(57)【要約】【課題】空調運転時に膨張弁を通過する冷媒が気液二相状態となっても、好適に膨張弁の開度を調整できる空気調和機を提供する。【解決手段】ＣＰＵ２１０は、実冷媒過冷却度ＳＣｐが所定冷媒過冷却度ＳＣｄ以下であるか否かを判断する。実冷媒過冷却度ＳＣｐが所定冷媒過冷却度ＳＣｄ以下であれば、ＣＰＵ２１０は、現在の低ＳＣ回数ｋに１をプラスし、低ＳＣ回数ｋが所定回数Ｋｄ以上であるか否かを判断する。低ＳＣ回数ｋが所定回数Ｋｄ以上であれば、ＣＰＵ２１０は、膨張弁開度テーブル３００を参照して吐出温度差ΔＴｄに応じた第２パルス数Ｐ２を抽出し、これを膨張弁２４に加える。一方、実冷媒過冷却度ＳＣｐが所定冷媒過冷却度ＳＣｄ以下でなければ、ＣＰＵ２１０は、膨張弁開度テーブル３００を参照して吐出温度差ΔＴｄに応じた第１パルス数Ｐ１を抽出し、これを膨張弁２４に加える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とが冷媒配管で接続されて形成される冷媒回路と、
前記膨張弁を流れる冷媒が、気液二相状態、あるいは、液状態のいずれの状態であるかを検出する第１検出手段と、
前記冷媒回路を循環する冷媒の温度あるいは圧力を含む状態量を検出する第２検出手段と、
前記膨張弁の開度を調整する制御手段と、
を有し、
前記第１検出手段の検出結果と前記第２検出手段の検出結果とに基づいて、前記膨張弁の開度が調整される。
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記第１検出手段により前記膨張弁を流れる冷媒が気液二相状態と検出した場合の、前記第２検出手段で検出した状態量に基づいたパルス数は、前記第１検出手段により前記膨張弁を流れる冷媒が液状態と検出した場合の同じ状態量に基づいたパルス数より大きい値である、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記第１検出手段は、前記凝縮器から流出する冷媒の過冷却度である実冷媒過冷却度を検出し、
前記制御手段は、前記第１検出手段で検出した前記実冷媒過冷却度を用いて、前記膨張弁を流れる冷媒が、気液二相状態、あるいは、液状態のいずれの状態であるかを推定する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記状態量は、前記圧縮機から吐出された冷媒の温度である実吐出温度であり、
前記第２検出手段は、前記実吐出温度を検出し、
前記制御手段は、前記第２検出手段で検出した前記実吐出温度に基づいた前記パルス数を前記膨張弁に加える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機に関し、より詳細には、膨張弁の開度調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の運転時に、室内機における冷媒流量を調整する膨張弁は、冷媒回路を循環する冷媒の温度や圧力を含む冷媒の状態を表す状態量が目標値となるように、その開度が調整される。例えば、特許文献１には、冷房運転時に凝縮器として機能する室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度を上記状態量とし、冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように、膨張弁の開度が調整されることが開示されている。また、圧縮機から吐出される冷媒の温度である吐出温度を上記状態量とし、吐出温度の目標吐出温度となるように、膨張弁の開度が調整される場合もある。
【０００３】
膨張弁の開度は、膨張弁に備えられているパルスモータに、パルスモータの回転方向を示す極性と増減したい開度に対応したパルス数のパルスを含むパルス信号を与えることによって調整できる。膨張弁の開度を大きくしたいときは、正回転を示す極性（開度が大きくなる方向にパルスモータが回転する極性）と所定のパルス数のパルスを含むパルス信号が与えられ、膨張弁の開度を小さくしたいときは、逆回転を示す極性（開度が小さくなる方向にパルスモータが回転する極性）と所定のパルス数のパルスを含むパルス信号が与えられる。ここで、所定のパルス数とは、１回の膨張弁の開度調整で増減させる開度の調整量に対応する値である。そして、膨張弁の開度調整は、目標となる状態量と検出した状態量との差分に応じて行われる。例えば、状態量が上述した吐出温度の場合、検出した吐出温度が目標吐出温度より高いときは、正回転を示す極性を含むパルス信号を膨張弁に与え、検出した吐出温度が目標吐出温度より低いときは、逆回転を示す極性を含むパルス信号を膨張弁に与える。そして、膨張弁の開度の調整量の大きさに応じて、パルス信号のパルス数を変える、例えば、検出した吐出温度と目標吐出温度との温度差に応じて、膨張弁に与えるパルス信号のパルス数を変化させる。