JP2016142419A - 空気調和機及び空気調和方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機が排出する冷媒量が少ないときでも安定した制御を可能とすることを課題とする。
【解決手段】冷媒を、アキュムレータ１０３へ送られる第１の冷媒、及び、膨張弁へ送られる第２の冷媒に分流する分岐部１１５と、第２の冷媒の流量を調整する過冷却用膨張弁１１０と、第１の冷媒と、第２の冷媒との間で熱交換を行うことにより、第２の冷媒を過冷却する過冷却熱交換器１０９と、過冷却熱交換器１０９の出口における冷媒の温度と、圧縮機１０４から吐出された冷媒の圧力とを基に、過冷却熱交換器１０９出口における冷媒の過冷却度を算出し、該算出した冷媒の過冷却度を基に、過冷却用膨張弁１１０を制御することにより、第１の冷媒の流量を調整する制御装置３００と、を有することを特徴とする
【選択図】図１

Description

本発明は、過冷却熱交換器を有する空気調和機及び空気調和方法の技術に関する。

室内機と室外機とを接続する接続ガス配管が長くなる空気調和システム（以下、空調システムと称する）での冷房運転時において、蒸発器に流れる冷媒と、蒸発器に流れずアキュムレータ上流に直接流れる冷媒とに分け、各冷媒を過冷却熱交換器に通すことが知られている。過冷却熱交換器は、蒸発器に流れる冷媒と、蒸発器に流れずアキュムレータ上流に直接流れる冷媒との間で熱交換を行う。具体的には、蒸発器へ流れる冷媒は過冷却され、アキュムレータ上流に直接流れる冷媒は熱を与えられ、飽和蒸気となる。過冷却熱交換器を使用することにより、接続ガス配管に流れる、すなわち、蒸発器に流れる冷媒が過冷却されることで、冷媒循環量を少なくしても、所望の冷房能力が得られる。また、アキュムレータ上流に直接流れる冷媒が、飽和蒸気となることで、アキュムレータに冷媒を流しても液冷媒がアキュムレータにたまりにくくすることができる。このように、接続ガス配管に流れる冷媒循環量を少なくすることで、接続ガス配管における圧力損失を低減し、冷房能力の向上及び冷房消費電力の低減を図ることが知られている。

また、暖房運転時において、前記した過冷却熱交換器を用いることで、蒸発器に流れる冷媒循環量を少なくしても、所望の暖房能力を得、蒸発器の圧力損失を低減することで、暖房能力の向上及び暖房消費電力の低減を図ることが知られている。また、室外熱交換器の主膨張弁の小容量化によるコスト低減のために、過冷却熱交換器が用いられていることも広く知られている。
このような、蒸発器に流れる冷媒と、蒸発器に流れずアキュムレータ上流に直接流れる冷媒との流量調整は、圧縮機の吸入口側における冷媒の過熱度により行うのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３４５０６９号公報

ここで、圧縮機が排出する冷媒循環量が少なくなるほど、膨張弁前後の差圧が小さくなり、蒸発機出口の過熱度が不安定になる。ここで、過熱度が不安定になるとは、冷媒の過熱度の値が上下にぶれることをいう。特許文献１に記載の技術のように、過熱度によって蒸発器に流れる冷媒と、蒸発器に流れずアキュムレータ上流に流れる冷媒との流量調整が行われると、過熱度の不安定性により、各流量も不安定となってしまう。このようになると、過冷却熱交換器から、アキュムレータ上流に過度に冷媒が流れてしまい、アキュムレータがオーバーフローを起こしてしまうおそれがある。アキュムレータのオーバーフローが生じると、圧縮機の吸入口に液冷媒を戻すことになり、圧縮機の故障の原因となる。特に暖房運転においては、過冷却熱交換器に流れる冷媒量も少なくなることが多いため、圧縮機の吸入口における過熱度が不安定になりやすい傾向にある。

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、圧縮機が排出する冷媒量が少ないときでも安定した制御を可能とすることを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明は、冷凍サイクルにおいて、凝縮器から膨張弁及び蒸発器へと向かう第２の冷媒を膨張弁の手前で分流して、第１の冷媒とし、過冷却熱交換器の出口における冷媒の過冷却度を基に、第１の冷媒の流量を調整することを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機が排出する冷媒量が少ないときでも安定した制御を可能とすることができる。

