換器の冷媒蒸発量を制御する冷媒蒸発量制御部をさらに有し、
前記均液制御部は、
前記冷媒蒸発制御部を制御する、
請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記制御対象となる前記熱源機の圧縮機の回転周波数の制御ゲインを決定する制御ゲイン決定部をさらに具備し、
前記均液制御部は、前記制御ゲイン決定部により決定された制御ゲインに基づいて、前記制御対象となる前記熱源機の圧縮機の回転周波数を制御するアクチュエータを制御する、請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記流量調整弁の開度の制御ゲインを決定する制御ゲイン決定部をさらに具備し、
前記均液制御部は、前記制御ゲイン決定部により決定された制御ゲインに基づいて、前記流量調整弁の開度を制御するアクチュエータを制御する、請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記冷媒蒸発量制御部の制御ゲインを決定する制御ゲイン決定部をさらに具備し、
前記均液制御部は、前記制御ゲイン決定部により決定された制御ゲインに基づいて、前記冷媒蒸発量制御部の冷媒蒸発量を制御するアクチュエータを制御する、請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記制御ゲイン決定部は、前記制御ゲインの決定の際に、前回決定された制御ゲインと異なる制御ゲインを決定する、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
圧縮機と、前記圧縮機にて圧縮する冷媒を貯留するアキュームレータとを有する熱源機を複数有する空気調和装置の制御方法において、
制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量を算出し、
前記算出された冷媒量と、前記複数のアキュームレータが２つの場合には、他のアキュームレータの冷媒量との差分量、前記複数のアキュームレータが３つ以上の場合には、前記複数の熱源機の前記アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量を算出し、
前記算出された差分量に基づいて、前記複数の熱源機の前記アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータを有する熱源機の制御を行なう、
空気調和装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アキュームレータを有する熱源機を複数組み合わされて使用する空気調和装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧縮機、室外機熱交換器及びアキュームレータを有する熱源機である複数の室外機を組み合わせて使用する空気調和装置がある。このような空気調和装置は、共通の液配管と各室外機の各室外機熱交換器との間に、アキュームレータに流入する冷媒量を調整するための流量調整弁を備える。【０００３】
このような空気調和装置で均液制御を行なう場合、各室外機の室外機熱交換器の出口側の過熱度及び圧縮機の吐出過熱度を測定する。そして、測定結果に基づき、各室外機出口側の過熱度を範囲内におさめ、かつ圧縮機の吐出過熱度も範囲内におさめるように各流量調整弁の開度を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮機の吐出過熱度は構成されるアキュームレータの仕様、使用される冷媒の種類、空気調和装置の圧力及び周波数などの運転状態によって変動する。そのため、均液制御を行なう際には、事前に空気調和装置の特性を十分に把握しておく必要がある。【０００６】
また、圧縮機の吐出過熱度は１つの閾値を設定し制御目標値としているが、この閾値については空気調和装置の圧縮機ごとに異なった値を適宜設定しなければならないという問題もあった。【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、空気調和装置において発生するアキュームレータに貯留された冷媒量を圧縮機の吐出過熱度、冷媒種に左右されず的確に把握し、その結果、的確な均液制御を行なうことができる空気調和装置及びその制御方法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】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、前記圧縮機にて圧縮する冷媒を貯留するアキュームレータとを有する熱源機を複数有し、制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量を算出する冷媒量算出部と、前記冷媒量算出部により算出された冷媒量と、前記熱源機が２つの場合には、他方の熱源機のアキュームレータの冷媒量との差分量を、前記熱源機が３つ以上の場合には、前記冷媒量算出部により算出された