JP2014119159A - 冷凍システム装置および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】運転状態に応じた冷媒量に調整する冷凍システム装置において、室外機の設置環境や冷凍装置の運転状態が変化した場合でも、常に安定した制御が行えるようにする。
【解決手段】冷媒量を調整する冷凍システム装置において、運転状態の変化に応じて流量調整装置の開口面積を調整するとき、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の時間変化が所定値の範囲内になるまで、前記開口面積の調整動作を待機し、前記時間変化が所定値の範囲内になったときに冷凍装置が安定したと判断して、前記流量調整装置の開口面積の調整動作を開始することで、常に安定した制御を行なう。
【選択図】 図４

Description

本発明は、冷媒回路を循環する冷媒の量を調整するレシーバ及び流量調整装置を備えた冷凍システム装置およびこれを備えた空気調和機に関するものである。

この種の空気調和機として、特許文献１には、圧縮機、凝縮器、高圧側絞り装置、レシーバ、低圧側絞り装置、および蒸発器が順次配管で接続されてなる冷凍システム装置が開示されている。この冷凍システム装置では、冷房運転と暖房運転とで冷媒回路を流れる最適な冷媒量が異なってくるので、冷房または暖房等の運転状態に応じて冷媒を最適な冷媒量で循環させるために、冷媒を溜めるレシーバとその両側に絞り装置とを設け、絞り装置の開口面積を変化させることで、レシーバに冷媒を溜めたり、レシーバから冷媒回路に冷媒を戻したりして、循環する冷媒量を調整している。

そして、特許文献１では、冷凍装置の運転状態を検出するために、冷凍サイクルの過冷却特性値を検出する過冷却検出部と、過熱特性値を検出する過熱検出部とが設けられ、制御部では、過冷却検出部および過熱検出部の各検出結果を目標値に近付けるように、高圧側および低圧側の絞り装置の開口面積を調整することで、常に運転効率の良い冷凍サイクル状態で安定した運転状態を維持する、経済的でかつ信頼性の高い冷凍システム装置およびその制御方法が開示されている。

さらに、特許文献１では、冷凍システム装置の運転状態が変化した後、冷凍サイクルの安定化のために、圧縮機の吐出温度が所定温度以上になったとき、あるいは所定時間経過後に高圧側および低圧側の絞り装置の開口面積を制御する方法が採用されている。

特許第3334507号公報

ところで、特許文献１では、室外機の設置環境や圧縮機の回転数の変化が考慮されていないため、冷媒量可変制御が不安定になるおそれがあった。すなわち、一般に、圧縮機や室外熱交換器を内装する室外機の設置環境（例えば外気温）が変化すれば、圧縮機の冷媒吐出温度も変化する。例えば、外気温が高くなれば圧縮機の冷媒吐出温度も高くなる。また、圧縮機の回転数が変化すれば圧縮機の冷媒吐出温度も変化することになる。例えば、圧縮機の回転数が高くなれば、圧縮機からの冷媒吐出温度も高くなる。

このような室外機の設置環境や圧縮機の回転数の変化により、圧縮機の吐出温度が変化し、これに伴って、冷凍サイクルの安定化に要する時間も変化すると考えられる。しかし、特許文献１においては、絞り装置の開口制御を行なう前の待機時間（所定時間）を一定にしているので、この所定時間を短く設定すれば、外気温の変化や圧縮機の回転数の変化に伴い、いまだ安定した運転状態になっていない状態で絞り装置の開口面積を制御することになる可能性がある。また、一般的には、安全性を考慮した待機時間を画一的に決める場合、どうしても長い所定時間を設定してしまう。そのため、余分な待機時間となる可能性もあり、良好な運転状態を効率良く上げることができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑み、運転状態に応じて冷媒量を調整することで、運転効率を改善し、この場合、室外機の設置環境や冷凍サイクルの運転状態の変化が発生した場合でも、常に安定した制御が行えるようにした冷凍システム装置および空気調和機の提供を目的としている。