なお、以降の説明では、パルス信号に含まれるパルス数を増減する旨の説明を行う際に、単に「パルス数を増減」、「小さい／大きいパルス数」などと省略して記載する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１７０７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した、目標となる状態量と検出した状態量との差分に応じて膨張弁に与えられるパルス信号に含まれるパルス数は、凝縮器で凝縮して液状態となった冷媒が膨張弁を通過することを想定して決定されることが一般的である。従って、膨張弁を通過する冷媒が気液二相状態となった場合、つまり、膨張弁を通過する冷媒の密度が液状態である場合と比べて低くなった場合は、冷媒の密度が液状態である場合と同じパルス信号を膨張弁に与えることにより膨張弁開度を調整しても、冷媒回路の状態量を目標値とできない、もしくは、目標値とするのに時間がかかる恐れがあった。なお、空調運転時の外気温度が高いときや室内機が設置された部屋の断熱が悪いなどといった、空調負荷が高い状態であるときに、膨張弁を通過する冷媒が気液二相状態となりやすく、特に、省冷媒のために充填する冷媒量が従来の空気調和機より削減されている空気調和機で、膨張弁を通過する冷媒が気液二相状態となりやすい。
【０００６】
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、空調運転時に膨張弁を通過する冷媒が気液二相状態となっても、好適に膨張弁の開度を調整できる空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とが冷媒配管で接続されて形成される冷媒回路と、膨張弁を流れる冷媒が、気液二相状態、あるいは、液状態のいずれの状態であるかを検出する第１検出手段と、冷媒回路を循環する冷媒の温度あるいは圧力を含む状態量を検出する第２検出手段と、膨張弁の開度を調整する制御手段とを有する。そして、第１検出手段の検出結果と第２検出手段の検出結果とに基づいて、膨張弁の開度が調整される。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明の空気調和機は、空調運転時に膨張弁を通過する冷媒の状態に応じて、好適に膨張弁の開度を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における、空気調和機の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室内機制御手段のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における、膨張弁開度テーブルである。
【図３】本発明の実施形態における、冷房運転時の膨張弁の開度調整を行う際の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、室外機と室内機が冷媒配管で接続された空気調和装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【実施例】
【００１１】
図１（Ａ）に示すように、本実施例における空気調和機１は、屋外に設置される室外機２と、室外機２に液管４およびガス管５で接続されて屋内に設置される室内機３を備えている。詳細には、室外機２の閉鎖弁２５と室内機３の液管接続部３３とが液管４で接続されている。また、室外機２の閉鎖弁２６と室内機３のガス管接続部３４とがガス管５で接続されている。このように、室外機２と室内機３とが液管４とガス管５で接続されることで、空気調和機１の冷媒回路１０が形成されている。
【００１２】
＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、液管４の一端が接続された閉鎖弁２５と、ガス管５の一端が接続された閉鎖弁２６と、アキュムレータ２７と、室外ファン２８と、室外機制御手段２００とを備えている。そして、室外ファン２８および室外機制御手段２００を除くこれら各々の装置が以下で詳述する各々の冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路１０ａを形成している。
【００１３】
圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。図１（Ａ）に示すように、圧縮機２１の冷媒吐出側は、後述する四方弁２２のポートａと吐出管６１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２７の冷媒流出側と吸入管６６で接続されている。
【００１４】
