JP2016053437A - 冷凍サイクル装置、及び、空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、負荷急変環境においても、電動膨張弁の信頼性が損なわれる可能性が高くなることを抑制しつつ、電動膨張弁の開度を適正な開度に制御することができる冷凍サイクル装置を得るものである。また、そのような空気調和装置を得るものである。
【解決手段】本発明に係る冷凍サイクル装置は、運転容量を変化させる圧縮機11と、第1熱交換器と、減圧手段と、第2熱交換器と、が順次接続された冷媒循環回路10を備え、減圧手段は、開度を変化させる電動膨張弁32が流路31に配設された主減圧部30と、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路41、42、43が並列に接続され、複数の流路41、42、43のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替手段が配設された副減圧部40と、を有し、主減圧部30と副減圧部40とは、並列に接続されたものである。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る冷凍サイクル装置は、運転容量を変化させる圧縮機11と、第1熱交換器と、減圧手段と、第2熱交換器と、が順次接続された冷媒循環回路10を備え、減圧手段は、開度を変化させる電動膨張弁32が流路31に配設された主減圧部30と、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路41、42、43が並列に接続され、複数の流路41、42、43のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替手段が配設された副減圧部40と、を有し、主減圧部30と副減圧部40とは、並列に接続されたものである。
【選択図】図1
Description
本発明は、冷凍サイクル装置と、空気調和装置と、に関するものである。
従来の冷凍サイクル装置として、圧縮機と、第1熱交換器と、減圧機構と、第2熱交換器と、が順次接続された冷媒循環回路を備え、制御手段が圧縮機の運転容量(回転数)を変化させることで、緻密な温度調整を行うものがある。減圧機構は、電動膨張弁で構成される。制御手段は、圧縮機の運転容量に対応して、電動膨張弁の開度(流動抵抗)を変化させることで、冷媒流量の調整範囲を拡大する。
そのような冷凍サイクル装置が、例えば、住宅又はオフィスの室内を空調対象とする空気調和装置等のように、負荷が短時間で大きく変動することがほとんど生じない状況で使用される場合には、運転を開始して数十分程度が経過すると、圧縮機の運転容量及び電動膨張弁の開度が安定状態に収束することとなる。一方、そのような冷凍サイクル装置が、例えば、乗客数が数分間隔で大きく変動するような通勤車両の客室内を空調対象とする空気調和装置等のように、負荷が短時間で大きく変動する状況で使用される場合には、負荷の変動に伴って圧縮機の運転容量が大きく変動することとなって、冷凍サイクルの動作圧力及び冷媒分布が安定状態に収束しづらくなる。
そのため、そのような冷凍サイクル装置では、電動膨張弁の開度の一般的な制御方法である、第1熱交換器(凝縮器)の過冷却度又は第2熱交換器(蒸発器)の過熱度を所定範囲内に安定させる制御方法を採用したとしても、冷凍サイクル自体が過渡状態にあることに起因して、第1熱交換器又は第2熱交換器の出口温度がその瞬間の冷媒量分布と相関しない場合が生じることとなって、電動膨張弁の開度が適正な開度に制御されない場合が生じてしまう。
また、そのような冷凍サイクル装置では、電動膨張弁の開度が適正な開度に制御されない場合が生じることを抑制するために、負荷の変動に伴って変動する圧縮機の運転容量に対応するように電動膨張弁の開度を追従させる制御方法を採用したとしても、負荷の変動の激しさに起因して、電動膨張弁の開度の調整幅が大きくなってしまうため、電動膨張弁の故障が生じやすくなって信頼性が損なわれる可能性が高くなってしまう。
そこで、電動膨張弁が流路に配設された主減圧部と、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路が並列に接続され、その複数の流路のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替手段が配設された副減圧部と、を有する減圧手段を採用した冷凍サイクル装置が提案されている。その冷凍サイクル装置では、圧縮機の運転容量に対応して副減圧部の流動抵抗を段階的に変化させることで、主減圧部の電動膨張弁の開度の調整幅を小さくしている(例えば、特許文献1を参照。)。
