WO2023188950A1 - 冷凍装置 - Google Patents
冷凍装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023188950A1 WO2023188950A1 PCT/JP2023/005473 JP2023005473W WO2023188950A1 WO 2023188950 A1 WO2023188950 A1 WO 2023188950A1 JP 2023005473 W JP2023005473 W JP 2023005473W WO 2023188950 A1 WO2023188950 A1 WO 2023188950A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- accumulator
- refrigerant
- temperature
- control unit
- pressure
- Prior art date
Links
- 230000008014 freezing Effects 0.000 title abstract 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title abstract 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 169
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 60
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 28
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 13
- 238000005187 foaming Methods 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 25
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 17
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 17
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 17
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- 239000010721 machine oil Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
Definitions
- the present disclosure relates to a refrigeration device.
- Refrigeration equipment that performs a refrigeration cycle is conventionally known.
- the refrigerant circuit of the refrigeration system disclosed in Patent Document 1 is provided with an accumulator on the suction side of the compressor.
- high-pressure refrigerant from the refrigerant circuit is introduced into the accumulator at the time of starting up the compressor or at the end of defrost operation. This increases the internal pressure of the accumulator, so it is possible to suppress the phenomenon in which the liquid refrigerant in the accumulator becomes bubbles (forming phenomenon).
- the above-mentioned forming phenomenon may occur not only due to the influence of the internal pressure of the accumulator, but also due to the influence of other physical quantities. For this reason, in the refrigeration apparatus of Patent Document 1, control to suppress the forming phenomenon may be executed even though the forming phenomenon has not occurred, and the efficiency of the refrigeration apparatus may decrease. In addition, even though the forming phenomenon is occurring, control to suppress the forming phenomenon may not be executed, causing the compressor to compress the liquid refrigerant or the oil concentration in the compressor to increase. There were times when it decreased.
- An object of the present disclosure is to provide a refrigeration device that can accurately estimate the forming phenomenon.
- the first aspect is directed to a refrigeration device, a refrigerant circuit (11) having a compressor (21) and an accumulator (24) and performing a refrigeration cycle; the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24); The temperature of the accumulator (24), the ambient temperature of the accumulator (24), the density of the refrigerant flowing into the accumulator (24), the flow rate of the refrigerant flowing into the accumulator (24), and the temperature of the refrigerant within the accumulator (24).
- the apparatus further includes a control section (C) that determines the occurrence of a forming phenomenon in the accumulator (24) using an index indicating at least one of the concentrations.
- control unit (C) determines the occurrence of a forming phenomenon in the accumulator (24) using the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24) and other indicators.
- the other indicators include at least one of the temperature of the accumulator (24), the ambient temperature of the accumulator (24), the flow rate of the refrigerant flowing into the accumulator (24), and the density of the refrigerant flowing into the accumulator (24).
- control unit (C) prevents the occurrence of the forming phenomenon based on a relational expression based on the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24) and the index. judge.
- control unit (C) can accurately determine the occurrence of the forming phenomenon by using the above relational expression.
- the relational expression is determined by machine learning.
- control unit (C) can determine the occurrence of the forming phenomenon with higher accuracy by using the relational expression determined by machine learning.
- control unit (C) is configured to operate based on the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator (24) and the ambient temperature of the accumulator (24). Then, the temperature of the accumulator (24) is determined.
- the temperature of the accumulator (24) can be estimated without using a temperature sensor or the like.
- control section (C) controls the refrigerant circuit (11) based on the determination result of the forming phenomenon.
- control unit (C) controls the refrigerant circuit (11) based on the determination result of the forming phenomenon, thereby quickly eliminating the occurrence of the forming phenomenon.
- control unit (C) controls the refrigerant circuit (11) based on the liquid level height of the accumulator (24) and the determination result of the forming phenomenon. .
- the liquid level height of the accumulator (24) affects the amount of liquid refrigerant that returns to the compressor (21).
- the control unit (C) of the sixth aspect controls the refrigerant circuit (11) using the height of the liquid refrigerant in the accumulator (24) as a control index in addition to the determination result of the forming phenomenon. Therefore, under operating conditions where liquid refrigerant tends to return to the compressor (21), control can be performed to suppress this.
- FIG. 1 is a piping system diagram of an air conditioner according to an embodiment.
- FIG. 2 is a block diagram showing main equipment of the air conditioner.
- FIG. 3 is an enlarged schematic diagram of the accumulator and compressor.
- FIG. 4 is a flowchart of control for determining a forming phenomenon.
- FIG. 5 is a flowchart of the control of the refrigerant circuit using the determination result of the forming phenomenon.
- FIG. 1 is a piping system diagram of an air conditioner (10).
- the air conditioner (10) adjusts the temperature of the air in the target space.
- the target space in this example is an indoor space such as a building.
- the air conditioner (10) cools and heats the target space.
- the air conditioner (10) of this example includes one heat source unit (20), a plurality of utilization units (40), communication piping (12), and a control section (C).
- the plurality of utilization units (40) and the heat source unit (20) are connected to each other via the communication pipe (12). This connection constitutes a refrigerant circuit (11) which is a closed circuit.
- the refrigerant circuit (11) includes a heat source circuit (20a) provided in the heat source unit (20) and a usage circuit (40a) provided in each usage unit (40).
- the connecting pipe (12) includes a first connecting pipe (13) and a second connecting pipe (14).
- the first communication pipe (13) is a liquid communication pipe.
- the first communication pipe (13) includes a first main pipe (13a) and a plurality of first branch pipes (13b) branching from the first main pipe (13a).
- One end of the first main pipe (13a) is connected to the heat source circuit (20a) via a first closing valve (15) that is a liquid closing valve.
- One end of each of the plurality of first branch pipes (13b) is connected to the first main pipe (13a).
- the other end of each of the plurality of first branch pipes (13b) is connected to the corresponding utilization circuit (40a).
- the second communication pipe (14) is a gas communication pipe.
- the second communication pipe (14) includes a second main pipe (14a) and a plurality of second branch pipes (14b) branching from the second main pipe (14a).
- One end of the second main pipe (14a) is connected to the heat source unit (20) via a second closing valve (16) that is a gas closing valve.
- One end of each of the plurality of second branch pipes (14b) is connected to the second main pipe (14a).
- the other end of each of the plurality of second branch pipes (14b) is connected to the corresponding usage unit (40).
- the heat source unit (20) is an outdoor unit placed outdoors.
- the heat source unit (20) is placed, for example, on the roof of a building or on the ground.
- the heat source unit (20) includes a compressor (21), a heat source heat exchanger (22), a heat source fan (23), and an accumulator (24).
- the heat source unit (20) includes a four-way switching valve (25) that switches a refrigerant flow path and a heat source expansion valve (26).
- the compressor (21) compresses the sucked refrigerant.
- the compressor (21) discharges compressed refrigerant.
- the compressor (21) is a scroll type rotary compressor.
- the compressor (21) may be another rotary compressor such as a swinging piston type, a rolling piston type, or a screw type.
- the compressor (21) is configured to have a variable operating frequency (rotation speed) using an inverter device.
- the heat source heat exchanger (22) is an outdoor heat exchanger.
- the heat source heat exchanger (22) is a fin-and-tube type air heat exchanger.
- the heat source heat exchanger (22) exchanges heat between the refrigerant flowing therein and outdoor air.
- the heat source heat exchanger (22) functions as a radiator and an evaporator of the present disclosure.
- the heat source fan (23) is placed outdoors near the heat source heat exchanger (22).
- the heat source fan (23) transports air passing through the heat source heat exchanger (22).
- the four-way switching valve (25) is an example of a switching mechanism.
- the four-way switching valve (25) changes the flow path of the refrigerant circuit (11) to switch between the first refrigeration cycle, which is a cooling cycle, and the second refrigeration cycle, which is a heating cycle.
- the four-way switching valve (25) has a first port (P1), a second port (P2), a third port (P3), and a fourth port (P4).
- the first port (P1) of the four-way switching valve (25) is connected to the discharge section of the compressor (21).
- the second port (P2) of the four-way switching valve (25) is connected to the suction part of the compressor (21) via the accumulator (24).
- the third port (P3) of the four-way switching valve (25) is connected to the second communication pipe (14) via the second closing valve (16).
- the fourth port (P4) of the four-way switching valve (25) is connected to the gas end of the heat source heat exchanger (22).
- the four-way switching valve (25) switches between a first state and a second state.
- the four-way switching valve (25) in the first state (the state shown by the solid line in FIG. 1) communicates the first port (P1) and the fourth port (P4), and communicates the second port (P2) and the third port ( P3).
- the four-way switching valve (25) in the second state (the state indicated by the broken line in FIG. 1) communicates the first port (P1) and the third port (P3), and communicates the second port (P2) and the fourth port ( P4).
- the accumulator (24) separates the refrigerant into gas refrigerant and liquid refrigerant.
- the accumulator (24) is a hollow cylindrical container.
- a return pipe (65) is connected to the accumulator (24).
- the return pipe (65) is provided with a first on-off valve (66).
- the first on-off valve (66) is an electromagnetic on-off valve, but may be an electric valve whose opening degree can be adjusted.
- the heat source expansion valve (26) reduces the pressure of the refrigerant.
- the heat source expansion valve (26) is an outdoor expansion valve.
- the heat source expansion valve (26) is arranged between the first closing valve (15) and the heat source heat exchanger (22) in the heat source circuit (20a).
- the heat source expansion valve (26) is an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted.
- the heat source expansion valve (26) functions as a pressure reducing valve according to the present disclosure.
- the heat source unit (20) has an oil return mechanism.
- the oil return mechanism includes an oil separator (31), an oil pipe (32), a second on-off valve (33), and a capillary tube (34).
- the oil separator (31) is provided at the discharge section of the compressor (21).
- the oil separator (31) separates oil from the refrigerant discharged from the compressor (21).
- the oil pipe (32) has its inflow end connected to the oil separator (31), and its outflow end communicates with the suction pipe (64) of the compressor (21).
- the second on-off valve (33) is provided in the oil pipe (32).
- the second on-off valve (33) is an electromagnetic on-off valve, but may be an electric valve whose opening degree can be adjusted.
- the capillary tube (34) is provided in the oil pipe (32).
- the capillary tube (34) is an example of a pressure reducing section.
- the pressure reducing section may be an electrically operated valve (expansion valve) whose opening degree can be adjusted.
- the heat source unit (20) includes a first control device (C1) included in the control section (C).
- the usage unit (40) is an indoor unit installed indoors in a building or the like.
- the utilization unit (40) includes a utilization expansion valve (41), a utilization heat exchanger (42), and a utilization fan (43).
- the utilization expansion valve (41) reduces the pressure of the refrigerant.
- the utilization expansion valve (41) is an indoor expansion valve.
- the utilization expansion valve (41) is arranged in the flow path on the liquid side of the utilization heat exchanger (42) in the utilization circuit (40a).
- the expansion valve (41) is an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted.
- the utilization expansion valve (41) functions as a pressure reducing valve of the present disclosure.
