(57)【要約】【課題】擬似過冷却度を用いて高圧側の冷媒圧力が臨界圧力を超える冷凍サイクルを制御する冷凍装置であって、冷凍サイクルの安定性の高い冷凍装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１０は、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力における冷媒の定圧比熱が最大となる冷媒温度を擬似凝縮温度として、擬似凝縮温度と出口温度との温度差である擬似過冷却度を目標値にする冷凍サイクルの制御を行う。空気調和装置１０は、外気温度センサ２８、室内温度センサ４４、熱源側出口温度センサ２７又は利用側出口温度センサ４３により検出された出口温度又は雰囲気温度に基づいて目標値を変更することによって冷凍サイクルの制御を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒圧力が高圧側で臨界圧力を超え且つ低圧側で前記臨界圧力を超えない冷凍サイクルを構成する冷凍装置において、
周囲の雰囲気に放熱することにより前記冷凍サイクルの前記高圧側で冷媒を冷却する放熱器（２３，４１）と、
前記放熱器の出口の冷媒温度である出口温度又は雰囲気温度を検出するための温度検出器（２７，２８，４３，４４）と
を備え、
前記冷凍サイクルの前記高圧側の冷媒圧力における冷媒の定圧比熱が最大となる冷媒温度を擬似凝縮温度として、前記擬似凝縮温度と前記出口温度との温度差である擬似過冷却度を目標値にする前記冷凍サイクルの制御について、前記温度検出器により検出された前記出口温度又は前記雰囲気温度に基づいて前記目標値を変更することによって前記冷凍サイクルの制御を調整可能に構成されている、冷凍装置。
【請求項２】
前記温度検出器が検出する前記出口温度又は前記雰囲気温度が所定温度範囲のときには、前記出口温度又は前記雰囲気温度が高くなると前記目標値を小さくして前記冷凍サイクルの制御を調整する、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記温度検出器の検出する前記出口温度又は前記雰囲気温度が下限温度以下のときには、前記目標値を一定の上限擬似過冷却度に固定する、
請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器（２６）をさらに備え、
前記圧力検出器が上限圧力を超える冷媒圧力を検出するときは、前記温度検出器の検出結果に拘わらず前記圧力検出器の検出する冷媒圧力が高くなると前記目標値を小さくして前記冷凍サイクルの制御を調整する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記温度検出器の検出結果に拘わらず、起動直後は、所定条件が満足されるまで、前記冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が安定する通常運転時の前記目標値よりも小さい一定の起動時擬似過冷却度に固定する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、特に冷媒圧力が高圧側で臨界圧力を超える冷凍サイクルを構成する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷凍サイクルにより熱エネルギーの利用を図る冷凍装置に用いられる冷媒として、環境への影響の小さい自然冷媒の使用の検討が盛んに行われている。自然冷媒として二酸化炭素などの臨界温度が低いものを使用する場合に、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えるように設定されることがある。
【０００３】
このような高圧側の冷媒圧力が臨界圧力を超える冷凍サイクルを構成する冷凍装置において、高効率の運転を速やかに実施できるようにするため、例えば特許文献１（特許第４２４５０４４号公報）に記載されているように、擬似過冷却度を用いることが提案されている。この擬似過冷却度は、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力における冷媒の定圧比熱が最大となる冷媒温度を擬似凝縮温度として、この擬似凝縮温度と放熱器の出口における冷媒温度との温度差で定義される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載されているような冷凍装置が用いられる環境では、雰囲気温度が変化する場合には、冷凍サイクルにおいて冷媒を冷却する放熱器の出口の冷媒温度が変化する。放熱器の出口の冷媒温度の変化は、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力にも影響を及ぼす。従って、高圧側の冷媒圧力を最適な値に保って冷凍装置に冷凍サイクルを構成することが難しくなる。
【０００５】
本発明の課題は、擬似過冷却度を用いて高圧側の冷媒圧力が臨界圧力を超える冷凍サイクルを制御する冷凍装置であって、冷凍サイクルの安定性の高い冷凍装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係る冷凍装置は、冷媒圧力が高圧側で臨界圧力を超え且つ低圧側で臨界圧力を超えない冷凍サイクルを構成する冷凍装置において、周囲の雰囲気に放熱することにより冷凍サイクルの高圧側で冷媒を冷却する放熱器と、放熱器の出口の冷媒温度である出口温度又は雰囲気温度を検出するための温度検出器とを備え、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力における冷媒の定圧比熱が最大となる冷媒温度を擬似凝縮温度として、擬似凝縮温度と出口温度との温度差である擬似過冷却度を目標値にする冷凍サイクルの制御について、温度検出器により検出された出口温度又は雰囲気温度に基づいて目標値を変更することによって冷凍サイクルの制御を調整する。
