JP2006284034A - 空気調和装置およびその膨張弁制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ヒートポンプ運転時において蒸発器内の液冷媒が圧縮機側に流れ込むことを防止する。
【解決手段】 冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張弁の開度を制御する制御部とを備えた空気調和装置において、制御部は、凝縮器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度CV#と、現在の条件から算出される現在開度CVと、これら予測開度CV#および現在開度CVに基づいて算出され、膨張弁に与えられる指示開度cvとを各時刻において有し、ヒートポンプ運転時に、予測開度CV#が急激に又はステップ的に変化した場合、予測開度CV#よりも小さい開度を指示開度cvとして膨張弁に与えることを特徴とする。
【選択図】 図3
【解決手段】 冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張弁の開度を制御する制御部とを備えた空気調和装置において、制御部は、凝縮器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度CV#と、現在の条件から算出される現在開度CVと、これら予測開度CV#および現在開度CVに基づいて算出され、膨張弁に与えられる指示開度cvとを各時刻において有し、ヒートポンプ運転時に、予測開度CV#が急激に又はステップ的に変化した場合、予測開度CV#よりも小さい開度を指示開度cvとして膨張弁に与えることを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
本発明は、ヒートポンプ運転を行う空気調和装置およびその膨張弁制御方法に関するものである。
空気調和装置には、圧縮機によって圧縮された後に凝縮器において凝縮された高温高圧の液冷媒を絞るための膨張弁が設けられている。この膨張弁の制御方法は種々提案されており、例えば特許文献1には次のような技術が開示されている。
つまり、設定条件に基づく膨張弁の開度と現在の条件に基づく膨張弁の開度とを各時刻において計算しておき、大きい方の開度を選択することにより、流入冷水温度が急変した場合(すなわち負荷が急変した場合)であっても凝縮器で貯留される冷媒液が過剰に多くなることや、凝縮しない冷媒ガスが循環することを防止している。
つまり、設定条件に基づく膨張弁の開度と現在の条件に基づく膨張弁の開度とを各時刻において計算しておき、大きい方の開度を選択することにより、流入冷水温度が急変した場合(すなわち負荷が急変した場合)であっても凝縮器で貯留される冷媒液が過剰に多くなることや、凝縮しない冷媒ガスが循環することを防止している。
一方、ヒートポンプ運転時には、蒸発器(主として室外に配置されて外気と熱交換を行う空気熱交換器)において液冷媒が十分に蒸発するように、膨張弁の開度制御が行われる。
しかし、特許文献1のように流入温水温度の急変に応じて膨張弁開度を急激に又はステップ的に変化させると、過渡状態において膨張弁開度が開きすぎとなる場合があり、蒸発器における蒸発能力を超えて液冷媒が圧縮機側に流れ込んでしまう(いわゆるキャリーオーバ)。液冷媒が圧縮機に流れ込むと、本来はガスを圧縮するための圧縮機に液体が流れ込むため、液圧縮を起こしてしまい圧縮機が破損するおそれがある。
特に、蒸発器として用いられる空気熱交換器がフィン・アンド・チューブ熱交換器とされ、各チューブが両側のヘッダ管と接続されている平行流形式とされている場合には、チューブの位置によって熱伝達の状態が異なるので、各チューブにおける冷媒の蒸発量が異なる。このような場合、キャリーオーバを回避するために、最も熱伝達の悪いチューブに合わせて膨張弁開度を制御する必要があり、過渡状態における制御が更に困難になる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ヒートポンプ運転時において蒸発器内の液冷媒が圧縮機側に流れ込むことを防止するように膨張弁の開度を制御する空気調和装置およびその膨張弁制御方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の空気調和装置およびその膨張弁制御方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置において、前記制御部は、前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において有し、ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記膨張弁に与えることを特徴とする。
すなわち、本発明にかかる空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置において、前記制御部は、前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において有し、ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記膨張弁に与えることを特徴とする。
ヒートポンプ運転の場合、蒸発器において蒸発する冷媒量は膨張弁によって制御される。膨張弁の現在開度が予測開度よりも大きい場合には、蒸発器において冷媒が十分に蒸発することができず、液冷媒が圧縮機へと流れ込むおそれがある。
そこで、ヒートポンプ運転時に、予測開度よりもわずかに小さい開度を指示開度として膨張弁に与えることとした。これにより、蒸発器に過剰な液冷媒が流れ込むことが回避され、液圧縮が防止される。
そこで、ヒートポンプ運転時に、予測開度よりもわずかに小さい開度を指示開度として膨張弁に与えることとした。これにより、蒸発器に過剰な液冷媒が流れ込むことが回避され、液圧縮が防止される。
また、本発明にかかる空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器側からの冷媒を導入するとともに前記圧縮機の中間段へとガス冷媒を供給する1又は複数の中間冷却器と、前記凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる高圧膨張弁と、前記中間冷却器に貯留された液冷媒を膨張させる低圧膨張弁と、前記高圧膨張弁および前記低圧膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置において、前記制御部は、前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記各膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において有し、ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記高圧膨張弁に与えることを特徴とする。