- the heat exchanger (42) used is an indoor heat exchanger.
- the heat exchanger (42) used is a fin-and-tube type air heat exchanger.
- the utilization heat exchanger (42) exchanges heat between the refrigerant flowing therein and the indoor air.
- the utilization heat exchanger (42) functions as an evaporator and a radiator of the present disclosure.
- the utilization fan (43) is placed indoors near the utilization heat exchanger (42).
- the utilization fan (43) conveys air passing through the utilization heat exchanger (42).
- the utilization unit (40) has a second control device (C2) included in the control section (C).
- the second control device (C2) and first control device (C1) of each usage unit (40) are connected to each other via a first communication line (W1).
- the first communication line (W1) is wired or wireless.
- the compressor (21) includes a casing (50), an electric motor (51) and a compression mechanism (52) housed inside the casing (50).
- the compressor (21) has a rotating shaft (53) that connects the electric motor (51) and the compression mechanism (52).
- the casing (50) is a hollow vertically long container.
- the inside of the casing (50) is filled with compressed refrigerant discharged from the compression mechanism (52).
- the compressor (21) is of a so-called high-pressure dome type.
- An internal flow path (54) through which discharged refrigerant flows is formed inside the casing (50).
- the outside of the casing (50) is exposed to outside air.
- the electric motor (51) has a stator (51a) and a rotor (51b).
- the stator (51a) is fixed to the inner peripheral surface of the casing (50).
- the stator (51a) includes a stator core and a coil wound around the stator core (not shown).
- the rotor (51b) is arranged inside the stator (51a) and connected to the rotation shaft (53).
- a rotating magnetic field is formed by energizing the coil. This rotating magnetic field causes the rotor (51b) and rotating shaft (53) to rotate.
- the compression mechanism (52) is driven by the rotating shaft (53).
- the compression mechanism (52) compresses refrigerant in a compression chamber therein.
- the compression mechanism (52) is formed with a discharge port (52a) through which the refrigerant compressed in the compression chamber is discharged.
- a discharge pipe (55) is connected to the body (50a) of the casing (50).
- the inlet end of the discharge pipe (55) communicates with the inside of the casing (50), and the outlet end of the discharge pipe (55) communicates with the high-pressure gas line of the refrigerant circuit (11).
- An internal flow path (54) is formed inside the casing (50) between the discharge port (52a) of the compression mechanism (52) and the discharge pipe (55).
- the refrigerant discharged from the discharge port (52a) of the compression mechanism (52) passes through the internal flow path (54) and is sent to the discharge pipe (55).
- An oil reservoir (56) is formed at the bottom of the casing (50). Refrigerating machine oil is stored in the oil reservoir (56). Refrigerating machine oil is supplied to the compression mechanism (52) and bearings (not shown) through an oil passage formed in the rotating shaft (53).
- a gas storage section (61) and a liquid storage section (62) are formed inside the accumulator (24).
- the gas storage section (61) is located at the top of the internal space of the accumulator (24), and the liquid storage section (62) is located at the bottom or bottom of the internal space of the accumulator (24).
- An inflow pipe (63), a suction pipe (64), and a return pipe (65) are connected to the accumulator (24).
- the refrigerant that has passed through the evaporator flows through the inflow pipe (63).
- the inflow pipe (63) passes through the top of the accumulator (24).
- the inflow end of the inflow pipe (63) is connected to the low pressure gas line of the refrigerant circuit (11). Strictly speaking, the inflow end of the inflow pipe (63) is connected to the second port (P2) of the four-way switching valve (25).
- the outflow end of the inflow pipe (63) is located above the accumulator (24) and communicates with the gas storage section (61).
- the suction pipe (64) passes through the bottom of the accumulator (24).
- the inflow end of the suction pipe (64) is located above the accumulator (24) and communicates with the gas storage section (61).
- the outflow end of the suction pipe (64) is directly connected to a suction port (not shown) of the compression mechanism (52) of the compressor (21).
- the return pipe (65) sends the liquid refrigerant in the accumulator (24) to the suction pipe (64).
- the return pipe (65) is an example of a return flow path (65).
- the liquid refrigerant separated by the accumulator (24) flows through the return pipe (65).
- the refrigerating machine oil remaining in the accumulator (24) flows through the return pipe (65).
- the inflow end of the return pipe (65) is located at the bottom of the accumulator (24) and communicates with the liquid reservoir (62).
- the inflow end of the return pipe (65) does not need to open at the bottom of the accumulator (24), and may be located above the bottom.
- the outflow end of the return pipe (65) is connected to the midway part of the suction pipe (64).
- the return pipe (65) is provided with the above-mentioned first on-off valve (66).
- the suction pipe (64) has a first suction passage (64a) upstream of the connection part of the return pipe (65) and a second suction passage (64b) downstream of the connection part of the return pipe (65). including.
- the air conditioner (10) includes a plurality of sensors.
- the plurality of sensors include a discharge temperature sensor (71), a discharge pressure sensor (72), a suction pressure sensor (73), a suction temperature sensor (74), and an outside air temperature sensor (75).
- the discharge temperature sensor (71) of this embodiment is provided in the discharge pipe (55).
- the discharge temperature sensor (71) detects the temperature of refrigerant discharged from the compressor (21). Strictly speaking, the discharge temperature sensor (71) detects the temperature of the refrigerant discharged from the compression mechanism (52).
- the discharge pressure sensor (72) detects the pressure (high pressure) of the high pressure gas line of the refrigerant circuit (11).
- the discharge pressure sensor (72) is provided, for example, in the discharge pipe (55) and detects the pressure of the discharged refrigerant.
- the suction pressure sensor (73) detects the pressure (low pressure) of the low pressure gas line of the refrigerant circuit (11).
- the suction pressure sensor (73) is provided in the inflow pipe (63).
- the suction pressure sensor (73) detects the pressure of refrigerant flowing into the accumulator (24).
- the suction pressure sensor (73) detects the pressure of the refrigerant within the accumulator (24).
- the suction pressure sensor (73) may be provided downstream of the accumulator (24) in the low pressure gas line.
- the suction temperature sensor (74) is provided in the inflow pipe (63).
- the suction temperature sensor (74) detects the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator (24). Essentially, the suction temperature sensor (74) detects the temperature of the refrigerant within the accumulator (24).
- the outside air temperature sensor (75) detects the temperature of the outside air. Essentially, the outside air temperature sensor (75) detects the temperature of the air surrounding the accumulator (24).
- the air conditioner (10) includes a rotation speed detection section (76) that measures the rotation speed of the compressor (21).
- the rotation speed detection unit (76) measures, for example, the current value and rotation speed of the electric motor (51), and determines the rotation speed of the compressor (21). Based on this rotation speed, the flow rate of the refrigerant flowing into the accumulator (24) can be determined.
- the air conditioner (10) includes a liquid level detection section (77) that detects the height of the liquid refrigerant accumulated in the accumulator (24).
- the liquid level detection unit (77) is a level meter such as a capacitance type, an ultrasonic type, or a float type, and is arranged inside the accumulator (24).
- the configuration of the liquid level detection section (77) may be omitted, and the control section (C) may estimate the liquid level height based on the physical quantity.
- the physical quantities for estimating the liquid level height include the temperature of the refrigerant discharged from the compressor (21), the high pressure, the low pressure, the dryness of the refrigerant sucked into the compressor (21), the rotation speed of the compressor (21), and the accumulator. Examples include the flow rate of gas refrigerant flowing out from (24) to the suction pipe (64), and the flow rate of liquid refrigerant flowing out from the accumulator (24) to the return pipe (65).
- the control unit (C) controls the operation of the air conditioner (10).
- the control unit (C) includes a first control device (C1) and a second control device (C2).
- Each of the first control device (C1) and the second control device (C2) includes an MCU (Micro Control Unit), an electric circuit, and an electronic circuit.
- the MCU includes a CPU (Central Processing Unit), memory, and a communication interface.
- the memory stores various programs for the CPU to execute.
- the first control device (C1) is a heat source control section on the heat source unit (20) side.
- the first control device (C1) includes a compressor (21), a heat source fan (23), a four-way switching valve (25), a heat source expansion valve (26), a first on-off valve (66), and a second on-off valve (33). Specifically, the first control device (C1) controls the operation and stop of the compressor (21), the rotation speed of the compressor (21), the operation and stop of the heat source fan (23), and the operation and stop of the heat source fan (23).
- the second control device (C2) is a usage control section on the usage unit (40) side.
- the second control device (C2) controls the utilization fan (43) and the utilization expansion valve (41).
- the second control device (C2) controls the rotation speed of the usage fan (43) and the opening degree of the usage expansion valve (41).
- the control unit (C) determines the occurrence of a forming phenomenon in the accumulator (24) using the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24) and other indicators.
- the discharge temperature sensor (71) detects the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator (24), and uses this detected value as the temperature of the refrigerant in the accumulator (24).
- the suction pressure sensor (73) detects the pressure of the refrigerant flowing into the accumulator (24), and this detected value is taken as the pressure of the refrigerant in the accumulator (24).
- control unit (C) uses the temperature of the accumulator (24), the ambient temperature of the accumulator (24), the density of the refrigerant flowing into the accumulator (24), and the refrigerant flowing into the accumulator (24) as other indicators. All of the flow rates are used.
- the "forming phenomenon” is a phenomenon in which the liquid refrigerant in the accumulator (24) gasifies and becomes bubbles. When these bubbles are sucked into the compressor (21) together with the refrigerant, the compressor (21) performs liquid compression to compress the liquid refrigerant, and the oil in the oil reservoir (56) in the compressor (21) is compressed. It may be diluted. Therefore, if the occurrence of the forming phenomenon can be determined, liquid compression and dilution of the oil in the oil reservoir (56) can be suppressed.
- the control unit (C) determines the temperature of the accumulator (24) based on the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator (24) and the ambient temperature of the accumulator (24).
- the temperature of the accumulator (24) is influenced by the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator (24) and the ambient temperature (outside air temperature) of the accumulator (24). Therefore, the temperature of the accumulator (24) can be estimated by using a relational expression whose parameters are the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator (24) and the ambient temperature of the accumulator (24).
- a relational expression a regression expression obtained from past data of both temperatures can be used.
- the regression equation may be determined by machine learning using both temperatures as variables.
- the control unit (C) has a storage unit (M).
- the storage unit (M) includes, for example, SRAM (Static Random Access Memory), DRAM (Dynamic Random Access Memory), flash memory, EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), and the like.
- SRAM Static Random Access Memory
- DRAM Dynamic Random Access Memory
- flash memory flash memory
- EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
- the storage unit (M) stores data for determining whether or not a forming phenomenon occurs.
- This data includes a relational equation (strictly speaking, a regression equation).
- a regression equation for determining the occurrence of a forming phenomenon is determined by machine learning using deep learning or the like. Specifically, an operator such as a manufacturer obtains operational data of a plurality of existing air conditioners. A regression equation is obtained by machine learning using this driving data as an input value. Strictly speaking, regression coefficients of a regression equation, details of which will be described later, are obtained by machine learning.