冷媒量と、前記複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量を算出する冷媒差分量算出部と、前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記複数の熱源機の前記各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように、前記制御対象となる前記熱源機の制御を行なう均液制御部とを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷媒の差分量に基づいて熱源機のアキュームレータの均液制御を行なうので、空気調和装置において発生するアキュームレータに貯留された冷媒量を圧縮機の吐出過熱度、冷媒種に左右されず正確に把握し、その結果、的確な均液制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る空気調和装置を示す図である。
【図２】実施の形態に係る制御装置の機能を示す機能ブロック図である。
【図３】実施の形態に係る制御装置の機能を示す機能ブロック図である。
【図４】実施の形態に係る空気調和装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施の形態に係る液面検知装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施の形態に係る空気調和装置の均液制御部５２ａの制御ゲイン決定部の制御ゲイン決定方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態の変形例４−１に係る制御装置の機能を示す機能ブロック図である。
【図８】実施の形態の変形例４−２に係る制御装置の機能を示す機能ブロック図である。
【図９】実施の形態に係る液面検知装置により測定される波面の高さと、アキュームレータに貯留される冷媒の容積との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施の形態に係る空気調和装置について説明する。なお、図面において、同一の構成要素には同一符号を付して説明し、重複説明は必要な場合にのみ行なう。また、実施形態において、構成要素を区別して説明する必要がない場合には、参照番号を総称して表わして説明する。例えば、室外機２ａ及び室外機２ｂを区別して説明する必要がない場合には、室外機２と表わして説明する。
実施の形態．
【００１２】
図１は、実施の形態に係る空気調和装置１を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、空気調和装置１は、熱源機である２つの室外機２ａ及び室外機２ｂ、２つの室内機３ａ及び室内機３ｂ、及び制御装置４を有する。制御装置４は、制御装置４ａ及び４ｂを有する。１つの制御装置４ａ又は４ｂが両方の作用を奏するようにしても良い。
【００１４】
室外機２ａは、冷媒配管１０ａ及び共通配管１１を介して室内機３ａ及び室内機３ｂに接続される。室外機２ｂは、冷媒配管１０ｂ及び共通配管１１を介して室内機３ａ及び室内機３ｂに接続される。
【００１５】
室外機２ａは、圧縮機２１ａ、四方弁２２ａ、室外機熱交換器２３ａ、ファン２４ａ、流量調整弁２５ａ、アキュームレータ２６ａ、液面検知装置２７ａ及び圧力測定装置２８ａを有する。
【００１６】
圧縮機２１ａは、アキュームレータ２６ａに貯留された冷媒に冷媒配管１０ａを介して接続されている。圧縮機２１ａは、アキュームレータ２６ａに貯留された冷媒を取り込んで圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する。
【００１７】
圧縮機２１ａの吐出側には、冷媒配管１０ａを介して四方弁２２ａが接続される。四方弁２２ａは、冷房運転と暖房運転とを切り替える流路切換え弁である。
【００１８】
四方弁２２ａの一方の流路には、冷媒配管１０ａを介して室外機熱交換器２３ａが接続される。室外機熱交換器２３ａは、冷媒配管１０ａを流れる冷媒と外気との熱交換を行なう。また、室外機熱交換器２３ａの近傍には、室外機熱交換器２３ａの冷媒蒸発量をアシストするファン２４ａが設けられている。
【００１９】
さらに、室外機熱交換器２３ａと共通配管１１との間の冷媒配管１０ａ上には、室外機熱交換器２３ａを流れる冷媒の流量を調整する流量調整弁２５ａが設けられている。
【００２０】
アキュームレータ２６ａは、余剰冷媒を貯留する貯留容器である。
【００２１】
液面検知装置２７ａは、アキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の液面の高さを測定し、この測定された液面の高さから冷媒の容量を計算する。液面検知装置２７ａは、計算された冷媒の容量を制御装置４ａに出力する。
【００２２】
圧力測定装置２８ａは、アキュームレータ２６ａ内の冷媒の圧力を測定する。圧力測定装置２８ａは、例えば、アキュームレータ２６ａの出入口の圧力を測定することにより、アキュームレータ２６ａ内の冷媒の圧力を測定する。
