JP6965462B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
本発明は、暖房運転と除霜運転とを同時に行う暖房除霜同時運転モードを有する空気調和装置に関する。
従来、分割された室外熱交換器の各熱交換器部分を交互にデフロストする暖房除霜同時運転モードを有する空気調和装置が提案されている(たとえば、特許文献1、2参照)。この技術では、暖房運転時に蒸発器となる室外熱交換器が複数の熱交換器部分に分割されている。そして、それらの熱交換部分の各々に対応して圧縮機からの吐出ガスをバイパスさせるバイパス回路と、バイパス状態を制御する電磁開閉弁とが設けられている。
上記従来技術では、空気調和装置の暖房運転時に冷凍サイクル自体を逆転させることなく、分割された複数の熱交換部分が交互にデフロスト運転されることにより、ノンストップでの暖房運転が実現されていた。
上記従来技術では、暖房運転を継続しながら同時に分割された複数の熱交換部分を交互に除霜する暖房除霜同時運転を行う場合に、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの切替え時に冷凍サイクル状態の大きな変動が生じる。しかし、冷媒回路を構成するアクチュエータの制御動作が冷媒状態の変動に追従できず、暖房除霜同時運転モード時の暖房能力が低下し、暖房運転を行う室内熱交換器の吹出空気温度の低下による室温の低下が生じて快適性が悪化する課題があった。一方、暖房除霜同時運転モード時の暖房能力を無理に上昇させようとすると、除霜能力が確保できず、信頼性が悪化する課題があった。
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、暖房除霜同時運転モード時に、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの切り替え前後の暖房能力の維持による快適性の維持と、暖房除霜同時運転モード時における適切な除霜能力の確保による信頼性の担保とが両立して実現できる空気調和装置を提供することを目的とする。
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、冷暖切替装置と、室内熱交換器と、減圧装置と、並列室外熱交換器と、を冷媒配管によって配管接続して構成された主回路と、前記圧縮機の吐出配管から分岐された冷媒配管にて前記主回路から分流する冷媒の流量を調整して減圧する除霜冷媒減圧装置と、前記並列室外熱交換器に供給する冷媒の流路を切り替える除霜流路切替装置と、前記除霜流路切替装置と前記冷暖切替装置との間に配置されて前記圧縮機の吸入側に流入する低圧冷媒の逆流を防止する逆流防止装置と、を介して、前記並列室外熱交換器のそれぞれに配管接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部を分流し、前記除霜流路切替装置によって冷媒を導入する流路を切り替えることにより、前記並列室外熱交換器のうちいずれかを除霜対象として選択し、前記除霜冷媒減圧装置によって減圧された除霜冷媒を供給するバイパス回路と、を有した冷媒回路と、空調負荷状態を検出する空調負荷状態検出手段と、前記冷媒回路の動作状態を検出する運転状態検出手段と、前記圧縮機、前記減圧装置、前記除霜冷媒減圧装置及び前記除霜流路切替装置の動作を個別に制御する制御装置と、を備え、室内側では暖房運転を継続しながら、室外側では前記バイパス回路にて前記除霜冷媒を導入し、前記並列室外熱交換器を交互に除霜して暖房運転と除霜運転とを同時に行う暖房除霜同時運転モードを有し、前記制御装置は、前記暖房除霜同時運転モード時に、前記圧縮機、前記減圧装置及び前記除霜冷媒減圧装置を前記空調負荷状態及び前記運転状態に基づいて設定された各々の定時制御目標値に制御するものである。
本発明に係る空気調和装置によれば、制御装置は、暖房除霜同時運転モード時に、圧縮機、減圧装置及び除霜冷媒減圧装置を空調負荷状態及び運転状態に基づいて設定された各々の定時制御目標値に制御する。これにより、空調負荷状態及び運転状態に基づいたフィードバック制御を用いた暖房除霜同時運転モードが実現できる。したがって、暖房除霜同時運転モード時に、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの切り替え前後の暖房能力の維持による快適性の維持と、暖房除霜同時運転モード時における適切な除霜能力の確保による信頼性の担保とが両立して実現できる。
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。
実施の形態1.
<空気調和装置の機器構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100を示す冷媒回路構成図である。図1に示すように、空気調和装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことにより、屋内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置100は、熱源ユニットAと、それに冷媒連絡配管となる液接続配管6及びガス接続配管9を介して並列に接続された1以上の利用ユニットBとから構成されている。実施の形態1では、1台の利用ユニットBが設けられた構成を例に挙げている。
<空気調和装置の機器構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100を示す冷媒回路構成図である。図1に示すように、空気調和装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことにより、屋内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置100は、熱源ユニットAと、それに冷媒連絡配管となる液接続配管6及びガス接続配管9を介して並列に接続された1以上の利用ユニットBとから構成されている。実施の形態1では、1台の利用ユニットBが設けられた構成を例に挙げている。
空気調和装置100に用いられる冷媒としては、たとえば、R410A、R407C、R404A又はR32などのHFC冷媒、R1234yf/zeなどのHFO冷媒、それらを混合した混合冷媒、あるいは、二酸化炭素(CO2)炭化水素、ヘリウム又はプロパンのような自然冷媒などがある。
<利用ユニットB>
利用ユニットBは、屋内の天井に埋め込まれたり、天井に吊り下げられたりし、あるいは屋内の壁面に壁掛けなどにより設置されている。利用ユニットBは、液接続配管6及びガス接続配管9を介して熱源ユニットAに接続され、冷媒回路の一部を構成している。
利用ユニットBは、屋内の天井に埋め込まれたり、天井に吊り下げられたりし、あるいは屋内の壁面に壁掛けなどにより設置されている。利用ユニットBは、液接続配管6及びガス接続配管9を介して熱源ユニットAに接続され、冷媒回路の一部を構成している。
利用ユニットBは、冷媒回路の一部である室内側の冷媒回路を構成し、室内送風装置8と、利用側熱交換器である室内熱交換器7とを備える。
室内熱交換器7は、ここでは伝熱管と多数のフィンとによって構成されるクロスフィン式のフィンアンドチューブ型熱交換器からなる。室内熱交換器7は、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内の空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内の空気を加熱する。
室内送風装置8は、室内熱交換器7に供給する空気の流量を変更可能なファンである。室内送風装置8は、たとえば、図示しないDCモータによって駆動される遠心ファン又は多翼ファンなどから構成されている。室内送風装置8は、利用ユニットB内に室内空気を吸入し、室内熱交換器7によって冷媒との間で熱交換した空気を調和空気として室内に供給する。
利用ユニットBには、各種センサが設置されている。すなわち、室内熱交換器7の液側には、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度である暖房運転時における過冷却液温度Tco又は冷房運転時における蒸発温度Teに対応する冷媒温度を検出する液側温度センサ205が設けられている。室内熱交換器7には、気液二相状態の冷媒の温度である暖房運転時における凝縮温度Tc又は冷房運転時における蒸発温度Teに対応する冷媒温度を検出するガス側温度センサ207が設けられている。利用ユニットBの室内空気の吸入口側には、利用ユニットB内に流入する室内空気の温度を検出する室内温度センサ206が設けられている。なお、ここでは液側温度センサ205、ガス側温度センサ207及び室内温度センサ206は、いずれもサーミスタから構成されている。室内送風装置8の動作は、運転制御手段としての制御装置30によって制御される。
<熱源ユニットA>
熱源ユニットAは、屋外に設置され、液接続配管6及びガス接続配管9を介して利用ユニットBに接続され、冷媒回路の一部を構成している。
熱源ユニットAは、屋外に設置され、液接続配管6及びガス接続配管9を介して利用ユニットBに接続され、冷媒回路の一部を構成している。
熱源ユニットAは、圧縮機1と、冷暖切替装置2と、熱源側熱交換器である室外熱交換器3を構成した第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bと、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bと、減圧装置5a及び減圧装置5bと、インジェクション冷媒減圧装置5cと、レシーバ11と、内部熱交換器13とを備える。これらは、熱源ユニットAの冷媒回路のうち主回路に設けられている。
熱源ユニットAは、除霜冷媒減圧装置14と、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bと、逆流防止装置16とを備える。これらは、熱源ユニットAの冷媒回路のうちバイパス回路に設けられている。
圧縮機1は、周波数といった運転容量を変更可能な圧縮機であり、ここではインバータによって制御される図示しないモータによって駆動される容積式圧縮機を用いている。ここで、圧縮機1は、圧縮室における圧縮行程の中間部分に冷媒導入のためのインジェクションが可能となるポートを有する。たとえば、液状又は液と気体とが混合した冷媒が所定のインジェクション圧でインジェクションされることにより、吐出温度の過昇温が防止できる。圧縮機1は、ここでは1つのみの例を挙げるが、これに限定されず、利用ユニットBの接続台数などに応じて2以上の圧縮機1が並列に接続されても良い。