- the obtained regression equation is stored in the storage unit (M) during the manufacturing stage of the air conditioner (10).
- the intercept of the regression equation stored in the storage unit (M) may be obtained by machine learning.
- the storage unit (M) further stores a regression equation for estimating the temperature of the accumulator (24).
- the first control device (C1) operates the compressor (21) and the heat source fan (23), sets the four-way switching valve (25) to the first state, and sets the heat source expansion valve ( 26) is fully opened.
- the second control device (C2) operates the utilization fan (43) and adjusts the utilization expansion valve (41) to a predetermined opening degree.
- the refrigerant circuit (11) during cooling operation performs the first refrigeration cycle.
- the heat source heat exchanger (22) functions as a radiator (strictly speaking, a condenser), and the utilization heat exchanger (42) functions as an evaporator.
- the refrigerant compressed by the compressor (21) flows through the heat source heat exchanger (22).
- the refrigerant radiates heat to the outdoor air and condenses.
- the refrigerant condensed in the heat source heat exchanger (22) flows through the first communication pipe (13) and is divided into each utilization circuit (40a).
- each utilization circuit (40a) the refrigerant is depressurized by the utilization expansion valve (41) and then flows through the utilization heat exchanger (42).
- the utilization heat exchanger (42) the refrigerant absorbs heat from the indoor air and evaporates.
- the refrigerant evaporated in each heat exchanger (42) joins together in the second connection pipe (14), passes through the accumulator (24), and is sucked into the compressor (21).
- the first control device (C1) operates the compressor (21) and the heat source fan (23), sets the four-way switching valve (25) to the second state, and sets the heat source expansion valve ( 26) to the specified opening.
- the second control device (C2) operates the utilization fan (43) and adjusts the utilization expansion valve (41) to a predetermined opening degree.
- the refrigerant circuit (11) during heating operation performs the second refrigeration cycle.
- the utilization heat exchanger (42) functions as a radiator (strictly speaking, a condenser), and the heat source heat exchanger (22) functions as an evaporator.
- each utilization circuit (40a) the refrigerant compressed by the compressor (21) flows through the second communication pipe (14) and is divided into each utilization circuit (40a).
- each utilization circuit (40a) the refrigerant flows through the utilization heat exchanger (42).
- the utilization heat exchanger (42) the refrigerant radiates heat to the indoor air and condenses.
- the refrigerant condensed in each utilization heat exchanger (42) is depressurized in each utilization expansion valve (41), and then joins in the first communication pipe (13).
- the refrigerant in the first communication pipe (13) is depressurized by the heat source expansion valve (26) and then flows through the heat source heat exchanger (22).
- the heat source heat exchanger (22) the refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates.
- the refrigerant evaporated in the heat source heat exchanger (22) passes through the accumulator (24) and is sucked into the compressor (21).
- Control for determining occurrence of forming phenomenon The control unit (C) determines occurrence of forming phenomenon at a predetermined timing. This control will be explained with reference to FIG. 4.
- step S11 the control unit (C) obtains the refrigerant temperature T1 in the accumulator (24). Specifically, the control unit (C) obtains the temperature of the refrigerant detected by the suction temperature sensor (74) as T1.
- step S12 the control unit (C) acquires the refrigerant pressure P1 in the accumulator (24). Specifically, the control unit (C) obtains the refrigerant pressure detected by the suction pressure sensor (73) as P2.
- step S13 the control unit (C) obtains the ambient temperature T2 of the accumulator (24). Specifically, the control unit (C) obtains the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor (75) as T2.
- step S14 the control unit (C) obtains the temperature T2 of the accumulator (24).
- the control unit (C) estimates the temperature T3 of the accumulator (24) based on the temperature T1 of the refrigerant flowing into the accumulator (24) and the ambient temperature T2 of the accumulator (24).
- step S15 the control unit (C) obtains the rotation speed of the compressor (21). Specifically, the control unit (C) acquires the rotation speed of the compressor (21) detected by the rotation speed detection unit (76).
- step S16 the control unit (C) obtains the liquid level height of the accumulator (24). Specifically, the control unit (C) acquires the liquid level height detected by the liquid level height detection unit (77).
- step S11 to step S16 is merely an example, and these orders may be replaced.
- step S17 the control unit (C) uses the parameters acquired in steps S11 to S16 and the relational expression stored in the storage unit (M) to calculate a determination value for the forming phenomenon.
- step S18 the control unit (C) determines whether the determination value obtained in step S17 is higher than a predetermined value. If the determination value is larger than the predetermined value, the process moves to step S19. In step S19, the control unit (C) determines that a forming phenomenon has occurred. If the determination value is less than or equal to the predetermined value, the process moves to step S20. In step S20, the control unit (C) determines that no forming phenomenon has occurred.
- the control unit (C) calculates the determination value based on the regression equation expressed by equation (1) below.
- Judgment value ⁇ 1 ⁇ 1st degree of pressure reduction + ⁇ 2 ⁇ 2nd degree of pressure reduction + ⁇ 3 ⁇ ⁇ T + ⁇ 4 ⁇ Refrigerant density + ⁇ 5 ⁇ (Rotation speed of compressor) 2 + ⁇ 6 ⁇ Liquid level height ...
- Formula 1 degree of pressure reduction, The second degree of pressure reduction, ⁇ T, refrigerant density, rotation speed, and liquid level height are parameters for determining the determination value.
- ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4, ⁇ 5, and ⁇ 6 are regression coefficients, which are determined in advance by machine learning as described above.
- the first degree of pressure reduction is an index indicating the degree of decrease in the internal pressure of the accumulator (24), and is determined by the following equation (2).
- First degree of pressure reduction (P1 t-1 - P1 t ) / (P1 t-1 )...Equation (2)
- P1 t is the current pressure P1 in the accumulator (24)
- P1 t -1 is the past pressure P1 in the accumulator (24) acquired a predetermined time t before the current one.
- the first degree of pressure reduction is an index indicating the rate of decrease in the pressure P1 from t time ago to the present.
- the first degree of pressure reduction serves as an index for determining the occurrence of the forming phenomenon.
- the second degree of pressure reduction is an index that indicates how low the internal pressure of the accumulator (24) is relative to the saturation pressure Ps of the refrigerant in the accumulator (24), and is calculated by the following equation (3). .
- Second degree of pressure reduction (Ps-P1)/(Ps) (3)
- Ps is the saturation pressure corresponding to the temperature T1 of the refrigerant in the accumulator (24).
- the forming phenomenon occurs when the internal pressure of the accumulator (24) becomes equal to or less than the saturation pressure of the refrigerant within the accumulator (24). Therefore, the second degree of pressure reduction serves as an index for determining the occurrence of the forming phenomenon.
- ⁇ T is an index indicating the influence of heating of the refrigerant in the accumulator (24), and is determined by the following equation (4).
- T1 is the temperature of the refrigerant flowing into the accumulator (24)
- T3 is the temperature of the accumulator (24).
- ⁇ T serves as an index for determining the occurrence of the forming phenomenon.
- the refrigerant density is the density of the refrigerant flowing into the accumulator (24).
- the control unit (C) determines the refrigerant density based on the temperature T1 of the refrigerant flowing into the accumulator (24) and the pressure P1 of this refrigerant.
- the control unit (C) in this example assumes that the refrigerant in the accumulator (24) is a gas single-phase refrigerant, and estimates the refrigerant density based on the temperature T1 and the pressure P1.
- the refrigerant density serves as an index for determining the occurrence of the forming phenomenon.
- the rotation speed of the compressor (21) is an index indicating the flow rate of refrigerant flowing into the accumulator (24).
- the rotation speed of the compressor (21) is detected by the rotation speed detection section (76).
- the flow rate of the refrigerant here is strictly speaking a mass flow rate.
- the flow rate of the refrigerant flowing into the accumulator (24) increases, the dynamic pressure acting within the accumulator (24) increases, making the liquid level of the liquid refrigerant more likely to be disturbed. Therefore, the flow rate of the refrigerant flowing into the accumulator (24) or the rotation speed of the compressor (21) serves as an index for determining the occurrence of the forming phenomenon.
- the liquid level height is the liquid level height of the liquid refrigerant in the accumulator (24), and is detected by the liquid level detection unit (77) or estimated by the control unit (C). As the liquid level height increases, the amount of energy of the liquid refrigerant increases, so it can be assumed that the forming phenomenon becomes more likely to occur. Therefore, the liquid level height serves as an index for determining the occurrence of the forming phenomenon.
- each parameter in equation (1) is an index that influences the occurrence of the forming phenomenon. Therefore, by using the determination value obtained by equation (1), it is possible to accurately determine the forming phenomenon.
- control unit (C) controls the refrigerant circuit (11) based on the determination result of the forming phenomenon. An example of this control will be explained with reference to FIG.
- the control unit (C) performs the control shown in FIG. 5 in the cooling operation and heating operation described above.
- step S31 the control unit (C) acquires the liquid level height of the accumulator (24). If the liquid level height is higher than the predetermined value in step S32, the process moves to step S33.
- step S33 the control unit (C) performs the forming phenomenon determination control described above. If it is determined in step S34 that a forming phenomenon has occurred, the process moves to step S35.
- the control unit (C) lowers the rotation speed of the compressor (21). When the rotation speed of the compressor (21) decreases, the internal pressure of the accumulator (24) increases. Thereby, the liquid refrigerant in the accumulator (24) can be suppressed from being gasified, and the occurrence of the forming phenomenon can be suppressed.
- control unit (C) performs the forming phenomenon determination control when the liquid level of the accumulator (24) is high. If the liquid level in the accumulator (24) is low, even if a forming phenomenon occurs, the influence of liquid compression in the compressor (21) and oil dilution in the oil reservoir (56) will be small, and normally This is because there is no problem with driving.
- control unit (C) does not perform control to suppress the forming phenomenon. Thereby, it is possible to avoid normal operation of the air conditioner (10) from being stopped due to excessive control.
- the control unit (C) performs control to suppress the occurrence of the forming phenomenon when it is determined that the liquid level is high and the forming phenomenon will occur. Thereby, liquid compression in the compressor (21) and dilution of oil in the oil reservoir (56) can be reliably avoided, and the reliability of the air conditioner (10) can be improved.
- the control unit (C) determines the occurrence of the forming phenomenon using the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24) and other indicators.
- Other indicators include the temperature of the accumulator (24), the ambient temperature of the accumulator (24), the density of the refrigerant entering the accumulator (24), and the flow rate of the refrigerant entering the accumulator (24).
- All of these indicators are indicators that influence the occurrence of the forming phenomenon.
- the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24) have a high contribution rate to the occurrence of the forming phenomenon. Therefore, by using these as parameters, it is possible to accurately determine the occurrence of a forming phenomenon.
- the control unit (C) determines the occurrence of the forming phenomenon based on a relational expression based on the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24) and the index.
- This relational expression is determined by machine learning.
- the regression coefficients ⁇ 1 to ⁇ 6 in equation (1) above are determined by machine learning.