四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２７の冷媒流入側と冷媒配管６５で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管６４で接続されている。
【００１５】
室外熱交換器２３は、冷媒と、室外ファン２８の回転により熱交換器室２００ｂに取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂと冷媒配管６２で接続されている。室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口は、閉鎖弁２５と室外機液管６３で接続されている。室外熱交換器２３は、空気調和機１が冷房運転を行う際は凝縮器として機能し、暖房運転を行う際は蒸発器として機能する。
【００１６】
膨張弁２４は、室外機液管６３に設けられている。膨張弁２４は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータの回転方向を示す極性（例えば、正回転（プラス）：開度が大きくなる方向に回転、逆回転（マイナス）：開度が小さくなる方向に回転）と所定のパルス数のパルスとを含むパルス信号をパルスモータに与えることによって開度が調整される。ここで、所定のパルス数とは、１回の膨張弁２４の開度調整で増減させる開度の調整量に対応するパルスの数である。具体的には、膨張弁２４の開度を大きくする場合は、プラスの極性が付加された所定のパルス数のパルスを含むパルス信号を膨張弁２４に与え、膨張弁２４の開度を小さくする場合は、マイナスの極性が付加された所定のパルス数のパルスを含むパルス信号を膨張弁２４に与える。膨張弁２４は、室内機３で要求される冷房能力や暖房能力に応じてその開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流れる冷媒量、および、室内機３（の室内熱交換器３１）に流れる冷媒量を調整する。
【００１７】
アキュムレータ２７は、前述したように、冷媒流入側と四方弁２２のポートｃが冷媒配管６５で接続され、冷媒流出側と圧縮機２１の冷媒吸入側が吸入管６６で接続されている。アキュムレータ２７は、冷媒配管６５からアキュムレータ２７の内部に流入した気液二相冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離し、分離したガス冷媒のみを吸入管６６を介して圧縮機２１に吸入させる。
【００１８】
室外ファン２８は樹脂材で形成されたプロペラファンであり、室外機２の図示しない吹出口に臨むように配置されている。室外ファン２８は、図示しないファンモータの駆動によって回転することで、室外機２の図示しない吸込口から室外機２の内部に外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。
【００１９】
以上説明した構成の他に、室外機２には各々の種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ７３が設けられている。冷媒配管６５におけるアキュムレータ２７の冷媒流入側近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ７２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ７４とが設けられている。
【００２０】
室外機液管６３における室外熱交換器２３と膨張弁２４との間には、室外熱交換器２３に出入りする冷媒の温度を検知するための冷媒温度センサ７５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に取り込まれた外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ７６が備えられている。
【００２１】
また、室外機２には、本発明の制御手段である室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０とを備えている。
【００２２】
記憶部２２０は、例えばフラッシュメモリであり、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外機ファン２８の駆動状態、膨張弁２４の開度、室内機３から送信される運転情報（運転／停止情報、冷房／暖房等の運転モード、室内機３の要求する冷房能力あるいは暖房能力などを含む）、後述する膨張弁開度テーブル３００などを記憶する。通信部２３０は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。
【００２３】