上記目的を達成するため、本発明では、圧縮機、凝縮器、高圧側流量調整装置、レシーバ、低圧側流量調整装置、および蒸発器が順次配管で接続されて構成された冷凍装置と、冷凍装置の過冷却特性値を検出する過冷却検出部と、冷凍装置の過熱特性値を検出する過熱検出部と、前記過冷却検出部および過熱検出部の各検出結果を目標値に近付けるように、前記高圧側流量調整装置および低圧側流量調整装置の開口面積を調整する制御部とを備え、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出部と、圧縮機の回転数を検出する回転数検出部と、外気温を検出する外気温検出部とが設けられ、前記制御部では、冷凍装置の運転状態の変化に応じて前記高圧側流量調整装置および／または低圧側流量調整装置の開口面積を調整するとき、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の時間変化が所定値の範囲内になるまで、前記開口面積の調整動作を待機し、前記時間変化が所定値の範囲内になったときに冷凍装置が安定したと判断して、前記流量調整装置の開口面積の調整動作を開始することを特徴とする。

本発明によると、冷凍装置の運転状態が変化した後、高圧側および/または低圧側流量調整装置の開口面積を制御する際に、吐出温度と回転数と外気温から構成される任意の式から求めた飽和曲線を用いて安定性を判定しているので、従来に比べて信頼性の高い冷凍システム装置を提供することができる。

本発明の実施形態である冷房運転時の冷凍システム装置の構成図である。 同じく暖房運転時の冷凍システム装置の構成図である。 流量調整装置の開口面積の制御フローチャートである。 同じく安定化判定のフローチャートである。 冷凍システム装置のモリエール線図である。 （ａ）〜（ｃ）は判定フロー用の式を作成するときの参照グラフである。 （ａ）（ｂ）は図６に続いて判定フロー用の式を作成するときの参照グラフである。

以下、本発明を空気調和機の冷凍システム装置に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。図１は冷房運転時の冷凍システム装置の構成図であり、図２は暖房運転時の冷凍システム装置の構成図である。

図１，２に示すように、本実施形態の空気調和機の冷凍システム装置は、１つの室内機１と１つの室外機２とを冷媒配管３により接続したもので、室外機２側には、圧縮機４、冷媒の流路を切り替える四方弁５、室外熱交換器６及び絞り装置７を備え、室内機１には、室内熱交換器８を備えている。また、図示しないが、室内熱交換器に対面して室内ファンが配置され、また、室外熱交換器に対面して室外ファンが配置される。

この冷凍システム装置において、冷房運転時には、図１に示すように、圧縮機４から吐出された冷媒は、四方弁５から室外熱交換器６、絞り装置７、室内熱交換器８を通って圧縮機４に戻る順方向の流れとなる。また、暖房運転時には、図２に示すように、圧縮機４から吐出された冷媒は、四方弁５から室内熱交換器８、絞り装置７、室外熱交換器６を通って圧縮機４に戻る逆方向の流れとなる。

したがって、本例の冷凍システム装置において、冷房運転時には室外熱交換器６が凝縮器として機能し、室内熱交換器８が蒸発器として機能する。暖房運転時には、室内熱交換器８が凝縮器として機能し、室外熱交換器６が蒸発器として機能する。このような冷房運転時及び暖房運転時の冷凍システム装置は、可逆サイクルの冷媒回路であり、冷媒の流れ方向は、図１，２の矢印で示すように、圧縮機４、四方弁５、凝縮器、絞り装置７、蒸発器の順を追って流れ、冷媒回路１０が構成される。

なお、本例では、図１及び図２に示すように、室外熱交換器６と並列に冷媒回路１０の冷媒の一部を圧縮機側に戻す開閉弁１１付きのバイパス路１２が接続されているが、これら開閉弁付きバイパス路がない冷媒回路であってもよい。

