JP3188989B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室外機と室内機とから
なるヒートポンプ式空気調和機に係り、特に減圧装置と
して膨張弁を適用した場合の膨張弁開度の段階固定制御
を行う空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機では、特開昭６２−１
１９３７０号公報記載のように、電子膨張弁とキャピラ
リチューブを減圧装置として有し、キャピラリチューブ
により冷媒をある程度減圧させておき、電子膨張弁をオ
ープンループに制御することにより冷媒の過熱度が所定
値になるよう開度制御しており、電子膨張弁の開度制御
系を比例制御、積分制御といったフィードバック制御系
を構成することなく簡易な方法により運転状態が最適と
なるよう制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、減圧
装置として電子膨張弁以外にキャピラリチューブおよび
電動弁等の減圧機構を組合わせて用いることが必要であ
り、電子膨張弁を検出した運転モードに応じキャピラリ
チューブと電動弁では制御できない部分を補うよう補助
的に用いていて、サイクル温度および圧力変化に応じ、
冷媒過熱度を最適に保ちサイクルを安定化させるという
ことに対し考慮がなされていなかった。

【０００４】本発明の目的は、冷凍サイクル過熱度の最
適化および冷凍サイクルの安定化にある。

【０００５】本発明の他の目的は、吐出ガス温度だけを
検出して冷凍サイクルの安定化をはかるだけでなく、室
内温度の設定値と室内吸込空気温度の温度差を検出する
ことにより、前記温度差が大きいときには冷凍能力が増
すよう膨張弁開度をシフトさせ、また前記温度差が小さ
いときには冷凍能力を減らすよう膨張弁開度を複数段の
段階固定開度にシフトさせることによりサーチオン−オ
フの回数を減らし連続運転時間を長くして冷凍サイクル
を安定化するにある。

【０００６】さらに本発明の他の目的は、室外熱交換器
出口にサブクーラを有した空気調和機において冷房運転
時、サブクーラ出入口温度差により過冷却度を推定し、
冷房能力が最大となるよう膨張弁開度を複数段の段階固
定開度にシフトさせてフィードバック制御させ、また暖
房運転時には、室内吸込空気温度と室内吹出空気温度の
差により暖房能力を推定し暖房能力が最大となるよう膨
張弁開度を複数段の段階固定開度にシフトさせてフィー
ドバック制御させることにより、各運転モードでの冷房
・暖房能力を最大となるよう膨張弁を制御することにあ
る。

【０００７】またアキュムレータにより余剰冷媒制御を
行なう冷凍サイクルで膨張弁を吐出ガス過熱度でＰＩＤ
制御を行なう場合、アキュムレータにより、膨張弁の開
度変化による蒸発器出口過熱度変化が吸収されるため、
圧縮機の高圧側に反映できないため、ＰＩＤ制御が効果
的に作動しない。本発明の他の目的はアキュムレータに
よる余剰冷凍制御を行なう冷凍サイクルで、膨張弁開度
を変化させ冷凍サイクル過熱度を安定させることにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の空気調和機は、室外ユニットと該室
外ユニットにガス配管と液配管で接続された室内ユニッ
トで冷凍サイクルを構成し、前記室外ユニットは冷媒ガ
スを圧縮する圧縮機と圧縮された冷媒ガスの送給先を切
り替える四方弁と外部熱源と冷媒を熱交換させる室外熱
交換器と該室外熱交換器に接続されて冷媒を減圧する室
外減圧装置とを含んでなり、前記室内ユニットは冷媒と
室内空気とを熱交換させる室内熱交換器と該室内熱交換
器に接続されて冷媒を減圧する膨張弁とを含んでなる空
気調和機において、前記圧縮機が吐出する冷媒ガスの温
度を検出する吐出ガス温度検出装置及び運転モードが冷
房、暖房のいずれであるかを検出する運転モード検出装
置を備えるとともに、検出した運転モードと検出した吐
出ガス温度に従い、運転モードと吐出ガス温度に対応さ
せて予め記憶させてある膨張弁開度テーブルに基づき、
前記膨張弁の開度を予め設定された複数段の開度に段階
的に変化させながらフィードバック制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

