JP2018004104A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】低負荷時でも適切に空調を行う空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１００は、圧縮機１１と、室外熱交換器１２と、膨張弁２１と、室内熱交換器２２と、が環状に順次接続されてなる冷媒回路Ｒと、圧縮機１１及び膨張弁２１を制御する室外機制御装置１４と、を備え、室外機制御装置１４は、室内熱交換器２２の入口側における冷媒の温度が第１閾値以上であるとともに、空調対象空間の設定温度に対する実測温度の差が所定閾値以下であるという第１条件が成立した場合、膨張弁２１によって、圧縮機１１の吐出側における冷媒の過熱度を徐々に上昇させる。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関する。

低負荷時に圧縮機の発停頻度を低減する技術として、例えば、特許文献１には、「圧縮機が停止させられた回数が所定の時間内に所定の値に達すると、過熱度目標値を標準値（例えば、５℃）から強制的に引き上げる」ことが記載されている。

特開２００９−２２９０１２号公報

特許文献１に記載の技術では、過熱度目標値の引き上げに伴って、圧縮機の吐出側における冷媒の過熱度が急激に上昇するため、場合によっては、冷凍サイクルが不安定になる可能性がある。

そこで、本発明は、低負荷時でも適切に空調を行う空気調和機を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、蒸発器の入口側における冷媒の温度若しくは圧力、又は、前記蒸発器の出口側における冷媒の温度若しくは圧力である状態量が第１閾値以上であるとともに、空調対象空間の設定温度に対する前記空調対象空間の実測温度の差が所定閾値以下であるという第１条件が成立した場合、膨張弁によって、圧縮機の吐出側における冷媒の過熱度を徐々に高めることを特徴とする。

本発明によれば、低負荷時でも適切に空調を行う空気調和機を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和機の構成図である。 本発明の第１実施形態に係る空気調和機の制御装置が実行する処理のフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る空気調和機の圧縮機の吐出側における冷媒の目標過熱度、及び実際の過熱度の変化を示す説明図である。 本発明の第２実施形態に係る空気調和機の制御装置が実行する処理のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る空気調和機の圧縮機の吐出側における冷媒の目標過熱度、及び実際の過熱度の変化を示す説明図である。 本発明の第３実施形態に係る空気調和機の制御装置が実行する処理のフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る空気調和機の圧縮機の吐出側における冷媒の目標過熱度、及び実際の過熱度の変化を示す説明図である。

≪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１００の構成図である。
空気調和機１００は、室内（空調対象空間）の冷房等を行う機器であり、例えば、サーバルームの冷房に用いられる。図１に示すように、空気調和機１００は、冷媒回路Ｒと、室外ファン１３と、室内ファン２３と、温度センサ３１，３２と、室外機制御装置１４（制御部）と、室内機制御装置２４（制御部）と、を備えている。

冷媒回路Ｒは、冷凍サイクルで冷媒が循環する回路である。図１に示すように、冷媒回路Ｒは、圧縮機１１と、室外熱交換器１２（凝縮器）と、膨張弁２１と、室内熱交換器２２（蒸発器）と、が環状に順次接続された構成になっている。

圧縮機１１は、ガス状の冷媒を圧縮する機器である。圧縮機１１のモータ（図示せず）の巻線には、インバータ（図示せず）が接続されている。そして、室外機制御装置１４からインバータに所定の指令信号が出力されることによって、圧縮機１１が駆動するようになっている。
なお、圧縮機１１の種類は特に限定されず、スクロール式、ピストン式、ロータリ式、スクリュー式、遠心式等の圧縮機を用いることができる。また、冷媒を気液分離するアキュムレータ（図示せず）を圧縮機１１の吸込側に設けてもよい。

室外熱交換器１２は、外気と冷媒との間で熱交換が行われる熱交換器である。
室外ファン１３は、室外熱交換器１２に外気を送り込むファンであり、室外熱交換器１２の付近に設置されている。