第１実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。 本実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。 第１実施形態に係る制御動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。 第２実施形態に係る制御動作を示すフローチャート（その１）である。 第２実施形態に係る制御動作を示すフローチャート（その２）である。

次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

《第１実施形態》
［空気調和機の構成］
図１は、第１実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。
なお、図１において、一点鎖線の矢印は情報の流れを示している。
図１の空気調和機Ｚにおいて、室外ユニット（室外機）１００は、アキュムレータ１０３、圧縮機１０４、圧力センサ１０５、四方弁１０６、室外側ガス阻止弁１０７、室外側液阻止弁１０８、過冷却熱交換器（熱交換部）１０９、過冷却用膨張弁（流量調整部、流量調整弁）１１０、室外膨張弁（膨張弁）１１１、室外熱交換器１１２を、冷媒配管によって順次接続した冷凍サイクルを有する。

また、室外ユニット１００は、室外ユニット送風機１１３、冷房時用サーミスタ（温度計測部）１０１、暖房時用サーミスタ（温度計測部）１０２が設けられている。また、空気調和機Ｚは、冷房時用サーミスタ１０１、暖房時用サーミスタ１０２、圧力センサ１０５から取得した値を基に、過冷却熱交換器１０９に流れる流量を過冷却用膨張弁１１０により調整する制御装置（制御部）３００を有している。
なお、冷房時用サーミスタ１０１は、冷房運転時における過冷却熱交換器１０９の出口における冷媒の温度（冷媒温度）を計測する。そして、暖房時用サーミスタ１０２は、暖房運転時における過冷却熱交換器１０９の出口における冷媒温度を計測する。

また、室内側ガス阻止弁２０１、室内熱交換器２０２、室内膨張弁（膨張弁）２０３、室内側液阻止弁２０４は、室内ユニット２００に配設される。また、この室内ユニット２００は、並列に複数台接続されてもよい。

四方弁１０６は、冷媒の流れの方向を切換えるための弁である。
暖房運転時において、この四方弁１０６は、圧縮機１０４の吐出側と室内熱交換器２０２とを接続し、圧縮機１０４の吸入側と室外熱交換器１１２とを接続するように、冷媒回路を切換える。
また、冷房運転時において、四方弁１０６は、圧縮機１０４の吐出側と室外熱交換器１１２とを接続し、圧縮機１０４の吸入側と室内熱交換器２０２とを接続するように、冷媒流路を切換える。

室内熱交換器２０２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器等である。この室内熱交換器２０２は、冷房運転時では冷媒の蒸発器として機能し、室内の空気を冷却する。また、室内熱交換器２０２は、暖房運転時では冷媒の凝縮器として機能し、室内の空気を加熱する。

室内膨張弁２０３及び室外膨張弁１１１は、室内熱交換器２０２と室外熱交換器１１２の間の冷媒配管に接続配置されている。この室内膨張弁２０３及び室外膨張弁１１１は、絞り開度が可変であり、冷房回路内に流れる冷媒の流量の調整等を行う。

室外熱交換器１１２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器等である。この室外熱交換器１１２は、そのガス側が四方弁１０６に接続され、液側が室外膨張弁１１１に接続される。室外熱交換器１１２は、冷房運転時では冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時では冷媒の蒸発器として機能する。

分岐部１１５は、冷媒を分流する。
過冷却熱交換器１１２は冷媒間で熱交換を行わせる。
分岐部１１５及び過冷却熱交換器１１２については後記する。

図１に示される空気調和機Ｚでは、冷房運転時には実線の矢印の方向に冷媒が循環し、暖房運転時には破線の矢印の方向に冷媒が循環する。

（冷房運転時の冷媒循環）
冷房運転時において、圧縮機１０４から吐出された高温高圧の冷媒は、冷房側に切り替えられた四方弁１０６を経由し、室外熱交換器１１２へ流入する。ここで、冷媒は室外ユニット１００が吸入する空気と熱交換する。これにより、冷媒は凝縮し液冷媒となる。この際、冷媒から空気に放熱がなされる。

