JP6704512B2 - 空気調和装置、鉄道車両用空気調和装置および空気調和装置の制御方法 - Google Patents
空気調和装置、鉄道車両用空気調和装置および空気調和装置の制御方法 Download PDFInfo
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Description
特に、このような変動は、回転数をきめ細かく制御可能なインバータ式よりも、機械式容量制御機構を備える圧縮機において顕著である。
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路を有する空気調和装置であって、前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御にて設定される値よりも小さい値に補正する制限処理を開始し、前記制御装置は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力を検出する圧力検出手段の検出結果が第1所定圧力以上であることを前記制限処理の開始条件とするものである。
本発明に係る空気調和装置の制御方法は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路と、前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備えた空気調和装置の制御方法であって、冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御工程と、前記バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御工程にて設定される開度に対して所定開度だけ小さい値に補正する制限工程と、を備え、前記所定開度は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力に基づき設定されるものである。
本発明に係る空気調和装置の制御方法は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路と、前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間と連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、を備えた空気調和装置の制御方法であって、冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御工程と、前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える切り換え要求を検出すると、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御工程にて設定される開度に対して所定開度だけ大きい値に補正する促進工程と、を備え、前記所定開度は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力に基づき設定されるものである。
図1〜図4を参照しながら、本発明の実施の形態1にかかる空気調和装置10について説明する。本実施の形態にかかる空気調和装置10は、図1に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機1と、冷媒を減圧させる電子式膨張弁2と、冷房運転時に凝縮器として機能し、室外の空気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器3と、冷房運転時に蒸発器として機能し、室内の空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器4と、これらを制御する制御装置7とを有する。制御装置7には、空気調和装置10が設けられた室内の温度を測定する室温センサ14、およびユーザが空気調和装置10のオンオフ制御や所望の設定温度Toの入力を行うリモコン15が接続されている。
室内熱交換器4は、室内空気と冷媒との間で熱交換を行う室内用の熱交換器であり、冷房時に室内空気から冷媒に熱を移動する。
高圧冷媒管路26には、圧縮機1から吐出された高圧冷媒の一部が流入する高圧制御冷媒通路21が接続されている。一方、低圧冷媒管路25には、圧縮機1に吸入される低圧冷媒の一部が流入する低圧制御冷媒通路22が接続されている。高圧制御冷媒通路21および低圧制御冷媒通路22は、容量制御機構60に連通する制御圧力導入管23に接続されている。
高圧制御弁8と低圧制御弁9は、いずれも制御装置7に接続されており、その開閉は、制御装置7からの指令に基づいて行われる。制御装置7は、高圧制御弁8または低圧制御弁9のうち、いずれか一方を開弁させ、他方を閉弁させる。高圧制御弁8を閉弁させ低圧制御弁9が開弁させた場合は、制御圧力導入管23に低圧冷媒管路25を流通する低圧冷媒の一部が流入する。一方、高圧制御弁8を開弁させ低圧制御弁9が閉弁させた場合は、制御圧力導入管23に高圧冷媒管路26を流通する高圧冷媒の一部が流入する。
図2に示すように、圧縮機1は、圧縮機1の外郭を構成する密閉容器50を有する。また、圧縮機1は、密閉容器50の内部に、冷媒を圧縮するための摺動部として、固定渦巻体54が設けられた固定スクロール51と、搖動渦巻体55が設けられた搖動スクロール52とを備える。固定渦巻体54と搖動渦巻体55は互いに噛み合うように組み合わされ、組み合わされた固定渦巻体54と搖動渦巻体55によって複数の圧縮室Pが構成されている。中心部の圧縮室Pは、高圧冷媒管路26に連通する。
ΔT=Tr−To・・・(1)
まず、ユーザがリモコン15を操作して空気調和装置10のオン制御を実行すると、圧縮機1が駆動を開始する。圧縮機1が駆動されることで、空気調和装置10による運転が開始される。
制御装置7は、圧縮機1の駆動が開始されると、まず、上記式(1)に基づいて、室温センサ14の検出温度Trとユーザが入力した設定温度Toとの偏差(ΔT)を算出する(ステップS10)。
偏差ΔTが下限値Tl未満でないと判断する場合(ステップS12;NO)、すなわち偏差ΔTが上限値Tu未満且つ下限値Tl以上であると判断する場合は、圧縮機1の運転モードの変更は行わない。この場合、制御装置7は、電子式膨張弁2の開度補正を実施しない。
次に、制御装置7は、空気調和装置10の運転が終了したか否かを判断する(ステップS22)。制御装置7は、空気調和装置10の運転が終了したと判断する場合(ステップS22;YES)、この処理を終了し、空気調和装置10の運転が継続していると判断する場合(ステップS22;NO)、ステップS10に戻ってこの処理を継続する。
この場合、制御装置7は、運転モードをアンロードモードからフルロードモードに切り換えるに先立って、電子式膨張弁2の開度を過熱度SH1から算出される開度に対して所定開度θbを加算補正する促進処理を開始する(タイミングt3)。この促進処理は、所定期間T2に渡って継続する(タイミングt3〜t4)。この間、運転モードはアンロードモードに維持する。
実施の形態2の空気調和装置10の制御方法について、先の図1〜4の他、更に図5、図6を併せ参照して説明する。なお、特に断りの無い場合、同一符号は同一の構成を示し、実施の形態1と同様の処理については、同一のステップ番号を付すことによりその詳細な説明を適宜割愛する。
実施の形態3の空気調和装置10の制御方法について、先の図1〜3の他、更に図7を併せ参照して説明する。なお、特に断りの無い場合、同一符号は同一の構成を示し、実施の形態1と同様の処理については、同一のステップ番号を付すことによりその詳細な説明を適宜割愛する。