膨張弁２１は、室外熱交換器１２から室内熱交換器２２に向かう冷媒を減圧する機能や、冷媒回路Ｒを循環する冷媒の流量を調整する機能を有している。
室内熱交換器２２は、室内空気（空調対象空間の空気）と冷媒との間で熱交換が行われる熱交換器である。
室内ファン２３は、室内熱交換器２２に室内空気を送り込むファンであり、室内熱交換器２２の付近に設置されている。

温度センサ３１は、室内熱交換器２２の入口側における冷媒の温度（「入口温度」という）を検出するセンサであり、膨張弁２１と室内熱交換器２２との間に設置されている。
温度センサ３２は、室内ファン２３の吸込温度（空調対象空間の実測温度）を検出するセンサであり、室内ファン２３の吸込側に設置されている。
その他、図１では省略したが、圧縮機１１の吸込圧力・吐出圧力・吐出温度等を検出する各センサが設置されている。温度センサ３１，３２等の検出値は、室内機制御装置２４を介して、室外機制御装置１４に出力される。

室外機制御装置１４は、圧縮機１１や室外ファン１３等を制御する装置である。室外機制御装置１４は、図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路を備えている。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。

室内機制御装置２４は、膨張弁２１や室内ファン２３等を制御する装置である。室内機制御装置２４は、図示はしないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェース等の電子回路を備え、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。なお、室内機制御装置２４と室外機制御装置１４との間では、通信線（図示せず）を介して、所定のデータがやり取りされる。
以下では、室内機制御装置２４及び室外機制御装置１４を単に「制御装置」という。

図１に示す例では、圧縮機１１、室外熱交換器１２、室外ファン１３、及び室外機制御装置１４が、室外機１０に設置されている。また、膨張弁２１、室内熱交換器２２、室内ファン２３、室内機制御装置２４等が、室内機２０に設置されている。そして、リモコン（図示せず）からの操作信号や温度センサ３１，３２等の検出値に基づいて、制御装置が各機器を制御するようになっている。

例えば、制御装置は、温度センサ３１，３２を含む各センサの検出値に基づいて空調負荷を算出し、この空調負荷に基づいて、圧縮機１１のモータ（図示せず）の回転速度指令値を設定する。

また、制御装置は、圧縮機１１の吐出側の過熱度ＳＨが、所定の目標過熱度ＳＨｇになるように膨張弁２１の開度を制御する。前記した「過熱度ＳＨ」とは、冷媒の圧力に対応する飽和温度を基準として、冷媒の実際の温度が何度高いかを示す数値である。つまり、圧縮機１１の吐出圧力に対応する飽和温度を、圧縮機１１の吐出温度から減算した値が「過熱度ＳＨ」である。また、「目標過熱度ＳＨｇ」とは、過熱度ＳＨの目標値である。

＜制御装置の処理＞
図２は、空気調和機１００の制御装置が実行する処理のフローチャートである（適宜、図１を参照）。
なお、図２の「ＳＴＡＲＴ」時には、冷房運転が行われているものとする。
ステップＳ１０１において制御装置は、室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅ（状態量）を読み込む。つまり、制御装置は、室内熱交換器２２の入口側に設置された温度センサ３１の検出値を読み込む。

ステップＳ１０２において制御装置は、ステップＳ１０１で読み込んだ入口温度Ｔｅが第１閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する。ここで、第１閾値Ｔ１（例えば、２℃）とは、目標過熱度ＳＴｇを高める（Ｓ１０５）か否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。第１閾値Ｔ１は、空気中の水蒸気が室内熱交換器２２に水滴として付着し、さらに凍結が生じ得る温度よりも高い値に設定されている。

ステップＳ１０２において入口温度Ｔｅが第１閾値Ｔ１未満である場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、制御装置の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（「ＲＥＴＵＲＮ」）。仮に、過熱度ＳＨを徐々に高めるために膨張弁２１の開度を小さくすると（Ｓ１０６）、膨張弁２１で減圧された冷媒の温度が低くなりすぎて、室内熱交換器２２が凍結する可能性があるからである。