室外熱交換器１１２から流出した液冷媒は、室外膨張弁１１１及び室内膨張弁２０３で膨張することにより、低温低圧の状態で室内熱交換器２０２へ流入する。室内熱交換器２０２は蒸発器として機能し、ここで室内ユニット２００が吸入する空気と熱交換することにより冷媒は蒸発し、ガス冷媒となる。この際、空気から冷媒に吸熱されることにより室内が冷房される。
なお、室外膨張弁１１１で膨張した冷媒は分岐部１１５で分流される。分流され、配管１１７に流入する冷媒（第１の冷媒）は、過冷却用膨張弁１１０を通過し、さらに、過冷却用膨張弁１１０で膨張することによる低圧低温の状態で、過冷却熱交換器１０９に流入する。この低圧低温の第１の冷媒と、分岐部１１５で分流されなかった冷媒（第２の冷媒）とが熱交換される。この熱交換の結果、第１の冷媒は飽和蒸気となる。
また、過冷却用膨張弁１１０は、第１の冷媒の流量を調整することで、第１の冷媒及び
第２の冷媒の流量を調整する。

また、熱交換の結果、第１の冷媒によって第２の冷媒は過冷却され、温度が低下する。また、第１の冷媒は、過冷却熱交換器１０９で吸熱し、蒸発した後、圧縮機１０４の入口側（ここでは、アキュムレータ１０３の入口側）で四方弁１０６からの第２の冷媒と合流する。アキュムレータ１０３が備えられていない場合、圧縮機１０４の入口側で、第１の冷媒と、第２の冷媒とが合流する。

（暖房運転時の冷媒循環）
暖房運転時では、四方弁１０６が切り替えられることにより、冷媒の流れの一部は、冷房運転時とは逆の流れとなる。すなわち、室内ユニット２００において冷媒が凝縮することで、冷媒から室内空気に放熱がなされることにより、室内の暖房がなされる。暖房運転の場合、過冷却熱交換器１０９から流出した冷媒（液）は分岐部１１５で分流される。そして、分流され、配管１１７に流入する冷媒（第３の冷媒：第１の冷媒に相当）が、過冷却用膨張弁１１０を通過した後、過冷却熱交換器１０９を通過する。そして、冷房運転時と同様に、第３の冷媒は、過冷却熱交換器１０９において、分流される前の冷媒との間で熱交換することで、吸熱し、蒸発することで気化する。
また、過冷却熱交換器１０９において、第３の冷媒と、分流される前の冷媒とが熱交換されることで、分流される前の冷媒は過冷却される。従って、分岐部１１５で分流されなかった冷媒である第４の冷媒（第２の冷媒に相当）は過冷却された状態である。

その後、第３の冷媒と、室外熱交換器１１２と四方弁１０６とを通過した第４の冷媒とは圧縮機１０４の入口側（ここでは、アキュムレータ１０３の入口側）で合流する。アキュムレータ１０３が備えられていない場合、圧縮機１０４の入口側で、第３の冷媒と、第４の冷媒とが合流する。
また、過冷却用膨張弁１１０は、第１の冷媒の流量を調整することで、第１の冷媒（第３の冷媒）及び第２の冷媒（第４の冷媒）の流量を調整する。
なお、本実施形態は、分岐部１１５は過冷却熱交換器１１２に対し室外熱交換器１１２側に備えられているが、過冷却熱交換器１１２に対し室内熱交換器２０２側に備えられてもよい。

［制御装置の構成］
図２は、本実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。適宜、図１を参照する。
制御装置３００は、メモリ３０１、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等の演算装置３０２、データ入力装置３０３及びデータ出力装置３０４を有する。
データ入力装置３０３は、冷房時用サーミスタ１０１、暖房時用サーミスタ１０２等から送られたデータを取得する。
データ出力装置３０４は、過冷却用膨張弁１１０等に開度データを送る。

メモリ３０１に格納されているプログラムが演算装置３０２によって実行されることにより、メモリ３０１には、処理部３１０、処理部３１０を構成する温度取得部３１１、圧力値取得部３１２、飽和温度算出部３１３、過冷却度算出部３１４、判定部３１５、弁制御部３１６、モード判定部３１７が具現化している。

温度取得部３１１は、冷房時用サーミスタ１０１、暖房時用サーミスタ１０２等から冷媒温度に関するデータを取得する。
圧力値取得部３１２は、圧縮機１０４から吐出した冷媒の圧力値に関するデータを圧力センサ１０５から取得する。
飽和温度算出部３１３は、圧力値取得部３１２が取得した圧力値を基に、冷媒液の飽和温度（冷媒液飽和温度）を算出する。
過冷却度算出部３１４は、飽和温度算出部３１３が算出した冷媒液飽和温度と、温度取得部３１１が取得した冷媒温度とを基に、冷媒の過冷却度を算出する。
判定部３１５は、過冷却度と、予め設定されている第１の設定値及び第２の設定値との大小関係を判定する。
弁制御部３１６は、判定部３１５による判定結果を基に、過冷却用膨張弁１１０の開度制御を行う。
モード判定部３１７は、現在の空気調和機Ｚの運転モードが冷房運転か、暖房運転かを判定する。