冷暖切替装置2は、冷媒の流れの方向を切り替える弁である。冷暖切替装置2は、冷房運転時に、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bを圧縮機1にて圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器7を第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bにおいて凝縮される冷媒の蒸発器として機能させる。このために、冷暖切替装置2は、圧縮機1の吐出側と第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのガス側とを接続するとともに、圧縮機1の吸入側とガス接続配管9側とを接続するように冷媒流路を切り替える。この場合は、図1に示す冷暖切替装置2が破線で示される状態である。
冷暖切替装置2は、暖房運転時に、室内熱交換器7を圧縮機1にて圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bを室内熱交換器7にて凝縮される冷媒の蒸発器として機能させる。このために、冷暖切替装置2は、圧縮機1の吐出側とガス接続配管9側とを接続するとともに、圧縮機1の吸入側と第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのガス側とを接続するように冷媒流路を切り替える。この場合は、図1に示す冷暖切替装置2が実線で示される状態である。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の室外熱交換器3を示す構成図である。図2に示すように、室外熱交換器3は、たとえば、伝熱管と多数のフィンとによって構成されるクロスフィン式のフィンアンドチューブ型の熱交換器からなる。室外熱交換器3は、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。室外熱交換器3は、複数の並列熱交換器、ここでは2つの第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bに分割されている。
第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bは、熱源ユニットAの筐体内に上下方向に伸びる室外熱交換器3を分割して構成されている。その分割は、左右に分割されても良い。しかし、左右に分割すると、並列熱交換器のそれぞれへの冷媒入口が左右両端になり、配管接続が複雑になる。このため、図示のように、上下方向に分割することが好ましい。よって、室外熱交換器3は、熱源ユニットAの筐体内に2つの第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bが上下方向に積載された状態で収納されている。
図1に示すように、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bのそれぞれは、室外熱交換器3に供給する空気の流量を変更可能なファンであり、たとえば、図示しないDCモータによって駆動されるプロペラファンから構成されている。第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bのそれぞれは、熱源ユニットA内に室外空気を吸入し、室外熱交換器3によって冷媒との間で熱交換した空気を室外に排出する。第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bは、ここでは2つ用いられて構成されている。第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bは、熱源ユニットAの筐体内に、2つの第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのそれぞれに室外空気を送風するように配置されている。
レシーバ11は、液冷媒を貯留する冷媒容器である。レシーバ11は、冷凍サイクルの運転中に余剰となった液冷媒を貯留するとともに気液分離機能を合わせて有する。レシーバ11内には、図示しない内部熱交換器が内蔵されている。内部熱交換器は、冷暖切替装置2と圧縮機1の吸入部とを接続するガス接続配管9を循環する冷媒と、レシーバ11内に貯留されている液冷媒とを熱交換するように冷媒配管が接続されて構成されている。
減圧装置5a及び減圧装置5bは、冷媒回路内を流れる冷媒の流量を調整して減圧する。減圧装置5a及び減圧装置5bは、熱源ユニットAの液側に接続されて配置されている。減圧装置5a及び減圧装置5bは、それらを繋ぐ冷媒流路の間にレシーバ11を介在させている。
このように、熱源ユニットAには、圧縮機1と、冷暖切替装置2と、減圧装置5a及び減圧装置5bと、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bと、を冷媒配管によって配管接続して構成された主回路が構成されている。この主回路には、利用ユニットBの室内熱交換器7も構成要素として含まれ、同じく冷媒配管で接続されている。
冷媒回路には、減圧装置5a及び減圧装置5bの間の冷媒流路の冷媒の一部を圧縮機1にインジェクションするためのインジェクション流路を構成した第1バイパス配管21が設けられている。つまり、主回路には、圧縮機1から室内熱交換器7を流通した冷媒配管から分岐して圧縮機1に主回路から分流した冷媒をインジェクションする第1バイパス配管21が設けられている。
第1バイパス配管21の一端は、減圧装置5a及び減圧装置5bの間の冷媒配管の一部を分岐して設けられている。第1バイパス配管21の他端は、内部熱交換器13を介して圧縮機1の圧縮途中の圧縮室に連通するインジェクションポートに接続されている。第1バイパス配管21の途中には、第1バイパス配管21を流れる冷媒の流量を調整して減圧するためのインジェクション冷媒減圧装置5cが配置されている。インジェクション冷媒減圧装置5cは、たとえば電磁弁と毛細管といったキャピラリーチューブとで構成され、電磁弁のON又はOFFによる開閉動作によって第1バイパス配管21を流れる冷媒の流量を調整する。
冷媒回路には、圧縮機1から吐出する冷媒の一部を室外熱交換器3に供給するための第2バイパス配管22が設けられている。第2バイパス配管22の一端は、圧縮機1と冷暖切替装置2との間の冷媒配管の一部を分岐して設けられている。第2バイパス配管22の他端は、分割された室外熱交換器3、つまり第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれのガス側の冷媒配管に接続されている。
第2バイパス配管22には、第2バイパス配管22を流れる冷媒の流量を調整して減圧するための除霜冷媒減圧装置14が配置されている。第2バイパス配管22には、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれのガス側の冷媒配管に至るまでに除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bの高圧側の冷媒配管が接続されている。除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bの低圧側の冷媒配管は、第1接続配管41を介して冷暖切替装置2とレシーバ11との間の冷媒配管に接続されている。
除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、冷媒の流れ方向を切り替える弁である。除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、冷房運転時に、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれを圧縮機1にて圧縮される冷媒の凝縮器として機能させる。このために、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、圧縮機1の吐出側と第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれのガス側とを接続するように冷媒流路を切り替える。この場合は、図1に示す除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bでは、破線の状態である。
除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、暖房運転時に、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれを室内熱交換器7にて凝縮される冷媒の蒸発器として機能させる。このために、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、圧縮機1の吸入側と第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれのガス側とを接続するように冷媒流路を切り替える。この場合は、図1に示す除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bでは、実線の状態である。
なお、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、冷暖切替装置2のような通常の四方弁の使い方とは異なり、4箇所の流路口のうち1箇所を閉止した状態、つまり三方弁として使用する。たとえば、図1に示す除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bでは、左側の流路口を閉止している。
冷媒回路には、冷暖切替装置2と第2バイパス配管22とを接続する第2接続配管42が設けられている。第2接続配管42には、逆流防止装置16が配置されている。逆流防止装置16が配置されることにより、低圧冷媒が冷暖切替装置2を経由して第2バイパス配管22側へ流れ込む逆流状態が防止できる。
このように、除霜冷媒減圧装置14は、圧縮機1の吐出配管から分岐された冷媒配管にて主回路から分流する冷媒の流量を調整して減圧する。除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれに供給する冷媒の流路を切り替える。逆流防止装置16は、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bそれぞれと冷暖切替装置2との間の冷媒配管に配置され、圧縮機1の吸入側に流入する低圧冷媒の逆流を防止する。除霜冷媒減圧装置14、除霜流路切替装置15a、除霜流路切替装置15b及び逆流防止装置16は、冷媒回路のうちバイパス回路に配置されている。
バイパス回路では、除霜冷媒減圧装置14、除霜流路切替装置15a、除霜流路切替装置15b及び逆流防止装置16が第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれに配管接続され、圧縮機1から吐出された冷媒の一部を分流している。バイパス回路では、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bそれぞれによって冷媒を導入する流路を切り替えることにより、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのうちいずれかを除霜対象として選択する。バイパス回路では、除霜対象側の第1並列室外熱交換器3a又は第2並列室外熱交換器3bに除霜冷媒減圧装置14によって減圧された除霜冷媒を供給する。
