(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、室外熱交換器、冷媒流量制御自在の膨張弁、室内熱交換器とを冷媒配管により接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、
上記室内熱交換器の入口温度を検出する蒸発器入口温度センサと、
上記室内熱交換器の入口から出口の中間部の温度を検出する蒸発器中間部温度センサと、
上記圧縮機の吸込み温度を検出する圧縮機吸込温度センサと、
上記冷凍サイクルの冷房運転時、上記蒸発器中間部温度センサにより検出された蒸発器中間部温度と上記蒸発器入口温度センサにより検出された蒸発器入口温度とを比較して温度の低い方と、上記圧縮機吸込み温度センサにより検出された圧縮機吸込み温度との差の過熱度を求め、この過熱度が所定の目標値になるように上記膨張弁の開度を制御する制御手段と、
を具備していることを特徴とする空気調和機の冷媒流量制御装置。
【請求項２】
上記制御手段は、その過熱度目標値を、蒸発器中間部温度または蒸発器入口温度を使用して過熱度を求める場合によりそれぞれ変えていることを特徴とする請求項１記載の空気調和機の冷媒流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルの過熱度制御方法を改良した空気調和機の冷媒流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のヒートポンプ式空気調和機では、冷房運転時において蒸発器として作用する室内熱交換器の冷媒入口と出口の中間部が過絞りや室内熱交換器の分流の悪化等により過熱した場合、その過熱を防止するために、室内空気吸込温度Ｔｓと、室内熱交換器（蒸発器）の冷媒入口から冷媒出口に至る迄の中間部の温度Ｔｃとの温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｃ）を求め、この温度差ΔＴが所定の温度差ΔＴ１未満の場合は、電子制御弁よりなる膨張弁を所定時間に所定開度ずつ開いて行き、冷凍サイクルの冷媒循環流量を増大させて室内熱交換器の中間部の過熱の防止を図っている。そして、この温度差ΔＴ（Ｔｓ−Ｔｃ）が所定の温度差ΔＴ１以上に達したときに、圧縮機吸込温度と室内熱交換器（蒸発器）の入口温度との差により得られる過熱度に基づいて電子膨張弁の開度を制御する通常の過熱度制御に戻している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の過熱度制御方法では、通常の過熱度制御に戻しても再び室内熱交換器（蒸発器）中間部が過熱してしまうことがある。この場合、電子膨張弁が開閉動作を頻繁に繰り返すので、冷凍サイクルが不安定になるという課題がある。
【０００４】
特に、圧縮機がインバータにより駆動される能力可変方式の場合や、スプリット型の室内，外機接続配管長さが長い場合には、上記冷凍サイクルの不安定現象等の課題が多く発生していた。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、冷房運転時に室内熱交換器の中間部が過熱するのを防止ないし低減して、冷凍サイクルを安定させることができ、ひいては安定した膨張弁の開度制御により最適な冷媒流量に制御することができる空気調和機の冷媒流量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、少なくとも圧縮機、室外熱交換器、冷媒流量制御自在の膨張弁、室内熱交換器とを冷媒配管により接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルと、上記室内熱交換器の入口温度を検出する蒸発器入口温度センサと、上記室内熱交換器の入口から出口の中間部の温度を検出する蒸発器中間部温度センサと、上記圧縮機の吸込み温度を検出する圧縮機吸込温度センサと、上記冷凍サイクルの冷房運転時、上記蒸発器中間部温度センサにより検出された蒸発器中間部温度と上記蒸発器入口温度センサにより検出された蒸発器入口温度とを比較して温度の低い方と、上記圧縮機吸込み温度センサにより検出された圧縮機吸込み温度との差の過熱度を求め、この過熱度が所定の目標値になるように上記膨張弁の開度を制御する制御手段と、を具備していることを特徴とする空気調和機の冷媒流量制御装置である。
【０００６】
この発明によれば、冷房運転時に蒸発器として作用する室内熱交換器の中間部温度Ｔｃとその入口温度Ｔｃｊとの低い方と圧縮機吸込側温度Ｔｓとの温度差（Ｔｓ−ＴｃまたはＴｃｊ）の過熱度に基づいて膨張弁の開度制御を行なうので、膨張弁の過絞りや冷房運転時の室内熱交換器の分流の悪化等により室内熱交換器の中間部が過熱して正確な蒸発温度を検出できない場合でも、室内熱交換器の入口温度Ｔｃｊに基づいて過熱度制御を行なうことができる。