中間冷却器内には、凝縮器に貯留された液冷媒が高圧膨張弁を介して供給される。そして、中間冷却器内では、高圧膨張弁によって減圧された液冷媒が蒸発する。蒸発したガス冷媒は、圧縮機の中間段へと導かれて再び圧縮される。中間冷却器内で蒸発せずに貯留した液冷媒は、低圧膨張弁によって減圧された後、蒸発器へと導かれる。
ヒートポンプ運転の場合、蒸発器において蒸発する冷媒量は、冷媒の全体流量をコントロールする高圧膨張弁によって制御される。高圧膨張弁の現在開度が予測開度よりも大きい場合には、多くの冷媒が蒸発器へと流れ込み、蒸発器において冷媒が十分に蒸発することができず、液冷媒が圧縮機へと流れ込むおそれがある。
そこで、ヒートポンプ運転時に、予測開度よりもわずかに小さい開度を指示開度として高圧膨張弁に与えることとした。これにより、蒸発器に過剰な液冷媒が流れ込むことが回避され、液圧縮が防止される。
ヒートポンプ運転の場合、蒸発器において蒸発する冷媒量は、冷媒の全体流量をコントロールする高圧膨張弁によって制御される。高圧膨張弁の現在開度が予測開度よりも大きい場合には、多くの冷媒が蒸発器へと流れ込み、蒸発器において冷媒が十分に蒸発することができず、液冷媒が圧縮機へと流れ込むおそれがある。
そこで、ヒートポンプ運転時に、予測開度よりもわずかに小さい開度を指示開度として高圧膨張弁に与えることとした。これにより、蒸発器に過剰な液冷媒が流れ込むことが回避され、液圧縮が防止される。
本発明にかかる空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられ、該凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる主膨張弁と、前記凝縮器と前記圧縮機の中間段との間に設けられ、該凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる副膨張弁と、前記凝縮器から前記主膨張弁へと流れる冷媒と前記副膨張弁によって膨張した冷媒とを熱交換させる一又は複数のエコノマイザと、前記主膨張弁および前記副膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置において、前記制御部は、前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記各膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において有し、ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記主膨張弁に与えることを特徴とする。
エコノマイザでは、凝縮器と主膨張弁との間を流れる冷媒と、副膨張弁によって膨張した冷媒とが熱交換される。副膨張弁によって蒸発した飽和状態に近いガス冷媒は、圧縮機の中間段へと導かれて再び圧縮される。主膨張弁を流れる液冷媒は、副膨張弁を通過した冷媒の蒸発により冷却された後、蒸発器へと導かれる。
ヒートポンプ運転の場合、蒸発器において蒸発する冷媒量は、冷媒の全体流量をコントロールする主膨張弁によって制御される。主膨張弁の現在開度が予測開度よりも大きい場合には、蒸発器において冷媒が十分に蒸発することができず、液冷媒が圧縮機へと流れ込むおそれがある。
そこで、ヒートポンプ運転時に、予測開度よりも小さい開度を指示開度として主膨張弁に与えることとした。これにより、蒸発器に過剰な液冷媒が流れ込むことが回避され、液圧縮が防止される。
ヒートポンプ運転の場合、蒸発器において蒸発する冷媒量は、冷媒の全体流量をコントロールする主膨張弁によって制御される。主膨張弁の現在開度が予測開度よりも大きい場合には、蒸発器において冷媒が十分に蒸発することができず、液冷媒が圧縮機へと流れ込むおそれがある。
そこで、ヒートポンプ運転時に、予測開度よりも小さい開度を指示開度として主膨張弁に与えることとした。これにより、蒸発器に過剰な液冷媒が流れ込むことが回避され、液圧縮が防止される。
さらに、上記空気調和装置の前記制御部は、前記現在開度が前記予測開度よりも小さい場合、前記現在開度と前記予測開度との差分量の所定割合だけ前記現在開度に対して加えた開度を前記指示開度とすることを特徴とする。
ヒートポンプ運転時に例えば負荷が急に大きくなり(凝縮器と熱交換する温水の流入温度が急降下し)、現在開度が予測開度よりも小さくなった場合、多くの冷媒量を流すように予測開度は開方向に制御される。この予測開度に指示開度が一致するように膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁を急に開けると、多くの冷媒が蒸発器に流れ込み、蒸発器の蒸発能力を超えてしまう。
本発明では、現在開度と予測開度との差分量の所定割合だけ現在開度に対して加えた開度を指示開度として、膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁を制御することとしたので、その開度を予測開度よりも小さくすることができる。したがって、膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁の予測開度を現在開度が超えることが防止され、液圧縮が回避される。
本発明では、現在開度と予測開度との差分量の所定割合だけ現在開度に対して加えた開度を指示開度として、膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁を制御することとしたので、その開度を予測開度よりも小さくすることができる。したがって、膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁の予測開度を現在開度が超えることが防止され、液圧縮が回避される。
さらに、上記空気調和装置の前記制御部は、前記現在開度が前記予測開度よりも大きい場合、前記現在開度と前記予測開度との差分量の所定割合だけ前記予測開度から減じた開度を前記指示開度とすることを特徴とする。