熱源ユニットAには、各種センサが設置されている。すなわち、圧縮機1には、吐出温度Tdを検出する吐出温度センサ201が設けられている。第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれには、気液二相状態の冷媒の温度である冷房運転時における凝縮温度Tc又は暖房運転時における蒸発温度Teに対応する冷媒温度を検出するガス側温度センサ202a及びガス側温度センサ202bが設けられている。第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bそれぞれの液側には、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検出する液側温度センサ204a及び液側温度センサ204bが設けられている。熱源ユニットAの室外空気の吸入口側には、筐体内に流入する室外空気の温度、すなわち外気温度Taを検出する外気温検出手段としての外気温度センサ203a及び外気温度センサ203bが設けられている。
ここで、ガス側温度センサ202a、外気温度センサ203a及び液側温度センサ204aは、分割された一方の第1並列室外熱交換器3aに対応して設置されている。ガス側温度センサ202b、外気温度センサ203b及び液側温度センサ204bは、分割された他方の第2並列室外熱交換器3bに対応して設置されている。吐出温度センサ201、ガス側温度センサ202a、ガス側温度センサ202b、外気温度センサ203a、外気温度センサ203b、液側温度センサ204a及び液側温度センサ204bは、いずれもサーミスタから構成されている。
圧縮機1、冷暖切替装置2、第1室外送風装置4a、第2室外送風装置4b、減圧装置5a、減圧装置5b、インジェクション冷媒減圧装置5c、除霜冷媒減圧装置14、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bの各機械要素の動作は、運転制御手段である制御装置30によって制御される。
なお、インジェクション冷媒減圧装置5cは、たとえば電磁弁とキャピラリーチューブとで構成されるような場合であり、ON又はOFF動作による単純な開閉動作のみで第1バイパス配管21を流れる冷媒の流量を調整する。しかし、インジェクション冷媒減圧装置5cは、これに限定されない。インジェクション冷媒減圧装置5cは、細かい開度調整が可能な電子膨張弁で構成されて流量を調整しても良い。
図3は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100を示す制御ブロック図である。図3には、空気調和装置100の計測制御を行う制御装置30と、制御装置30に接続される運転情報及び冷媒回路を構成するアクチュエータ類の接続構成とを表している。
制御装置30は、空気調和装置100に内蔵されている。ここでは、制御装置30は、熱源ユニットAに1つ設けられた例を挙げる。制御装置30は、測定部30aと、演算部30bと、駆動部30cと、記憶部30dと、判定部30eとを備える。
測定部30aには、各種センサ類により検出された運転情報が入力され、圧力、温度又は周波数などの運転状態量が測定される。測定部30aで計測された運転状態量は、演算部30bに入力される。
演算部30bは、測定部30aで測定された運転状態量に基づき、予め与えられた式などを用い、たとえば飽和圧力、飽和温度及び密度などの冷媒物性値を演算する。演算部30bは、測定部30aで測定された運転状態量に基づき、演算処理を行う。この演算処理は、CPUなどの処理回路によって実行される。
駆動部30cは、演算部30bの演算結果に基づき、圧縮機1、冷暖切替装置2、第1室外送風装置4a、第2室外送風装置4b、減圧装置5a、減圧装置5b、インジェクション冷媒減圧装置5c、除霜冷媒減圧装置14、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bを駆動する。
記憶部30dは、演算部30bによって得られた結果、予め定められた定数、機器及びその構成要素の仕様値並びに冷媒の飽和圧力、飽和温度及び密度などの物性値を計算する関数式又はテーブルといった関数表などを記憶している。記憶部30d内のこれらの記憶内容は、必要に応じて参照又は書き換えできる。記憶部30dには、制御プログラムが記憶され、記憶部30d内のプログラムに従って制御装置30が空気調和装置100を制御する。
これにより、制御装置30は、圧縮機1、冷暖切替装置2、第1室外送風装置4a、第2室外送風装置4b、減圧装置5a、減圧装置5b、インジェクション冷媒減圧装置5c、除霜冷媒減圧装置14、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bの動作を個別に制御する。
判定部30eは、演算部30bによって得られた結果に基づき、大小の比較又は判定などの処理を行う。
測定部30a、演算部30b、駆動部30c及び判定部30eは、たとえばマイコンによって構成されている。記憶部30dは、半導体メモリ等によって構成されている。
なお、上述では制御装置30は、空気調和装置100に内蔵する構成を例に挙げた。しかし、本発明はこれに限られない。制御装置30として、熱源ユニットAにメイン制御部を設け、利用ユニットBに制御部の機能の一部を有するサブ制御部を設け、メイン制御部とサブ制御部との間でデータ通信が行われて連携処理を行う構成でも良い。制御装置30は、利用ユニットBに全ての機能を持つ制御部を設置する構成でも良い。制御装置30は、熱源ユニットA及び利用ユニットBの外部に制御部を別に配置する形態でも良い。
<空気調和装置100の基本運転動作>
空気調和装置100の各運転モードにおける動作を説明する。
空気調和装置100の各運転モードにおける動作を説明する。
<冷房運転>
図4は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷房運転モード時の冷媒の状態遷移を示すP−h線図である。冷房運転の動作について、図1及び図4を用いて説明する。
図4は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷房運転モード時の冷媒の状態遷移を示すP−h線図である。冷房運転の動作について、図1及び図4を用いて説明する。
冷房運転時には、冷暖切替装置2が図1に示す破線の状態、すなわち圧縮機1の吐出側が室外熱交換器3のガス側に接続され、かつ、圧縮機1の吸入側が室内熱交換器7のガス側に接続された状態である。このときに、除霜冷媒減圧装置14は、全開の状態である。除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、冷暖切替装置2と同様に図1に示す破線の状態である。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷暖切替装置2を経由し、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bを経由し、凝縮器である室外熱交換器3に至る。第2接続配管42では、冷媒が逆流防止装置16にせき止められる。室外熱交換器3では、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの送風作用によって冷媒が凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。凝縮液化した高圧低温の冷媒は、減圧装置5aで減圧されて中圧二相冷媒となり、レシーバ11を経由し、減圧装置5bで更に減圧され、液接続配管6を経由して利用ユニットBに送られる。利用ユニットBに送られた冷媒は、室内熱交換器7に送られる。減圧された二相冷媒は、蒸発器である室内熱交換器7にて室内送風装置8の送風作用によって蒸発し、低圧のガス冷媒となる。低圧ガス冷媒は、冷暖切替装置2を経由し、レシーバ11にて減圧装置5aと減圧装置5bとの間の中圧二相冷媒と熱交換した後に、再び圧縮機1に吸入される。
ここで、熱源ユニットAから利用ユニットBに送られる減圧装置5aで減圧された低温の中圧二相冷媒は、レシーバ11内で飽和液冷媒となった後に、冷暖切替装置2と圧縮機1吸入側との間を循環する更に低温の低圧冷媒との熱交換によって過冷却される。図4での点D→点E→点Fの変化である。これと同時に、低圧冷媒は、熱交換によって過熱されて低圧の過熱ガス冷媒となって圧縮機1に流入する。図4での点H→点Aの変化である。このようなレシーバ11における熱交換作用により、室内熱交換器7に流入する冷媒のエンタルピが小さくなり、室内熱交換器7の出入口のエンタルピ差が大きくなる。これにより、所定能力を得るために必要な冷媒循環量が小さくなり、圧力損失が低減されることにより、冷凍サイクル回路のCOPが向上できる。同時に、圧縮機1に流入する低圧冷媒が過熱ガス状態となるため、圧縮機1への液冷媒の過剰流入による液バック状態が回避できる。
減圧装置5aでは、室外熱交換器3の出口における冷媒の過冷却度を所定値になるように開度が調整され、冷媒の流量が制御されている。このため、室外熱交換器3において凝縮された液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。室外熱交換器3の出口における冷媒の過冷却度は、液側温度センサ204a及び液側温度センサ204bの検出値からガス側温度センサ202a及びガス側温度センサ202bでの冷媒の凝縮温度Tc相当を引いた値で検出する。ここで、冷媒の過冷却度は、第1並列室外熱交換器3a又は第2並列室外熱交換器3bのどちらかの温度センサ、つまりガス側温度センサ202a又はガス側温度センサ202bと、液側温度センサ204a又は液側温度センサ204bとのそれぞれのいずれかを代表として用いて検出しても良い。また、これらの両方の平均値を用いて検出しても良い。
減圧装置5bでは、圧縮機1の吐出冷媒温度が所定値になるように開度が調整され、室内熱交換器7を循環する冷媒の流量が制御される。このため、圧縮機1から吐出された吐出ガス冷媒は、所定の温度状態となる。圧縮機1の吐出冷媒の温度は、圧縮機1の吐出温度センサ201もしくは圧縮機1のシェル温度センサ208で検出する。このような減圧装置5bの制御により、室内熱交換器7に利用ユニットBの設置された空調空間において要求される運転負荷に応じた流量の冷媒が流れる。
冷房運転時には、インジェクション冷媒減圧装置5cが全閉の状態とされ、圧縮機1へのインジェクションはしない。
<暖房運転>