- the control unit (C) determines the temperature T3 of the accumulator (24) based on the temperature T1 of the refrigerant flowing into the accumulator (24) and the ambient temperature T2 of the accumulator (24). Therefore, a sensor for detecting the temperature of the accumulator (24) is not required, and the number of parts can be reduced.
- the air conditioner (10) may include a temperature sensor that detects the temperature of the accumulator (24).
- the control unit (C) controls the refrigerant circuit (11) based on the determination result of the forming phenomenon. Thereby, in a situation where the forming phenomenon is likely to occur, the occurrence of the forming phenomenon can be quickly suppressed by controlling the refrigerant circuit (11).
- the control unit (C) controls the refrigerant circuit (11) based on the liquid level height of the accumulator (24) and the determination result of the forming phenomenon. Therefore, as described above, it is possible to suppress excessive control even though the liquid level of the accumulator (24) is low. In a situation where the liquid level of the accumulator (24) is high and the forming phenomenon is likely to occur, the occurrence of the forming phenomenon can be reliably suppressed.
- the control unit (C) may use the concentration of the refrigerant in the accumulator (24) as an index for determining the occurrence of the forming phenomenon.
- the concentration of the refrigerant in the accumulator (24) is the ratio of the refrigerant to the total amount of refrigerant and oil in the liquid refrigerant stored in the accumulator (24). It can be assumed that as the amount of oil contained in the refrigerant increases, the surface tension of the refrigerant increases, making it difficult for bubbles to occur in the liquid refrigerant. Therefore, the concentration of the refrigerant in the accumulator (24) serves as an index for determining the occurrence of the forming phenomenon. In this case, a value obtained by multiplying the refrigerant concentration in the accumulator (24) by the regression coefficient ⁇ 7 is added to the above equation (1).
- the regression coefficient ⁇ 7 is preferably determined by machine learning.
- the control unit (C) may increase the opening degree of the pressure reducing valve (26, 41) instead of step S35 shown in FIG. Specifically, for example, in the case of cooling operation, the control unit (C) increases the opening degree of the heat source expansion valve (26). In the case of heating operation, the control unit (C) increases the opening degree of the utilization expansion valve (41). As a result, the low pressure of the refrigerant circuit (11) increases, so the internal pressure of the accumulator (24) increases. Thereby, the liquid refrigerant in the accumulator (24) can be suppressed from being gasified, and the occurrence of the forming phenomenon can be suppressed.
- the refrigeration device of the present disclosure does not need to be an air conditioner, and may be any other device as long as it performs a refrigeration cycle.
- Other devices include cooling devices that cool the air in refrigerators and freezers, transportation refrigeration devices that cool the interior of marine containers and trailers, and water heaters that generate hot water.
- the air conditioner (10) may include a plurality of heat source units (20).
- each of the plurality of heat source units (20) includes an accumulator (24).
- the control unit (C) determines whether a forming phenomenon occurs in each accumulator (24).
- control unit (C) In addition to the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24), the control unit (C) also controls the temperature of the accumulator (24), the ambient temperature of the accumulator (24), the density of the refrigerant flowing into the accumulator (24), and the temperature and pressure of the refrigerant in the accumulator (24).
- the occurrence of the forming phenomenon may be determined using an index indicating at least one of the flow rate of the refrigerant flowing into the accumulator (24) and the concentration of the refrigerant in the accumulator (24).
- the relational expression stored in the storage unit (M) does not necessarily have to be determined by machine learning, and may be an expression determined empirically based on actual measurement data.
- the present disclosure is useful for refrigeration equipment.
- Air conditioning equipment (refrigeration equipment) 11 Refrigerant circuit 21 Compressor 24 Accumulator C control section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
冷凍装置は、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、アキュムレータ(24)の温度、アキュムレータ(24)の周囲温度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量、アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度のうちの少なくとも1つを示す指標を用いて、アキュムレータ(24)内のフォーミング現象の発生を判定する制御部(C)を備える。
Description
本開示は、冷凍装置に関する。
従来より、冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。特許文献1に開示された冷凍装置の冷媒回路には、圧縮機の吸入側にアキュムレータが設けられる。この冷凍装置では、圧縮機の起動時やデフロスト運転の終了時において、冷媒回路の高圧圧力の冷媒をアキュムレータに導入する。これにより、アキュムレータの内圧が上昇するので、アキュムレータ内の液冷媒が気泡となる現象(フォーミング現象)を抑制できる。
上述したフォーミング現象は、必ずしもアキュムレータの内圧の影響のみならず、他の物理量の影響も受けて生じうる。このため、特許文献1の冷凍装置では、フォーミング現象が生じていないにも拘わらず、フォーミング現象を抑制する制御を実行することがあり、冷凍装置の効率が低下する可能性がある。加えて、フォーミング現象が生じているにも拘わらず、フォーミング現象を抑制する制御が実行できないこともあり、フォーミング現象に起因して圧縮機で液冷媒を圧縮したり、圧縮機内の油の濃度が低下したりすることがあった。
本開示の目的は、フォーミング現象を精度よく推定できる冷凍装置を提供することである。
第1の態様は、冷凍装置を対象とし、
圧縮機(21)およびアキュムレータ(24)を有し、冷凍サイクルを行う冷媒回路(11)と、
前記アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、
前記アキュムレータ(24)の温度、該アキュムレータ(24)の周囲温度、前記アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度、前記アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量、前記アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度のうちの少なくとも1つを示す指標を用いて、前記アキュムレータ(24)内のフォーミング現象の発生を判定する制御部(C)とを備えている。
圧縮機(21)およびアキュムレータ(24)を有し、冷凍サイクルを行う冷媒回路(11)と、
前記アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、
前記アキュムレータ(24)の温度、該アキュムレータ(24)の周囲温度、前記アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度、前記アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量、前記アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度のうちの少なくとも1つを示す指標を用いて、前記アキュムレータ(24)内のフォーミング現象の発生を判定する制御部(C)とを備えている。
第1の態様では、制御部(C)が、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、他の指標とを用いて、アキュムレータ(24)内のフォーミング現象の発生を判定する。他の指標は、アキュムレータ(24)の温度、アキュムレータ(24)の周囲温度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度のうちの少なくとも1つを含む。これらに基づきフォーミング現象の発生を判定することで、フォーミング現象の発生を精度よく判定できる。