ＣＰＵ２１０は、センサ入力部２４０を介して各種センサでの検出値を定期的（例えば、３０秒毎）に取り込むとともに、室内機３から送信される運転情報を含む信号が通信部２３０を介して入力される。ＣＰＵ２１０は、これら入力された各種情報に基づいて、膨張弁２４の開度調整、圧縮機２１や室外機ファン２８の駆動制御などを行う。
【００２４】
＜室内機の構成＞
次に図１を用いて、室内機３について説明する。室内機３は、室内熱交換器３１と、液管４の他端が接続された液管接続部３３と、ガス管５の他端が接続されたガス管接続部３４と、室内ファン３２を備えている。そして、室内ファン３２を除くこれら各々の装置が以下で詳述する各々の冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路１０ｂを形成している。
【００２５】
室内熱交換器３１は、冷媒と、室内ファン３２の回転により図示しない吸込口から室内機３の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器３１の一方の冷媒出入口が液管接続部３３と室内機液管６７で接続されている。室内熱交換器３１の他方の冷媒出入口がガス管接続部３４と室内機ガス管６８で接続されている。室内熱交換器３１は、室内機３が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機３が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部３３やガス管接続部３４では、各々の冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。
【００２６】
室内ファン３２は樹脂材で形成されたクロスフローファンであり、室内熱交換器３１の近傍に配置されている。室内ファン３１は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機３の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ吹き出す。
【００２７】
以上説明した構成の他に、室内機３には各種のセンサが設けられている。室内機液管６７には、室内熱交換器３１に出入りする冷媒の温度を検出する液側温度センサ７７が設けられている。室内機ガス管６８には、室内熱交換器３１に出入りする冷媒の温度を検出するガス側温度センサ７８が設けられている。そして、室内機３の図示しない吸込口付近には、室内機３の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ７９が備えられている。
【００２８】
＜空調運転時の動作＞
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各々の装置の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。以下の説明では、まず、空気調和機１が冷房運転を行う場合について説明し、次に、空気調和機１が暖房運転を行う場合について説明する。尚、図１における実線矢印は冷媒回路１０における冷房運転時の冷媒の流れを示し、破線矢印は冷媒回路１０における暖房運転時の冷媒の流れを示している。
【００２９】
＜冷房運転＞
空気調和機１が冷房運転を行う場合、図１（Ａ）に示すように四方弁２２が実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するよう、また、ポートｃとポートｄとが連通するよう、切り替えられる。これにより、冷媒回路１０において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器３１が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。
【００３０】
圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管６２を流れて室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。
【００３１】
室外熱交換器２３から流出した冷媒は室外機液管６３を流れ、吐出温度が目標吐出温度となるように開度が調整された膨張弁２４および閉鎖弁２５を介して液管４に流出する。液管４を流れ、液管接続部３３を介して室内機３に流入した冷媒は、室内機液管６７を流れて室内熱交換器３１に流入する。
【００３２】
室内熱交換器３１に流入した冷媒は、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器３１が蒸発器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の冷房が行われる。
【００３３】
