(57)【要約】【課題】冷媒としてＲ３２を用いた空気調和機において、圧縮機の吐出冷媒の温度を安定して制御することが可能な膨張弁の開度制御を構築すること。【解決手段】空気調和機（10）は、圧縮機（12）と室外熱交換器（14）と膨張弁（15）と室内熱交換器（16）が接続され、冷媒としてＨＦＣ３２が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、圧縮機（12）の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるように膨張弁（15）の開度を所定量変更する開度制御を所定のサンプリング時間ｔ毎に行う制御部（30）とを備える。制御部（30）は、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では該所定値以上の領域よりも、サンプリング時間ｔが長くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（12）と室外熱交換器（14）と膨張弁（15）と室内熱交換器（16）が接続され、冷媒としてＨＦＣ３２が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度が目標温度になるように前記膨張弁（15）の開度を所定量変更する開度制御を所定周期で行う制御部（30）とを備えた空気調和機であって、
前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定周期が長くなっている
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
圧縮機（12）と室外熱交換器（14）と膨張弁（15）と室内熱交換器（16）が接続され、冷媒としてＨＦＣ３２が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度が目標温度になるように前記膨張弁（15）の開度を所定量変更する開度制御を所定周期で行う制御部（30）とを備えた空気調和機であって、
前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定量が小さくなっている
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１において、
前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が前記所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定量が小さくなっている
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１または３において、
前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が前記所定値未満の領域では開度が小さくなるほど前記所定周期が段階的に長くなっている
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項において、
前記膨張弁（15）は、開度が前記所定値未満になると、前記膨張弁（15）の開度の変化量に対する前記膨張弁（15）における冷媒流量の変化量が小さくなるものである
ことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒としてＲ３２を用いた空気調和機に関し、特に膨張弁の開度制御に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた空気調和機として、膨張弁の開度を制御して圧縮機の吐出冷媒の温度を制御することによって、間接的に圧縮機の吸入冷媒の過熱度を調節するものが知られている。この種の空気調和機では、例えば特許文献１に開示されているように、膨張弁の開度が予め定められた一定の周期でフィードバック制御される。
【０００３】
また、近年では、特許文献２に開示されているように、地球温暖化への影響を軽減するために、冷媒として地球温暖化係数ＧＷＰの小さいＲ３２（ＨＦＣ３２）を用いた空気調和機が注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−３４５６４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、冷媒としてＲ３２を用いた空気調和機において、上述したように一定の周期で膨張弁の開度制御を行うと、冷媒循環量が少なくなる低負荷領域では圧縮機の吐出冷媒の温度を安定して制御することが困難になるという問題があった。
【０００６】
Ｒ３２は各種冷媒の中において単位体積当たりの冷凍能力が比較的高いため、冷媒回路における必要な冷媒循環量を少なくすることができ、低負荷領域では更に冷媒循環量が少なくなる。低負荷領域において膨張弁の開度を変更しても、冷媒循環量が非常に少ないため、直ぐには吐出冷媒の温度は目標温度に到達しない。そうすると、次の開度制御時では、実際は膨張弁の開度が適切な開度に制御されているにも拘わらず、吐出冷媒の温度と目標温度との間に未だ温度差があるとして、膨張弁の開度が更に変更されてしまう。このような膨張弁の開度制御を続けていると、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりを繰り返すという、いわゆるハンチングが起こる。その結果、吐出冷媒の温度を安定して制御することが困難になる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒としてＲ３２を用いた空気調和機において、圧縮機の吐出冷媒の温度を安定して制御することが可能な膨張弁の開度制御を構築することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、圧縮機（12）と室外熱交換器（14）と膨張弁（15）と室内熱交換器（16）が接続され、冷媒としてＨＦＣ３２が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度が目標温度になるように前記膨張弁（15）の開度を所定量変更する開度制御を所定周期で行う制御部（30）とを備えた空気調和機を対象としている。そして、前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定周期が長くなっているものである。
【０００９】
前記第１の発明では、膨張弁（15）の開度が小さい領域、即ち冷媒回路（11）における冷媒循環量が少ないときに開度制御の周期が長くなるので、膨張弁（15）の開度を変更してから次の開度制御を行うまでに、吐出冷媒の温度が目標温度に到達する（近づく）。つまり、吐出冷媒の温度が安定してから次の開度制御が行われる。
【００１０】
第２の発明は、圧縮機（12）と室外熱交換器（14）と膨張弁（15）と室内熱交換器（16）が接続され、冷媒としてＨＦＣ３２が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度が目標温度になるように前記膨張弁（15）の開度を所定量変更する開度制御を所定周期で行う制御部（30）とを備えた空気調和機を対象としている。そして、前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定量が小さくなっているものである。
【００１１】
前記第２の発明では、膨張弁（15）の開度が小さい領域において開度の変更量が小さくなるので、１回の開度制御による吐出冷媒の温度の変化量が小さくなる。そのため、吐出冷媒の温度が大幅に上昇または低下することはなく、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態を抑制できる。
【００１２】
第３の発明は、前記第１の発明において、前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が前記所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定量が小さくなっているものである。
【００１３】
前記第３の発明では、膨張弁（15）の開度が小さい領域において所定周期は長くなり開度の変更量は小さくなるので、次の開度制御が行われるまでに吐出冷媒の温度が安定し易くなると共に、１回の開度制御による吐出冷媒の温度の変化量が小さくなる。そのため、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態が確実に回避される。
【００１４】
第４の発明は、前記第１または第３の発明において、前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が前記所定値未満の領域では開度が小さくなるほど前記所定周期が段階的に長くなっているものである。
【００１５】
前記第４の発明では、膨張弁（15）の開度が小さくなるほど冷媒回路（11）における冷媒循環量が少なくなり、吐出冷媒の温度が目標温度に到達する時間が長くなるが、開度が小さくなるほど所定周期が段階的に長くなるので、次の開度制御を行うまでに確実に吐出冷媒の温度が目標温度に到達する。
【００１６】
第５の発明は、前記第１乃至第４の何れか１の発明において、前記膨張弁（15）は、開度が前記所定値未満になると、前記膨張弁（15）の開度の変化量に対する前記膨張弁（15）における冷媒流量の変化量が小さくなるものである。
【００１７】
前記第５の発明では、膨張弁（15）において開度が所定値未満の領域では開度の変更量の割には冷媒流量はそれ程変化しないので、冷媒回路（11）における冷媒循環量もそれ程変化しない。そのため、吐出冷媒の温度が目標温度に到達する時間が一層長くなるが、開度が所定値未満の領域では所定周期が長くなったり開度の変更量が小さくなるので、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態が効果的に回避される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では所定値以上の領域よりも、開度制御の周期を長くするようにしたので、冷媒回路（11）における冷媒循環量が少ないときでも、膨張弁（15）の開度を変更してから次の開度制御を行うまでに、吐出冷媒の温度を目標温度に到達させる（近づかせる）ことができる。つまり、吐出冷媒の温度が安定してから次の開度制御を行うことができる。したがって、次の開度制御では開度の変更量を適切に設定することができ、これにより、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態を回避できる。その結果、吐出冷媒の温度のハンチングを防止でき、吐出冷媒の温度を安定して制御することが可能となる。
【００１９】
また、第２の発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では所定値以上の領域よりも、開度の変更量を小さくするようにしたので、冷媒回路（11）における冷媒循環量が少ない場合において１回の開度制御による吐出冷媒の温度の変化量を小さくすることができる。これにより、吐出冷媒の温度が大幅に上昇または低下することはないので、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態を回避できる。その結果、吐出冷媒の温度のハンチングを防止でき、吐出冷媒の温度を安定して制御することが可能となる。
【００２０】
また、第３の発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では所定値以上の領域よりも、開度制御の周期を長くすると共に、開度の変更量を小さくするようにしたので、確実に吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態を回避できる。よって、確実に吐出冷媒の温度を安定して制御することができる。
【００２１】
また、第４の発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では開度が小さくなるほど開度制御の周期を段階的に長くするようにしたので、次の開度制御を行うまでに確実に吐出冷媒の温度を目標温度に到達させることができる。よって、確実に吐出冷媒の温度を安定して制御することができる。
【００２２】
また、第５の発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では開度の変更量の割には冷媒回路（11）における冷媒循環量がそれ程変化しないため、吐出冷媒の温度が目標温度に到達する時間が一層長くなってしまうが、その所定値未満の領域に合わせて開度制御の周期を長くしたり開度の変更量を小さくするようにしたので、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態を効果的に回避することができる。よって、吐出冷媒の温度のハンチングを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態１に係る空気調和機の構成を示す配管系統図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る膨張弁の開度制御を示すフローチャートである。
【図３】図３は、膨張弁の開度領域とサンプリング時間との関係を示す表である。
【図４】図４は、膨張弁における開度と冷媒流量との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施形態２に係る膨張弁の開度制御を示すフローチャートである。
【図６】図６は、膨張弁の開度領域と開度変更量との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２５】
《実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。図１に示すように、本実施形態の空気調和機（10）は、冷媒回路（11）を備えて冷房運転と暖房運転を切り換えて行うものである。冷媒回路（11）は、圧縮機（12）と、四方切換弁（13）と、室外熱交換器（14）と、膨張弁（15）と、室内熱交換器（16）とが接続されて閉回路を構成している。冷媒回路（11）は、冷媒としてＲ３２（ＨＦＣ３２（ジフルオロメタン））が充填されており、該冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。
【００２６】
冷媒回路（11）において、四方切換弁（13）は、第４ポートが圧縮機（12）の吐出配管と、第２ポートが圧縮機（12）の吸入配管と、第１ポートが室外熱交換器（14）の端部と、第３ポートが室内熱交換器（16）の端部とそれぞれ接続されている。四方切換弁（13）は、第１ポートと第４ポートとが連通し且つ第２ポートと第３ポートとが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切換可能に構成されている。
【００２７】
冷媒回路（11）では、四方切換弁（13）が第１状態に切り換わると、室外熱交換器（14）が凝縮器として機能し室内熱交換器（16）が蒸発器として機能する冷房サイクルで冷媒が循環する。冷媒回路（11）では、四方切換弁（13）が第２状態に切り換わると、室内熱交換器（16）が凝縮器として機能し室外熱交換器（14）が蒸発器として機能する暖房サイクルで冷媒が循環する。つまり、四方切換弁（13）は、冷媒回路（11）において冷媒の循環方向を切り換える切換機構を構成する。
【００２８】
圧縮機（12）は、インバータ回路によって運転周波数が調節される可変容量式に構成されている。膨張弁（15）は、パルスモータによって開度が可変に構成されている。室外熱交換器（14）は冷媒が室外空気と熱交換し、室内熱交換器（16）は冷媒が室内空気と熱交換するように構成されている。
【００２９】
〈センサ、制御部〉
空気調和機（10）には、各種センサと、圧縮機（12）の運転周波数や膨張弁（15）の開度を制御する制御部（30）とが設けられている。
【００３０】
図１に示すように、冷媒回路（11）には、吐出管温度センサ（21）、室外熱交換器温度センサ（22）、室内熱交換器温度センサ（23）が設けられている。吐出管温度センサ（21）は、圧縮機（12）の吐出管の温度（以下、吐出管温度Ｔｐという。）を検出する。吐出管温度Ｔｐは、圧縮機（12）の吐出冷媒の温度に相当する。室外熱交換器温度センサ（22）は室外熱交換器（14）における冷媒の温度を検出し、室内熱交換器温度センサ（23）は室内熱交換器（16）における冷媒の温度を検出する。室外熱交換器温度センサ（22）の検出温度は、冷房運転時では冷媒の凝縮温度Ｔｃに相当し、暖房運転時では冷媒の蒸発温度Ｔｅに相当する。室内熱交換器温度センサ（23）の検出温度は、冷房運転時では冷媒の蒸発温度Ｔｅに相当し、暖房運転時では冷媒の凝縮温度Ｔｃに相当する。
【００３１】
制御部（30）は、冷房運転および暖房運転時において、圧縮機（12）の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるように膨張弁（15）の開度制御を所定周期（以下、サンプリング時間ｔという。）で行う。また、制御部（30）は、膨張弁（15）の現在の開度領域に応じてサンプリング時間ｔを変更するように構成されている。かかる開度制御の詳細は後述する。
【００３２】
−運転動作−
空気調和機（10）の運転動作について説明する。
【００３３】
冷房運転時は、冷媒回路（11）において四方切換弁（13）が第１状態に切り換わる。冷房運転では、圧縮機（12）の吐出冷媒が室外熱交換器（27）において室外空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁（15）を通過する際に減圧される（膨張する）。減圧された冷媒は、室内熱交換器（16）において室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却されて室内へ供給される。これにより、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（16）で蒸発した冷媒は、圧縮機（12）で圧縮されて再び吐出される。
【００３４】
暖房運転時は、冷媒回路（11）において四方切換弁（13）が第２状態に切り換わる。暖房運転では、圧縮機（12）の吐出冷媒が室内熱交換器（16）において室内空気に放熱して凝縮し、室内空気が加熱される。これにより、室内の暖房が行われる。凝縮した冷媒は、膨張弁（15）を通過する際に減圧される（膨張する）。減圧された冷媒は、室外熱交換器（14）において室外空気から吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒は、圧縮機（12）で圧縮されて再び吐出される。
【００３５】
〈制御部の動作〉
制御部（30）は、冷房運転時および暖房運転時に、圧縮機（12）の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるように、膨張弁（15）の開度制御を所定のサンプリング時間ｔ（sec）毎に行う。具体的に、制御部（30）は図２に示すフローチャートに従って膨張弁（15）の開度をフィードバック制御する。
【００３６】
ステップＳＴ１では、前回の膨張弁（15）の駆動（膨張弁（15）の開度変更）から所定のサンプリング時間ｔが経過したかが判定され、所定のサンプリング時間ｔが経過してると、ステップＳＴ２に移行する。
【００３７】
ステップＳＴ２では、目標吐出管温度Ｔｐａが設定される。本実施形態において、目標吐出管温度Ｔｐａは、圧縮機（12）の吸入冷媒の過熱度（即ち、蒸発器として機能する熱交換器（14,16）の出口冷媒の過熱度）が所定値となる値に設定される。つまり、本実施形態では、吐出管温度Ｔｐを制御することによって間接的に吸入冷媒の過熱度を制御する。
【００３８】
具体的に、制御部（30）では、室外熱交換器温度センサ（22）と室内熱交換器温度センサ（23）のそれぞれの検出温度である凝縮温度Ｔｃと蒸発温度Ｔｅに基づいて目標吐出管温度Ｔｐａが設定される。例えば、目標吐出管温度Ｔｐａは下記の数式で求められる。なお、下記に示すα、β、γは所定の係数である。
【００３９】
目標吐出管温度Ｔｐａ＝α×凝縮温度Ｔｃ−β×蒸発温度Ｔｅ＋γ
以上のようにして目標吐出管温度Ｔｐａが設定されると、ステップＳＴ３に移行する。ステップＳＴ３では、吐出管温度センサ（21）で測定された現在の吐出管温度Ｔｐが制御部（30）に入力される。
【００４０】
続くステップＳＴ４では、入力された現在の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるために（近づくために）必要な膨張弁（15）の開度変更量ΔＰ（パルス）が設定される。膨張弁（15）の開度が増加すると、蒸発器として機能する熱交換器（14,16）において冷媒循環量が増大するので出口冷媒の過熱度は低下し、その結果、吐出管温度Ｔｐは低下する。また、膨張弁（15）の開度が減少すると、蒸発器として機能する熱交換器（14,16）において冷媒循環量が減少するので出口冷媒の過熱度は上昇し、その結果、吐出管温度Ｔｐは上昇する。
【００４１】
具体的に、制御部（30）には、開度変更量ΔＰを設定するためのテーブル（ファジーテーブル）が予め備えられている。ファジーテーブルは、吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの偏差、および、吐出管温度Ｔｐの単位時間当たりの変化量に応じて、開度変更量ΔＰが定められている。したがって、制御部（30）は、上記偏差を算出すると共に、前回の開度制御時における吐出管温度Ｔｐと今回の吐出管温度Ｔｐとから上記単位時間当たりの変化量を算出して、算出した偏差および変化量から開度変更量ΔＰを設定する。
【００４２】
開度変更量ΔＰが設定されると、ステップＳＴ５において、制御部（30）は膨張弁（15）の開度が開度変更量ΔＰだけ増加または減少するように膨張弁（15）を駆動する。
【００４３】
続くステップＳＴ６では、新たなサンプリング時間ｔが設定される。つまり、サンプリング時間ｔの維持または変更が行われる。図３に示すように、本実施形態において、サンプリング時間ｔは膨張弁（15）の開度領域に応じて異なる値に設定されている。本実施形態では、図４にも示すように、膨張弁（15）における最低開度から最大開度までを３つの開度領域（大開度領域、中開度領域、小開度領域）に区分している。大開度領域は第１所定値Ｐｘから最大開度までの範囲であり、中開度領域は第２所定値Ｐｙから第１所定値Ｐｘ未満の範囲であり、小開度領域は最低開度から第２所定値Ｐｙ未満の範囲である。
【００４４】
そして、ステップＳＴ６において、サンプリング時間ｔは、現在の膨張弁（15）の開度Ｐが、大開度領域である場合は「ｔａ（sec）」に設定され、中開度領域である場合は「ｔｂ（sec）」に設定され、小開度領域である場合は「ｔｃ（sec）」に設定される。ここで、上述した現在の膨張弁（15）の開度Ｐとは、ステップＳＴ５において駆動された後（開度Ｐが変更された後）の膨張弁（15）の開度を示す。ｔａ、ｔｂ、ｔｃの大小関係は、ｔａ＜ｔｂ＜ｔｃとなっている。
【００４５】
以上のように、本実施形態の膨張弁（15）の開度制御では、膨張弁（15）の開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満の領域では第１所定値Ｐｘ以上の領域よりも、サンプリング時間ｔが長くなっている。さらに、本実施形態では、膨張弁（15）の開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満の領域において開度Ｐが小さくなるほどサンプリング時間ｔが段階的に長くなっている。つまり、本実施形態では、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほど、サンプリング時間ｔが長く設定される。
【００４６】
また、図４に示すように、本実施形態の膨張弁（15）は、開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満になると、開度Ｐの変化量に対する膨張弁（15）における冷媒流量の変化量が小さくなる特性を有する。つまり、膨張弁（15）では、中開度領域および小開度領域では同じ開度変更量ΔＰだけ開度Ｐを変更しても冷媒流量の変化量は小さい。さらに言えば、本実施形態の膨張弁（15）の開度制御では、膨張弁（15）において開度Ｐと冷媒流量との関係が変化する開度を第１所定値Ｐｘに設定している。
【００４７】
ステップＳＴ６で新たなサンプリング時間ｔが設定されると、ステップＳＴ１に戻って次回の開度制御が行われる。つまり、ステップＳＴ１では、膨張弁（15）を駆動してから、新たに設定されたサンプリング時間ｔが経過したかが判定され、経過するとステップＳＴ２以降へ同様に移行していく。
【００４８】
膨張弁（15）の開度Ｐが小さい領域（中開度領域、小開度領域）では、膨張弁（15）における冷媒流量が少なくなり、冷媒回路（11）における冷媒循環量が少なくなる。本実施形態では、冷媒としてＲ３２を用いていることから、膨張弁（15）の開度Ｐが小さい領域では冷媒循環量が非常に少なくなる。この冷媒循環量が少ない開度領域では、膨張弁（15）の開度Ｐを変更しても、吐出管温度Ｔｐはなかなか上昇または低下せず目標吐出管温度Ｔｐａに到達するのに時間がかかる。この場合に、膨張弁（15）の開度Ｐが大きい領域（大開度領域）と同じサンプリング時間ｔで開度制御を行うと、実際は膨張弁（15）の開度Ｐが適切な開度に制御されているにも拘わらず、吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの間に未だ差があるとして、さらに膨張弁（15）の開度Ｐを変更する制御を行ってしまう。つまり、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａに向かって変化している過渡期において次の開度制御が行われてしまう。その結果、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりを繰り返すハンチングが起こってしまう。
【００４９】
これに対し、本実施形態の膨張弁（15）の開度制御によれば、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほどサンプリング時間ｔが長くなるので、膨張弁（15）の開度Ｐを変更して吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａに到達して（近づいて）から次の開度制御を行うことができる。つまり、次の開度制御を行うまでに、吐出管温度Ｔｐを目標吐出管温度Ｔｐａに到達させて（近づかせて）安定させることができる。
【００５０】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では所定値（第１所定値Ｐｘ）以上の領域よりも、開度制御のサンプリング時間ｔ（開度制御の周期）を長くするようにした。そのため、冷媒回路（11）における冷媒循環量が少ないときでも、膨張弁（15）の開度を変更してから次の開度制御を行うまでに、吐出管温度Ｔｐを目標吐出管温度Ｔｐａに到達させる（近づかせる）ことができる。つまり、吐出管温度Ｔｐが安定してから次の開度制御を行うことができる。したがって、次の開度制御では吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの偏差を適切に検出できるので、開度変更量ΔＰを適切に設定することができる。これにより、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりする状態を回避できる。その結果、吐出管温度Ｔｐのハンチングを防止することができ、吐出管温度Ｔｐを安定して制御することが可能となる。
【００５１】
さらに、本実施形態では、第１所定値Ｐｘよりも小さい第２所定値Ｐｙ未満の開度領域でさらにサンプリング時間ｔを長くするようにした。つまり、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では開度Ｐが小さくなるほど開度制御のサンプリング時間ｔを段階的に長くするようにした。そのため、冷媒循環量が最低循環量に近づいていっても、次の開度制御を行うまでに確実に吐出管温度Ｔｐを目標吐出管温度Ｔｐａに到達させる（近づかせる）ことができる。よって、確実に吐出管温度Ｔｐを安定して制御することができる。
【００５２】
また、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では、膨張弁（15）の特性上、開度変更量ΔＰの割には冷媒回路（11）において冷媒循環量がそれ程変化しない（図４参照）。そのため、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａに到達する（近づく）時間が一層長くなってしまう。本実施形態の開度制御では、その所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域に合わせて開度制御のサンプリング時間ｔを長くするようにしたので、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりする状態を効果的に回避することができる。よって、吐出管温度Ｔｐのハンチングを効果的に防止することができる。
【００５３】
《実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、前記実施形態１の空気調和機（10）において膨張弁（15）の開度制御について変更したものである。つまり、前記実施形態１では膨張弁（15）の開度Ｐが所定値未満の領域においてサンプリング時間ｔを長くするようにしたが、本実施形態ではかかる領域においてサンプリング時間ｔは一定にして開度変更量ΔＰを小さくするようにした。
【００５４】
本実施形態の制御部（30）は、図５に示すフローチャートに従って膨張弁（15）の開度制御を行う。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３の制御動作は、前記実施形態１と同様である。
【００５５】
ステップＳＴ４では、前記実施形態１と同様、現在の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるために（近づくために）必要な膨張弁（15）の開度変更量ΔＰ（パルス）が設定される。制御部（30）には、吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの偏差、および、吐出管温度Ｔｐの単位時間当たりの変化量に応じて、開度変更量ΔＰが定められたファジーテーブルが予め備えられている。
【００５６】
本実施形態のファジーテーブルでは、図６に示すように、開度変更量ΔＰは膨張弁（15）の開度領域に応じて異なる値に設定されている。膨張弁（15）の開度領域は、前記実施形態１と同様、大開度領域、中開度領域、小開度領域の３つに区分されている。ステップＳＴ４において、開度変更量ΔＰは、現在の膨張弁（15）の開度Ｐが、大開度領域である場合は「ΔＰａ（パルス）」に設定され、中開度領域である場合は「ΔＰｂ（パルス）」に設定され、小開度領域である場合は「ΔＰｃ（パルス）」に設定される。ΔＰａ、ΔＰｂ、ΔＰｃの大小関係は、ΔＰａ＞ΔＰｂ＞ΔＰｃとなっている。
【００５７】
以上のように、本実施形態の膨張弁（15）の開度制御では、膨張弁（15）の開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満の領域では第１所定値Ｐｘ以上の領域よりも、開度変更量ΔＰが小さくなっている。さらに、本実施形態では、膨張弁（15）の開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満の領域において開度Ｐが小さくなるほど開度変更量ΔＰが段階的に小さくなっている。つまり、本実施形態では、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほど、開度変更量ΔＰが小さく設定される。したがって、本実施形態では、吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの偏差および吐出管温度Ｔｐの単位時間当たりの変化量が同じであっても、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほど開度変更量ΔＰが小さくなる。
【００５８】
ステップＳＴ４で開度変更量ΔＰが設定されると、ステップＳＴ５において、制御部（30）は膨張弁（15）の開度が開度変更量ΔＰだけ増加または減少するように膨張弁（15）を駆動する。膨張弁（15）が駆動されると、ステップＳＴ１に戻って次回の開度制御が行われる。
【００５９】
本実施形態における膨張弁（15）の開度制御によれば、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では所定値（第１所定値Ｐｘ）以上の領域よりも、開度変更量ΔＰを小さくするようにしたので、冷媒回路（11）の冷媒循環量が少ない場合において１回の開度制御による吐出管温度Ｔｐの変化量を小さくすることができる。これにより、吐出管温度Ｔｐが大幅に上昇または低下することはないので、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりする状態を回避できる。その結果、吐出管温度Ｔｐのハンチングを防止でき、吐出管温度Ｔｐを安定して制御することが可能である。その他の作用効果については前記実施形態１と同様である。
【００６０】
《その他の実施形態》
本発明は、前記各実施形態について以下のように構成してもよい。
【００６１】
例えば、前記実施形態１に係る開度制御において、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほどサンプリング時間ｔを長くすることに加えて、前記実施形態２のように膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほど開度変更量ΔＰを小さくするようにしてもよい。こうすることで、確実に吐出管温度Ｔｐがが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりする状態を回避できる。よって、吐出管温度Ｔｐを一層安定して制御することができる。
【００６２】
また、前記各実施形態では、膨張弁（15）の開度領域を３つに区分したが、２つまたは４つ以上に区分するようにしてもよい。２つに区分する場合、膨張弁（15）の特性（開度と冷媒流量との関係）を考慮すると、第１所定値Ｐｘおよび第２所定値Ｐｙのうち第２所定値Ｐｙを省略する方が好ましい。
【００６３】
また、前記各実施形態の空気調和機（10）は、冷房運転および暖房運転の一方だけを実行可能なものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、本発明は、冷媒としてＲ３２が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた空気調和機について有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１０      空気調和機
１１      冷媒回路
１２      圧縮機
１４      室外熱交換器
１５      膨張弁
１６      室内熱交換器
３０      制御部
【図１】
2014089006.tif 000003
【図２】
2014089006.tif 000004
【図３】
2014089006.tif 000005
【図４】
2014089006.tif 000006
【図５】
2014089006.tif 000007
【図６】
2014089006.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年1月6日(2014.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒としてＲ３２を用いた空気調和機に関し、特に膨張弁の開度制御に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた空気調和機として、膨張弁の開度を制御して圧縮機の吐出冷媒の温度を制御することによって、間接的に圧縮機の吸入冷媒の過熱度を調節するものが知られている。この種の空気調和機では、例えば特許文献１に開示されているように、膨張弁の開度が予め定められた一定の周期でフィードバック制御される。
【０００３】
また、近年では、特許文献２に開示されているように、地球温暖化への影響を軽減するために、冷媒として地球温暖化係数ＧＷＰの小さいＲ３２（ＨＦＣ３２）を用いた空気調和機が注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−３４５６４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、冷媒としてＲ３２を用いた空気調和機において、上述したように一定の周期で膨張弁の開度制御を行うと、冷媒循環量が少なくなる低負荷領域では圧縮機の吐出冷媒の温度を安定して制御することが困難になるという問題があった。
【０００６】
Ｒ３２は各種冷媒の中において単位体積当たりの冷凍能力が比較的高いため、冷媒回路における必要な冷媒循環量を少なくすることができ、低負荷領域では更に冷媒循環量が少なくなる。低負荷領域において膨張弁の開度を変更しても、冷媒循環量が非常に少ないため、直ぐには吐出冷媒の温度は目標温度に到達しない。そうすると、次の開度制御時では、実際は膨張弁の開度が適切な開度に制御されているにも拘わらず、吐出冷媒の温度と目標温度との間に未だ温度差があるとして、膨張弁の開度が更に変更されてしまう。このような膨張弁の開度制御を続けていると、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりを繰り返すという、いわゆるハンチングが起こる。その結果、吐出冷媒の温度を安定して制御することが困難になる。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒としてＲ３２を用いた空気調和機において、圧縮機の吐出冷媒の温度を安定して制御することが可能な膨張弁の開度制御を構築することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、圧縮機（12）と室外熱交換器（14）と膨張弁（15）と室内熱交換器（16）が接続され、冷媒としてＨＦＣ３２が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度が目標温度になるように前記膨張弁（15）の開度を所定量変更する開度制御を所定周期で行う制御部（30）とを備えた空気調和機を対象としている。前記空気調和機は、前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度を測定する測定部（21）を更に備える。そして、前記制御部（30）は、前記測定部（21）により測定された前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度に基づいて前記所定量を設定すると共に、前記膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定周期が長くなっており、前記測定部（21）が前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度を測定する測定周期は、前記所定周期と同一となっているものである。
【０００９】
前記第１の発明では、膨張弁（15）の開度が小さい領域、即ち冷媒回路（11）における冷媒循環量が少ないときに開度制御の周期が長くなるので、膨張弁（15）の開度を変更してから次の開度制御を行うまでに、吐出冷媒の温度が目標温度に到達する（近づく）。つまり、吐出冷媒の温度が安定してから次の開度制御が行われる。
【００１０】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が前記所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定量が小さくなっているものである。
【００１１】
前記第２の発明では、膨張弁（15）の開度が小さい領域において所定周期は長くなり開度の変更量は小さくなるので、次の開度制御が行われるまでに吐出冷媒の温度が安定し易くなると共に、１回の開度制御による吐出冷媒の温度の変化量が小さくなる。そのため、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態が確実に回避される。
【００１２】
第３の発明は、前記第１または第２の発明において、前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が前記所定値未満の領域では開度が小さくなるほど前記所定周期が段階的に長くなっているものである。
【００１３】
前記第３の発明では、膨張弁（15）の開度が小さくなるほど冷媒回路（11）における冷媒循環量が少なくなり、吐出冷媒の温度が目標温度に到達する時間が長くなるが、開度が小さくなるほど所定周期が段階的に長くなるので、次の開度制御を行うまでに確実に吐出冷媒の温度が目標温度に到達する。
【００１４】
第４の発明は、前記第１乃至第３の何れか１の発明において、前記膨張弁（15）は、開度が前記所定値未満になると、前記膨張弁（15）の開度の変化量に対する前記膨張弁（15）における冷媒流量の変化量が小さくなるものである。
【００１５】
前記第４の発明では、膨張弁（15）において開度が所定値未満の領域では開度の変更量の割には冷媒流量はそれ程変化しないので、冷媒回路（11）における冷媒循環量もそれ程変化しない。そのため、吐出冷媒の温度が目標温度に到達する時間が一層長くなるが、開度が所定値未満の領域では所定周期が長くなったり開度の変更量が小さくなるので、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態が効果的に回避される。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では所定値以上の領域よりも、開度制御の周期を長くするようにしたので、冷媒回路（11）における冷媒循環量が少ないときでも、膨張弁（15）の開度を変更してから次の開度制御を行うまでに、吐出冷媒の温度を目標温度に到達させる（近づかせる）ことができる。つまり、吐出冷媒の温度が安定してから次の開度制御を行うことができる。したがって、次の開度制御では開度の変更量を適切に設定することができ、これにより、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態を回避できる。その結果、吐出冷媒の温度のハンチングを防止でき、吐出冷媒の温度を安定して制御することが可能となる。
【００１７】
また、第２の発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では所定値以上の領域よりも、開度制御の周期を長くすると共に、開度の変更量を小さくするようにしたので、確実に吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態を回避できる。よって、確実に吐出冷媒の温度を安定して制御することができる。
【００１８】
また、第３の発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では開度が小さくなるほど開度制御の周期を段階的に長くするようにしたので、次の開度制御を行うまでに確実に吐出冷媒の温度を目標温度に到達させることができる。よって、確実に吐出冷媒の温度を安定して制御することができる。
【００１９】
また、第４の発明によれば、膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では開度の変更量の割には冷媒回路（11）における冷媒循環量がそれ程変化しないため、吐出冷媒の温度が目標温度に到達する時間が一層長くなってしまうが、その所定値未満の領域に合わせて開度制御の周期を長くしたり開度の変更量を小さくするようにしたので、吐出冷媒の温度が目標温度を超えたり下回ったりする状態を効果的に回避することができる。よって、吐出冷媒の温度のハンチングを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施形態１に係る空気調和機の構成を示す配管系統図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る膨張弁の開度制御を示すフローチャートである。
【図３】図３は、膨張弁の開度領域とサンプリング時間との関係を示す表である。
【図４】図４は、膨張弁における開度と冷媒流量との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施形態２に係る膨張弁の開度制御を示すフローチャートである。
【図６】図６は、膨張弁の開度領域と開度変更量との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２２】
《実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。図１に示すように、本実施形態の空気調和機（10）は、冷媒回路（11）を備えて冷房運転と暖房運転を切り換えて行うものである。冷媒回路（11）は、圧縮機（12）と、四方切換弁（13）と、室外熱交換器（14）と、膨張弁（15）と、室内熱交換器（16）とが接続されて閉回路を構成している。冷媒回路（11）は、冷媒としてＲ３２（ＨＦＣ３２（ジフルオロメタン））が充填されており、該冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うように構成されている。
【００２３】
冷媒回路（11）において、四方切換弁（13）は、第４ポートが圧縮機（12）の吐出配管と、第２ポートが圧縮機（12）の吸入配管と、第１ポートが室外熱交換器（14）の端部と、第３ポートが室内熱交換器（16）の端部とそれぞれ接続されている。四方切換弁（13）は、第１ポートと第４ポートとが連通し且つ第２ポートと第３ポートとが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切換可能に構成されている。
【００２４】
冷媒回路（11）では、四方切換弁（13）が第１状態に切り換わると、室外熱交換器（14）が凝縮器として機能し室内熱交換器（16）が蒸発器として機能する冷房サイクルで冷媒が循環する。冷媒回路（11）では、四方切換弁（13）が第２状態に切り換わると、室内熱交換器（16）が凝縮器として機能し室外熱交換器（14）が蒸発器として機能する暖房サイクルで冷媒が循環する。つまり、四方切換弁（13）は、冷媒回路（11）において冷媒の循環方向を切り換える切換機構を構成する。
【００２５】
圧縮機（12）は、インバータ回路によって運転周波数が調節される可変容量式に構成されている。膨張弁（15）は、パルスモータによって開度が可変に構成されている。室外熱交換器（14）は冷媒が室外空気と熱交換し、室内熱交換器（16）は冷媒が室内空気と熱交換するように構成されている。
【００２６】
〈センサ、制御部〉
空気調和機（10）には、各種センサと、圧縮機（12）の運転周波数や膨張弁（15）の開度を制御する制御部（30）とが設けられている。
【００２７】
図１に示すように、冷媒回路（11）には、吐出管温度センサ（21）、室外熱交換器温度センサ（22）、室内熱交換器温度センサ（23）が設けられている。吐出管温度センサ（21）は、圧縮機（12）の吐出管の温度（以下、吐出管温度Ｔｐという。）を検出する。吐出管温度Ｔｐは、圧縮機（12）の吐出冷媒の温度に相当する。室外熱交換器温度センサ（22）は室外熱交換器（14）における冷媒の温度を検出し、室内熱交換器温度センサ（23）は室内熱交換器（16）における冷媒の温度を検出する。室外熱交換器温度センサ（22）の検出温度は、冷房運転時では冷媒の凝縮温度Ｔｃに相当し、暖房運転時では冷媒の蒸発温度Ｔｅに相当する。室内熱交換器温度センサ（23）の検出温度は、冷房運転時では冷媒の蒸発温度Ｔｅに相当し、暖房運転時では冷媒の凝縮温度Ｔｃに相当する。
【００２８】
制御部（30）は、冷房運転および暖房運転時において、圧縮機（12）の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるように膨張弁（15）の開度制御を所定周期（以下、サンプリング時間ｔという。）で行う。また、制御部（30）は、膨張弁（15）の現在の開度領域に応じてサンプリング時間ｔを変更するように構成されている。かかる開度制御の詳細は後述する。
【００２９】
−運転動作−
空気調和機（10）の運転動作について説明する。
【００３０】
冷房運転時は、冷媒回路（11）において四方切換弁（13）が第１状態に切り換わる。冷房運転では、圧縮機（12）の吐出冷媒が室外熱交換器（27）において室外空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁（15）を通過する際に減圧される（膨張する）。減圧された冷媒は、室内熱交換器（16）において室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却されて室内へ供給される。これにより、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（16）で蒸発した冷媒は、圧縮機（12）で圧縮されて再び吐出される。
【００３１】
暖房運転時は、冷媒回路（11）において四方切換弁（13）が第２状態に切り換わる。暖房運転では、圧縮機（12）の吐出冷媒が室内熱交換器（16）において室内空気に放熱して凝縮し、室内空気が加熱される。これにより、室内の暖房が行われる。凝縮した冷媒は、膨張弁（15）を通過する際に減圧される（膨張する）。減圧された冷媒は、室外熱交換器（14）において室外空気から吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒は、圧縮機（12）で圧縮されて再び吐出される。
【００３２】
〈制御部の動作〉
制御部（30）は、冷房運転時および暖房運転時に、圧縮機（12）の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるように、膨張弁（15）の開度制御を所定のサンプリング時間ｔ（sec）毎に行う。具体的に、制御部（30）は図２に示すフローチャートに従って膨張弁（15）の開度をフィードバック制御する。
【００３３】
ステップＳＴ１では、前回の膨張弁（15）の駆動（膨張弁（15）の開度変更）から所定のサンプリング時間ｔが経過したかが判定され、所定のサンプリング時間ｔが経過してると、ステップＳＴ２に移行する。
【００３４】
ステップＳＴ２では、目標吐出管温度Ｔｐａが設定される。本実施形態において、目標吐出管温度Ｔｐａは、圧縮機（12）の吸入冷媒の過熱度（即ち、蒸発器として機能する熱交換器（14,16）の出口冷媒の過熱度）が所定値となる値に設定される。つまり、本実施形態では、吐出管温度Ｔｐを制御することによって間接的に吸入冷媒の過熱度を制御する。
【００３５】
具体的に、制御部（30）では、室外熱交換器温度センサ（22）と室内熱交換器温度センサ（23）のそれぞれの検出温度である凝縮温度Ｔｃと蒸発温度Ｔｅに基づいて目標吐出管温度Ｔｐａが設定される。例えば、目標吐出管温度Ｔｐａは下記の数式で求められる。なお、下記に示すα、β、γは所定の係数である。
【００３６】
目標吐出管温度Ｔｐａ＝α×凝縮温度Ｔｃ−β×蒸発温度Ｔｅ＋γ
以上のようにして目標吐出管温度Ｔｐａが設定されると、ステップＳＴ３に移行する。ステップＳＴ３では、吐出管温度センサ（21）で測定された現在の吐出管温度Ｔｐが制御部（30）に入力される。
【００３７】
続くステップＳＴ４では、入力された現在の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるために（近づくために）必要な膨張弁（15）の開度変更量ΔＰ（パルス）が設定される。膨張弁（15）の開度が増加すると、蒸発器として機能する熱交換器（14,16）において冷媒循環量が増大するので出口冷媒の過熱度は低下し、その結果、吐出管温度Ｔｐは低下する。また、膨張弁（15）の開度が減少すると、蒸発器として機能する熱交換器（14,16）において冷媒循環量が減少するので出口冷媒の過熱度は上昇し、その結果、吐出管温度Ｔｐは上昇する。
【００３８】
具体的に、制御部（30）には、開度変更量ΔＰを設定するためのテーブル（ファジーテーブル）が予め備えられている。ファジーテーブルは、吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの偏差、および、吐出管温度Ｔｐの単位時間当たりの変化量に応じて、開度変更量ΔＰが定められている。したがって、制御部（30）は、上記偏差を算出すると共に、前回の開度制御時における吐出管温度Ｔｐと今回の吐出管温度Ｔｐとから上記単位時間当たりの変化量を算出して、算出した偏差および変化量から開度変更量ΔＰを設定する。
【００３９】
開度変更量ΔＰが設定されると、ステップＳＴ５において、制御部（30）は膨張弁（15）の開度が開度変更量ΔＰだけ増加または減少するように膨張弁（15）を駆動する。
【００４０】
続くステップＳＴ６では、新たなサンプリング時間ｔが設定される。つまり、サンプリング時間ｔの維持または変更が行われる。図３に示すように、本実施形態において、サンプリング時間ｔは膨張弁（15）の開度領域に応じて異なる値に設定されている。本実施形態では、図４にも示すように、膨張弁（15）における最低開度から最大開度までを３つの開度領域（大開度領域、中開度領域、小開度領域）に区分している。大開度領域は第１所定値Ｐｘから最大開度までの範囲であり、中開度領域は第２所定値Ｐｙから第１所定値Ｐｘ未満の範囲であり、小開度領域は最低開度から第２所定値Ｐｙ未満の範囲である。
【００４１】
そして、ステップＳＴ６において、サンプリング時間ｔは、現在の膨張弁（15）の開度Ｐが、大開度領域である場合は「ｔａ（sec）」に設定され、中開度領域である場合は「ｔｂ（sec）」に設定され、小開度領域である場合は「ｔｃ（sec）」に設定される。ここで、上述した現在の膨張弁（15）の開度Ｐとは、ステップＳＴ５において駆動された後（開度Ｐが変更された後）の膨張弁（15）の開度を示す。ｔａ、ｔｂ、ｔｃの大小関係は、ｔａ＜ｔｂ＜ｔｃとなっている。
【００４２】
以上のように、本実施形態の膨張弁（15）の開度制御では、膨張弁（15）の開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満の領域では第１所定値Ｐｘ以上の領域よりも、サンプリング時間ｔが長くなっている。さらに、本実施形態では、膨張弁（15）の開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満の領域において開度Ｐが小さくなるほどサンプリング時間ｔが段階的に長くなっている。つまり、本実施形態では、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほど、サンプリング時間ｔが長く設定される。
【００４３】
また、図４に示すように、本実施形態の膨張弁（15）は、開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満になると、開度Ｐの変化量に対する膨張弁（15）における冷媒流量の変化量が小さくなる特性を有する。つまり、膨張弁（15）では、中開度領域および小開度領域では同じ開度変更量ΔＰだけ開度Ｐを変更しても冷媒流量の変化量は小さい。さらに言えば、本実施形態の膨張弁（15）の開度制御では、膨張弁（15）において開度Ｐと冷媒流量との関係が変化する開度を第１所定値Ｐｘに設定している。
【００４４】
ステップＳＴ６で新たなサンプリング時間ｔが設定されると、ステップＳＴ１に戻って次回の開度制御が行われる。つまり、ステップＳＴ１では、膨張弁（15）を駆動してから、新たに設定されたサンプリング時間ｔが経過したかが判定され、経過するとステップＳＴ２以降へ同様に移行していく。
【００４５】
膨張弁（15）の開度Ｐが小さい領域（中開度領域、小開度領域）では、膨張弁（15）における冷媒流量が少なくなり、冷媒回路（11）における冷媒循環量が少なくなる。本実施形態では、冷媒としてＲ３２を用いていることから、膨張弁（15）の開度Ｐが小さい領域では冷媒循環量が非常に少なくなる。この冷媒循環量が少ない開度領域では、膨張弁（15）の開度Ｐを変更しても、吐出管温度Ｔｐはなかなか上昇または低下せず目標吐出管温度Ｔｐａに到達するのに時間がかかる。この場合に、膨張弁（15）の開度Ｐが大きい領域（大開度領域）と同じサンプリング時間ｔで開度制御を行うと、実際は膨張弁（15）の開度Ｐが適切な開度に制御されているにも拘わらず、吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの間に未だ差があるとして、さらに膨張弁（15）の開度Ｐを変更する制御を行ってしまう。つまり、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａに向かって変化している過渡期において次の開度制御が行われてしまう。その結果、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりを繰り返すハンチングが起こってしまう。
【００４６】
これに対し、本実施形態の膨張弁（15）の開度制御によれば、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほどサンプリング時間ｔが長くなるので、膨張弁（15）の開度Ｐを変更して吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａに到達して（近づいて）から次の開度制御を行うことができる。つまり、次の開度制御を行うまでに、吐出管温度Ｔｐを目標吐出管温度Ｔｐａに到達させて（近づかせて）安定させることができる。
【００４７】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では所定値（第１所定値Ｐｘ）以上の領域よりも、開度制御のサンプリング時間ｔ（開度制御の周期）を長くするようにした。そのため、冷媒回路（11）における冷媒循環量が少ないときでも、膨張弁（15）の開度を変更してから次の開度制御を行うまでに、吐出管温度Ｔｐを目標吐出管温度Ｔｐａに到達させる（近づかせる）ことができる。つまり、吐出管温度Ｔｐが安定してから次の開度制御を行うことができる。したがって、次の開度制御では吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの偏差を適切に検出できるので、開度変更量ΔＰを適切に設定することができる。これにより、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりする状態を回避できる。その結果、吐出管温度Ｔｐのハンチングを防止することができ、吐出管温度Ｔｐを安定して制御することが可能となる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、第１所定値Ｐｘよりも小さい第２所定値Ｐｙ未満の開度領域でさらにサンプリング時間ｔを長くするようにした。つまり、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では開度Ｐが小さくなるほど開度制御のサンプリング時間ｔを段階的に長くするようにした。そのため、冷媒循環量が最低循環量に近づいていっても、次の開度制御を行うまでに確実に吐出管温度Ｔｐを目標吐出管温度Ｔｐａに到達させる（近づかせる）ことができる。よって、確実に吐出管温度Ｔｐを安定して制御することができる。
【００４９】
また、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では、膨張弁（15）の特性上、開度変更量ΔＰの割には冷媒回路（11）において冷媒循環量がそれ程変化しない（図４参照）。そのため、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａに到達する（近づく）時間が一層長くなってしまう。本実施形態の開度制御では、その所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域に合わせて開度制御のサンプリング時間ｔを長くするようにしたので、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりする状態を効果的に回避することができる。よって、吐出管温度Ｔｐのハンチングを効果的に防止することができる。
【００５０】
《実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態は、前記実施形態１の空気調和機（10）において膨張弁（15）の開度制御について変更したものである。つまり、前記実施形態１では膨張弁（15）の開度Ｐが所定値未満の領域においてサンプリング時間ｔを長くするようにしたが、本実施形態ではかかる領域においてサンプリング時間ｔは一定にして開度変更量ΔＰを小さくするようにした。
【００５１】
本実施形態の制御部（30）は、図５に示すフローチャートに従って膨張弁（15）の開度制御を行う。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３の制御動作は、前記実施形態１と同様である。
【００５２】
ステップＳＴ４では、前記実施形態１と同様、現在の吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａになるために（近づくために）必要な膨張弁（15）の開度変更量ΔＰ（パルス）が設定される。制御部（30）には、吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの偏差、および、吐出管温度Ｔｐの単位時間当たりの変化量に応じて、開度変更量ΔＰが定められたファジーテーブルが予め備えられている。
【００５３】
本実施形態のファジーテーブルでは、図６に示すように、開度変更量ΔＰは膨張弁（15）の開度領域に応じて異なる値に設定されている。膨張弁（15）の開度領域は、前記実施形態１と同様、大開度領域、中開度領域、小開度領域の３つに区分されている。ステップＳＴ４において、開度変更量ΔＰは、現在の膨張弁（15）の開度Ｐが、大開度領域である場合は「ΔＰａ（パルス）」に設定され、中開度領域である場合は「ΔＰｂ（パルス）」に設定され、小開度領域である場合は「ΔＰｃ（パルス）」に設定される。ΔＰａ、ΔＰｂ、ΔＰｃの大小関係は、ΔＰａ＞ΔＰｂ＞ΔＰｃとなっている。
【００５４】
以上のように、本実施形態の膨張弁（15）の開度制御では、膨張弁（15）の開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満の領域では第１所定値Ｐｘ以上の領域よりも、開度変更量ΔＰが小さくなっている。さらに、本実施形態では、膨張弁（15）の開度Ｐが第１所定値Ｐｘ未満の領域において開度Ｐが小さくなるほど開度変更量ΔＰが段階的に小さくなっている。つまり、本実施形態では、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほど、開度変更量ΔＰが小さく設定される。したがって、本実施形態では、吐出管温度Ｔｐと目標吐出管温度Ｔｐａとの偏差および吐出管温度Ｔｐの単位時間当たりの変化量が同じであっても、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほど開度変更量ΔＰが小さくなる。
【００５５】
ステップＳＴ４で開度変更量ΔＰが設定されると、ステップＳＴ５において、制御部（30）は膨張弁（15）の開度が開度変更量ΔＰだけ増加または減少するように膨張弁（15）を駆動する。膨張弁（15）が駆動されると、ステップＳＴ１に戻って次回の開度制御が行われる。
【００５６】
本実施形態における膨張弁（15）の開度制御によれば、膨張弁（15）の開度Ｐが所定値（第１所定値Ｐｘ）未満の領域では所定値（第１所定値Ｐｘ）以上の領域よりも、開度変更量ΔＰを小さくするようにしたので、冷媒回路（11）の冷媒循環量が少ない場合において１回の開度制御による吐出管温度Ｔｐの変化量を小さくすることができる。これにより、吐出管温度Ｔｐが大幅に上昇または低下することはないので、吐出管温度Ｔｐが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりする状態を回避できる。その結果、吐出管温度Ｔｐのハンチングを防止でき、吐出管温度Ｔｐを安定して制御することが可能である。その他の作用効果については前記実施形態１と同様である。
【００５７】
《その他の実施形態》
本発明は、前記各実施形態について以下のように構成してもよい。
【００５８】
例えば、前記実施形態１に係る開度制御において、膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほどサンプリング時間ｔを長くすることに加えて、前記実施形態２のように膨張弁（15）の開度Ｐが小さくなるほど開度変更量ΔＰを小さくするようにしてもよい。こうすることで、確実に吐出管温度Ｔｐがが目標吐出管温度Ｔｐａを超えたり下回ったりする状態を回避できる。よって、吐出管温度Ｔｐを一層安定して制御することができる。
【００５９】
また、前記各実施形態では、膨張弁（15）の開度領域を３つに区分したが、２つまたは４つ以上に区分するようにしてもよい。２つに区分する場合、膨張弁（15）の特性（開度と冷媒流量との関係）を考慮すると、第１所定値Ｐｘおよび第２所定値Ｐｙのうち第２所定値Ｐｙを省略する方が好ましい。
【００６０】
また、前記各実施形態の空気調和機（10）は、冷房運転および暖房運転の一方だけを実行可能なものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上説明したように、本発明は、冷媒としてＲ３２が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた空気調和機について有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１０      空気調和機
１１      冷媒回路
１２      圧縮機
１４      室外熱交換器
１５      膨張弁
１６      室内熱交換器
３０      制御部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（12）と室外熱交換器（14）と膨張弁（15）と室内熱交換器（16）が接続され、冷媒としてＨＦＣ３２が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度が目標温度になるように前記膨張弁（15）の開度を所定量変更する開度制御を所定周期で行う制御部（30）とを備えた空気調和機であって、
前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度を測定する測定部（21）を更に備え、
前記制御部（30）は、
前記測定部（21）により測定された前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度に基づいて前記所定量を設定すると共に、
前記膨張弁（15）の開度が所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定周期が長くなっており、
前記測定部（21）が前記圧縮機（12）の吐出冷媒の温度を測定する測定周期は、前記所定周期と同一である
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が前記所定値未満の領域では前記所定値以上の領域よりも、前記所定量が小さくなっている
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記制御部（30）は、前記膨張弁（15）の開度が前記所定値未満の領域では開度が小さくなるほど前記所定周期が段階的に長くなっている
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項において、
前記膨張弁（15）は、開度が前記所定値未満になると、前記膨張弁（15）の開度の変化量に対する前記膨張弁（15）における冷媒流量の変化量が小さくなるものである
ことを特徴とする空気調和機。