・空気調和装置10の起動時に、電子式膨張弁2の開度を所定開度θcに固定するとともに、圧縮機1の運転モードをアンロードモードとするため、空気調和装置10の起動時における圧縮機1内の圧力低下を抑制することができる。従って、空気調和装置10の起動時における液バックおよびオイルフォーミングの発生を抑制することができる。
実施の形態4の空気調和装置10を、図8、図9を用いて説明する。この実施の形態4では、実施の形態1または2で説明した空気調和装置10を鉄道車両に適用した例について説明する。なお、特に断りの無い場合、同一符号は同一の構成を示し、実施の形態1または2と同様の処理については、同一のステップ番号を付すことによりその詳細な説明を適宜割愛する。
同図8に、本実施の形態における空気調和装置10が搭載された車両70の外観図を示す。同図8には、空気調和装置10を車両の屋根上に設置した場合を示しているが、空気調和装置10は、車両の床下に設置してもよい。
・本実施の形態によれば、空気調和装置1の低背化を図ることができるとともに潤滑油31の流出を抑制することができる。
・図10に示すように、本実施の形態における空気調和装置10は、室内熱交換器4から圧縮機1につながる冷媒管路20の途中に設けられたアキュムレータ28と、冷媒流路を切り換える四方弁29と、圧縮機1から吐出された冷媒を圧縮機1の流入側にバイパスするホットガスバイパス27と、ホットガスバイパス路27の流通/非流通を切り換える電磁弁32とを備えるものとすることができる。
Claims (11)
- 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路を有する空気調和装置であって、
前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御にて設定される開度に対して所定開度だけ小さい値に補正する制限処理を開始し、
前記制御装置は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力を検出する圧力検出手段の検出結果に基づき前記所定開度を設定する
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1に記載の空気調和装置であって、
前記所定開度は、前記制限処理の開始時の前記冷媒の圧力が大きいときほど、大きく設定される
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1に記載の空気調和装置であって、
前記制限処理を実行している間、前記冷媒の圧力が監視され、監視結果に基づいて、前記所定開度が調整される
ことを特徴とする空気調和装置。 - 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路を有する空気調和装置であって、
前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御にて設定される値よりも小さい値に補正する制限処理を開始し、
前記制御装置は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力を検出する圧力検出手段の検出結果が第1所定圧力以上であることを前記制限処理の開始条件とする
ことを特徴とする空気調和装置。 - 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路を有する空気調和装置であって、
前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間と連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える切り換え要求を検出すると、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御にて設定される開度に対して所定開度だけ大きい値に補正する促進処理を開始し、その後、前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換え、
前記制御装置は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力を検出する圧力検出手段の検出結果に基づき前記所定開度を設定する
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項5に記載の空気調和装置であって、
前記所定開度は、前記促進処理の開始時の前記冷媒の圧力が小さいときほど、小さく設定される
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項5に記載の空気調和装置であって、
前記促進処理を実行している間、前記冷媒の圧力が監視され、監視結果に基づいて、前記所定開度が調整される
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気調和装置であって、
前記圧縮機の起動時には、前記電子式膨張弁の開度を起動時開度に設定し、前記バイパス弁を開弁状態に設定する
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の空気調和装置を車両に搭載した鉄道車両用空気調和装置であって、
前記圧縮機が水平面に対して傾斜して配置される
ことを特徴とする鉄道車両用空気調和装置。 - 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路と、
前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
を備えた空気調和装置の制御方法であって、
冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御工程と、
前記バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御工程にて設定される開度に対して所定開度だけ小さい値に補正する制限工程と、
を備え、
前記所定開度は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力に基づき設定される
ことを特徴とする空気調和装置の制御方法。 - 圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路と、
前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間と連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
を備えた空気調和装置の制御方法であって、
冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御工程と、
前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える切り換え要求を検出すると、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御工程にて設定される開度に対して所定開度だけ大きい値に補正する促進工程と、
を備え、
前記所定開度は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力に基づき設定される
ことを特徴とする空気調和装置の制御方法。
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