【０００９】本発明の第２の空気調和機は、上記第１の
発明手段に加え、 制御手段が、室内吸込空気温度を検
出する室内吸込温度検出装置と、室内空気温度を設定す
る室内空気温度設定手段とを備え、室内空気温度設定値
と前記検出された室内吸込空気温度の温度差の絶対値と
検出した運転モードと検出した前記吐出ガス温度に従
い、室内空気温度設定値と検出された室内吸込空気温度
の温度差の絶対値と運転モードと吐出ガス温度とに対応
させて予め記憶させてある膨張弁開度テーブルに基づ
き、前記膨張弁の開度を予め設定した複数段の段階固定
開度に変化させながらフィードバック制御をするもので
あることを特徴とする。

【００１０】本発明の第３の空気調和機は、室外ユニッ
トと該室外ユニットにガス配管と液配管で接続された室
内ユニットで冷凍サイクルを構成し、前記室外ユニット
は冷媒ガスを圧縮する圧縮機と圧縮された冷媒ガスの送
給先を切り替える四方弁と外部熱源と冷媒を熱交換させ
る室外熱交換器と該室外熱交換器に接続されて冷媒を減
圧する室外減圧装置とを含んでなり、前記室内ユニット
は冷媒と室内空気とを熱交換させる室内熱交換器と該室
内熱交換器に接続されて冷媒を減圧する膨張弁とを含ん
でなり、前記室外減圧装置と膨張弁とが液配管で接続さ
れている空気調和機において、前記室外熱交換器と室外
減圧装置とを接続する液配管に冷媒の熱を放出するサブ
クーラが介装され、該サブクーラの前記室外熱交換器側
入り口と前記室外減圧装置の膨張弁側入り口とが逆止弁
を介して接続され、前記圧縮機が吐出する冷媒ガスの温
度を検出する吐出ガス温度検出装置と、運転モードが冷
房、暖房のいずれであるかを検出する運転モード検出装
置と、サブクーラ出入口の冷媒温度を検出するサブクー
ラ出入口温度検出装置と、室内吸込空気温度を検出する
室内吸込空気温度検出装置と、室内吹出空気温度を検出
する室内吹出温度検出装置とを備えるとともに、検出し
た運転モードと検出した吐出ガス温度に従い、運転モー
ドと吐出ガス温度に対応させて予め記憶させてある膨張
弁開度テーブルに基づき、前記膨張弁の開度を予め設定
された複数段の開度に段階的に変化させながらフィード
バック制御し、さらに冷房運転モード時、サブクーラ出
入口温度差が所定値になるようフィードバック制御し、
暖房運転モード時、室内吹出し空気温度と室内吸込み空
気温度の差が所定値になるようフィードバック制御する
制御手段を備えてなることを特徴とする。

【００１１】

【作用】膨張弁開度テーブルには、冷房か暖房かの運転
モードと圧縮機が吐出する冷媒ガス温度の条件に応じ
た、冷凍サイクルの冷媒ガス過熱度が最適値となるよう
な、膨張弁の開度が記憶／格納される。膨張弁の開度
は、圧縮機が吐出する冷媒ガス温度のある温度範囲ごと
に設定される。つまり、冷媒ガス温度が連続的に変化し
た場合、膨張弁の開度は段階的に変化するように開度テ
ーブルが設定される。制御手段には、運転モードと圧縮
機が吐出する冷媒ガス温度の条件が入力され、該制御手
段は入力された運転モードと圧縮機が吐出する冷媒ガス
温度の条件に基づいて前記膨張弁開度テーブルを参照
し、格納されている膨張弁の開度になるように膨張弁の
開度をフィードバック制御する。比例制御、積分制御を
ともなうフィードバック制御系に比べ制御系をより簡便
な方法により実現することができるとともに、膨張弁の
開度を段階的に変えていくので、開度の段階の中間位置
での運転時間が省かれ、起動から冷凍サイクルが安定化
するまでの時間を短縮することができる。