ヒートポンプ運転時に例えば負荷が急に小さくなり(蒸発器と熱交換する温水の流入温度が急上昇し)、現在開度が予測開度よりも大きくなった場合、冷媒流量を少なくするように現在開度が予測開度に一致するように膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁を閉めると、現在開度は予測開度に対して開き方向から漸近することになる。膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁が開き方向から予測開度に漸近すると、予測開度よりも多くの冷媒が蒸発器に流れ込むことになり、蒸発器の蒸発能力を超えてしまう。
本発明では、現在開度と予測開度との差分量の所定割合だけ予測開度から減じた開度を指示開度とすることとしたので、閉まり方向から膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁を制御することができる。したがって、蒸発能力以上の冷媒量を蒸発器に流すことがないので、圧縮機の液圧縮が防止される。
本発明では、現在開度と予測開度との差分量の所定割合だけ予測開度から減じた開度を指示開度とすることとしたので、閉まり方向から膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁を制御することができる。したがって、蒸発能力以上の冷媒量を蒸発器に流すことがないので、圧縮機の液圧縮が防止される。
さらに、上記空気調和装置の前記制御部は、前記蒸発器へと流れ込む冷媒量に変化を及ぼす制御量が変化した場合に、その変化に応じた補正量を前記指示開度に与えることを特徴とする。
蒸発器へと流れ込む冷媒量に変化を及ぼす制御量が変化すると、蒸発器の蒸発能力に見合った適正な膨張弁の指示開度に対する誤差が生じる。そこで、蒸発器へと流れ込む冷媒量に変化を及ぼす制御量が変化した場合に、その変化に応じた補正量を指示開度に与えることとした。
さらに、前記蒸発器へと流れ込む冷媒量に変化を及ぼす前記制御量は、前記圧縮機へ流入する冷媒量を調節する吸込冷媒量調整手段の制御量、前記圧縮機の吐出側と吸込側とをバイパスする冷媒量を調整するホットガスバイパス調整手段の制御量、および前記圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段の制御量の少なくともいずれか一つを含んでいることを特徴とする。
蒸発器へと流れ込む冷媒量に変化を及ぼす制御量としては、圧縮機へ流入する冷媒量を調節する吸込冷媒量調整手段の制御量、圧縮機の吐出側と吸込側とをバイパスする冷媒量を調整するホットガスバイパス調整手段の制御量、および圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段の制御量が挙げられる。
また、本発明の空気調和装置の膨張弁制御方法は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置に対して、前記膨張弁の開度を制御する空気調和装置の膨張弁制御方法において、前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記各膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において得ておき、ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記膨張弁に与えることを特徴とする。
ヒートポンプ運転の場合、蒸発器において蒸発する冷媒量は膨張弁によって制御される。膨張弁の現在開度が予測開度よりも大きい場合には、蒸発器において冷媒が十分に蒸発することができず、液冷媒が圧縮機へと流れ込むおそれがある。
そこで、ヒートポンプ運転時に、予測開度よりも小さい開度を指示開度として膨張弁に与えることとした。これにより、蒸発器に過剰な液冷媒が流れ込むことが回避され、液圧縮が防止される。
そこで、ヒートポンプ運転時に、予測開度よりも小さい開度を指示開度として膨張弁に与えることとした。これにより、蒸発器に過剰な液冷媒が流れ込むことが回避され、液圧縮が防止される。
本発明によれば、膨張弁、高圧膨張弁または主膨張弁を予測開度に対して閉まり方向から制御することとしたので、蒸発器の蒸発能力以上の冷媒が蒸発器に流されることが回避される。したがって、蒸発器から液冷媒が圧縮機へと流れ込むおそれがなく、信頼性の高い空気調和装置を提供することができる。
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図1には、ターボ式の圧縮機(以下単に「圧縮機」という。)を用いたターボ冷凍機1の概略構成図が示されている。同図に示されたターボ冷凍機(空気調和装置)1は、2段圧縮2段膨張のサイクルを構成している。
図1には、ターボ式の圧縮機(以下単に「圧縮機」という。)を用いたターボ冷凍機1の概略構成図が示されている。同図に示されたターボ冷凍機(空気調和装置)1は、2段圧縮2段膨張のサイクルを構成している。
ターボ冷凍機1は、冷媒を圧縮する圧縮機3と、外気である空気と冷媒が熱交換する空気熱交換器5と、冷温水管11が接続された水熱交換器6と、空気熱交換器5と水熱交換器6との間に設けられた中間冷却器7とを備えている。また、中間冷却器7と空気熱交換器5との間の冷媒配管には第1膨張弁(低圧膨張弁)9が、中間冷却器7と水熱交換器6との間の冷媒配管には第2膨張弁(高圧膨張弁)10が、それぞれ設けられている。また、空気熱交換器5と圧縮機3との間には、空気熱交換器5から流出した冷媒の液分を貯留するレシーバ13が設けられている。
圧縮機3は、高圧力比が得られる遠心圧縮機となっている。圧縮機3は、軸線周りに回転する羽根車を備えている。
羽根車の冷媒流れ上流側には、流入する冷媒の流量を調節する入口ベーン(吸込冷媒量調整手段)15が設けられている。この入口ベーン15は、制御部によって制御される入口ベーン駆動モータ(図示せず)によって回転角(制御量)が変更されるようになっており、これにより流入する冷媒流量が調節される。
圧縮機3は、電動機17によって駆動される。電動機17は、制御部(回転数制御手段)によって制御され、インバータによる周波数制御によって回転数が適宜変更され得るようになっている。
羽根車の冷媒流れ上流側には、流入する冷媒の流量を調節する入口ベーン(吸込冷媒量調整手段)15が設けられている。この入口ベーン15は、制御部によって制御される入口ベーン駆動モータ(図示せず)によって回転角(制御量)が変更されるようになっており、これにより流入する冷媒流量が調節される。
圧縮機3は、電動機17によって駆動される。電動機17は、制御部(回転数制御手段)によって制御され、インバータによる周波数制御によって回転数が適宜変更され得るようになっている。