そして、本例では、冷媒回路１０を流れる冷媒の流量を調整する流量調整部１３が、
絞り装置７と並列に接続されて、冷媒回路１０に流れる冷媒を最適な流量となるように制御される。流量調整部１３は、絞り装置７の前後の高圧側から低圧側に流れる冷媒の圧力を利用して冷媒を溜めるレシーバ１４と、冷媒回路１０における絞り装置７の高圧側分岐部とレシーバ１４とを接続する高圧側の連結管、および、前記冷媒回路１０における絞り装置７の低圧側の分岐部とレシーバ１４とを接続する低圧側の連結管の夫々に介在される高圧側及び低圧側の流量調整装置１５，１６とを備えている。

これらの流量調整装置１５，１６は、その開口面積を調整することにより、レシーバ１４に溜まる冷媒量を調整し、冷媒回路１０に流れる冷媒の流量を最適な流量に調整する。流量調整装置１５，１６は、膨張弁や絞り装置７と同様に、冷媒が通る開口の面積を可変して、レシーバ１４に入る冷媒量を調整する機能を有している。

本例では、絞り装置７と並列に流量調整部１３を接続した例を示したが、これに限らず、レシーバ１４と高圧側および低圧側の流量調整装置１５，１６とからなる流量調整部のみを備え、絞り装置７を設けない冷凍システム装置であってもよい。

本例のように、絞り装置７と流量調整部１３とを並列接続した冷凍システム装置では、通常、運転初期段階で絞り装置７を初期設定の開口面積で起動し、これにより冷凍装置の冷媒圧力等が安定した段階で、流量調整部１３の流量調整装置１５，１６の開口面積を調整する制御が行われる。すなわち、起動時の外気温や設定温度により、絞り装置７の絞り量を予め設定された値で制御し、その後、外気温の変化や室温の変化に応じて圧縮機の回転数を可変する場合など、冷凍装置の運転状態を可変する場合には、冷媒回路１０を循環する冷媒を最適な冷媒量に微調整するために、流量調整装置１５，１６の開口面積を制御してレシーバ１４に溜める冷媒量を調整する。すなわち、大まかな制御は絞り装置７で行い、細かい制御は流量調整装置１５，１６で行なうことになる。したがって、各目的に応じて絞り装置７および流量調整部１３を制御する。

そして、本例では、上記のような運転状態を可変する必要性が生じ、高圧側および／又は低圧側の流量調整装置の開口面積を微調整する必要がある場合において、冷凍装置の運転状態が安定してから、流量調整装置の開口面積を調整しようとするものである。

すなわち、本例の制御部２０では、圧縮機４の吐出温度と外気温との温度差の時間変化が所定値の範囲内になるまで、流量調整装置１５，１６の開口面積の調整動作を待機し、前記時間変化が所定値の範囲内になったときに冷凍装置が安定したと判断して、前記流量調整装置１５，１６の開口面積の調整動作を開始する。

以下、具体的構成を例示する。なお、冷媒は冷房運転時と暖房運転時とでは可逆サイクルで流れるため、高圧側及び低圧側の流量調整装置１５，１６は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れる方向が異なることになる。すなわち、流量調整部１３では、図１に示すように、絞り装置７の室外熱交換器６側の連結管に介在される第１の流量調整装置１５と、絞り装置７よりも室内熱交換器８側の連結管に介在される第２の流量調整装置１６とを備えているが、冷房運転サイクル等、右から左へ向かう冷媒の流れがあるとき、第１の流量調整装置１５は高圧側の流量調整装置として機能し、第２の流量調整装置１６は低圧側の流量調整装置として機能する。また、図２に示すように、暖房運転サイクル等、左から右へ向かう冷媒の流れがあるとき、第２の流量調整装置１６は高圧側の流量調整装置として機能し、第１の流量調整装置１５は低圧側の流量調整装置として機能する。