【００２３】
室外機２ｂは、圧縮機２１ｂ、四方弁２２ｂ、室外機熱交換器２３ｂ、ファン２４ｂ、流量調整弁２５ｂ、アキュームレータ２６ｂ、液面検知装置２７ｂ及び圧力測定装置２８ｂを有する。
【００２４】
圧縮機２１ｂは、アキュームレータ２６ｂに貯留された冷媒に冷媒配管１０ｂを介して接続されている。圧縮機２１ｂは、アキュームレータ２６ｂに貯留された冷媒を取り込んで圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する。
【００２５】
圧縮機２１ｂの吐出側には、冷媒配管１０ｂを介して四方弁２２ｂが接続される。四方弁２２ｂは、冷房運転と暖房運転とを切り替える流路切換え弁である。
【００２６】
四方弁２２ｂの一方の流路には、冷媒配管１０ｂを介して室外機熱交換器２３ｂが接続される。室外機熱交換器２３ｂは、冷媒配管１０ｂを流れる冷媒と外気との熱交換を行なう。また、室外機熱交換器２３ｂの近傍には、室外機熱交換器２３ｂの冷媒蒸発量をアシストするファン２４ｂが設けられている。
【００２７】
さらに、室外機熱交換器２３ｂと共通配管１１との間の冷媒配管１０ｂ上には、室外機熱交換器２３ｂを流れる冷媒の流量を調整する流量調整弁２５ｂが設けられている。
【００２８】
アキュームレータ２６ｂは、余剰冷媒を貯留する貯留容器である。
【００２９】
液面検知装置２７ｂは、アキュームレータ２６ｂに貯留された余剰冷媒の液面の高さを測定し、この測定された液面の高さから冷媒の容量を計算する。液面検知装置２７ｂは、計算された冷媒の容量を制御装置４に出力する。
【００３０】
圧力測定装置２８ｂは、アキュームレータ２６ｂ内の冷媒の圧力を測定する。圧力測定装置２８ｂは、例えば、アキュームレータ２６ｂの出入口の圧力を測定することにより、アキュームレータ２６ｂ内の冷媒の圧力を測定する。
【００３１】
共通配管１１は、冷媒配管１０ａ及び冷媒配管１０ｂに連通している。共通配管１１には、室内機３ａ及び室内機３ｂが並列に接続される。
【００３２】
室内機３ａは、膨張弁３１ａ及び室内機熱交換器３２ｂを有する。室内機３ａは、共通配管１１を流れる冷媒と外気との熱交換を行なう。膨張弁３１ａは、開度が可変に制御される電子膨張弁である。
【００３３】
室内機３ｂは、膨張弁３１ｂ及び室内機熱交換器３２ｂを有する。室内機３ｂは、共通配管１１を流れる冷媒と外気との熱交換を行なう。膨張弁３１ｂは、開度が可変に制御される電子膨張弁である。
【００３４】
制御装置４ａは、室外機２ａの実施の形態に係る冷媒差分量の算出及び均液制御を司る他、室外機２ａ及び室内機３ａ全体の制御を司る。
【００３５】
制御装置４ａは、室外機２ａに対して設けられ、室外機２ａの圧縮機２１ａの液面検知装置２７ａにより算出された冷媒の液量と、室外機２ｂの圧縮機２１ｂの液面検知装置２７ｂにより算出された冷媒の液量とに基づいて、冷媒の差分量を算出する。
【００３６】
そして、この算出された差分量に基づいて、室外機２ａの圧縮機２１ａに対して均液制御を行なう。
【００３７】
制御装置４ｂは、室外機２ｂの実施の形態に係る冷媒差分量の算出及び均液制御を司る他、室外機２ｂ及び室内機３ｂ全体の制御を司る。
【００３８】
制御装置４ｂは、室外機２ｂに対して設けられ、室外機２ｂの圧縮機２１ｂの液面検知装置２７ｂにより算出された冷媒の液量と、室外機２ａの圧縮機２１ａの液面検知装置２７ａにより算出された冷媒の液量とに基づいて、冷媒の差分量を算出する。そして、この算出された差分量に基づいて、室外機２ｂの圧縮機２１ｂに対して均液制御を行なう。
【００３９】
図２は、実施の形態に係る制御装置４ａの機能を示す機能ブロック図である。
【００４０】
図２に示すように、制御装置４ａは、冷媒差分量算出部５１ａ及び均液制御部５２ａを有する。
【００４１】
冷媒差分量算出部５１ａは、液面検知装置２７ａにより算出されたアキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、室外機２ｂのアキュームレータ２６ｂの冷媒量との差分量を算出する。なお、実施の形態では、アキュームレータを有する熱源機が２つの場合について説明するが、３つ以上の熱源機を有する場合には、後述するように、液面検知装置２７ａにより算出されたアキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量が算出される。
【００４２】
均液制御部５２ａは、冷媒差分量算出部５１ａにより算出された差分量に基づいて、室外機２ａのアキュームレータ２６ａ及び室外機２ｂのアキュームレータ２６ｂに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように室外機２ａを制御する。具体的には、均液制御部５２ａは、圧縮機２１ａの回転周波数を制御する。
【００４３】