【０００７】
第１観点に係る冷凍装置によれば、擬似過冷却度を目標値に合わせるように制御する冷凍サイクルの制御において、冷凍サイクルの制御の調整により、出口温度又は雰囲気温度に基づいて目標値を変更して冷凍サイクルの制御の安定性が高い値に目標値を設定することができる。
【０００８】
本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置において、温度検出器が検出する出口温度又は雰囲気温度が所定温度範囲のときには、出口温度又は雰囲気温度が高くなると目標値を小さくして冷凍サイクルの制御を調整する、ものである。
【０００９】
第２観点に係る冷凍装置によれば、出口温度又は雰囲気温度が高くなると目標値を小さくする簡単な操作で冷凍サイクルの制御の調整が行える。
【００１０】
第３観点に係る冷凍装置は、第１観点又は第２観点に係る冷凍装置において、温度検出器の検出する出口温度又は雰囲気温度が下限温度以下のときには、目標値を一定の上限擬似過冷却度に固定する、ものである。
【００１１】
第３観点に係る冷凍装置によれば、出口温度又は雰囲気温度が下限温度以下のときには、目標値が上限擬似過冷却度に固定されることから、下限温度以下のときに目標値が高くなり過ぎるのを防ぐことができる。
【００１２】
本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る冷凍装置において、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出器をさらに備え、圧力検出器が上限圧力を超える冷媒圧力を検出するときは、温度検出器の検出結果に拘わらず圧力検出器の検出する冷媒圧力が高くなると目標値を小さくして冷凍サイクルの制御を調整する、ものである。
【００１３】
第４観点に係る冷凍装置によれば、温度検出器の検出結果に拘わらず圧力検出器の検出する冷媒圧力が高くなると目標値を小さくして冷凍サイクルの制御を調整することから、高圧側の冷媒圧力が上限圧力を超えるときには擬似過冷却度の目標値を通常運転時に比べて小さくすることができる。
【００１４】
本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る冷凍装置において、温度検出器の検出結果に拘わらず、起動直後は、所定条件が満足されるまで、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が安定する通常運転時の目標値よりも小さい一定の起動時擬似過冷却度に固定する、ものである。
【００１５】
第５観点に係る冷凍装置によれば、起動直後に目標値が起動時擬似過冷却度に固定されるから、目標値を起動直後からの温度検出器の検出結果に基づいて目標値を高くした場合よりも冷媒循環量が確保し易くなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１観点に係る冷凍装置では、冷凍サイクルの安定性を向上させることができる。
【００１７】
本発明の第２観点に係る冷凍装置では、冷凍サイクルを簡単に調整できる。
【００１８】
本発明の第３観点に係る冷凍装置では、安定運転時の冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力を下限温度以下のときにも確保し易くなる。
【００１９】
本発明の第４観点に係る冷凍装置では、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が過度に上昇したときに冷凍装置の保護を行うことができる。
【００２０】
本発明の第５観点に係る冷凍装置では、速く通常運転に移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の概要構成を示す回路図。
【図２】図１の空気調和装置の動作を説明するための圧力−エンタルピ線図。
【図３】図１の空気調和装置の制御における目標ＳＣＳと外気温度Ｔａとの関係を説明するためのグラフ。
【図４】図１の空気調和装置の制御における目標ＳＣＳと外気温度Ｔａの関係を示すグラフ。
【図５】第１実施形態に係る空気調和装置の特徴を説明するための圧力−エンタルピ線図。
【図６】第２実施形態に係る空気調和装置の制御における目標ＳＣＳと外気温度Ｔａと高圧側の冷媒圧力の関係を説明するためのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１実施形態＞
（１）全体構成
図１は、本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の概略構成を示す回路図である。空気調和装置１０は、外気を使って、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、室内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置１０は、熱源ユニット２０と利用ユニット４０とを備えている。熱源ユニット２０と利用ユニット４０とは、冷媒連絡管１１，１２によって接続されている。冷媒連絡管１１，１２によって接続された熱源ユニット２０と利用ユニット４０は冷媒回路１５を構成している。この冷媒回路１５の中を冷媒が循環しており、冷媒回路１５においては蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成されている。冷媒回路１５を循環する冷媒としては、例えば二酸化炭素を用いることができる。この冷媒回路１５で行われる冷凍サイクルにおいては、冷凍サイクルの高圧側で冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えるが、冷凍サイクルの低圧側で冷媒の臨界圧力を超えない。冷媒として二酸化炭素が用いられる場合に、冷媒回路１５では、二酸化炭素が、臨界圧力を超えるまで圧縮され、次に冷却され、次に臨界圧力よりも低い冷媒圧力まで減圧され、次に加熱されて蒸発され、再び臨界圧力まで圧縮される。