一方、ステップＳ１０２において入口温度Ｔｅが第１閾値Ｔ１以上である場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、制御装置の処理はステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３において制御装置は、室内空気の設定温度Ｔｓに対する実測温度Ｔｒの差ΔＴを算出する。つまり、制御装置は、実測温度Ｔｒから設定温度Ｔｓを減算することによって、差ΔＴを算出する。なお、設定温度Ｔｓは、ユーザによってリモコン（図示せず）で設定される室内温度である。また、実測温度Ｔｒは、温度センサ３２の検出値である。

ステップＳ１０４において制御装置は、ステップＳ１０３で算出した差ΔＴが所定閾値ΔＴｈ以下であるか否かを判定する。ここで、所定閾値ΔＴｈとは、目標過熱度ＳＴｇを高める（Ｓ１０５）か否かの判定基準となる閾値であり、予め設定されている。

前記した所定閾値ΔＴｈは、例えば、圧縮機１１のモータ（図示せず）の回転速度をさらに大きくする必要がない値に設定されている。具体例を挙げると、サーバルームの冷房において、室内の実測温度Ｔｒが設定温度Ｔｓよりも１［Ｋ］以上高い場合、制御装置によって、圧縮機１１のモータの回転速度が高められるとする。このような制御において、仮に、実測温度Ｔｒが設定温度Ｔｓよりも１［Ｋ］以上高い状態で膨張弁２１が絞られると（Ｓ１０６）、冷媒の循環量が少なくなるため、室温が上昇する。その結果、圧縮機１１の回転速度がさらに高められるため、無駄な電力が消費される。このようなことを防止するために、ステップＳ１０４の判定処理が行われる。
なお、温度差に関する所定閾値ΔＴｈは、正の値（例えば、０．５［Ｋ］）であってもよいし、０［Ｋ］であってもよいし、また、負の値（例えば、−１［Ｋ］）であってもよい。

ステップＳ１０４において差ΔＴが所定閾値ΔＴｈよりも大きい場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、制御装置の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（「ＲＥＴＵＲＮ」）。この場合、設定温度Ｔｓに対する実測温度Ｔｒが比較的高く、その後に圧縮機１１の回転速度を大きくする可能性があるからである。

一方、ステップＳ１０４において差ΔＴが所定閾値ΔＴｈ以下である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御装置の処理はステップＳ１０５に進む。すなわち、入口温度Ｔｅが第１閾値Ｔ１以上であるとともに（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、設定温度Ｔｓに対する実測温度Ｔｒの差ΔＴが所定閾値ΔＴｈ以下である（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）という「第１条件」が成立した場合、制御装置の処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において制御装置は、目標過熱度ＳＨｇを高める。すなわち、制御装置は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の目標過熱度ＳＨｇを、前記した「第１条件」の成立直前よりも高い値に変更する。

図３は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の目標過熱度ＳＨｇ、及び実際の過熱度ＳＨの変化を示す説明図である。
図３に示す例では、「第１条件」が成立した時刻ｔ１において、一点鎖線で示す目標過熱度ＳＨｇが、値ＳＨ１から値ＳＨ２（＞値ＳＨ１）に変更されている。なお、変更後の目標過熱度ＳＨｇは、冷媒によって圧縮機１１の温度上昇を適切に抑制できる（つまり、空気調和機１００の信頼性を確保できる）高さに設定されている。

図２のステップＳ１０６において制御装置は、膨張弁２１によって、圧縮機１１の吐出側における冷媒の過熱度ＳＨを徐々に高める。すなわち、制御装置は、変更後の目標過熱度ＳＨｇに過熱度ＳＨを徐々に近づけるように膨張弁２１を制御する。例えば、制御装置は、膨張弁２１の開度を所定の変化速度ｖで徐々に小さくしつつ、前記した過熱度ＳＨを算出する処理を繰り返す。そして、図２では省略したが、過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｇに達した場合、制御装置は、膨張弁２１の開度を小さくする動作を停止する。
なお、室内熱交換器２２に送り込まれる空気の温度・風量が一定であると仮定すると、膨張弁２１の開度が小さいほど、圧縮機１１の吐出側における冷媒の過熱度ＳＨは高くなる。