［フローチャート］
図３は、第１実施形態に係る制御動作を示すフローチャートである。適宜図１及び図２を参照する。
まず、ユーザが空気調和機ＺのスイッチをＯＮすることにより、冷房運転又は暖房運転（運転）が開始される（Ｓ１０１）。
次に、温度取得部３１１は、過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度（過冷却熱交換器出口温度）を取得する（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２において、温度取得部３１１は、冷房運転時では、冷房時用サーミスタ１０１から過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度を取得する。また、ステップＳ１０２において、暖房運転時では、温度取得部３１１は暖房時用サーミスタ１０２から過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度を取得する。

さらに、圧力値取得部３１２は、圧縮機１０４から吐出した冷媒の圧力値を圧力センサ１０５から取得する（Ｓ１０３）。
次に、飽和温度算出部３１３は、ステップＳ１０３で取得した圧力値と、冷媒の物性とを基に、高圧側（圧縮機１０４の吐出側）における冷媒液飽和温度を算出する（Ｓ１０４）。
続いて、過冷却度算出部３１４は、過冷却熱交換器１０９の出口（冷房運転時と暖房運転時とでは異なる）における過冷却度Ｖを算出する（Ｓ１０５）。冷房運転時では、ステップＳ１０２で冷房時用サーミスタ１０１により取得した過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度から、ステップＳ１０４で算出した冷媒液飽和温度を差し引くことにより過冷却度Ｖを算出する。また、暖房運転時では、過冷却熱交換器１０９の入口と出口とが逆になり、ステップＳ１０２で取得した暖房時用サーミスタ１０２により取得した過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度から、ステップＳ１０４で算出した冷媒液飽和温度を差し引くことにより過冷却度Ｖを算出する。

なお、ステップＳ１０２や、ステップＳ１０５において、現在の運転モードが冷房運転か、暖房運転かの判定は、モード判定部３１７により行われる。

次に、判定部３１５は、ステップＳ１０５で算出した過冷却度Ｖが予め定められている第１の設定値Ｖ１（所定の下限値）未満であるか否かを判定する（Ｓ１１１）。第１の設定値Ｖ１は、例えば、冷房運転時では１５℃であり、暖房運転時では５℃である。
ステップＳ１１１の結果、過冷却度Ｖが第１の設定値Ｖ１未満である場合（Ｓ１１１→Ｙｅｓ）、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０を開く方向に調整し（過冷却用膨張弁１１０：開、Ｓ１１２）、処理部３１０は、ステップＳ１０２へ処理を戻す。すなわち、ステップＳ１１２において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度より大きくする。なお、既に、過冷却用膨張弁１１０の開度が最大である場合、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。

ステップＳ１１１の結果、過冷却度Ｖが予め定められている第１の設定値Ｖ１以上である場合（Ｓ１１１→Ｎｏ）は、判定部３１５は、ステップＳ１０５で算出した過冷却度Ｖが予め定められている第２の設定値Ｖ２（所定の上限値）より大きいか否かを判定する（Ｓ１２１）。第２の設定値Ｖ２は、例えば、冷房運転時では２０℃であり、暖房運転時では１０℃である。ちなみに、第１の設定値Ｖ１≦第２の設定値Ｖ２である（第１の設定値Ｖ１と、第２の設定値Ｖ２とが同じ値でもよい）。
ステップＳ１２１の結果、過冷却度Ｖが第２の設定値Ｖ２より大きい場合（Ｓ１２１→Ｙｅｓ）、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０を絞る方向に調整し（過冷却用膨張弁１１０：閉、Ｓ１２２）、処理部３１０はステップＳ１０２に処理を戻す。すなわち、ステップＳ１２２において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度より小さくする。なお、既に、過冷却用膨張弁１１０の開度が最小である場合、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。
ステップＳ１２１の結果、過冷却度Ｖが第２の設定値Ｖ２以下である場合（Ｓ１２１→Ｎｏ）、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０を動かさないで保持し（過冷却用膨張弁１１０：保持、Ｓ１２３）、処理部３１０はステップＳ１０２に処理を戻す。すなわち、ステップＳ１２３において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。