図5は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房運転モード時の冷媒の状態遷移を示すP−h線図である。暖房運転の動作について、図1及び図5を用いて説明する。
図5は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房運転モード時の冷媒の状態遷移を示すP−h線図である。暖房運転の動作について、図1及び図5を用いて説明する。
暖房運転時には、冷暖切替装置2が図1に示す実線の状態、すなわち圧縮機1の吐出側が室内熱交換器7のガス側に接続され、かつ、圧縮機1の吸入側が室外熱交換器3のガス側に接続された状態である。このときに、除霜冷媒減圧装置14は、全開の状態である。除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、冷暖切替装置2と同様に図1に示す実線の状態である。
圧縮機1から吐出した高温高圧のガス冷媒は、冷暖切替装置2及びガス接続配管9を経由し、利用ユニットBに送られ、凝縮器である室内熱交換器7に至る。室内熱交換器7では、室内送風装置8の送風作用によって冷媒が凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。凝縮液化した高圧低温の冷媒は、液接続配管6を経由して熱源ユニットAに送られる。熱源ユニットAに送られた冷媒は、減圧装置5bで減圧されて中圧二相冷媒となり、レシーバ11を経由し、減圧装置5aで更に減圧され、室外熱交換器3に送られる。減圧された二相冷媒は、蒸発器である室外熱交換器3にて第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの送風作用によって蒸発し、低圧のガス冷媒となる。低圧ガス冷媒は、除霜流路切替装置15a、除霜流路切替装置15b及び第1接続配管41を経由し、レシーバ11にて減圧装置5aと減圧装置5bとの間の中圧二相冷媒と熱交換した後に、再び圧縮機1に吸入される。
ここで、利用ユニットBから熱源ユニットAに送られて減圧装置5bで減圧された低温の中圧二相冷媒は、レシーバ11内で飽和液冷媒となった後に、冷暖切替装置2と圧縮機1の吸入側との間を循環する更に低温の低圧冷媒との熱交換によって過冷却される。図5での点D→点E→点Fの変化である。これと同時に、低圧冷媒は、熱交換によって過熱されて低圧の過熱ガス冷媒となって圧縮機1に流入する。図5での点H→点Aの変化である。このようなレシーバ11における熱交換作用により、室外熱交換器3に流入する冷媒のエンタルピが小さくなり、室外熱交換器3の出入口のエンタルピ差が大きくなる。これにより、所定能力を得るために必要な冷媒循環量が小さくなり、圧力損失が低減されることにより、冷凍サイクルのCOPが向上できる。同時に、圧縮機1に流入する低圧冷媒が過熱ガス状態となるため、圧縮機1への液冷媒の過剰流入による液バック状態が回避できる。
インジェクション冷媒減圧装置5cは、圧縮機1の吐出冷媒の過昇温を防止するために、第1バイパス配管21を介して圧縮機1にインジェクションする冷媒の流量を制御する。減圧装置5bで減圧された後の冷媒の一部が第1バイパス配管21に分流され、インジェクション冷媒減圧装置5cで二相冷媒に減圧される。図5での点E→点Iの変化である。インジェクション冷媒減圧装置5cで減圧された二相冷媒は、内部熱交換器13にて減圧装置5bで減圧された冷媒と熱交換されることにより、液とガスとの割合におけるガス比率が高い、つまり乾き度が高い二相冷媒となる。図5での点I→点Jの変化である。この乾き度が高い二相冷媒は、第1バイパス配管21を介して圧縮機1にインジェクションされる。これにより、圧縮機1の吐出冷媒の温度の上昇が抑制できるため、低外気温条件においても圧縮機1が運転周波数が高い状態で運転でき、インジェクションをしない場合と比較して低外気温条件での暖房能力が向上できる。
減圧装置5bでは、室内熱交換器7の出口における冷媒の過冷却度が所定値になるように開度が調整され、室内熱交換器7を流れる冷媒の流量が制御されている。このため、室内熱交換器7において凝縮された液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。室内熱交換器7の出口における冷媒の過冷却度は、液側温度センサ205の検出値からガス側温度センサ207での冷媒の凝縮温度Tc相当を引いた値で検出する。
減圧装置5aでは、圧縮機1の吐出冷媒の過熱度が所定値になるように開度が調整され、室外熱交換器3を循環する冷媒の流量が制御されている。このため、圧縮機1から吐出された吐出ガス冷媒は、所定の温度状態となる。圧縮機1の吐出冷媒の過熱度は、圧縮機1の吐出温度センサ201もしくは圧縮機1のシェル温度センサ208の検出値からガス側温度センサ207である冷媒の凝縮温度Tc相当を引いた値で算出する。このような減圧装置5aの制御により、室内熱交換器7に利用ユニットBが設置された空調空間において要求される運転負荷に応じた流量の冷媒が流れる。
なお、ここでは冷媒の凝縮温度として各熱交換器に設置された温度センサの検出値を用いた。しかし、圧縮機1の吐出側に圧力センサを設置して冷媒の吐出圧力を検出し、吐出圧力の検出値を飽和温度換算して冷媒の凝縮温度として用いても良い。
また、ここでは減圧装置5aでは圧縮機1の吐出冷媒の過熱度が所定値になるように開度が調整されるとして動作説明をした。しかし、減圧装置5aでは圧縮機1の吐出冷媒の温度が所定値になるように開度が調整され、室外熱交換器3を循環する冷媒の流量が制御されても良い。圧縮機1の吐出冷媒の温度は、圧縮機1の吐出温度センサ201もしくは圧縮機1のシェル温度センサ208で検出する。
また、ここでは圧縮機1へのインジェクションを実施することを前提として動作説明をした。しかし、これに限定されるものではない。インジェクション冷媒減圧装置5cが常に全閉にされ、圧縮機1へのインジェクションが実施されない場合でも良い。
<暖房除霜同時運転モード>
図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房除霜同時運転モード時の冷媒の状態遷移を示すP−h線図である。暖房除霜同時運転の動作について、図1及び図6を用いて説明する。上述の暖房運転における説明と重複する部分は省略する。
図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房除霜同時運転モード時の冷媒の状態遷移を示すP−h線図である。暖房除霜同時運転の動作について、図1及び図6を用いて説明する。上述の暖房運転における説明と重複する部分は省略する。
暖房除霜同時運転モードは、室内側で暖房運転を継続しながら、室外側でバイパス回路にて除霜冷媒を導入し、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bを交互に除霜して暖房運転と除霜運転とを同時に行う。
暖房除霜同時運転時では、冷暖切替装置2が暖房運転と同様に図1に示す実線の状態である。除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bは、圧縮機1から吐出された冷媒の一部を分岐して除霜対象となる第1並列室外熱交換器3a又は第2並列室外熱交換器3bのどちらかに導入するように制御される。このために、除霜対象側の第1並列室外熱交換器3a又は第2並列室外熱交換器3bのどちらかに配置されている除霜流路切替装置15a又は除霜流路切替装置15bの一方が図1に示す破線の状態である。非除霜対象側の第1並列室外熱交換器3a又は第2並列室外熱交換器3bのどちらかに配置されている除霜流路切替装置15a又は除霜流路切替装置15bの他方が図1に示す実線の状態である。
除霜対象側の第1並列室外熱交換器3a又は第2並列室外熱交換器3bのどちらかの除霜が完了すると、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bの状態が逆に切り替えられる。この切替動作により、除霜対象側と非対象側との関係が入れ替えられる。これにより、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bの交互除霜が実施される。
なお、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bの切替動作が繰り返し実施され、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bの交互除行が繰り返し実施されても良い。
まずここでは、除霜対象を第1並列室外熱交換器3aとし、非除霜対象側を第2並列室外熱交換器3bとした場合の動作について説明する。
圧縮機1から吐出した高温高圧のガス冷媒は、冷暖切替装置2及びガス接続配管9を経由し、利用ユニットBに送られ、凝縮器である室内熱交換器7に至る。室内熱交換器7では、室内送風装置8の送風作用によって冷媒が凝縮液化し、高圧低温の冷媒となる。凝縮液化した高圧低温の冷媒は、液接続配管6を経由して熱源ユニットAに送られる。熱源ユニットAに送られた冷媒は、減圧装置5bで減圧されて中圧二相冷媒となり、レシーバ11を経由し、減圧装置5aで更に減圧され、第2並列室外熱交換器3bに送られる。
一方、圧縮機1から吐出した高温高圧のガス冷媒の一部が第2バイパス配管22側に分岐され、除霜冷媒減圧装置14で減圧されて中圧ガス冷媒となり、除霜流路切替装置15aを経由し、第1並列室外熱交換器3aに至る。図6での点B→点Kの変化である。第1並列室外熱交換器3aに流入した中圧ガス冷媒は、除霜によって第1並列室外熱交換器3aに付着した霜と熱交換して凝縮作用によって凝縮液化し、中圧液冷媒となる。図6での点K→点Lの変化である。この作用により、第1並列室外熱交換器3aに付着した霜は、除霜される。第1並列室外熱交換器3aから流出した中圧液冷媒は、減圧装置5aで減圧された中圧二相冷媒と合流し、第2並列室外熱交換器3bに送られる。図6での点L→点Gの変化である。合流した二相冷媒は、蒸発器である第2並列室外熱交換器3bにて第2室外送風装置4bの送風作用によって蒸発し、低圧のガス冷媒となる。低圧ガス冷媒は、除霜流路切替装置15b及び第1接続配管41を経由して、レシーバ11にて減圧装置5aと減圧装置5bとの間の中圧二相冷媒と熱交換した後に、再び圧縮機1に吸入される。
<空気調和装置の暖房除霜同時運転モードの制御>
図7は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房除霜同時運転モードの制御動作の流れを示すフローチャートである。空気調和装置100の暖房除霜同時運転モードの制御動作について、図7に基づいて説明する。
図7は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房除霜同時運転モードの制御動作の流れを示すフローチャートである。空気調和装置100の暖房除霜同時運転モードの制御動作について、図7に基づいて説明する。