【００１２】さらにまた膨張弁の開度は、圧縮機が吐出
する冷媒ガス温度がある範囲を超えるごとに予め設定さ
れた開度段階に従いシフトする。このため、膨張弁の開
度変更という外乱の回数が少ないので、外乱にともなう
サイクルの変動回数も少なくサイクルの安定性がよい。

【００１３】なお、ここでいう冷凍サイクルの過熱度の
最適値とは、吐出ガスの温度が検出された値のとき、冷
凍装置の性能が最大である冷媒過熱度をいい、冷媒過熱
度が最適値であれば、圧縮機への液戻りがなく、圧縮機
モータのコイル温度が極端に上昇することもない。

【００１４】また膨張弁を吐出ガス温度だけでなく、室
内吸込空気温度と室内空気温度設定値の温度差をも考慮
して冷凍サイクルの過熱度が最適値となるような膨張弁
の開度を、吐出ガス温度のある範囲ごとに段階的に予め
求めておけば、前記室内吸込空気温度と室内空気温度設
定値の温度差が大きい場合、能力が最大となるように開
度設定し、また前記温度差が小さい場合、能力を減じる
ように開度設定することにより室内温度を早く設定温度
に近づけ、また室内吸込温度が室内空気温度設定値に近
づいたときには、室内吸込空気温度が室内温度設定値を
超えてサーモオフする機会を減らすことができるので、
室内の快適性が向上するとともに、圧縮機のオン−オフ
回数を減らすことができる。圧縮機のオン−オフ回数を
減らすことにより、起動時におこるおそれのある圧縮機
への液戻りや配管系の振動を少なくし、製品の信頼性を
向上させることが可能となる。

【００１５】さらにまた、膨張弁を吐出ガス温度に基づ
いて冷凍サイクルの過熱度が最適となるよう複数段の段
階固定制御に従い開度設定した後、冷房運転時サブクー
ラ出入口温度差が冷房能力、消費電力からみて最適と考
えられる予め求めておいた所定値に近づくようフィード
バック制御をかけることにより、消費電力の制限内で冷
房能力を最大とすることが可能となる。

【００１６】また暖房運転時、室内吹出空気温度と室内
吸込空気温度の温度差が、暖房能力、消費電力からみて
最適と考えられる予め求めておいた所定値に近づくよう
フィードバック制御をかけることにより、消費電力の制
限内で暖房能力を最大とすることが可能となる。従って
省エネルギーの面で効果があり、またランニングコスト
低減も可能となる。

【００１７】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１〜図１０を参照
して説明する。図１に示す第１の実施例の空気調和機
は、室内機としての室内ユニット１台に室外機としての
室外ユニット１台を配管で接続したペアタイプである。

【００１８】室外ユニット１は、圧縮機２と、該圧縮機
２の吐出口に第１のポートを接続させた四方弁３と、該
四方弁３の第２のポートに冷媒流路の一端を接続した室
外熱交換器４と、該四方弁３の第４のポートに接続され
た止め弁２８と、前記圧縮機２の吸い込み口に一端を接
続させ他端を前記四方弁３の第３のポートに接続させた
アキュムレータ５と、一端を前記室外熱交換器４の冷媒
流路の他端に接続させたキャピラリチューブである室外
減圧装置２１と、該室外減圧装置２１の他端に接続され
た止め弁２９と、圧縮機吐出ガス温度を検知する温度セ
ンサ１７と、室外吸込温度を検知する温度センサ１５
と、冷房時に凝縮温度を暖房時に蒸発温度を検知する温
度センサ１６と、前記四方弁３の操作位置を検出し冷房
／暖房の別を示す運転モード信号を出力する運転モード
センサ２７と、これら温度センサ１５，１６，１７及び
運転モードセンサ２７に接続されこれらからの信号を取
込む室外側制御装置１１と、を含んでなっている。室外
側制御装置１１には、運転モード（冷房／暖房の別）と
圧縮機から吐出される冷媒ガスの温度に対応して、冷媒
の過熱度がその条件での最適の冷媒の過熱度になるよう
な電子膨張弁の開度が開度テーブルとして記憶されてい
る。