また、過熱度ＳＨの変化速度ｖは、０．１［Ｋ／ｍｉｎ］≦ｖ≦１０．０［Ｋ／ｍｉｎ］であることが好ましく、０．２５［Ｋ／ｍｉｎ］≦ｖ≦６．０［Ｋ／ｍｉｎ］であることがさらに好ましい。このような変化速度ｖで過熱度ＳＨを徐々に高めることによって、低負荷時でも冷凍サイクルの不安定化を招くことなく、圧縮機１１を駆動し続けることができるからである。

図３に示す例では、「第１条件」が成立した時刻ｔ１以後、膨張弁２１が徐々に絞られることによって、実線で示す過熱度ＳＨが徐々に高くなっている。仮に、過熱度ＳＨを急激に高くすると、冷凍サイクルが不安定になり、圧縮機１１において回転速度のオーバーシュート・アンダーシュートが交互に繰り返される可能性がある。これに対して本実施形態では、空調負荷が非常に小さいときでも、膨張弁２１を徐々に絞ることによって冷媒の循環量を減らし、空調能力を低下させることができる。また、膨張弁２１を徐々に絞ることによって、冷凍サイクルの不安定化を招くことなく、圧縮機１１を駆動し続けることができる。

また、図３に示す例では、過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｇの値ＳＨ２に達した時刻ｔ２から、後記する「第２条件」が成立する時刻ｔ３までは、過熱度ＳＨが略一定に保たれている。

図２のステップＳ１０７において制御装置は、室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅを再び読み込む。
ステップＳ１０８において制御装置は、ステップＳ１０７で読み込んだ入口温度Ｔｅが第２閾値Ｔ２以下であるか否かを判定する。ここで、第２閾値Ｔ２（例えば、−２℃）とは、目標過熱度ＳＴｇを低くする（Ｓ１０９）か否かの判定基準となる閾値であり、前記した第１閾値Ｔ１（Ｓ１０２）よりも低い値として、予め設定されている。この第２閾値Ｔ２は、例えば、室内熱交換器２２が凍結し始める可能性がある温度である。

ステップＳ１０８において入口温度Ｔｅが第２閾値Ｔ２よりも高い場合（Ｓ１０８：Ｎｏ）、制御装置の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（「ＲＥＴＵＲＮ」）。この場合、現状の空調運転を継続しても、室内熱交換器２２が凍結する可能性は低いからである。

一方、ステップＳ１０８において入口温度Ｔｅが第２閾値Ｔ２以下であるという「第２条件」が成立した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、制御装置の処理はステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０９において制御装置は、目標過熱度ＳＨｇを低くする。すなわち、制御装置は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の目標過熱度ＳＨｇを、前記した「第２条件」の成立直前よりも低い値に変更する。図３に示す例では、「第２条件」が成立した時刻ｔ３において、目標過熱度ＳＨｇが、値ＳＨ２から値ＳＨ３（＜値ＳＨ２）に変更されている。

図２のステップＳ１１０において制御装置は、膨張弁２１によって、過熱度ＳＨを徐々に低くする。すなわち、制御装置は、変更後の目標過熱度ＳＨｇに過熱度ＳＨを徐々に近づけるように膨張弁２１を制御する。例えば、制御装置は、膨張弁２１の開度を所定の変化速度ｖで徐々に大きくしつつ、過熱度ＳＨを算出する処理を繰り返す。そして、図２では省略したが、過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｇ（図３に示す値ＳＨ３）まで低下した場合、制御装置は、膨張弁２１の開度を大きくする動作を停止する。
なお、ステップＳ１１０の処理に関して、過熱度ＳＨの変化速度ｖの大きさ（絶対値）は、過熱度ＳＨを徐々に高める場合（Ｓ１０６）の変化速度ｖと同様であってもよい。