【００２３】
（２）詳細構成
（２−１）熱源ユニット２０
熱源ユニット２０は、熱源となる雰囲気がある場所に設置され、例えば室外に設置される。熱源ユニット２０が室外に設置される場合には、冷凍サイクルにおいて外気が用いられる。熱源ユニット２０は、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、熱源側膨張機構２４と、熱源側ファン２５と、圧力センサ２６と、熱源側出口温度センサ２７と、外気温度センサ２８と、熱源側制御部５０とを備えている。
【００２４】
冷媒回路１５には、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、熱源側膨張機構２４とが組み込まれている。圧縮機２１は、吸入管２１ａと吐出管２１ｂと圧縮機駆動モータ２１ｃを有している。圧縮機２１は、吸入管２１ａから吸入した臨界圧力よりも低い冷媒圧力の二酸化炭素を、圧縮機駆動モータ２１ｃにより圧縮する。そして、圧縮機２１は、臨界圧力よりも高い冷媒圧力になった二酸化炭素を吐出管２１ｂから吐出する。圧縮機２１は、例えば容積式圧縮機であり、圧縮機駆動モータ２１ｃの回転数を変えることができるように構成されている。圧縮機２１は、同時に、例えば圧縮機駆動モータ２１ｃを内蔵した密閉式圧縮機として構成されている。
【００２５】
四路切換弁２２は、冷媒回路１５を流れる冷媒の流れの方向を切り換えるための切換機構である。さらに詳しくは、四路切換弁２２は、冷媒回路１５を流れる冷媒の流れ方向を切り換えることにより、冷媒回路１５を冷房時にも暖房時にも使用することができるようにするための切換機構である。四路切換弁２２は、実線で示されている第１ポートと第２ポートの間及び第３ポートと第４ポートの間で冷媒を流通させる状態と、破線で示されている第１ポートと第４ポートの間及び第２ポートと第３ポートの間で冷媒を流通させる状態とを切り換えることができる。四路切換弁２２の第１ポートは圧縮機２１の吐出管２１ｂに接続されている。
【００２６】
熱源側熱交換器２３は、冷房運転時に冷媒のガスクーラ（放熱器の例）として機能し、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器２３は、その一端が四路切換弁２２の第２ポートに接続されており、その他端が熱源側膨張機構２４に接続されている。
【００２７】
熱源側膨張機構２４は、冷媒を減圧して膨張させるための減圧機構である。熱源側膨張機構２４は、例えば電動膨張弁を使って構成でき、弁開度を変更することによって例えば冷媒回路１５内を流れる冷媒の流量及び／又は冷媒の圧力の調節を行うことができる。熱源側膨張機構２４は、その一端が熱源側熱交換器２３の他端に接続され、その他端が後述する利用ユニット４０の利用側熱交換器４１の一端に接続されている。
【００２８】
熱源ユニット２０は、室外からユニット内に外気を取り入れ、ユニット内に取り入れた外気と冷媒との熱交換を熱源側熱交換器２３により行った後、再び室外に排出すことができるように構成されている。熱源ユニット２０の熱源側ファン２５は、ユニット内に外気を取り入れ、再び室外に吹出すための機器である。熱源側ファン２５は、熱源側ファン駆動モータ２５ａによって回転駆動されるようになっている。熱源側ファン駆動モータ２５ａは、後述する熱源側制御部５０により回転数を変更可能に制御されている。この熱源側ファン２５により、熱源側熱交換器２３を流れる冷媒との熱交換の際に、熱源側熱交換器２３を流れる外気の風量を変更することが可能である。
【００２９】
また、熱源ユニット２０には、各種のセンサが設けられている。具体的には、圧縮機２１の吐出管２１ｂには、圧縮機吐出圧力Ｐｄを検出する圧力センサ２６が設けられており、熱源側熱交換器２３の他端には、熱源側出口温度センサ２７が設けられている。熱源側出口温度センサ２７は、熱源側熱交換器２３を冷媒の放熱器として機能させた場合に、放熱器出口冷媒温度Ｔｃｏを検出するための温度センサである。外気温度センサ２８は、熱源側ファン２５により熱源側熱交換器２３に供給される外気の外気温度を検出する温度センサである。外気温度センサ２８は、熱源側熱交換器２３に入る前の外気の気流の中に配置される。熱源側出口温度センサ２７及び外気温度センサ２８には、例えばサーミスタを用いることができる。
【００３０】
また、熱源ユニット２０が有する熱源側制御部５０は、熱源ユニット２０を構成する各部の動作を制御する。熱源側制御部５０は、熱源ユニット２０の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ及びメモリを有している。利用ユニット４０の利用側制御部６０との間で伝送線３１を介して制御信号及びデータの送受信を行うことができるように構成されている。空気調和装置１０の制御部３０は、熱源側制御部５０と利用側制御部６０を含んでいる。
【００３１】
（２−２）利用ユニット４０