室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機ガス管６８を流れ、ガス管接続部３４を介してガス管５に流出する。ガス管５を流れる冷媒は、閉鎖弁２６を介して室外機２に流入し、室外機ガス管６４、四方弁２２、冷媒配管６５、アキュムレータ２７、吸入管６６の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
【００３４】
＜暖房運転＞
空気調和機１が暖房運転を行う場合は、図１（Ａ）に示すように四方弁２２が破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するよう、切り換えられる。これにより、冷媒回路１０において破線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器３１が凝縮器として機能する。
【００３５】
圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管６４、閉鎖弁２６、ガス管５、ガス管接続部３４の順に流れて室内機３に流入する。室内機３に流入した冷媒は、室内機ガス管６８を流れて室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器３１が凝縮器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の暖房が行われる。
【００３６】
室内熱交換器３１から流出した冷媒は室内機液管６７を流れ、液管接続部３３を介して液管４に流出する。液管４を流れる冷媒は、閉鎖弁２５を介して室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は室外機液管６３を流れ、吐出温度が目標吐出温度となるように開度が調整された膨張弁２４を通過する際に減圧される。膨張弁２４で減圧された冷媒は室外熱交換器２３に流入し、室外ファン２８の回転によって室外機３の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。
【００３７】
室外熱交換器２３から冷媒配管６２に流出した冷媒は、四方弁２２、冷媒配管６５と流れてアキュムレータ２７に流入し、アキュムレータ２７で液冷媒とガス冷媒に分離される。そして、分離されたガス冷媒は、吸入管６６を介して圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
【００３８】
＜膨張弁の開度調整について＞
次に、図１乃至図３を用いて、空気調和機１が冷房運転を行うときの膨張弁２４の開度調整について詳細に説明する。本実施形態の空気調和機１では、空調運転を行うときに、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度が、予め定められた吐出温度の目標値である目標吐出温度（例えば、１００℃）となるように、膨張弁２４の開度が調整される。
【００３９】
なお、以下の説明では、吐出温度センサ７３で検出する吐出温度を実吐出温度Ｔｄｐ（単位：℃）、目標吐出温度をＴｄｔ（単位：℃）、目標吐出温度Ｔｄｔから実吐出温度Ｔｄｐを減じた吐出温度差をΔＴｄ（単位：℃）、膨張弁２４の図示しないパルスモータに与えられるパルス信号に含まれるパルスのパルス数である第１パルス数をＰ１（単位：ｐｌｓ）、同じくパルス信号に含まれるパルス数であり後述するように第１パルス数Ｐ１よりも所定値大きい値とされている第２パルス数をＰ２（単位：ｐｌｓ）とする。
【００４０】
室外機制御手段２００の記憶部２２０には、図２に示す膨張弁開度テーブル３００が記憶されている。この膨張弁開度テーブル３００は、試験などを行って求められて予め記憶部２２０に記憶されているものであり、吐出温度差ΔＴｄに応じた第１パルス数Ｐ１と第２パルス数Ｐ２とが定められている。具体的には、吐出温度差ΔＴｄが小さいほど、つまり、実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔより高い温度であるほど、第１パルス数Ｐ１と第２パルス数Ｐ２の値がそれぞれ大きな値とされている。また、吐出温度差ΔＴｄが大きいほど、つまり、実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔより低い温度であるほど、第１パルス数Ｐ１と第２パルス数Ｐ２の値がそれぞれ小さな値とされている。これら第１パルス数Ｐ１および第２パルス数Ｐ２は、増減したい開度に対応した所定のパルス数である。
【００４１】