空気熱交換器5は、チューブ5aにフィン5bが取り付けられたフィン・アンド・チューブ式の熱交換器とされており、チューブ5a内を冷媒が流通するようになっている。チューブ5aは、水平方向に延在しており、上下方向に複数本設けられている。各チューブ5aの両端(左右端)は、ヘッダ5eに接続されている。したがって、各チューブ5aを流れる冷媒は上下のチューブ5aと同様に平行に流れる。
空気熱交換器5の上方には、ファン5cが設けられており、このファン5cによってチューブ5a及びフィン5b周りを流れる空気の流れを促進し、熱交換を向上させるようになっている。ファン5cは、インバータモータ5dによって回転数制御される。もちろん、インバータモータ5dに代えて、一定速の電動モータを用いても良い。
このような構成の空気熱交換器5は、空気流れの状態に応じて各チューブ5aにおける熱伝達の状態が異なるものとなる。本実施形態では上方にファン5cが設けられているので、上方のチューブ5aほど熱交換が促進され、下方のチューブ5aほど熱交換が悪くなる傾向にある。したがって、本実施形態のように上方にファン5cが設けられている場合には、下方のチューブ5aほど冷媒蒸発量が少なくなるので、この熱交換量の少ないチューブ5aに合わせて第2膨張弁10の開度制御が行われる。
空気熱交換器5の上方には、ファン5cが設けられており、このファン5cによってチューブ5a及びフィン5b周りを流れる空気の流れを促進し、熱交換を向上させるようになっている。ファン5cは、インバータモータ5dによって回転数制御される。もちろん、インバータモータ5dに代えて、一定速の電動モータを用いても良い。
このような構成の空気熱交換器5は、空気流れの状態に応じて各チューブ5aにおける熱伝達の状態が異なるものとなる。本実施形態では上方にファン5cが設けられているので、上方のチューブ5aほど熱交換が促進され、下方のチューブ5aほど熱交換が悪くなる傾向にある。したがって、本実施形態のように上方にファン5cが設けられている場合には、下方のチューブ5aほど冷媒蒸発量が少なくなるので、この熱交換量の少ないチューブ5aに合わせて第2膨張弁10の開度制御が行われる。
なお、空気熱交換に加えて、チューブ5a及びフィン5bに冷却水を散布するようにして、一層の熱交換の向上を図っても良い。
また、ヒートポンプ運転を示す図1では、空気熱交換器5は蒸発器となっているが、冷房を行う際には凝縮器となる。
また、ヒートポンプ運転を示す図1では、空気熱交換器5は蒸発器となっているが、冷房を行う際には凝縮器となる。
水熱交換器6は、シェル・アンド・チューブ式の熱交換器とされている。水熱交換器6には、冷温水管11が接続されており、この冷温水管11内を流れる水とシェル内の冷媒とが熱交換を行う。冷温水管11は、室内機等の負荷と接続されており、図1のようなヒートポンプ運転を行う場合には温水が流れ、冷房時には冷水が流れる。冷温水管11の上流側には熱交換前の流入水温度T0を計測する流入水温度センサ11aが、冷温水管11の下流側には熱交換後の流出水温度T1を計測する流出水温度センサ11bが、それぞれ設けられている。一般に、暖房時(ヒートポンプ運転時)の流入水温度T0は40℃に、流出水温度T1は45℃に設定される。また、冷房時の流入水温度T0は12℃に、流出水温度T1は7℃に設定される。
なお、ヒートポンプ運転を示す図1では、水熱交換器6は凝縮器となっているが、冷房を行う際には蒸発器となる。
また、図1に示した本実施形態では水熱交換器6はシェルアンドチューブ式となっているが、プレート式としても良く、シェルアンドチューブであっても管内冷媒、シェル内冷温水での適用としても良い。
なお、ヒートポンプ運転を示す図1では、水熱交換器6は凝縮器となっているが、冷房を行う際には蒸発器となる。
また、図1に示した本実施形態では水熱交換器6はシェルアンドチューブ式となっているが、プレート式としても良く、シェルアンドチューブであっても管内冷媒、シェル内冷温水での適用としても良い。
中間冷却器7は、空気熱交換器5と水熱交換器6との間に設けられ、内部に凝縮した液冷媒が貯留される容器となっている。中間冷却器7の内容積は、空気熱交換器5の冷媒流路の内容積の1/10程度、或いは、水熱交換器6の内容積の1/10程度となっている。
中間冷却器7には、圧縮機3の中間段との間に、中間圧冷媒配管7aが接続されている。中間圧冷媒配管7aの下端(冷媒流れの上流端)は、中間冷却器7内の上方空間に位置しており、中間冷却器7内のガス冷媒を吸い込むようになっている。
中間冷却器7では、凝縮器(水熱交換器6)からの高圧液冷媒が蒸発するようになっており、この蒸発潜熱によって中間圧冷媒配管7aを介して圧縮機3の中間段へと導かれるガス冷媒が冷却される。そして、このように冷却されて飽和温度付近とされたガス冷媒は、圧縮機3において低圧から中間段まで圧縮されたガス冷媒と混合され、中間段から圧縮されるガス冷媒を冷却している。
中間冷却器7には、圧縮機3の中間段との間に、中間圧冷媒配管7aが接続されている。中間圧冷媒配管7aの下端(冷媒流れの上流端)は、中間冷却器7内の上方空間に位置しており、中間冷却器7内のガス冷媒を吸い込むようになっている。
中間冷却器7では、凝縮器(水熱交換器6)からの高圧液冷媒が蒸発するようになっており、この蒸発潜熱によって中間圧冷媒配管7aを介して圧縮機3の中間段へと導かれるガス冷媒が冷却される。そして、このように冷却されて飽和温度付近とされたガス冷媒は、圧縮機3において低圧から中間段まで圧縮されたガス冷媒と混合され、中間段から圧縮されるガス冷媒を冷却している。
第1膨張弁9は、空気熱交換器5と中間冷却器7との間に設けられており、液冷媒を絞ることによって等エンタルピー膨張させるものである。第1膨張弁9は、図1のように暖房時には、中間圧の中間冷却器7と低圧の蒸発器(空気熱交換器5)との間に位置するので低圧膨張弁となる。図示しないが、冷房時には、第1膨張弁9は、高圧の凝縮器(空気熱交換器5)と中間圧の中間冷却器7との間に位置することとなり、高圧膨張弁となる。
第2膨張弁10は、水熱交換器6と中間冷却器7との間に設けられており、液冷媒を絞ることによって等エンタルピー膨張させるものである。第2膨張弁10は、図1のように暖房時には、高圧の凝縮器(水熱交換器6)と中間圧の中間冷却器7との間に位置するので高圧膨張弁となる。図示しないが、冷房時には、低圧の蒸発器(水熱交換器6)と中間圧の中間冷却器7との間に位置することとなり、低圧膨張弁となる。
第1膨張弁9および第2膨張弁10は、それぞれ、制御部によってその開度が制御されるようになっている。
制御部は、ターボ冷凍機1の制御盤内の制御基板に設けられており、CPUおよびメモリを備えている。制御部では、外気温、冷媒圧力、冷温水出入口温度等に基づき制御周期(例えば0.5sec)ごとにデジタル演算により各制御量が算出されるようになっている。