【００１９】また室内ユニット８は、冷媒流路の一端を
ガス配管７及び止め弁２８を介して前記四方弁３の第４
のポートに連通させた室内熱交換器９と、一端を該室内
熱交換器９の冷媒流路の他端に接続された電子膨張弁１
０と、室内吸込空気温度を検知する温度センサ１９と、
室内吹出空気温度を検知する温度センサ２０と、冷房時
に蒸発温度を暖房時に凝縮温度を検知する温度センサ１
８と、これら温度センサ１８，１９，２０に接続されこ
れら温度センサからの信号を取込むとともに、動作指令
回路１３及び運転情報回路１４を介して室外ユニット１
の前記室外側制御装置１１に接続されている室内側制御
装置１２と、を含んでなっている。室内側制御装置１２
は、また室内空気温度設定手段を備えている。電子膨張
弁１０は受信したパルス数に応じて開度を変化させる。
電子膨張弁１０はまた、その開度を室内制御装置１２に
伝送する手段を備えている。

【００２０】前記止め弁２９の他端は液配管６を介して
前記電子膨張弁１０の他端と連通されている。

【００２１】また室内側制御装置１２は、所定のサンプ
リング時間間隔ΔＳごとに、温度センサ１８，１９，２
０の信号を取り込み、信号変換を行ったのち、室内空気
温度設定値及び電子膨張弁１０の開度情報の信号ととも
に運転情報回路１４を通して室外側制御装置１１に送り
こむように構成されている。室外側制御装置１１は、温
度センサ１５，１６，１７及び運転モードセンサ２７の
信号と、室内側制御装置１２から送信される温度センサ
１８，１９，２０の信号及び室内空気温度設定値及び電
子膨張弁１０の開度情報の信号を取り込み、取り込むご
とに、図３に示す冷凍サイクルの過熱度を安定化させる
ように予め算出され記憶されている開度テーブルに従
い、電子膨張弁の開度を演算し、演算された開度の大き
さに応じて電子膨張弁１０の開度信号を、動作指令回路
１３を通して室内側制御装置１２に送信する。室内側制
御装置１２は受信した信号をパルス信号に変換した後、
電子膨張弁１０に送るように構成されている。

【００２２】冷房時の冷凍サイクルにおいては、四方弁
３はその第１と第２のポート及び第３と第４のポートが
それぞれ連通されるように操作される。運転モードセン
サ２７は、四方弁３の操作位置を検出して冷房を示す運
転モード信号を出力する。この冷凍サイクルでは、室外
ユニット１の圧縮機２によって冷媒が高温高圧に圧縮さ
れ、四方弁３から室外熱交換器４に入り凝縮され液冷媒
となる。冷媒は、液冷媒となった後室外減圧装置２１に
より減圧され、２相冷媒となって液配管６内を流れ、室
内ユニット８に流入する。室内ユニット８に流入した２
相冷媒は、電子膨張弁１０を通って断熱膨張し、次いで
室内熱交換器９で蒸発しつつ室内空気の熱を奪って冷房
を行い、自身は低温低圧のガス冷媒となってガス配管７
内を流れ、再び室外ユニット１に戻る。室外ユニット１
に戻ったガス冷媒は、四方弁３を経てアキュムレータ５
に入り、ここで気液分離された後圧縮機２に戻る。

【００２３】一方暖房の冷凍サイクルにおいては、四方
弁３はその第１と第４のポート及び第２と第３のポート
がそれぞれ連通されるように操作され、冷房時の冷媒回
路とは、逆方向に循環する冷媒回路が形成される。運転
モードセンサ２７は、四方弁３の操作位置を検出して暖
房を示す運転モード信号を出力する。この冷凍サイクル
では、室外ユニット１の圧縮機２によって高温高圧に圧
縮されたガス冷媒は、四方弁３、ガス配管７を経て室内
ユニット８に流入する。室内ユニット８に流入したガス
冷媒は室内熱交換器９の冷媒流路に流れ込み、ここで熱
を放出して暖房を行い、自身は冷却されて液化し、電子
膨張弁１０で減圧され２相冷媒となった後、液配管６を
経て室外ユニット１に流れ込む。室外ユニット１に流れ
込んだ２相冷媒は室外減圧装置２１で断熱膨張し、断熱
膨張したその冷媒は室外熱交換器４で蒸発したのち、四
方弁３及びアキュムレータ５を経て圧縮機２に戻る。

