(57)【要約】  空気調和装置は、圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路と、室外熱交換器と膨張弁との間の冷媒配管に配置され、外部熱源によって冷媒配管を流通する冷媒を冷却する冷却装置と、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から膨張弁に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、冷却装置の冷却能力を変更するように構成された制御装置と、を備える。
2020026374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路と、
前記室外熱交換器と前記膨張弁との間の前記冷媒配管に配置され、外部熱源によって前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する冷却装置と、
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、前記冷却装置の冷却能力を変更するように構成された制御装置と、
を備える空気調和装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記冷媒状態を反映した条件によって、前記冷却装置の冷却能力を出力状態と停止状態とに切り替えるように構成された請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記冷媒状態を反映した条件に応じて、前記冷却装置の冷却能力の出力の大きさを切り替えるように構成された請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記室外熱交換器が熱交換する外気の温度を検出する外気温度センサを備え、
前記冷媒状態を反映した条件は、前記外気温度センサが検出する外気温度である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記外気温度センサが検出する外気温度が設定温度よりも低い場合に、前記冷却装置の冷却能力を出力状態に切り替えるように構成された請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記外気温度センサが検出する外気温度が低いほど、前記冷却装置の冷却能力を大きな出力に切り替えるように構成された請求項４又は請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記凝縮器の出口にて前記冷媒配管を流通する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、
前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
を備え、
前記冷媒状態を反映した条件は、前記冷媒温度センサが検出する冷媒の温度と前記圧力センサが検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記冷媒温度センサが検出する冷媒の温度と前記圧力センサが検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度が設定過冷却度よりも低い場合に、前記冷却装置の冷却能力を出力状態に切り替えるように構成された請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記冷媒温度センサが検出する冷媒の温度と前記圧力センサが検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度が低いほど、前記冷却装置の冷却能力を大きな出力に切り替えるように構成された請求項７又は請求項８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記室内熱交換器及び前記膨張弁を有する室内機を備え、
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、前記凝縮器から前記膨張弁までの距離が設定距離よりも長い経路を有する経路に前記冷却装置を備える請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記室内熱交換器及び前記膨張弁をそれぞれ有する室内機を複数備え、
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、複数の前記室内機のうち、前記凝縮器から前記膨張弁までの距離が他の前記室内機よりも長い経路を有する前記室内機に前記冷却装置を備える請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記室内熱交換器及び前記膨張弁を有する室内機を備え、
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、前記凝縮器から前記膨張弁までの冷媒配管に高低差が設定差分よりも大きな差を有する経路に前記冷却装置を備える請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
前記冷却装置には、ペルチェ素子が用いられる請求項１〜請求項１２のいずれか１項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、室外熱交換器と膨張弁との間の冷媒配管に配置された冷却装置を備える空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和装置では、冷凍サイクル回路の効率を高めるために、凝縮器の出口の冷媒が適切な過冷却度になるように制御されている。凝縮器の出口の冷媒を適切な過冷却度にするためには、圧縮機、送風機及び膨張弁などの出力を調整する方法が実用的に実施されている。【０００３】
特許文献１〜３では、凝縮器の出口の冷媒を適切な過冷却度にする手段として、凝縮器と膨張弁との間の冷媒配管にペルチェ素子を用いた補助熱交換器が設けられている。特に、特許文献３では、ペルチェ素子の放熱面からの熱を圧縮機のインジェクション回路に副次的に利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３５２７０号公報