より具体的には、均液制御部５２ａは、制御ゲイン決定部５３ａを有する。制御ゲイン決定部５３ａは、冷媒差分量算出部５１ａにより算出された差分量に基づいて、圧縮機２１ａの制御ゲインを決定する。均液制御部５２ａは、制御ゲイン決定部５３ａにより決定された制御ゲインに基づいて、圧縮機２１ａの回転周波数を制御するアクチュエータを制御する。
【００４４】
図３は、実施の形態に係る制御装置４ｂの機能を示す機能ブロック図である。
【００４５】
図３に示すように、制御装置４ｂは、冷媒差分量算出部５１ｂ及び均液制御部５２ｂを有する。
【００４６】
冷媒差分量算出部５１ｂは、液面検知装置２７ｂにより算出されたアキュームレータ２６ｂに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、室外機２ａのアキュームレータ２６ａの冷媒量との差分量を算出する。なお、実施の形態では、アキュームレータを有する熱源機が２つの場合について説明するが、３つ以上の熱源機を有する場合には、後述するように、液面検知装置２７ａにより算出されたアキュームレータ２６ｂに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量が算出される。
【００４７】
均液制御部５２ａは、冷媒差分量算出部５１ｂにより算出された差分量に基づいて、室外機２ｂのアキュームレータ２６ｂ及び室外機２ａのアキュームレータ２６ａに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように室外機２ｂを制御する。具体的には、均液制御部５２ｂは、圧縮機２１ｂの回転周波数を制御する。
【００４８】
より具体的には、均液制御部５２ｂは、制御ゲイン決定部５３ｂを有する。制御ゲイン決定部５３ｂは、冷媒差分量算出部５１ｂにより算出された差分量に基づいて、圧縮機２１ｂの制御ゲインを決定する。均液制御部５２ｂは、制御ゲイン決定部５３ｂにより決定された制御ゲインに基づいて、圧縮機２１ｂの回転周波数を制御するアクチュエータを制御する。
【００４９】
次に、実施の形態に係る動作について説明する。
【００５０】
図４は、実施の形態に係る空気調和装置の動作を説明するためのフローチャートである。なお、図４に示した動作は、室外機２ａの液面検知装置２７ａ及び制御装置４ａ、及び室外機２ｂの液面検知装置２７ｂ及び制御装置４ｂで行なわれる。ここでは、代表して、室外機２ａについて説明する。室外機２ｂの液面検知装置２７ｂ及び制御装置４ｂも室外機２ａの液面検知装置２７ａ及び制御装置４ａと同様の動作を行なう。
【００５１】
まず、液面検知装置２７ａが、アキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の冷媒量を冷媒測定を行なう（Ｓ１）。
【００５２】
このステップＳ１での液面検知装置２７による冷媒測定の動作について説明する。図５は、実施の形態に係る液面検知装置２７ａの動作を説明するためのフローチャートである。
【００５３】
液面検知装置２７ａは、アキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の液面の高さを測定する（Ｓ１１）。次に、液面検知装置２７ａは、測定された液面の高さから冷媒の冷媒量を計算する（Ｓ１２）。その後、液面検知装置２７ａは、計算された冷媒量を制御装置４ａに出力する（Ｓ１３）。
【００５４】
具体的には、液面検知装置２７ａが、アキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の液面の高さと、アキュームレータ２６ａの仕様（例えば、内容積）とから液冷媒容積を計算する。図９は、実施の形態に係る液面検知装置２７ａにより測定される波面の高さと、アキュームレータに貯留される冷媒の容積との関係の一例を示す図である。
【００５５】
冷媒は圧力測定装置２８ａで測定された圧力Ｐに応じて密度ρ［ｋｇ／ｍ３］が変化する特性を持つ。液面検知装置２７ａは、（１）式を使用して冷媒量を求める。
【００５６】
容積［Ｌ］×ρ（Ｐ）＝冷媒量［ｋｇ］  （１）
ここで、ρ（Ｐ）は圧力Ｐから定まる密度である。
ステップＳ１で、アキュームレータ２６ａの冷媒量が算出されると、制御装置４ａの冷媒差分量算出部５１ａは、液面検知装置２７ａにより算出されたアキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、室外機２ｂのアキュームレータ２６ｂの冷媒量との差分量を算出する（Ｓ２）。
【００５７】
具体的には、室外機２ａの圧縮機２１ａの液面検知装置２７ａにより算出された冷媒の液量をＡ［ｋｇ］、室外機２ｂの圧縮機２１ｂの液面検知装置２７ｂにより算出された冷媒の液量をＢ［ｋｇ］とした場合、
冷媒差分量Δ＝Ａ  −  Ｂ
必要移動量  ＝  Δ／２
となる。
【００５８】
ここで、再び、図４に戻って説明を続ける。
冷媒差分量算出部５１ａは、ステップＳ２にで算出された冷媒差分量が無いか否かの判断を行なう（Ｓ３）。ステップＳ３において、冷媒差分量が無いと判断された場合（Ｓ３のＹＥＳ）、均液制御を行なうことなく処理を終了する。
【００５９】