本実施形態によれば、過熱度ではなく過冷却度を基に、過冷却用膨張弁１１０を制御することで、冷媒循環量が小さい場合でも安定した過冷却用膨張弁１１０の制御を行うことができる。
従って、図３に示す一連の処理を繰り返すことにより、空気調和機Ｚは冷房運転でも暖房運転でも効率よく過冷却熱交換器１０９における流量調整が可能となる。
また、本実施形態では、過冷却熱交換器１０９の両側に冷房時用サーミスタ１０１、暖房時用サーミスタ１０２が設置され、冷房運転時、暖房運転時で、どちらのサーミスタから取得した冷媒の温度を使用するかを切り替えている。このようにすることで、冷房運転時においても、暖房運転時においても、過冷却熱交換器１０９出口における冷媒温度を取得することができる。これにより、ヒートポンプ式の空気調和機Ｚでも、過冷却熱交換器１０９における流量調整が可能となる。

《第２実施形態》
［空気調和機の構成］
図４は、第２実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。
図４に示される空気調和機Ｚａは、図１で示される空気調和機Ｚと比較し、過冷却熱交換器１０９と室外膨張弁１１１と間にサブクーラ熱交換器１２１が追加されている。また、暖房時用サーミスタ１０２（図１）が省略され、代わりに、室外熱交換器１１２近傍の空気温度（外気温度）を計測する外気温サーミスタ（外気温度計測部）１１４が備えられている。その他の回路構成は、図１で示される空気調和機Ｚと同様であるので、同一の符号を付して説明を省略する。
このサブクーラ熱交換器１２１は、実線矢印の方向に冷媒が流れる冷房運転時には、凝縮器（室外熱交換器１１２）のサブクールを助長する効果がある。
また、サブクーラ熱交換器１２１は、破線矢印の方向に冷媒が流れる暖房運転時には、室外熱交換器１１２のドレンパン内の水の凍結を防止する効果がある。その一方で、暖房運転時において、このサブクーラ熱交換器１２１を通過する冷媒温度が外気温度を超える場合、サブクーラ熱交換器１２１で放熱が行われてしまい熱ロスが発生してしまうデメリットがある。

［制御装置の構成］
なお、制御装置３００の構成は、以下の点以外は第１実施形態と同様であるので、ここでは図示及び説明を省略する。
（１）温度取得部３１１が、冷房時用サーミスタ１０１から冷媒の温度に関するデータを取得するとともに、外気温サーミスタ１１４から外気温に関するデータを取得する。
（２）判定部３１５が、冷房運転時では、過冷却度と、予め設定されている第１の設定値及び第２の設定値との大小関係を判定するとともに、暖房運転時では、外気温と、冷房時用サーミスタ１０１から得られた冷媒温度との大小関係を判定する。

［フローチャート］
図５及び図６は、第２実施形態に係る制御動作を示すフローチャートである。適宜、図４及び図５を参照する。
前記したように、図４に示される空気調和機Ｚａは、暖房運転時に、サブクーラ熱交換器１２１で熱ロスを発生するおそれがある。そこで、図４に示す制御を実行することにより、暖房運転時により効率よく過冷却熱交換器１０９の流量を調整することが可能となる。

まず、ユーザが空気調和機ＺａのスイッチをＯＮすることにより、冷房運転又は暖房運転（運転）が開始される（図５のＳ２０１）。
次に、モード判定部３１７は、運転モードが冷房運転か否かを判定する（Ｓ２０２）。

（冷房運転の場合）
ステップＳ２０２の結果、運転モードが冷房運転の場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、温度取得部３１１は、過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度（過冷却熱交換器出口温度）を取得する（Ｓ２１１）。ステップＳ２１１において、温度取得部３１１は、冷房時用サーミスタ１０１から過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度を取得する。
また、圧力値取得部３１２は、圧縮機１０４から吐出した冷媒の圧力値を圧力センサ１０５から取得する（Ｓ２１２）。

次に、飽和温度算出部３１３は、ステップＳ２１２で取得した圧力値から冷媒の物性により、過冷却熱交換器１０９の出口における冷媒液飽和温度を算出する（Ｓ２１３）。
続いて、過冷却度算出部３１４は、ステップＳ２１１で取得した過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度から、ステップＳ２１３で算出した冷媒液飽和温度を差し引くことにより過冷却度Ｖを算出する（Ｓ２１４）。具体的には、過冷却度算出部３１４は、ステップＳ２１１において、冷房時用サーミスタ１０１から取得した過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度から、ステップＳ２１３で算出した冷媒液飽和温度を差し引くことにより過冷却度Ｖを算出する。