【特許文献２】特開平１０−３８４０９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２０２９３９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、特許文献１〜３の技術の場合には、冷凍サイクル回路の能力及び効率を向上させることを目的としている。このため、ペルチェ素子には、電力が常に供給されている。そのため、消費電力が大きくなり、消費エネルギーの損失が大きくなる課題があった。【０００６】
一方、過冷却度の確保は、性能面以外に品質的にも必要な条件である。すなわち、過冷却度が適切に制御されているときには、凝縮器の後段に位置する膨張弁の手前の冷媒が液相状態となる。しかし、過冷却度が十分でないときには、凝縮器の後段に位置する膨張弁の手前の冷媒が気液二相状態となる。そして、気液二相状態の冷媒が膨張弁を通過すると、冷媒の不快な流通音が発生し易い課題があった。特に、中間期のような外気温度の低いときに冷房運転する場合、あるいは、室内機と室外機の間の距離が長く凝縮器の出口から膨張弁までの冷媒配管に圧力損失が大きく生じる場合では、圧縮機、送風機及び膨張弁などの出力の調整のみでは十分な過冷却度を得ることが困難であり、冷媒の不快な流通音が品質的な課題であった。【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、冷却装置の消費エネルギーが適切に抑制できるとともに、膨張弁を流通する際の冷媒の流通音が抑制されて品質が向上でき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】
【０００８】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路と、前記室外熱交換器と前記膨張弁との間の前記冷媒配管に配置され、外部熱源によって前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、前記冷却装置の冷却能力を変更するように構成された制御装置と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る空気調和装置によれば、空気調和装置は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から膨張弁に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、冷却装置の冷却能力を変更するように構成された制御装置を備える。したがって、冷却装置の消費エネルギーが適切に抑制できるとともに、膨張弁を流通する際の冷媒の流通音が抑制されて品質が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る制御装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る外気温度に応じて冷却装置出力を調整する制御を示すフローチャート図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る外気温度と冷却装置出力との関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る過冷却度に応じて冷却装置出力を調整する制御を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る過冷却度と冷却装置出力との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る外気温度及び過冷却度に応じて冷却装置出力を調整する制御を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る外気温度及び過冷却度と冷却装置出力との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る空気調和装置を示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、同一の又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。また、断面図の図面においては、視認性に鑑みて適宜ハッチングを省略している。さらに、明細書全文に示す構成要素の形態は、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。
【００１２】
実施の形態１．
＜空気調和装置１００の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００を示す冷媒回路図である。図１に示す空気調和装置１００は、室外機１と室内機１０とをガス冷媒配管及び液冷媒配管によって接続した構成である。空気調和装置１００は、圧縮機２と室外熱交換器４と膨張弁１２と室内熱交換器１３とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路を備える。
【００１３】
室外機１は、圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４及び送風機５を有する。
【００１４】
圧縮機２は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機２は、たとえばインバータ回路などにより、運転周波数を任意に変化させ、圧縮機２の単位時間あたりの冷媒を送り出す容量を変化させてもよい。
【００１５】
四方弁３は、たとえば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。
【００１６】
室外熱交換器４は、冷媒と室外の空気との熱交換を行う。室外熱交換器４は、冷房運転時に凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。室外熱交換器４は、暖房運転時に蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させて気化させる。
【００１７】
