JP5332093B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態に係る空気調和装置1の概略冷媒回路2を図1に示す。
室内ユニット30は、主に、室内熱交換器31および室内ファン32等を有している。
室外ユニット10は、主に、圧縮機11、四路切換弁12、室外熱交換器13、第1電動膨張弁15、受液器16、第2電動膨張弁17、室外ファン26、制御装置23、高圧圧力センサ21、中間圧圧力センサ24、および温度センサ22等を有している。
空気調和装置1の運転動作について、図1を用いて説明する。この空気調和装置1は、上述したように冷房運転および暖房運転を行うことが可能である。
冷房運転時は、四路切換弁12が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機11の吐出側が室外熱交換器13の高温側に接続され、かつ、圧縮機11の吸入側が第2閉鎖弁19に接続された状態となる。また、このとき、第1閉鎖弁18および第2閉鎖弁19は開状態とされる。
暖房運転時は、四路切換弁12が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機11の吐出側が第2閉鎖弁19に接続され、かつ、圧縮機11の吸入側が室外熱交換器13のガス側に接続された状態となっている。また、このとき、第1閉鎖弁18および第2閉鎖弁19は開状態とされる。
本実施の形態に係る空気調和装置1では、制御装置23が、高圧圧力センサ21から送信される高圧圧力情報が臨界圧力未満となった場合、つまり、高圧側冷媒が亜臨界状態となった場合、第1電動膨張弁15を全開状態とし、第1電動膨張弁15から流出する冷媒を飽和状態に近い状態にすることができる。このため、この空気調和装置1では、高圧側冷媒が亜臨界状態となっても安定した受液器液面制御を行うことができる。
(A)
先の実施の形態では、本願発明が1台の室外ユニット10に対して1台の室内ユニット30が設けられるセパレート式の空気調和装置1に応用されたが、本願発明は図5に示される1台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが設けられるマルチ式の空気調和装置101に応用されてもよい。なお、図5において、先の実施の形態に係る空気調和装置1の構成部品と同じ部品については同一の符号を用いている。また、図5において、符号102は冷媒回路を示し、符号110は室外ユニットを示し、符号130a,130bは室内ユニットを示し、符号31a,31bは室内熱交換器を示し、符号32a,32bは室内ファンを示し、符号33a,33bは第2電動膨張弁を示し、符号34a,34bは室内制御装置を示し、符号141,142は連絡配管を示している。なお、かかる場合、制御装置23は、室内制御装置34a,34bを介して第2電動膨張弁33a,33bを制御する。また、本変形例では第2電動膨張弁33a,33bが室内ユニット130a,130bに収容されたが、第2電動膨張弁33a,33bが室外ユニット110に収容されてもかまわない。
先の実施の形態に係る空気調和装置1では、特に言及していなかったが、受液器16と第2電動膨張弁17との間に過冷却熱交換器(内部熱交換器であってもよい)を設けてもよい。なお、かかる場合、第1受液器液面制御では、図6に示されるような冷凍サイクルが実現されるように制御装置23により第1電動膨張弁15の開度が制御される。なお、図6において、A0→B0は圧縮行程を示し、B0→C0は冷却行程を示し、C0→D0は第1膨張行程(第1電動膨張弁15による減圧)を示し、D0→F0は過冷却工程(過冷却熱交換器による冷却)を示し、F0→E3は第2膨張行程(第2電動膨張弁17による減圧)を示し、E3→A0は蒸発行程を示している。また、Kは臨界点を示し、Tmは等温線を示している。つまり、この第1受液器液面制御では、第1電動膨張弁15から流出する冷媒が飽和状態となるように制御装置23が第1電動膨張弁15の開度を制御する。
先の実施の形態に係る空気調和装置1では、第1電動膨張弁15や、受液器16、第2電動膨張弁17などが室外ユニット10に配置されていたが、これらの配置は特に限定されない。例えば、第2電動膨張弁17が室内ユニット30に配置されていてもよい。
先の実施の形態に係る空気調和装置1では、冷媒の減圧手段として電動膨張弁が採用されたが、これに代えて、膨張機などが採用されてもよい。
先の実施の形態に係る空気調和装置1では、特に言及していなかったが、受液器16と圧縮機11の吸入管と接続しガス抜き回路を形成してもよい。かかる場合、ガス抜き回路に電動膨張弁や電磁弁などを設けておくのが好ましい。
先の実施の形態に係る空気調和装置1では中間圧圧力センサ24が設けられたが、中間圧圧力センサ24を取り除いてもよい。かかる場合、第1受液器液面制御時において、例えば、予め、第1電動膨張弁15と第2電動膨張弁17の総開度を圧縮機11の吸入管における過熱度を変数として関数化しておくか或いはその総開度と過熱度との関係を表した制御テーブルを作成する等した上で、第1電動膨張弁15と第2電動膨張弁17の開度比を高圧圧力と第1電動膨張弁入口温度とを変数として関数化しておくこと等が考えられる。このようにすれば、第1電動膨張弁15と第2電動膨張弁17の開度は一義的に決定できる。
