(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒と室外の空気との間で熱交換するための室外熱交換器と、前記冷媒と室内の空気との間で熱交換するための室内熱交換器と、前記室外熱交換器と室内熱交換器との間の冷媒流路に介在され前記冷媒の流量を調整するための膨張弁とが順次接続されて前記冷媒が循環する冷凍サイクルが構成されると共に、前記室内熱交換器に送風するための室内ファンと、前記室外熱交換器に送風するための室外ファンとが設けられ、さらに、前記冷凍サイクルに冷媒の循環方向を冷房運転サイクルまたは暖房運転サイクルに切換えるための切換弁が設けられ、前記切換弁の切換えにより、冷房運転サイクルにおいて前記室外熱交換器が凝縮器とされ、暖房運転サイクルにおいて前記室内熱交換器が凝縮器とされる空気調和機において、
前記圧縮機の吐出温度を検出するための第１の温度センサと、前記凝縮器の温度を検出するための第２の温度センサと、前記室内ファンおよび室外ファンの回転数を検出するファン回転数検出部と、前記各温度センサおよびファン回転数検出部からの検出情報により前記膨張弁の開度を制御するための制御部とを備え、
前記制御部は、前記圧縮機の回転数および室外ファンの回転数情報により、目標過熱度となるような目標吐出温度差を決定し、また、前記第１の温度センサにより検出された前記吐出温度と前記第２の温度センサにより検出された凝縮器の凝縮過程の温度との差を実際の吐出温度差として算出し、前記実際の吐出温度差が、前記目標吐出温度差になるように前記膨張弁の開度を調整し、その際、前記室内ファンの回転数情報に基づいて室内ファンの回転数が所定値よりも大きいときは前記目標吐出温度差を低く抑えるよう補正することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記制御部は、前記吐出温度が所定の温度よりも低い場合、前記膨張弁の前回の開度変更制御から所定時間をおいて前記膨張弁の次回の開度を絞るように変更制御するものとし、前記所定の温度とは、前記膨張弁の通常の開閉制御動作では、膨張弁開度の絞りすぎによりオーバーシュートしてしまう可能性のある吐出温度である、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記制御部は、前記吐出温度が所定の温度よりも低い場合、前記膨張弁の基本となる開閉速度よりも遅い開閉速度で前記膨張弁の開度を絞るように制御するものとし、前記所定の温度とは、前記膨張弁の通常の開閉制御動作では、膨張弁開度の絞りすぎによりオーバーシュートしてしまう可能性のある吐出温度である、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒と室外の空気との間で熱交換するための室外熱交換器と、前記冷媒と室内の空気との間で熱交換するための室内熱交換器と、前記室外熱交換器と室内熱交換器との間の冷媒流路に介在され前記冷媒の流量を調整するための膨張弁とが順次接続されて前記冷媒が循環する冷凍サイクルが構成されると共に、前記室内熱交換器に送風するための室内ファンと、前記室外熱交換器に送風するための室外ファンとが設けられ、さらに、前記冷凍サイクルに冷媒の循環方向を冷房運転サイクルまたは暖房運転サイクルに切換えるための切換弁が設けられ、前記切換弁の切換えにより、冷房運転サイクルにおいて前記室外熱交換器が凝縮器とされ、暖房運転サイクルにおいて前記室内熱交換器が凝縮器とされる空気調和機において、
前記圧縮機の吐出温度を検出するための第１の温度センサと、前記凝縮器の温度を検出するための第２の温度センサと、前記室内ファンおよび室外ファンの回転数を検出するファン回転数検出部とからの検出情報により前記膨張弁の開度を制御するための方法であって、
前記圧縮機の回転数および室外ファンの回転数情報により、目標過熱度となるような目標吐出温度差を決定するステップと、
前記第１の温度センサにより検出された前記吐出温度と前記第２の温度センサにより検出された凝縮器の凝縮過程の温度との差を実際の吐出温度差として算出するステップと、
前記実際の吐出温度差が、前記目標吐出温度差になるように前記膨張弁の開度を調整するステップと、
前記膨張弁の開度を調整する際、前記室内ファンの回転数情報に基づいて室内ファンの回転数が所定値よりも大きいときは前記目標吐出温度差を低く抑えるよう補正するステップと、
を含むことを特徴とする空気調和機の膨張弁制御方法。
【請求項５】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒と室外の空気との間で熱交換するための室外熱交換器と、前記冷媒と室内の空気との間で熱交換するための室内熱交換器と、前記室外熱交換器と室内熱交換器との間の冷媒流路に介在され前記冷媒の流量を調整するための膨張弁とが順次接続されて前記冷媒が循環する冷凍サイクルが構成されると共に、前記室内熱交換器に送風するための室内ファンと、前記室外熱交換器に送風するための室外ファンとが設けられ、さらに、前記冷凍サイクルに冷媒の循環方向を冷房運転サイクルまたは暖房運転サイクルに切換えるための切換弁が設けられ、前記切換弁の切換えにより、冷房運転サイクルにおいて前記室外熱交換器が凝縮器とされ、暖房運転サイクルにおいて前記室内熱交換器が凝縮器とされる空気調和機において、
前記圧縮機の吐出温度を検出するための第１の温度センサと、前記凝縮器の温度を検出するための第２の温度センサと、前記室内ファンおよび室外ファンの回転数を検出するファン回転数検出部とからの検出情報により空気調和機に備えられたコンピュータを用いて前記膨張弁の開度を制御するためのプログラムであって、
前記圧縮機の回転数および室外ファンの回転数情報により、目標過熱度となるような目標吐出温度差を決定するステップと、
前記第１の温度センサにより検出された前記吐出温度と前記第２の温度センサにより検出された凝縮器の凝縮過程の温度との差を実際の吐出温度差として算出するステップと、
前記実際の吐出温度差が、前記目標吐出温度差になるように前記膨張弁の開度を調整するステップと、
前記膨張弁の開度を調整する際、前記室内ファンの回転数情報に基づいて室内ファンの回転数が所定値よりも大きいときは前記目標吐出温度差を低く抑えるよう補正するステップと、
を含むことを特徴とする空気調和機の膨張弁の開度制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機、膨張弁の開度制御方法およびプログラムに関し、特に、膨張弁の開度を制御することで冷媒の流量を調整する空気調和機、膨張弁の開度制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気調和機は、圧縮機、切換弁（四方弁）、室外熱交換器、減圧を行う際に冷媒流量を調節する膨張弁、室内熱交換器等の部品が接続されて冷凍サイクルが構成されている。このような空気調和機では、切換弁を切り換えることで、冷凍サイクルを冷房運転サイクルおよび暖房運転サイクルのいずれかに切換えることができる。冷房運転サイクルでは、圧縮機、四方弁、室外熱交換器（凝縮器）、膨張弁、室内熱交換器（蒸発器）、四方弁、圧縮機の順に冷媒が循環し、これにより、室内熱交換器で吸収した熱が室外熱交換器で室外に放出される。
【０００３】
また、暖房運転サイクルでは、圧縮機、四方弁、室内熱交換器（凝縮器）、膨張弁、室外熱交換器（蒸発器）、四方弁、圧縮機の順に冷媒が循環し、これにより、室外熱交換器で吸収した室外の熱が室内熱交換器で室内に放出される。
【０００４】
上記のような熱交換サイクルを形成する際に、蒸発器の温度と蒸発器の出口温度とを検出することによって過熱度を計算し、その過熱度を用いて膨張弁の開度を制御することが一般的である。
【０００５】
膨張弁の他の制御方法として、特許文献１には、圧縮機の吐出温度を第１の温度センサにより検出し、凝縮器の凝縮過程での温度を第２の温度センサにより検出し、両者の温度差を吐出温度差として算出し、算出された吐出温度差と、圧縮機の回転数から算出する、目標過熱度となるように設定された目標の吐出温度差とに基づいて、通常制御における膨張弁の開度を基本開度として設定し、算出された吐出温度差が第１の閾値以上の場合には、通常制御における基本開度よりも開く方向に膨張弁の開度を制御し、算出された吐出温度差が第２の閾値以下の場合には、通常制御における基本開度よりも絞る方向に膨張弁の開度を制御する空気調和機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１２２７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１のように、圧縮機の吐出温度と凝縮器の温度との温度差により膨張弁を制御する場合、サーミスタ等の温度センサの数は削減できるが、理想的なサイクル状態は室内熱交換器や室外熱交換器に送風するファンの送風状態によっても影響を受ける。
【０００８】
また、圧縮機の起動時など、圧縮機の吐出温度が低くなかなか温まらない状態で、目標の吐出温度差に近付けるために、膨張弁を絞る制御を行なった場合、膨張弁の極端な絞り過ぎにより冷媒が循環することができず、閉塞状態に陥るおそれがあった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑み、特許文献１に示す膨張弁の開度制御をさらに改善して、理想的な冷凍サイクル状態を実現することができる空気調和機、さらには空気調和機の膨張弁の開度制御方法およびプログラムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒と室外の空気との間で熱交換するための室外熱交換器と、前記冷媒と室内の空気との間で熱交換するための室内熱交換器と、前記室外熱交換器と室内熱交換器との間の冷媒流路に介在され前記冷媒の流量を調整するための膨張弁とが順次接続されて前記冷媒が循環する冷凍サイクルが構成されると共に、前記室内熱交換器に送風するための室内ファンと、前記室外熱交換器に送風するための室外ファンとが設けられ、さらに、前記冷凍サイクルに冷媒の循環方向を冷房運転サイクルまたは暖房運転サイクルに切換えるための切換弁が設けられ、前記切換弁の切換えにより、冷房運転サイクルにおいて前記室外熱交換器が凝縮器とされ、暖房運転サイクルにおいて前記室内熱交換器が凝縮器とされる空気調和機において、前記圧縮機の吐出温度を検出するための第１の温度センサと、前記凝縮器の温度を検出するための第２の温度センサと、前記室内ファンおよび室外ファンの回転数を検出するファン回転数検出部と、前記各温度センサおよびファン回転数検出部からの検出情報により前記膨張弁の開度を制御するための制御部とを備え、前記制御部は、前記圧縮機の回転数および室外ファンの回転数情報により、目標過熱度となるような目標吐出温度差を決定し、また、前記第１の温度センサにより検出された前記吐出温度と前記第２の温度センサにより検出された凝縮器の凝縮過程の温度との差を実際の吐出温度差として算出し、前記実際の吐出温度差が、前記目標吐出温度差になるように前記膨張弁の開度を調整し、その際、前記室内ファンの回転数情報に基づいて室内ファンの回転数が所定値よりも大きいときは前記目標吐出温度差を低く抑えるよう補正する。
【００１１】
上記構成によると、前記膨張弁の開度を調整し、その際、前記ファンの回転数情報に基づいてファンの回転数が所定値よりも大きいときは目標吐出温度差を低く抑えるよう補正するので、膨張弁も適切な開度に制御でき、目標の過熱度を得ることができる。
【００１２】
特に、圧縮機の吐出温度が所定の温度よりも低い場合、膨張弁の変化スピードを遅くする、特に、膨張弁を絞る方向での変化スピードを遅くすると、膨張弁の極端な絞りすぎによる不具合を改善することができる。ここで、所定の温度とは、前記膨張弁の通常の開閉制御動作では、膨張弁開度の絞りすぎによりオーバーシュートしてしまう可能性のある吐出温度である。
【００１３】
また、本発明の膨張弁の開度制御方法においては、前記圧縮機の回転数および室外ファンの回転数情報により、目標過熱度となるような目標吐出温度差を決定するステップと、前記第１の温度センサにより検出された前記吐出温度と前記第２の温度センサにより検出された凝縮器の凝縮過程の温度との差を実際の吐出温度差として算出するステップと、前記実際の吐出温度差が、前記目標吐出温度差になるように前記膨張弁の開度を調整するステップと、前記膨張弁の開度を調整する際、前記室内ファンの回転数情報に基づいて室内ファンの回転数が所定値よりも大きいときは前記目標吐出温度差を低く抑えるよう補正するステップとを含む。
【００１４】
さらに、本発明の膨張弁の開度制御プログラムにおいては、前記圧縮機の回転数および室外ファンの回転数情報により、目標過熱度となるような目標吐出温度差を決定するステップと、前記第１の温度センサにより検出された前記吐出温度と前記第２の温度センサにより検出された凝縮器の凝縮過程の温度との差を実際の吐出温度差として算出するステップと、前記実際の吐出温度差が、前記目標吐出温度差になるように前記膨張弁の開度を調整するステップと、前記膨張弁の開度を調整する際、前記室内ファンの回転数情報に基づいて室内ファンの回転数が所定値よりも大きいときは前記目標吐出温度差を低く抑えるよう補正するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１５】
以上のとおり、本発明によると、圧縮機の吐出温度と凝縮器の温度との差（吐出温度差）と、目標過熱度となるように設定された目標の吐出温度差とに基づいて、膨張弁の開度を設定し、その際、目標の吐出温度差の設定パラメータとしてファンの回転数を加えたため、理想的な冷凍サイクルを形成するための膨張弁の開度制御が適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の室内機および室外機を備えた空気調和機の外観図である。
【図２】本実施形態における冷凍サイクルの模式図である。
【図３】本実施形態における空気調和機の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】モリエル線図（Ｐ−ｈ線図）の一例を示す図である。
【図５】本実施形態における目標吐出温度差と圧縮機の回転数の関係を示す図である。
【図６】本実施形態における膨張弁の制御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】
【００１７】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は室内機と室外機とを備えた空気調和機の外観図である。本例の空気調和機は、室内に設置する室内機１と、室外に設置する室外機２とが配管３により接続されて冷凍サイクルを構成する。
【００１８】
室内機１には、室内の空気と冷凍サイクルを流れる冷媒との間で熱交換するための室内熱交換器４と、室内熱交換器に送風する室内ファン５とが内蔵され、吸込口から吸込んだ室内空気を室内熱交換器４を通して熱交換し、熱交換された空気を室内ファン５により吹出口から室内に放出するようになっている。
【００１９】
一方、室外機２には、冷媒を圧縮する圧縮機６と、室外の空気と冷凍サイクルを流れる冷媒との間で熱交換するための室外熱交換器７と、室外熱交換器に送風する室外ファン８と、冷凍サイクルに冷媒の循環方向を冷房運転サイクルまたは暖房運転サイクルに切換えるための切換弁９と、室外熱交換器７と室内熱交換器４との間の冷媒流路に介在され前記冷媒の流量を調整するための膨張弁１０とが内蔵されている。
【００２０】
図２は冷凍サイクルの模式図である。図２において、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機６と、前記冷媒と室外の空気と間で熱交換するための室外熱交換器７と、前記冷媒と室内の空気との間で熱交換するための室内熱交換器４と、前記室外熱交換器７と室内熱交換器４との間に介在され前記冷媒の流量を調整するための膨張弁１０とから構成されている。
【００２１】
また、室内熱交換器４に対向して室内ファン５が設けられ、室外熱交換器７に対向して室外ファン８が設けられている。そして、切換弁９の切換えにより、冷房運転サイクルでは、圧縮機６、切換弁９、室外熱交換器７、膨張弁１０、室内熱交換器４、切換弁９、圧縮機６の順に冷媒が循環する。この場合、室外熱交換器７が、圧縮された高温の冷媒を凝縮して液化させるための凝縮器として機能し、室内熱交換器４が、液化された冷媒を蒸発させることで冷媒を低温の気体に変化させるための蒸発器として機能する。
【００２２】
暖房運転サイクルでは、圧縮機６、切換弁９、室内熱交換器４、膨張弁１０、室外熱交換器７、切換弁９、圧縮機６の順に冷媒が循環する。この場合、室外熱交換器７が蒸発器、室内熱交換器４が凝縮器として機能する。
【００２３】
なお、本例では、暖房運転サイクルおよび冷房運転サイクルを切換え可能として説明するが、空気調和機は、切換弁を設けることなく、暖房運転サイクルおよび冷房運転サイクルの一方のみ可能であってもよい。その場合、室外熱交換器７および室内熱交換器４の機能は、凝縮器または蒸発器として固定される。
【００２４】
図２において、室外熱交換器７の温度を測定するための温度センサ１２と、圧縮機６の吐出温度を測定するための温度センサ１３と、室内熱交換器４の温度を測定するための温度センサ１４とを備えている。これらの温度センサ１２，１３，１４は、例えば、サーミスタから構成される。
【００２５】
また、図２において、室内ファン５の回転数を検出する回転数検出センサ１５と、室外ファン８の回転数を検出する回転数検出センサ１６とを備えている。これらの回転数検出センサ１５，１６は、例えば、ロータリエンコーダから構成される。
【００２６】
ファンの回転数をハード的に検出する回転数検出センサ１５，１６に代わり、空気調和機全体の制御を行なう制御部２４において、室内ファン５および室外ファン８を駆動制御する駆動部からの信号によりソフト的に回転数を検出する構成であってもよい。
【００２７】
図３は空気調和機の機能構成を示す機能ブロック図である。図３において、空気調和機は、図１および図２で示した構成に加えて、外気温を検出する温度センサ２１と、室温を検出する温度センサ２２と、膨張弁１０の開度を調整するために駆動されるステッピングモータ２３と、空気調和機全体の制御を行なうための制御部２４と、ユーザからの指示を受付けるための操作部２５とをさらに含む。
【００２８】
外気温検出センサ２１は、例えば、室外機２に配置される。室温用温度センサ２２は、室内機１の例えば前面パネル部に配置される。操作部２５は、例えば、図1に示すリモコンであり、リモコン２５には、電源スイッチ、温度調節キー、風量調節キー、タイマ設定キーなどを備えている。
【００２９】
制御部２４は、例えば、室内機１に内蔵され、各種演算処理を行なうためのプロセッサ２６と、各種プログラムやデータを記憶するためのメモリ２７とを含む。プロセッサ２６は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）により構成される。プロセッサ２６は、メモリ２７内に格納されたプログラムを実行することで、膨張弁１０の開度の制御を行なう。メモリ２７は、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリであってよい。
【００３０】
空気調和機は、さらに、コンピュータが読取可能な一時的でない（non-transitory）記録媒体２８からデータやプログラムの読出しや書き込みを行なうためのインターフェイス部２９を備えていてもよい。
【００３１】
プロセッサ２６は、インターフェイス部２９が記録媒体２８から読出したプログラムをメモリ２７に格納（または既存のプログラムをアップデート）することで、膨張弁１０の開度の制御（開度算出処理）を行なってもよい。
【００３２】
記録媒体２８は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact  Disc−ROM）などの光学媒体や、メモリカードなどの磁気記録媒体などを含む。
【００３３】
本例では、膨張弁１０の開度は、ステッピングモータ２３での相の励磁ステップ数として算出されることとする。膨張弁１０は、ステッピングモータ２３により開度が調整されるものに限定されず、例えば、温度式膨張弁であってもよい。すなわち、冷媒を封入した感温筒と膨張弁とが接続されており、膨張弁内部ではダイヤフラムにて分離された構造で、感温筒温度を制御してダイヤフラムに圧力をかけることで膨張弁の開閉を制御してもよい。
【００３４】
次に、制御部２４（プロセッサ２６）が実行する、膨張弁１０の制御（開度の制御）について説明する。一般的に、サイクルが効率よく熱交換を行うために、蒸発器の出口温度より換算された過熱度により膨張弁の開度の制御を行うことが多い。実際には、蒸発器温度と蒸発器出口温度とを検出して、その温度差が目標の過熱度となるように制御が行われる。「過熱度」とは、ある圧力のもとにある過熱蒸気温度と乾き飽和蒸気温度との間の温度差を表わす。
【００３５】
本例でも同様に、過熱度により膨張弁１０の制御を行うが、目標の過熱度は圧縮機６の吐出温度（TEMP  to）と凝縮器の凝縮過程における凝縮温度（TEMP  co）との温度差（TEMP  dif）により推定する。このような推定が働く理由は、図４に示すモリエル線図から明らかである。
【００３６】
すなわち、過熱度は蒸発器温度と蒸発器の出口温度とから算出されることが多いが、図４に示すモリエル線図から明らかな通り、ラインＬ１〜Ｌ４に示す閉ループにおいて、圧縮機６の圧力（回転数）により圧縮機６のラインＬ１が決定されるため、蒸発器の温度差と同様の制御が、吐出温度と凝縮器温度との差（以下「吐出温度差」という）を用いても代用可能である。このことについて、図４のモリエル線図を用いて詳述する。
【００３７】
図４はモリエル線図（Ｐ−ｈ線図）の一例を示す図である。モリエル線図においては、圧力(kg/dm2)とエンタルピ(kcal/kg)との関係が表わされている。図４において、ラインＬ１〜Ｌ４で示された閉ループは、ヒートポンプサイクルを表わしている。ラインＬ１は、等エントロピー線７４と並行となる圧縮機６のラインを示す。ラインＬ２は凝縮器のラインを示す。ラインＬ３は膨張弁１０のラインである。ラインＬ４は蒸発器のラインを示す。凝縮器のラインＬ２および蒸発器のラインＬ４は、それぞれ、凝縮器のサーミスタおよび蒸発器のサーミスタが検出する温度により定まる。
【００３８】
飽和液線７６よりも左側（エンタルピが小さい側）の領域にある等温線７１は、過冷却液の等温線を示している。飽和液線７６と飽和蒸気線７７とで囲まれた領域にある等温線７２は、湿り蒸気の等温線を示している。飽和蒸気線７７よりも右側（エンタルピが大きい側）の領域にある等温線７３は、過熱蒸気の等温線を示している。飽和液線７６と飽和蒸気線７７とは、臨界点７５にて区分される。
【００３９】
圧縮機ラインＬ１は圧縮機６固有のものであるため、圧縮機ラインＬ１は決定されている。したがって、凝縮器の圧力（温度）を検出している凝縮器サーミスタと蒸発器の圧力（温度）を検出している蒸発器サーミスタとにより圧力差が分かる。
【００４０】
ここで、本来は蒸発器の圧力（温度）と圧縮機に吸入される冷媒温度（乾き飽和蒸気温度）が分からないと、過熱度（過熱蒸気温度と乾き飽和蒸気温度との間の温度差）が求められないが、過熱度が一定に保たれたときの吐出温度サーミスタ（本例の温度センサ１３に相当）と凝縮器サーミスタ（本例の温度センサ１２または１４に相当）とで求められる過熱度Δｈ２は、圧縮機６の圧力（回転数）によって決まる。
【００４１】
したがって、従来、蒸発器温度と蒸発器出口温度とにより検出されていた過熱度Δｈ１は、吐出温度サーミスタ（本例の温度センサ１３に相当）と凝縮器サーミスタ（本例温度センサ１２または１４に相当）とで求められる過熱度Δｈ２で代用可能となるのである。
【００４２】
以上の理由により、本例では、目標過熱度となるような目標吐出温度差（TEMP  aim）は、圧縮機６内の圧力を概算する圧縮機６の回転数(F)により算出される。
TEMP  aim  =  f(F)
【００４３】
なお、圧縮機６の回転数は公知のアルゴリズムに基づいて決定されるものであってよい。例えば、操作部２５で設定された室内温度と、現在の室内温度（温度センサ２２）との差に基づいて決定される。つまり、設定温度と室内温度との差が大きい程、圧縮機６の回転数が大きくなる。
【００４４】
本来は、蒸発温度と圧縮機に吸入される冷媒温度により過熱度を算出することができるが、本例では、サーミスタ等の温度センサの数を削減するため、実験的に決定された適切なサイクル状態にしたときの圧縮機回転数と冷媒の吐出温度と凝縮器における冷媒の凝縮温度との温度差（吐出温度差）の関係から制御を行なうものである。
【００４５】
ここでは目標の吐出温度差を算出により決定したが、予めメモリ２７内に格納されたデータテーブルを用いて決定してもよい。すなわち、事前に蒸発器と蒸発器出口とにサーミスタ（温度センサ）を設置して過熱度制御を行い、目標過熱度となるような際の吐出温度と凝縮器温度とを測定し、実験的に目標吐出温度差を決定しておいてもよい。
【００４６】
ここで、目標の吐出温度差、すなわち目標の過熱度は、熱交換器４，７に送風するファン５，８の回転数によっても変化すると考えらえる。例えば、送風が弱風に比べて強風の場合、熱交換器における熱交換効率が増大し、冷媒循環量が変化することにより圧縮機回転数と理想の目標吐出温度差の関係が変化する。特に、凝縮時（暖房時）では、室内ファン５の回転数を上げると、凝縮圧力が下がり、過冷却が取れることにより、同じ圧縮機でも冷媒循環量が変わる。蒸発時（冷房時）では、室内ファン５の回転数を上げると、蒸発圧力が上がることにより、同じく冷媒循環量が変わる。
【００４７】
そこで、本例では、制御部２４は、ファンの回転数に応じて目標の吐出温度差を補正する制御を行なう。補正するために考慮するファンは、室内ファンと室外ファンのいずれであってもよいが、リモコン等の設定で回転数を変更可能な室内ファンを対象として、ファン回転数を補正のパラメータとして目標の吐出温度差を変更するのが好ましい。なお、室外ファンに関しては、室外ファン制御を盛り込んだ状態で目標とする吐出温度差が決定されている。
【００４８】
ある圧縮機の回転数に応じて、目標の吐出温度差の補正値をファンの回転数に応じて複数段階（例えば、５段階）に設定することができるが、本例では、図５に示すように、弱風時と強風時の２段階に目標吐出温度差を設定している。
【００４９】
図５において、（ａ）は補正なしのときの膨張弁制御ラインである。（ｂ）はファン回転により補正有りのときの膨張弁制御ラインである。同図（ｂ）では、補正なしの膨張弁制御ラインを実線で示し、補正有りの膨張弁制御ラインを破線で示す。
【００５０】
制御部２４は、室内ファンの弱風時には、目標吐出温度差を補正しない。強風時には、制御部２４は、目標吐出温度差を弱風時の目標吐出温度差に比べて２℃低く設定するように補正する。ここで、補正値は、圧縮機の回転数に拘わらず、一定値（２℃）に設定される。これに限らず、圧縮機の回転数に応じて、例えば、圧縮機の回転数が高くなればなるほど、補正値を大きくしてもよい。
【００５１】
次に、膨張弁の制御をどの時期から行うかであるが、圧縮機の運転開始初期は不安定である。そこで、膨張弁１０の制御では、圧縮機６の駆動直後はサイクル安定化のため、通常、膨張弁１０の初期開度を設定しておき、ある程度の時間、温度差による開度制御はマスクされる。この初期開度は、冷房運転サイクル時および暖房運転サイクル時、さらには外気温高温時と外気温低温時などにより異なる値を持たせておくことで、サイクルを安定させる時間を短縮させるのが一般的である。
【００５２】
初期開度に設定される一定時間のマスク時間経過後は、圧縮機６の回転数により決められた開度となるように膨張弁１０の開度を制御する。その後、圧縮機６の回転数ごとに決められた過熱度に基づき、吐出温度差が圧縮機６の回転数ごとの目標温度差となるように、膨張弁１０の開度を制御する。
【００５３】
目標吐出温度差に実際の温度差を近づける制御は一般的なフィードバッグ制御により行われる。例えば、ＰＩＤ制御（比例制御（Proportional  Control)、積分制御（Integral  Control)、微分制御（Derivative  Control)）が挙げられる。ＰＩＤ制御以外に、比例制御のみでも、積分制御のみでもかまわないが、オーバーシュートをできるだけ減らして目標温度差に近づけるような制御が望ましい。
【００５４】
特に、吐出温度変化は膨張弁１０の開度による影響が非常に遅れて現れるため、膨張弁１０の開度変更による吐出温度変化が現れた時点での温度変化の傾きから、安定する吐出温度を予想するようなフィードフォワード制御により開度制御を行うのが望ましい。また、一度開度変更を行ってから次に開度変更を行なうまでにマスク時間を設けるような制御方法でもかまわない。結果として、吐出温度のオーバーシュートを防ぎ、吐出温度がすばやく安定するような制御方法が望ましい。
【００５５】
次に、膨張弁１０の開度を制御するためにプロセッサ２６が実行する目標開度の算出処理を図６に基づいて説明する。図６は本例における膨張弁１０の目標開度算出処理を示すフローチャートである。図６のフローチャートの処理は、たとえば、運転停止指示などの終了イベントが発生するまでの間、定期的に実行される。また、図６のフローチャートに示す処理は、予めプログラムとしてメモリ２７に格納されており、プロセッサ２６がこのプログラムを読み出して実行することにより、目標開度算出処理の機能が実現される。
【００５６】
この膨張弁１０の開度制御は、第１の温度センサ１３により検出された吐出温度と第２の温度センサ１２または１４により検出された凝縮器の凝縮過程での温度との差を実際の吐出温度差として算出するステップと、実際の吐出温度差が、目標過熱度となるように設定された目標の吐出温度差になるように前記膨張弁１０の開度を調整するステップと、前記膨張弁１０の開度を調整する際、ファンの回転数情報に基づいてファンの回転数が所定値よりも大きいときは目標吐出温度差を低く抑えるよう補正するステップとを含んでいる。
【００５７】
具体的には次の制御が行われる。まず、圧縮機の回転を開始する(ステップＳ１)。この際、圧縮機６に応じて初期膨張弁の開度を設定する。次に、圧縮機の回転数による目標吐出温度差（TEMP aim）を決定する（Ｓ２）。次に、室内ファン５の回転数により、目標吐出温度差の補正値Ａを決定し、次の式(1)により目標吐出温度差を補正する（Ｓ３）。
TEMP aim＝TEMP aim−Ａ・・・・(1)
【００５８】
例えば、補正なしの目標吐出温度差と圧縮機回転数の関係が９００ｒｐｍで１０℃、２０００ｒｐｍで２０℃、３５００ｒｐｍで３５℃の膨張弁制御ラインの場合、ファンの回転数により、例えば、９００ｒｐｍで８℃、２０００ｒｐｍで１８℃、３５００ｒｐｍで３３℃の膨張弁制御ラインに補正する。
【００５９】
そして、膨張弁積分変数Ｉを０にリセットして（Ｓ４）、現在の圧縮機６の吐出温度、凝縮温度を測定し、次式により現在の吐出温度差を算出する（Ｓ５）。
TEMP dif（吐出温度差）＝TEMP to(吐出温度)−TEMP co（凝縮温度）・・・(2)
【００６０】
現在の吐出温度差が算出されたならば、目標吐出温度差と対比し（Ｓ６）、
目標吐出温度差（TEMP aim）−吐出温度差（TEMP dif）＜０・・・・・・(3)
吐出温度差が目標吐出温度差よりも大きい場合（Ｓ６：Ｙ）、目標吐出温度差（TEMP  aim）と吐出温度差（TEMP dif）との差により加算値Xを決定し（Ｓ８）、膨張弁の積分変数ＩをI=I−Xとして（Ｓ１４）、積分実行判定加算値を加え（Ｓ１５）、膨張弁１０の開度を増やし、冷媒の流量を増やす（Ｓ１６）。
【００６１】
逆に、目標吐出温度差（TEMP aim）の方が実際の吐出温度差（TEMP dif）よりも大きい場合（Ｓ６：Ｎ）、目標吐出温度差（TEMP  aim）と吐出温度差（TEMP dif）との差により加算値Xを決定し（Ｓ１０）、膨張弁の積分変数ＩをI=I＋Xとして（Ｓ１１）、積分実行判定加算値を加え（Ｓ１２）、膨張弁１０の開度を減らし、冷媒の流量を減らす（Ｓ１３）。
【００６２】
このとき、TEMP to(吐出温度)が所定温度Ａ１よりも低い（例えば、Ａ１＝５０℃）場合（Ｓ７：Ｙ）、そのままの制御では吐出温度がオーバーシュートしてしまう可能性がある。そのため、一度開度変更を行ってから次に開度変更を行なうまでにマスク時間を設けるか（一定時間待つ）、あるいは非常に小さい加算値Ｘを選択し（Ｓ９）、吐出温度のオーバーシュートを防止する。
【００６３】
このように、本例によると、空気調和機に通常設置されている吐出温度サーミスタ（温度センサ１３）、および、凝縮器となる熱交換器用のサーミスタ（温度センサ１２，１４）を利用して過熱度を推定するため、過熱度算出用に温度センサの個数を増やすことなく膨張弁１０の開度を制御することができる。この際、目標吐出温度差の設定変更に室内ファンの回転数をパラメータとしているので、目標吐出温度差の設定が理想的な吐出温度差により近付けることができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態では、目標吐出温度差を補正するパラメータとして室内ファン回転数を用いたが、これに限らず、室内ファンのみならず室外ファンの回転数も用いて、目標吐出温度差を補正するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１    室内機
２    室外機
３    配管
４    室内熱交換器
５    室内ファン
６    圧縮機
７    室外熱交換器
８    室外ファン
９    切換弁
１０    膨張弁
１２    温度センサ
１３    温度センサ
１４    温度センサ
１５    回転数検出センサ
１６    回転数検出センサ
２１    温度センサ
２２    温度センサ
２３    ステッピングモータ
２４    制御部
２５    操作部
２６    プロセッサ
２７    メモリ２７
２８    記録媒体
２９    インターフェイス部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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