送風機５は、室外熱交換器４の熱交換を促進するために室外熱交換器４に外気を送風する。
【００１８】
室内機１０は、膨張弁１２、室内熱交換器１３及び送風機１４を有する。
【００１９】
膨張弁１２は、流量制御弁であり、冷媒を減圧して膨張させる。膨張弁１２は、たとえば電子式膨張弁などで構成された場合には、制御装置６の指示に基づいて開度調整を行える。
【００２０】
室内熱交換器１３は、たとえば空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う。室内熱交換器１３は、冷房運転時に蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させて気化させる。室内熱交換器１３は、暖房運転時に凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。
【００２１】
送風機１４は、室内熱交換器１３の熱交換を促進するために室内熱交換器１３に室内空気を送風する。
【００２２】
以上のように空気調和装置１００を構成することにより、室外機１の四方弁３によって冷媒の流れを切り換え、冷房運転又は暖房運転が実現できる。
【００２３】
空気調和装置１００は、冷媒圧力センサ７、冷媒温度センサ８及び外気温度センサ９を有する。冷媒圧力センサ７は、圧縮機２から吐出される冷媒の高圧圧力を検出する。冷媒温度センサ８は、室外熱交換器４の出口から流出する冷媒の温度を検出する。つまり、冷媒温度センサ８は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器４を凝縮器として機能させる場合に、当該凝縮器の出口にて前記冷媒配管を流通する冷媒の温度を検出する。外気温度センサ９は、室外熱交換器４が熱交換する室外機１周囲の外気の温度を検出する。
【００２４】
空気調和装置１００は、冷却装置１１を備える。冷却装置１１は、凝縮器として機能する室外熱交換器４と膨張弁１２との間の冷媒配管に設けられ、冷凍サイクル回路以外からの外部熱源によって冷媒配管内を流通する冷媒を冷却する。冷却装置１１は、たとえば複数のペルチェ素子を使用し、ペルチェ素子の吸熱面を冷媒配管に密着させた構造である。冷却装置１１は、制御装置６からの指令で複数のペルチェ素子のうち必要な数だけ電力供給され、補助冷却能力が変化できる。なお、冷却装置１１は、外部熱源によって冷媒配管内を流通する冷媒を冷却するものであればペルチェ素子でなくても良い。
【００２５】
＜制御装置６＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る制御装置６を示すブロック図である。空気調和装置１００は、制御装置６を備える。制御装置６は、圧縮機２、送風機５、膨張弁１２及び冷却装置１１を含むアクチュエータの駆動などの制御を担う。
【００２６】
図２に示すように、制御装置６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのメモリ並びにＩ／Ｏポートなどの入出力装置を備えたマイコンを有した処理回路である。
【００２７】
制御装置６は、冷媒圧力センサ７と冷媒温度センサ８とによって検出された冷媒圧力及び冷媒温度から凝縮器として機能する室外熱交換器４の出口の過冷却度を計算し、所定の目標値に一致するようにアクチュエータを駆動する。低外気温時の冷房運転のように過冷却度が付き難い条件では、アクチュエータの駆動範囲内にて目標値どおりの過冷却度に達しない場合がある。この場合には、冷却装置１１による補助冷却が有効に機能する。
【００２８】
制御装置６は、外気温度センサ９によって検出した外気温度Ｔ１に応じて冷却装置１１に電力供給を行う。つまり、冷却装置１１は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器４を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から膨張弁１２に冷媒を流通させる場合に、ここでは外気温度Ｔ１に基づく冷媒状態を反映した条件に応じて、冷却装置１１の冷却能力を変更する。特に、制御装置６は、ここでは外気温度Ｔ１である冷媒状態を反映した条件に応じて、冷却装置１１の冷却能力の出力Ｐ１の大きさを切り替える。具体的には、制御装置６は、冷却装置１１への電力供給として、外気温度Ｔ１が低いほど冷却能力が大きくなるように所定の外気温度の判定閾値１及び判定閾値２と冷却装置１１の冷却能力の出力Ｐ１との関係に従った指令を出す。
【００２９】
これにより、冷却装置１１への電力供給が必要な分だけ消費され、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保され、冷媒の不快な流通音の品質不具合が回避できる。また、アクチュエータの駆動範囲に余裕が生まれ、過冷却度以外の全体の制御対象である蒸発温度及び吐出温度などを早く安定させられる。
【００３０】
＜冷却装置１１の制御１＞
図３は、本発明の実施の形態１に係る外気温度Ｔ１に応じて冷却装置出力Ｐ１を調整する制御１を示すフローチャート図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る外気温度Ｔ１と冷却装置出力Ｐ１との関係を示す図である。図３に示す制御ルーチンは、所定期間ごとに繰り返し実行される。
【００３１】
図３に示すように、制御装置６は、本ルーチンを開始すると、ステップＳ１にて、外気温度センサ９が検出する外気温度Ｔ１が判定閾値１よりも低いか否かを判断する。外気温度Ｔ１が判定閾値１よりも低い場合には、ステップＳ２に移行する。外気温度Ｔ１が判定閾値１以上である場合には、ステップＳ３に移行する。
【００３２】
制御装置６は、ステップＳ２にて、冷却装置１１の出力Ｐ１を大の度合いで出力させる。これにより、外気温度Ｔ１が大幅に低く、室外熱交換器４での熱交換が十分でなくても、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００３３】
制御装置６は、ステップＳ３にて、外気温度センサ９が検出する外気温度Ｔ１が判定閾値２よりも低いか否かを判断する。図４に示すように、判定閾値２は、判定閾値１よりも高温に設定されている。外気温度Ｔ１が判定閾値２よりも低い場合には、ステップＳ４に移行する。外気温度Ｔ１が判定閾値２以上である場合には、ステップＳ５に移行する。