【００２４】図１において冷房時、室外ユニット１内の
室外減圧装置２１により減圧された液冷媒は２相冷媒と
なった後、室内ユニット８内の電子膨張弁１０に流入す
るため、図８に示す通り、電子膨張弁１０に液冷媒が流
入する場合に比べ、液冷媒の通過量が減少する。すなわ
ち電子膨張弁１０の開度変化に対する液冷媒の通過量変
化が少ないため、冷凍サイクルの過熱度変化が少なくな
り、図３に示す通り、吐出ガス温度Ｔdのある範囲内で
電子膨張弁１０の開度を固定させても、冷凍サイクルの
過熱度の最適値からのずれが許容範囲内となるよう制御
することが可能となる。また電子膨張弁１０の開度は、
吐出ガス温度に従い吐出ガスの温度範囲に応じてあらか
じめ設定されている複数の段階に順次切り替えてフィー
ドバック制御されるので、サイクル過熱度を早く安定さ
せることができる。

【００２５】一方暖房時は、冷媒は電子膨張弁１０で減
圧され２相冷媒となった後室外減圧装置２１のキャピラ
リチューブを通過するため、室外減圧装置２１入口で抵
抗が大きくなり冷凍サイクルは室外減圧装置２１入口で
過冷却度が少ない状態（冷媒が液である状態）より安定
化する。すなわち電子膨張弁１０の開度変化に対する冷
凍サイクル過熱度変化が小さいため、冷凍サイクルの安
定化を電子膨張弁１０の開度の段階固定で制御すること
が可能となる。

【００２６】図４は吐出ガス温度変化に対し、吐出ガス
温度が上昇した場合と下降した場合で、膨張弁開度を変
化させる吐出ガス温度に差（ディファレンシャル）をΔ
ｔ度設けることにより、電子膨張弁の開度がハンチング
するのを防止した例で、膨張弁開度変化時に冷凍サイク
ルの安定化をはかることが可能となる。

【００２７】図５は、電子膨張弁１０の開度を、運転モ
ード及び吐出ガス温度Ｔdによってのみ変化させるので
はなく、室内ユニット１の室内吸込空気温度と室内空気
温度設定値の温度差ΔＴの大きさによりＡ，Ｂ，Ｃの３
種類の段階固定開度を持たせ、冷凍サイクルの安定化を
はかるための、吐出ガス温度と前記温度差ΔＴと膨張弁
開度の関連を示すテーブルである。前記温度差ΔＴが６
℃を超えた場合には性能が最大となるＣの段階固定開度
を用いて、吐出ガス温度に従い膨張弁開度を決定し、決
定した膨張弁開度で運転させる。従って起動時等、室内
温度と設定温度の差が大きい場合に早く室内温度を設定
温度に近づかせることが可能となる。

【００２８】一方前記温度差ΔＴが３℃以下の場合、冷
凍サイクルが安定する範囲内で性能が最小となるＡの段
階固定開度を用いて、吐出ガス温度に従い膨張弁開度を
決定し、決定した膨張弁開度で運転させる。従って、室
内温度と設定温度の差が小さい場合に、室内温度の変化
がゆるやかになって室内温度が設定温度を超えサーモオ
フさせる回数を減らすことが可能となり、また圧縮機の
起動と停止の回数を減らすことができるため製品の信頼
性を向上させることができる。

【００２９】図６は、縦軸に膨張弁開度（パルス数で表
してある）を、横軸に吐出ガス温度をとり、膨張弁開度
を変化させる吐出ガス温度を、前記温度差ΔＴの３つの
区分に対応させて示した図である。さらに、吐出ガス温
度が上昇する場合と下降する場合とで、膨張弁開度を変
化させる吐出ガス温度に差（ディファレンシャル）を持
たせてある。図７は室内吸込空気温度と室内温度設定値
の温度差ΔＴが増加する場合と減少する場合とで、選択
する膨張弁開度を変えるようににディファレンシャルを
持たせた場合である。ともに電子膨張弁１０の開度が、
開度変更点付近でハンチングすることにより冷凍サイク
ルが不安定となることを防止することができる。