利用ユニット４０は、冷媒連絡管１１，１２を介して熱源ユニット２０に接続されており、冷媒回路１５の一部を構成している。この利用ユニット４０は、熱源ユニット２０との間で遣り取りされる熱エネルギーを利用する場所に設置され、例えば室内に設置される。
【００３２】
利用ユニット４０は、利用側熱交換器４１と、利用側ファン４２と、利用側出口温度センサ４３と、室内温度センサ４４と、利用側制御部６０とを備えている。
【００３３】
利用側熱交換器４１は、冷房運転時に冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時に冷媒のガスクーラ（放熱器の例）として機能する熱交換器である。利用側熱交換器４１は、その一端が冷媒連絡管１１に接続され、その他端が冷媒連絡管１２に接続されている。
【００３４】
利用ユニット４０は、室内からユニット内に室内空気を取り入れ、ユニット内に取り入れた室内空気と冷媒との熱交換を利用側熱交換器４１により行った後、再び室内に供給することができるように構成されている。利用ユニット４０の利用側ファン４２は、ユニット内に室内空気を取り入れ、熱交換後の空気を室内に供給するための機器である。利用側ファン４２は、利用側ファン駆動モータ４２ａによって回転駆動されるようになっている。利用側ファン駆動モータ４２ａは、後述する利用側制御部６０により回転数を変更可能に制御されている。この利用側ファン４２により、利用側熱交換器４１を流れる冷媒と室内空気との熱交換の際に、利用側熱交換器４１を流れる室内空気の風量を変更することが可能である。
【００３５】
また、利用ユニット４０には、各種のセンサが設けられている。具体的には、利用側熱交換器４１の一端には、利用側出口温度センサ４３が設けられている。利用側出口温度センサ４３は、利用側熱交換器４１を冷媒の放熱器として機能させた場合に、放熱器出口冷媒温度Ｔｃｏを検出するための温度センサである。室内温度センサ４４は、利用側ファン４２により利用側熱交換器４１に供給される室内空気の温度を検出する温度センサである。室内温度センサ４４は、利用側熱交換器４１に入る前の室内空気の気流の中に配置される。利用側出口温度センサ４３及び室内温度センサ４４には、例えばサーミスタを用いることができる。
【００３６】
また、利用ユニット４０が有する利用側制御部６０は、利用ユニット４０を構成する各部の動作を制御する。利用側制御部６０は、利用ユニット４０の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ及びメモリを有している。利用ユニット４０を個別に操作するためのリモートコントローラ（図示せず）との間で制御信号及びデータの送受信を行ったり、熱源ユニット２０との間で伝送線３１を介して制御信号及びデータの送受信を行ったりすることができるように構成されている。
【００３７】
（３）空気調和装置の動作
次に、空気調和装置１０の動作について、図１及び図２を用いて説明する。図２は、冷媒回路１５の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【００３８】
（３−１）冷房運転時の動作
（３−１−１）基本的な冷房運転の動作
冷房運転時には、四路切換弁２２は、図１の実線で示される状態になり、第１ポートと第２ポートの間及び第３ポートと第４ポートの間で冷媒を流通させる。すなわち、圧縮機２１の吐出管２１ｂが熱源側熱交換器２３の一端に接続され、圧縮機２１の吸入管２１ａに冷媒連絡管１２を介して利用側熱交換器４１の他端が接続された状態になっている。熱源側膨張機構２４は、制御部３０により制御されて開度調節されるようになっている。
【００３９】
図２に示されている状態の冷媒回路１５においては、圧縮機２１、熱源側ファン２５及び利用側ファン４２が駆動されており、低圧の冷媒（図２の点Ａ参照）が圧縮機２１に吸入されている。圧縮機２１では、吸入された冷媒が臨界圧力（すなわち、図２のＰｃｐ）を超える圧力まで圧縮される。そして、圧縮機２１からは、高圧の冷媒（図２の点Ｂ参照）が吐出される。圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁２２を経由して、熱源側熱交換器２３に送られる。冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器２３では、高圧の冷媒が熱源側ファン２５によって供給される外気と熱交換を行って冷却される（図２の点Ｃ参照）。熱源側熱交換器２３において冷却された高圧の冷媒は、熱源側膨張機構２４に送られる。そして、熱源側膨張機構２４を通過した冷媒は、熱源側膨張機構２４によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となる（図２の点Ｄ参照）。この低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側膨張機構２４から冷媒連絡管１１を経由して利用ユニット４０の利用側熱交換器４１に送られる。冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器４１において、低圧の気液二相状態の冷媒は、室内空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して低圧の冷媒となる（図２の点Ａ参照）。この低圧の冷媒は、利用側熱交換器４１から冷媒連絡管１２を経由して熱源ユニット２０に送られ、四路切換弁２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。このようにして、利用側熱交換器４１で熱交換されて冷却された室内空気が利用側ファン４２により供給されることにより冷房が行われる。
【００４０】