第2の態様は、第1の態様において、前記制御部(C)は、前記アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、前記指標とに基づく関係式に基づいて前記フォーミング現象の発生を判定する。
第2の態様では、制御部(C)は、上記の関係式を用いることで、フォーミング現象の発生を精度よく判定できる。
第3の態様は、第2の態様において、前記関係式は、機械学習によって決定される。
第3の態様では、制御部(C)が、機械学習により決定された関係式を用いることで、フォーミング現象の発生をさらに精度よく判定できる。
第4の態様は、第1~第3のいずれか1つの態様において、前記制御部(C)は、前記アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度と該アキュムレータ(24)の周囲温度とに基づいて、前記アキュムレータ(24)の温度を求める。
第4の態様では、温度センサなどを用いなくても、アキュムレータ(24)の温度を推定できる。
第5の態様は、第1~第4のいずれか1つの態様において、前記制御部(C)は、前記フォーミング現象の判定結果に基づいて前記冷媒回路(11)を制御する。
第5の態様では、制御部(C)がフォーミング現象の判定結果に基づいて冷媒回路(11)を制御することで、フォーミング現象の発生を速やかに解消できる。
第6の態様は、第5の態様において、前記制御部(C)は、前記アキュムレータ(24)の液面高さと、前記フォーミング現象の判定結果とに基づいて前記冷媒回路(11)を制御する。
アキュムレータ(24)の液面高さは、圧縮機(21)に戻る液冷媒の量に影響を与える。第6の態様の制御部(C)は、フォーミング現象の判定結果に加えてアキュムレータ(24)内の液冷媒の高さを制御指標として冷媒回路(11)を制御する。このため、圧縮機(21)に液冷媒が戻りやすい運転条件下において、このことを抑制する制御を行うことができる。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示される実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。各図面は、本開示を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて寸法、比または数を誇張または簡略化して表す場合がある。
《実施形態》
(1)空気調和装置の概要
空気調和装置(10)は、本開示の冷凍装置の一例である。図1は、空気調和装置(10)の配管系統図である。空気調和装置(10)は、対象空間の空気の温度を調節する。本例の対象空間は、ビルなどの室内空間である。空気調和装置(10)は、対象空間の冷房および暖房を行う。本例の空気調和装置(10)は、1つの熱源ユニット(20)と、複数の利用ユニット(40)と、連絡配管(12)と、制御部(C)とを有する。複数の利用ユニット(40)と熱源ユニット(20)とは、連絡配管(12)を介して互いに接続される。この接続により、閉回路である冷媒回路(11)が構成される。
(1)空気調和装置の概要
空気調和装置(10)は、本開示の冷凍装置の一例である。図1は、空気調和装置(10)の配管系統図である。空気調和装置(10)は、対象空間の空気の温度を調節する。本例の対象空間は、ビルなどの室内空間である。空気調和装置(10)は、対象空間の冷房および暖房を行う。本例の空気調和装置(10)は、1つの熱源ユニット(20)と、複数の利用ユニット(40)と、連絡配管(12)と、制御部(C)とを有する。複数の利用ユニット(40)と熱源ユニット(20)とは、連絡配管(12)を介して互いに接続される。この接続により、閉回路である冷媒回路(11)が構成される。
冷媒回路(11)は、熱源ユニット(20)に設けられる熱源回路(20a)と、各利用ユニット(40)にそれぞれ設けられる利用回路(40a)とを含む。連絡配管(12)は、第1連絡配管(13)と第2連絡配管(14)とを含む。
第1連絡配管(13)は、液連絡配管である。第1連絡配管(13)は、第1主管(13a)と、第1主管(13a)から分岐する複数の第1分岐管(13b)とを含む。第1主管(13a)の一端は、液閉鎖弁である第1閉鎖弁(15)を介して熱源回路(20a)に接続する。複数の第1分岐管(13b)のそれぞれの一端は、第1主管(13a)と接続する。複数の第1分岐管(13b)のそれぞれの他端は、対応する利用回路(40a)に接続する。
第2連絡配管(14)は、ガス連絡配管である。第2連絡配管(14)は、第2主管(14a)と、第2主管(14a)から分岐する複数の第2分岐管(14b)とを含む。第2主管(14a)の一端は、ガス閉鎖弁である第2閉鎖弁(16)を介して熱源ユニット(20)に接続する。複数の第2分岐管(14b)のそれぞれの一端は、第2主管(14a)と接続する。複数の第2分岐管(14b)のそれぞれの他端は、対応する利用ユニット(40)に接続する。
(1-1)熱源ユニット
熱源ユニット(20)は、室外に配置される室外ユニットである。熱源ユニット(20)は、例えばビルなどの屋上や地上に配置される。
熱源ユニット(20)は、室外に配置される室外ユニットである。熱源ユニット(20)は、例えばビルなどの屋上や地上に配置される。
熱源ユニット(20)は、圧縮機(21)、熱源熱交換器(22)、熱源ファン(23)、およびアキュムレータ(24)を有する。熱源ユニット(20)は、冷媒の流路を切り換える四方切換弁(25)と、熱源膨張弁(26)とを有する。
圧縮機(21)は、吸入した冷媒を圧縮する。圧縮機(21)は、圧縮した冷媒を吐出する。圧縮機(21)は、スクロール型の回転式圧縮機である。圧縮機(21)は、揺動ピストン式、ローリングピストン式、スクリュー式などの他の回転式圧縮機でああってもよい。圧縮機(21)は、インバータ装置により運転周波数(回転数)が可変に構成される。
熱源熱交換器(22)は、室外熱交換器である。熱源熱交換器(22)は、フィンアンドチューブ式の空気熱交換器である。熱源熱交換器(22)は、その内部を流れる冷媒と室外空気とを熱交換させる。熱源熱交換器(22)は、本開示の放熱器および蒸発器として機能する。
熱源ファン(23)は、室外において熱源熱交換器(22)の近傍に配置される。熱源ファン(23)は、熱源熱交換器(22)を通過する空気を搬送する。
四方切換弁(25)は、切換機構の一例である。四方切換弁(25)は、冷房サイクルである第1冷凍サイクルと、暖房サイクルである第2冷凍サイクルとを切り換えるように、冷媒回路(11)の流路を変更する。四方切換弁(25)は、第1ポート(P1)、第2ポート(P2)、第3ポート(P3)、および第4ポート(P4)を有する。四方切換弁(25)の第1ポート(P1)は、圧縮機(21)の吐出部と繋がる。四方切換弁(25)の第2ポート(P2)は、アキュムレータ(24)を介して圧縮機(21)の吸入部と繋がる。四方切換弁(25)の第3ポート(P3)は、第2閉鎖弁(16)を介して第2連絡配管(14)と繋がる。四方切換弁(25)の第4ポート(P4)は、熱源熱交換器(22)のガス端と繋がる。
四方切換弁(25)は、第1状態と第2状態とに切り換わる。第1状態(図1の実線で示す状態)の四方切換弁(25)は、第1ポート(P1)と第4ポート(P4)とを連通し且つ第2ポート(P2)と第3ポート(P3)とを連通する。第2状態(図1の破線で示す状態)の四方切換弁(25)は、第1ポート(P1)と第3ポート(P3)とを連通し、第2ポート(P2)と第4ポート(P4)とを連通する。
アキュムレータ(24)は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。アキュムレータ(24)は、中空の円筒状の容器である。アキュムレータ(24)には、戻し管(65)が接続される。戻し管(65)には、第1開閉弁(66)が設けられる。第1開閉弁(66)は、電磁開閉弁であるが、開度が調節可能な電動弁であってもよい。
熱源膨張弁(26)は、冷媒を減圧する。熱源膨張弁(26)は、室外膨張弁である。熱源膨張弁(26)は、熱源回路(20a)において、第1閉鎖弁(15)と熱源熱交換器(22)の間に配置される。熱源膨張弁(26)は、開度が調節可能な電子膨張弁である。熱源膨張弁(26)は、本開示の減圧弁として機能する。
熱源ユニット(20)は、油戻し機構を有する。油戻し機構は、油分離器(31)と、油管(32)と、第2開閉弁(33)と、キャピラリーチューブ(34)とを有する。油分離器(31)は、圧縮機(21)の吐出部に設けられる。油分離器(31)は、圧縮機(21)から吐出された冷媒中から油を分離する。油管(32)は、その流入端が油分離器(31)に接続し、その流出端が圧縮機(21)の吸入管(64)と連通する。第2開閉弁(33)は、油管(32)に設けられる。第2開閉弁(33)は、電磁開閉弁であるが、開度が調節可能な電動弁であってもよい。キャピラリーチューブ(34)は、油管(32)に設けられる。キャピラリーチューブ(34)は、減圧部の一例である。減圧部は、開度が調節可能な電動弁(膨張弁)であってもよい。
熱源ユニット(20)は、制御部(C)に含まれる第1制御装置(C1)を有する。
(1-2)利用ユニット
利用ユニット(40)は、ビルなどの室内に設置される室内ユニットである。利用ユニット(40)は、利用膨張弁(41)、利用熱交換器(42)、および利用ファン(43)を有する。
利用ユニット(40)は、ビルなどの室内に設置される室内ユニットである。利用ユニット(40)は、利用膨張弁(41)、利用熱交換器(42)、および利用ファン(43)を有する。
利用膨張弁(41)は、冷媒を減圧する。利用膨張弁(41)は、室内膨張弁である。利用膨張弁(41)は、利用回路(40a)における利用熱交換器(42)の液側の流路に配置される。利用膨張弁(41)は、開度が調節可能な電子膨張弁である。利用膨張弁(41)は、本開示の減圧弁として機能する。
利用熱交換器(42)は、室内熱交換器である。利用熱交換器(42)は、フィンアンドチューブ式の空気熱交換器である。利用熱交換器(42)は、その内部を流れる冷媒と室内空気とを熱交換させる。利用熱交換器(42)は、本開示の蒸発器および放熱器として機能する。
利用ファン(43)は、室内において利用熱交換器(42)の近傍に配置される。利用ファン(43)は、利用熱交換器(42)を通過する空気を搬送する。
利用ユニット(40)は、制御部(C)に含まれる第2制御装置(C2)を有する。各利用ユニット(40)の第2制御装置(C2)と、第1制御装置(C1)とは、第1通信線(W1)を介して互いに接続される。第1通信線(W1)は、有線または無線である。
(1-3)圧縮機の詳細
図3に示すように、圧縮機(21)は、ケーシング(50)と、ケーシング(50)の内部に収容される電動機(51)および圧縮機構(52)を有する。圧縮機(21)は、電動機(51)と圧縮機構(52)とを連結する回転軸(53)を有する。ケーシング(50)は、中空の縦長の容器である。ケーシング(50)の内部は、圧縮機構(52)から圧縮された吐出冷媒が満たされる。圧縮機(21)は、いわゆる高圧ドーム型である。ケーシング(50)の内部には、吐出冷媒が流れる内部流路(54)が形成される。ケーシング(50)の外部は、外気雰囲気となる。
図3に示すように、圧縮機(21)は、ケーシング(50)と、ケーシング(50)の内部に収容される電動機(51)および圧縮機構(52)を有する。圧縮機(21)は、電動機(51)と圧縮機構(52)とを連結する回転軸(53)を有する。ケーシング(50)は、中空の縦長の容器である。ケーシング(50)の内部は、圧縮機構(52)から圧縮された吐出冷媒が満たされる。圧縮機(21)は、いわゆる高圧ドーム型である。ケーシング(50)の内部には、吐出冷媒が流れる内部流路(54)が形成される。ケーシング(50)の外部は、外気雰囲気となる。
電動機(51)は、ステータ(51a)とロータ(51b)とを有する。ステータ(51a)は、ケーシング(50)の内周面に固定される。ステータ(51a)は、ステータコアと、ステータコアに巻回されるコイルとを有する(図示省略)。ロータ(51b)は、ステータ(51a)の内部に配置され、回転軸(53)と連結する。電動機(51)では、コイルが通電することで回転磁界が形成される。この回転磁界によりロータ(51b)および回転軸(53)が回転する。
圧縮機構(52)は、回転軸(53)によって駆動される。圧縮機構(52)は、その内部の圧縮室において冷媒を圧縮する。圧縮機構(52)には、圧縮室で圧縮した冷媒が吐出される吐出ポート(52a)が形成される。
ケーシング(50)の胴部(50a)には、吐出管(55)が接続される。吐出管(55)の入口端はケーシング(50)の内部に連通し、吐出管(55)の出口端は冷媒回路(11)の高圧ガスラインと繋がる。
ケーシング(50)の内部には、圧縮機構(52)の吐出ポート(52a)から吐出管(55)までの間に内部流路(54)が形成される。圧縮機構(52)の吐出ポート(52a)から吐出された冷媒は、内部流路(54)を通過して吐出管(55)に送られる。
ケーシング(50)の底部には、油貯まり部(56)が形成される。油貯まり部(56)には、冷凍機油が貯まる。冷凍機油は、回転軸(53)に形成された油通路を介して圧縮機構(52)や軸受け(図示省略)に供給される。
(1-4)アキュムレータの詳細
図3に示すように、アキュムレータ(24)の内部には、ガス貯留部(61)と液貯留部(62)とが形成される。ガス貯留部(61)は、アキュムレータ(24)の内部空間の上部に位置し、液貯留部(62)は、アキュムレータ(24)の内部空間の下部あるいは底部に位置する。アキュムレータ(24)には、流入管(63)と吸入管(64)と戻し管(65)とが接続する。
図3に示すように、アキュムレータ(24)の内部には、ガス貯留部(61)と液貯留部(62)とが形成される。ガス貯留部(61)は、アキュムレータ(24)の内部空間の上部に位置し、液貯留部(62)は、アキュムレータ(24)の内部空間の下部あるいは底部に位置する。アキュムレータ(24)には、流入管(63)と吸入管(64)と戻し管(65)とが接続する。
流入管(63)は、蒸発器を通過した冷媒が流れる。流入管(63)は、アキュムレータ(24)の頂部を貫通する。流入管(63)の流入端は、冷媒回路(11)の低圧ガスラインと繋がる。厳密には、流入管(63)の流入端は、四方切換弁(25)の第2ポート(P2)と繋がる。流入管(63)の流出端は、アキュムレータ(24)の上部に位置し、ガス貯留部(61)と連通する。