上述の冷凍サイクル装置では、電動膨張弁が流路に配設された主減圧部と、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路が並列に接続され、その複数の流路のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替手段が配設された副減圧部と、が、直列に接続される。よって、副減圧部の複数の流路における冷媒の流通の有無を切り替えても、電動膨張弁を流通する冷媒の流量は圧縮機の運転容量の100%であり、電動膨張弁の開度の調整幅が圧縮機の運転容量の調整幅と等しくなるため、摺動部の摩耗の進行等によって電磁膨張弁の耐久限界を超える時期を遅くすることができず、電動膨張弁の信頼性が損なわれる可能性が依然高くなってしまう。
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、負荷急変環境においても、電動膨張弁の信頼性が損なわれる可能性が高くなることを抑制しつつ、電動膨張弁の開度を適正な開度に制御することができる冷凍サイクル装置を得るものである。また、そのような空気調和装置を得るものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、運転容量を変化させる圧縮機と、第1熱交換器と、減圧手段と、第2熱交換器と、が順次接続された冷媒循環回路を備え、前記減圧手段は、開度を変化させる電動膨張弁が流路に配設された主減圧部と、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路が並列に接続され、該複数の流路のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替手段が配設された副減圧部と、を有し、前記主減圧部と前記副減圧部とは、並列に接続されたものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、減圧手段が、電動膨張弁が流路に配設された主減圧部と、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路が並列に接続され、その複数の流路のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替手段が配設された副減圧部と、を有し、主減圧部と副減圧部とが、並列に接続される。そのため、電動膨張弁の開度の調整幅を小さくすることが可能であるため、電動膨張弁の信頼性が損なわれる可能性が高くなることが抑制される。
以下、本発明に係る冷凍サイクル装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下では、本発明に係る冷凍サイクル装置が、空気調和装置である場合を説明するが、本発明に係る冷凍サイクル装置が、冷凍サイクルを備えた他の冷凍サイクル装置(例えば、冷蔵庫、冷凍機等)であってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例であり、本発明に係る冷凍サイクル装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。
なお、以下では、本発明に係る冷凍サイクル装置が、空気調和装置である場合を説明するが、本発明に係る冷凍サイクル装置が、冷凍サイクルを備えた他の冷凍サイクル装置(例えば、冷蔵庫、冷凍機等)であってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例であり、本発明に係る冷凍サイクル装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。
実施の形態1.
実施の形態1に係る空気調和装置を説明する。
<空気調和装置の構成>
実施の形態1に係る空気調和装置の構成について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、構成を説明するための図である。
図1に示されるように、空気調和装置1は、空調対象空間2を空調するものであり、冷媒循環回路10を備える。
実施の形態1に係る空気調和装置を説明する。
<空気調和装置の構成>
実施の形態1に係る空気調和装置の構成について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、構成を説明するための図である。