次に、判定部３１５は、ステップＳ２１４において算出した過冷却度Ｖが予め定められている第１の設定値Ｖ１未満であるか否かを判定する（Ｓ２２１）。第１の設定値Ｖ１は、例えば１５℃である。
ステップＳ２２１の結果、過冷却度Ｖが第１の設定値Ｖ１未満である場合（Ｓ２２１→Ｙｅｓ）、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０を開く方向に調整し（過冷却用膨張弁１１０：開、Ｓ２２２）、処理部３１０は、ステップＳ１０２へ処理を戻す。すなわち、ステップＳ２２２において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度より大きくする。なお、既に、過冷却用膨張弁１１０の開度が最大である場合、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。

ステップＳ２２１の結果、過冷却度Ｖが第１の設定値Ｖ１以上である場合（Ｓ２２１→Ｎｏ）、判定部３１５は、ステップＳ２１４で算出した過冷却度Ｖが予め定められている第２設定値Ｖ２より大きいか否かを判定する（Ｓ２３１）。第２の設定値Ｖ２は、例えば２０℃である。ちなみに、第１の設定値Ｖ１≦第２の設定値Ｖ２である（第１の設定値Ｖ１と、第２の設定値Ｖ２とが同じ値でもよい）。
ステップＳ２３１の結果、過冷却度Ｖが第２の設定値Ｖ２より大きい場合（Ｓ２３１→Ｙｅｓ）、弁制御部３１６は過冷却用膨張弁１１０を絞る方向に調整し（過冷却用膨張弁１１０：閉、Ｓ２３２）、処理部３１０はステップＳ１０２へ処理を戻す。すなわち、ステップＳ２３２において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度より小さくする。なお、既に、過冷却用膨張弁１１０の開度が最小である場合、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。

ステップＳ２３１の結果、過冷却度Ｖが第２の設定値Ｖ２以下の場合（Ｓ２３１→Ｎｏ）、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０を動かさないで保持し（過冷却用膨張弁１１０：保持、Ｓ２３３）、処理部３１０はステップＳ１０２に処理を戻す。すなわち、ステップＳ１２２において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。
ステップＳ２１１〜Ｓ２３３の処理を行うことで、空気調和機Ｚａは、第１実施形態における空気調和機Ｚと同じ効果を得ることができる。

（暖房運転の場合）
ステップＳ１０２の結果、運転モードが冷房運転ではない場合、すなわち、暖房運転である場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、温度取得部３１１は、室外ユニット１００に取り付けられた外気温サーミスタ１１４から外気温度Ｅ１を取得する（図６のＳ２４１）。
また、温度取得部３１１は、過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度（過冷却熱交換器出口温度）Ｅ２を取得する（Ｓ２４２）。具体的には、温度取得部３１１は、暖房時用サーミスタ１０２から過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度Ｅ２を取得する。

次に、判定部３１５は、ステップＳ２４１で取得した過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度Ｅ２が外気温度Ｅ１＋αより大きいか否かを判定する（Ｓ２５１）。ここで、αは、制御上の補正値であり、例えば、α＝０〜３℃である。
ステップ２５１の結果、過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度Ｅ２が外気温度Ｅ１＋αより大きい場合（Ｓ２５１→Ｙｅｓ）、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０を開く方向で調整し（過冷却用膨張弁１１０：開、Ｓ２５２）、処理部３１０は、図６のステップ１０２へ処理を戻す。すなわち、ステップＳ２５２において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度より大きくする。なお、既に、過冷却用膨張弁１１０の開度が最大である場合、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。

ステップ２５１の結果、過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度Ｅ２が外気温度Ｅ１＋α以下である場合（Ｓ２５１→Ｎｏ）、判定部３１５は過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度Ｅ２が外気温度Ｅ１−α未満であるか判定する（Ｓ２６１）。
ステップＳ２６１の結果、過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度Ｅ２が外気温度Ｅ１−α未満の場合（Ｓ２６１→Ｙｅｓ）、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０を絞る方向で調整し（過冷却用膨張弁１１０：閉、Ｓ２６２）、処理部３１０は、図６のステップ１０２へ処理を戻す。すなわち、ステップＳ２６２において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度より小さくする。なお、既に、過冷却用膨張弁１１０の開度が最小である場合、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。