吸入管(64)は、アキュムレータ(24)で分離された後のガス冷媒が流出する。吸入管(64)は、アキュムレータ(24)の底部を貫通する。吸入管(64)の流入端は、アキュムレータ(24)の上部に位置し、ガス貯留部(61)と連通する。吸入管(64)の流出端は、圧縮機(21)の圧縮機構(52)の吸入ポート(図示省略)と直に繋がる。
戻し管(65)は、アキュムレータ(24)内の液冷媒を吸入管(64)に送る。戻し管(65)は、戻し流路(65)の一例である。戻し管(65)は、アキュムレータ(24)で分離された後の液冷媒が流れる。加えて、戻し管(65)は、アキュムレータ(24)に残る冷凍機油が流れる。戻し管(65)の流入端は、アキュムレータ(24)の底部に位置し、液貯留部(62)と連通する。戻し管(65)の流入端は、アキュムレータ(24)の底部に開口していなくてもよく、底部よりも上方に位置してもよい。戻し管(65)の流出端は吸入管(64)の中途部に接続する。戻し管(65)には、上述した第1開閉弁(66)が設けられる。
吸入管(64)は、戻し管(65)の接続部よりも上流側の第1吸入路(64a)と、戻し管(65)の接続部よりも下流側の第2吸入路(64b)とを含む。
(1-5)センサ
図2および図3に示すように、空気調和装置(10)は、複数のセンサを備える。複数のセンサは、吐出温度センサ(71)と、吐出圧力センサ(72)と、吸入圧力センサ(73)と、吸入温度センサ(74)、外気温度センサ(75)とを備える。
図2および図3に示すように、空気調和装置(10)は、複数のセンサを備える。複数のセンサは、吐出温度センサ(71)と、吐出圧力センサ(72)と、吸入圧力センサ(73)と、吸入温度センサ(74)、外気温度センサ(75)とを備える。
本実施形態の吐出温度センサ(71)は、吐出管(55)に設けられる。吐出温度センサ(71)は、圧縮機(21)から吐出される冷媒の温度を検出する。厳密には、吐出温度センサ(71)は、圧縮機構(52)から吐出される冷媒の温度を検出する。
吐出圧力センサ(72)は、冷媒回路(11)の高圧ガスラインの圧力(高圧圧力)を検出する。吐出圧力センサ(72)は、例えば吐出管(55)に設けられ、吐出冷媒の圧力を検出する。
吸入圧力センサ(73)は、冷媒回路(11)の低圧ガスラインの圧力(低圧圧力)を検出する。吸入圧力センサ(73)は、流入管(63)に設けられる。吸入圧力センサ(73)は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の圧力を検出する。本質的には、吸入圧力センサ(73)は、アキュムレータ(24)内の冷媒の圧力を検出する。吸入圧力センサ(73)は、低圧ガスラインのうちアキュムレータ(24)の下流側に設けられてもよい。
吸入温度センサ(74)は、流入管(63)に設けられる。吸入温度センサ(74)は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度を検出する。本質的には、吸入温度センサ(74)は、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度を検出する。
外気温度センサ(75)は、室外空気の温度を検出する。本質的には、外気温度センサ(75)は、アキュムレータ(24)の周囲の空気の温度を検出する。
図2に示すように、空気調和装置(10)は、圧縮機(21)の回転数を計測する回転数検知部(76)を備える。回転数検知部(76)は、例えば電動機(51)の電流値や回転数を計測し、圧縮機(21)の回転数を求める。この回転数により、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量を求めることができる。
図2に示すように、空気調和装置(10)は、アキュムレータ(24)内に貯まった液冷媒の高さを検知する液面高さ検知部(77)を備える。液面高さ検知部(77)は、静電容量式、超音波式、フロート式などのレベル計であり、アキュムレータ(24)の内部に配置される。液面高さ検知部(77)の構成を省略し、制御部(C)が物理量に基づいて液面高さを推定してもよい。液面高さを推定する物理量としては、圧縮機(21)の吐出冷媒の温度、高圧圧力、低圧圧力、圧縮機(21)の吸入冷媒の乾き度、圧縮機(21)の回転数、アキュムレータ(24)から吸入管(64)に流出するガス冷媒の流量、アキュムレータ(24)から戻し管(65)に流出する液冷媒の流量などが挙げられる。
(1-6)制御部
制御部(C)は、空気調和装置(10)の動作を制御する。制御部(C)は、第1制御装置(C1)と第2制御装置(C2)とを含む。第1制御装置(C1)および第2制御装置(C2)のそれぞれは、MCU(Micro Control Unit,マイクロコントローラユニット)、電気回路、電子回路を含む。MCUは、CPU(Central Processing Unit,中央演算処理装置)、メモリ、通信インターフェースを含む。メモリには、CPUが実行するための各種のプログラムが記憶されている。
制御部(C)は、空気調和装置(10)の動作を制御する。制御部(C)は、第1制御装置(C1)と第2制御装置(C2)とを含む。第1制御装置(C1)および第2制御装置(C2)のそれぞれは、MCU(Micro Control Unit,マイクロコントローラユニット)、電気回路、電子回路を含む。MCUは、CPU(Central Processing Unit,中央演算処理装置)、メモリ、通信インターフェースを含む。メモリには、CPUが実行するための各種のプログラムが記憶されている。
第1制御装置(C1)は、熱源ユニット(20)側の熱源制御部である。第1制御装置(C1)は、圧縮機(21)、熱源ファン(23)、四方切換弁(25)、熱源膨張弁(26)、第1開閉弁(66)、および第2開閉弁(33)を制御する。具体的には、第1制御装置(C1)は、圧縮機(21)の運転および停止と、圧縮機(21)の回転数と、熱源ファン(23)の運転および停止と、熱源ファン(23)の回転数と、四方切換弁(25)の流路の連通状態と、熱源膨張弁(26)の開度と、第1開閉弁(66)の開閉状態と、第2開閉弁(33)の開閉状態とを制御する。
第2制御装置(C2)は、利用ユニット(40)側の利用制御部である。第2制御装置(C2)は、利用ファン(43)および利用膨張弁(41)を制御する。第2制御装置(C2)は、利用ファン(43)の回転数と、利用膨張弁(41)の開度とを制御する。
制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、他の指標とを用いてアキュムレータ(24)内のフォーミング現象の発生を判定する。
本例では、吐出温度センサ(71)が、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度を検出し、この検出値をアキュムレータ(24)内の冷媒の温度としている。本例では、吸入圧力センサ(73)がアキュムレータ(24)に流入する冷媒の圧力を検出し、この検出値をアキュムレータ(24)内の冷媒の圧力としている。
本例では、制御部(C)は、他の指標として、アキュムレータ(24)の温度、アキュムレータ(24)の周囲温度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量の全てを用いる。
「フォーミング現象」は、アキュムレータ(24)内の液冷媒がガス化して気泡となる現象である。この気泡が冷媒とともに圧縮機(21)に吸入されると、圧縮機(21)で液冷媒を圧縮する液圧縮が行われたり、圧縮機(21)内の油貯まり部(56)の油が希釈されたりする。したがって、フォーミング現象の発生を判定できれば、液圧縮や、油貯まり部(56)の油の希釈を抑制できる。
制御部(C)は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度と、アキュムレータ(24)の周囲温度とに基づいて、アキュムレータ(24)の温度を求める。アキュムレータ(24)の温度は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度と、アキュムレータ(24)の周囲温度(外気温度)との影響を受ける。このため、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度と、アキュムレータ(24)の周囲温度とをパラメータとする関係式を用いることで、アキュムレータ(24)の温度を推定できる。関係式は、両者の温度の過去のデータから得られた回帰式を用いることができる。回帰式は、両者の温度を変数とする回帰式を機械学習によって決定してもよい。
(1-7)記憶部
制御部(C)は、記憶部(M)を有する。記憶部(M)は、例えばSRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などで構成される。本実施形態の記憶部(M)は、第1制御装置(C1)に設けられる。
制御部(C)は、記憶部(M)を有する。記憶部(M)は、例えばSRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などで構成される。本実施形態の記憶部(M)は、第1制御装置(C1)に設けられる。
記憶部(M)は、フォーミング現象の発生の有無を判定するためのデータを記憶する。このデータは、関係式(厳密には、回帰式)を含んでいる。フォーミング現象の発生を判定するための回帰式は、ディープラーニング等を用いた機械学習によって決定される。具体的には、製造メーカなどの作業者は、既存の複数の空気調和装置の運転データを取得する。回帰式は、この運転データを入力値として機械学習によって得られる。厳密には、詳細は後述する回帰式の回帰係数が、機械学習によって取得される。得られた回帰式は、空気調和装置(10)の製造段階において、記憶部(M)に記憶される。記憶部(M)に記憶される回帰式の切片が機械学習によって取得されてもよい。
記憶部(M)は、アキュムレータ(24)の温度を推定するための回帰式をさらに記憶する。
(2)運転動作
空気調和装置(10)の運転動作について図1を参照しながら説明する。空気調和装置(10)は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行う。図1では、冷房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示している。
空気調和装置(10)の運転動作について図1を参照しながら説明する。空気調和装置(10)は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行う。図1では、冷房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示している。
(2-1)冷房運転
冷房運転では、第1制御装置(C1)が圧縮機(21)および熱源ファン(23)を運転させ、四方切換弁(25)を第1状態とし、熱源膨張弁(26)を全開とする。第2制御装置(C2)が利用ファン(43)を運転させ、利用膨張弁(41)を所定開度に調節する。
冷房運転では、第1制御装置(C1)が圧縮機(21)および熱源ファン(23)を運転させ、四方切換弁(25)を第1状態とし、熱源膨張弁(26)を全開とする。第2制御装置(C2)が利用ファン(43)を運転させ、利用膨張弁(41)を所定開度に調節する。
冷房運転時の冷媒回路(11)は、第1冷凍サイクルを行う。第1冷凍サイクルでは、熱源熱交換器(22)が放熱器(厳密には、凝縮器)として機能し、利用熱交換器(42)が蒸発器として機能する。
具体的には、圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、熱源熱交換器(22)を流れる。熱源熱交換器(22)では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。熱源熱交換器(22)で凝縮した冷媒は、第1連絡配管(13)を流れ、各利用回路(40a)に分流する。各利用回路(40a)では、冷媒が利用膨張弁(41)で減圧された後、利用熱交換器(42)を流れる。利用熱交換器(42)では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。各利用熱交換器(42)で蒸発した冷媒は、第2連絡配管(14)で合流した後、アキュムレータ(24)を通過し、圧縮機(21)に吸入される。
(2-2)暖房運転
暖房運転では、第1制御装置(C1)が圧縮機(21)および熱源ファン(23)を運転させ、四方切換弁(25)を第2状態とし、熱源膨張弁(26)を所定開度に調節する。第2制御装置(C2)が利用ファン(43)を運転させ、利用膨張弁(41)を所定開度に調節する。
暖房運転では、第1制御装置(C1)が圧縮機(21)および熱源ファン(23)を運転させ、四方切換弁(25)を第2状態とし、熱源膨張弁(26)を所定開度に調節する。第2制御装置(C2)が利用ファン(43)を運転させ、利用膨張弁(41)を所定開度に調節する。
暖房運転時の冷媒回路(11)は、第2冷凍サイクルを行う。第2冷凍サイクルでは、利用熱交換器(42)が放熱器(厳密には、凝縮器)として機能し、熱源熱交換器(22)が蒸発器として機能する。
具体的には、圧縮機(21)で圧縮された冷媒は、第2連絡配管(14)を流れ、各利用回路(40a)に分流する。各利用回路(40a)では、冷媒が利用熱交換器(42)を流れる。利用熱交換器(42)では、冷媒が室内空気に放熱して凝縮する。各利用熱交換器(42)で凝縮した冷媒は、各利用膨張弁(41)で減圧されたのち、第1連絡配管(13)で合流する。第1連絡配管(13)の冷媒は、熱源膨張弁(26)で減圧された後、熱源熱交換器(22)を流れる。熱源熱交換器(22)では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。熱源熱交換器(22)で蒸発した冷媒は、アキュムレータ(24)を通過し、圧縮機(21)に吸入される。
(3)フォーミング現象の発生を判定する制御
制御部(C)は、所定のタイミングにおいて、フォーミング現象の発生を判定する。この制御について図4を参照しながら説明する。
制御部(C)は、所定のタイミングにおいて、フォーミング現象の発生を判定する。この制御について図4を参照しながら説明する。
(3-1)判定制御の概要
ステップS11では、制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒温度T1を取得する。具体的には、制御部(C)は、吸入温度センサ(74)で検出した冷媒の温度をT1として取得する。
ステップS11では、制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒温度T1を取得する。具体的には、制御部(C)は、吸入温度センサ(74)で検出した冷媒の温度をT1として取得する。