一方、Ｓ３において、冷媒差分量があると判断された場合（Ｓ３のＮＯ）、均液制御部５２ａによりアキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の均液制御が行なわれる（Ｓ４）。
【００６０】
すなわち、均液制御部５２ａは、冷媒差分量算出部５１ａにより算出された差分量に基づいて、室外機２ａのアキュームレータ２６ａ及び室外機２ｂのアキュームレータ２６ｂに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように室外機２ａを制御する。
【００６１】
より具体的には、均液制御部５２ａは、制御ゲイン決定部５３ａにより決定された制御ゲインに基づいて、圧縮機２１ａの回転周波数を制御するアクチュエータを制御する。
【００６２】
図６は、実施の形態に係る空気調和装置の均液制御部５２ａの制御ゲイン決定部５３ａの制御ゲイン決定方法を説明するためのフローチャートである。
【００６３】
図６に示すように、冷媒差分量算出部５１ａにより算出された冷媒差分量が閾値よりも大きいかの判断が行なわれる（Ｓ２１）。ステップＳ２１において、冷媒差分量が閾値よりも大きいと判断された場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、制御ゲインは判断時の制御ゲインよりも大きな制御ゲインが決定される（Ｓ２２）。
【００６４】
一方、ステップＳ２１において、冷媒差分量が閾値よりも大きくないと判断された場合（Ｓ２１のＮＯ）、制御ゲインは小さな制御ゲインが決定される（Ｓ２３）。
【００６５】
変形例１．冷媒測定について
実施の形態では、液面検知装置２７がアキュームレータ２６に貯留された冷媒量を算出する場合について説明したが、液面検知装置２７が液面の高さのみを計測し、制御装置４で冷媒量を算出しても良い。
【００６６】
また、液面検知装置２７は、圧力測定装置２８ａで測定された圧力Ｐを使用せずに、所定の密度ρから直接冷媒量をも求めても良い。例えば、液面検知装置２７は、アキュームレータ２６に貯留された冷媒の液冷媒容積と、冷媒の密度ρとから冷媒量を算出しても良い。
【００６７】
また、液面検知装置２７がアキュームレータ２６に貯留された冷媒量を直接求めても良い。例えば、液面検知装置２７は、アキュームレータ２６に貯留された冷媒量の重さを直接計測しても良い。
【００６８】
変形例２．差分量算出について
実施の形態では、室外機が２台の場合について説明したが、室外機が３台以上の場合には、必要移動量は、以下のように計算される。
【００６９】
室外機２が３台で構成される場合
１台目の液量Ａ［ｋｇ］、２台目の液量Ｂ［ｋｇ］、３台目の液量Ｃ［ｋｇ］とした場合
ａｖｅｒａｇｅ＝（Ａ  ＋  Ｂ  ＋  Ｃ）／３
必要移動量  ＝  Ａ  −  ａｖｅｒａｇｅ  ，  Ｂ  −  ａｖｅｒａｇｅ  ，  Ｃ  −  ａｖｅｒａｇｅ
となる。なお、移動量が正の場合には冷媒の流出と、負の場合には冷媒の流入となる。
【００７０】
室外機２がＮ台で構成される場合
１台目の液量Ａ［ｋｇ］、２台目の液量Ｂ［ｋｇ］、３台目の液量Ｃ［ｋｇ］  ………
Ｎ台目の液量Ｘ［ｋｇ］とした場合、
ａｖｅｒａｇｅ＝（Ａ  ＋  Ｂ  ＋  Ｃ  ＋  ………  ＋  Ｘ）／Ｎ
必要移動量  ＝  Ａ  −  ａｖｅｒａｇｅ  ，  Ｂ  −  ａｖｅｒａｇｅ  ，  Ｃ  −  ａｖｅｒａｇｅ  ，  ………，  Ｘ  −  ａｖｅｒａｇｅ
となる。
【００７１】
変形例３．均液制御について
実施の形態では、冷媒差分量が閾値よりも大きいかにより、制御ゲインの大小を決定する場合について説明したが、複数の閾値を設け、制御ゲインを閾値に応じて決定しても良い。
【００７２】
また、単純に測定された液溜容器の液面高さに対して閾値を液面＝Ｈｉｇｈ，Ｍｉｄｄｌｅ，Ｌｏｗなどと設定し、Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗの組み合わせ時は制御ゲイン大、Ｈｉｇｈ／Ｍｉｄｄｌｅ又はＭｉｄｄｌｅ／Ｌｏｗの組み合わせ時は制御ゲイン小などと設定しても良い。
【００７３】
均液制御実施条件として、冷媒差分量があることを条件としているが、液面の差分を条件としても良い。さらに、液面の差分ではなく、上述した液面高さ（Ｈｉｇｈ，Ｍｉｄｄｌｅ，Ｌｏｗ）などを用いてもよい。
【００７４】
さらに、均液制御の終了条件には、均液制御開始からの経過時間による終了判定を加えるなどしても良い。
【００７５】
変形例４．冷媒液の移動方法について
上述の実施の形態では、圧縮機２１の周波数を可変にすることで冷媒循環量に差を設け、冷媒液の液量差を調整する場合について説明したが、以下の方法で冷媒差分量を調整しても良い。
【００７６】
４−１．
流量調整弁２５の開度に差を設け、液量差を調整する。図７は、実施の形態の変形例４−１に係る制御装置４ａの機能を示す機能ブロック図である。なお、制御装置４ｂの機能ブロック図については、ここでは省略する。
【００７７】
図７に示すように、制御装置４ａは、冷媒差分量算出部６１ａ及び均液制御部６２ａを有する。