【００３０】図２に示す第２の実施例は、図１に示す実
施例の、室外ユニット１内の室外熱交換器４と室外減圧
装置２１を結ぶ液配管６にサブクーラ２２を介装し、室
外熱交換器４と該サブクーラ２２を接続する配管６Ａ
と、該サブクーラ２２と室外減圧装置２１を接続する配
管６Ｂを逆止弁２５を介して連通したものである。また
温度センサとして、サブクーラ２２の入口（室外熱交換
器４側）にサブクーラ入口温度検出センサ２３が、サブ
クーラ２２の出口（室外減圧装置２１側）にサブクーラ
出口温度検出センサ２４が、それぞれ設置されている。
逆止弁２５は、止め弁２９から室外熱交換器４に向かう
冷媒を通過させ、逆方向の流れを止める方向に設置され
る。他の部分は前記図１に示す実施例と同一であるの
で、同一の符号を付して説明は省略する。

【００３１】本実施例は、冷房時には冷媒はサブクーラ
２２と室外減圧装置２１を通過し、暖房時には冷媒がサ
ブクーラ２２と室外減圧装置２１をバイパスして逆止弁
２５を通過するようなサイクル構成である。冷房時の冷
媒の流れは、図１の冷凍サイクルと同じであり、暖房時
の冷媒の流れは、減圧系統が室内電子膨張弁１０のみの
１段膨張となる。すなわち室内熱交換器９で液化された
液冷媒は室内ユニット８の電子膨張弁１０で断熱膨張
し、液配管６を２相冷媒として流れ、室外熱交換器４で
蒸発することになる。従って液冷媒に混じってガス冷媒
が液配管を流れることにより、液配管での抵抗が大きく
なるため、膨張弁開度変化に対する冷凍サイクル過熱度
変化が小さくなり、冷凍サイクルの安定化を電子膨張弁
１０の段階固定開度制御により制御することが可能とな
る。

【００３２】冷房運転時、図５に示す開度テーブルを用
い、吐出ガス温度に従い膨張弁開度を決定した後、膨張
弁開度をＰＩ制御により開度変更させ、サブクーラ出入
口温度差が目標設定温度差となるようフィードバック制
御させることによってより精度の高い制御を行なうこと
が可能となる。

【００３３】ＰＣ（n）＝ＰＣ（n−１）＋ΔＰＣ ＰＣ（n） ：今回の電子膨張弁開度パルス数 ＰＣ（n−１）：前回の電子膨張弁開度パルス数 ΔＰＣ：膨張弁開度の増減パルス数 ΔＰＣ＝Ｋpc｛ΔＳＣ（n）−ΔＳＣ（n−1）｝＋Ｋic
−ΔＳＣ（n）ΔＳ ΔＳＣ（ｎ）：ＳＣset−ＳＣ ΔＳＣ（n−１）：前回のＳＣ（ｎ） Ｋpc，Ｋic：係数 ΔＳ：サンプリング時間間隔 ＳＣset：制御目標サブクーラ出入口温度差（図９によ
る） ＳＣ：サブクーラ出入口温度差 従って膨張弁開度を吐出温度だけにより過熱度が最適と
なるよう制御するだけでなく、冷房能力、消費電力から
みて性能が最大となる膨張弁開度で制御することが可能
となる。

【００３４】一方暖房運転時、図５に示す開度テーブル
を用い、吐出ガス温度に従い膨張弁開度を決定した後、
膨張弁開度をＰＩ制御により開度変更させ、室内吸込温
度と室内吹出温度の温度差が目標設定温度差となるよう
フィードバック制御させることによってより精度の高い
制御を行なうことが可能となる。