図３に示す例では、「第２条件」が成立した時刻ｔ３以後、制御装置が、膨張弁２１の開度を徐々に大きくすることによって、圧縮機１１の吐出側における冷媒の過熱度ＳＨが徐々に低下している。これによって、冷凍サイクルの不安定化を招くことなく、室内熱交換器２２の凍結を抑制できる。

なお、過熱度ＳＨを徐々に高くする過程で（Ｓ１０６）、変更後の目標過熱度ＳＨｇに過熱度ＳＨが達していない状態であっても、「第２条件」が成立した場合には（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０９，Ｓ１１０の処理が行われる。
ステップＳ１１０の処理を行った後、制御装置の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。

＜効果＞
第１実施形態によれば、「第１条件」が成立した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ、Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御装置は、目標過熱度ＳＨｇを高くし（Ｓ１０５）、膨張弁２１によって過熱度ＳＨを徐々に高める（Ｓ１０６）。これによって、空調負荷が非常に低い状態でも、サーモオンからサーモオフに切り替わることなく、冷凍サイクルが安定した状態で圧縮機１１を駆動し続けることができる。例えば、圧縮機１１の容量の２０％以下の運転範囲でも冷房運転を継続できるため、圧縮機１１の発停頻度を従来よりも低減し、快適な空調を行うことができる。また、サーバルームを冷房している場合には、サーバ等の機器を適温に保つことができるため、機器の故障を防止でき、また、室温変動に伴う警報の発報頻度を従来よりも低減できる。

また、前記した「第１条件」には、室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅが第１閾値Ｔ１以上である（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）という条件が含まれるため、室内熱交換器２２の凍結を抑制できる。
また、「第２条件」が成立した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、制御装置は、目標過熱度ＳＨｇを低くし（Ｓ１０９）、さらに、膨張弁２１によって過熱度を徐々に低くする（Ｓ１１０）。これによって、室内熱交換器２２の凍結を抑制し、ひいては、空気調和機１００の信頼性を従来よりも高めることができる。

≪第２実施形態≫
第２実施形態は、前記した「第１条件」が成立した場合、目標過熱度ＳＨｇを徐々に高くする点が、第１実施形態とは異なっている。なお、その他（空気調和機１００の構成等：図１参照）については、第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

図４は、第２実施形態に係る空気調和機の制御装置が実行する処理のフローチャートである。なお、図４において、第１実施形態（図２参照）と同様の処理には、同一のステップ番号を付している。
ステップＳ１０２において室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅが第１閾値Ｔ１以上であり、（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４において差ΔＴが所定閾値ΔＴｈ以下である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御装置の処理はステップＳ２０５に進む。すなわち、第１実施形態で説明した「第１条件」が成立した場合、制御装置の処理はステップＳ２０５に進む。
ステップＳ２０５において制御装置は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の目標過熱度ＳＨｇを徐々に高める。

図５は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の目標過熱度ＳＨｇ、及び実際の過熱度ＳＨの変化を示す説明図である。
図５に示す例では、「第１条件」が成立した時刻ｔ１以後、制御装置が、目標過熱度ＳＨｇを所定の値ＳＨ１から値ＳＨ２へと徐々に高くしている。そして、目標過熱度ＳＨｇが値ＳＨ２に達した時刻ｔ２以後であって、「第２条件」が成立する時刻ｔ３までは、目標過熱度ＳＨｇが値ＳＨ２で維持されている。

図４のステップＳ２０６において制御装置は、膨張弁２１によって、過熱度ＳＨを高める。すなわち、制御装置は、徐々に高くなる目標過熱度ＳＨｇに基づいて、過熱度ＳＨを目標過熱度ＳＨｇに近づけるように膨張弁２１の開度を調整する。これによって、低負荷時でも、冷凍サイクルが安定した状態で圧縮機１１を駆動し続けることができる。

また、ステップＳ１０８において、室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅが第２閾値Ｔ２以下であるという「第２条件」が成立した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、制御装置の処理はステップＳ２０９に進む。
ステップＳ２０９において制御装置は、目標過熱度ＳＨｇを徐々に低くする。すなわち、制御装置は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の目標過熱度ＳＨｇを、「第２条件」の成立時から徐々に低下させる。図５に示す例では、「第２条件」が成立した時刻ｔ３以後、制御装置が、目標過熱度ＳＨｇを値ＳＨ２から値ＳＨ３へと徐々に低下させている。