このモードのルーチンが開始されると、制御装置30は、空気調和装置100が暖房運転状態において、測定部30aにて空気調和装置100の空調負荷状態及び運転状態を検出する(STEP11)。
空調負荷状態検出手段としては、たとえば空気調和装置100の利用ユニットBに設置された室内空気温度を測定するセンサと、空気調和装置100を操作する図示しないコントローラで使用者によって設定された室内設定温度と、熱源ユニットAに設置された外気温を測定する温度センサとを用いる。これらの検出情報に基づいて空調負荷状態として検出する。室内空気温度を測定するセンサとしては室内温度センサ206を使用し、外気温を測定するセンサとしては外気温度センサ203a及び外気温度センサ203bを使用する。
運転状態検出手段としては、たとえば空気調和装置100の熱源ユニットA又は利用ユニットBに設置され、冷媒温度又は空気温度を測定する温度センサと、圧縮機1の運転周波数を検出する図示しないセンサを用いる。これらの検出情報に基づいて運転状態として検出する。
次に、制御装置30は、判定部30eにて、測定部30aで検出した空調負荷状態及び運転状態に基づいて、暖房除霜同時運転モード開始条件が成立しているか否かを判別する(STEP12)。開始条件が成立すると判定した場合には、STEP13に移行する(STEP12;YES)。開始条件が不成立であると判定した場合には、一旦ルーチンを終了し、通常の暖房運転を継続する(STEP12;NO)。
暖房除霜同時運転モード開始条件成立判定では、たとえば、空調負荷状態の判定指標として室内設定温度及び室内温度の偏差又は外気温を用い、運転状態の判定指標として圧縮機1の運転周波数又は室外熱交換器3の液管温度を用いる。室外熱交換器3の液管温度は、液側温度センサ204a及び液側温度センサ204bの検出値を使用する。
開始条件成立判定の具体的判定方法としては、たとえば、(1)室内設定温度と室内温度との偏差が所定値以下であること、(2)圧縮機1の運転周波数が所定値以下であること、(3)室外熱交換器3の液管温度が所定値以下であること、(4)外気温が所定値以上であること、といった条件を満足している場合に開始条件成立と判定する。なお、ここでは開始条件として(1)〜(4)を例として挙げたが、これ以外の別条件に変更又は別条件が追加設定されても良い。
続いて、制御装置30は、測定部30aで検出した空調負荷状態及び運転状態に基づいて、空気調和装置100の冷媒回路におけるアクチュエータの初期制御目標値を設定する(STEP13)。初期制御目標値は、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わる直前に検出した空調負荷状態及び運転状態に基づいて、暖房除霜同時運転モードにおける圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14などに設定される目標値である。
初期制御目標値は、インジェクション冷媒減圧装置5cにも設定される目標値である。インジェクション冷媒減圧装置5cでは、暖房除霜同時運転モードにおける暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わった直後の目標値として設定される。インジェクション冷媒減圧装置5cには、暖房除霜同時運転モード時に、インジェクション冷媒減圧装置5cが継続的に開弁する初期制御目標値が設定される。
ここでは上記アクチュエータとは、圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b、インジェクション冷媒減圧装置5c、除霜冷媒減圧装置14、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bのことを指す。
初期制御目標値の具体的な設定方法の例として、圧縮機1の初期制御目標値は、空気調和装置100で制御可能な最大周波数に設定される。
第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの初期制御目標値は、最初の除霜対象側が第1並列室外熱交換器3aとした場合には、第1室外送風装置4aを停止もしくは制御可能な最小回転数まで減速するように設定される。一方、非除霜対象側の第2室外送風装置4bは、回転数維持もしくは制御可能な最大回転数まで増速するように設定される。
除霜冷媒減圧装置14、減圧装置5a及び減圧装置5bの初期制御目標値は、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへのモード切替時における圧縮機1の周波数増加分と、蒸発器となる室外熱交換器3の分割に伴う蒸発器の伝熱性能AK値の減少による冷媒流量の変化とを考慮して設定される。たとえば、冷媒流量Grは、下記式を用いて算出できる。
ここで、Vstは圧縮機1のストロークボリューム[m3]、Fは圧縮機1の運転周波数[Hz]、ρsは圧縮機1の吸入冷媒密度[kg/m3]、ηvは体積効率[−]である。圧縮機ストロークボリュームVstと体積効率ηvは圧縮機1の仕様値もしくは固有の特性値であり、圧縮機吸入冷媒密度ρsは冷媒物性値で冷媒回路の動作状態から算出できる。
上記の冷媒流量算出式、冷媒物性値及び空気調和装置100の機器仕様などの情報を基に、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの運転モード切替時の運転状態変化に応じた初期制御目標値を予め算出しておく。たとえば、圧縮機1の運転周波数及び室内外の熱交換器の冷媒温度などの運転状態をパラメータとした演算式などの形式で予め記憶部30dに記憶させておく。そして、測定部30aで検出した空調負荷状態及び運転状態を基に、演算部30bで前述の演算式などの情報から初期制御目標値を算出して設定する。
ここで、インジェクション冷媒減圧装置5cの初期制御目標値は、運転モードの切り替え直前に全閉だった場合には全開又は所定開度に設定され、運転モードの切り替え直前に全閉でない場合には暖房運転時の開度を維持するように設定される。
なお、圧縮機1の初期制御目標値は、空気調和装置100の暖房運転開始及び圧縮機1の起動からの運転時間を計測し、その運転時間、外気温及び除霜対象となる室外熱交換器3の仕様情報を基に必要な除霜能力を推算し、その必要除霜能力分だけ圧縮機1の運転周波数を上げるように設定しても良い。
また、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの初期制御目標値は、空調負荷状態として検出した外気温に基づいて変更しても良い。たとえば、除霜対象側の第1室外送風装置4aは、外気温が所定値以下の場合に停止もしくは制御可能な最小回転数まで減速し、外気温が所定値以上の場合は回転数維持もしくは制御可能な最大回転数まで増速させるように設定しても良い。一方、暖房除霜同時運転モード時に非除霜対象側の第2並列室外熱交換器3bに対する第2室外送風装置4bの制御量を、現在値を維持又は最大値に増速するように設定しても良い。
このように、暖房除霜同時運転モード時には、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの動作が個別に制御される。
続いて、制御装置30は、駆動部30cで除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bのうち、除霜対象側の第1並列室外熱交換器3aに配置された除霜流路切替装置15aを図1に示す破線の状態とし、非除霜対象側の第2並列室外熱交換器3bに配置された除霜流路切替装置15bを図1に示す実線の状態とする。そして、制御装置30は、圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b、インジェクション冷媒減圧装置5c、除霜冷媒減圧装置14、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの各アクチュエータの制御量を初期制御目標値に変更する(STEP14)。
このように、暖房除霜同時運転モード開始時には、圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14などを各々の初期制御目標値に制御する。
その後、圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14などのそれぞれの制御が初期制御目標値に到達した後に、後述のように減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14などを各々の定時制御目標値に制御する。
制御装置30は、各アクチュエータの制御量が初期制御目標値に達して動作完了した後、測定部30aで空気調和装置100の空調負荷状態及び運転状態を検出する(STEP15)。
次に、制御装置30は、測定部30aで検出した空気調和装置100の空調負荷状態及び運転状態に基づいて、暖房除霜同時運転モードにおけるアクチュエータの定時制御目標値を設定する(STEP16)。
定時制御目標値の具体的な設定方法の例として、減圧装置5bは、暖房運転時と同様に、室内熱交換器7の出口における冷媒の過冷却度が所定値になるように開度が調整されるように定時制御目標値を設定する。
減圧装置5aは、圧縮機1の吐出冷媒の過熱度が所定値になるように開度が調整されるように定時制御目標値を設定する。圧縮機1の吐出冷媒の過熱度は、圧縮機1の吐出温度センサ201の検出値からガス側温度センサ207での冷媒の凝縮温度Tc相当を引いた値で算出する。インジェクション冷媒減圧装置5cの定時制御目標値は、STEP14で変更した制御量のまま維持する目標値に設定する。
すなわち、インジェクション冷媒減圧装置5cの開度が初期制御目標値に到達した場合には、減圧装置5aの定時制御目標値を、圧縮機1の吐出冷媒の過熱度が所定値になる開度に設定し、インジェクション冷媒減圧装置5cの定時制御目標値を初期制御目標値のまま維持する。
除霜冷媒減圧装置14は、室内温度と室内設定温度との偏差に基づいて開度補正量を算出して定時制御目標値を設定する。除霜冷媒減圧装置14の制御目標値は、たとえば、以下の式で算出する。
ここで、Sjは除霜冷媒減圧装置14の開度目標値、Sj0は除霜冷媒減圧装置14の現在開度、Δtjは室内温度と設定温度との偏差に基づく開度補正量である。室内設定温度は、空気調和装置100を操作する図示しないコントローラで使用者によって設定された設定値を用い、室内温度は室内温度センサ206の検出値を用いる。
圧縮機1は、除霜冷媒減圧装置14が全開の状態でない場合には現在の定時制御目標値を設定し、除霜冷媒減圧装置14が全開の状態となった場合には室内温度と設定温度との偏差に基づいて運転周波数を調整されるように定時制御目標値を設定する。
なお、暖房除霜同時運転モード時に、室内負荷状態である室内温度と設定温度との偏差に基づいて、除霜冷媒減圧装置14の開度又は圧縮機1の運転周波数の少なくともいずれかの制御量を調整するように定時制御目標値を設定しても良い。
