JP2016142505A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の周囲環境や使用方法に柔軟に対応し、能力の立ち上がりを向上しながらも圧縮機を保護することができる空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とが順に冷媒配管によって接続される冷凍サイクル装置と、圧縮機の始動時は、第１の期間（例えば、期間１）において、予め決められた膨張弁開度の上限値と下限値の範囲内で、圧縮機吐出温度に基づいて膨張弁の開度を制御するとともに、第１の期間の次期間である第２の期間（例えば、期間２）の膨張弁開度の上限値と下限値を選択し、第１の期間の経過後第２の期間において、圧縮機吐出温度に基づいて選択された膨張弁開度の上限値と下限値の範囲内で、膨張弁の開度を制御する制御手段と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機に関する。

従来、圧縮機モータを可変速制御可能とし凝縮後の減圧を膨張弁にて制御する空気調和機においては、圧縮機の吐出温度を検知し、目標の吐出温度との差に基づいて膨張弁の絞り量を決定し、目標温度になるように制御する。また、室内の温度を検知し、目標の室内温度との差に基づいて圧縮機の回転速度を決定し、温度差が大きければ最大回転速度とし、温度差が小さくなれば最小回転速度になるように制御する。

室外が低温時に暖房運転をおこなうヒートポンプサイクルを用いる空気調和機においては、室外熱交換器に霜が付着すると、室外熱交換器の通風路をふさぎ、通風状態を悪化させるとともに、室外熱交換器の熱交換効率も大幅に低下するため、暖房性能が大幅に低下する。このような事態を防止するために、現在の空気調和機は、冷媒の流れを逆転させ、高温高圧の冷媒を室外熱交換器に流入させて、付着した霜を除去する機能（除霜運転）を備える。

特許文献１は、圧縮機の始動時は、予め決められた所定開度及び所定時間で段階的に電動膨張弁の開度を減少させ、その後、圧縮機の吐出温度に基づいて、電動膨張弁の開度を制御する。これにより室内温度が設定温度に近くなっている場合、他の暖房器具と併用して使用している場合、据え付けられた部屋が想定より小さい場合など、本来必要な負荷よりも実際の負荷が小さい場合に電動膨張弁を絞りすぎてしまうこと（能力の立ち上がりの遅れ）を防止している。

特開２０１４−８５０８０号公報

特許文献１では、運転開始時の膨張弁開度については、段階的に設定できるが、固定値であるために最適な値にする必要がある。また、始動の一定期間は膨張弁開度が固定値であるため、前記電動膨張弁制御では想定以上の圧縮機吐出温度変動に対応できないという問題があった。想定以上の圧縮機吐出温度変動の要因としては、室外機の周囲が通風の障害となるように囲われている場合、冷媒が抜けている場合、指定とは異なる冷媒が封入されてしまった場合などが考えられる。圧縮機吐出温度が想定以上に加熱されると圧縮機のモータに用いられる永久磁石が減磁するなど信頼性が低下する問題がある。

本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、空気調和機の周囲環境や使用方法に柔軟に対応し、能力の立ち上がりを向上しながらも圧縮機を保護することができる空気調和機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁（例えば、電動膨張弁６）と、室内熱交換器とが順に冷媒配管によって接続される冷凍サイクル装置と、圧縮機の始動時は、第１の期間（例えば、期間１）において、予め決められた膨張弁開度の上限値と下限値の範囲内で、圧縮機吐出温度に基づいて膨張弁の開度を制御するとともに、第１の期間の次期間である第２の期間（例えば、期間２）の膨張弁開度の上限値と下限値を選択し、第１の期間の経過後第２の期間において、圧縮機吐出温度に基づいて選択された膨張弁開度の上限値と下限値の範囲内で、膨張弁の開度を制御する制御手段（例えば、制御装置１１）と、を有することを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。

本発明によれば、空気調和機の周囲環境や使用方法に柔軟に対応し、能力の立ち上がりを向上しながらも圧縮機を保護することができる。

空気調和機の構成の概略を示す図である。 空気調和機の負荷線図を示す図である。 本実施形態に係る膨張弁制御の動作を示す図である。 圧縮機吐出温度を使用したマトリクス遷移判定を示す図である。 運転開始制御の処理を示すフローチャートである。 通常膨張弁制御の処理を示すフローチャートである。 マトリクス膨張弁制御の処理を示すフローチャートである。 マトリクス膨張弁制御の動作を示す図である。 比較例の従来の膨張弁制御の動作を示す図である。 マトリクス表の他の例を示す図である。