第１パルス数Ｐ１は空気調和機１を標準的な空調負荷となる条件（以降、標準負荷条件と記載する場合がある）下に置いて空調運転を行って求めた値である。空気調和機１が標準負荷条件下で運転しているときは、凝縮器として機能する熱交換器（冷房運転時は室外熱交換器２３、暖房運転時は室内熱交換器３１）から液管４に流出した冷媒が液状態となっていると考えられ、この液冷媒が膨張弁２４を通過するときに、吐出温度差ΔＴｄを小さくするために膨張弁２４の開度を大きくする、あるいは、開度を小さくするために必要なパルス数を第１パルス数Ｐ１としている。なお、標準負荷条件は、例えば冷房運転時の室内温度が２７℃／外気温度が１９℃、暖房運転時の室内温度が２０℃／外気温度が７℃である。
【００４２】
しかし、空気調和機１が標準負荷条件より空調負荷が高い条件（以降、過負荷条件と記載する場合がある）に置かれて運転された場合は、凝縮器として機能する熱交換器から液管４に流出した冷媒が液状態とガス状態とが混ざった気液二相状態となっている可能性がある。このような条件下で、吐出温度差ΔＴｄを小さくするために第１パルス数Ｐ１を用いて開度を調整すると、実際に液管４を流れている冷媒の状態が第１パルス数Ｐ１を定めたときの前提条件である液冷媒の状態ではない（気液二相冷媒である）ことに起因して、第１パルス数Ｐ１を含むパルス信号を１回膨張弁２４に与えてその開度を調整した際に期待される、膨張弁２４を通過する冷媒量の変化量より少なくなる。この結果、実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔとならない、もしくは、実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔとなるのに時間がかかる恐れがある。なお、過負荷条件は、例えば冷房運転時の室内温度が３２℃／外気温度が４３℃、暖房運転時の室内温度が２７℃／外気温度が２４℃である、つまり、各温度が標準負荷条件時より高い温度である。
【００４３】
そこで、本実施形態の空気調和機１では、凝縮器として機能する熱交換器から流出する冷媒の過冷却度（単位：ｄｅｇ。以降、実冷媒過冷却度ＳＣｐと記載する場合がある）を用いて、液管４を流れて膨張弁２４を通過する冷媒が液状態であるか気液二相状態であるかを推定し、膨張弁２４を通過する冷媒が液状態であると推定される場合は吐出温度差ΔＴｄに応じた第１パルス数Ｐ１を用いて、また、膨張弁２４を通過する冷媒が気液二相状態であると推定される場合は吐出温度差ΔＴｄに応じた第２パルス数Ｐ２を用いて膨張弁２４の開度を調整し、実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔとなるようにする。
なお、本実施形態では、上述した膨張弁２４を通過する冷媒の密度の違いを考慮して、第２パルス数Ｐ２の値は、同じ吐出温度差ΔＴｄであるときの第１パルス数Ｐ１よりも大きい値、例えば、本実施形態では第１パルス数Ｐ１の４倍の値としているが、冷媒回路１０の規模（熱交換器の大きさや冷媒配管の長さなど）や冷媒回路１０に充填する冷媒の種類に応じて、第１パルス数Ｐ１の値と第２パルス数Ｐ２の値は適宜定めればよい。
【００４４】
膨張弁開度テーブル３００では、まず、吐出温度差ΔＴｄが−５℃以上５℃未満であるとき、つまり、実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔに近い温度となっているときは、第１パルス数Ｐ１と第２パルス数Ｐ２はともに０ｐｌｓとされている、この場合、膨張弁２４の開度は変化しない。
【００４５】
次に、実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔよりも低く吐出温度差ΔＴｄが５℃以上であるときは、吐出温度差ΔＴｄが大きくなるのにつれて、第１パルス数Ｐ１と第２パルス数Ｐ２はともに小さくなるように定められている。実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔよりも低いときは、第１パルス数Ｐ１もしくは第２パルス数Ｐ２のパルスを含むパルス信号を膨張弁２４に与えることで、膨張弁２４の開度を小さくして圧縮機２１に戻る冷媒量を減少させる。これにより、圧縮機２１内部の温度が上昇し、実吐出温度Ｔｄｐが上昇する。
【００４６】
また、実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔよりも高く吐出温度差ΔＴｄが−５℃未満であるときは、吐出温度差ΔＴｄが小さくなるのにつれて、第１パルス数Ｐ１と第２パルス数Ｐ２はともに大きくなるように定められている。実吐出温度Ｔｄｐが目標吐出温度Ｔｄｔよりも高いときは、第１パルス数Ｐ１もしくは第２パルス数Ｐ２のパルス数を含むパルス信号を膨張弁２４に与えることで、膨張弁２４の開度を大きくして圧縮機２１に戻る冷媒量を増加させる。これにより、圧縮機２１内部の温度が低下し、実吐出温度Ｔｄｐが低下する。