なお、ここでは、インジェクション冷媒減圧装置5cは、初期制御目標値で設定した制御量のまま維持するとして説明した。しかし、インジェクション冷媒減圧装置5cは、圧縮機1の吐出冷媒の過熱度が所定値になるように開度が調整されるように定時制御目標値を設定しても良い。この場合には、減圧装置5aは、圧縮機1の吸入冷媒の過熱度が所定値になるように開度が調整されるように定時制御目標値を設定する。
圧縮機1の吸入冷媒の過熱度は、圧縮機1の吸入冷媒温度Tsからガス側温度センサ202a及びガス側温度センサ202bでの冷媒の蒸発温度Te相当を引いた値で算出する。なお、圧縮機1の吸入冷媒温度は、圧縮機1の吸入側に温度センサを設置して吸入冷媒温度Tsを直接検出しても良い。また、次に説明するように他のセンサの検出値から推定しても良い。
吸入冷媒温度Tsは、冷媒の蒸発温度Teを飽和圧力環さんした低圧圧力Psである圧縮機1の吸入圧力相当と、冷媒の凝縮温度Tcを飽和圧力換算した高圧圧力Pdである圧縮機1の吐出圧力相当と、冷媒の吐出温度Tdとを用いて、圧縮機1の圧縮行程がポリトロープ指数nのポリトロープ変化と仮定して、下記式より算出できる。
ここで、Ts、Tdは温度[K]、Ps、Pdは圧力[MPa]、nはポリトロープ指数[−]である。ポリトロープ指数は定数として、たとえばn=1.2としても良い。しかし、ポリトロープ指数はPs、Pdの関数として定義することにより、より精度良く圧縮機1の吸入冷媒温度Tsを推測できる。
第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの定時制御目標値は、初期制御目標値のまま維持しても良いし、空調負荷状態として検出した外気温に基づいて初期制御目標値から変更しても良い。たとえば、暖房除霜同時運転モード中に外気温が所定値以下となった場合には、除霜対象側の第1室外送風装置4aの制御量は、停止又は最小値である制御可能な最小回転速度まで減速するように設定する。逆に、暖房除霜同時運転モード中に外気温が所定値よりも高い場合には、除霜対象側の第1室外送風装置4aの制御量は、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの運転モード切替前の暖房運転時の回転速度又は最大値である制御可能な最大回転速度まで増速させるように設定しても良い。一方、非除霜対象側の第2室外送風装置4bの制御量は、初期制御目標値のまま維持される。
次に、制御装置30は、各アクチュエータの定時制御目標値の設定が完了した後、圧縮機1、減圧装置5a、5b及び除霜冷媒減圧装置14などを空調負荷状態及び運転状態に基づいて設定された各々の定時制御目標値に制御する。このとき、暖房除霜同時運転モード時では、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの動作を個別に制御する。そして、制御装置30は、判定部30eにて各アクチュエータの制御量が定時制御目標値に到達しているか否かを判別する(STEP17)。目標値に到達したと判定した場合には、除霜完了判定へ移行する(STEP17;YES)。目標値に未達と判定した場合(STEP17;NO)には、駆動部30cで各アクチュエータの制御量を変更する(STEP18)。STEP18の処理の後には、STEP15に戻る。
制御装置30は、各アクチュエータの制御が完了した後、判定部30eにて除霜対象側の第1並列室外熱交換器3aの除霜が完了したか否かを判別する(STEP19)。除霜完了したと判定した場合には、暖房除霜同時運転モードの終了判定へ移行する(STEP19;YES)。除霜未完了と判定した場合には、STEP15へ戻る(STEP19;NO)。
ここで、除霜完了判定においては、除霜対象側の第1並列室外熱交換器3aの液管冷媒温度を判定指標として用いる。液管冷媒温度は、液側温度センサ204aの検出値を用いる。判定方法としては、たとえば測定部30aで検出した液側温度センサ204aの検出値が所定値以上となった場合に除霜完了と判断する。
制御装置30は、除霜対象側の第1並列室外熱交換器3aの除霜完了判定が完了した後、判定部30eにて暖房除霜同時運転モードの終了条件が成立したか否かを判別する(STEP20)。
終了条件が条件不成立と判定した場合(STEP20;NO)には、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bが前回処理したSTEP14の状態と入れ替わるように切替動作を行い、同時に第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bも前回処理したSTEP14とは入れ替わるように制御量を変更する(STEP21)。STEP21の処理の後、STEP15へ戻る。
なお、この繰り返し動作時においては、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bにおける除霜対象側と非除霜対象側との関係が入れ替わる。このため、それに対応して設置されているセンサ類であるガス側温度センサ202a、ガス側温度センサ202b、外気温度センサ203a、外気温度センサ203b、液側温度センサ204a及び液側温度センサ204bの関係も入れ替わることとなる。
終了条件が条件成立と判定した場合には、ルーチンを一旦終了し暖房除霜同時運転モードを終了させる(STEP20;YES)。
<作用>
実施の形態1に係る空気調和装置100によれば、暖房除霜同時運転モードが実現できる。このため、室内側の暖房運転を止めること無く、室外側の室外熱交換器3が除霜できる。このときに、従来から課題である暖房運転時に不可避であった除霜運転による室内側の吹出温度の低下及び室温の低下による快適性の悪化が防止できる。
実施の形態1に係る空気調和装置100によれば、暖房除霜同時運転モードが実現できる。このため、室内側の暖房運転を止めること無く、室外側の室外熱交換器3が除霜できる。このときに、従来から課題である暖房運転時に不可避であった除霜運転による室内側の吹出温度の低下及び室温の低下による快適性の悪化が防止できる。
実施の形態1に係る空気調和装置100によれば、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わる直前に検出した空調負荷状態及び運転状態に基づいて、冷媒回路における各アクチュエータの暖房除霜同時運転モード時の初期制御目標値が設定され、各アクチュエータの制御が実施される。これにより、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの切替に伴う運転状態変化に対応してアクチュエータが適切に制御できる。このため、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの切替前後の暖房能力の維持と、室内温度の低下の回避と、暖房除霜同時運転モード時の高い除霜能力の確保とが実現できる。
実施の形態1に係る空気調和装置100によれば、暖房除霜同時運転モード時に、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bが個別に制御される。これにより、非除霜対象側から除霜対象側の第1並列室外熱交換器3a又は第2並列室外熱交換器3bのうちいずれか一方の熱交換器での室外への空気の吸込に伴う、非除霜対象側の他方の熱交換器での風量低下による暖房能力の低下と、除霜対象側の一方の熱交換器での低外気時における除霜冷媒の外気への放熱に伴う熱損失による除霜能力の低下とが防止できる。
実施の形態1に係る空気調和装置100によれば、暖房除霜同時運転モード時に、外気温条件に応じて除霜対象側の第1室外送風装置4a又は第2室外送風装置4bのうちいずれか一方の送風装置の制御値が変更される。これにより、低外気時には、除霜冷媒の外気への放熱に伴う熱損失による除霜能力の低下が防止できる。また、除霜冷媒よりも外気温が高くなるような比較的高外気温条件では、外気からの採熱を除霜熱量に利用でき、高い除霜能力が実現できる。
実施の形態1に係る空気調和装置100によれば、暖房除霜同時運転モード時に、室内側空調負荷状態に応じて除霜冷媒減圧装置14及び圧縮機1の少なくとも一方の制御値が変更される。これにより、室内側空調負荷状態の変化に応じて暖房能力が適切に調整でき、暖房時の室内温度の過昇又は低下が防止できる。
<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1と、冷暖切替装置2と、室内熱交換器7と、減圧装置5a及び減圧装置5bと、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bとを冷媒配管によって配管接続して構成された主回路を備える。空気調和装置100は、圧縮機1の吐出配管から分岐された冷媒配管にて主回路から分流する冷媒の流量を調整して減圧する除霜冷媒減圧装置14と、第1並列室外熱交換器3aに供給する冷媒の流路を切り替える除霜流路切替装置15a及び第2並列室外熱交換器3bに供給する冷媒の流路を切り替える除霜流路切替装置15bと、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bと冷暖切替装置2との間に配置されて圧縮機1の吸入側に流入する低圧冷媒の逆流を防止する逆流防止装置16と、を介したバイパス回路を備える。バイパス回路は、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのそれぞれに配管接続され、圧縮機1から吐出された冷媒の一部を分流し、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bによって冷媒を導入する流路を切り替えることにより、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのうちいずれかを除霜対象として選択し、除霜冷媒減圧装置14によって減圧された除霜冷媒を供給する。空気調和装置100の冷媒回路は、主回路と、バイパス回路とを有する。空気調和装置100は、空調負荷状態を検出する空調負荷状態検出手段を備える。空気調和装置100は、冷媒回路の動作状態を検出する運転状態検出手段を備える。空気調和装置100は、圧縮機1、減圧装置5a及び減圧装置5b、除霜冷媒減圧装置14並びに除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bの動作を個別に制御する制御装置30を備える。空気調和装置100は、室内側では暖房運転を継続しながら、室外側ではバイパス回路にて除霜冷媒を導入し、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bを交互に除霜して暖房運転と除霜運転とを同時に行う暖房除霜同時運転モードを有する。制御装置30は、暖房除霜同時運転モード時に、圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14を空調負荷状態及び運転状態に基づいて設定された各々の定時制御目標値に制御する。