また、制御部は、水熱交換器6に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度CV#と、現在の条件から算出される現在開度CVと、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記各膨張弁に与えられる指示開度cvとを各時刻において有している。
また、制御部は、水熱交換器6に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度CV#と、現在の条件から算出される現在開度CVと、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記各膨張弁に与えられる指示開度cvとを各時刻において有している。
予測開度CV#は、設定された流出水温度(暖房時は45℃)、設定時の冷媒循環流量、膨張弁の前後の設定差圧によって決定される。
現在開度CVは、冷温水管11内を現在流れている流入水および流出水の温度をもとに導出される現在の冷媒循環流量、現在の膨張弁の前後の差圧によって決定される。
現在開度CVは、冷温水管11内を現在流れている流入水および流出水の温度をもとに導出される現在の冷媒循環流量、現在の膨張弁の前後の差圧によって決定される。
圧縮機3の吐出側と圧縮機3の吸込側であるレシーバ13との間には、ホットガスバイパス管14aが設けられている。ホットガスバイパス管14aには、冷媒流量を調整するためのホットガスバイパス弁(ホットガスバイパス調整手段)14が設けられている。このホットガスバイパス弁14によって流量が調整された高温高圧の吐出冷媒が、レシーバ13へと導かれ、圧縮機3の吸込側へとバイパスされるようになっている。
次に、上記構成のターボ冷凍機1の動作について説明する。なお、本発明は暖房時(ヒートポンプ運転時)に適用されるものなので、暖房運転についての説明を行い、冷房運転については省略する。
圧縮機3は、電動機17によって駆動され、制御部によるインバータ制御により所定周波数で回転させられる。入口ベーン15は、制御部により、設定温度(例えば、流入水温度40℃、流出水温度45℃を達成するようにその開度が調整されている。
蒸発器(空気熱交換器5)から吸い込まれた低圧ガス冷媒(図2の状態A)は、圧縮機3によって圧縮され、中間圧まで圧縮される(図2の状態B)。中間圧まで圧縮されたガス冷媒は、中間圧冷媒配管7aから流入する中間圧ガス冷媒によって冷却される(図2の状態C)。中間圧ガス冷媒によって冷却されたガス冷媒は、圧縮機3によって更に圧縮され高圧ガス冷媒となる(図2の状態D)。
圧縮機3から吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒配管21aを通り、凝縮器(水熱交換器6)へと導かれる、
凝縮器(水熱交換器6)において、高温高圧のガス冷媒は略等圧的に凝縮し、高圧低温の液冷媒となる(図2の状態E)。この際に得られる凝縮熱によって、冷温水管11内を流れる水が加熱される。これにより、40℃で流入した温水は45℃で負荷側に返送されることになる。
圧縮機3から吐出された高圧ガス冷媒は、冷媒配管21aを通り、凝縮器(水熱交換器6)へと導かれる、
凝縮器(水熱交換器6)において、高温高圧のガス冷媒は略等圧的に凝縮し、高圧低温の液冷媒となる(図2の状態E)。この際に得られる凝縮熱によって、冷温水管11内を流れる水が加熱される。これにより、40℃で流入した温水は45℃で負荷側に返送されることになる。
凝縮器(水熱交換器6)において高圧低温とされた液冷媒は、冷媒配管21bを通り高圧膨張弁(第2膨張弁10)へと導かれ、この高圧膨張弁によって等エンタルピー的に中間圧まで膨張させられる(図2の状態F)。中間圧まで膨張させられた冷媒は、冷媒配管21cを介して中間冷却器7へと導かれる。中間冷却器7において、一部の冷媒は蒸発し(図2の状態Fから状態C)、中間圧冷媒配管7aを介して圧縮機3の中間段へと導かれる。中間冷却器7において蒸発せずに凝縮したままの液冷媒は、中間冷却器7内に貯留される。中間冷却器7内に貯留された中間圧の液冷媒は、冷媒配管21dを介して低圧膨張弁(第1膨張弁9)へと導かれる。中間圧の液冷媒は、低圧膨張弁によって等エンタルピー的に低圧まで膨張させられる(図2の状態G)。
低圧まで膨張させられた冷媒は、蒸発器(空気熱交換器5)において蒸発する(図2の状態Gから状態A)。
蒸発器(空気熱交換器5)において蒸発した低圧ガス冷媒は、レシーバ13を通過した後、圧縮機3の低圧段へと導かれ、再び圧縮される。レシーバ13では、蒸発せずに凝縮したままの液冷媒が貯留される。
低圧まで膨張させられた冷媒は、蒸発器(空気熱交換器5)において蒸発する(図2の状態Gから状態A)。
蒸発器(空気熱交換器5)において蒸発した低圧ガス冷媒は、レシーバ13を通過した後、圧縮機3の低圧段へと導かれ、再び圧縮される。レシーバ13では、蒸発せずに凝縮したままの液冷媒が貯留される。
圧縮機3から吐出された高温高圧のガス冷媒は、その一部がホットガスバイパス管14aを通りホットガスバイパス弁14で冷媒流量が調整された後、レシーバ13を経由して圧縮機3へと導かれるようになっている。これにより、低風量における圧縮機3の旋回失速を回避するようになっている。
次に、制御部による、第1膨張弁9及び第2膨張弁10の制御について説明する。
本発明は、高圧膨張弁(暖房時は第2膨張弁10)の制御について特徴を有するので、主として高圧膨張弁について説明する。
(1)CV#(予測開度)>CV(現在開度)
現在開度CVが予測開度CV#よりも小さい場合、具体的には、暖房時に流入水温度が急激に又はステップ的に低くなった場合には、負荷に対する交換熱量を上げるため、指示開度cvを開くように制御する。この際に、予測開度CV#は、設定温度を達成するため、流入水温度の変化とともに急激に又はステップ的に上昇する。
高圧膨張弁(第2膨張弁10)の指示開度cvは、下式に従って与えられる。
cv=CV+(CV#−CV)×KK+cv#1+cv#2+cv#3 ・・・・(1)
ここで、KKは1よりも小さい定数
このように、指示開度cvとして、現在開度CVと予測開度CV#との差分量の所定割合KKだけ現在開度CVに加えた開度が与えられる。
本発明は、高圧膨張弁(暖房時は第2膨張弁10)の制御について特徴を有するので、主として高圧膨張弁について説明する。
(1)CV#(予測開度)>CV(現在開度)