絞り装置７は、冷媒回路１０の凝縮、蒸発圧力を調整するもので、その流路の前後に圧力差が生じる。この圧力差を利用して、流量調整部１３のレシーバ１４に冷媒回路１０内の冷媒の一部を凝縮させて溜め、また、レシーバ１４内の冷媒を冷媒回路に戻すようにしている。

図１に示す冷房運転サイクルの冷媒回路１０では、圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器として機能する室外熱交換器６で熱交換された後、絞り装置７を通って減圧され、ガス冷媒となって蒸発器として機能する室内熱交換器８に入り、ここで熱交換されて圧縮機４に戻る。図２に示す暖房運転サイクルの冷媒回路１０では、圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器として機能する室内熱交換器８で熱交換された後、絞り装置７を通って減圧され、ガス冷媒となって蒸発器として機能する室外熱交換器６に入り、ここで熱交換されて圧縮機４に戻る。

このような冷房運転サイクル及び暖房運転サイクルにおいて、流量調整部１３では、高圧の液冷媒が高圧側の流量調整装置から入り、減圧されて液冷媒の状態でレシーバ１４に溜められる。減圧される程度は流量調整装置１５，１６の開度（開口面積）に影響される。一方、レシーバ１４内の液冷媒は接続口から低圧側の流量調整装置に入り、減圧されてガスと液との混合冷媒となり、冷媒回路１０に戻される。

図１に示す冷房運転サイクルにおける冷媒の流れの場合、第１の流量調整装置１５が高圧側の流量調整装置となり、第２の流量調整装置１６が低圧側の流量調整装置となる。また、図２に示す暖房運転サイクルにおける冷媒の流れの場合、第２の流量調整装置１６が高圧側の流量調整装置となり、第１の流量調整装置１５が低圧側の流量調整装置となる。

図５は本実施形態における冷凍システム装置のモリエール線図である。図中、Ａ−Ｄおよびａ−ｄは冷凍サイクルの各位置における各部冷媒の特性状態値を説明するために付された符号である。この冷凍システム装置では、圧縮機４に吸入された冷媒（Ａの状態）が圧縮機４で圧縮され（Ｂの状態）、凝縮器（冷房運転では室外熱交換器６、暖房運転では室内熱交換器８）で凝縮されて液冷媒（Ｃの状態）となり、絞り装置７により絞られて圧力が下がり（Ｄの状態）、蒸発器（冷房運転では室内熱交換器、暖房運転では室外熱交換器）で蒸発して、再び圧縮機４へ吸入される（Ａの状態）。

このとき、絞り装置７の絞り量や流量調整装置１５，１６の開口面積が変化すると、凝縮圧力および蒸発圧力が変化し、凝縮器の出口側冷媒の過冷却度および圧縮機４の吸入側の冷媒過熱度が変化する。また、外気温の変動や室温の変化に合わせて圧縮機の回転数を可変した場合や、外気温の変動によって圧縮機の冷媒の吐出温度も変動することになる。このような変動要因により圧縮機の回転数を可変させた場合や上述のように絞り装置や流量調整装置の開口面積を変化させると、凝縮器出口側の冷媒の過冷却度および圧縮機の吸入側の冷媒過熱度が変化し、図５に示すモリエール線図が変化することになる。

そこで、本例では、冷凍装置の過冷却特性値を検出する過冷却検出部と、冷凍装置の過熱特性値を検出する過熱検出部と、前記過冷却検出部および過熱検出部の各検出結果を目標値に近付けるように、前記高圧側の流量調整装置および低圧側の流量調整装置の開口面積を調整し、冷媒流量を最適なものに制御する制御部２０とが設けられている。

過冷却検出部は、凝縮器の出口側温度を検出する温度検出センサと、凝縮器中央付近の温度を検出する中央温度検出センサとの組み合わせから構成され、両温度センサから検出された温度の偏差値を過冷却度とする。凝縮器中央付近の温度を検出するのは、この付近の温度が凝縮器の冷媒圧力と対応した冷媒の飽和温度に相当すると考えられるからである。