【００７８】
冷媒差分量算出部６１ａは、液面検知装置２７ａにより算出されたアキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、他のアキュームレータ２６ｂの冷媒量との差分量を算出する。なお、実施の形態では、アキュームレータを有する熱源機が２つの場合について説明するが、３つ以上の熱源機を有する場合には、後述するように、液面検知装置２７ａにより算出されたアキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量が算出される。
【００７９】
均液制御部６２ａは、冷媒差分量算出部６１ａにより算出された差分量に基づいて、室外機２ａのアキュームレータ２６ａ及び室外機２ｂのアキュームレータ２６ｂに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように室外機２ａを制御する。具体的には、均液制御部６２ａは、流量調整弁２５ａの開度を制御する。
【００８０】
より具体的には、均液制御部６２ａは、制御ゲイン決定部６３ａを有する。制御ゲイン決定部６３ａは、冷媒差分量算出部６１ａにより算出された差分量に基づいて、流量調整弁２５ａの開度を決定する。均液制御部６２ａは、制御ゲイン決定部６３ａにより決定された制御ゲインに基づいて、流量調整弁２５ａの開度を制御するアクチュエータを制御する。
【００８１】
４−２．
暖房運転において、室外機熱交換器２３の蒸発量を蒸発量制御部によりコントロールし、液量差を調整する。蒸発量制御部として、ここでは、ファン２４を例にとり説明する。なお、蒸発量制御部は、水熱交換器の流量を調整する流量調整弁であっても良い。図８は、実施の形態の変形例４−２に係る制御装置４ａの機能を示す機能ブロック図である。なお、制御装置４ｂの機能ブロック図については、ここでは省略する。
【００８２】
図８に示すように、制御装置４ａは、冷媒差分量算出部７１ａ及び均液制御部７２ａを有する。
【００８３】
冷媒差分量算出部７１ａは、液面検知装置２７ａにより算出されたアキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、他のアキュームレータ２６ｂの冷媒量との差分量を算出する。なお、実施の形態では、アキュームレータを有する熱源機が２つの場合について説明するが、３つ以上の熱源機を有する場合には、後述するように、液面検知装置２７ａにより算出されたアキュームレータ２６ａに貯留された余剰冷媒の冷媒量と、複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量が算出される。
【００８４】
均液制御部７２ａは、冷媒差分量算出部７１ａにより算出された差分量に基づいて、室外機２ａのアキュームレータ２６ａ及び室外機２ｂのアキュームレータ２６ｂに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように室外機２ａを制御する。具体的には、均液制御部７２ａは、蒸発量を制御するファン２４ａを制御する。
【００８５】
より具体的には、均液制御部７２ａは、制御ゲイン決定部７３ａを有する。制御ゲイン決定部７３ａは、冷媒差分量算出部７１ａにより算出された差分量に基づいて、ファン２４ａの制御ゲインを決定する。均液制御部７２ａは、制御ゲイン決定部７３ａにより決定された制御ゲインに基づいて、冷媒蒸発量を制御するファン２４ａのアクチュエータを制御する。
【００８６】
４−３．
液冷媒をバイパスする経路、ガス冷媒をバイパスする経路を使用し、アキュームレータ２６の入り口状態を調整することで、液量差を調整する。
【００８７】
図４のＳ２の説明及び変形例２において説明したように、各室外機２の冷媒の必要移動量は定義される。
【００８８】
液移動方法に記載した各アクチュエータ動作については、設定者が任意に調整することで、短時間で均液動作を終了させることも可能である。また、あえてゲインを小さく設定することで、熱源機間のアンバランスを最小限に抑えながら一定時間をかけて実施することが可能である。
【００８９】
例えば、流量調整弁２５を暖房運転時における熱源機熱交換器の上流に設置しているような回路においては、その流量調整弁２５の開度差によって液量差を調整することが可能である。液面検知装置２７における測定により、必要移動量＝Ｘ［ｋｇ］と算出されたとき、第一の熱源の冷媒量Ｍ１＞第二の熱源の冷媒量Ｍ２の場合、第一の熱源機の流量調整弁２５の開度をｙ、第二の流量調整弁２５の開度をＺと設定し、短時間で動作を終了させることも可能である。第一の流量調整弁２５の開度をＹ、第二の流量調整弁２５の開度をＺと設定し、熱源機関のアンバランスを最小限に抑えながら一定時間をかけて実施することが可能である。
＜記号の説明、大小関係＞
必要移動量＝Ｘ
冷媒量  Ｍ１  ＞  Ｍ２  （Ｍ１⇒Ｍ２への冷媒移動が必要）
流量調整弁開度  Ｙ  ＜  Ｚ    Ｙ（第一の熱源側）側への冷媒流入を抑制
ｙ  ＜  Ｚ    ｙ（第一の熱源側）への冷媒流入を抑制