現在開度CVが予測開度CV#よりも小さい場合、具体的には、暖房時に流入水温度が急激に又はステップ的に低くなった場合には、負荷に対する交換熱量を上げるため、指示開度cvを開くように制御する。この際に、予測開度CV#は、設定温度を達成するため、流入水温度の変化とともに急激に又はステップ的に上昇する。
高圧膨張弁(第2膨張弁10)の指示開度cvは、下式に従って与えられる。
cv=CV+(CV#−CV)×KK+cv#1+cv#2+cv#3 ・・・・(1)
ここで、KKは1よりも小さい定数
このように、指示開度cvとして、現在開度CVと予測開度CV#との差分量の所定割合KKだけ現在開度CVに加えた開度が与えられる。
式(1)のcv#1は、入口ベーン開度の変化に応じた補正量である。このcv#1は、入口ベーン15の開度変化による冷媒流量の変化を補正するように与えられる。なお、ここでいう変化とは、前時刻に対する入口ベーン開度変化を意味する。
入口ベーン開度補正量cv#1は、図4(a)に示すように、入口ベーン開度が小さいほど大きな補正量が与えられ、入口ベーン開度が100%に近くなるにつれて小さな補正量が与えられる。これは、入口ベーン開度の変化による冷媒流量変化に対応している。
制御部は、制御周期ごとに逐次入口ベーン15開度をデジタル演算により把握している。前時刻と比較し、入口ベーン開度が変化していない場合は、入口ベーン開度補正量cv#1は0である。前時刻と比較し、入口ベーン開度が変化した場合は、その入口ベーン開度に応じた補正量cv#1が与えられる。例えば、前時刻と比較して入口ベーン開度が変化し、その時点での開度が50%であれば約1%の補正量が式(1)に加えられる。このように、蒸発器へと流れ込む冷媒量の変化量を考慮し、入口ベーン開度の変化量に応じた補正量が与えられる。具体的には、変化量が開方向でcv#1≧0、変化量が閉方向でcv#1<0とする。
入口ベーン開度補正量cv#1は、図4(a)に示すように、入口ベーン開度が小さいほど大きな補正量が与えられ、入口ベーン開度が100%に近くなるにつれて小さな補正量が与えられる。これは、入口ベーン開度の変化による冷媒流量変化に対応している。
制御部は、制御周期ごとに逐次入口ベーン15開度をデジタル演算により把握している。前時刻と比較し、入口ベーン開度が変化していない場合は、入口ベーン開度補正量cv#1は0である。前時刻と比較し、入口ベーン開度が変化した場合は、その入口ベーン開度に応じた補正量cv#1が与えられる。例えば、前時刻と比較して入口ベーン開度が変化し、その時点での開度が50%であれば約1%の補正量が式(1)に加えられる。このように、蒸発器へと流れ込む冷媒量の変化量を考慮し、入口ベーン開度の変化量に応じた補正量が与えられる。具体的には、変化量が開方向でcv#1≧0、変化量が閉方向でcv#1<0とする。
式(1)のcv#2は、ホットガスバイパス弁14の変化量に応じた補正量である。このcv#2は、ホットガスバイパス弁14の開度変化による冷媒量の変化を補正するように与えられる。なお、ここでいう変化とは、前時刻に対するホットガスバイパス弁開度変化を意味する。
ホットガスバイパス弁補正量cv#2は、図4(b)に示すように、ホットガスバイパス弁開度が約25%のあたりで大きな補正量が与えられ、ホットガスバイパス弁開度が100%に近くなるにつれて小さな補正量が与えられる。これは、ホットガスバイパス弁開度の変化による冷媒流量変化に対応している。
制御部は、制御周期ごとに逐次ホットガスバイパス弁開度をデジタル演算により把握している。前時刻と比較し、ホットガスバイパス弁開度が変化していない場合は、ホットガスバイパス弁補正量cv#2は0である。前時刻と比較し、ホットガスバイパス弁開度が変化した場合は、そのホットガスバイパス弁開度に応じた補正量cv#2が与えられる。例えば、前時刻と比較してホットガスバイパス弁開度が変化し、その時点での開度が25%であれば約5%の補正量が式(1)に加えられる。このように、蒸発器へと流れ込む冷媒量の変化量を考慮し、ホットガスバイパス弁開度の変化量に応じた補正量が与えられる。具体的には、変化量が開方向でcv#2<0、変化量が閉方向でcv#2≧0とする。
ホットガスバイパス弁補正量cv#2は、図4(b)に示すように、ホットガスバイパス弁開度が約25%のあたりで大きな補正量が与えられ、ホットガスバイパス弁開度が100%に近くなるにつれて小さな補正量が与えられる。これは、ホットガスバイパス弁開度の変化による冷媒流量変化に対応している。
制御部は、制御周期ごとに逐次ホットガスバイパス弁開度をデジタル演算により把握している。前時刻と比較し、ホットガスバイパス弁開度が変化していない場合は、ホットガスバイパス弁補正量cv#2は0である。前時刻と比較し、ホットガスバイパス弁開度が変化した場合は、そのホットガスバイパス弁開度に応じた補正量cv#2が与えられる。例えば、前時刻と比較してホットガスバイパス弁開度が変化し、その時点での開度が25%であれば約5%の補正量が式(1)に加えられる。このように、蒸発器へと流れ込む冷媒量の変化量を考慮し、ホットガスバイパス弁開度の変化量に応じた補正量が与えられる。具体的には、変化量が開方向でcv#2<0、変化量が閉方向でcv#2≧0とする。
式(1)のcv#3は、圧縮機3の回転数、すなわち電動機17に与えられる回転数指示値の変化量に応じた補正量である。このcv#3は、圧縮機3の回転数変化による冷媒量の変化を補正するように与えられる。なお、ここでいう変化とは、前時刻に対する回転数変化を意味する。
圧縮機回転数補正量cv#3、図4(c)に示すように、各回転数(rpm)において一定の補正量が与えられるようになっている。これは、圧縮機3の回転数の変化による冷媒流量変化に対応している。
制御部は、制御周期ごとに逐次、圧縮機3の回転数をデジタル演算により把握している。前時刻と比較し、圧縮機回転数が変化していない場合は、圧縮機回転数補正量cv#3は0である。前時刻と比較し、圧縮機回転数が変化した場合は、その圧縮機回転数に応じた補正量cv#3が与えられる。例えば、前時刻と比較して圧縮機回転数が変化した場合には、所定値の補正量が式(1)に加えられる。このように、蒸発器へと流れ込む冷媒量の変化量を考慮し、圧縮機回転数の変化量に応じた補正量が与えられる。具体的には、変化量が増大方向でcv#3≧0、変化量が減少方向でcv#3<0とする。
圧縮機回転数補正量cv#3、図4(c)に示すように、各回転数(rpm)において一定の補正量が与えられるようになっている。これは、圧縮機3の回転数の変化による冷媒流量変化に対応している。