本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、空気調和機の構成の概略を示す図である。まず、冷凍サイクル構成について説明する。圧縮機１は、四方弁２と冷媒配管によって接続され、四方弁２の一方は、室外熱交換器８と冷媒配管によって接続される。また、四方弁２の他方は、室内熱交換器３と冷媒配管によって接続される。そして、室外熱交換器８と室内熱交換器３は、電動膨張弁６を介して冷媒配管によって接続される。すなわち、冷凍サイクル装置２０は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器８と、電動膨張弁６（膨張弁）と、室内熱交換器３とが順に冷媒配管によって接続される構成である。

暖房運転時、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は、接続配管を経由して、四方弁２、室内熱交換器３、電動膨張弁６、室外熱交換器８、四方弁２の順に流れ、低温低圧のガス状の冷媒となって、圧縮機１に吸入される。この間、室内熱交換器３では、室内送風機４の作用により、冷媒は室内空気と熱交換し放熱（凝縮）することで室内の空気を暖める（室内を暖房する）。室外熱交換器８では、室外送風機９の作用により、冷媒は室外空気と熱交換し吸熱蒸発して、室内側暖房のための熱エネルギーを吸収する。なお、冷房運転時は暖房運転と逆の経路となる。

除霜運転時は、四方弁２を切り換え、圧縮機１の吐出する高温冷媒を四方弁２、室外熱交換器８、電動膨張弁６、室内熱交換器３、四方弁２の順に循環させ、圧縮機１に吸入させる。これにより、高温高圧のガス状の冷媒が室外熱交換器８に流入するので、室外熱交換器８に付着した霜を融解して除去することが可能となる。除霜運転後は圧縮機１を停止し、四方弁２を切り換えて再度、圧縮機１を起動させ暖房運転を行う。

次に制御の構成について説明する。制御装置１１（制御手段）は、運転中に室内空気温度センサ５、室外空気温度センサ１０などの情報を取り込み、最適な条件となるように、室内送風機４、室外送風機９、圧縮機１などの運転、停止、速度制御を行う。また、圧縮機吐出温度センサ７からの情報により電動膨張弁６の開度を制御し圧縮機１の吐出温度が最適な温度になるように制御する。制御装置１１内の記憶部１２（記憶手段）には、後記する電動膨張弁６の開度範囲を定義するマトリクス表１５（図３参照）が記憶されている。なお、記憶部１２は、制御装置１１とは別個に設けてもよい。

図２は、空気調和機の負荷線図を示す図である。図２に示す例は、空気調和機の暖房時の負荷線図である。部屋の必要な負荷は外気温度が低くなればなるほど高くなり、逆に外気温度が高くなればなるほど低くなる。一方、ヒートポンプサイクルを用いた空気調和機は、外気温度が低くなればなるほど能力が低下し、逆に外気温度が高くなればなるほど能力は高くなる。

部屋の必要負荷線と空気調和機の能力負荷線との交点は、いわゆる製品仕様の能力であり設計点となる。設計点より高い外気温度の時は１００％の能力を必要としない領域を持つ。また、設計点より低い外気温度の時は、１００％の能力を出しても部屋の必要負荷にならないので他の暖房機器を併用することになる。なお、部屋の必要負荷に対して実際に据え付けられた部屋の負荷が小さい場合は更に１００％の能力を必要としない領域が増える。１００％の能力を必要としない領域では、圧縮機の回転速度を低下させ能力を部屋の必要負荷に近づけるようにし、場合によっては運転を停止させる。

図３は、本実施形態に係る膨張弁制御の動作を示す図である。図９は、比較例の従来の膨張弁制御の動作を示す図である。最初に、図９を参照して、従来の膨張弁制御の問題点を説明する。