ｙ  ＜  Ｙ    Ｙ設定時のほうがＺとの差分が多くなるので移動量大
＝短時間での冷媒移動が可能
また、上記流量調整弁２５の開度設定は、均液制御実施時に１度の開度設定の例を示しているが、この開度設定においては、１度の動作で液冷媒が移動できなかった場合においては、Ｙ⇒Ｙ−１⇒Ｙ−２………⇒Ｙ−Ｎと開度幅を徐々に減少させることで確実な液移動を実施することが可能となる。すなわち、制御ゲイン決定部５３は、前回決定された制御ゲインと異なる制御ゲインを決定しても良い。
【００９０】
ここでは、流量調整弁２５による一例を示したが、上述した圧縮機２１の周波数や、室外機熱交換器２３の蒸発量コントロールにおいても同様の手法で液移動を実施すればよい。
【００９１】
実施の形態に係る空気調和装置１によれば、液面検知装置２７を有しているため、空気調和装置１において発生するアキュームレータ２６に貯留された冷媒量を圧縮機２１の吐出過熱度及び冷媒種に左右されず正確に把握することができる。その結果、的確な均液制御を行なうことができる。
【００９２】
また、液面検知装置２７を有する複数の熱源機のアキュームレータ２６内部の余剰冷媒量を正確に把握したうえで、アキュームレータ２６間の液量を均等に保つ動作を実施するため、均液動作実施前に目標移動量などを設定が可能となり、制御時間を短縮できる。すなわち、均液動作に伴う、空調能力の低下などを最小限に抑制が可能となる。
【００９３】
実施の形態は、例として提示したものであり、実施の形態の範囲を限定することは意図していない。実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施の形態やその変形は、実施の形態の範囲や要旨に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１  空気調和装置、２、２ａ、２ｂ  室外機、３、３ａ、３ｂ  室内機、４、４ａ、４ｂ  制御装置、２１、２１ａ、２１ｂ  圧縮機、２２、２２ａ、２２ｂ  四方弁、２３、２３ａ、２３ｂ  室外機熱交換器、２４、２４ａ、２４ｂ  ファン、２５、２５ａ、２５ｂ  流量調整弁、２６、２６ａ、２６ｂ  アキュームレータ、２７、２７ａ、２７ｂ  液面検知装置、２８、２８ａ、２８ｂ  圧力測定装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年6月9日(2021.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、前記圧縮機にて圧縮する冷媒を貯留するアキュームレータとを有する熱源機を複数有する空気調和装置において、制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量を算出する冷媒量算出部と、前記冷媒量算出部により算出された冷媒量と、前記熱源機が２つの場合には、他方の熱源機のアキュームレータの冷媒量との差分量を、前記熱源機が３つ以上の場合には、前記冷媒量算出部により算出された冷媒量と、前記複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量を算出する冷媒差分量算出部と、前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記複数の熱源機の前記各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように、前記制御対象となる前記熱源機の制御を行なう均液制御部とを具備し、前記冷媒量算出部は、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の液面の高さを測定し、前記測定された液面の高さと、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータの容積と、前記冷媒の密度とに基づいて、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の液量を算出する。
【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】
圧縮機と、前記圧縮機にて圧縮する冷媒を貯留するアキュームレータとを有する熱源機を複数有する空気調和装置において、
制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量を算出する冷媒量算出部と、
前記冷媒量算出部により算出された冷媒量と、前記熱源機が２つの場合には、他方の熱源機のアキュームレータの冷媒量との差分量を、前記熱源機が３つ以上の場合には、前記冷媒量算出部により算出された冷媒量と、前記複数の熱源機の各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量を算出する冷媒差分量算出部と、