実施の形態1によれば、空気調和装置100は、圧縮機1と、冷暖切替装置2と、室内熱交換器7と、減圧装置5a及び減圧装置5bと、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bとを冷媒配管によって配管接続して構成された主回路を備える。空気調和装置100は、圧縮機1の吐出配管から分岐された冷媒配管にて主回路から分流する冷媒の流量を調整して減圧する除霜冷媒減圧装置14と、第1並列室外熱交換器3aに供給する冷媒の流路を切り替える除霜流路切替装置15a及び第2並列室外熱交換器3bに供給する冷媒の流路を切り替える除霜流路切替装置15bと、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bと冷暖切替装置2との間に配置されて圧縮機1の吸入側に流入する低圧冷媒の逆流を防止する逆流防止装置16と、を介したバイパス回路を備える。バイパス回路は、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのそれぞれに配管接続され、圧縮機1から吐出された冷媒の一部を分流し、除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bによって冷媒を導入する流路を切り替えることにより、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのうちいずれかを除霜対象として選択し、除霜冷媒減圧装置14によって減圧された除霜冷媒を供給する。空気調和装置100の冷媒回路は、主回路と、バイパス回路とを有する。空気調和装置100は、空調負荷状態を検出する空調負荷状態検出手段を備える。空気調和装置100は、冷媒回路の動作状態を検出する運転状態検出手段を備える。空気調和装置100は、圧縮機1、減圧装置5a及び減圧装置5b、除霜冷媒減圧装置14並びに除霜流路切替装置15a及び除霜流路切替装置15bの動作を個別に制御する制御装置30を備える。空気調和装置100は、室内側では暖房運転を継続しながら、室外側ではバイパス回路にて除霜冷媒を導入し、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bを交互に除霜して暖房運転と除霜運転とを同時に行う暖房除霜同時運転モードを有する。制御装置30は、暖房除霜同時運転モード時に、圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14を空調負荷状態及び運転状態に基づいて設定された各々の定時制御目標値に制御する。
この構成によれば、空調負荷状態及び運転状態に基づいたフィードバック制御を用いた暖房除霜同時運転モードが実現できる。したがって、暖房除霜同時運転モード時に、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの切り替え前後の暖房能力の維持による快適性の維持と、暖房除霜同時運転モード時における適切な除霜能力の確保による信頼性の担保とが両立して実現できる。
実施の形態1によれば、制御装置30は、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わる直前に検出した空調負荷状態及び運転状態に基づいて、暖房除霜同時運転モードにおける圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14の初期制御目標値を設定する。制御装置30は、暖房除霜同時運転モード開始時に圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14を各々の初期制御目標値に制御する。
この構成によれば、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わる直前に検出した空調負荷状態及び運転状態に基づいたフィードフォワード制御を用いた暖房除霜同時運転モード開始が実現できる。したがって、暖房除霜同時運転モードの開始時に、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの切り替え前後の暖房能力の維持による快適性の維持と、暖房除霜同時運転モード時における適切な除霜能力の確保による信頼性の担保とが両立して実現できる。
実施の形態1によれば、制御装置30は、圧縮機1、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14それぞれの制御が初期制御目標値に到達した後に、減圧装置5a、減圧装置5b及び除霜冷媒減圧装置14を各々の定時制御目標値に制御する。
この構成によれば、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わる直前に検出した空調負荷状態及び運転状態に基づいたフィードフォワード制御を用いた暖房除霜同時運転モード開始が実現できる。その後には、空調負荷状態及び運転状態に基づいたフィードバック制御を用いた暖房除霜同時運転モードが実現できる。したがって、暖房除霜同時運転モード時に、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの切り替え前後の暖房能力の維持による快適性の維持と、暖房除霜同時運転モード時における適切な除霜能力の確保による信頼性の担保とが両立して実現できる。
実施の形態1によれば、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのそれぞれに対して冷媒と熱交換する外気を送風する第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bを備える。制御装置30は、暖房除霜同時運転モード時に、第1室外送風装置4a及び第2室外送風装置4bの動作を個別に制御する。
この構成によれば、非除霜対象側から除霜対象側の第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのうちいずれか一方の熱交換器への空気吸込に伴う非除霜対象側の他方の熱交換器での風量低下による暖房能力の低下が防止できる。また、除霜対象側の一方の熱交換器での低外気時における除霜冷媒の外気へ放熱に伴う熱損失による除霜能力の低下が防止できる。
実施の形態1によれば、空調負荷状態検出手段は、外気温を検出する外気温度センサ203a及び外気温度センサ203bである。制御装置30は、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わる直前に検出した外気温度センサ203a及び外気温度センサ203bの検出値に基づいて、暖房除霜同時運転モード時に除霜対象側の熱交換器に対する第1室外送風装置4a又は第2室外送風装置4bの制御量を、外気温が所定値よりも低い場合には停止又は最小値まで減速し、外気温が所定値よりも高い場合には現在値を維持又は最大値に増速する。
この構成によれば、低外気時には、除霜冷媒の外気への放熱に伴う熱損失による除霜能力の低下が防止できる。また、除霜冷媒よりも外気温が高くなるような比較的高外気温条件では、外気からの採熱が除霜熱量に利用でき、高い除霜能力が実現できる。
実施の形態1によれば、制御装置30は、暖房除霜同時運転モード時に、除霜対象側の熱交換器に対する第1室外送風装置4a又は第2室外送風装置4bを外気温に基づいて設定された定時制御目標値に制御する。除霜対象側の熱交換器に対する第1室外送風装置4a又は第2室外送風装置4bの定時制御目標値は、暖房除霜同時運転モード中に外気温が所定値以下となった場合には停止又は最小値まで減速し、暖房除霜同時運転モード中に外気温が所定値よりも高い場合には暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの運転モード切替前の暖房運転時の回転速度又は最大値に増速する目標値である。
この構成によれば、除霜対象側の一方の熱交換器での低外気時における除霜冷媒の外気へ放熱に伴う熱損失による除霜能力の低下が防止できる。
実施の形態1によれば、制御装置30は、暖房除霜同時運転モード時に非除霜対象側の熱交換器に対する第1室外送風装置4a又は第2室外送風装置4bの制御量を、現在値を維持又は最大値に増速する。
この構成によれば、非除霜対象側から除霜対象側の第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bのうち一方の熱交換器への空気吸込に伴う非除霜対象側の他方の熱交換器での風量低下による暖房能力の低下が防止できる。
実施の形態1によれば、空調負荷状態検出手段は、室内空気温度と空調設定温度との偏差を検出する室内負荷状態検出手段である。制御装置30は、暖房除霜同時運転モード時に、室内負荷状態検出手段が検出した偏差の検出値に基づいて、除霜冷媒減圧装置14の開度又は圧縮機1の運転周波数の少なくともいずれかの制御量を調整するように定時制御目標値を設定する。
この構成によれば、室内側の空調負荷状態の変化に応じて適切に暖房能力が調整でき、暖房時の室内温度の過昇及び低下が防止できる。
実施の形態1によれば、主回路は、圧縮機1から室内熱交換器7を流通した冷媒配管から分岐して圧縮機1に主回路から分流した冷媒をインジェクションするインジェクション流路としての第1バイパス配管21を有する。主回路は、第1バイパス配管21にて冷媒の流量を調整して減圧するインジェクション冷媒減圧装置5cを有する。制御装置30は、暖房除霜同時運転モード時に、インジェクション冷媒減圧装置5cを開弁する。
この構成によれば、暖房除霜同時運転モード時に、圧縮機1に供給する冷媒量が増加でき、室内側の暖房運転を止めること無く、室外側の除霜が実現できる。これにより、除霜運転が同時に実施されても、圧縮機1から室内側に供給される冷媒量が補え、従来から課題である暖房運転時に不可避であった除霜運転による室内側の吹出温度の低下と、室温低下による快適性の悪化とが防止できる。
実施の形態1によれば、制御装置30は、暖房除霜同時運転モードにおけるインジェクション冷媒減圧装置5cの暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わった直後の初期制御目標値を設定する。インジェクション冷媒減圧装置5cの初期制御目標値は、運転モードの切り替え直前に全閉だった場合には全開又は所定開度に設定され、運転モードの切り替え直前に全閉でない場合には暖房運転時の開度を維持する。
この構成によれば、暖房運転から暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わるときに、インジェクション冷媒減圧装置5cが開弁されるフィードフォワード制御を用いた暖房除霜同時運転モードが開始時に実現できる。したがって、暖房除霜同時運転モード時に、圧縮機1に供給する冷媒量が増加でき、室内側の暖房運転を止めること無く、室外側の除霜が実現できる。これにより、除霜運転が同時に実施されても、圧縮機1から室内側に供給される冷媒量が補え、従来から課題である暖房運転時に不可避であった除霜運転による室内側の吹出温度の低下と、室温低下による快適性の悪化とが防止できる。