図1に示されるように、空気調和装置1は、空調対象空間2を空調するものであり、冷媒循環回路10を備える。
冷媒循環回路10には、圧縮機11と室外熱交換器12と減圧機構13と室内熱交換器14とアキュムレータ15とが順次接続されており、冷媒が循環することで冷凍サイクルとして機能する。室外熱交換器12は、冷媒と、室外送風機21によって供給される流体(室外空気)と、を熱交換させる。室内熱交換器14は、冷媒と、室内送風機22によって供給される流体(室内空気)と、を熱交換させる。空調対象空間2には、室内熱交換器14と、室内送風機22と、空調対象空間2の空調負荷を推定するための空調負荷推定装置91と、が配設される。室外熱交換器12は、本発明における「第1熱交換器」に相当する。減圧機構13は、本発明における「減圧手段」に相当する。室内熱交換器14は、本発明における「第2熱交換器」に相当する。
圧縮機11の吐出側に流路切替機構が配設され、冷媒循環回路10が冷媒の循環方向を反転するものであってもよい。そのような場合には、凝縮器(放熱器)として作用する熱交換器が、本発明における「第1熱交換器」に相当し、蒸発器として作用する熱交換器が、本発明における「第2熱交換器」に相当する。
減圧機構13は、主減圧部30と副減圧部40とを有し、主減圧部30と副減圧部40とは、冷媒循環回路10に並列に接続される。主減圧部30の流路31には、電動膨張弁32が配設される。電動膨張弁32は、モータ32aによって駆動される。副減圧部40は、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路41、42、43が並列に接続され、その複数の流路41、42、43のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替機構44が配設されたものである。例えば、複数の流路41、42、43のそれぞれの一部は、互いに長さの異なるキャピラリチューブ41a、42a、43aである。また、切替機構44は、複数の流路41、42、43のそれぞれに配設された電磁開閉弁51、52、53であり、複数の流路41、42、43のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を独立して切り替える。切替機構44は、本発明における「切替手段」に相当する。
副減圧部40は、3つ以外の流路が並列に接続されたものであってもよい。また、電磁開閉弁51、52、53は、複数の電磁開閉弁が同時に開状態となるように制御されてもよく、また、1つの電磁開閉弁のみが開状態となるように制御されてもよい。また、切替機構44は、電磁開閉弁51、52、53である場合に限定されず、他の流路切替機構が用いられてもよい。切替機構44が、電磁開閉弁51、52、53である場合には、構造が簡素化されるとともに、制御が簡素化される。
冷媒循環回路10には、圧縮機11の吐出側における冷媒の圧力を検知する吐出側圧力センサ81が配設され、冷凍サイクルの高圧側圧力が検知される。また、冷媒循環回路10には、圧縮機11の吸入側における冷媒の圧力を検知する吸入側圧力センサ82が配設され、冷凍サイクルの低圧側圧力が検知される。また、室外熱交換器12に供給される流体(室外空気)の温度を検知する室外温度センサ83と、室内熱交換器14に供給される流体(室内空気)の温度を検知する室内温度センサ84と、が配設される。吐出側圧力センサ81は、本発明における「第1圧力検知手段」に相当する。吸入側圧力センサ82は、本発明における「第2圧力検知手段」に相当する。室外温度センサ83及び室内温度センサ84のうちの、凝縮器(放熱器)として作用する熱交換器に供給される流体の温度を検知するセンサが、本発明における「第1温度検知手段」に相当する。室外温度センサ83及び室内温度センサ84のうちの、蒸発器として作用する熱交換器に供給される流体の温度を検知するセンサが、本発明における「第2温度検知手段」に相当する。