前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記複数の熱源機の前記各アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように、前記制御対象となる前記熱源機の制御を行なう均液制御部と
を具備し、
前記冷媒量算出部は、
前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の液面の高さを測定し、
前記測定された液面の高さと、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータの容積と、前記冷媒の密度とに基づいて、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の液量を算出する、
空気調和装置。
【請求項２】
前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータ内の冷媒の圧力を測定する圧力測定装置をさらに具備し、
前記冷媒の密度は、前記圧力測定装置で測定された冷媒の圧力に基づいて求められる、
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記均液制御部は、
前記制御対象となる前記熱源機の回転周波数を制御する、請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記制御対象となる前記熱源機に流れる冷媒の流量を調整する流量調整弁をさらに有し、
前記均液制御部は、
前記流量調整弁の開度を制御する、請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御対象となる前記熱源機は、熱交換器と、前記熱交換器の冷媒蒸発量を制御する冷媒蒸発量制御部をさらに有し、
前記均液制御部は、
前記冷媒蒸発量制御部を制御する、
請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記制御対象となる前記熱源機の圧縮機の回転周波数の制御ゲインを決定する制御ゲイン決定部をさらに具備し、
前記均液制御部は、前記制御ゲイン決定部により決定された制御ゲインに基づいて、前記制御対象となる前記熱源機の圧縮機の回転周波数を制御するアクチュエータを制御する、請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記流量調整弁の開度の制御ゲインを決定する制御ゲイン決定部をさらに具備し、
前記均液制御部は、前記制御ゲイン決定部により決定された制御ゲインに基づいて、前記流量調整弁の開度を制御するアクチュエータを制御する、請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記冷媒差分量算出部により算出された差分量に基づいて、前記冷媒蒸発量制御部の制御ゲインを決定する制御ゲイン決定部をさらに具備し、
前記均液制御部は、前記制御ゲイン決定部により決定された制御ゲインに基づいて、前記冷媒蒸発量制御部の冷媒蒸発量を制御するアクチュエータを制御する、請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記制御ゲイン決定部は、前記制御ゲインの決定の際に、前回決定された制御ゲインと異なる制御ゲインを決定する、請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
圧縮機と、前記圧縮機にて圧縮する冷媒を貯留するアキュームレータとを有する熱源機を複数有する空気調和装置の制御方法において、
制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量を算出し、
前記算出された冷媒量と、前記複数のアキュームレータが２つの場合には、他のアキュームレータの冷媒量との差分量、前記複数のアキュームレータが３つ以上の場合には、前記複数の熱源機の前記アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量の平均冷媒量との差分量を算出し、
前記算出された差分量に基づいて、前記複数の熱源機の前記アキュームレータに貯留された冷媒の冷媒量が等しくなるように前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータを有する熱源機の制御を行ない、
前記冷媒量の算出は、
前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の液面の高さを測定し、
前記測定された液面の高さと、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータの容積と、前記冷媒の密度とに基づいて、前記制御対象となる前記熱源機のアキュームレータに貯留された冷媒の液量を算出する、
空気調和装置の制御方法。
【国際調査報告】
2020245871.tif 000012
2020245871.tif 000013
2020245871.tif 000014
2020245871.tif 000015