なお、実吐出温度Ｔｄｐが、本発明における冷媒回路１０を循環する冷媒の状態量であり、吐出温度センサ７３が本発明の第２検出手段である。
【００４７】
また、液管４を流れる冷媒の状態を推定するために用いる実冷媒過冷却度ＳＣｐは、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房運転時は、吐出圧力センサ７１で検出した吐出圧力を用いて求めた室外熱交換器２３における凝縮温度から、冷媒温度センサ７５で検出した室外熱交換器２３から流出した冷媒の温度を減じて求めることができる。また、冷媒過冷却度ＳＣｐは、室内熱交換器３１が凝縮器として機能する暖房運転時は、吐出圧力センサ７１で検出した吐出圧力を用いて求めた室内熱交換器３１における凝縮温度から、液側温度センサ７７で検出した室内熱交換器３１から流出した冷媒の温度を減じて求めることができる。なお、上述した吐出圧力センサ７１と、冷媒温度センサ７５と、液側温度センサ７７と、これら各センサでの検出値を用いて実冷媒過冷却度ＳＣｐを算出する室外機制御手段２００が、本発明の第１検出手段である。
【００４８】
実冷媒過冷却度ＳＣｐの検出は、吐出温度センサ７３で検出した実吐出温度Ｔｄｐを目標吐出温度Ｔｄｔに近づけるように膨張弁２４の開度を調整することと並行して、定期的（例えば、３分毎）に行われる。そして、検出した実冷媒過冷却度ＳＣｐが、予め定められた所定値（例えば、１ｄｅｇ。以降、所定冷媒過冷却度ＳＣｄと記載する場合がある）以下となり、かつ、実冷媒過冷却度ＳＣｐが所定冷媒過冷却度ＳＣｄ以下となる回数（以降、低ＳＣ回数ｋと記載する場合がある）が所定回数（例えば、３回。以降、所定回数ｋｄと記載する場合がある）以上連続した場合は、膨張弁２４を通過する冷媒が気液二相状態であると推定し、現在の膨張弁２４の開度に対応したパルス数に、吐出温度差ΔＴｄに応じた第２パルス数Ｐ２を増減した新たなパルス信号を膨張弁２４に与えることで、膨張弁２４の開度を調整する。一方、検出した実冷媒過冷却度ＳＣｐが所定冷媒過冷却度ＳＣｄより大きい、あるいは、検出した実冷媒過冷却度ＳＣｐが所定冷媒過冷却度ＳＣｄ以下である状態が低ＳＣ回数ｋ以上連続しない場合は、膨張弁２４を通過する冷媒が液状態であると推定し、吐出温度差ΔＴｄに応じた第１パルス数Ｐ１のパルスを含むパルス信号を膨張弁２４に与えることで、膨張弁２４の開度を調整する。
【００４９】
＜膨張弁の開度調整を行う場合の処理の流れ＞
次に、図３を用いて、空気調和機１の空調運転時の膨張弁２４の開度調整に関わる処理について説明する。図３に示すのは、空調運転時に室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が行う膨張弁２４の開度調整に関わる処理の流れを示すフローチャートである。図３のフローチャートにおいて、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。なお、図３では、膨張弁２４の開度調整以外の制御、例えば、室内機３から要求される空調能力に応じた圧縮機２１の駆動制御などについては、その説明を省略している。
【００５０】
空気調和機１が運転を開始するとき、ＣＰＵ２１０は、膨張弁２４の開度を初期開度とするとともに、低ＳＣ回数ｋを０とする（ＳＴ１）、ここで、膨張弁２４の初期開度とは、空気調和機１が運転を開始して圧縮機２１が起動してから、冷媒回路１０に冷媒が循環して冷媒回路１０が安定するまで、つまり、吐出温度センサ７３で検出する実吐出温度Ｔｄｐの値が安定するまでの膨張弁２４の開度であり、圧縮機２１の能力によって決められるものである。一例として初期開度は、膨張弁２４のパルスモータに与えるパルス信号に含まれるパルスのパルス数が１００ｐｌｓに相当する開度である。
【００５１】
次に、ＣＰＵ２１０は、実冷媒過冷却度ＳＣｐを算出するとともに、実吐出温度Ｔｄｐを検出して吐出温度差ΔＴｄを算出する（ＳＴ２）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房運転時は、吐出圧力センサ７１で検出した吐出圧力をセンサ入力部２４０を介して取り込み、取り込んだ吐出圧力を用いて室外熱交換器２３における凝縮温度を求める。また、ＣＰＵ２１０は、冷媒温度センサ７５で検出した冷媒の温度をセンサ入力部２４０を介して取り込む。そして、ＣＰＵ２１０は、求めた凝縮温度から取り込んだ冷媒の温度を減じて実冷媒過冷却度ＳＣｐを算出する。また、ＣＰＵ２１０は、室内熱交換器３１が凝縮器として機能する暖房運転時は、室内機３の液側温度センサ７７で検出した冷媒の温度を通信部２３０を介して取り込み、取り込んだ吐出圧力を用いて求めた室内熱交換器３１における凝縮温度から取り込んだ冷媒の温度を減じて実冷媒過冷却度ＳＣｐを算出する。また、ＣＰＵ２１０は、吐出温度センサ７３で検出した実吐出温度Ｔｄｐをセンサ入力部２４０を介して取り込み、記憶部２２０に記憶している目標吐出温度Ｔｄｔから取り込んだ実吐出温度Ｔｄｐを減じて吐出温度差ΔＴｄを算出する。