また、空気調和装置1は、空調能力制御装置92と、電動膨張弁制御装置93と、を備える。空調能力制御装置92は、空調負荷推定装置91からの情報を受けて必要空調能力を決定し、圧縮機11に回転数の制御量を送り、また、電磁開閉弁51、52、53に開閉の指示を送る。電動膨張弁制御装置93は、吐出側圧力センサ81、吸入側圧力センサ82、室外温度センサ83、及び、室内温度センサ84の検出値の情報を受け、また、空調能力制御装置92から圧縮機11の回転数の制御量を受ける。電動膨張弁制御装置93は、これらの情報に基づいて決定した開度の制御量を電動膨張弁32に送る。空調負荷推定装置91、空調能力制御装置92、及び、電動膨張弁制御装置93のそれぞれは、本発明の「制御手段」の一部に相当する。空調負荷推定装置91、空調能力制御装置92、及び、電動膨張弁制御装置93のそれぞれは、例えば、マイコン、マイクロプロセッサユニット等で構成されてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、また、CPU等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
<空気調和装置の動作>
実施の形態1に係る空気調和装置の動作について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、設定動作のフローを説明するための図である。
図2に示されるように、まず、S101において、空調負荷推定装置91は、空調対象空間2における、室内温度の時間変化量、電力使用量、在室人員数等の情報を入手して、今現在どれだけの発熱量(発熱負荷)が空調対象空間2内に生じているかを推定する。
実施の形態1に係る空気調和装置の動作について説明する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、設定動作のフローを説明するための図である。
図2に示されるように、まず、S101において、空調負荷推定装置91は、空調対象空間2における、室内温度の時間変化量、電力使用量、在室人員数等の情報を入手して、今現在どれだけの発熱量(発熱負荷)が空調対象空間2内に生じているかを推定する。
図3は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、空調能力特性を示す図である。なお、図3では、室外温度が33℃で且つ室内温度が26℃である場合の、空調能力特性を示している。また、図3では、空気調和装置1の定格条件が、圧縮機11の回転数の調整範囲が20rps〜100rpsであり、最大冷却能力が10kWである場合の、空調能力特性を示している。
空調負荷推定装置91で推定される発熱量は、空気調和装置1で発揮されるべき冷却能力に等しいため、S102において、空調能力制御装置92は、空調負荷推定装置91で推定される発熱量と、図3に示される空調能力特性と、に基づいて、圧縮機11の回転数を決定する。例えば、空調負荷推定装置91で推定される発熱量が3kWである場合には、圧縮機11の回転数が30rpsに決定され、空調負荷推定装置91で推定される発熱量が7kWの場合には、圧縮機11の回転数が70rpsに決定される。
空調負荷推定装置91で推定される発熱量は、空気調和装置1で発揮されるべき冷却能力に等しいため、S102において、空調能力制御装置92は、空調負荷推定装置91で推定される発熱量と、図3に示される空調能力特性と、に基づいて、圧縮機11の回転数を決定する。例えば、空調負荷推定装置91で推定される発熱量が3kWである場合には、圧縮機11の回転数が30rpsに決定され、空調負荷推定装置91で推定される発熱量が7kWの場合には、圧縮機11の回転数が70rpsに決定される。
図4は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、減圧機構の動作を説明するための図である。
次に、S103において、空調能力制御装置92は、決定した圧縮機11の回転数、つまり圧縮機11の運転容量に応じて、図4に示されるように、電磁開閉弁51、52、53の開閉を決定する。キャピラリチューブ41aは、流路41を流通する冷媒が10%程度の冷却能力を発揮する流量になるような流動抵抗に調整されており、キャピラリチューブ42aは、流路42を流通する冷媒が20%程度の冷却能力を発揮する流量になるような流動抵抗に調整されており、キャピラリチューブ43aは、流路43を流通する冷媒が40%程度の冷却能力を発揮する流量になるような流動抵抗に調整されている。例えば、圧縮機11の回転数が30rps、すなわち圧縮機11の運転容量が30%である場合には、電磁開閉弁51のみが開状態となり、圧縮機11の回転数が70rpsである場合には、電磁開閉弁51及び電磁開閉弁53が開状態となって、50%程度の冷媒流量が流通するように、切替機構44の切替状態が制御される。