【００３５】ＰＨ(ｎ)＝ＰＨ（n−１）＋ΔＰＨ ＰＨ(n) ：今回の電子膨張弁開度パルス数 ＰＨ（n−１）：前回の電子膨張弁開度パルス数 ΔＰＨ：膨張弁開度の増減パルス数 ΔＰＨ＝ＫＰＨ（Δｔn−Δｔ（n−１））＋ＫｉＨ・Δ
ｔn・ΔＳ Δｔ（n） ：ｔset−ｔ Δｔ（n−１）：前回のｔｎ ＫＰＨ，ＫｉＨ：係数 ΔＳ：サンプリング時間間隔 ｔset：制御目標・室内吹出・吸込温度差（図１０によ
る） ｔ：室内吹出・吸込温度差 従って冷房運転と同様、暖房能力、消費電力からみて性
能が最大となる膨張弁開度で制御することが可能とな
る。

【００３６】また段階固定制御を行ない電子膨張弁の開
度決定をした後、ＰＩ制御を行なうため、冷凍サイクル
過熱度が最適で、能力、消費電力からみて性能が最大と
なる開度を得るまでの制御時間が短縮される。

【００３７】なお、上記各実施例では、膨張弁として、
パルス信号により開度制御が行われる電子膨張弁が用い
られているが、パルス信号により開度制御が行われる電
子膨張弁でなくても、開度制御が可能な膨張弁であれ
ば、他の形式の膨張弁を使用しても差し支えない。

【００３８】

【発明の効果】電子膨張弁の開度を、圧縮機から吐出さ
れる冷媒ガスの温度がある範囲内で固定され、吐出され
る冷媒ガスの温度変化に合わせて段階的に変化させ、吐
出ガス温度に従いフィードバック制御を行なうことによ
り、複雑な制御系を構成することなく簡便な方法で制御
系を構成できるので製品の開発期間を短くすることがで
きる。また膨張弁の開度を段階固定で変化させるので、
冷凍サイクルの過熱度が最適と考えられる状態に安定す
るまでの時間が、従来の比例制御等を取入れたフィード
バック制御系に比べ短縮できる。

【００３９】また吐出ガス温度だけでなく、室内空気吸
込温度と室内空気設定温度の温度差からも膨張弁開度を
段階固定制御することによって、前記温度差が大きいと
きには、能力が最大となる開度を選定させ、室内温度を
早く設定温度に近づかせることができる。また前記温度
差が小さいときには、能力が最小となる開度を選定さ
せ、室内温度が設定温度を超えないようにさせ、サーモ
オフとオンの繰り返しによる圧縮機の信頼性の低下を防
止することができる。

【００４０】また、膨張弁開度制御に、吐出ガス温度に
よる段階固定制御とＰＩ制御を組合わせることにより、
冷凍サイクル過熱度が最適となるだけでなく、能力、消
費電力からみて性能が最大となるポイントで膨張弁開度
制御できるため、ランニングコストの低減がはかれる。

【００４１】またアキュムレータにより余剰冷媒制御を
行なう冷凍サイクルで冷凍サイクルの過熱度の最適をは
かることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるペアタイプ空気調
和機の冷凍サイクル系統図である。