過熱検出部は、蒸発器の入口側温度を検出する温度センサと蒸発器の出口側温度を検出する温度センサとの組み合わせから構成され、両温度センサから検出された温度の偏差値を冷媒過熱度とする。

なお、室外熱交換器６および室内熱交換器８は、冷媒の流れる方向により、凝縮器または蒸発器になるので、図１および図２においては、室外熱交換器６または室内熱交換器８の出入口および中央付近に温度センサ２２〜２７を図示するにとどめた。したがって、冷房運転サイクルや暖房運転サイクルに応じて、各温度センサ２２〜２７からの温度情報を集め、流量調整装置１５，１６の開口面積を調整することになる。

制御部２０は、一般的なマイクロコンピュータから構成され、過冷却検出部および過熱検出部の各検出結果を予め記憶された目標値に近付けるように、高圧側の流量調整装置および／または低圧側の流量調整装置の開口面積を調整し、冷媒流量を最適なものに制御している。

さらに、制御部２０では、圧縮機４の吐出温度を検出する吐出温度検出部３０と、圧縮機４の回転数を検出する回転数検出部３１と、室外機の設置環境を検出するために外気温を検出する外気温検出部３２とが設けられ、これらの検出情報に基づいて、冷凍装置が安定か否かを判定するようにしている。吐出温度検出部３０は、本来的には圧縮機の吐出側で冷媒流路に設置されるものであるが、本例では、代替処置として、圧縮機４の吐出管の外面側に設置し、吐出管表面温度を検出するようにしている。本例の圧縮機の回転数検出部３１は、圧縮機モータのロータ位置を検出することにより回転数を検出している。さらに、外気温検出部３２は、室外機から外部に露出した温度センサにより外気温を検出するようにしている。

そして、制御部２０では、冷凍装置の運転状態の変化に応じて高圧側の流量調整装置および／または低圧側の流量調整装置の開口面積を調整するとき、圧縮機４の吐出温度、圧縮機４の回転数及び外気温を入力して、圧縮機４の吐出温度と外気温との温度差の時間変化が所定値の範囲内になるまで、流量調整装置１５，１６の開口面積の調整動作を待機させ、前記時間変化が所定値の範囲内になったときに冷凍装置が安定したと判断して、前記流量調整装置の開口面積の調整動作を開始するようにしている。

具体的には、制御部２０は、圧縮機の回転数、圧縮機の吐出温度および外気温をパラメータとして、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の関数式を設定記憶しておき、この関数式を用いて冷凍装置の安定性を判断する。

制御部２０における流量調整装置１５，１６の開口面積の調整は、以下のように行われる。まず、凝縮器出口の冷媒過冷却度および圧縮機４の吸入冷媒過熱度の目標値と両者の測定値もしくは推定値との偏差値を制御部２０で演算して求め、この求めた偏差値と、高圧側の流量調整装置および低圧側の流量調整装置の開口面積の変化割合とを対応付ける関係式を、理論および実験結果から予め作成して記憶させているので、この関係式から各測定値と各目標値との過冷却度および過熱度の偏差値に基づいて、各流量調整装置４の開口面積の変化割合を演算し、この演算結果から高圧側流量調整装置および低圧側流量調整装置の開口面積を制御部で制御するようにする。このようにして、凝縮器出口の冷媒過冷却度と圧縮機の吸入冷媒過熱度の両者を予め設定された冷凍装置の運転状態に対応した目標値に近付けることができる。

次に、冷凍装置の安定性を判断する制御は以下のように行われる。図３は全体処理の流れを示す全体フローチャートである。冷凍サイクルの状態特性値を示す圧縮機吸入冷媒過熱度と凝縮器出口冷媒過冷却度を制御する場合、まず、圧縮機４の運転が開始されると、予め試験結果または計算結果から設定された初期起動開口面積になるように絞り装置７の絞り量を調整する（Ｓ１）。