次に、S103において、空調能力制御装置92は、決定した圧縮機11の回転数、つまり圧縮機11の運転容量に応じて、図4に示されるように、電磁開閉弁51、52、53の開閉を決定する。キャピラリチューブ41aは、流路41を流通する冷媒が10%程度の冷却能力を発揮する流量になるような流動抵抗に調整されており、キャピラリチューブ42aは、流路42を流通する冷媒が20%程度の冷却能力を発揮する流量になるような流動抵抗に調整されており、キャピラリチューブ43aは、流路43を流通する冷媒が40%程度の冷却能力を発揮する流量になるような流動抵抗に調整されている。例えば、圧縮機11の回転数が30rps、すなわち圧縮機11の運転容量が30%である場合には、電磁開閉弁51のみが開状態となり、圧縮機11の回転数が70rpsである場合には、電磁開閉弁51及び電磁開閉弁53が開状態となって、50%程度の冷媒流量が流通するように、切替機構44の切替状態が制御される。
このように切替機構44の切替状態が制御されることで、圧縮機11の運転容量が短時間で大幅に変動したとしても、電動膨張弁32の開度が、圧縮機11の運転容量の20%程度の冷媒流量となる開度で、ほぼ安定することとなる。つまり、電動膨張弁32は、減圧機構13の微調整を担うように動作することになる。
次に、S104において、電動膨張弁制御装置93は、吐出側圧力センサ81で検知される圧力から、室外熱交換器12の凝縮温度を演算し、凝縮温度と室外温度センサ83で検知される室外温度との差であるΔToutを演算する、又は、吸入側圧力センサ82で検知される圧力から、室内熱交換器14の蒸発温度を演算し、室内温度センサ84で検知される室内温度と蒸発温度との差であるΔTinを演算する。そして、ΔToutが、熱交換器の性能と熱交換量から大凡決定される標準ΔToutと比較して、基準値以上大きい場合、又は、ΔTinが、熱交換器の性能と熱交換量から大凡決定される標準ΔTinと比較して、基準値以上大きい場合に、S105に進んで、電動膨張弁32の開度を増加させる。また、S106において、ΔToutが、熱交換器の性能と熱交換量から大凡決定される標準ΔToutと比較して、基準値以上小さい場合、又は、ΔTinが、熱交換器の性能と熱交換量から大凡決定される標準ΔTinと比較して、基準値以上小さい場合に、S107に進んで、電動膨張弁32の開度を減少させる。
図5及び図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の、電動膨張弁の動作を説明するための図である。
標準ΔTout及び標準ΔTinは、熱交換に必要な温度差であり、圧縮機11の回転数の増加とともに熱交換量が増加することに起因して、図5及び図6に示されるように、圧縮機11の回転数の増加とともに大きくなる特性を有する。そして、電動膨張弁32の開度が適切に調整されていない場合には、実際の温度差であるΔTout又はΔTinが、標準ΔTout又は標準ΔTinと大きく異なる値となってしまう。
標準ΔTout及び標準ΔTinは、熱交換に必要な温度差であり、圧縮機11の回転数の増加とともに熱交換量が増加することに起因して、図5及び図6に示されるように、圧縮機11の回転数の増加とともに大きくなる特性を有する。そして、電動膨張弁32の開度が適切に調整されていない場合には、実際の温度差であるΔTout又はΔTinが、標準ΔTout又は標準ΔTinと大きく異なる値となってしまう。
つまり、電動膨張弁32の開度が小さすぎる場合には、室内熱交換器14(蒸発器)出口の過熱度が大きくなって蒸発圧力が大きく低下することとなって、ΔTinが大きくなり、室外熱交換器12(凝縮器)出口においても、過冷却度が過大となって凝縮圧力が上昇することとなって、ΔToutが大きくなる。そのため、S104において、ΔToutが、標準ΔToutと比較して基準値以上大きい場合、又は、ΔTinが、標準ΔTinと比較して基準値以上大きい場合には、S105に進んで、電動膨張弁32の開度を増加させる。ΔToutが標準ΔToutと比較して基準値以上大きく、且つ、ΔTinが標準ΔTinと比較して基準値以上大きい場合に、S105に進んでもよい。
また、電動膨張弁32の開度が大きすぎる場合には、室外熱交換器12(凝縮器)出口において冷媒が凝縮しきれずに熱交換量が減少することとなって、ΔToutが小さくなり、同様に、室内熱交換器14(蒸発器)出口においても、熱交換量が減少することとなって、ΔTinが小さくなる。そのため、S106において、ΔToutが、標準ΔToutと比較して基準値以上小さい場合、又は、ΔTinが、標準ΔTinと比較して基準値以上小さい場合には、S107に進んで、電動膨張弁32の開度を減少させる。ΔToutが標準ΔToutと比較して基準値以上小さく、且つ、ΔTinが標準ΔTinと比較して基準値以上小さい場合に、S107に進んでもよい。