先の実施の形態に係る空気調和装置1では、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態へ遷移したことを高圧圧力センサ21によって検知した。しかし、高圧側冷媒が超臨界状態から亜臨界状態に遷移したことを検知する方法は他にも考えられる。例えば、高圧側冷媒が亜臨界状態へ遷移した場合に高圧側冷媒が気液二相状態となる領域、具体的には放熱器の伝熱管の特定領域に2本の温度センサを設置し、その2本の温度センサから得られる温度情報がほぼ一致すれば(例えば、それらの温度情報の差が所定の閾値以下となった場合にほぼ一致と判断する)高圧側冷媒が亜臨界状態に遷移したと判断することができる。また、例えば、高圧側冷媒が超臨界状態であるときに高圧側冷媒が臨界点温度以下にならない領域であって高圧側冷媒が亜臨界状態であるときに高圧側冷媒が飽和温度になる領域、具体的には放熱器の伝熱管の特定領域に温度センサを設置し、その温度センサから得られる温度情報が臨界点温度以下になったときに高圧側冷媒が亜臨界状態に遷移したと判断することができる。なお、かかる場合、温度センサは1本で十分である。
11 圧縮機(圧縮機構)
13 室外熱交換器
15 第1電動膨張弁(第1膨張機構)
16 受液器
17,33a,33b 第2電動膨張弁(第2膨張機構)
21 高圧圧力センサ(圧力検知部)
23 制御装置
31,31a,31b 室内熱交換器
Claims (4)
- 冷媒を圧縮するための圧縮機構(11)と、
前記圧縮機構の冷媒吐出側に接続される放熱器(13)と、
前記放熱器の出口側に接続される第1膨張機構(15)と、
前記第1膨張機構の冷媒流出側に接続される受液器(16)と、
前記受液器の出口側に接続される第2膨張機構(17,33a,33b)と、
前記第2膨張機構の冷媒流出側に接続されると共に前記圧縮機構の冷媒吸入側に接続される蒸発器(31,31a,31b)と、
前記圧縮機構の冷媒吐出側から前記第1膨張機構の冷媒流入側へ流れる冷媒の状態が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合に前記第1膨張機構による減圧の度合いを最小にする制御部(23)と、
前記放熱器の第1特定領域に設けられる第1温度検知部と、
前記放熱器の前記第1特定領域に設けられる第2温度検知部と、
を備え、
前記第1特定領域は、高圧側冷媒が亜臨界状態へ遷移した場合に高圧側冷媒が気液二相状態となる領域であり、
前記制御部は、
高圧側冷媒が超臨界状態のとき、第1膨張機構から流出する冷媒を飽和状態になるように前記第1電動膨張弁および前記第2電動膨張弁を制御する第1受液器液面制御を行い、
前記第1温度検知部によって検知される温度と前記第2温度検知部によって検知される温度との差が所定の閾値以下となった場合に、高圧側冷媒が亜臨界状態へ遷移したと判断し、前記第1膨張機構による減圧の度合いを最小にする第2受液器液面制御を行う、
冷凍装置(1,101)。 - 前記第1膨張機構は、第1膨張弁であり、
前記制御部は、前記第1温度検知部によって検知される温度と前記第2温度検知部によって検知される温度との差が所定の閾値以下となった場合に前記第1膨張弁を全開にする、
請求項1に記載の冷凍装置。 - 冷媒を圧縮するための圧縮機構(11)と、
前記圧縮機構の冷媒吐出側に接続される放熱器(13)と、
前記放熱器の出口側に接続される第1膨張機構(15)と、
前記第1膨張機構の冷媒流出側に接続される受液器(16)と、
前記受液器の出口側に接続される第2膨張機構(17,33a,33b)と、
前記第2膨張機構の冷媒流出側に接続されると共に前記圧縮機構の冷媒吸入側に接続される蒸発器(31,31a,31b)と、
前記圧縮機構の冷媒吐出側から前記第1膨張機構の冷媒流入側へ流れる冷媒の状態が超臨界状態から亜臨界状態に遷移した場合に前記第1膨張機構による減圧の度合いを最小にする制御部(23)と、
前記放熱器の第2特定領域に設けられる第3温度検知部と、
を備え、
前記第2特定領域は、高圧側冷媒が超臨界状態であるときに高圧側冷媒が臨界点温度以下にならない領域であって高圧側冷媒が亜臨界状態であるときに高圧側冷媒が飽和温度になる領域であり、
前記制御部は、
高圧側冷媒が超臨界状態のとき、第1膨張機構から流出する冷媒を飽和状態になるように前記第1電動膨張弁および前記第2電動膨張弁を制御する第1受液器液面制御を行い、
前記第3温度検知部によって検知される温度が前記冷媒の臨界点温度以下になった場合に、高圧側冷媒が亜臨界状態へ遷移したと判断し、前記第1膨張機構による減圧の度合いを最小にする第2受液器液面制御を行う、
冷凍装置。 - 前記第1膨張機構は、第1膨張弁であり、
前記制御部は、前記第3温度検知部によって検知される温度が前記冷媒の臨界点温度以下になった場合に前記第1膨張弁を全開にする、
請求項3に記載の冷凍装置。
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