次に、冷凍装置の運転状態の変化に応じて高圧側の流量調整装置および／または低圧側の流量調整装置の開口面積を調整するとき、冷凍装置の安定性の判定処理を行なう（Ｓ２）。安定性の判定処理後に安定か否かを判断し（Ｓ３）、その結果、冷凍装置安定と判断されたならば、流量調整装置１５，１６の開口面積を制御し、冷凍システムの運転状態に応じて、冷凍サイクルの状態特性値、例えば圧縮機の吸入冷媒過熱度と凝縮器出口の冷媒過冷却度を、冷凍システムの運転効率が最も良くなるように、予め試験して求められた試験結果または計算結果から求められた各部の冷媒状態量の目安となる圧縮機の吸入冷媒過熱度及び凝縮器出口の冷媒過冷却度の目標値を演算し、その目標値になるように、高圧側の流量調整装置および／または低圧側の流量調整装置の開口面積を制御する（Ｓ４）。この処理は吸入冷媒過熱度及び凝縮器出口の冷媒過冷却度の目標値になるまで続けられる（Ｓ５）。

そして、運転状態が変化したか否かを判断し（Ｓ６）、運転状態が変化した場合、ステップＳ２に戻って安定性判定処理を行ない（Ｓ２）、以後、冷凍装置が安定と判断されたならば、流量調整装置１５，１６の開口面積を制御する処理を繰り返す（Ｓ４〜Ｓ６）。

図４は安定化判定処理のフローチャートである。図４に示すように、まず、安定性判定処理においては、圧縮機の吐出管表面温度の時間的変化を実測し、予め設定記憶された関数式Ａ１と実測値とから近似式Ａ２を作成し（Ｓ７）、近似式Ａ２に外気温および圧縮機の回転数を入力する（Ｓ８）。そして、圧縮機４の吐出温度と外気温との温度差ΔTの時間変化が所定値δの範囲内か否かを判定する（Ｓ９）。この処理を繰り返し、温度差ΔTの時間変化が所定値δの範囲内になったときに冷凍装置が安定したと判断して（Ｓ１０）、安定化判定処理を終了し、図３のステップＳ３に戻って、安定と判断した後、流量調整装置１５，１６の開口面積の調整動作を開始する。

近似式Ａ２の具体的作成手順を図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。ステップＳ１１では、外気温Tout1のときに回転数f1、回転数f2で回転させたときの安定時吐出管表面温度Td11、Td12、および回転数f2で回転させたときの吐出管表面温度の時間変化を測定する。図６（ａ）は縦軸に吐出管表面温度と外気温との温度差ΔＴを、横軸に時間ｔを表わしたグラフである。図６（ａ）のグラフには、圧縮機を回転数f2で回転させたときの［吐出管表面温度−外気温の温度差］の実測値（×印）と、参考までに、圧縮機を回転数f1で回転させたときの［吐出管表面温度−外気温の温度差］の実測値（●印）と、回転数f1で回転させた場合の［安定時吐出管表面温度Td11−Tout］をΔT1として、回転数f2で回転させた場合の［安定時吐出管表面温度Td12−Tout］をΔT2として表わす。Toutは任意の外気温を示す。吐出管表面温度は圧縮機の冷媒の吐出温度を検出するためのもので、吐出温度センサによって検出される。このプロットした実測値から明らかなように、温度差関数ΔＴ（ｔ）は、時間の経過と共にそれぞれΔＴ１およびΔＴ２に収束する形になる。