【００３４】
制御装置６は、ステップＳ４にて、冷却装置１１の出力Ｐ１を小の度合いで出力させる。これにより、外気温度Ｔ１がある程度低く、室外熱交換器４での熱交換が満足でなくても、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。そのため、冷却装置１１への電力供給が必要な分だけ消費できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００３５】
制御装置６は、ステップＳ５にて、冷却装置１１の出力Ｐ１を０の度合い、つまり出力させない。これにより、外気温度Ｔ１が確保でき、室外熱交換器４での熱交換が満足できる場合には、冷却装置１１での冷却が無くても膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。そのため、冷却装置１１への電力供給が不必要なので削減できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００３６】
図４に示すように、外気温度Ｔ１と冷却装置出力Ｐ１との関係は、外気温度センサ９が検出する外気温度Ｔ１が低いほど、冷却装置１１の冷却能力を大きな出力に切り替える相関関係となっている。これにより、冷却装置１１への電力供給が必要な分だけ消費され、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保され、冷媒の不快な流通音の品質不具合が回避できる。
【００３７】
＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１によれば、空気調和装置１００は、圧縮機２と室外熱交換器４と膨張弁１２と室内熱交換器１３とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路を備える。空気調和装置１００は、室外熱交換器４と膨張弁１２との間の冷媒配管に配置され、外部熱源によって冷媒配管を流通する冷媒を冷却する冷却装置１１を備える。空気調和装置１００は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器４を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から膨張弁１２に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、冷却装置１１の冷却能力を変更するように構成された制御装置６を備える。
【００３８】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が適切に変更され、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１によって十分な過冷却度が確保できる。これにより、膨張弁１２に気液二相状態の冷媒が通過することによる冷媒の不快な流通音の発生が防止できる。さらに、過冷却度の調整範囲が拡大して蒸発器の入口での冷媒状態が細かく制御できる。このように、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できるとともに、膨張弁１２を流通する際の冷媒の流通音が抑制されて品質が向上できる。
【００３９】
実施の形態１によれば、制御装置６は、冷媒状態を反映した条件に応じて、冷却装置１１の冷却能力の出力の大きさを切り替えるように構成されている。
【００４０】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が冷媒状態を反映した条件に応じて適切に変更され、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１によって冷媒状態を反映した条件に応じて十分な過冷却度が確保できる。
【００４１】
実施の形態１によれば、空気調和装置１００は、室外熱交換器４が熱交換する外気の温度を検出する外気温度センサ９を備える。冷媒状態を反映した条件は、外気温度センサ９が検出する外気温度Ｔ１である。
【００４２】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が外気温度センサ９の検出する外気温度Ｔ１に応じて適切に変更され、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１によって外気温度センサ９の検出する外気温度Ｔ１に応じて十分な過冷却度が確保できる。
【００４３】
実施の形態１によれば、制御装置６は、外気温度センサ９が検出する外気温度Ｔ１が低いほど、冷却装置１１の冷却能力を大きな出力に切り替えるように構成されている。
【００４４】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が、外気温度センサ９の検出する外気温度Ｔ１が低いほど大きな冷却能力に適切に変更され、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１によって外気温度センサ９の検出する外気温度Ｔ１が低いほど大きな冷却能力に適切に変更され、十分な過冷却度が確保できる。
【００４５】
実施の形態１によれば、冷却装置１１には、ペルチェ素子が用いられている。
【００４６】
この構成によれば、外部熱源として電力を用いるペルチェ素子の冷却装置１１によって、冷却装置１１の消費電力が適切に抑制できるとともに、膨張弁１２を流通する際の冷媒の流通音が抑制されて品質が向上できる。
【００４７】
実施の形態２.
実施の形態２では、上記実施の形態と同様な事項の説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。
【００４８】