S105において、電動膨張弁32の開度を増加させると、S108において、空調能力制御装置92は、電動膨張弁32の開度が上限値以上であるかを判定し、上限値以上である場合には、S109において、電磁開閉弁51、52、53の開閉を変更する。例えば、電動膨張弁32の冷媒流量調整範囲が40%を超えるような開度になってしまう場合には、図4に示される、圧縮機11の運転容量が1段階減る側の電磁開閉弁51、52、53の開閉の組合せに変更する。また、S107において、電動膨張弁32の開度を減少させると、S110において、空調能力制御装置92は、電動膨張弁32の開度が下限値以下であるかを判定し、下限値以下である場合には、S111において、電磁開閉弁51、52、53の開閉を変更する。例えば、電動膨張弁32が完全に閉状態となってしまう場合には、図4に示される、圧縮機11の運転容量が1段階増える側の電磁開閉弁51、52、53の開閉の組合せに変更する。
このように制御されることで、電動膨張弁32の調整範囲が、常に適正な範囲、例えば0%〜40%の範囲に維持されることとなり、また、電磁開閉弁51、52、53の何れかに異常が発生して、開状態又は閉状態になったままになっても、圧縮機11の運転容量をシフトして、減圧機構13の減圧動作を継続することが可能となるため、信頼性が向上される。
<空気調和装置の作用>
実施の形態1に係る空気調和装置の作用について説明する。
空気調和装置1では、減圧機構13が、電動膨張弁32が流路31に配設された主減圧部30と、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路41、42、43が並列に接続され、その複数の流路41、42、43のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替機構44が配設された副減圧部40と、を有し、主減圧部30と副減圧部40とが、並列に接続される。
実施の形態1に係る空気調和装置の作用について説明する。
空気調和装置1では、減圧機構13が、電動膨張弁32が流路31に配設された主減圧部30と、冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路41、42、43が並列に接続され、その複数の流路41、42、43のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替機構44が配設された副減圧部40と、を有し、主減圧部30と副減圧部40とが、並列に接続される。
そのため、この構成では、負荷の変動に伴う圧縮機11の運転容量の変動に対応して電動膨張弁32の開度が変化しないように副減圧部40の流路41、42、43を切り替えることが可能であり、電動膨張弁32の信頼性が損なわれる可能性が高くなることが抑制される。また、圧縮機11の運転容量が大きい場合であっても、小型の電動膨張弁32を選定することが可能であるため、空気調和装置1が低コスト化される。
空気調和装置1では、電動膨張弁32を有する減圧機構13が採用されており、負荷の変動に伴って変動する圧縮機11の運転容量に対応するように電動膨張弁32の開度を追従させる制御方法を採用しているため、電動膨張弁32の開度を適正な開度に制御して、不具合の発生頻度を低減することが可能である。
そして、例えば、圧縮機11の回転数を、20rpsから100rpsに変化させ、その数分後に20rpsに戻さなければならないような空調負荷急変環境においても、切替機構44の切替状態が制御されて大凡の流動抵抗に調整された後に、電動膨張弁32の開度が制御されることで、電動膨張弁32の開度の調整幅を低減することが可能であるため、電動膨張弁32の信頼性が損なわれる可能性が高くなることを抑制することが可能である。
また、空気調和装置1では、電動膨張弁32の開度が、室外熱交換器12(凝縮器)又は室内熱交換器14(蒸発器)で熱交換する冷媒と流体との温度差に応じて変化するように制御されており、電動膨張弁32の開度を、吐出側圧力センサ81又は吸入側圧力センサ82で検知される圧力に基づいて制御することが可能である。圧縮機11の運転容量が変更された直後では、冷媒量分布が過渡状態にあるため、冷媒の温度(過冷却度、過熱度等)を検知し、その温度に基づいて電動膨張弁32の開度を制御する場合には、その冷媒量分布が加味されないこととなって、不具合が生じる可能性がある。一方、空気調和装置1では、圧縮機11の運転容量の変化に対する反応速度が早い冷媒の圧力に基づいて電動膨張弁32の開度を制御するため、圧縮機11の運転容量が変更された直後であっても、電動膨張弁32の開度を適正な開度に制御することが可能である。そして、電動膨張弁32によって冷媒の圧力が正常範囲に調整されることとなるため、電動膨張弁32の開度の制御遅れに起因して生じる、冷却能力不足、低圧異常低下に伴う保護停止等の、不具合が生じることを抑制することが可能である。