そこで、数式１に示す関数式Ａ１を作成し、これを制御部２０の記憶部に記憶しておく。関数式Ａ１は圧縮機の回転数による変化率を加味した式である。

この関数式Ａ１を使って安定化の判定処理を行なう。ステップＳ１２では、数式１に示す所定回転数としてf=f2を代入して数式２を得る。数式２は数式１から作成される圧縮機４の吐出温度と外気温との温度差ΔTの時間変化曲線の上限値を表わす。

ΔT(t)：吐出管表面温度−Tout
f：任意の回転数
f1：回転数1
f2：回転数2
τ：パラメータ

ステップＳ１３では、ステップＳ１１の測定結果と最小二乗法によりパラメータτを決定する。図５（ｂ）は回転数f2におけるΔT2の時間変化曲線である。この図から明らかなように、パラメータτの値により飽和曲線の傾きが大きく異なる。図６（ｂ）には、τ＝１．５、τ＝３．５、τ＝７．０の三種類の曲線を例示している。図６（ｂ）では、プロットした測定値に最も近似する曲線として、パラメータτ＝３．５の曲線が挙げられる。

同様にして、ステップ１４では、数式１の所定回転数f＝f1として数式１から数式３を作成する。ステップ１１での測定結果からパラメータτを決定する。そして、図６（ａ）でプロットした測定値に最も近似する曲線を作成する。図６（ｃ）は回転数ｆ２と回転数ｆ１とで作成された飽和曲線を点線で示す。回転数ｆ２による曲線は上限値を表わし、回転数ｆ１による曲線は下限値を表わす。両曲線で挟まれた領域内で、数式１で作成される飽和曲線は回転数ｆによって変化する。したがって、数式１の関数式Ａ１を呼び出し、回転数ｆを代入して時間と共に変化する実測値が、所定の温度差ΔＴに収束するときを探し出す。

数式３はこれまでの手順により値が決まった項をアンダーラインにより示す。この数式３は未知数（回転数）ｆによって曲線が変わることを示している。

ステップＳ１５以降では、数式３のΔＴ（ｔ）において、外気温が圧縮機の吐出温度に及ぼす影響を加味して、ΔＴ１及びΔT2を補正することによって、より正確な近似式Ａ２を得ようとするものである。すなわち、ステップＳ１５では、外気温をTout2に変え、回転数ｆ１と回転数ｆ２で回転させたときの安定時吐出管表面温度Td21,Td22の時間変化を測定する。そして、ステップＳ１６では、回転数ｆ＝ｆ１の測定結果を数式４に代入し、また、ステップＳ１７では、回転数ｆ＝ｆ２の測定結果を数式５に代入する。数式４および数式５は、外気温による変化率を加味した式である。

そして、ステップＳ１８では、数式４および数式５のΔT1およびΔT2を数式１に代入して数式６を作成する。太字で表わされるΔT2およびΔＴ1は、ステップＳ１６で得られた数式４、ステップＳ１７で得られた数式５を使用して、数式１を作成している。図７（ａ）はこのときの数式４および数式５による補正幅をもった飽和曲線を示す。すなわち、外気温によって飽和曲線も変わることを示している。

そして、数式６を用いて安定状態か否かの判定を行なう。具体的には、任意の回転数ｆと外気温Toutをそれぞれ代入した数式１において、ΔT（t）の時間変化率が閾値δよりも小さくなったときに安定状態とする（図７（ｂ）参照）。閾値δは、例えば、±０．１℃／minとしてもよい。±０．１℃／minはあくまでも例示であって、これに限定されるものではない。

以上の実施形態の説明から明らかなように、本発明は、圧縮機、凝縮器、高圧側流量調整装置、レシーバ、低圧側流量調整装置、および蒸発器が順次配管で接続されて構成された冷凍装置と、冷凍装置の過冷却特性値を検出する過冷却検出部と、冷凍装置の過熱特性値を検出する過熱検出部と、前記過冷却検出部および過熱検出部の各検出結果を目標値に近付けるように、前記高圧側流量調整装置および低圧側流量調整装置の開口面積を調整する制御部とを備え、前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出部と、圧縮機の回転数を検出する回転数検出部と、外気温を検出する外気温検出部とが設けられ、前記制御部では、冷凍装置の運転状態の変化に応じて前記高圧側流量調整装置および／または低圧側流量調整装置の開口面積を調整するとき、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の時間変化が所定値の範囲内になるまで、前記開口面積の調整動作を待機し、前記時間変化が所定値の範囲内になったときに冷凍装置が安定したと判断して、前記流量調整装置の開口面積の調整動作を開始することを特徴とする。

上記構成によると、冷凍装置の運転状態の変化に応じて前記高圧側流量調整装置および／または低圧側流量調整装置の開口面積を調整するとき、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の時間変化が所定値の範囲内になるまで、前記開口面積の調整動作を待機し、前記時間変化が所定値の範囲内になったときに冷凍装置が安定したと判定して、前記開口面積の調整動作を開始するので、従来に比べて信頼性の高い冷凍システム装置を提供することができる。

また、制御部は、圧縮機の回転数、圧縮機の吐出温度および外気温をパラメータとして、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の関数式を設定記憶しておき、この関数式を用いて冷凍装置の安定性を判断する構成を採用することができる。

上記構成によると、予め記憶した関数式に基づいて、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の時間変化が所定値以内に入るか否かで冷凍装置の安定性を判断しているので、従来のように、必要以上に安定待ち時間を採る必要がなく、かつ応答性も向上することができる。

また、本発明に係る冷凍装置において、高圧側流量調整装置、レシーバ及び低圧側流量調整装置からなる流量調整部と、凝縮器出口から蒸発器入口に至る流路の開口面積を変化させて過冷却度を変化させる絞り装置とが並列に接続された構成を採用してもよい。

なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 室内機
２ 室外機
３ 冷媒配管
４ 圧縮機
５ 四方弁
６ 室外熱交換器
７ 絞り装置
８ 室内熱交換器
１０ 冷媒回路
１１ 開閉弁
１３ 流量調整部
１４ レシーバ
１５ 第１の流量調整装置
１６ 第２の流量調整装置
２０ 制御部
２２〜２７ 温度センサ
３０ 吐出温度検出部
３１ 回転数検出部
３２ 外気温検出部

Claims (3)

1. 圧縮機、凝縮器、高圧側流量調整装置、レシーバ、低圧側流量調整装置、および蒸発器が順次配管で接続されて構成された冷凍装置と、冷凍装置の過冷却特性値を検出する過冷却検出部と、冷凍装置の過熱特性値を検出する過熱検出部と、前記過冷却検出部および過熱検出部の各検出結果を目標値に近付けるように、前記高圧側流量調整装置および低圧側流量調整装置の開口面積を調整する制御部とを備え、
   前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出部と、圧縮機の回転数を検出する回転数検出部と、外気温を検出する外気温検出部とが設けられ、
   前記制御部では、冷凍装置の運転状態の変化に応じて前記高圧側流量調整装置および／または低圧側流量調整装置の開口面積を調整するとき、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の時間変化が所定値の範囲内になるまで、前記開口面積の調整動作を待機し、前記時間変化が所定値の範囲内になったときに冷凍装置が安定したと判断して、前記流量調整装置の開口面積の調整動作を開始することを特徴とする冷凍システム装置。
2. 前記制御部は、圧縮機の回転数、圧縮機の吐出温度および外気温をパラメータとして、圧縮機の吐出温度と外気温との温度差の関数式を設定記憶しておき、この関数式を用いて冷凍装置の安定性を判断することを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム装置。
3. 前記冷凍装置において、高圧側流量調整装置、レシーバ及び低圧側流量調整装置からなる流量調整部と、凝縮器出口から蒸発器入口に至る流路の開口面積を変化させて過冷却度を変化させる絞り装置とが並列に接続された請求項１又は２に記載の冷凍システム装置。

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