ステップ２６１の結果、過冷却熱交換器１０９の出口の冷媒温度Ｅ２が外気温度Ｅ１−α以上である場合（Ｓ２６１→Ｎｏ）、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０を動かさないで保持し（過冷却用膨張弁１１０：保持、Ｓ２６３）、処理部３１０は、図６のステップ１０２へ処理を戻す。すなわち、ステップＳ２６３において、弁制御部３１６は、過冷却用膨張弁１１０の開度を、現在の開度で維持する。

本実施形態によれば、暖房運転時において、冷媒の温度を外気温度＋αより低くすることで、サブクーラ熱交換器１２１での放熱を防止することができ、暖房運転時におけるサブクーラ熱交換器１２１での熱ロスを防ぐことができる。
また、暖房運転時において、冷媒の温度を外気温度−αより高くすることで、アキュムレータ１０３もしくは圧縮機１０４へ過度に冷媒が流れることを防止することができる。
つまり、第２実施形態によれば、図６における一連の処理を繰り返すことにより、図４のサブクーラ熱交換器１２１を有する回路においても、冷房運転時に効率よく過冷却熱交換器１０９の流量調整が可能となり、かつ、暖房運転時に熱ロスを生じることなく過冷却熱交換器１０９の流量調整が可能となる。

なお、第１実施形態における空気調和機Ｚ及び第２実施形態における空気調和機Ｚａにおいて、冷房時用サーミスタ１０１、暖房時用サーミスタ１０２、過冷却熱交換器１０９、過冷却用膨張弁１１０、外気温サーミスタ１１４及び分岐部１１５は、図１や、図４に示すように、室外ユニット１００に備えられることが望ましい。このようにすることで、室内ユニット２００の構成を少なくすることができ、室内ユニット２００の小型化を実現することができる。

また、本実施形態では、空気調和機Ｚ，Ｚａがヒートポンプ式であることを前提していているが、ヒートポンプ式でなくてもよい。この場合、図１における冷房時用サーミスタ１０１、暖房時用サーミスタ１０２の双方が備えられる必要はない。つまり、図１における冷房時用サーミスタ１０１、暖房時用サーミスタ１０２のうち、過冷却熱交換器１０９の出口側に相当するものが１つ備えられていればよい。そして、図４における冷房時用サーミスタ１０１、外気温サーミスタ１１４の双方が備えられる必要もない。空気調和機Ｚａが冷房機であれば、冷房時用サーミスタ１０１のみが備えられ、図５のステップＳ２０２及び図６の処理が省略されてもよい。同様に、空気調和機Ｚａが暖房機であれば、外気温サーミスタ１１１４のみが備えられ、図５のステップＳ２０２〜Ｓ２３３の処理が省略されてもよい。

本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、前記した各構成、機能、各部３１０〜３１７等は、それらの一部又はすべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図２に示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ等の演算装置３０２がそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤ(Hard Disk）に格納すること以外に、メモリや、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１００ 室外ユニット（室外機）
１０１ 冷房時用サーミスタ（温度計測部）
１０２ 暖房時用サーミスタ（温度計測部）
１０３ アキュムレータ
１０４ 圧縮機
１０５ 圧力センサ
１０６ 四方弁
１０９ 過冷却熱交換器（熱交換部）
１１０ 過冷却用膨張弁（流量調整部、流量調整弁）
１１１ 室外膨張弁（膨張弁）
１１２ 室外熱交換器（凝縮器、蒸発器）
１１４ 外気温サーミスタ（外気温度計測部）
１１５ 分岐部
２００ 室内ユニット
２０２ 室内熱交換器（凝縮器、蒸発器）
２０３ 室内膨張弁（膨張弁）
３００ 制御装置（制御部）
３０３ データ入力装置
３０４ データ出力装置
３１０ 処理部
３１１ 温度取得部
３１２ 圧力値取得部
３１３ 飽和温度算出部
３１４ 過冷却度算出部
３１５ 判定部
３１６ 弁制御部
３１７ モード判定部
Ｚ，Ｚａ 空気調和機

Claims (9)

