JP3489932B2 - 空気調和機 - Google Patents
空気調和機Info
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
路の切り換え制御に関するものである。
1,四方弁2,室外熱交換器3,減圧器4,室内熱交換
器5を配管で接続して冷媒が循環する冷凍サイクルを構
成している。
な空気調和機が開示されている。この空気調和機は、冷
房運転と暖房運転の切り換えのために四方弁2が切り換
えられて室内熱交換器5を流れる冷媒の向きが反転する
ことに伴って、暖房運転中には室内熱交換器5を1パス
で運転し、冷房運転中には室内熱交換器5を2パスで運
転して、冷房運転時と暖房運転時のどちらも効率よく運
転できるようにしている。
ドに応じて室内熱交換器5のパス数を切り換えることに
よって、定格条件における冷房運転時と暖房運転時の効
率を改善できるが、定格条件を外れた運転状態では効率
の改善を期待できないのが現状である。
房運転時の効率の改善だけでなく、定格条件を外れた運
転状態においても効率の改善を実現できる空気調和機を
提供することを目的とする。
空気調和機は、少なくとも室内熱交換器と室外熱交換器
を介装して冷凍サイクルを形成した空気調和機であっ
て、前記室内熱交換器と室外熱交換器のうちの少なくと
も一方の熱交換器のパス数を、空調負荷の大小に応じて
変更する冷媒流路切換制御手段を設け、冷房運転中の冷
媒流路切換制御手段は、空調負荷が定格出力の場合に室
内熱交換器を2パスで運転し、室外熱交換器を1パスで
運転し、空調負荷が小さくなると室内熱交換器と室外熱
交換器をともに1パスで運転し、空調負荷が大きくなる
と室内熱交換器と室外熱交換器をともに2パスで運転す
ることを特徴とする。
なくとも室内熱交換器と室外熱交換器を介装して冷凍サ
イクルを形成した空気調和機であって、前記室内熱交換
器と室外熱交換器のうちの少なくとも一方の熱交換器の
パス数を、空調負荷の大小に応じて変更する冷媒流路切
換制御手段を設け、暖房運転中の冷媒流路切換制御手段
は、空調負荷が定格出力の場合に室内熱交換器を1パス
で運転し、室外熱交換器を2パスで運転し、空調負荷が
小さくなると室内熱交換器と室外熱交換器をともに1パ
スで運転し、空調負荷が大きくなると室内熱交換器と室
外熱交換器をともに2パスで運転することを特徴とす
る。
なくとも室内熱交換器と室外熱交換器を介装して冷凍サ
イクルを形成した空気調和機であって、前記室内熱交換
器と室外熱交換器のうちの少なくとも一方の熱交換器の
パス数を、空調負荷の大小に応じて変更する冷媒流路切
換制御手段を設け、冷媒流路切換制御手段は、冷房運転
中には冷房運転と暖房運転の別を表す運転モードならび
に空調負荷の大小に応じて、空調負荷が定格出力の場合
に室内熱交換器を2パスで運転し、室外熱交換器を1パ
スで運転し、空調負荷が小さくなると室内熱交換器と室
外熱交換器をともに1パスで運転し、空調負荷が大きく
なると室内熱交換器と室外熱交換器をともに2パスで運
転し、暖房運転中には冷房運転と暖房運転の別を表す運
転モードならびに空調負荷の大小に応じて、空調負荷が
定格出力の場合に室内熱交換器を1パスで運転し、室外
熱交換器を2パスで運転し、空調負荷が小さくなると室
内熱交換器と室外熱交換器をともに1パスで運転し、空
調負荷が大きくなると室内熱交換器と室外熱交換器をと
もに2パスで運転することを特徴とする。
の形態を図1〜図6に基づいて説明する。図1に示すよ
うに、圧縮機1,四方弁2,室外熱交換器3,減圧器
4,室内熱交換器5を配管で接続して冷媒が循環する冷
凍サイクルを構成している。
しており、三方弁6a,6bによって冷媒流路3a,3
bを1パス状態と2パス状態とに切り換えられるよう構
成されている。
冷媒流路5a,5bと三方弁7a,7bを有しており、
1パス状態と2パス状態とに切り換えられるよう構成さ
れている。
によって、運転モードと空調負荷の大小に応じて図2に
示すテーブルAに従って切り換えられる。この実施の形
態において請求の範囲の冷媒流路切換制御手段は、三方
弁6a,6b,7a,7bと制御部8によって構成され
ている。
御部8は、運転モードが冷房運転中には図3に示すフロ
ーを実行し、運転モードが暖房運転中には図4に示すフ
ローを実行するように構成されている。なお、実行中の
運転モードは、利用者が設定スイッチで冷房運転または
暖房運転を設定した場合には、その設定スイッチから読
み取った内容に基づいて運転モードが決定され、利用者
が設定スイッチで自動運転を選択した場合には、室内側
の目標設定温度と室内吸い込み温度の温度差とから必要
な運転モードを自動判定して運転される。
転中に室外熱交換器3と室内熱交換器5のそれぞれのパ
ス数が、空調負荷の大小に応じて制御部8によってどの
ように切り換えられるのかを説明する。なお、圧縮機1
は各種のセンサ〔図示せず〕の検出値に基づいて室内温
度が目標温度に近づくようにその回転数が自動制御され
ている。
下、図では“ステップ”を#と表記する。)で、現在の
空調負荷の大小を判定するに必要な運転データを収集す
る。具体的には、圧縮機1の回転数をサンプル値として
読み込む。
み込んだサンプル値を基準値と比較して現在の空調負荷
の大小を判定する。図2と図3に示す実施の形態では、
基準値と比較して定格条件である“定格能力”、定格能
力の1/2の“中間能力”、さらに空調負荷の小さな
“低能力”、定格能力よりも空調負荷の大きな“高能
力”の何れに属しているかを判定する。
612−19XX”で決定される能力区分であり、空気
調和機の構成とその冷却方式によって決定される能力ラ
ンクを云う。
“定格能力”であると〔ステップ2〕において判定され
た場合には、〔ステップ3〕を実行して図2に示したテ
ーブルAに従って、室外熱交換器3を1パス状態に切り
換え、室内熱交換器5を2パス状態に切り換えて運転す
る。この場合の三方弁6a,6b,7a,7bの切換状
態と冷媒の流れを図5の(a)に示す。矢印は冷媒の流
れ方向を示している。
れた圧縮冷媒は三方弁6aから冷媒配管3cと三方弁6
bを介して室外熱交換器3の冷媒流路3aを流れ、再び
室外熱交換器3の冷媒流路3bを流れる。そして減圧弁
4を介して室内熱交換器5の冷媒流路5aと三方弁7a
と四方弁2を介して圧縮機1へ戻る。また、室内熱交換
器5において冷媒は三方弁7bを介して冷媒流路5bを
流れて三方弁7aと四方弁2を介して圧縮機1へ戻る。
繰り返し実行中に、〔ステップ2〕において空調負荷が
例えば“低能力”に変わったと判定した場合には、〔ス
テップ3〕を実行せずに〔ステップ4〕を実行して三方
弁7a,7bを切り換えて冷媒配管5c介して流れるよ
う室内熱交換器5を図5の(b)に示すように1パス状
態に切り換えてサイクル性能の向上を実現する。
サイクル性能の向上を図6の(a)(b)に示す特性図
に基づいて説明する。図6の(a)は熱交換器における
冷媒流量と管内熱伝導率の関係を示し、図6の(b)は
冷媒流量と圧力損失の関係を示す。ここで重要なことは
特性線の傾きの違いにある。冷媒流量が第1の流量9a
から第2の流量9bに増加変化した場合をみると、管内
熱伝達効率の変化Δαと圧力損失の変化Δβは、Δαよ
りもΔβの方が大きく変化している。
運転時には実際のp−h線図に基づいて室内熱交換器5
を2パス,室外熱交換器3を1パスで運転し、サイクル
性能が最適になるように設計されている。
化した場合には、圧縮機1の回転数が低下して冷媒流量
が低下し、それに伴う圧力損失も僅かになるため、管内
熱伝達率を優先させるように〔ステップ4〕を実行して
室内熱交換器5を1パス,室外熱交換器3を1パスで運
転してサイクル性能の悪化を低減する。〔ステップ2〕
で中間能力と判定された場合には〔ステップ5〕を実行
し、〔ステップ2〕で高能力と判定された場合には〔ス
テップ6〕を実行する。
房運転では、室外熱交換器と室内熱交換器を共に1パス
状態で運転し、冷房運転では、室外熱交換器を1パス状
態、室内熱交換器を2パス状態で運転している空気調和
機に比べて、現行のシーズンエネルギ効率(SEER)
の評価基準において冷房SEERの向上を図ることがで
きる。
冷房期間エネルギー消費効率(CSPF)と暖房期間エ
ネルギー消費効率(HSPF)で決定すると規定されて
いる。
に破線で示す位置に切り換わっている)には、制御部8
は図4に示す〔ステップ7〕で、現在の空調負荷の大小
を判定するに必要な運転データを収集する。具体的に
は、圧縮機1の回転数をサンプル値として読み込む。
み込んだサンプル値を基準値と比較して現在の空調負荷
の大小を判定する。ここではでは、基準値と比較して定
格条件である“定格能力”、定格能力の1/2の“中間
能力”、さらに空調負荷の小さな“低能力”、定格能力
よりも空調負荷の大きな“高能力”の何れに属している
かを判定する。
“定格能力”であったと〔ステップ8〕において判定さ
れた場合には、〔ステップ9〕を実行して図2に示した
テーブルAに従って、室外熱交換器3を2パス状態に切
り換え、室内熱交換器5を1パス状態に切り換えて運転
する。
繰り返し実行中に、〔ステップ8〕において空調負荷が
例えば“低能力”に変わったと判定した場合には、〔ス
テップ9〕を実行せずに〔ステップ10〕を実行して三
方弁6a,6bを切り換えて室内熱交換器3を1パス状
態に切り換えてサイクル性能の向上を実現する。〔ステ
ップ8〕で中間能力と判定された場合には〔ステップ1
1〕を実行し、〔ステップ8〕で高能力と判定された場
合には〔ステップ12〕を実行する。〔ステップ8〕で
暖房低温と判定された場合には〔ステップ13〕を実行
する。
房運転では、室外熱交換器と室内熱交換器を共に1パス
状態で運転し、冷房運転では、室外熱交換器を1パス状
態、室内熱交換器を2パス状態で運転している空気調和
機に比べて、現行のシーズンエネルギ効率(SEER)
の評価基準において暖房SEERの向上を図ることがで
きる。
室内熱交換器5の両方のパス数を切り換えられるように
三方弁6a,6b,7a,7bを設けたが、室外熱交換
器3は1パス状態だけで室内熱交換器5は三方弁7a,
7bを設けて冷房運転において三方弁7a,7bを空調
負荷に応じて切り換えて室内熱交換器5のパス数を切り
換えたり、室内熱交換器5は1パス状態だけで室外熱交
換器3は三方弁6a,6bを設けて冷房運転において三
方弁6a,6bを空調負荷に応じて切り換えて室外熱交
換器3のパス数を切り換えるだけでも従来に比べてサイ
クル性能の改善を実現できる。
運転モードと圧縮機1の回転数から時々の空調負荷(冷
媒循環量)を検出したが、運転モードと下記の何れかの
単数または複数から空調負荷を判定しても同様の効果を
期待できる。
る ・圧縮機の吸入圧力 ・蒸発器の温度 上記の各実施の形態では、室外熱交換器3,室内熱交換
器5のパス数の切り換えは1パス状態と2パス状態であ
ったが、2パス状態と4パス状態などでもよく、1パス
状態と2パス状態の切り換えに限定されるものではな
い。
くとも室内熱交換器と室外熱交換器を介装して冷凍サイ
クルを形成した空気調和機であって、前記室内熱交換器
と室外熱交換器のうちの少なくとも一方の熱交換器のパ
ス数を、空調負荷の大小に応じて変更する冷媒流路切換
制御手段を設けたため、冷房運転では室外熱交換器を1
パス、室内熱交換器を2パスで運転しているだけの従来
の空気調和機に比べてより広い領域でサイクル性能の向
上を図ることができる。しかも、冷媒流路切換制御手段
を、冷房運転中には、空調負荷が定格出力の場合に室内
熱交換器を2パスで運転し、室外熱交換器を1パスで運
転し、空調負荷が小さくなると室内熱交換器と室外熱交
換器をともに1パスで運転し、空調負荷が大きくなると
室内熱交換器と室外熱交換器をともに2パスで運転する
ように構成したため、現行のシーズンエネルギ効率(S
EER)の評価基準において冷房SEERの向上を図る
ことができる。
とも室内熱交換器と室外熱交換器を介装して冷凍サイク
ルを形成した空気調和機であって、前記室内熱交換器と
室外熱交換器のうちの少なくとも一方の熱交換器のパス
数を、空調負荷の大小に応じて変更する冷媒流路切換制
御手段を設けたため、冷房運転では室外熱交換器を1パ
ス、室内熱交換器を2パスで運転しているだけの従来の
空気調和機に比べてより広い領域でサイクル性能の向上
を図ることができる。しかも、冷媒流路切換制御手段
を、暖房運転中には、空調負荷が定格出力の場合に室内
熱交換器を1パスで運転し、室外熱交換器を2パスで運
転し、空調負荷が小さくなると室内熱交換器と室外熱交
換器をともに1パスで運転し、空調負荷が大きくなると
室内熱交換器と室外熱交換器をともに2パスで運転する
ように構成したため、現行のシーズンエネルギ効率(S
EER)において、暖房SEERの向上を図ることがで
きる。
とも室内熱交換器と室外熱交換器を介装して冷凍サイク
ルを形成した空気調和機であって、前記室内熱交換器と
室外熱交換器のうちの少なくとも一方の熱交換器のパス
数を、空調負荷の大小に応じて変更する冷媒流路切換制
御手段を設けたため、冷房運転では室外熱交換器を1パ
ス、室内熱交換器を2パスで運転しているだけの従来の
空気調和機に比べてより広い領域でサイクル性能の向上
を図ることができる。しかも、冷媒流路切換制御手段
を、冷房運転中には冷房運転と暖房運転の別を表す運転
モードならびに空調負荷の大小に応じて、空調負荷が定
格出力の場合に室内熱交換器を2パスで運転し、室外熱
交換器を1パスで運転し、空調負荷が小さくなると室内
熱交換器と室外熱交換器をともに1パスで運転し、空調
負荷が大きくなると室内熱交換器と室外熱交換器をとも
に2パスで運転し、暖房運転中には冷房運転と暖房運転
の別を表す運転モードならびに空調負荷の大小に応じ
て、空調負荷が定格出力の場合に室内熱交換器を1パス
で運転し、室外熱交換器を2パスで運転し、空調負荷が
小さくなると室内熱交換器と室外熱交換器をともに1パ
スで運転し、空調負荷が大きくなると室内熱交換器と室
外熱交換器をともに2パスで運転するように構成したた
め、現行のシーズンエネルギ効率(SEER)におい
て、冷房と暖房のSEERの向上を図ることができる。
ャート
ャート
態の冷媒経路の説明図
係図
Claims (3)
- 【請求項1】少なくとも室内熱交換器と室外熱交換器を
介装して冷凍サイクルを形成した空気調和機であって、
前記室内熱交換器と室外熱交換器のうちの少なくとも一
方の熱交換器のパス数を、空調負荷の大小に応じて変更
する冷媒流路切換制御手段を設け、 冷房運転中の冷媒流路切換制御手段は、空調負荷が定格
出力の場合に室内熱交換器を2パスで運転し、室外熱交
換器を1パスで運転し、空調負荷が小さくなると室内熱
交換器と室外熱交換器をともに1パスで運転し、空調負
荷が大きくなると室内熱交換器と室外熱交換器をともに
2パスで運転する 空気調和機。 - 【請求項2】少なくとも室内熱交換器と室外熱交換器を
介装して冷凍サイクルを形成した空気調和機であって、
前記室内熱交換器と室外熱交換器のうちの少なくとも一
方の熱交換器のパス数を、空調負荷の大小に応じて変更
する冷媒流路切換制御手段を設け、 暖房運転中の冷媒流路切換制御手段は、空調負荷が定格
出力の場合に室内熱交換器を1パスで運転し、室外熱交
換器を2パスで運転し、空調負荷が小さくなると室内熱
交換器と室外熱交換器をともに1パスで運転し、空調負
荷が大きくなると室内熱交換器と室外熱交換器をともに
2パスで運転する 空気調和機。 - 【請求項3】少なくとも室内熱交換器と室外熱交換器を
介装して冷凍サイクルを形成した空気調和機であって、
前記室内熱交換器と室外熱交換器のうちの少なくとも一
方の熱交換器のパス数を、空調負荷の大小に応じて変更
する冷媒流路切換制御手段を設け、 冷媒流路切換制御手段は、冷房運転中には冷房運転と暖
房運転の別を表す運転モードならびに空調負荷の大小に
応じて、空調負荷が定格出力の場合に室内熱交換器を2
パスで運転し、室外熱交換器を1パスで運転し、空調負
荷が小さくなると室内熱交換器と室外熱交換器をともに
1パスで運転し、空調負荷が大きくなると室内熱交換器
と室外熱交換器をともに2パスで運転し、暖房運転中に
は冷房運 転と暖房運転の別を表す運転モードならびに空
調負荷の大小に応じて、空調負荷が定格出力の場合に室
内熱交換器を1パスで運転し、室外熱交換器を2パスで
運転し、空調負荷が小さくなると室内熱交換器と室外熱
交換器をともに1パスで運転し、空調負荷が大きくなる
と室内熱交換器と室外熱交換器をともに2パスで運転す
る 空気調和機。
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