図９は、従来の膨張弁制御を表す動作図である。運転開始時（圧縮機始動時）、膨張弁は始動開度Ｐ_０で所定時間固定され、始動開度Ｐ_０の後に絞り過ぎを防止するために、予め決められた所定開度（例えば、固定開度Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）及び所定時間（例えば、所定時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）で固定して段階的に電動膨張弁の開度を減少させる。固定開度はこれ以上絞ってはいけないという絞り量であり、これにより１００％の能力を必要としないときに、圧縮機回転速度が低い状態で膨張弁の始動が絞り過ぎているために冷媒が適切に循環しないため、圧縮機吐出温度が上がらず、能力の立ち上がりが悪くなることを防止している。

始動動作の後（例えば、所定時間Ｔ３後）、通常動作となる。通常動作では、圧縮機の吐出温度を検知し、目標の吐出温度との差によって絞り量を決定し、最終的に目標温度になるように制御される。なお、通常動作時も絞り過ぎを防止するために最小開度Ｐ_４が設定される。

しかしながら、図９の制御では、予め決められた時間（例えば、所定時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）は膨張弁開度を固定しているため、開度固定期間中は想定以上の圧縮機吐出温度変動に対応できないという問題があった。想定以上の圧縮機吐出温度変動の要因は、例えば、室外機が想定よりも高温の環境に据え付けられていた場合、冷媒が抜けたことで冷媒循環量が減っている場合、指定とは異なる冷媒が封入されている場合などである。

前記などの要因で、圧縮機吐出温度が目標吐出温度を超え、異常高温になった時、圧縮機を保護するため、圧縮機回転速度を減速、または停止の制御を行い、圧縮機吐出温度を下げる。しかし、これでは快適な空調を提供することができない。

そのため、この課題を解決するために本実施例の空気調和機は、図３に示すように電動膨張弁６（図１参照）が制御される。図３において、始動動作時に膨張弁開度は従来と同じ様に所定時間固定されるが、その後、期間ごとに膨張弁開度の上限値と下限値を設け、上限値と下限値の範囲内で膨張弁開度を調整することができるようにした。なお、詳細な動作は、図８を参照して後記する。

図３に示すように本実施形態においては、期間１、期間２、期間３に分けた時間軸と、Ａ〜Ｄに分けた膨張弁開度軸によりマトリクス（matrix）化している。すなわち、図３に示すマトリクス表１５では、期間１〜期間３（列に対応）と、膨張弁開度の段数（行に対応）をＡ〜Ｄの４段の計１２のセル（構成要素）に分割している。図３に示すマトリクス表１５では、セルが格子状に規則正しく並んでいる構造であり、以下、Ａ行１列のセルをセルＡ１という。

上限値と下限値の設定については、例えば、期間１について、セルＢ１で制御されている場合、セルＢ１の膨張弁開度の下限値はＣ１の上限値でもあり、またセルＢ１の膨張弁開度の上限値はセルＡ１の下限値でもある。

制御装置１１は、圧縮機１の始動時に、マトリクス表１５の各セルの範囲内で膨張弁開度を調整する制御を行う。始動期間は、複数の期間に分けられ、現在期間（現在、制御が行われている期間）の終盤において圧縮機吐出温度を基に、次期間（現在、制御が行われている次の期間）のセルを選択し遷移させる制御を行う。これにより周囲環境や使用方法に応じて、マトリクス表１５に基づき膨張弁開度の上限値と下限値を変えることにより、圧縮機吐出温度変動に柔軟に対応することができる。

図３においては、現在期間の終盤、例えば期間の終わりまでの２０秒間（適宜時間）を判定期間Ｔｃとし、圧縮機吐出温度から、次期間はどのマトリクスに遷移すればよいか自動的に判定し、最適なセルに遷移する。圧縮機吐出温度から最適なセル（構成要素）に遷移する判定方法としては、図４を参照して後記する。

本実施形態では、同じ段（行）においてセルの上限値と下限値を現在期間と次期間で同じ値としているが、期間ごとに上限値と下限値を設定してもよい。また、上限値と下限値の段数（行）をＡ〜Ｄの４段としているが、期間ごとに変更してもよい。その例を図１０に示す。