ステップS12では、制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒圧力P1を取得する。具体的には、制御部(C)は、吸入圧力センサ(73)で検出した冷媒の圧力をP2として取得する。
ステップS13では、制御部(C)は、アキュムレータ(24)の周囲温度T2を取得する。具体的には、制御部(C)は、外気温度センサ(75)で検出した外気温度をT2として取得する。
ステップS14では、制御部(C)は、アキュムレータ(24)の温度T2を取得する。制御部(C)は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度T1と、アキュムレータ(24)の周囲温度T2とに基づき、アキュムレータ(24)の温度T3を推定する。
ステップS15では、制御部(C)は、圧縮機(21)の回転数を取得する。具体的には、制御部(C)は、回転数検知部(76)によって検出された圧縮機(21)の回転数を取得する。
ステップS16では、制御部(C)は、アキュムレータ(24)の液面高さを取得する。具体的には、制御部(C)は、液面高さ検知部(77)によって検出された液面高さを取得する。
なお、ステップS11~ステップS16までの順序は単なる例示であり、これらの順序を入れ替えてもよい。
ステップS17では、制御部(C)は、ステップS11~ステップS16で取得したパラメータと、記憶部(M)に記憶された関係式を用いて、フォーミング現象の判定値を算出する。
ステップS18では、制御部(C)は、ステップS17で得た判定値が、所定値よりも高いか否かを判定する。判定値が所定値より大きい場合、処理はステップS19に移行する。ステップS19では、制御部(C)はフォーミング現象が発生したと判定する。判定値が所定値以下である場合、処理はステップS20に移行する。ステップS20では、制御部(C)はフォーミング現象が発生していないと判定する。
(3-2)判定値の算出方法
ステップS17の判定値の算出方法について詳細に説明する。
ステップS17の判定値の算出方法について詳細に説明する。
制御部(C)は、以下の(1)式で表す回帰式に基づいて判定値を算出する。
判定値=α1×第1減圧度+α2×第2減圧度+α3×ΔT+α4×冷媒密度
+α5×(圧縮機の回転数)2+α6×液面高さ・・・・(1)式
第1減圧度、第2減圧度、ΔT、冷媒密度、回転数、および液面高さは、判定値を求めるためのパラメータである。α1、α2、α3、α4、α5、およびα6は回帰係数であり、上述のように機械学習によって予め決定される。
+α5×(圧縮機の回転数)2+α6×液面高さ・・・・(1)式
第1減圧度、第2減圧度、ΔT、冷媒密度、回転数、および液面高さは、判定値を求めるためのパラメータである。α1、α2、α3、α4、α5、およびα6は回帰係数であり、上述のように機械学習によって予め決定される。
第1減圧度は、アキュムレータ(24)の内圧の減少変化の度合いを示す指標であり、以下の(2)式で求められる。
第1減圧度=(P1t-1-P1t)/(P1t-1)・・・(2)式
ここで、P1tは、現在におけるアキュムレータ(24)内の圧力P1であり、P1t-1は、現在よりも所定時間t前に取得した過去のアキュムレータ(24)内の圧力P1である。つまり、第1減圧度は、t時間前から現在までの圧力P1の減少変化の割合を示す指標である。アキュムレータ(24)の内圧が減少すると、この内圧がアキュムレータ(24)内の冷媒の飽和圧力(飽和蒸気圧)以下になることでフォーミング現象が発生する。したがって、第1減圧度は、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
ここで、P1tは、現在におけるアキュムレータ(24)内の圧力P1であり、P1t-1は、現在よりも所定時間t前に取得した過去のアキュムレータ(24)内の圧力P1である。つまり、第1減圧度は、t時間前から現在までの圧力P1の減少変化の割合を示す指標である。アキュムレータ(24)の内圧が減少すると、この内圧がアキュムレータ(24)内の冷媒の飽和圧力(飽和蒸気圧)以下になることでフォーミング現象が発生する。したがって、第1減圧度は、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
第2減圧度は、アキュムレータ(24)内の冷媒の飽和圧力Psに対してアキュムレータ(24)の内圧がどれだけ低くなっているかの割合を示す指標であり、以下の(3)式で求められる。
第2減圧度=(Ps-P1)/(Ps)・・・(3)式
ここで、Psはアキュムレータ(24)内の冷媒の温度T1に相当する飽和圧力である。上述したように、アキュムレータ(24)の内圧がアキュムレータ(24)内の冷媒の飽和圧力以下になることでフォーミング現象が発生する。したがって、第2減圧度は、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
ここで、Psはアキュムレータ(24)内の冷媒の温度T1に相当する飽和圧力である。上述したように、アキュムレータ(24)の内圧がアキュムレータ(24)内の冷媒の飽和圧力以下になることでフォーミング現象が発生する。したがって、第2減圧度は、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
ΔTは、アキュムレータ(24)内の冷媒が加熱される影響を示す指標であり、以下の(4)式で求められる。
ΔT=T1-T3・・・(4)式
ここで、T1は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度であり、T3は、アキュムレータ(24)の温度である。ΔTが高いほど、アキュムレータ(24)内に流入する冷媒によりアキュムレータ(24)内に貯まった液冷媒が加熱されやすく、フォーミング現象が発生しやすくなる。したがって、ΔTは、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
ここで、T1は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度であり、T3は、アキュムレータ(24)の温度である。ΔTが高いほど、アキュムレータ(24)内に流入する冷媒によりアキュムレータ(24)内に貯まった液冷媒が加熱されやすく、フォーミング現象が発生しやすくなる。したがって、ΔTは、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
冷媒密度は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度である。制御部(C)は、アキュムレータ(24)内に流入する冷媒の温度T1と、この冷媒の圧力P1とに基づいて冷媒密度を求める。本例の制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒をガス単相冷媒とみなして、温度T1および圧力P1に基づき冷媒密度を推定する。
アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度が高くなると、この冷媒によりアキュムレータ(24)内に作用する動圧が高くなり、液冷媒の液面が乱れやすくなる。これにより、フォーミング現象が発生やすくなる。したがって、冷媒密度は、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
圧縮機(21)の回転数は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量を示す指標である。圧縮機(21)の回転数は、回転数検知部(76)によって検出される。ここでいう冷媒の流量は、厳密には質量流量である。アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量が大きくなると、アキュムレータ(24)内に作用する動圧が高くなり、液冷媒の液面が乱れやすくなる。したがって、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量、あるいは圧縮機(21)の回転数は、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
液面高さは、アキュムレータ(24)内の液冷媒の液面高さであり、液面高さ検知部(77)によって検出される、あるいは制御部(C)によって推定される。液面高さが大きくなると、液冷媒のエネルギー量が増大するので、フォーミング現象が発生しやすくなると想定できる。したがって、液面高さは、フォーミング現象の発生を判定する指標となる。
以上のように、(1)式の各パラメータは、それぞれフォーミング現象の発生に影響を与える指標である。したがって、(1)式により得た判定値を用いることで、フォーミング現象を精度よく判定できる。
(4)フォーミング現象の判定値に基づく制御例
制御部(C)は、フォーミング現象の判定結果に基づいて冷媒回路(11)を制御する。この制御例について、図5を参照しながら説明する。
制御部(C)は、フォーミング現象の判定結果に基づいて冷媒回路(11)を制御する。この制御例について、図5を参照しながら説明する。
制御部(C)は、上述した冷房運転や暖房運転において、図5に示す制御を行う。ステップS31において、制御部(C)はアキュムレータ(24)の液面高さを取得する。ステップS32において液面高さが所定値より高い場合、処理はステップS33に移行する。ステップS33では、制御部(C)は、上述したフォーミング現象の判定制御を行う。ステップS34においてフォーミング現象が発生したと判断された場合、処理はステップS35に移行する。ステップ35では、制御部(C)が圧縮機(21)の回転数を下げる。圧縮機(21)の回転数が下がると、アキュムレータ(24)の内圧が高くなる。これにより、アキュムレータ(24)内の液冷媒がガス化するのを抑制でき、フォーミング現象の発生を抑制できる。
以上のように、制御部(C)は、アキュムレータ(24)の液面高さが高い場合に、フォーミング現象の判定制御を行う。アキュムレータ(24)の液面高さが低いのであれば、フォーミング現象が発生したとしても、圧縮機(21)での液圧縮や、油貯まり部(56)の油の希釈の影響が小さく、通常の運転に支障がないからである。
制御部(C)は、液面高さが高くてもフォーミング現象が発生しない場合には、フォーミング現象の発生を抑制する制御を行わない。これにより、過剰な制御により、空気調和装置(10)の通常の運転が実行でなくなるのを回避できる。
制御部(C)は、液面高さが高く且つフォーミング現象が発生すると判定されたときに、フォーミング現象の発生を抑制する制御を行う。これにより、圧縮機(21)での液圧縮や、油貯まり部(56)の油の希釈を確実に回避でき、空気調和装置(10)の信頼性を向上できる。
(5)実施形態の効果
(5-1)
制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、他の指標とを用いて、フォーミング現象の発生を判定する。他の指標は、アキュムレータ(24)の温度、該アキュムレータ(24)の周囲温度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量を含む。
(5-1)
制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、他の指標とを用いて、フォーミング現象の発生を判定する。他の指標は、アキュムレータ(24)の温度、該アキュムレータ(24)の周囲温度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量を含む。
これらの指標はいずれもフォーミング現象の発生に影響を与える指標である。特に、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力は、フォーミング現象の発生の寄与率が高い。このため、これらをパラメータとして用いることで、フォーミング現象の発生を精度よく判定できる。
(5-2)
制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、前記指標とに基づく関係式に基づいてフォーミング現象の発生を判定する。この関係式は、機械学習によって決定される。具体的には、上記(1)式の回帰係数α1~α6を機械学習によって決定している。このようにして得た回帰式を用いることで、フォーミング現象を精度よく判定できる。
制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、前記指標とに基づく関係式に基づいてフォーミング現象の発生を判定する。この関係式は、機械学習によって決定される。具体的には、上記(1)式の回帰係数α1~α6を機械学習によって決定している。このようにして得た回帰式を用いることで、フォーミング現象を精度よく判定できる。
(5-3)
制御部(C)は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度T1と、アキュムレータ(24)の周囲温度T2とに基づいて、アキュムレータ(24)の温度T3を求める。このため、アキュムレータ(24)の温度を検知するためのセンサが不要となり、部品点数を削減できる。
制御部(C)は、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度T1と、アキュムレータ(24)の周囲温度T2とに基づいて、アキュムレータ(24)の温度T3を求める。このため、アキュムレータ(24)の温度を検知するためのセンサが不要となり、部品点数を削減できる。
なお、空気調和装置(10)は、アキュムレータ(24)の温度を検出する温度センサを有してもよい。
(5-4)
制御部(C)は、フォーミング現象の判定結果に基づいて冷媒回路(11)を制御する。これにより、フォーミング現象が発生しやすい状況下において、冷媒回路(11)の制御によりフォーミング現象の発生を速やかに抑制できる。特に、制御部(C)は、アキュムレータ(24)の液面高さと、フォーミング現象の判定結果とに基づいて冷媒回路(11)を制御する。このため、上述したように、アキュムレータ(24)の液面高さが低いに拘わらず過剰な制御を行うことを抑制できる。アキュムレータ(24)の液面高さが高く且つフォーミング現象が発生しやすい状況下において、フォーミング現象の発生を確実に抑制できる。