この冷房運転時においては、熱源側膨張機構２４を用いた擬似過冷却度制御が行われている。この擬似過冷却度制御は、擬似凝縮温度Ｔｑｃと熱源側熱交換器２３の出口（他端側）における冷媒温度（すなわち、熱源側出口温度センサ２７によって検出された放熱器出口冷媒温度Ｔｃｏ）との温度差である擬似過冷却度ΔＴｑｓｃが目標値（以下、目標ＳＣＳともいう）になるように、熱源側膨張機構２４の開度調節を行うものである。ここで、擬似凝縮温度Ｔｑｃは、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力における冷媒の定圧比熱が最大となる冷媒温度で定義される。以上の擬似過冷却度制御を含む冷房における運転制御は、運転制御手段として機能する制御部３０によって行われる。
【００４１】
（３−１−２）外気温度による目標ＳＣＳの変更
外気温度ごとに異なる目標ＳＣＳと高圧側の冷媒圧力の関係が図３に示されている。また、外気温度Ｔａと目標ＳＣＳとの関係が図４に示されている。空気調和装置１０の制御部３０は、外気温度センサ２８で検出される温度に応じて目標ＳＣＳ（目標値）を変更する。外気温度Ｔａが２０℃のときの目標ＳＣＳは約１１．５℃、外気温度Ｔａが２５℃のときの目標ＳＣＳは約１１．０℃、外気温度Ｔａが３０℃のときの目標ＳＣＳは約６．９℃、外気温度Ｔａが３５℃のときの目標ＳＣＳは約４．８℃、そして外気温度Ｔａが４０℃のときの目標ＳＣＳは約３．７℃である。図３及び図４に示されているデータが制御部３０に記憶されていて、制御部３０は、記憶されているデータに基づいて制御を行なう。これらの目標ＳＣＳは、例えば、実機でのテスト、試運転、又はシミュレーションを行って求めることができる。
【００４２】
このように変更された目標ＳＣＳで冷媒回路１５が制御されたときの外気温度Ｔａと高圧側の冷媒圧力との関係では、この場合、外気温度Ｔａが約２５℃から約５０℃の範囲（所定温度範囲の例）では、外気温度Ｔａが高くなるに従って目標値を小さくする。また、この場合、外気温度Ｔａが、約２０℃以下（下限温度以下の例）のときは、目標値を一定の値である約１１．５℃（上限擬似過冷却度の例）に固定する。
【００４３】
（３−２）暖房運転時の動作
（３−２−１）基本的な暖房運転の動作
暖房運転時には、四路切換弁２２は、図１の破線で示される状態になり、第１ポートと第４ポートの間及び第２ポートと第３ポートの間で冷媒を流通させる。すなわち、圧縮機２１の吐出管２１ｂが冷媒連絡管１２を介して利用側熱交換器４１の他端に接続され、圧縮機２１の吸入管２１ａに熱源側熱交換器２３の一端が接続された状態になっている。熱源側膨張機構２４は、制御部３０により制御されて開度調節されるようになっている。
【００４４】
図２に示されている状態の冷媒回路１５においては、圧縮機２１、熱源側ファン２５及び利用側ファン４２が駆動されており、低圧の冷媒（図２の点Ａ参照）が圧縮機２１に吸入されている。圧縮機２１では、吸入された冷媒が臨界圧力（すなわち、図２のＰｃｐ）を超える圧力まで圧縮される。そして、圧縮機２１からは、高圧の冷媒となる（図２の点Ｂ参照）が吐出される。圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁２２及び冷媒連絡管１２を経由して利用ユニット４０の利用側熱交換器４１に送られる。冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器４１では、高圧の冷媒が利用側ファン４２によって供給される室内空気と熱交換を行って冷却される（図２の点Ｃ参照）。利用側熱交換器４１において冷却された高圧の冷媒は、冷媒連絡管１１を経由して熱源ユニット２０の熱源側膨張機構２４に送られる。そして、熱源側膨張機構２４を通過した冷媒は、熱源側膨張機構２４によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となる（図２の点Ｄ参照）。この低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側膨張機構２４から熱源側熱交換器２３に流入する。冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器２３において、低圧の気液二相状態の冷媒は、室外空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して低圧の冷媒となる（図２の点Ａ参照）。この低圧の冷媒は、熱源側熱交換器２３から四路切換弁２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。このようにして、利用側熱交換器４１で熱交換されて加熱された室内空気が利用側ファン４２により供給されることにより暖房が行われる。
【００４５】
この暖房時においても、熱源側膨張機構２４を用いた擬似過冷却度制御が行われている。この暖房時における擬似過冷却度制御では、擬似凝縮温度Ｔｑｃと利用側熱交換器４１の出口における冷媒温度（すなわち、利用側出口温度センサ４３によって検出された放熱器出口冷媒温度Ｔｃｏ）との温度差を擬似過冷却度ΔＴｑｓｃとする点が冷房時と異なるが、基本的には、冷房時と同様の制御を行うことができ、これにより、冷房時と同様に、高効率の運転を速やかに実現することができる。以上の擬似過冷却度制御を含む暖房における運転制御は、運転制御手段として機能する制御部３０（より具体的には、利用側制御部６０と熱源側制御部５０）によって行われる。
【００４６】
（３−２−２）室内温度による目標ＳＣＳの変更