【００５２】
次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ３で検出した実冷媒過冷却度ＳＣｐが、記憶部２２０に記憶している所定冷媒過冷却度ＳＣｄ以下であるか否かを判断する（ＳＴ３）。実冷媒過冷却度ＳＣｐが所定冷媒過冷却度ＳＣｄ以下であれば（ＳＴ３−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、現在の低ＳＣ回数ｋに１をプラスし（ＳＴ４）、低ＳＣ回数ｋが所定回数Ｋｄ以上であるか否かを判断する（ＳＴ５）。
【００５３】
低ＳＣ回数ｋが所定回数Ｋｄ以上でなければ（ＳＴ５−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ２に処理を戻す。低ＳＣ回数ｋが所定回数Ｋｄ以上であれば（ＳＴ５−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している膨張弁開度テーブル３００を参照し、ＳＴ２で算出した吐出温度差ΔＴｄに応じた第２パルス数Ｐ２を抽出し（ＳＴ６）、抽出した第２パルス数Ｐ２のパルスを含むパルス信号を膨張弁２４に与えて（ＳＴ７）、ＳＴ２に処理を戻す。
【００５４】
一方、ＳＴ３において、実冷媒過冷却度ＳＣｐが所定冷媒過冷却度ＳＣｄ以下でなければ（ＳＴ３−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している膨張弁開度テーブル３００を参照し、ＳＴ２で算出した吐出温度差ΔＴｄに応じた第１パルス数Ｐ１を抽出し（ＳＴ８）、抽出した第１パルス数Ｐ１のパルスを含むパルス信号を膨張弁２４に与える（ＳＴ９）。そして、ＣＰＵ２１０は、低ＳＣ回数ｋを０として（ＳＴ１０）、ＳＴ２に処理を戻す。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の空気調和機１では、実冷媒過冷却度ＳＣｐを用いて膨張弁２４を通過する冷媒の状態を推定し、推定した結果に応じて第１パルス数Ｐ１と第２パルス数Ｐ２とを使い分ける。膨張弁２４を通過する冷媒が気液二相状態である場合に膨張弁２４の開度を調整する際に、液状態の冷媒が膨張弁２４を通過する場合に使用する第１パルス数Ｐ１より大きい第２パルス数Ｐ２を用いる。これにより、膨張弁２４を通過する冷媒が液状態である場合より冷媒の密度が小さい気液二相状態であっても、膨張弁２４を通過する冷媒が液状態である場合と同様に好適に膨張弁２４の開度を調整することができ、実吐出温度Ｔｄｐを目標吐出温度Ｔｄｔに速やかに近づけられる。
【００５６】
なお、以上説明した本発明の実施形態では、冷媒回路１０を循環する冷媒の温度あるいは圧力を含む状態量として実吐出温度Ｔｄｐを採用し、この実吐出温度Ｔｄｐを検出する吐出温度センサ７３を第２検出手段として説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、本実施形態における第１検出手段、つまり、吐出圧力センサ７１と、冷媒温度センサ７５と、液側温度センサ７７と、室外機制御手段２００とで求める実冷媒過冷却度ＳＣｐを状態量として採用し、実冷媒過冷却度ＳＣｐが予め定められる目標冷媒過冷却度となるように、膨張弁２４の開度を調整してもよい。この場合は、第１検出手段が第２検出手段を兼ねることになる。
【００５７】
また、上記状態量は、実吐出温度Ｔｄｐや実冷媒過冷却度ＳＣｐに限られるものではなく、例えば、蒸発器として機能する熱交換器から流出した冷媒の過熱度や、圧縮機２１に吸入される冷媒の過熱度など、冷媒回路１０を循環する冷媒の温度あるいは圧力を含み、これら各状態量を膨張弁２４の開度調整により変化させることで、冷媒回路１０動作を適切に制御できるものであればよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  空気調和装置
２  室外機
３  室内機
１０  冷媒回路
２１  圧縮機
２４  膨張弁
７１  吐出圧力センサ
７５  冷媒温度センサ
７７  液側温度センサ
２００  室外機制御部
２１０  ＣＰＵ
３００膨張弁開度テーブル
ｋ  低ＳＣ回数
ｋｄ  所定回数
Ｐ１  第１パルス数
Ｐ２  第２パルス数
ＳＣｐ  実冷媒過冷却度
ＳＣｄ  所定逓倍過冷却度
Ｔｄｐ  実吐出温度
Ｔｄｔ  目標吐出温度
ΔＴｄ  吐出温度差
【図１】
2020153603.tif 000003
【図２】
2020153603.tif 000004
【図３】
2020153603.tif 000005