また、空気調和装置1では、電動膨張弁32の開度が予め設定された調整範囲外になると、切替機構44の切替状態が変更される。そのため、電気的異常等によって、電動膨張弁32及び電磁開閉弁51、52、53のうちの一部の弁が制御不能になった場合においても、正常動作が可能な弁の操作によって流動抵抗を調整することが可能であるため、空気調和装置1の空調運転を継続することが可能である。
なお、特に、空気調和装置1が、鉄道車両等に適用されるものである場合には、振動の激しい環境下で使用されることに起因して、信頼性が損なわれる可能性が高くなることが抑制されるとの効果と、空調運転が継続されるとの効果と、が更に顕著となって、乗客のクレーム回避等の効果が生じる。
1 空気調和装置、2 空調対象空間、10 冷媒循環回路、11 圧縮機、12 室外熱交換器、13 減圧機構、14 室内熱交換器、15 アキュムレータ、21 室外送風機、22 室内送風機、30 主減圧部、31 流路、32 電動膨張弁、32a モータ、40 副減圧部、41、42、43 流路、41a、42a、43a キャピラリチューブ、44 切替機構、51、52、53 電磁開閉弁、81 吐出側圧力センサ、82 吸入側圧力センサ、83 室外温度センサ、84 室内温度センサ、91 空調負荷推定装置、92 空調能力制御装置、93 電動膨張弁制御装置。
Claims (7)
- 運転容量を変化させる圧縮機と、第1熱交換器と、減圧手段と、第2熱交換器と、が順次接続された冷媒循環回路を備え、
前記減圧手段は、
開度を変化させる電動膨張弁が流路に配設された主減圧部と、
冷媒の流動抵抗が互いに異なる複数の流路が並列に接続され、該複数の流路のそれぞれにおける冷媒の流通の有無を切り替える切替手段が配設された副減圧部と、を有し、
前記主減圧部と前記副減圧部とは、並列に接続された、冷凍サイクル装置。 - 前記切替手段は、前記複数の流路のそれぞれに配設された電磁開閉弁である、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記圧縮機と前記電動膨張弁と前記切替手段とを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
前記切替手段の切替状態を、前記圧縮機の運転容量に応じて変化させ、
前記電動膨張弁の開度を、前記第1熱交換器で熱交換する冷媒と流体との温度差、及び、前記第2熱交換器で熱交換する冷媒と流体との温度差、のうちの少なくとも一方に応じて変化させる、請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機の吐出側における冷媒の圧力を検知する第1圧力検知手段と、
前記第1熱交換器で冷媒と熱交換する流体の温度を検知する第1温度検知手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第1圧力検知手段で検知される圧力と、前記第1温度検知手段で検知される温度と、に基づいて、前記電動膨張弁の開度を変化させる、請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機の吸入側における冷媒の圧力を検知する第2圧力検知手段と、
前記第2熱交換器で冷媒と熱交換する流体の温度を検知する第2温度検知手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第2圧力検知手段で検知される圧力と、前記第2温度検知手段で検知される温度と、に基づいて、前記電動膨張弁の開度を変化させる、請求項3又は4に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記電動膨張弁の開度が予め設定された調整範囲外になると、前記切替手段の切替状態が変更される、請求項1〜5の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置である、空気調和装置。
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