図４のステップＳ２１０において制御装置は、膨張弁２１によって、過熱度ＳＨを低くする。すなわち、制御装置は、徐々に低くなる目標過熱度ＳＨｇに基づいて、過熱度ＳＨを目標過熱度ＳＨｇに近づけるように膨張弁２１の開度を調整する。これによって、室内熱交換器２２の凍結を抑制できる。
ステップＳ２１０の処理を行った後、制御装置の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（「ＲＥＴＵＲＮ」）。

＜効果＞
第２実施形態によれば、「第１条件」が成立した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ、Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御装置は、目標過熱度ＳＨｇを徐々に高くし（Ｓ２０５）、膨張弁２１によって過熱度ＳＨを高める（Ｓ２０６）。このように過熱度ＳＨを徐々に上昇させることで、低負荷時でも冷凍サイクルが安定した状態で圧縮機１１を駆動し続けることができる。

また、第２実施形態によれば、「第２条件」が成立した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、制御装置は、目標過熱度ＳＨｇを徐々に低くし（Ｓ２０９）、膨張弁２１によって過熱度ＳＨを低くする（Ｓ２１０）。これによって、室内熱交換器２２の凍結を抑制し、ひいては、空気調和機１００の信頼性を従来よりも高めることができる。

≪第３実施形態≫
第３実施形態は、室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅが第３閾値Ｔ３以下になった場合、過熱度ＳＨを維持する点が第１実施形態とは異なっている。なお、その他（空気調和機１００の構成等：図１参照）については、第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。

図６は、第３実施形態に係る空気調和機１００の制御装置が実行する処理のフローチャートである。なお、図６において第１実施形態（図２参照）と同様の処理には、同一のステップ番号を付している。
ステップＳ１０２において入口温度Ｔｅが第１閾値Ｔ１未満である場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、制御装置の処理はステップＳ３０１に進む。また、ステップＳ１０４において差ΔＴが所定閾値ΔＴｈよりも大きい場合や（Ｓ１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１０８において入口温度Ｔｅが第２閾値Ｔ２よりも高い場合にも（Ｓ１０８：Ｎｏ）、制御装置の処理はステップＳ３０１に進む

ステップＳ３０１において制御装置は、室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅが所定閾値Ｔ３以下であるか否かを判定する。ここで、第３閾値Ｔ３（例えば、０℃）とは、過熱度ＳＨを維持する（Ｓ３０２）か否かの判定基準となる閾値である。第３閾値Ｔ３は、第１閾値Ｔ１（Ｓ１０２）よりも低く、かつ、第２閾値Ｔ２（Ｓ１０８）よりも高い値として、予め設定されている。

ステップＳ３０１において入口温度Ｔｅが第３閾値Ｔ３以下であるという「第３条件」が成立した場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、制御装置の処理はステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２において制御装置は、過熱度ＳＨを維持する。すなわち、「第３条件」が成立した場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、制御装置は、前記した「第１条件」又は「第２条件」が成立するまでは、過熱度ＳＨを「第３条件」の成立時の高さで維持する。言い換えると、ステップＳ３０２において制御装置は、膨張弁２１を「第３条件」の成立時の開度で維持する。

仮に、過熱度ＳＨを高めるために膨張弁２１の開度を小さくすると（Ｓ１０６）、膨張弁２１で減圧された冷媒の温度が低くなりすぎて、室内熱交換器２２が凍結する可能性がある。また、過熱度ＳＨを低くしなくても（Ｓ１１０）、その後の運転状況によっては、「第１条件」が成立する可能性がある。したがって、ステップＳ３０２では、過熱度ＳＨを維持して、その後の冷凍サイクルの状態を見るようにしている。