暖房運転においても、冷房運転と同様に、室内温度に対応して目標ＳＣＳが変更される。空気調和装置１０の制御部３０は、室内温度センサ４４で検出される温度に応じて目標ＳＣＳ（目標値）を変更する。このように変更された目標ＳＣＳで冷媒回路１５が制御されたときの室内温度と高圧側の冷媒圧力との関係では、図４に示された冷房運転の場合と類似の傾向になり、室内温度が所定範囲では、室内温度が高くなるに従って目標値を小さくする。また、暖房運転の場合も冷房運転の場合と同様に、室内温度が、下限温度以下のときは、目標ＳＣＳを一定の値である上限擬似過冷却度に固定するように設定してもよい。室内温度と目標ＳＣＳとの関係を示すデータが制御部３０に記憶されていて、制御部３０は、記憶されているデータに基づいて制御を行なう。
【００４７】
（４）変形例
（４−１）変形例１Ａ
上記第１実施形態の空気調和装置１０では、雰囲気温度（冷房運転時の外気温度又は暖房運転時の室内温度）に基づいて目標ＳＣＳ（目標値）を変更する場合について説明した。しかし、雰囲気温度に代えて放熱器（冷房運転時の熱源側熱交換器２３又は暖房運転時の利用側熱交換器４１）の出口の冷媒温度を用いてもよい。その場合には、例えば図４に示したような出口温度と目標ＳＣＳとの関係に関するデータを予め制御部３０に記憶させておけばよい。この場合に用いられる放熱器の出口の冷媒温度は、冷房運転時には熱源側出口温度センサ２７による検出結果であり、暖房運転時には利用側出口温度センサ４３による検出結果である。
【００４８】
（５）特徴
（５−１）
上記第１実施形態の空気調和装置１０（冷凍装置の例）では、擬似過冷却度を目標ＳＣＳ（目標値）に合わせるように制御する冷凍サイクルの制御において、制御部３０の冷凍サイクルの制御の調整により、雰囲気温度に基づいて目標値を変更して冷凍サイクルの制御の安定性が高い値に目標値を設定することができる。この雰囲気温度は、冷房運転においては外気温度であり、暖房運転においては室内温度である。従って、冷房運転時においては外気温度センサ２８の検出結果が雰囲気温度として用いられ、暖房運転時においては室内温度センサ４４の検出結果が雰囲気温度として用いられる。その結果、空気調和装置１０の冷凍サイクルの安定性が向上する。
【００４９】
また、変形例１Ａで説明したように、擬似過冷却度を目標ＳＣＳに合わせるように制御する冷凍サイクルの制御において、制御部３０の冷凍サイクルの制御の調整により、放熱器の出口の冷媒温度に基づいて目標値を変更して冷凍サイクルの制御の安定性が高い値に目標値を設定することもできる。この場合に、冷房運転時においては熱源側出口温度センサ２７の検出結果が放熱器の出口の冷媒温度として用いられ、暖房運転時においては利用側出口温度センサ４３の検出結果が放熱器の出口の冷媒温度として用いられる。この場合にも、空気調和装置１０の冷凍サイクルの安定性の向上を図ることができる。
【００５０】
冷凍サイクルの安定性を図ることができる効果について、図５を用いて説明する。図５に示されている状態は、冷房運転時の状態であるとする。外気温度が３６＋α（αは正の数）℃であるとし、目標ＳＣＳが４℃に設定されているとする。このとき擬似過熱度が４℃に制御されていれば、高圧側の冷媒圧力が９ＭＰａを維持して冷房運転を行なうことができている。このときは、図５の点Ｃ１の状態で運転が行なわれている。ここで、外気温度が３０℃まで下がったと仮定する。そうすると、目標ＳＣＳが４℃のままで擬似過熱度を４℃に制御しようとすると、図５の点Ｃ２の状態に移動して高圧側の冷媒圧力が８ＭＰａを下回ってしまう。このように高圧側の冷媒圧力が８ＭＰａを下回って臨界圧力に近づくと、冷媒回路１５における冷凍サイクルが不安定になる。このように外気温度が３０℃にまで下がったときに、例えば、目標ＳＣＳを１０℃に設定して擬似過熱度が１０℃に制御されるようにすると、図５の点Ｃ３の状態となり、高圧側の冷媒圧力を９ＭＰａに維持して冷房運転を行なって、冷凍サイクルを安定させることができる。
【００５１】
（４−２）
図５を用いて説明したように、冷房運転時に、外気温度センサ２８（温度検出器の例）が検出する雰囲気温度が約２５℃から約５０℃の範囲（所定温度範囲の例）のときには、外気温度（雰囲気温度の例）が高くなると目標値を小さくして冷凍サイクルの制御を調整するので、外気温度が高くなると目標値を小さくする簡単な操作で冷凍サイクルの制御の調整が行える。このように、冷凍サイクルを簡単に調整することができる。
【００５２】
また、このように冷凍サイクルを簡単に調整することができるのは、暖房運転時に、室内温度センサ４４（温度検出器の例）が検出する雰囲気温度が所定温度範囲のときには、室内温度が高くなると目標値を小さくして冷凍サイクルの制御を調整する場合も同様である。
【００５３】
さらに、このように冷凍サイクルを簡単に調整することができるのは、冷房運転時に熱源側出口温度センサ２７（温度検出器の例）が検出する熱源側熱交換器２３の出口温度が所定温度範囲のときには、室内温度が高くなると目標値を小さくして冷凍サイクルの制御を調整する場合、あるいは暖房運転時に利用側出口温度センサ４３（温度検出器の例）が検出する利用側熱交換器４１の出口温度が所定温度範囲のときには、室内温度が高くなると目標値を小さくして冷凍サイクルの制御を調整する場合も同様である。
【００５４】
（４−３）
図５を用いて説明したように、冷房運転時に、外気温度センサ２８の検出する外気温度が約２０℃（下限温度の例）以下のときには、目標値を一定の値である約１１．５℃（上限擬似過冷却度の例）に固定することで、下限温度以下のときに目標値が高くなり過ぎるのを防ぐことができる。その結果、通常運転時の冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力を下限温度以下のときにも確保することができる。なお、ここで通常運転とは、起動直後の不安定な運転及び冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が規定値以上に上昇した高圧過上昇時の運転を除く、安定した運転をいう。