【０００７】
このために、室内熱交換器の中間部が再び過熱するのを防止することができるので、この中間部の再過熱による膨張弁の開閉の繰返しや、そのための冷凍サイクルの不安定を防止ないし低減することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、上記制御手段は、その過熱度目標値を、蒸発器中間部温度または蒸発器入口温度を使用して過熱度を求める場合によりそれぞれ変えていることを特徴とする請求項１記載の空気調和機の冷媒流量制御装置である。
【０００９】
この発明によれば、冷房運転時に蒸発器として作用する室内熱交換器は、一般に、その形状や冷媒流量によって圧力損失が、その入口部と中間部でかなり大きいので、入口部の温度Ｔｃｊよりも中間部温度Ｔｃの方がかなり低くなる。
【００１０】
したがって、過熱度を算出するために蒸発器中間部温度Ｔｃを使用したときの目標過熱度と、蒸発器入口部温度Ｔｃｊを使用するときの目標過熱度とを共に同じ目標過熱度αとすると、蒸発器入口部温度Ｔｃを使用して算出した過熱度の方が大きくなってしまい、膨張弁の開度は絞り気味になってしまう。
【００１１】
そこで、蒸発器入口温度Ｔｃｊを使用して過熱度を算出するときは、蒸発器中間部温度Ｔｃを使用して過熱度を算出したときの目標過熱度αから、これよりも小値の目標過熱度β（α＞β）に変更することにより最適の過熱度制御を行なうことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態に係る空気調和機１の冷凍サイクル図である。この図１において、空気調和機１は圧縮機２、室外熱交換器３、パルスモータ駆動バルブ（ＰＭＶ）等よりなる冷媒流量制御自在の電子膨張弁４、室内熱交換器５をこの順に冷媒配管６により順次接続して冷媒を循環させる閉じた冷凍サイクルを構成しており、図中矢印方向に冷媒を循環させることにより冷房運転するようになっている。
【００１４】
そして、圧縮機２の冷媒吸込側には、この圧縮機２の吸込側の温度Ｔｓを検出する圧縮機吸込温度センサ７を設け、室外熱交換器３には、これに外気を送風して熱交換を促進させる、例えばプロペラファン等の室外ファン８を設けている。
【００１５】
一方、室内熱交換器５は、冷房運転時には蒸発器として作用するものであって、その冷媒入口側には冷房運転時に蒸発器入口温度Ｔｃｊを検出する蒸発器入口温度センサ９を設けると共に、その冷媒入口と出口の中間部に設置されて、その中間部の温度Ｔｃを検出する蒸発器中間部温度センサ１０を設ける一方、室内熱交換器５に室内空気を送風して熱交換を促進させる、例えば横流ファン等からなる室内ファン１１を設けている。
【００１６】
そして、これら電子膨張弁４、圧縮機吸込温度センサ７、蒸発器入口温度センサ９および蒸発器中間部温度センサ１０を図中破線で示す信号線を介して例えばマイクロプロセッサー等よりなる制御手段である冷媒流量制御装置１１に電気的に接続している。
【００１７】
冷媒流量制御装置１１は、冷房運転時、圧縮機吸込温度センサ７により検出された圧縮機吸込温度Ｔｓ、蒸発器入口温度センサ９により検出された蒸発器入口温度Ｔｃｊ、蒸発器中間部温度センサ１０により検出された蒸発器中間部温度Ｔｃをそれぞれ読み込み、さらに蒸発器入口温度Ｔｃｊと蒸発器中間部温度Ｔｃとを常時比較して低い方、例えば蒸発器中間部温度Ｔｃと圧縮機吸込温度Ｔｓとの差（Ｔｓ−Ｔｃ）、すなわち過熱度を求め、この過熱度が所定の目標過熱度αになるように電子膨張弁４に与える制御パルスのパルス数を制御して、その開度を所定開度ずつ開いて行く制御を行なうものである。
【００１８】
また、冷媒流量制御装置１１は、蒸発器中間部温度Ｔｃよりも蒸発器入口温度Ｔｃｊの方が低い（Ｔｃ＞Ｔｃｊ）と判断したときは、この蒸発器入口温度Ｔｃｊと圧縮機吸込温度Ｔｓとの差（Ｔｓ−Ｔｃｊ）により過熱度を求め、その過熱度が目標過熱度βになるように電子膨張弁４の開度を制御する。
【００１９】
この目標過熱度βは上記目標過熱度αよりも小値（β＜α）に設定されている。その理由は、冷房運転時に蒸発器として作用する室内熱交換器５は、その形状や冷媒循環流量によって室内熱交換器５内の圧力損失はかなり大きく、正常な運転状態でも室内熱交換器５の中間部の温度Ｔｃは入口部の温度Ｔｃｊよりもかなり低くなる。
【００２０】
このために、仮に蒸発器中間部温度Ｔｃを使用して過熱度を算出しておきながら、その過熱度目標値αを、蒸発器中間部温度Ｔｃよりも温度の高い蒸発器入口温度Ｔｃｊを使用して算出した過熱度の目標値としても過熱制御すると、電子膨張弁４の開度を絞り過ぎてしまうためである。そのために過熱度目標値βを同αよりも小値（β＜α）に設定している。