図１０は、マトリクス表の他の例を示す図である。図１０に示すマトリクス表１５Ａは、図３に示すマトリクス１５と比較して、期間２の膨張弁開度の段数が５であることが異なっている。期間１においては、セルＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１から構成されている。期間２においては、セルＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２から構成されている。期間３においては、セルＡ３，Ｂ３，Ｃ３，Ｄ３から構成されている。図１０に示すマトリクス表１５Ａの場合、現在期間の判定期間Ｔｃ中に、次期間はどのマトリクスに遷移すればよいか制御装置１１が自動的に判定し、最適なマトリクスに遷移する。例えば、期間１のセルＢ１において、セルＢ２，Ｃ２，Ｄ２への遷移が判定（選択）される。同様に、期間２のセルＣ２において、セルＢ３，Ｃ３，Ｄ３への遷移が判定される。

図４は、圧縮機吐出温度を使用したマトリクス遷移判定を示す図である。圧縮機吐出温度Ｈを、段数を上に１段遷移させる高温温度帯（Ｈ≧Ｈ２）と、段数を上下させず、同じ行で横に遷移させる中間温度帯（Ｈ２＞Ｈ＞Ｈ１）と、段数を下に１段遷移させる低温温度帯（Ｈ１≧Ｈ）の３つの温度帯に分け、現在期間の判定期間Ｔｃ（図３参照）において、圧縮機吐出温度Ｈが、どの温度帯にいるかを判定し、次期間のセルを確定する。

または、圧縮機吐出温度を経過的に計測し、判定期間Ｔｃにおいて、圧縮機吐出温度上昇または下降の傾き（温度変化率）を演算し、次期間のセルを確定してもよい。

温度変化率：Ｋ＝ｄＨ／ｄｔ ・・・（１）
とすると、段数を上に１段遷移させる温度変化率帯（Ｋ≧Ｋ２）と、段数を上下させず、同じ行で横に遷移させる温度変化率帯（Ｋ２＞Ｋ＞Ｋ１）と、段数を下に１段遷移させる温度変化率帯（Ｋ１≧Ｋ）の３つの温度変化率帯に分け、現在期間の判定期間Ｔｃ（図３参照）において、温度変化率Ｋが、どの温度変化率帯にいるかを判定し、次期間のセルを確定する。

図４において、マトリクスをＭＡＴとし、次期間の上のセルへ遷移する場合ＭＡＴ＋１と表記し、次期間の横のセルへ遷移する場合ＭＡＴ±０と表記し、次期間の下のセルへ遷移する場合ＭＡＴ−１と表記する。

具体的には、図３において、現期間がセルＢ１の場合、ＭＡＴ＋１のときセルＡ２に遷移し、ＭＡＴ±０のときセルＢ２に遷移し、ＭＡＴ−１のときセルＣ２に遷移する。同様に、現期間がセルＣ２の場合、ＭＡＴ＋１のときセルＢ３に遷移し、ＭＡＴ±０のときセルＣ３に遷移し、ＭＡＴ−１のときセルＤ３に遷移する。

前記のように、圧縮機の始動時は、予め決められた所定開度及び所定時間で制御し、その後、開度の上限値と下限値の範囲内で膨張弁開度を調整する制御を行う（マトリクス膨張弁制御へ移行する）。さらにその後、圧縮機の吐出温度に基づいて、電動膨張弁の開度を制御する（通常動作へ移行する）。本実施形態では期間を３段階に、マトリクスの上限値と下限値をＡ〜Ｄの４段階に設定したが、状況に応じて段数を設定してよい。また、本実施形態ではマトリクスの上限値と下限値を現在期間と次期間で同じ値としているが、期間ごとに上限値と下限値を設定しても、期間ごとに段数を変更してもよい。

前記制御により、１００％の能力を必要としないときに、圧縮機回転速度が低い状態で膨張弁の開度が絞り過ぎているために冷媒が適切に循環しないことにより、能力の立ち上がりが悪くなることを防止している。さらに、圧縮機吐出温度の異常高温に対応するため、状況に応じて次期間の膨張弁開度の上限値と下限値を自動的に判定することで、想定以上の圧縮機吐出温度変動に柔軟に対応できる。さらに上限値を設けたことにより、膨張弁開度の開き過ぎを防止し、能力の立ち上がりを向上することができる。