【００５５】
また、通常運転時の冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力を下限温度以下のときにも確保することができるのは、暖房運転時に、室内温度センサ４４の検出する室内温度が下限温度以下のときには、目標値を一定の上限擬似過冷却度に固定する場合も同様である。
【００５６】
さらに、熱源側出口温度センサ２７の検出する出口温度が下限温度以下のときに目標値を一定の上限擬似過冷却度に固定する場合も、あるいは利用側出口温度センサ４３の検出する出口温度が下限温度以下のときに目標値を一定の上限擬似過冷却度に固定する場合も、下限温度以下のときに目標値が高くなり過ぎるのを防ぐことができ、通常運転時の冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力を下限温度以下のときにも確保することができる。
【００５７】
＜第２実施形態＞
（５）全体構成
上記第１実施形態では、通常運転時の空気調和装置１０の制御について説明したが、第２実施形態では、起動直後の制御及び高圧過上昇時の制御が可能な空気調和装置１０について説明する。第２実施形態に係る空気調和装置１０の構成は、第１実施形態の空気調和装置１０の構成と同じである。以下の説明では冷房運転を例に挙げて説明する。第２実施形態に係る空気調和装置１０において、目標ＳＣＳと外気温度Ｔａの関係は図６に示されているように設定されている。この擬似過冷却度制御は、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力（ここでは、圧力センサ２６によって検出された圧縮機吐出圧力Ｐｄ、又は、圧縮機吐出圧力Ｐｄに基づいて圧縮機２１の吐出側から熱源側熱交換器２３までの圧力損失を考慮して演算された圧力）における冷媒の定圧比熱が最大となる冷媒温度を擬似凝縮温度Ｔｑｃとしている。
【００５８】
（６）空気調和装置１０の制御
（６−１）起動直後の制御
起動直後の目標ＳＣＳ（目標値）は、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が安定する通常運転時の目標ＳＣＳよりも小さい一定の起動時擬似過冷却度に固定される。図６の点Ｃ１１が起動の開始点である。ここでは、起動直後は、目標ＳＣＳは、０℃（起動時擬似例過冷却度）に固定される。
【００５９】
この起動開始点Ｃ１１の高圧側の冷媒圧力、つまりは圧縮機２１の吐出圧力は５ＭＰａである。起動直後の目標ＳＣＳは、所定条件が満たされるまで固定され、例えば、外気温度が４０℃のときには、冷凍回路の高圧側の冷媒圧力が９ＭＰａ（図６の点Ｃ１２）になるまでは目標ＳＣＳは０℃に固定される。高圧側の冷媒圧力は、圧縮機２１の吐出管２１ｂに接続された圧力センサ２６により検出される。一定の起動時擬似過冷却度に固定された目標ＳＣＳが他の値に変更される所定条件は、外気温度Ｔａに応じて設定されている。この冷媒回路１５で、所定条件は、例えば、外気温度Ｔａが３０℃以下のときは６ＭＰａに設定され、外気温度Ｔａが３５℃のときは７．５ＭＰａに設定される。
【００６０】
（６−２）図６の点Ｃ１２から点Ｃ１３までの制御
点Ｃ１２から点Ｃ１３までは、目標ＳＣＳを高圧側の冷媒圧力の上昇に対して一定の割合で増加させる。点Ｃ１２から点Ｃ１３は未だ起動後の制御であり、通常運転時の制御ではない。外気温度Ｔａが４０℃であるので、高圧側の冷媒圧力が１０ＭＰａに達した時点（点Ｃ１３）で、目標ＳＣＳは約３．６℃になる。点Ｃ１２の時点で高圧側の冷媒圧力が９ＭＰａであり且つ目標ＳＣＳが０℃であるから、点Ｃ１２から点Ｃ１３まで目標ＳＣＳは、高圧側の冷媒圧力をｘとおくと、目標ＳＣＳ＝３．６×（ｘ−９）という式で与えられる。
【００６１】
なお、点Ｃ１２に対応する高圧側の冷媒圧力ＨＰは、外気温度Ｔａが３５℃のときは約８．５ＭＰａであり、外気温度Ｔａが３０℃のときは約７．０ＭＰａであり、外気温度Ｔａが２５℃以下のときは７．９ＭＰａである。
【００６２】
（６−３）通常運転時の制御
通常運転時である図６の点Ｃ１３から点Ｃ１４までの間は、目標ＳＣＳを一定にして制御している。外気温度Ｔａが４０℃の場合の点Ｃ１３から点Ｃ１４の間は、つまり、高圧側の冷媒圧力ＨＰが約１０．０ＭＰａから約１０．７ＭＰａまでは、目標ＳＣＳが一定の値（約３．７℃）に固定される。
【００６３】
通常運転時において目標ＳＣＳを一定にするのは、外気温度Ｔａが２０℃のときは、高圧側の冷媒圧力ＨＰが約７．９ＭＰａから約９．８ＭＰａまで目標ＳＣＳの値が約１１．５℃である。外気温度Ｔａが２５℃のときは、高圧側の冷媒圧力ＨＰが約７．９ＭＰａから約９．８ＭＰａまで目標ＳＣＳの値が約１１．０℃である。外気温度Ｔａが３０℃のときは、高圧側の冷媒圧力ＨＰが約７．０ＭＰａから約１０．３ＭＰａまで目標ＳＣＳの値が約６．９℃である。外気温度Ｔａが３５℃のときは、高圧側の冷媒圧力ＨＰが約８．５ＭＰａから約１０．６ＭＰａまで目標ＳＣＳの値が約４．８℃である。
【００６４】
（６−４）高圧過上昇時の制御
高圧側の冷媒圧力（吐出圧力）が通常運転時の上限圧力を超えると、高圧側の冷媒圧力が上昇するに従って、一定の割合で目標ＳＣＳを減少させる。外気温度Ｔａが４０℃の場合、図６の点Ｃ１４の状態が通常運転時の上限圧力に達した状態である。点Ｃ１４よりも高圧側の冷媒圧力が高くなると、つまり、約１０．７ＭＰａを超えると、９℃／ＭＰａの割合で減少する。そして、高圧側の冷媒圧力が１２ＭＰａに達したときには、目標ＳＣＳが−８℃に設定される。外気温度Ｔａが４０℃未満の場合でも、同様に、通常運転時の上限圧力を超えたときには、９℃／ＭＰａの割合で減少し、高圧側の冷媒圧力が１２ＭＰａに達したときには、目標ＳＣＳが−８℃に設定される。また、上限圧力は、外気温度Ｔａが３５℃のときは約１０．６ＭＰａであり、外気温度Ｔａが３０℃のときは約１０．３ＭＰａであり、外気温度Ｔａが２５℃以下のときは９．８ＭＰａである。
【００６５】
（７）変形例
（７−１）変形例２Ａ
上記第２実施形態では、図６にグラフで目標ＳＣＳが示されているが、このようなデータを制御部３０が保持する際には、数式の形で保持してもよい。つまり、目標ＳＣＳ＝ｆ（Ｔａ，ＨＰ）のように、目標ＳＣＳが外気温度Ｔａと高圧側の冷媒圧力ＨＰの関数として表されてもよい。例えば、起動直後からしばらくして目標ＳＣＳの変更を開始するポイント（例えば、点Ｃ１２）は、目標ＳＣＳ＝０℃であり、かつ高圧側の冷媒圧力ＨＰが例えば、Ｔａ＜３０であればＨＰ＝６ＭＰａ、Ｔａ≧３０であればＨＰ＝０．３×Ｔａ−３のように与えてもよい。例えばｆ（２５℃，６ＭＰａ）＝０℃であり、ｆ（３５℃，７ＭＰａ）＝０℃である。同様に、目標ＳＣＳが上昇しているとき、目標ＳＣＳが一定になったとき、及び目標ＳＣＳが上限圧力を超えて減少しているときも、目標ＳＣＳ＝ｆ（Ｔａ，ＨＰ）で表される。例えばｆ（３０℃，８ＭＰａ）＝約６．９℃である。
【００６６】
（７−２）変形例２Ｂ
上記第２実施形態では、外気温度Ｔａと高圧側の冷媒圧力ＨＰから目標ＳＣＳを設定するために、４つの区間が設けられている。例えば、外気温度Ｔａが４０℃のときは、点Ｃ１１から点Ｃ１２まで、点Ｃ１２から点Ｃ１３まで、点Ｃ１３から点Ｃ１４まで及び点Ｃ１４から点Ｃ１５までの４つの区間を設定している。しかし、これらの区間のうち、台形になる区間、例えば外気温度Ｔａが４０℃であれば点Ｃ１２から点Ｃ１５までの区間を高次式で近似してもよい。
【００６７】
（７−３）変形例２Ｃ
上記第２実施形態では、冷房運転について説明したが、暖房運転においても、同様に起動直後の制御、起動直後から通常運転になるまでの制御、通常運転時の制御及び高圧過上昇時の制御に分けて、目標ＳＣＳの変更を行うように構成することができる。この場合には、外気温度に代えて室内温度が用いられる。
【００６８】
（７−３）変形例２Ｄ
上記第２実施形態及び変形例２Ｃの空気調和装置１０では、雰囲気温度（冷房運転時の外気温度又は暖房運転時の室内温度）に基づいて目標ＳＣＳ（目標値）を変更する場合について説明した。しかし、目標ＳＣＳ（目標値）の変更のために、雰囲気温度に代えて放熱器（冷房運転時の熱源側熱交換器２３又は暖房運転時の利用側熱交換器４１）の出口の冷媒温度を用いてもよい。その場合には、例えば図６に示したような出口温度と目標ＳＣＳとの関係に関するデータを予め制御部３０に記憶させておけばよい。この場合に用いられる放熱器の出口の冷媒温度は、冷房運転時には熱源側出口温度センサ２７による検出結果であり、暖房運転時には利用側出口温度センサ４３による検出結果である。
【００６９】
（８）特徴
（８−１）
上記第２実施形態の空気調和装置１０（冷凍装置の例）においては、起動直後の目標ＳＣＳが通常運転時の目標ＳＣＳよりも小さい一定の値（０℃）に固定されるので、擬似過冷却度を目標ＳＣＳに一致させるために例えば熱源側膨張機構２４の開度が必要以上に小さくなることがなくなり、十分な冷媒循環量を確保して速く通常運転に移行することができる。なお、第２実施形態では、通常運転時の目標ＳＣＳよりも小さい一定の値として起動直後の目標ＳＣＳを０℃に固定する場合を示したが、一定の値は０℃に限られるものではない。
【００７０】
（８−２）
上記第２実施形態の空気調和装置１０においては、圧力センサ２６（圧力検出器の例）が上限圧力を超える高圧側の冷媒圧力ＨＰを検出するときは、外気温度Ｔａに拘わらず圧力検出器の検出する冷媒圧力が高くなると目標値を小さくして冷凍サイクルの制御を調整することから、高圧側の冷媒圧力ＨＰが上限圧力を超えるときには擬似過冷却度の目標値を、通常運転時に比べて小さくすることができる。その結果、冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が過度に上昇したときに空気調和装置１０の保護を行うことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０      空気調和装置（冷凍装置の例）
２０      熱源ユニット
２１      圧縮機
２２      四路切換弁
２３      熱源側熱交換器（放熱器の例）
２４      熱源側膨張機構
２６      圧力センサ（圧力検出器の例）
２７      熱源側出口温度センサ（温度検出器の例）
２８      外気温度センサ（温度検出器の例）
３０      制御部
４０      利用ユニット
４１      利用側熱交換器（放熱器の例）
４３      利用側出口温度センサ（温度検出器の例）
４４      室内温度センサ（温度検出器の例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特許第４２４５０４４号公報
【図１】
2017155983.tif 000003
【図２】
2017155983.tif 000004
【図３】
2017155983.tif 000005
【図４】
2017155983.tif 000006
【図５】
2017155983.tif 000007
【図６】
2017155983.tif 000008