【００２１】
したがって、この空気調和機１を冷房運転すると、その冷凍サイクル内の冷媒が図１中矢印方向に循環する。このために、圧縮機２で圧縮された高温高圧のガス状冷媒が室外熱交換器３内に流入し、ここで放熱する一方で凝縮して液化する。この液冷媒は電子膨張弁４により減圧されると共に所要流量に制御されてから室内熱交換器５内に流入し、ここで蒸発して気化し、外気から吸熱して周囲の空気を冷却し、その冷却空気を室内ファン１１により室内へ送風することにより室内を冷房する。
【００２２】
室内熱交換器５内で気化したガス状冷媒は図示しない気液分離器にて液分を分離させてから再び吸込側から圧縮機２へ戻され、これの繰返しにより冷房運転される。
【００２３】
この冷房運転時に万一、電子膨張弁４の開度が絞られ過ぎて室内熱交換器５内に流入する液状冷媒の流入量が少な過ぎると、その過少の冷媒により外気から大量の熱量を吸熱するので、過熱する場合がある。
【００２４】
そこで、その過熱を防止するために、冷媒流量制御装置１１は過熱度制御を行なう。すなわち、冷媒流量制御装置１１は圧縮機吸込温度センサ７により検出された圧縮機吸込温度Ｔｓ、蒸発器入口温度センサ９により検出された蒸発器入口温度Ｔｃｊ、蒸発器中間部温度センサ１０により検出された蒸発器中間部温度Ｔｃをそれぞれ読み込み、この蒸発器入口温度Ｔｃｊと蒸発器中間部温度Ｔｃとを常時比較して、温度の低い方を求め、さらに、その低い方の温度（ＴｃｊまたはＴｃ）と圧縮機吸込温度Ｔｓとの温度差ΔＴ（Ｔｓ−ＴｃまたはＴｃｊ）を過熱度として算出する。
【００２５】
そして、蒸発器中間部温度Ｔｃの方が蒸発器入口Ｔｃｊよりも低い場合（Ｔｃ＜Ｔｃｊ）は、上記過熱度ΔＴが過熱度目標値αになるように冷媒流量制御装置１１から電子膨張弁４に制御パルスを与えて所定開度ずつ開いて行き、冷媒循環流量を増大させて冷媒の過熱を防止する。
【００２６】
一方、電子膨張弁４の過絞りや室内熱交換器５の分流の悪化等により室内熱交換器５の中間部が過熱して正確な蒸発温度を検出できない場合には、蒸発器入口温度Ｔｃｊの方が蒸発器中間部温度Ｔｃよりも低くなる（Ｔｃｊ＜Ｔｃ）ので、この蒸発器入口温度Ｔｃと圧縮機吸込温度Ｔｓとの差（Ｔｓ−Ｔｃ）が過熱度として求められ、さらに、この過熱度が過熱度目標値βになるように冷媒流量制御装置１１により電子膨張弁４の開度が所定開度ずつ開かれて、冷媒循環流量を増大させ、冷媒の過熱を防止する。
【００２７】
したがって、この空気調和機１によれば、冷房運転時、室内熱交換器５の中間部が過熱しても、その過熱を防止することができる。したがって、その中間部の再過熱も防止することができるので、その再過熱による電子膨張弁４の開閉の繰返しによる冷凍サイクルの不安定の発生を未然に防止することができる。
【００２８】
また、冷媒過熱度を算出する場合には、室内熱交換器５の中間部の蒸発器中間部温度Ｔｃを使用する場合の過熱度目標値αを、この蒸発器中間部温度Ｔｃよりも高い蒸発器入口温度Ｔｃｊを使用する場合の過熱度目標値βよりも大きい値（α＞β）に設定しているので、最適な過熱度制御を行なうことができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記冷凍サイクルとほぼ同様の冷凍サイクルを具備した冷凍装置や、上記空気調和機１に四方弁を設けて冷暖房自在に構成された空気調和機等の冷凍サイクル装置に適用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、冷房運転時に蒸発器として作用する室内熱交換器の中間部温度Ｔｃとその入口温度Ｔｃｊとの低い方と圧縮機吸込側温度Ｔｓとの温度差（Ｔｓ−ＴｃまたはＴｃｊ）の過熱度に基づいて過熱度制御を行なうので、膨張弁の過絞りや冷房運転時の室内熱交換器の分流の悪化等により室内熱交換器の中間部が過熱して正確な蒸発温度を検出できない場合においても、室内熱交換器の入口温度に基づいて過熱度制御を行なうことができる。
【００３１】
このために、室内熱交換器の中間部が再び過熱するのを防止することができるので、この中間部の再過熱による膨張弁の開閉の繰返しや、そのための冷凍サイクルの不安定を防止ないし低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル図。
【符号の説明】
１  空気調和機
２  圧縮機
３  室外熱交換器
４  電子膨張弁
５  室内熱交換器
６  冷媒配管
７  圧縮機吸込温度センサ
９  蒸発器入口温度センサ
１０  蒸発器中間部温度センサ
【図１】
0004252184.tif 000002