次に、本実施形態に係る膨張弁制御について図５〜図８を参照して説明する。
図５は、運転開始制御の処理を示すフローチャートである。図８は、マトリクス膨張弁制御の動作を示す図である。適宜図１を参照する。制御装置１１は、運転開始時は入力処理を行い室内温度と設定温度を入力し（ステップＳ１）、電動膨張弁６の始動開度をＰ_０に設定する（ステップＳ２）。制御装置１１は、膨張弁始動制御を行い（ステップＳ３）、電動膨張弁６は始動開度Ｐ_０で固定される（図８の始動開度参照）。制御装置１１は、膨張弁始動制御が予め決められた所定時間を経過しているか判定し（ステップＳ４）、所定時間が経過していれば（ステップＳ４，Ｙｅｓ）ステップＳ５に移行し、所定時間が経過していなければ（ステップＳ４，Ｎｏ）、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ５では、制御装置１１は、マトリクス膨張弁制御を行い（図７参照）、マトリクス膨張弁制御が最終期間まで実行され、最終期間の所定時間が経過後、通常膨張弁制御に移行する（ステップＳ６、図６参照）。制御装置１１は、圧縮機の吐出温度と、目標の吐出温度との差によって絞り量を決定し、最終的に目標温度になるように制御する。

膨張弁開度を開く場合は、圧縮機吐出温度が目標吐出温度を超えている場合であり、速度調整においては、圧縮機吐出温度の変動が発散しない程度に、膨張弁を絞る場合より、開く場合を速くすることでより信頼性を向上することができる。

すなわち、本実施形態の制御装置１１（制御手段）は、膨張弁開度の調整速度において、開く速度と、絞る速度を個別に設定することができる。

図６は、通常膨張弁制御の処理を示すフローチャートである。図６は、図５のステップＳ６の通常膨張弁制御の詳細のフローチャートである。通常膨張弁制御は、膨張弁始動制御と、マトリクス膨張弁制御の後に作動する制御で、圧縮機吐出温度を目標の圧縮機吐出温度まで到達させ、安定させるための制御である。

制御装置１１は、圧縮機吐出温度と設定吐出温度の入力処理を行い（ステップＳ１１）、入力された圧縮機吐出温度と設定吐出温度を用いて膨張弁開度の演算を行いＰｍの結果を得る（ステップＳ１２）。

制御装置１１は、膨張弁開度Ｐｍが予め設定されている最小開度Ｐminより大きいか否かを判定し（ステップＳ１３）、膨張弁開度Ｐｍが予め設定されている最小開度Ｐminより大きい場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、膨張弁開度をＰｍに設定する（ステップＳ１５）。一方、制御装置１１は、膨張弁開度Ｐｍが予め設定されている最小開度Ｐminより小さい場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、膨張弁開度を最小開度Ｐminに設定する（ステップＳ１４）。

次に、制御装置１１は、圧縮機が継続運転しているか否かを判定し（ステップＳ１６）、圧縮機が継続運転していれば（ステップＳ１６，Ｙｅｓ）、インターバルタイマ（例えば２０秒）の経過を待つ（ステップＳ１７）。制御装置１１は、インターバルタイマ（例えば２０秒）が経過したら、再度ステップＳ１１に移行し、繰り返し膨張弁開度を変更しながら圧縮機の吐出温度が目標の温度となるように制御する。一方、圧縮機が継続運転していなければ（ステップＳ１６，Ｎｏ）、通常膨張弁制御Ｓ６は終了となる。

図７は、マトリクス膨張弁制御の処理を示すフローチャートである。適宜図８を参照して説明する。図７は、図５のステップＳ５のマトリクス膨張弁制御の詳細のフローチャートである。マトリクス膨張弁制御は、膨張弁始動制御の後に作動する制御である。

図７のマトリクス膨張弁制御の処理は、図８のように、膨張弁開度のマトリクスの上限値と下限値をＡ〜Ｄの４段階に設定した場合で、以下、図面ではマトリクスをＭＡＴと記載する。ＭＡＴ−Ｂ１の上限値はＭＡＴ−Ａ１の下限値であり、ＭＡＴ−Ｂ１の下限値はＭＡＴ−Ｃ１の上限値となるように設定してある。さらに、最適なマトリクスに遷移する判定方法として、図４に示すような圧縮機吐出温度を算出した方法を使用した場合について説明する。