制御部は、制御周期ごとに逐次、圧縮機3の回転数をデジタル演算により把握している。前時刻と比較し、圧縮機回転数が変化していない場合は、圧縮機回転数補正量cv#3は0である。前時刻と比較し、圧縮機回転数が変化した場合は、その圧縮機回転数に応じた補正量cv#3が与えられる。例えば、前時刻と比較して圧縮機回転数が変化した場合には、所定値の補正量が式(1)に加えられる。このように、蒸発器へと流れ込む冷媒量の変化量を考慮し、圧縮機回転数の変化量に応じた補正量が与えられる。具体的には、変化量が増大方向でcv#3≧0、変化量が減少方向でcv#3<0とする。
図3には、時間に対する高圧膨張弁の各開度が示されている。
時刻t1において、暖房時に流入水温度が急激に又はステップ的に低くなった場合には、流出水温度T1を設定温度に維持するように、予測開度CV#をステップ的に上昇させる(図3の破線参照)。指示開度cvには、上式(1)に示すように、現在開度CVと予測開度CV#との差分量の所定割合KKだけ現在開度CVに加えた開度が与えられる。すると、現在開度CVは、徐々に予測開度CV#に漸近するように閉まり方向から予測開度CV#に漸近し、最終的に予測開度CV#に一致する。
時刻t1において、暖房時に流入水温度が急激に又はステップ的に低くなった場合には、流出水温度T1を設定温度に維持するように、予測開度CV#をステップ的に上昇させる(図3の破線参照)。指示開度cvには、上式(1)に示すように、現在開度CVと予測開度CV#との差分量の所定割合KKだけ現在開度CVに加えた開度が与えられる。すると、現在開度CVは、徐々に予測開度CV#に漸近するように閉まり方向から予測開度CV#に漸近し、最終的に予測開度CV#に一致する。
このように、高圧膨張弁の指示開度cvを予測開度CV#よりも小さい値となるように与えているので、現在開度CVは予測開度CV#を超えることがない。したがって、適正値以上の冷媒量が蒸発器に流れ込むことがなく、液圧縮が回避される。
また、補正量として、入口ベーン開度補正量cv#1、ホットガスバイパス弁補正量cv#2及び圧縮機回転数補正量cv#3を与えることとしたので、蒸発器に流れ込む冷媒量が瞬時に変化したとしても、これに対応した適正な指示値を高圧膨張弁に与えることができる。
また、蒸発器における蒸発量を正確にコントロールできるので、圧縮機3に流入する前の冷媒の過熱度を小さくすることができ(従来では3〜4℃あったものが1℃程度になる)、効率を向上させることができる。
(2)CV#(予測開度)<CV(現在開度)
現在開度CVが予測開度CV#よりも大きい場合、具体的には、暖房時に流入水温度が急激に又はステップ的に高くなった場合には、負荷に対する交換熱量を下げるため、指示開度cvを閉めるように制御する。この際に、予測開度CV#は、設定温度を達成するため、流入水温度の変化とともに急激に又はステップ的に変化する。
高圧膨張弁(第2膨張弁10)の指示開度cvは、下式に従って与えられる。
cv=CV#−(CV−CV#)×KK’
+cv#1+cv#2+cv#3
・・・・・(2)
ここで、KK’は1よりも小さい定数
このように指示開度cvを与えることにより、閉まり方向から高圧膨張弁を制御することとなる。
cv#1,cv#2及びcv#3は、式(1)と同様である。
現在開度CVが予測開度CV#よりも大きい場合、具体的には、暖房時に流入水温度が急激に又はステップ的に高くなった場合には、負荷に対する交換熱量を下げるため、指示開度cvを閉めるように制御する。この際に、予測開度CV#は、設定温度を達成するため、流入水温度の変化とともに急激に又はステップ的に変化する。
高圧膨張弁(第2膨張弁10)の指示開度cvは、下式に従って与えられる。
cv=CV#−(CV−CV#)×KK’
+cv#1+cv#2+cv#3
・・・・・(2)
ここで、KK’は1よりも小さい定数
このように指示開度cvを与えることにより、閉まり方向から高圧膨張弁を制御することとなる。
cv#1,cv#2及びcv#3は、式(1)と同様である。
図5には、時間に対する高圧膨張弁の各開度が示されている。
時刻t1において、暖房時に流入水温度が急激に又はステップ的に低くなった場合には、温水出口温度T1を設定温度に維持するように、予測開度CV#をステップ的に降下させる(図5の破線参照)。指示開度cvには、上式(2)に示すように、現在開度CVと前記予測開度CV#との差分量の所定割合KK’だけ予測開度CV#から減じた開度が与えられる。すると、現在開度CVは、即座に予測開度CV#を下回り、予測開度CV#よりも小さめの開度を維持するようになる。そして、時刻t2以降は、CV#<CVとなるので、上式(1)の指示開度cvに基づいて徐々に予測開度CV#に漸近するように上昇し、最終的に予測開度CV#に一致する。
時刻t1において、暖房時に流入水温度が急激に又はステップ的に低くなった場合には、温水出口温度T1を設定温度に維持するように、予測開度CV#をステップ的に降下させる(図5の破線参照)。指示開度cvには、上式(2)に示すように、現在開度CVと前記予測開度CV#との差分量の所定割合KK’だけ予測開度CV#から減じた開度が与えられる。すると、現在開度CVは、即座に予測開度CV#を下回り、予測開度CV#よりも小さめの開度を維持するようになる。そして、時刻t2以降は、CV#<CVとなるので、上式(1)の指示開度cvに基づいて徐々に予測開度CV#に漸近するように上昇し、最終的に予測開度CV#に一致する。
このように、高圧膨張弁の指示開度cvを、予測開度CV#を下回るように絞り気味に設定することとしたので、現在開度CVは予測開度CV#を超えることがない。したがって、適正値以上の冷媒量が蒸発器に流れ込むことがなく、液圧縮が回避される。
また、補正量として、入口ベーン開度補正量cv#1、ホットガスバイパス弁補正量cv#2及び圧縮機回転数補正量cv#3を与えることとしたので、蒸発器に流れ込む冷媒量が瞬時に変化したとしても、これに対応した適正な指示値を高圧膨張弁に与えることができる。
また、蒸発器における蒸発量を正確にコントロールできるので、圧縮機3に流入する前の冷媒の過熱度を小さくすることができ(従来では3〜4℃あったものが1℃程度になる)、効率を向上させることができる。
なお、本実施形態にかかる高圧膨張弁制御は、図6に示したように、中間冷却器に代えてエコノマイザ7’を備えた空気調和装置に対しても適用できる。この場合には、主膨張弁9’を高圧膨張弁のように制御するとよく、好ましくは、主膨張弁9’だけでなく副膨張弁10’も高圧膨張弁のように制御するとよい。
また、本発明は、中間冷却器7やエコノマイザ7’を備えていない構成の空気調和装置に対しても適用できる。すなわち、1段圧縮1段膨張の単段サイクルの空気調和装置の膨張弁に対して、上述の高圧膨張弁制御を適用できる。