制御装置６は、冷凍サイクル回路の冷媒の過冷却度ＳＣ１に応じて冷却装置１１に電力供給を行う。つまり、冷却装置１１は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器４を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から膨張弁１２に冷媒を流通させる場合に、ここでは過冷却度ＳＣ１である冷媒状態を反映した条件に応じて、冷却装置１１の冷却能力を変更する。特に、制御装置６は、ここでは過冷却度ＳＣ１である冷媒状態を反映した条件に応じて、冷却装置１１の冷却能力の出力Ｐ１の大きさを切り替える。具体的には、制御装置６は、過冷却度の不足量が大きいほど冷却能力が大きくなるように所定の過冷却度の判定閾値３及び判定閾値４と冷却能力の出力Ｐ１との関係に従った指令を出す。これにより、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
【００４９】
＜冷却装置１１の制御２＞
図５は、本発明の実施の形態２に係る過冷却度ＳＣ１に応じて冷却装置出力Ｐ１を調整する制御２を示すフローチャート図である。図６は、本発明の実施の形態２に係る過冷却度ＳＣ１と冷却装置出力Ｐ１との関係を示す図である。図５に示す制御ルーチンは、所定期間ごとに繰り返し実行される。
【００５０】
図５に示すように、制御装置６は、本ルーチンを開始すると、ステップＳ１１にて、冷媒温度センサ８が検出する冷媒の温度と冷媒圧力センサ７が検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度ＳＣ１が判定閾値３よりも低いか否かを判断する。過冷却度ＳＣ１が判定閾値３よりも低い場合には、ステップＳ１２に移行する。過冷却度ＳＣ１が判定閾値３以上である場合には、ステップＳ１３に移行する。
【００５１】
制御装置６は、ステップＳ１２にて、冷却装置１１の出力Ｐ１を大の度合いで出力させる。これにより、過冷却度ＳＣ１が大幅に低く、室外熱交換器４での熱交換が十分でなくても、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００５２】
制御装置６は、ステップＳ１３にて、冷媒温度センサ８が検出する冷媒の温度と冷媒圧力センサ７が検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度ＳＣ１が判定閾値４よりも低いか否かを判断する。図６に示すように、判定閾値４は、判定閾値３よりも高い過冷却度である。過冷却度ＳＣ１が判定閾値４よりも低い場合には、ステップＳ１４に移行する。過冷却度ＳＣ１が判定閾値４以上である場合には、ステップＳ１５に移行する。
【００５３】
制御装置６は、ステップＳ１４にて、冷却装置１１の出力Ｐ１を小の度合いで出力させる。これにより、過冷却度ＳＣ１がある程度低く、室外熱交換器４での熱交換が満足でなくても、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。そのため、冷却装置１１への電力供給が必要な分だけ消費できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００５４】
制御装置６は、ステップＳ１５にて、冷却装置１１の出力Ｐ１を０の度合い、つまり出力させない。これにより、過冷却度ＳＣ１が確保でき、室外熱交換器４での熱交換が満足できる場合には、冷却装置１１での冷却が無くても膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。そのため、冷却装置１１への電力供給が不必要なので削減できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００５５】
図６に示すように、過冷却度ＳＣ１と冷却装置出力Ｐ１との関係は、冷媒温度センサ８が検出する冷媒の温度と冷媒圧力センサ７が検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度ＳＣ１が低いほど、冷却装置１１の冷却能力を大きな出力Ｐ１に切り替える相関関係となっている。これにより、冷却装置１１への電力供給が必要な分だけ消費され、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保され、冷媒の不快な流通音の品質不具合が回避できる。
【００５６】
＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２によれば、空気調和装置１００は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器４を凝縮器として機能させる場合に、当該凝縮器の出口にて冷媒配管を流通する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ８を備える。空気調和装置１００は、圧縮機２から吐出される冷媒の圧力を検出する冷媒圧力センサ７を備える。冷媒状態を反映した条件は、冷媒温度センサ８が検出する冷媒の温度と冷媒圧力センサ７が検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度ＳＣ１である。
【００５７】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が冷媒の過冷却度ＳＣ１に応じて適切に変更され、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１によって冷媒の過冷却度ＳＣ１に応じて十分な過冷却度が確保できる。
【００５８】
実施の形態２によれば、制御装置６は、冷媒温度センサ８が検出する冷媒の温度と冷媒圧力センサ７が検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度ＳＣ１が低いほど、冷却装置１１の冷却能力を大きな出力に切り替えるように構成されている。
【００５９】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が、冷媒の過冷却度ＳＣ１が低いほど大きな冷却能力に適切に変更され、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１によって冷媒の過冷却度ＳＣ１が低いほど大きな冷却能力に適切に変更され、十分な過冷却度が確保できる。
【００６０】
実施の形態３.
実施の形態３では、上記実施の形態と同様な事項の説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。
【００６１】