制御部(C)は、フォーミング現象の判定結果に基づいて冷媒回路(11)を制御する。これにより、フォーミング現象が発生しやすい状況下において、冷媒回路(11)の制御によりフォーミング現象の発生を速やかに抑制できる。特に、制御部(C)は、アキュムレータ(24)の液面高さと、フォーミング現象の判定結果とに基づいて冷媒回路(11)を制御する。このため、上述したように、アキュムレータ(24)の液面高さが低いに拘わらず過剰な制御を行うことを抑制できる。アキュムレータ(24)の液面高さが高く且つフォーミング現象が発生しやすい状況下において、フォーミング現象の発生を確実に抑制できる。
(6)変形例
上述した実施形態においては、以下のような変形例の構成としてもよい。
上述した実施形態においては、以下のような変形例の構成としてもよい。
(6-1)変形例1
制御部(C)は、フォーミング現象の発生を判定するための指標として、アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度を用いてもよい。アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度は、アキュムレータ(24)内に貯まった液冷媒における、冷媒と油の総量に対する冷媒の割合である。冷媒中に含まれる油が多くなると、冷媒の表面張力が大きくなり、液冷媒中で気泡が発生しにくくなると推測できる。したがって、アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度は、フォーミング現象の発生を判断する指標となる。この場合、上記(1)式に、アキュムレータ(24)内の冷媒濃度に、回帰係数α7を乗じた値を加える。回帰係数α7は、機械学習によって決定するのが好ましい。
制御部(C)は、フォーミング現象の発生を判定するための指標として、アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度を用いてもよい。アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度は、アキュムレータ(24)内に貯まった液冷媒における、冷媒と油の総量に対する冷媒の割合である。冷媒中に含まれる油が多くなると、冷媒の表面張力が大きくなり、液冷媒中で気泡が発生しにくくなると推測できる。したがって、アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度は、フォーミング現象の発生を判断する指標となる。この場合、上記(1)式に、アキュムレータ(24)内の冷媒濃度に、回帰係数α7を乗じた値を加える。回帰係数α7は、機械学習によって決定するのが好ましい。
(6-2)
制御部(C)は、図6に示すステップS35に替わって、減圧弁(26,41)の開度を大きくしてもよい。具体的には、例えば冷房運転であれば、制御部(C)は、熱源膨張弁(26)の開度を大きくする。暖房運転であれば、制御部(C)は、利用膨張弁(41)の開度を大きくする。これにより、冷媒回路(11)の低圧圧力が増大するので、アキュムレータ(24)の内圧が高くなる。これにより、アキュムレータ(24)内の液冷媒がガス化するのを抑制でき、フォーミング現象の発生を抑制できる。
(7)その他の実施形態
本開示の冷凍装置は、空気調和装置でなくてもよく、冷凍サイクルを行う装置であれば、他の装置であってもよい。他の装置としては、冷蔵庫や冷凍庫などの空気を冷却する冷却装置、海上コンテナやトレーラの庫内を冷却する輸送用冷凍装置、温水を生成する給湯装置などがある。
制御部(C)は、図6に示すステップS35に替わって、減圧弁(26,41)の開度を大きくしてもよい。具体的には、例えば冷房運転であれば、制御部(C)は、熱源膨張弁(26)の開度を大きくする。暖房運転であれば、制御部(C)は、利用膨張弁(41)の開度を大きくする。これにより、冷媒回路(11)の低圧圧力が増大するので、アキュムレータ(24)の内圧が高くなる。これにより、アキュムレータ(24)内の液冷媒がガス化するのを抑制でき、フォーミング現象の発生を抑制できる。
(7)その他の実施形態
本開示の冷凍装置は、空気調和装置でなくてもよく、冷凍サイクルを行う装置であれば、他の装置であってもよい。他の装置としては、冷蔵庫や冷凍庫などの空気を冷却する冷却装置、海上コンテナやトレーラの庫内を冷却する輸送用冷凍装置、温水を生成する給湯装置などがある。
空気調和装置(10)は、複数の熱源ユニット(20)を備えた方式であってもよい。この場合、複数の熱源ユニット(20)は、それぞれアキュムレータ(24)を備える。制御部(C)は、各アキュムレータ(24)においてフォーミング現象の発生を判定する。
制御部(C)は、アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力に加えて、アキュムレータ(24)の温度、アキュムレータ(24)の周囲温度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度、アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量、アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度のうちの少なくとも1つを示す指標を用いてフォーミング現象の発生を判定すればよい。
記憶部(M)に記憶される関係式は、必ずしも機械学習によって決定されるものでなくてもよく、実測データに基づき経験的に求められた式であってもよい。
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態の要素を適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
以上に述べた「第1」、「第2」、「第3」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。
以上に説明したように、本開示は、冷凍装置について有用である。
10 空気調和装置(冷凍装置)
11 冷媒回路
21 圧縮機
24 アキュムレータ
C 制御部
11 冷媒回路
21 圧縮機
24 アキュムレータ
C 制御部
Claims (6)
- 圧縮機(21)およびアキュムレータ(24)を有し、冷凍サイクルを行う冷媒回路(11)と、
前記アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、
前記アキュムレータ(24)の温度、該アキュムレータ(24)の周囲温度、前記アキュムレータ(24)に流入する冷媒の密度、前記アキュムレータ(24)に流入する冷媒の流量、前記アキュムレータ(24)内の冷媒の濃度のうちの少なくとも1つを示す指標を用いて、前記アキュムレータ(24)内のフォーミング現象の発生を判定する制御部(C)とを備えている
冷凍装置。 - 前記制御部(C)は、前記アキュムレータ(24)内の冷媒の温度および圧力と、前記指標とに基づく関係式に基づいて前記フォーミング現象の発生を判定する
請求項1に記載の冷凍装置。 - 前記関係式は、機械学習によって決定される
請求項2に記載の冷凍装置。 - 前記制御部(C)は、前記アキュムレータ(24)に流入する冷媒の温度と、該アキュムレータ(24)の周囲温度とに基づいて、前記アキュムレータ(24)の温度を求める
請求項1~3のいずれか1つに記載の冷凍装置。 - 前記制御部(C)は、前記フォーミング現象の判定結果に基づいて前記冷媒回路(11)を制御する
請求項1~4のいずれか1つに記載の冷凍装置。 - 前記制御部(C)は、前記アキュムレータ(24)の液面高さと、前記フォーミング現象の判定結果とに基づいて前記冷媒回路(11)を制御する
請求項5に記載の冷凍装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022-059195 | 2022-03-31 | ||
JP2022059195A JP2023150208A (ja) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 冷凍装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023188950A1 true WO2023188950A1 (ja) | 2023-10-05 |
Family
ID=88201077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/005473 WO2023188950A1 (ja) | 2022-03-31 | 2023-02-16 | 冷凍装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023150208A (ja) |
WO (1) | WO2023188950A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61250455A (ja) * | 1985-04-27 | 1986-11-07 | 株式会社東芝 | 冷凍サイクル装置 |
JP2003215040A (ja) * | 2002-01-24 | 2003-07-30 | Daikin Ind Ltd | 冷凍サイクルにおける潤滑油の状態検出装置 |
JP2018173192A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 冷凍機制御装置、ターボ冷凍機、冷凍機制御方法およびプログラム |
JP2021156567A (ja) * | 2019-11-22 | 2021-10-07 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4552388B2 (ja) * | 2003-05-28 | 2010-09-29 | パナソニック株式会社 | 圧縮機の運転制御方法、制御装置、冷媒圧縮機、及び冷凍装置 |
JP6736357B2 (ja) * | 2016-05-31 | 2020-08-05 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | ターボ冷凍機及びその起動制御方法 |
-
2022
- 2022-03-31 JP JP2022059195A patent/JP2023150208A/ja active Pending
-
2023
- 2023-02-16 WO PCT/JP2023/005473 patent/WO2023188950A1/ja unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61250455A (ja) * | 1985-04-27 | 1986-11-07 | 株式会社東芝 | 冷凍サイクル装置 |
JP2003215040A (ja) * | 2002-01-24 | 2003-07-30 | Daikin Ind Ltd | 冷凍サイクルにおける潤滑油の状態検出装置 |
JP2018173192A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 冷凍機制御装置、ターボ冷凍機、冷凍機制御方法およびプログラム |
JP2021156567A (ja) * | 2019-11-22 | 2021-10-07 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023150208A (ja) | 2023-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107560259B (zh) | 多联机***、多联机***的低温启动控制方法和装置 | |
JP5334909B2 (ja) | 冷凍空調装置並びに冷凍空調システム | |
JP4215022B2 (ja) | 空気調和装置 | |
JP4306636B2 (ja) | 空気調和装置 | |
Yoo et al. | Refrigerant leakage detection in an EEV installed residential air conditioner with limited sensor installations | |
CN110895023B (zh) | 一种空调冷媒泄漏检测方法及空调器 | |
JP4462096B2 (ja) | 空気調和装置 | |
Qiao et al. | Transient modeling of a flash tank vapor injection heat pump system–Part II: Simulation results and experimental validation | |
MX2007001671A (es) | Metodo y aparato para verificar sistemas de ciclo refrigerante. | |
CN105674638A (zh) | 气液分离器、空调***及防压缩机回液的控制方法 | |
US11293647B2 (en) | Air conditioner | |
JP2010175190A (ja) | 空気調和機 | |
WO2010119705A1 (ja) | 熱源ユニット | |
CN110895022A (zh) | 一种空调器冷媒泄漏的检测方法及装置 | |
EP3591311B1 (en) | Refrigeration cycle device | |
JP2019002639A (ja) | 空気調和機の冷媒漏洩検知方法、および、空気調和機 | |
JP2006170500A (ja) | 空気調和装置およびその運転方法 | |
JP2002147905A (ja) | 冷凍装置 | |
JP2006292214A (ja) | 空気調和装置の冷媒量判定機能追加方法、及び、空気調和装置 | |
JP2019035579A (ja) | 冷凍装置 | |
WO2023188950A1 (ja) | 冷凍装置 | |
CN101086359A (zh) | 空调器及其控制方法 | |
JP2012063033A (ja) | 空気調和機 | |
JP5245575B2 (ja) | 空気調和装置の冷媒量判定方法および空気調和装置 | |
JP6449979B2 (ja) | 冷凍装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23778980 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |