(57)【要約】【課題】  空気調和装置において、簡素かつ低コストな構成で冷凍サイクルを高精度に制御することにより運転時のエネルギー効率の向上を図ることができるようにする。【解決手段】  空気調和装置１は、冷房時には、室内熱交換器９の伝熱管９ａのベンド部９ｃに設けた温度センサ１０でベンド部温度を検出し、中間部冷媒圧力算出手段１５ａ、冷媒圧力補正手段１５ｂとにより、圧力補正した冷媒飽和蒸気圧力を算出する。そして飽和温度算出手段１５ｃで飽和蒸気温度を算出し、過熱度／過冷却度算出手段１５ｄにより、冷媒過熱度を求め、冷媒過熱度が、所定温度範囲となるように、膨張弁制御手段１６で膨張弁７の開度を制御するようにする。暖房時には、同様に冷媒過冷却度を用いて制御する。【選択図】      図１
2005188790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器および蒸発器に用いる少なくとも２つの熱交換器、圧縮機および膨張弁を流路上に配置し、該流路に冷媒を循環させて圧縮式冷凍サイクル制御を行う空気調和装置であって、
前記熱交換器のうち少なくとも一方の熱交換器の冷媒出入口配管温度をそれぞれ検出する出入口温度センサと、
前記少なくとも一方の熱交換器内の冷媒流路の中間部に設けた中間部冷媒温度センサと、
該中間部冷媒温度センサの検出温度から前記熱交換器内の中間部冷媒圧力を算出する中間部冷媒圧力算出手段と、
前記中間部冷媒圧力に前記冷媒流路の中間部から前記少なくとも一方の熱交換器の出口までの冷媒側圧力損失を補正して冷媒側飽和圧力を算出する冷媒圧力補正手段と、
該冷媒圧力補正手段により算出された前記冷媒側飽和圧力を温度に換算して冷媒飽和蒸気温度または冷媒飽和液温度を算出する飽和温度算出手段と、
前記少なくとも一方の熱交換器の出口側に設けられた前記出入口温度センサにより検出される出口側温度と前記冷媒飽和蒸気温度または冷媒飽和液温度から冷媒過熱度または冷媒過冷却度を算出する過熱度／過冷却度算出手段と、
該過熱度／過冷却度算出手段で算出された前記冷媒過熱度または冷媒過冷却度が所定温度範囲内に収まるように前記膨張弁の開度を制御する膨張弁制御手段とを備えることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記中間部冷媒温度センサが、前記熱交換器内の冷媒流路の長さ方向の略中央に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記熱交換器の冷媒流路が外方に屈曲して突出する流路屈曲部を有し、該流路屈曲部に前記中間部冷媒温度センサが設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、少なくとも２つの熱交換器を用いて圧縮式冷凍サイクル制御を行うことにより、冷暖房を行う空気調和装置が知られている。このような空気調和装置では、エネルギー効率を高めるために、冷房モードの場合には蒸発器の冷媒過熱度を、暖房モードの場合には凝縮器の冷媒過冷却度を精度よく検出し、それらを所定の温度範囲内に収める制御を行う必要がある。その場合、熱交換器内の蒸発圧力または凝縮圧力を正確に知る必要があるが、高価な圧力センサに代えて温度センサを用いることが知られている。
また、熱交換器の出入口にそれぞれ温度センサを配置して冷媒過熱度または冷媒過冷却度を推定するようにした装置が提案されている。
例えば、特許文献１には、冷媒の圧力−飽和温度曲線の勾配を基にして、熱交換器内の冷媒飽和蒸気圧力または冷媒飽和凝縮圧力を算出する空気調和機が記載されている。
また、特許文献２には、蒸発器の出入口にそれぞれ設けられた温度センサの出力差から仮過熱度を求め、蒸発器の冷媒側圧力損失特性から過熱度を推定することにより膨張弁の開度の制御を行う電動式膨張弁の制御装置が記載されている。
【特許文献１】特開平９−１５２２３７号公報（第２−４頁、図１、２）
【特許文献２】特開平１０−３８３９８号公報（第４−７頁、図１、５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の空気調和装置には以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、熱交換器の１箇所に取り付けた温度センサで検知される温度から冷媒飽和蒸気圧力または飽和凝縮圧力を算出するので、熱交換器の冷媒側圧力損失が無視され算出値が実際の値からずれていた。そのため、冷凍サイクルのエネルギー効率が最適状態に対して劣ってしまうという問題があった。
特許文献２に記載の技術では、蒸発器の出入口に設けられた温度センサの差を仮過熱度とし、蒸発器の冷媒側圧力損失特性から過熱度を推定するのでより精度よく過熱度を推定できるものの、運転状態に応じた蒸発器の冷媒側圧力損失特性をシステムごとに実測して求めておく必要がある。そのための作業にたいへんな手間がかかるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、簡素かつ低コストな構成で冷凍サイクルを高精度に制御することにより冷凍サイクルを最適状態に制御することができる空気調和装置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】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、凝縮器および蒸発器に用いる少なくとも２つの熱交換器、圧縮機および膨張弁を流路上に配置し、該流路に冷媒を循環させて圧縮式冷凍サイクル制御を行う空気調和装置であって、前記熱交換器のうち少なくとも一方の熱交換器の冷媒出入口配管温度をそれぞれ検出する出入口温度センサと、前記少なくとも一方の熱交換器内の冷媒流路の中間部に設けた中間部冷媒温度センサと、該中間部冷媒温度センサの検出温度から前記少なくとも一方の熱交換器内の中間部冷媒圧力を算出する中間部冷媒圧力算出手段と、前記中間部冷媒圧力に前記冷媒流路の中間部から前記少なくとも一方の熱交換器の出口までの冷媒側圧力損失を補正して冷媒側飽和圧力を算出する冷媒圧力補正手段と、該冷媒圧力補正手段により算出された前記冷媒側飽和圧力を温度に換算して冷媒飽和蒸気温度または冷媒飽和液温度を算出する飽和温度算出手段と、前記少なくとも一方の熱交換器の出口側に設けられた前記出入口温度センサにより検出される出口側温度と前記冷媒飽和蒸気温度または冷媒飽和液温度から冷媒過熱度または冷媒過冷却度を算出する過熱度／過冷却度算出手段と、該過熱度／過冷却度算出手段で算出された前記冷媒過熱度または冷媒過冷却度が所定温度範囲内に収まるように前記膨張弁の開度を制御する膨張弁制御手段とを備える構成とする。
この発明によれば、中間部冷媒圧力算出手段により中間部冷媒温度センサで検出される検出温度基づいて熱交換器内の中間部冷媒圧力を算出し、冷媒圧力補正手段により中間部冷媒圧力に冷媒側圧力損失を補正した冷媒側飽和圧力を算出し、この冷媒側飽和圧力を飽和温度算出手段により温度換算して冷媒飽和蒸気温度または冷媒飽和液温度を算出し、過熱度／過冷却度算出手段により熱交換器の出口側の出入口温度センサで検出される出口側温度と冷媒飽和蒸気温度または冷媒飽和液温度とから冷媒過熱度または冷媒冷却度を算出することができる。その結果、圧力センサなどを用いることなく、より安価な温度センサを用いて、運転状態に応じた冷媒過熱度または冷媒冷却度を精度よく求めることができる。
そして膨張弁制御手段によりそのような冷媒過熱度または冷媒冷却度が所定温度範囲内に収まるように膨張弁の開度を制御するので、冷凍サイクルを最適状体に制御することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の空気調和装置において、前記中間部冷媒温度センサが、前記熱交換器内の冷媒流路の長さ方向の略中央に設けられた構成とする。
この発明によれば、中間部冷媒温度センサが熱交換器の冷媒流路の長さ方向の略中央に設けられるので、運転状態によらず安定した温度を検出することができるから、中間圧力を高精度に算出することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の空気調和装置において、前記熱交換器の冷媒流路が外方に屈曲して突出する流路屈曲部を有し、該流路屈曲部に前記中間部冷媒温度センサが設けられた構成とする。
この発明によれば、中間部冷媒温度センサの取り付けやメンテナンスが容易となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空気調和装置によれば、安価な温度センサによる検出温度を中間部冷媒圧力に換算するようにした簡素な構成で、冷媒側圧力損失補正を行うことができるので、運転時の冷媒側飽和圧力を精度よく求めることができ、それにより精度のよい冷媒過熱度または冷媒過冷却度を用いて膨張弁の開度を制御できるから、冷凍サイクルを最適状態に制御できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の概略構成について説明するための機能ブロック図を含む模式説明図である。図１（ｂ）は、同じくその一部の詳細な機能ブロック図である。
【００１０】
本発明の実施形態に係る空気調和装置１の概略構成は、圧縮機２、四方弁８、室外熱交換器４（熱交換器）、膨張弁７、室内熱交換器９（熱交換器）、制御ユニット５０からなり、これらにより圧縮式冷凍サイクルを構成するものである。これらにより冷房および暖房を切替えて運転することが可能とされている。
以下では、便宜上、冷房運転の場合を中心に説明する。すなわち、冷媒は、圧縮機２、室外熱交換器４、膨張弁７、室内熱交換器９の順に（図１（ａ）の矢印方向）循環するものとして説明する。この場合、室外熱交換器４は蒸発器として、室内熱交換器９は凝縮器として機能する。そして、特に断らなければ、このような冷媒の流れに基づいて上流側、下流側、入口側、出口側という用語を用いる。暖房運転時にはこれらの方向が逆転することは言うまでもない。
【００１１】
圧縮機２は、気体状の冷媒を圧縮するためのもので、圧縮式冷凍サイクルで用いられるどのようなタイプの圧縮機を用いてもよい。
圧縮機２の吐出口には冷媒の吐出温度Ｔｈｄを検出するための温度センサ１２が設けられる。また吸入口には冷媒の吸入温度Ｔｈｓを検出するための温度センサ１１が設けられる。
四方弁８は、圧縮機２の吐出口および吸入口を、冷媒流路３ａ、３ｄに対して切り替え可能に接続するための切替弁である。すなわち、切替制御信号により、冷房時には吐出口、吸入口がそれぞれ冷媒流路３ａ、３ｄに接続され（図１（ａ）参照）、逆に暖房時には吐出口、吸入口がそれぞれ冷媒流路３ｄ、３ａに接続されるようになっている。それにより流路上の冷媒の循環方向を切り替えることが可能とされる。
【００１２】
室外熱交換器４は、冷媒流路３ａの下流側に接続されて室外に配置され、室外空気を送風するためのファン６を備え、冷媒と室外空気との間で熱交換するための熱交換器である。熱交換器の種類はどのようなものであってもよいが、本実施形態では、扁平なＳ字状の屈曲を繰り返して折り畳まれた複数の伝熱管４ａ、４ｂ（熱交換器内の冷媒流路）の間に放熱フィンを設けたフィンチューブ熱交換器の例を示した。なお、伝熱管は２つとは限らず、もっと多くてもよいが、それぞれは略同一長さを有し、冷媒の圧力損失が略同一となるように設けられる。
また、伝熱管４ａ、４ｂは、室外熱交換器４の入口側、出口側でそれぞれ分岐合流された分岐流路を形成している。そしてそれらの入口側には入口温度を検出する温度センサ２０Ａ（出入口温度センサ）、出口側には出口温度を検出する温度センサ２０Ｂ（出入口温度センサ）が設けられる。
【００１３】
また、伝熱管４ａ、４ｂは、その屈曲部のうちフィンなどから外方に突出して室外熱交換器４の外方から容易に接近できるベンド部４ｃを備える。そして、伝熱管４ａの長さ方向の中間部におけるベンド部４ｃに、そこでの冷媒の温度を検出するための温度センサ５（中間部冷媒温度センサ）が設けられる。
温度センサの種類は、適宜のものを採用することができる。
中間部の位置は、伝熱管４ａの長さに対する正確な位置が分かれば中央である必要はないが、運転状態によらず安定した温度検出を行うためには、伝熱管４ａの長さ方向の略中央とすることが好ましい。
【００１４】
膨張弁７は、室外熱交換器４で放熱する冷媒を減圧して膨張させるためのもので、室外熱交換器４の出口側から延ばされた冷媒流路３ｂの下流側に接続される。
そして、後述する制御ユニット５０による電子制御可能な構成とされ、制御ユニット５０の制御信号により開度が制御されるものである。
【００１５】
室内熱交換器９は、冷媒流路３ｃの下流側に接続されて室内に配置され、室内空気を送風するためのファン６を備え、室内空気と熱交換するための熱交換器である。本実施形態では、室外熱交換器４と同様なフィンチューブ熱交換器とされ、室外熱交換器４の伝熱管４ａ、４ｂ、ベンド部４ｃ、温度センサ５、温度センサ２０Ａ、２０Ｂに対応して、それぞれ伝熱管９ａ、９ｂ、ベンド部９ｃ、温度センサ１０、温度センサ２１Ａ、２１Ｂを備える。それぞれの構成や配置は室外熱交換器４の場合と同様なので説明を省略する。
そして室内熱交換器９の出口に冷媒流路３ｄの上流側が接続されることで、圧縮式冷凍サイクルを行うための冷媒循環流路が構築される。
【００１６】
制御ユニット５０は、このような圧縮式冷凍サイクルを動作させるとともにエネルギー効率が最適状態で運転されるように制御を行うための制御手段を備えたユニットである。
その概略構成は、温度検出部１４、過熱度／冷却度算出部１５、膨張弁制御手段１６、運転モード制御手段１８、圧縮機制御手段１７、四方弁制御手段１９からなる。
これらの具体的構成は適宜の手段を採用することができる。例えば、それぞれ適宜の電気回路が構成された回路基板部材として独立に構成されてもよいし、適宜の入出力インタフェース、記憶手段を備えたマイクロコンピュータに組み込まれたプログラムにより実現されるものでもよい。
【００１７】
温度検出部１４は、温度検出手段１４ａ、１４ｂからなる。
温度検出手段１４ａは、温度センサ１１、１２、２０Ａ、２０Ｂ、２１Ａ、２１Ｂにより検出される圧縮機吐出温度Ｔｈｄ、圧縮機吸入温度Ｔｈｓ、室外機入口温度ｔ１、室外機出口温度Ｔ１、室内機入口温度ｔ２、室内機出口温度Ｔ２を、数値演算処理可能なデジタル信号に変換するための手段である。
温度検出手段１４ｂは、温度センサ５、１０により検出されるベンド部温度ＴｂＶ、ＴｂＬを、数値演算処理可能なデジタル信号に変換するための手段である。
【００１８】
過熱度／冷却度算出部１５は、図１（ｂ）に示したように、温度検出手段１４ｂから出力される温度信号中間部冷媒圧力算出手段１５ａ、冷媒圧力補正手段１５ｂ、飽和温度算出手段１５ｃ、過熱度／過冷却度算出手段１５ｄからなる。
中間部冷媒圧力算出手段１５ａは、温度検出手段１４ｂから入力されるベンド部温度ＴｂＶ、ＴｂＬを、冷媒の温度圧力特性を参照することにより、それぞれ対応する蒸気圧力Ｐｅ（中間部冷媒圧力）、凝縮圧力Ｐｃ（中間部冷媒圧力）を算出するための手段である。
冷媒の温度圧力特性は、あらかじめ近似式を作成してその係数のデータを記憶するようにする。あるいは、表データとして記憶してもよい。
【００１９】
冷媒圧力補正手段１５ｂは、中間部冷媒圧力算出手段１５ａから入力される蒸気圧力Ｐｅ、凝縮圧力Ｐｃをそれぞれ平均して、中間部の長さ方向の位置に応じた冷媒側圧力損失量を加算し、室外熱交換器４または室内熱交換器９の出口部の冷媒飽和蒸気圧力ＰｅｓＶ、冷媒飽和液圧力ＰｃｓＬを算出するための手段である。
【００２０】
飽和温度算出手段１５ｃは、冷媒の温度圧力特性に基づいて、冷媒圧力補正手段１５ｂから入力される冷媒飽和蒸気圧力ＰｅｓＶ、冷媒飽和液圧力ＰｃｓＬより、それぞれ冷媒飽和蒸気温度ＴｅｓＶ、冷媒飽和液温度ＴｃｓＬを算出するための手段である。
【００２１】
過熱度／過冷却度算出手段１５ｄは、飽和温度算出手段１５ｃから入力される冷媒飽和蒸気温度ＴｅｓＶ、冷媒飽和液温度ＴｃｓＬと、温度検出手段１４ａから入力される室外機出口温度Ｔ１、室内機出口温度Ｔ２とのそれぞれの差から、冷媒過熱度ＳＨ、冷媒過冷却度ＳＣを算出するための手段である。
【００２２】
膨張弁制御手段１６は、過熱度／冷却度算出部１５から入力される冷媒過熱度ＳＨ、冷媒過冷却度ＳＣに応じて、冷房運転の場合は冷媒過熱度ＳＨを、暖房運転の場合は冷媒過冷却度ＳＣをそれぞれ所定範囲内に収めるように膨張弁７の開度を制御するための手段である。
【００２３】
運転モード制御手段１８は、空気調和装置１の動作制御を行うとともに、少なくとも冷房、暖房運転を選択的に切替える制御を行うための手段である。
過熱度／冷却度算出部１５に対しては、冷房・暖房運転の運転モードを通知し、圧縮機制御手段１７に対しては、制御温度に応じた冷媒圧縮圧力などを出力し、四方弁制御手段１９に対しては、冷房・暖房運転の運転モードに応じて圧縮機２から吐出される冷媒の流れる方向を切替える制御信号を出力するようになっている。
【００２４】
空気調和装置１の動作について、冷房運転の場合を中心に説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の動作を説明するための模式的なＰ−Ｉ線図である。図３は、冷媒過熱度ＳＨ、冷媒過冷却度ＳＣとエネルギー効率ＣＯＰとの関係を示す概念図である。
【００２５】
周知のように圧縮式冷凍サイクルは、一般に横軸にエンタルピｈ、縦軸に圧力ＰをとったＰ−Ｉ線図上で上底が長く、左端の内角がいずれも直角な台形として記述される（図２の台形Ｐ１ｐ２Ｐ３ｐ４）。そして状態量がこの台形の辺上を図示反時計回り（図示矢印方向）に沿って変化する。直線Ｐ３Ｐ４が蒸発器、直線ｐ４Ｐ１が圧縮機２、直線Ｐ１ｐ２が凝縮器、直線ｐ２Ｐ３が膨張弁７における変化を表す。
しかしこれは理想的な場合であって、実際には、蒸発器、凝縮器における冷媒側圧力損失が無視できないため、直線Ｐ３ｐ４が傾斜して直線Ｐ３Ｐ４となり（ｐ４＞Ｐ４）、直線Ｐ１ｐ２が傾斜して直線Ｐ１Ｐ２となり（ｐ２＞Ｐ２）、四辺形Ｐ１Ｐ２Ｐ３Ｐ４のような軌跡をたどるような変化を起こす。また、一般に凝縮器の冷媒側圧力損失より、蒸発器の冷媒側圧力損失の方が大きくなる。
【００２６】
このような冷凍サイクルにおいて、冷房運転時のエネルギー効率ＣＯＰは、蒸発器における冷媒過熱度ＳＨの関数となり、図３に示したように、所定範囲の冷媒過熱度ＳＨに対して極大値Ｑ１を有する曲線４０のような変化を示す。したがって、冷媒過熱度ＳＨをエネルギー効率ＣＯＰがＱ２以上となる所定区間Ｗの間の値をとるように運転状態を制御することにより、効率的で良好な最適状態の冷房運転が行える。
なお暖房運転の場合は、同様に凝縮器において冷媒過冷却度ＳＣを所定範囲内に収めるように制御することで同様な作用効果が得られる。
冷媒過熱度ＳＨ（冷媒過冷却度ＳＣ）は、膨張弁７の開度により制御することができる。したがって、最適な冷凍サイクル制御を行うには冷媒過熱度ＳＨ（冷媒過冷却度ＳＣ）を正確に検出することがきわめて重要となる。
【００２７】
冷媒側圧力損失がない理想的な場合の冷媒過熱度ＳＨ０は、蒸発器内の湿り蒸気圧力ｐｅと冷媒飽和蒸気圧力ｐｅｓＶとが等しいことから、例えば、温度センサ１０で検出された温度から湿り蒸気圧力ｐｅを算出し、それを冷媒飽和蒸気圧力ｐｅｓＶとして、飽和蒸気温度Ｔｅ０に換算し、温度センサ２１Ｂで検出される室内機出口温度Ｔ０との差から、
ＳＨ０＝Ｔ０−Ｔｅ０                                      ・・・（１）
として求められる。
【００２８】
本実施形態における冷房運転時の室内熱交換器出口の冷媒過熱度ＳＨについて説明する。
図２において、曲線３１は、ある運転状態における冷媒の飽和液線３１ａと飽和蒸気線３１ｂを表す。
曲線３２、３３、３４、３５、３６は、単一冷媒の場合の等温線を示す。これらは、飽和液線３１ａを境にした液側では急峻な左上がりの曲線となり、飽和蒸気線３１ｂを境にした過熱蒸気側では、右下がりの曲線となり、飽和液線３１ａと飽和蒸気線３１ｂとの間の湿り蒸気側では、水平な直線となる。そして、同一エンタルピでは圧力が大きい方が高温となっているものである。これら等温線において温度を符号の後にかっこ書きした。
【００２９】
点Ｐ３は、室内熱交換器９の入口、点Ｐ４は、室内熱交換器９の出口の状態量を示し、圧力がそれぞれＰ３、Ｐ４である。それぞれの温度は、室内機入口温度ｔ２、室内機出口温度Ｔ２であり、それぞれ温度センサ２１Ａ、２１Ｂにより検出される。
ベンド部温度ＴｂＶは、温度センサ１０により検出される。このベンド部９ｃでの冷媒の蒸気圧力Ｐｅは、冷媒側圧力損失のない場合の蒸気圧力ｐｅよりも小さいから、
ＴｂＶ＜Ｔｅ０                                            ・・・（２）
である（曲線３３、３４参照）。
また、冷媒飽和蒸気圧力ＰｅｓＶは、飽和蒸気線３１ｂと直線Ｐ３Ｐ４との交点から得られ、冷媒飽和蒸気温度は、点ＰｅｓＶを通る等温線である曲線３２が表す温度ＴｅｓＶである。図２より分かるように、
ＴｅｓＶ＜ＴｂＶ                                          ・・・（３）
である。
冷媒過熱度ＳＨは、
ＳＨ＝Ｔ２−ＴｅｓＶ                                      ・・・（４）
である。
【００３０】
次に本実施形態において、ベンド部温度ＴｂＶから、冷媒飽和蒸気温度ＴｅｓＶを算出する方法について説明する。
温度センサ５、１０の検出出力が温度検出手段１４ｂに入力され、それぞれベンド部温度ＴｂＬ、ＴｂＶが得られる。
そして、それらが中間部冷媒圧力算出手段１５ａに入力されると凝縮圧力Ｐｃ、蒸発圧力Ｐｅが算出される。すなわち、中間部冷媒圧力算出手段１５ａにあらかじめ冷媒の温度圧力特性を近似式ｇなどとして組み込み、例えば、
Ｐｃ＝ｇ（ＴｂＬ）                                        ・・・（５）
Ｐｅ＝ｇ（ＴｂＶ）                                        ・・・（６）
により算出される。
【００３１】
そして冷媒圧力補正手段１５ｂにより、蒸発圧力Ｐｅから冷媒飽和蒸気圧力ＰｅｓＶを算出する。
そのために、冷媒圧力補正手段１５ｂにあらかじめ、圧縮機２について凝縮圧力Ｐｃ、蒸発圧力Ｐｅをパラメータとした冷媒循環量Ｇｒを求める実験相関式ｆを組み込んでおく。すなわち、
Ｇｒ＝ｆ（Ｐｃ，Ｐｅ）                                    ・・・（７）
一方、伝熱管９ａの伝熱管内径、内面溝形状などの熱交換器仕様から単位長さ当たりの冷媒流動抵抗Ｆを、冷媒圧力と冷媒循環量Ｇｒの関数として記述できるのでそれを組み込んでおく。すると伝熱管９ａの長さ（温度センサ２１Ａ、２１Ｂ間の長さ）をＬｅとして、室内熱交換器９の冷媒側圧力損失ｄＰｒが、次式より算出できる。
ｄＰｒ＝Ｆ（Ｐｅ，Ｇｒ）・Ｌｅ                            ・・・（８）
よって、次式により冷媒飽和蒸気圧力ＰｅｓＶが算出される。
ＰｅｓＶ＝Ｐｅ−ｄＰｒ・（Ｌｂ／Ｌｅ）                    ・・・（９）
ここで、長さＬｂは、温度センサ１０の配置位置から温度センサ２１Ｂの配置までの長さである。特に温度センサ１０ａが伝熱管９ａの長さ方向の中央に設けられている場合は、（Ｌｂ／Ｌｅ）＝１／２である。
なお、冷媒圧力補正手段１５ｂにおいて、各式の組み込み方は任意である。例えば、式（７）、（８）をまとめて、圧力補正項ΔＰｅを次式（１０）のように求める相関近似式、データテーブルなどを用意して組み込むようにしてもよい。
ΔＰｅ＝Ｆ（Ｐｅ，ｆ（Ｐｃ，Ｐｅ））・Ｌｅ・（Ｌｂ／Ｌｅ）  ・・・（１０）
これにより、式（９）は、
ＰｅｓＶ＝Ｐｅ−ΔＰｅ                                    ・・・（９ａ）
のように組み込むことができる。
さらに、（Ｌｂ／Ｌｅ）をパラメータとする関数として組み込んでもよい。
【００３２】
次に、飽和温度算出手段１５ｃにより、冷媒飽和蒸気圧力ＰｅｓＶから冷媒飽和蒸気温度ＴｅｓＶを算出する。そのために、飽和温度算出手段１５ｃには、冷媒飽和蒸気圧力ＰｅｓＶと冷媒飽和蒸気温度ＴｅｓＶとの相関近似式Ｈをあらかじめ組み込んでおく。
よって、次式より冷媒飽和蒸気温度ＴｅｓＶが算出される。
ＴｅｓＶ＝Ｈ（ＰｅｓＶ）                                  ・・・（１１）
【００３３】
そして、過熱度／冷却度算出部１５ｄにおいて、飽和温度算出手段１５ｃにより入力される冷媒飽和蒸気温度ＴｅｓＶと、温度検出手段１４ａから入力される室内機出口温度Ｔ２から、上記の式（４）によって冷媒過熱度ＳＨが求められる。
【００３４】
このように、本実施形態によれば、冷媒側圧力損失を補正することにより、冷媒飽和蒸気温度ＴｅｓＶを精度よく算出して、冷媒過熱度ＳＨを求めることができる。
そして、冷媒過熱度ＳＨの値が所定範囲内に収まるように、圧縮機制御手段１７により膨張弁７の開度を制御する。
通常の冷房運転では、例えばＴｂＶ＝５（℃）、Ｔ２＝６（℃）、ＴｅｓＶ＝３（℃）といったような値となるので、冷媒過熱度ＳＨ＝３（Ｋ）となる。したがって、ＴｂＶ＝Ｔ２と見なして、冷媒過熱度ＳＨ０を制御に用いる場合、大きな誤差を含むのに対して、本実施形態によればきわめて正確な制御が可能となることが分かる。
その際、高価な圧力センサを用いることなく、簡素かつ安価な温度センサにより圧力を算出することができて好都合である。
【００３５】
なお、上記の動作の説明では、主として冷房運転の場合について説明したが、暖房運転の場合も上記の説明から容易に理解することができる。
暖房運転の場合は、運転モード制御手段１８、四方弁制御手段１９により、四方弁８の接続を切替え、冷媒の循環方向を逆転させる。それにより、室外熱交換器４が蒸発器として機能し、室内熱交換器９が凝縮器として機能するから、エネルギー効率が最適となるように冷凍サイクルを制御するには、凝縮器の冷媒過冷却度ＳＣを所定範囲に収めるように、膨張弁７を制御する。
凝縮圧力Ｐｃに圧力補正を行って冷媒飽和液圧力ＰｃｓＬを求め、それにより、冷媒飽和液温度ＴｃｓＬを算出し、室内機出口温度Ｔ２との差から、
ＳＣ＝ＴｃｓＬ−Ｔ２                                      ・・・（１１）
を算出する。
ただし、この場合の室内機出口温度Ｔ２は、上記と異なり温度センサ２１Ａで検出される温度を採用することになる。
その際、上記の冷媒の温度圧力特性などの相関近似式、関数などもすべて凝縮器におけるものを採用することは言うまでもない。
加えて、冷媒が混合冷媒になった場合も、二相域にて等温線が勾配を持つことが異なるだけで、本発明を同様に適用できる。
【００３６】
また、上記の説明では、室内の冷暖房運転の最適化を目的としているので、室内熱交換器を制御対象とした例で説明したが、室外熱交換器に設けられた温度センサなどで室外熱交換器を制御対象としてもよいことは言うまでもない。
一般に複数の熱交換器を有する冷凍サイクルシステムにおいてどの熱交換器を制御対象とするかは自由に選択でき、室内機のみを制御対象とするとは限らない。例えば、室外機が１つで、室内機が多数あるマルチシステムでは、あらゆる運転パタンに対応するためには室内機の運転数が少ない場合に室外機の能力過多を抑えるべく室外機の能力を低下させることが考えられる。この場合冷房時に室外機を制御対象として、室外熱交換器出口（凝縮器）での過冷却度を大きくし、凝縮器の冷媒側有効伝熱面積を小さくする際の指標に使う、といったことが考えられる。
ただし、制御対象が特定の熱交換器に限定されている場合は、出入口温度センサや中間部冷媒温度センサなどは、特定の熱交換器に設けるだけでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和装置の概略構成について説明するための模式説明図および詳細の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空気調和装置の動作を説明するための模式的なＰ−Ｉ線図である。
【図３】冷媒過熱度、冷媒過冷却度とエネルギー効率との関係を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  空気調和装置
２  圧縮機
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  冷媒流路
４  室外熱交換器（熱交換器）
４ａ、４ｂ、９ａ、９ｂ  伝熱管（熱交換器内の冷媒流路）
４ｃ、９ｃ  ベンド部（流路屈曲部）
５、１０  温度センサ（中間部冷媒温度センサ）
７  膨張弁
８  四方弁
９  室内熱交換器（熱交換器）
１４ｂ  温度検出手段
１５ａ  中間部冷媒圧力算出手段
１５ｂ  冷媒圧力補正手段
１５ｃ  飽和温度算出手段
１５ｄ  過熱度／過冷却度算出手段
１６  膨張弁制御手段
５０  制御ユニット
２０Ａ、２０Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ  温度センサ（出入口温度センサ）
ＴｂＶ、ＴｂＬ  ベンド部温度
ＳＨ  冷媒過熱度
ＳＣ  冷媒過冷却度
Ｐｅ  蒸発圧力（中間部冷媒圧力）
Ｐｃ  凝縮圧力（中間部冷媒圧力）
Ｔ１  室外機出口温度（出口側温度）
Ｔ２  室内機出口温度（出口側温度）
【図１】
2005188790.tif 000003
【図２】
2005188790.tif 000004
【図３】
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