制御装置６は、外気温度Ｔ１が所定の判定閾値５、たとえば１０℃よりも低い場合に冷却装置１１に電力を供給する。または、過冷却度ＳＣ１が所定の判定閾値６、たとえば３℃よりも低い場合に冷却装置１１に電力を供給する。つまり、制御装置６は、外気温度Ｔ１又は過冷却度ＳＣ１である冷媒状態を反映した条件によって、冷却装置１１の冷却能力を出力状態と停止状態とに切り替える。この場合には、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態を確保し、冷媒の不快な流通音の品質不具合が回避できるとともに、制御が簡単にできる。また、冷却装置１１への電力供給は、冷却補助が必要な場合のみに限られ、常時通電する場合に比べて消費電力が少ない。
【００６２】
＜冷却装置１１の制御３＞
図７は、本発明の実施の形態３に係る外気温度Ｔ１及び過冷却度ＳＣ１に応じて冷却装置出力Ｐ１を調整する制御３を示すフローチャート図である。図８は、本発明の実施の形態３に係る外気温度Ｔ１及び過冷却度ＳＣ１と冷却装置出力Ｐ１との関係を示す図である。
【００６３】
図７に示すように、制御装置６は、本ルーチンを開始すると、ステップＳ２１にて、外気温度センサ９が検出する外気温度Ｔ１が判定閾値５よりも低いか否かを判断する。外気温度Ｔ１が判定閾値５よりも低い場合には、ステップＳ２２に移行する。外気温度Ｔ１が判定閾値５以上である場合には、ステップＳ２３に移行する。
【００６４】
制御装置６は、ステップＳ２２にて、冷却装置１１を出力させる。これにより、外気温度Ｔ１が低く、室外熱交換器４での熱交換が十分でない場合に、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００６５】
制御装置６は、ステップＳ２３にて、冷媒温度センサ８が検出する冷媒の温度と冷媒圧力センサ７が検出する冷媒の圧力とから冷媒の過冷却度ＳＣ１を算出する。本ステップの処理の後、ステップＳ２４に移行する。
【００６６】
制御装置６は、ステップＳ２４にて、ステップＳ２３にて算出された過冷却度ＳＣ１が判定閾値６よりも低いか否かを判断する。過冷却度ＳＣ１が判定閾値６よりも低い場合には、ステップＳ２２に移行する。過冷却度ＳＣ１が判定閾値６以上である場合には、ステップＳ２５に移行する。
【００６７】
制御装置６は、ステップＳ２４からステップＳ２２に移行した場合には、冷却装置１１を出力させる。これにより、過冷却度ＳＣ１が低く、室外熱交換器４での熱交換が十分でない場合に、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００６８】
制御装置６は、ステップＳ２５にて、冷却装置１１を出力させない。これにより、過冷却度ＳＣ１が確保でき、室外熱交換器４での熱交換が満足できる場合には、冷却装置１１での冷却が無くても膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保できる。そのため、冷却装置１１への電力供給が不必要なので削減できる。本ステップの処理の後、本ルーチンを一旦停止する。
【００６９】
図８に示すように、外気温度Ｔ１及び過冷却度ＳＣ１と冷却装置出力Ｐ１との関係は、外気温度Ｔ１又は過冷却度ＳＣ１が低い場合に、冷却装置１１の冷却能力が発揮される相関関係となっている。ここでは、外気温度Ｔ１の判定閾値５よりも過冷却度ＳＣ１の判定閾値６の方が過冷却度に大きく反映される度合いで閾値が設定されている。しかし、これに限られない。過冷却度ＳＣ１の判定閾値６よりも外気温度Ｔ１の判定閾値５の方が過冷却度に大きく反映される度合いで閾値が設定されても良い。また、外気温度Ｔ１あるいは冷媒の過冷却度ＳＣ１が低いほど、冷却装置１１の冷却能力を大きな出力に切り替える相関関係としても良い。これにより、冷却装置１１への電力供給が必要な分だけ消費され、膨張弁１２の手前の冷媒の液相状態が確保され、冷媒の不快な流通音の品質不具合が回避できる。
【００７０】
＜実施の形態３の効果＞
実施の形態３によれば、制御装置６は、冷媒状態を反映した条件によって、冷却装置１１の冷却能力を出力状態と停止状態とに切り替えるように構成されている。
【００７１】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が冷媒状態を反映した条件によって出力状態と停止状態とに適切に切り替えられ、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１が冷媒状態を反映した条件によって出力状態と停止状態とに適切に切り替えられ、十分な過冷却度が確保できる。
【００７２】
実施の形態３によれば、制御装置６は、外気温度センサ９が検出する外気温度Ｔ１が設定温度よりも低い場合に、冷却装置１１の冷却能力を出力状態に切り替えるように構成されている。ここで、実施の形態３では、判定閾値５が設定温度に相当する。
【００７３】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が外気温度センサ９の検出する外気温度Ｔ１によって出力状態と停止状態とに適切に切り替えられ、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１が外気温度センサ９の検出する外気温度Ｔ１によって出力状態と停止状態とに適切に切り替えられ、十分な過冷却度が確保できる。
【００７４】
実施の形態３によれば、制御装置６は、冷媒温度センサ８が検出する冷媒の温度と冷媒圧力センサ７が検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度ＳＣ１が設定過冷却度よりも低い場合に、冷却装置１１の冷却能力を出力状態に切り替えるように構成されている。ここで、実施の形態３では、判定閾値６が設定過冷却度に相当する。
【００７５】
この構成によれば、冷却装置１１の出力が冷媒の過冷却度ＳＣ１によって出力状態と停止状態とに適切に切り替えられ、冷却装置１１の消費エネルギーが適切に抑制できる。また、圧縮機２、送風機５及び膨張弁１２などの冷凍サイクル回路上の構成要素の出力での調整では対処しきれない場合においても、冷却装置１１が冷媒の過冷却度ＳＣ１によって出力状態と停止状態とに適切に切り替えられ、十分な過冷却度が確保できる。
【００７６】
実施の形態４.
図９は、本発明の実施の形態４に係る空気調和装置１００を示す冷媒回路図である。実施の形態４では、上記実施の形態と同様な事項の説明を省略し、その特徴部分だけを説明する。
【００７７】
図９に示すように、空気調和装置１００は、室内機１０ａ及び室内機１０ｂといった複数台の室内機を接続したマルチ型空調システムである。室内機１０ａは、膨張弁１２ａ、室内熱交換器１３ａ及び送風機１４ａを有する。室内機１０ｂは、膨張弁１２ｂ、室内熱交換器１３ｂ及び送風機１４ｂを有する。
【００７８】
このようなマルチ型空調システムの空気調和装置１００では、室内機１０ａ及び室内機１０ｂごとに冷媒配管長あるいは高低差などの設置条件が異なる。このため、室外熱交換器４が凝縮器として機能する場合に、当該凝縮器となる室外熱交換器４から各室内機１０ａ又は室内機１０ｂの膨張弁１２ａ又は膨張弁１２ｂまでの間の冷媒配管の長さＬ１又は長さＬ２の圧力損失によって膨張弁１２ａ又は膨張弁１２ｂの手前の過冷却度が保てない場合がある。ここでは、冷媒配管の長さＬ２が長さＬ１より長く、室内機１０ｂの冷媒配管において圧力損失が大きく発生すると仮定する。このような凝縮器から膨張弁１２までの冷媒配管の距離が長い場合に、長さＬ２の冷媒配管の途中に外部熱源による冷却装置１１を設ける。または、凝縮器から膨張弁１２までの冷媒配管の高低差が大きい経路に対し、外部熱源による冷却装置１１を設けても良い。冷却装置１１は、長さＬ２の冷媒配管を流通する冷媒の冷却を補助し、膨張弁１２に気液二相状態の冷媒が流入せず、膨張弁１２に液相状態の冷媒を流入させ、冷媒の不快な流通音発生の不具合が回避できる。なお、実施の形態４では、冷却装置１１が長さＬ２の冷媒配管にのみ設けられるため、冷却装置１１が室内機１０ｂに設置されている。
【００７９】
＜実施の形態４の効果＞
実施の形態４によれば、空気調和装置１００は、室内熱交換器１３ｂ及び膨張弁１２ｂを有する室内機１０ｂを備える。空気調和装置１００は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器４を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁１２に冷媒を流通させる場合に、凝縮器から膨張弁１２までの距離が設定距離よりも長い経路を有する経路に冷却装置１１を備える。
【００８０】
この構成によれば、室内機１０ｂと室外機１の間の距離が長く凝縮器の出口から膨張弁１２までの冷媒配管に圧力損失が大きく生じる場合においても、冷却装置１１によって十分な過冷却度が確保できる。これにより、膨張弁１２に気液二相状態の冷媒が通過することによる冷媒の不快な流通音の発生が防止できる。
【００８１】
実施の形態４によれば、空気調和装置１００は、室内熱交換器１３ａ又は室内熱交換器１３ｂ及び膨張弁１２ａ又は膨張弁１２ｂをそれぞれ有する室内機１０ａ又は室内機１０ｂを複数備える。空気調和装置１００は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器４を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から膨張弁１２に冷媒を流通させる場合に、複数の室内機１０ａ及び室内機１０ｂのうち、凝縮器から膨張弁１２までの距離が他の室内機１０ａよりも長い経路を有する室内機１０ｂに冷却装置１１を備える。
【００８２】
この構成によれば、複数の室内機１０ａ又は室内機１０ｂのうち、室外機１との間の距離が長く凝縮器の出口から膨張弁１２までの冷媒配管に圧力損失が大きく生じる室内機１０ｂが存在する場合においても、冷却装置１１によって十分な過冷却度が確保できる。これにより、膨張弁１２に気液二相状態の冷媒が通過することによる冷媒の不快な流通音の発生が防止できる。
【００８３】
実施の形態４によれば、空気調和装置１００は、室内熱交換器１３ｂ及び膨張弁１２ｂを有する室内機１０ｂを備える。空気調和装置１００は、冷凍サイクル回路が冷房運転するために室外熱交換器４を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から膨張弁１２ｂに冷媒を流通させる場合に、凝縮器から膨張弁１２ｂまでの冷媒配管に高低差が設定差分よりも大きな差を有する経路に冷却装置１１を備える。
【００８４】
この構成によれば、室内機１０ｂと室外機１の間の高低差が大きく凝縮器の出口から膨張弁１２ｂまでの冷媒配管に圧力損失が大きく生じる場合においても、冷却装置１１によって十分な過冷却度が確保できる。これにより、膨張弁１２ｂに気液二相状態の冷媒が通過することによる冷媒の不快な流通音の発生が防止できる。
【００８５】
なお、本発明の実施の形態１〜４を組み合わせてもよいし、他の部分に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  室外機、２  圧縮機、３  四方弁、４  室外熱交換器、５  送風機、６  制御装置、７  冷媒圧力センサ、８  冷媒温度センサ、９  外気温度センサ、１０、１０ａ、１０ｂ  室内機、１１  冷却装置、１２、１２ａ、１２ｂ  膨張弁、１３、１３ａ、１３ｂ  室内熱交換器、１４、１４ａ、１４ｂ  送風機、１００  空気調和装置。
【図１】
2020026374.tif 000003
【図２】
2020026374.tif 000004
【図３】
2020026374.tif 000005
【図４】
2020026374.tif 000006
【図５】
2020026374.tif 000007
【図６】
2020026374.tif 000008
【図７】
2020026374.tif 000009
【図８】
2020026374.tif 000010
【図９】
2020026374.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月15日(2020.10.15)
【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、圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路と、前記室外熱交換器と前記膨張弁との間の前記冷媒配管に配置され、外部熱源によって前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、前記冷却装置の冷却能力を変更するように構成された制御装置と、前記室外熱交換器が熱交換する外気の温度を検出する外気温度センサと、を備え、前記冷媒状態を反映した条件は、前記外気温度センサが検出する外気温度であり、前記制御装置は、前記外気温度センサが検出する外気温度が設定温度よりも低い場合に、前記冷却装置の冷却能力を出力状態に切り替えるように構成されたものである。
【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】
圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路と、
前記室外熱交換器と前記膨張弁との間の前記冷媒配管に配置され、外部熱源によって前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する冷却装置と、
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、前記冷却装置の冷却能力を変更するように構成された制御装置と、
前記室外熱交換器が熱交換する外気の温度を検出する外気温度センサと、
を備え、
前記冷媒状態を反映した条件は、前記外気温度センサが検出する外気温度であり、
前記制御装置は、前記外気温度センサが検出する外気温度が設定温度よりも低い場合に、前記冷却装置の冷却能力を出力状態に切り替えるように構成された空気調和装置。
【請求項２】
圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路と、
前記室外熱交換器と前記膨張弁との間の前記冷媒配管に配置され、外部熱源によって前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する冷却装置と、
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、前記冷却装置の冷却能力を変更するように構成された制御装置と、
前記室外熱交換器が熱交換する外気の温度を検出する外気温度センサと、
を備え、
前記冷媒状態を反映した条件は、前記外気温度センサが検出する外気温度であり、
前記制御装置は、前記外気温度センサが検出する外気温度が低いほど、前記冷却装置の冷却能力を大きな出力に切り替えるように構成された空気調和装置。
【請求項３】
圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを冷媒配管で順次接続した冷凍サイクル回路と、
前記室外熱交換器と前記膨張弁との間の前記冷媒配管に配置され、外部熱源によって前記冷媒配管を流通する冷媒を冷却する冷却装置と、
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、冷媒状態を反映した条件に応じて、前記冷却装置の冷却能力を変更するように構成された制御装置と、
前記室内熱交換器及び前記膨張弁をそれぞれ有する複数の室内機と、
を備え、
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、複数の前記室内機のうち、前記凝縮器から前記膨張弁までの距離が他の前記室内機よりも長い経路を有する前記室内機に前記冷却装置を備える空気調和装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記冷媒状態を反映した条件によって、前記冷却装置の冷却能力を出力状態と停止状態とに切り替えるように構成された請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記冷媒状態を反映した条件に応じて、前記冷却装置の冷却能力の出力の大きさを切り替えるように構成された請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記凝縮器の出口にて前記冷媒配管を流通する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサと、
前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
を備え、
前記冷媒状態を反映した条件は、前記冷媒温度センサが検出する冷媒の温度と前記圧力センサが検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記冷媒温度センサが検出する冷媒の温度と前記圧力センサが検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度が設定過冷却度よりも低い場合に、前記冷却装置の冷却能力を出力状態に切り替えるように構成された請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記冷媒温度センサが検出する冷媒の温度と前記圧力センサが検出する冷媒の圧力とから算出される冷媒の過冷却度が低いほど、前記冷却装置の冷却能力を大きな出力に切り替えるように構成された請求項６又は請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、前記凝縮器から前記膨張弁までの距離が設定距離よりも長い経路を有する経路に前記冷却装置を備える請求項１〜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】
前記冷凍サイクル回路が冷房運転するために前記室外熱交換器を凝縮器として機能させ、当該凝縮器から前記膨張弁に冷媒を流通させる場合に、前記凝縮器から前記膨張弁までの冷媒配管に高低差が設定差分よりも大きな差を有する経路に前記冷却装置を備える請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記冷却装置には、ペルチェ素子が用いられる請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
【国際調査報告】
2020026374.tif 000012
2020026374.tif 000013
2020026374.tif 000014
2020026374.tif 000015