また、式(1)のKKおよび式(2)のKK’は、1以下の定数とされているが、運転条件に応じて変化させるようにしても良い。例えば、起動時等のように流出水温度T1の設定値が変更される場合には、この設定値に応じてKK及びKK’を変化させる(暖房運転時、温水出口温度の設定値が55℃とされた場合には、より早く温度上昇するように通常の温水出口温度45℃よりも大きなKKを設定する)。
1 ターボ冷凍機(空気調和装置)
3 圧縮機
5 空気熱交換器(蒸発器)
6 水熱交換器(凝縮器)
7 中間冷却器
9 第1膨張弁(低圧膨張弁)
10 第2膨張弁(高圧膨張弁)
3 圧縮機
5 空気熱交換器(蒸発器)
6 水熱交換器(凝縮器)
7 中間冷却器
9 第1膨張弁(低圧膨張弁)
10 第2膨張弁(高圧膨張弁)
Claims (8)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置において、
前記制御部は、前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において有し、
ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記膨張弁に与えることを特徴とする空気調和装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記凝縮器側からの冷媒を導入するとともに前記圧縮機の中間段へとガス冷媒を供給する1又は複数の中間冷却器と、
前記凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる高圧膨張弁と、前記中間冷却器に貯留された液冷媒を膨張させる低圧膨張弁と、
前記高圧膨張弁および前記低圧膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置において、
前記制御部は、前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記各膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において有し、
ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記高圧膨張弁に与えることを特徴とする空気調和装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられ、該凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる主膨張弁と、
前記凝縮器と前記圧縮機の中間段との間に設けられ、該凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる副膨張弁と、
前記凝縮器から前記主膨張弁へと流れる冷媒と前記副膨張弁によって膨張した冷媒とを熱交換させる一又は複数のエコノマイザと、
前記主膨張弁および前記副膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置において、
前記制御部は、前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記各膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において有し、
ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記主膨張弁に与えることを特徴とする空気調和装置。 - 前記制御部は、前記現在開度が前記予測開度よりも小さい場合、前記現在開度と前記予測開度との差分量の所定割合だけ前記現在開度に対して加えた開度を前記指示開度とすることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の空気調和装置。
- 前記制御部は、前記現在開度が前記予測開度よりも大きい場合、前記現在開度と前記予測開度との差分量の所定割合だけ前記予測開度から減じた開度を前記指示開度とすることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の空気調和装置。
- 前記制御部は、前記蒸発器へと流れ込む冷媒量に変化を及ぼす制御量が変化した場合に、その変化に応じた補正量を前記指示開度に与えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の空気調和装置。
- 前記蒸発器へと流れ込む冷媒量に変化を及ぼす前記制御量は、前記圧縮機へ流入する冷媒量を調節する吸込冷媒量調整手段の制御量、前記圧縮機の吐出側と吸込側とをバイパスする冷媒量を調整するホットガスバイパス調整手段の制御量、および前記圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段の制御量の少なくともいずれか一つを含んでいることを特徴とする請求項6に記載の空気調和装置。
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記凝縮器に貯留された液冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁の開度を制御する制御部と、を備えた空気調和装置に対して、前記膨張弁の開度を制御する空気調和装置の膨張弁制御方法において、
前記凝縮器または前記蒸発器に接続された負荷に応じて設定された設定条件から算出される予測開度と、現在の条件から算出される現在開度と、これら予測開度および現在開度に基づいて算出され、前記各膨張弁に与えられる指示開度とを各時刻において得ておき、
ヒートポンプ運転時に、前記予測開度が急激に又はステップ的に変化した場合、前記予測開度よりも小さい開度を前記指示開度として前記膨張弁に与えることを特徴とする空気調和装置の膨張弁制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005102078A JP2006284034A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 空気調和装置およびその膨張弁制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2005102078A JP2006284034A (ja) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 空気調和装置およびその膨張弁制御方法 |
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