1. 凝縮器と、圧縮機と、蒸発器と、膨張弁とを備える冷凍サイクルと、
   前記冷凍サイクルにおいて、前記凝縮器から前記膨張弁及び前記蒸発器へと向かう第２の冷媒を前記膨張弁の手前で分流して、第１の冷媒とする分岐部と、
   前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整部と、
   前記流量調整部での流量調整によって減圧された第１の冷媒と、前記第２の冷媒とを熱交換して、前記第２の冷媒を冷却する熱交換部と、
   前記熱交換部の出口における冷媒の温度と、前記圧縮機から吐出された冷媒の圧力とを基に、前記熱交換部の出口における冷媒の過冷却度を算出し、該算出した冷媒の過冷却度を基に、前記流量調整部を制御することにより、前記第１の冷媒の流量を調整する制御部と、
   を有することを特徴とする空気調和機。
2. 前記熱交換部の両側に温度計測部が備えられ、冷房運転時及び暖房運転時において、前記温度計測部が切り替えられることで、冷房運転時及び暖房運転時それぞれにおける前記熱交換部の出口における冷媒の温度が計測される
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記流量調整部は、開度を変化させることによって前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整弁であり、
   前記制御部は、
   前記算出された冷媒の過冷却度が、所定の上限値及び所定の下限値の間に入っている場合、前記流量調整弁の開度を維持し、
   前記算出された冷媒の過冷却度が、前記所定の下限値より小さい場合、前記流量調整弁の開度を現在の開度より大きくし、
   前記算出された冷媒の過冷却度が、前記所定の上限値より大きい場合、前記流量調整弁の開度を現在の開度より小さくする
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記制御部は、
   冷房運転時において、
   前記熱交換部の出口における冷媒の温度と、前記圧縮機から吐出された冷媒の圧力とを基に、前記熱交換部の出口における冷媒の過冷却度を算出し、該算出した冷媒の過冷却度を基に、前記流量調整部を制御することにより、前記第１の冷媒の流量を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
5. 前記流量調整部は、開度を変化させることによって前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整弁であり、
   前記制御部は、
   冷房運転時において、
   前記算出された冷媒の過冷却度が、上限値及び所定の下限値の間に入っている場合、前記流量調整弁の開度を維持し、
   前記算出された冷媒の過冷却度が、前記所定の下限値より小さい場合、前記流量調整弁の開度を現在の開度より大きくし、
   前記算出された冷媒の過冷却度が、前記所定の上限値より大きい場合、前記流量調整弁の開度を現在の開度より小さくする
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記蒸発器の前段にサブクーラ熱交換器が備えられるとともに、外気の温度を計測する外気温度計測部が備えられ、
   前記制御部は、
   暖房運転時において、
   前記熱交換部の出口における冷媒の温度と、前記外気温度計測部によって計測された外気の温度と、を基に、前記流量調整部を制御することにより、前記第１の冷媒の流量を調整する
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の空気調和機。
7. 前記流量調整部は、開度を変化させることによって前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整弁であり、
   前記制御部は、
   前記暖房運転時において、
   前記熱交換部の出口における冷媒の温度が、前記外気の温度を中心とした所定の範囲に入っている場合、前記流量調整弁の開度を維持し、
   前記熱交換部の出口における冷媒の温度が、外気の温度を中心とした所定の範囲における下限値より小さい場合、前記流量調整弁の開度を現在の開度より大きくし、
   前記熱交換部の出口における冷媒の温度が、外気の温度を中心とした所定の範囲における上限値より大きい場合、前記流量調整弁の開度を現在の開度より小さくする
   ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
8. 前記温度計測部、前記分岐部、前記流量調整部及び前記熱交換部は、室外機に備えられる
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の空気調和機。
9. 凝縮器と、圧縮機と、蒸発器と、膨張弁とを備える冷凍サイクルと、
   前記冷凍サイクルにおいて、前記凝縮器から前記膨張弁及び前記蒸発器へと向かう第２の冷媒を前記膨張弁の手前で分流して、第１の冷媒とする分岐部と、
   前記第１の冷媒の流量を調整する流量調整部と、
   前記流量調整部での流量調整によって減圧された第１の冷媒と、前記第２の冷媒とを熱交換して、前記第２の冷媒を冷却する熱交換部と、
   を有する空気調和機の制御部が
   前記熱交換部の出口における冷媒の温度と、前記圧縮機から吐出された冷媒の圧力とを基に、前記熱交換部の出口における冷媒の過冷却度を算出し、
   該算出した冷媒の過冷却度を基に、前記流量調整部を制御することにより、前記第１の冷媒の流量を調整する
   ことを特徴とする空気調和方法。

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