実施の形態1によれば、制御装置30は、インジェクション冷媒減圧装置5cの開度が初期制御目標値に到達した場合には、減圧装置5aの定時制御目標値を、圧縮機1の吐出冷媒の過熱度が所定値になる開度に設定し、インジェクション冷媒減圧装置5cの定時制御目標値を初期制御目標値のまま維持する。
この構成によれば、暖房除霜同時運転モード時に、圧縮機1に供給する冷媒量が増加でき、室内側の暖房運転を止めること無く、室外側の除霜が実現できる。また、圧縮機1への液冷媒の過剰流入による過度の液バック状態が防止され、これにより圧縮機1の故障が回避でき、空気調和装置100の信頼性が担保できる。
実施の形態1によれば、制御装置30は、インジェクション冷媒減圧装置5cの開度が初期制御目標値に到達した場合には、インジェクション冷媒減圧装置5cの定時制御目標値を、圧縮機1の吐出冷媒の過熱度が所定値になる開度に設定し、減圧装置5aの定時制御目標値を、圧縮機1の吸入冷媒の過熱度が所定値になる開度に設定する。
この構成によれば、暖房除霜同時運転モード時に、圧縮機1に供給する冷媒量が増加でき、室内側の暖房運転を止めること無く、室外側の除霜が実現できる。また、圧縮機1への液冷媒の過剰流入による過度の液バック状態が防止され、これにより圧縮機1の故障が回避でき、空気調和装置100の信頼性が担保できる。
実施の形態1によれば、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bは、複数の熱交換器が上下方向に積載された状態で熱源ユニットAの筐体内に収納されている。
この構成によれば、第1並列室外熱交換器3a及び第2並列室外熱交換器3bが熱源ユニットAの筐体内に小規模に搭載できる。
<空気調和装置100の変形例>
冷媒の配管接続といった流路構成、圧縮機1、各種熱交換器及び各種減圧装置などの冷媒回路の要素の構成又は配置などの内容は、上記実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の技術の範囲内で適宜変更できる。
冷媒の配管接続といった流路構成、圧縮機1、各種熱交換器及び各種減圧装置などの冷媒回路の要素の構成又は配置などの内容は、上記実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明の技術の範囲内で適宜変更できる。
1 圧縮機、2 冷暖切替装置、3 室外熱交換器、3a 第1並列室外熱交換器、3b 第2並列室外熱交換器、4a 第1室外送風装置、4b 第2室外送風装置、5a 減圧装置、5b 減圧装置、5c インジェクション冷媒減圧装置、6 液接続配管、7 室内熱交換器、8 室内送風装置、9 ガス接続配管、11 レシーバ、13 内部熱交換器、14 除霜冷媒減圧装置、15a 除霜流路切替装置、15b 除霜流路切替装置、16 逆流防止装置、21 第1バイパス配管、22 第2バイパス配管、30 制御装置、30a 測定部、30b 演算部、30c 駆動部、30d 記憶部、30e 判定部、41 第1接続配管、42 第2接続配管、100 空気調和装置、201 吐出温度センサ、202a ガス側温度センサ、202b ガス側温度センサ、203a 外気温度センサ、203b 外気温度センサ、204a 液側温度センサ、204b 液側温度センサ、205 液側温度センサ、206 室内温度センサ、207 ガス側温度センサ、208 シェル温度センサ、A 熱源ユニット、B 利用ユニット。
Claims (13)
- 圧縮機と、冷暖切替装置と、室内熱交換器と、減圧装置と、並列室外熱交換器と、を冷媒配管によって配管接続して構成された主回路と、
前記圧縮機の吐出配管から分岐された冷媒配管にて前記主回路から分流する冷媒の流量を調整して減圧する除霜冷媒減圧装置と、前記並列室外熱交換器に供給する冷媒の流路を切り替える除霜流路切替装置と、前記除霜流路切替装置と前記冷暖切替装置との間に配置されて前記圧縮機の吸入側に流入する低圧冷媒の逆流を防止する逆流防止装置と、を介して、前記並列室外熱交換器のそれぞれに配管接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部を分流し、前記除霜流路切替装置によって冷媒を導入する流路を切り替えることにより、前記並列室外熱交換器のうちいずれかを除霜対象として選択し、前記除霜冷媒減圧装置によって減圧された除霜冷媒を供給するバイパス回路と、
を有した冷媒回路と、
空調負荷状態を検出する空調負荷状態検出手段と、
前記冷媒回路の動作状態を検出する運転状態検出手段と、
前記圧縮機、前記減圧装置、前記除霜冷媒減圧装置及び前記除霜流路切替装置の動作を個別に制御する制御装置と、
を備え、
室内側では暖房運転を継続しながら、室外側では前記バイパス回路にて前記除霜冷媒を導入し、前記並列室外熱交換器を交互に除霜して暖房運転と除霜運転とを同時に行う暖房除霜同時運転モードを有し、
前記制御装置は、
前記暖房除霜同時運転モード時に、
前記圧縮機、前記減圧装置及び前記除霜冷媒減圧装置を前記空調負荷状態及び前記運転状態に基づいて設定された各々の定時制御目標値に制御する空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記暖房運転から前記暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わる直前に検出した前記空調負荷状態及び前記運転状態に基づいて、前記暖房除霜同時運転モードにおける前記圧縮機、前記減圧装置及び前記除霜冷媒減圧装置の初期制御目標値を設定し、
前記暖房除霜同時運転モード開始時に前記圧縮機、前記減圧装置及び前記除霜冷媒減圧装置を各々の前記初期制御目標値に制御する請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記圧縮機、前記減圧装置及び前記除霜冷媒減圧装置それぞれの制御が前記初期制御目標値に到達した後に、前記減圧装置及び前記除霜冷媒減圧装置を各々の前記定時制御目標値に制御する請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記並列室外熱交換器のそれぞれに対して冷媒と熱交換する外気を送風する複数の室外送風装置を備え、
前記制御装置は、
前記暖房除霜同時運転モード時に、前記室外送風装置の動作を個別に制御する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 前記空調負荷状態検出手段は、外気温を検出する外気温検出手段であり、
前記制御装置は、
前記暖房運転から前記暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わる直前に検出した前記外気温検出手段の検出値に基づいて、前記暖房除霜同時運転モード時に除霜対象側の前記並列室外熱交換器に対する前記室外送風装置の制御量を、外気温が所定値よりも低い場合には停止又は最小値まで減速し、外気温が所定値よりも高い場合には現在値を維持又は最大値に増速する請求項4に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記暖房除霜同時運転モード時に、
除霜対象側の前記並列室外熱交換器に対する前記室外送風装置を外気温に基づいて設定された定時制御目標値に制御し、
除霜対象側の前記並列室外熱交換器に対する前記室外送風装置の前記定時制御目標値は、前記暖房除霜同時運転モード中に外気温が所定値以下となった場合には停止又は最小値まで減速し、前記暖房除霜同時運転モード中に外気温が所定値よりも高い場合には暖房運転から暖房除霜同時運転モードへの運転モード切替前の暖房運転時の回転速度又は最大値に増速する目標値である請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記暖房除霜同時運転モード時に非除霜対象側の前記並列室外熱交換器に対する前記室外送風装置の制御量を、現在値を維持又は最大値に増速する請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 前記空調負荷状態検出手段は、室内空気温度と空調設定温度との偏差を検出する室内負荷状態検出手段であり、
前記制御装置は、
前記暖房除霜同時運転モード時に、前記室内負荷状態検出手段が検出した前記偏差の検出値に基づいて、前記除霜冷媒減圧装置の開度又は前記圧縮機の運転周波数の少なくともいずれかの制御量を調整するように制御目標値を設定する請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 前記主回路は、前記圧縮機から前記室内熱交換器を流通した冷媒配管から分岐して前記圧縮機に前記主回路から分流した冷媒をインジェクションするインジェクション流路と、前記インジェクション流路にて冷媒の流量を調整して減圧するインジェクション冷媒減圧装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記暖房除霜同時運転モード時に、前記インジェクション冷媒減圧装置を開弁する請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記暖房除霜同時運転モードにおける前記インジェクション冷媒減圧装置の前記暖房運転から前記暖房除霜同時運転モードへ運転モードが切り替わった直後の初期制御目標値を設定し、
前記インジェクション冷媒減圧装置の前記初期制御目標値は、運転モードの切り替え直前に全閉だった場合には全開又は所定開度に設定され、運転モードの切り替え直前に全閉でない場合には前記暖房運転時の開度を維持する請求項9に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記インジェクション冷媒減圧装置の開度が前記初期制御目標値に到達した場合には、前記減圧装置の定時制御目標値を、前記圧縮機の吐出冷媒過熱度が所定値になる開度に設定し、前記インジェクション冷媒減圧装置の定時制御目標値を前記初期制御目標値のまま維持する請求項10に記載の空気調和装置。 - 前記制御装置は、
前記インジェクション冷媒減圧装置の開度が前記初期制御目標値に到達した場合には、前記インジェクション冷媒減圧装置の定時制御目標値を、前記圧縮機の吐出冷媒過熱度が所定値になる開度に設定し、前記減圧装置の定時制御目標値を、前記圧縮機の吸入冷媒過熱度が所定値になる開度に設定する請求項10に記載の空気調和装置。 - 前記並列室外熱交換器は、複数の熱交換器が上下方向に積載された状態で筐体内に収納される請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の空気調和装置。
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