なお、「第３条件」が成立した場合において（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、制御装置が、「第３条件」の成立直前の目標過熱度ＳＨｇを保持してもよいし（図７の時刻ｔ２〜ｔ３）、また、「第３条件」の成立時の過熱度ＳＨと略同一の値に目標過熱度ＳＨｇを変更してもよい。

ステップ３０２の処理を行った後、制御装置の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。また、ステップＳ３０１において入口温度Ｔｅが第３閾値Ｔ３よりも高い場合にも（Ｓ３０１：Ｎｏ）、制御装置の処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。

そして、「第３条件」の成立後に「第１条件」が成立した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ、Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、制御装置は、膨張弁２１によって過熱度ＳＨを徐々に高くする（Ｓ１０６）。また、「第３条件」の成立後に「第２条件」が成立した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、制御装置は、膨張弁２１によって過熱度ＳＨを徐々に低くする（Ｓ１１０）。

図７は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の目標過熱度ＳＨｇ、及び実際の過熱度ＳＨの変化を示す説明図である。
図７に示す例では、過熱度ＳＨを徐々に上昇させているとき（Ｓ１０６）、時刻ｔ２において「第３条件」が成立している。その後、「第３条件」が成立している時刻ｔ２〜ｔ３において過熱度ＳＨは値ＳＨ４で維持され、さらに、時刻ｔ３で「第１条件」が再び成立して、過熱度ＳＨが徐々に高められている。

＜効果＞
第３実施形態によれば、「第３条件」が成立した場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、制御装置は、過熱度ＳＨを「第３条件」の成立時の高さで維持する（Ｓ３０２）。これによって、低負荷時に冷凍サイクルを不安定にすることなく圧縮機１１の運転を継続でき、また、室内熱交換器２２の凍結を防止できる。

≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機１００について各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、冷房専用の空気調和機１００（図１参照）について説明したが、これに限らない。すなわち、圧縮機１１からの冷媒の吐出先を室外熱交換器１２及び室内熱交換器２２の一方から他方に切り替える四方弁（図示せず）を備え、冷房運転や暖房運転を行う空気調和機にも各実施形態を適用できる。このような構成において、制御装置は、室外熱交換器１２及び室内熱交換器２２のうち「蒸発器」として機能する方の入口温度Ｔｅに基づいて、ステップＳ１０２、Ｓ１０８等（図２参照）の判定処理を行う。

また、空気調和機が四方弁（図示せず）を備える構成において、室内熱交換器２２の付近に膨張弁を設けるとともに、室外熱交換器１２の付近に別の膨張弁を設ける構成にも各実施形態を適用できる。このような構成において制御装置は、室内熱交換器２２及び室外熱交換器１２のうち、「蒸発器」として機能する方の付近に設置された膨張弁によって過熱度ＳＨを調整する。

また、第１実施形態では、ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０７，Ｓ１０８の処理（図２参照）において、室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅを用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、入口温度Ｔｅに代えて、室内熱交換器２２の入口側に設けられる圧力センサ（図示せず）の検出値を用いてもよいし、また、室内熱交換器２２の出口側に設けられる温度センサ（図示せず）又は圧力センサ（図示せず）の検出値を用いてもよい。つまり、室内熱交換器２２（蒸発器）の入口側における冷媒の温度若しくは圧力、又は、室内熱交換器２２の出口側における冷媒の温度若しくは圧力である「状態量」に基づいて、ステップＳ１０１等の処理を行うようにしてもよい。なお、第２、第３実施形態についても同様のことがいえる。

また、各実施形態では、「第１条件」が成立した場合、時間の経過とともに過熱度ＳＨを直線的に上昇させる処理（図３の時刻ｔ１〜ｔ２）について説明したが、これに限らない。すなわち、所定時間（例えば、数分ごと）に過熱度ＳＨを所定値だけ高くする処理を繰り返す処理も、「過熱度ＳＨを徐々に高める」という事項に含まれる。なお、過熱度ＳＨを低下させる場合についても同様のことがいえる。

また、各実施形態では、室内ファン２３（図１参照）の吸込側に設けられた温度センサ３２（図１参照）の検出値を「室内温度」として扱う場合について説明したが、これに限らない。すなわち、サーバルーム等の空調を行う場合において、室内ファン２３の吹出側に設けられる温度センサ（図示せず）の検出値を「室内温度」として扱ってもよい。

また、各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせ、「第１条件」が成立した場合に過熱度ＳＨを徐々に高め（Ｓ１０６）、「第２条件」が成立した場合に目標過熱度ＳＨｇを徐々に低くするようにしてもよい（Ｓ２０９）。

また、例えば、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせ、目標過熱度ＳＨｇ等を徐々に高める過程で（Ｓ２０５、Ｓ２０６）、室内熱交換器２２の入口温度Ｔｅが第３閾値Ｔ３以下になった場合（Ｓ３０１：Ｙｅｓ）、過熱度ＳＨを維持するようにしてもよい（Ｓ３０２）。

また、各実施形態では、空気調和機１００（図１参照）が、室外機１０及び室内機２０を１台ずつ備える構成について説明したが、これに限らない。例えば、１台の室外機に複数台の室内機を接続したマルチ型の空気調和機にも各実施形態を適用できる。また、複数台の室外機Ｗｔが並列接続された構成の空気調和機にも各実施形態を適用できる。また、圧縮機１１が室内機２０に設置された構成の空気調和機にも各実施形態を適用できる。
また、各実施形態で説明した空気調和機１００は、パッケージエアコンやルームエアコンであってもよいし、室外機と室内機とを一体化させた一体型エアコンであってもよい。

また、各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記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。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、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

１００ 空気調和機
１０ 室外機
１１ 圧縮機
１２ 室外熱交換器（凝縮器）
１３ 室外ファン
１４ 室外機制御装置（制御部）
２０ 室内機
２１ 膨張弁
２２ 室内熱交換器（蒸発器）
２３ 室内ファン
２４ 室内機制御装置（制御部）
３１，３２ 温度センサ
Ｒ 冷媒回路

Claims (7)

1. 圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、が環状に順次接続されてなる冷媒回路と、
   前記圧縮機及び前記膨張弁を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記蒸発器の入口側における冷媒の温度若しくは圧力、又は、前記蒸発器の出口側における冷媒の温度若しくは圧力である状態量が第１閾値以上であるとともに、空調対象空間の設定温度に対する前記空調対象空間の実測温度の差が所定閾値以下であるという第１条件が成立した場合、前記膨張弁によって、前記圧縮機の吐出側における冷媒の過熱度を徐々に高めること
   を特徴とする空気調和機。
2. 前記第１条件が成立した場合、前記制御部は、前記圧縮機の吐出側における冷媒の目標過熱度を前記第１条件の成立直前よりも高い値に変更し、変更後の前記目標過熱度に前記過熱度を徐々に近づけるように前記膨張弁を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記第１条件が成立した場合、前記制御部は、前記圧縮機の吐出側における冷媒の目標過熱度を徐々に高くし、前記目標過熱度に基づいて、前記膨張弁を制御すること
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
4. 前記状態量が、前記第１閾値よりも低い第２閾値以下であるという第２条件が成立した場合、前記制御部は、前記膨張弁によって、前記過熱度を徐々に低下させること
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
5. 前記第２条件が成立した場合、前記制御部は、前記圧縮機の吐出側における冷媒の目標過熱度を前記第２条件の成立直前よりも低い値に変更し、変更後の前記目標過熱度に前記過熱度を徐々に近づけるように前記膨張弁を制御すること
   を特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記第２条件が成立した場合、前記制御部は、前記圧縮機の吐出側における冷媒の目標過熱度を徐々に低下させ、前記目標過熱度に基づいて、前記膨張弁を制御すること
   を特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
7. 前記状態量が、前記第１閾値よりも低く、かつ、前記第２閾値よりも高い第３閾値以下であるという第３条件が成立した場合、前記制御部は、前記第１条件又は前記第２条件が成立するまでは、前記過熱度を前記第３条件の成立時の高さで維持すること
   を特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の空気調和機。

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