制御装置１１は、カウント用の数字Ｎを３に設定する（ステップＳ２１）。これは、期間を１〜３に設定したためである。図８に示す期間１（Ｎ＝３）、期間２（Ｎ＝２）、期間３（Ｎ＝１）に対応する。

制御装置１１は、Ｎ＝０であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、Ｎ＝０でなければ（ステップＳ２２，Ｎｏ）、ステップＳ２３に進み、Ｎ＝０であれば（ステップＳ２２，Ｙｅｓ）、マトリクス膨張弁制御Ｓ５の処理を終了する。

制御装置１１は、圧縮機吐出温度と設定吐出温度の入力処理を行い（ステップＳ２３）、入力された圧縮機吐出温度と設定吐出温度を用いて膨張弁開度の演算を行いＰｍの結果を得る（ステップＳ２４）。制御装置１１は、次期間の遷移マトリクスを判定する判定期間Ｔｃ中か否かを判定し（ステップＳ２５）、判定期間Ｔｃ中あれば（ステップＳ２５，Ｙｅｓ）、ステップＳ３１に進み、判定期間Ｔｃ中でなければ（ステップＳ２５，Ｎｏ）、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６において、制御装置１１は、Ｐｍが所定時間Ｔ_Ｎの各セル（構成要素）に設定された下限値（Ｐ_Ｎ_min）以下であるか否かを判定し、Ｐｍが下限値以下の場合（ステップＳ２６，Ｙｅｓ）、膨張弁開度をＰ_Ｎ_minに設定し（ステップＳ２７）、ステップＳ３６に進む。一方、下限値以下でない場合（ステップＳ２６，Ｎｏ）、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８において、制御装置１１は、Ｐｍが所定時間Ｔ_Ｎの各セル（構成要素）に設定された上限値（Ｐ_Ｎ_max）以上であるか否かを判定し、Ｐｍが上限値以上の場合（ステップＳ２８，Ｙｅｓ）、膨張弁開度をＰ_Ｎ_maxに設定し（ステップＳ２９）、ステップＳ３６に進む。一方、Ｐｍが上限値以上でない場合（ステップＳ２８，Ｎｏ）、膨張弁開度をＰｍに設定し（ステップＳ３０）、ステップＳ３６に進む。

すなわち、ステップＳ２６〜ステップＳ３０において、膨張弁開度Ｐｍが、各セル内の上限値Ｐ_Ｎ_maxと下限値Ｐ_Ｎ_minの範囲内で設定されることになる。具体的には、図８に示す期間１においては、膨張弁開度ＰｍがセルＢ１内の上限値Ｐ_３_maxと下限値Ｐ_３_minの範囲内で設定される。

ステップＳ３６において、制御装置１１は、圧縮機が運転継続中であるか否かを判定し、圧縮機が運転継続中であれば（ステップＳ３６，Ｙｅｓ）、ステップＳ３７に進み、圧縮機が運転継続中でなければ（ステップＳ３６，Ｎｏ）、マトリクス膨張弁制御Ｓ５は終了となる。

ステップＳ３７において、制御装置１１は、所定時間Ｔ_Ｎを経過しているか否かを判定し、所定時間Ｔ_Ｎを経過していなければ（ステップＳ３７，Ｎｏ）、インターバルタイマ（例えば２０秒）の経過を待つ（ステップＳ３９）。制御装置１１は、インターバルタイマ（例えば２０秒）が経過したら、再度ステップＳ２２に移行し、繰り返し膨張弁開度を変更しながら制御する。一方、ステップＳ３７において、所定時間Ｔ_Ｎ経過していれば（ステップＳ３７，Ｙｅｓ）、カウント用の数字ＮをＮ−１に設定し（ステップＳ３８）、ステップＳ３９に進む。

制御装置１１は、次期間の遷移マトリクスを判定する判定期間Ｔｃ中であれば（ステップＳ２５，Ｙｅｓ）、ステップＳ３１において、圧縮機吐出温度Ｈが、高温温度帯（Ｈ≧Ｈ２）にあるか否かを判定し、Ｈ≧Ｈ２であれば（ステップＳ３１，Ｙｅｓ）、次期間に段数を上に１段遷移させるＭＡＴ＋１に設定し（ステップＳ３２）、ステップＳ２６に進む。一方、Ｈ≧Ｈ２でなければ（ステップＳ３１，Ｎｏ）、ステップＳ３３に進む。

制御装置１１は、ステップＳ３３において、圧縮機吐出温度Ｈが、低温温度帯（Ｈ≦Ｈ１）にあるか否かを判定し、Ｈ≦Ｈ１であれば（ステップＳ３３，Ｙｅｓ）、次期間に段数を下に１段遷移させるＭＡＴ−１に設定し（ステップＳ３４）、ステップＳ２６に進む。一方、Ｈ≦Ｈ１でなければ（ステップＳ３３，Ｎｏ）、ステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５において、制御装置１１は、次期間に同じ段（行）で横に遷移させるＭＡＴ±０に設定し、ステップＳ２６に進む。

具体的には、図８の期間１の判定期間Ｔｃにおいて、制御装置１１は、圧縮機吐出温度Ｈが、低温温度帯（Ｈ≦Ｈ１）にあると判定し、次期間である期間２では、段数を１段下に遷移させ、セルＣ２の上限値Ｐ₂_maxと下限値Ｐ₂_minの範囲内で制御している。同様に、図８の期間２の判定期間Ｔｃにおいて、制御装置１１は、圧縮機吐出温度Ｈが、中間温度帯（Ｈ１＜Ｈ＜Ｈ２）にあると判定し、次期間である期間３では、同じ段（行）で横に遷移させ、セルＣ３の上限値Ｐ₁_maxと下限値Ｐ₁_minの範囲内で制御している。

同様の制御を繰り返し、期間３（Ｎ＝１）が経過すると、ステップＳ２２の処理でＮ＝０となるため、マトリクス膨張弁制御のステップＳ５の処理を終了し、図５に示したステップＳ６の通常膨張弁制御に移行する。

膨張弁開度は、０から４８０パルスの間で制御し、０パルスが最小開度（最小流量）で４８０パルスが最大開度（最大流量）となる。本実施形態の例では、図８において、始動開度Ｐ_０＝２８０パルスを３０秒、その後のマトリクス膨張弁制御については、
期間１（Ｔ３）＝５０秒、期間２（Ｔ２）＝４０秒、期間３（Ｔ１）＝３０秒とし、
Ｐ_３_max＝３００パルス、Ｐ_３_min＝２００パルス、
Ｐ_２_max＝２００パルス、Ｐ_２_min＝１７０パルス、
Ｐ_１_max＝２００パルス、Ｐ_１_min＝１７０パルス
とする。

以上のように設定すると、マトリクス膨張弁制御の部分では膨張弁の絞り過ぎを防止し、圧縮機を保護することができる。例えば期間３の時、従来の制御のように予め決められた所定時間、膨張弁開度（例えば１６０パルスとする）で始動していれば、圧縮機吐出温度はさらに上昇し、例えば１２０℃を超えると圧縮機のモータに用いられる永久磁石が減磁するなど信頼性が低下する。

しかし、本発明のマトリクス膨張弁制御によれば、期間２の判定期間Ｔｃの圧縮機吐出温度によってＭＡＴ−Ｃ２（セルＣ２）からＭＡＴ−Ｄ３（セルＤ３）に一段下げて遷移させず、ＭＡＴ−Ｃ３（セルＣ３）に横に遷移させることができるため、圧縮機吐出温度上昇を抑え、圧縮機を保護することができる。

以上、各項目で設定する数値は、能力クラスや熱交換器の内容積により変わるので予め検討し決定するものである。検討方法は、圧縮機の吐出温度の立ち上り時間を見て適正な膨張弁開度の上限値と下限値を求める。すなわち圧縮機の吐出温度の立ち上りが早いということは能力の立ち上りも早いということである。

本実施形態の空気調和機は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器８と、膨張弁（例えば、電動膨張弁６）と、室内熱交換器３とが順に冷媒配管によって接続される冷凍サイクル装置２０と、始動時から通常運転時までを複数の期間に分けて制御するための時間軸とし、膨張弁開度を複数の範囲に分けて制御するための膨張弁開度軸とするマトリクス表１５を記憶する記憶手段（例えば、記憶部１２）と、圧縮機の始動時は、第１の期間において、マトリクス表を構成するセルの膨張弁開度の範囲内で、圧縮機吐出温度に基づいて膨張弁の開度を制御するとともに、第１の期間の次期間である第２の期間におけるマトリクス表を構成するセルを選択し、第１の期間の経過後第２の期間において、圧縮機吐出温度に基づいて選択されたセルの膨張弁開度の範囲内で、膨張弁の開度を制御する制御手段（例えば、制御装置１１）と、を有する。

本実施形態によれば、電動膨張弁６の開度（膨張弁開度）と始動期間とをマトリクス化（例えば、マトリクス表１５）し、膨張弁開度の上限値と下限値を設けることによって、上限値と下限値の範囲内で膨張弁開度を調整することができるので、周囲環境や使用方法に柔軟に対応し、膨張弁開度を絞ることが可能な状況では開度を絞り、能力の立ち上がりを向上できる。

また、想定以上の圧縮機吐出温度変動に対しても膨張弁開度を調整し、圧縮機が異常高温になり、故障を防止することができる。さらに、膨張弁開度の下限値を設けているので、部屋の負荷に対して１００％の能力を必要としない場合や、部屋の負荷が想定より小さい場合でも、絞りすぎを防止し、効率良く圧縮機の吐出温度を設定温度まで上げることができる。これにより、快適でより信頼性の高い空気調和機を提供することができる。

本発明では、特に膨張弁開度と圧縮機吐出温度の間に比例関係が成り立たず、制御が困難な冷媒を使用している場合に有効である。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室内熱交換器
４ 室内送風機
５ 室内空気温度センサ
６ 電動膨張弁
７ 圧縮機吐出温度センサ
８ 室外熱交換器
９ 室外送風機
１０ 室外空気温度センサ
１１ 制御装置（制御手段）
１２ 記憶部（記憶手段）
１５ マトリクス表
２０ 冷凍サイクル装置
Ｈ 圧縮機吐出温度
Ｐｍ 膨張弁開度
Ｔ_１ 期間３の期間
Ｔ_２ 期間２の期間
Ｔ_３ 期間１の期間

Claims (5)

1. 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とが順に冷媒配管によって接続される冷凍サイクル装置と、
   前記圧縮機の始動時は、第１の期間において、予め決められた膨張弁開度の上限値と下限値の範囲内で、圧縮機吐出温度に基づいて前記膨張弁の開度を制御するとともに、前記第１の期間の次期間である第２の期間の前記膨張弁開度の上限値と下限値を選択し、前記第１の期間の経過後前記第２の期間において、前記圧縮機吐出温度に基づいて前記選択された膨張弁開度の上限値と下限値の範囲内で、前記膨張弁の開度を制御する制御手段と、を有する
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御手段は、前記第２の期間の前記膨張弁開度の上限値と下限値を選択するに際し、前記第１の期間の前記圧縮機吐出温度の温度変化率に基づいて、前記第２の期間の前記膨張弁開度の上限値と下限値を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御手段は、前記膨張弁開度の上限値と下限値の範囲を、前記第１の期間と第２の期間とにおいて、それぞれ個別に設定する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記制御手段は、前記膨張弁開度の調整速度において、開く速度と、絞る速度を個別に設定する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
5. 圧縮機と、四方弁と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とが順に冷媒配管によって接続される冷凍サイクル装置と、
   始動時から通常運転時までを複数の期間に分けて制御するための時間軸とし、膨張弁開度を複数の範囲に分けて制御するための膨張弁開度軸とするマトリクス表を記憶する記憶手段と、
   前記圧縮機の始動時は、第１の期間において、前記マトリクス表を構成するセルの前記膨張弁開度の範囲内で、圧縮機吐出温度に基づいて前記膨張弁の開度を制御するとともに、前記第１の期間の次期間である第２の期間における前記マトリクス表を構成するセルを選択し、前記第１の期間の経過後前記第２の期間において、前記圧縮機吐出温度に基づいて前記選択された前記セルの膨張弁開度の範囲内で、前記膨張弁の開度を制御する制御手段と、を有する
   ことを特徴とする空気調和機。

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