【図２】本発明の第２の実施例でなるペアタイプ空気調
和機の冷凍サイクル系統図である。

【図３】冷凍サイクルの過熱度を最適の値にする膨張弁
開度テーブルの例である。

【図４】吐出ガス温度変化にディファレンシャルをつけ
たときの吐出ガス温度と膨張弁開度の関係図である。

【図５】冷凍サイクルの過熱度を最適の値にする膨張弁
開度テーブルの例である。

【図６】吐出ガス温度変化にディファレンシャルをつけ
たときの吐出ガス温度と膨張弁開度の関係の例を示すグ
ラフである。

【図７】室内吸込温度と設定温度の温度差変化にディフ
ァレンシャルをつけたときの、設定温度差と膨張弁開度
の関係の例を示すグラフである。

【図８】膨張弁入口乾き度と膨張弁通過液流量比の関係
図である。

【図９】冷房能力を最大、消費電力を最小とする、目標
設定温度差（サブクーラ出入口温度差）と吐出ガス温度
の関係の例を示すグラフである。

【図１０】暖房能力を最大、消費電力を最小とする、目
標設定温度差（室内吸込・吹出温度差）と吐出ガス温度
の関係の例を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 室外ユニット ２ 圧縮機 ３ 四方弁 ４ 室外熱交換器 ５ アキュムレータ ６，６Ａ，６Ｂ 液配管 ７ ガス配管 ８ 室内ユニット ９ 室内熱交換器 １０ 室内減圧装置である電子膨張弁 １１ 室外側制御装置 １２ 室内側制御装置 １３ 動作指令回路 １４ 運転情報回路 １５ 温度センサ １６ 温度センサ １７ 温度センサ １８ 温度センサ １９ 温度センサ ２０ 温度センサ ２１ キャピラリチューブを用いた室外減圧装置 ２２ サブクーラ ２３ サブクーラ入口温度検出センサ ２４ サブクーラ出口温度検出センサ ２５ 逆止弁 ２７ 運転モードセンサ ２８ 止め弁 ２９ 止め弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 将弘 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 清水工場内 (72)発明者 織田 雅大 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 清水工場内 (72)発明者 吉田 悟 静岡県清水市村松390番地 株式会社 日立製作所 清水工場内 (72)発明者 中山 進 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−119370（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−4177（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34208（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 F24F 11/02 102 F25B 13/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室外ユニットと該室外ユニットにガス配
   管と液配管で接続された室内ユニットで冷凍サイクルを
   構成し、前記室外ユニットは冷媒ガスを圧縮する圧縮機
   と圧縮された冷媒ガスの送給先を切り替える四方弁と外
   部熱源と冷媒を熱交換させる室外熱交換器と該室外熱交
   換器に接続されて冷媒を減圧する室外減圧装置とを含ん
   でなり、前記室内ユニットは冷媒と室内空気とを熱交換
   させる室内熱交換器と該室内熱交換器に接続されて冷媒
   を減圧する膨張弁とを含んでなる空気調和機において、
   前記圧縮機が吐出する冷媒ガスの温度を検出する吐出ガ
   ス温度検出装置及び運転モードが冷房、暖房のいずれで
   あるかを検出する運転モード検出装置を備えるととも
   に、検出した運転モードと検出した吐出ガス温度に従
   い、運転モードと吐出ガス温度に対応させて予め記憶さ
   せてある膨張弁開度テーブルに基づき、前記膨張弁の開
   度を予め設定された複数段の開度に段階的に変化させな
   がらフィードバック制御する制御手段とを備えてなる空
   気調和機。
2. 【請求項２】 制御手段が、室内吸込空気温度を検出す
   る室内吸込温度検出装置と、室内空気温度を設定する室
   内空気温度設定手段とを備え、室内空気温度設定値と前
   記検出された室内吸込空気温度の温度差の絶対値と検出
   した運転モードと検出した前記吐出ガス温度に従い、室
   内空気温度設定値と検出された室内吸込空気温度の温度
   差の絶対値と運転モードと吐出ガス温度とに対応させて
   予め記憶させてある膨張弁開度テーブルに基づき、前記
   膨張弁の開度を予め設定した複数段の段階固定開度に変
   化させながらフィードバック制御をするものであること
   を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 【請求項３】 室外ユニットと該室外ユニットにガス配
   管と液配管で接続された室内ユニットで冷凍サイクルを
   構成し、前記室外ユニットは冷媒ガスを圧縮する圧縮機
   と圧縮された冷媒ガスの送給先を切り替える四方弁と外
   部熱源と冷媒を熱交換させる室外熱交換器と該室外熱交
   換器に接続されて冷媒を減圧する室外減圧装置とを含ん
   でなり、前記室内ユニットは冷媒と室内空気とを熱交換
   させる室内熱交換器と該室内熱交換器に接続されて冷媒
   を減圧する膨張弁とを含んでなり、前記室外減圧装置と
   膨張弁とが液配管で接続されている空気調和機におい
   て、前記室外熱交換器と室外減圧装置とを接続する液配
   管に冷媒の熱を放出するサブクーラが介装され、該サブ
   クーラの前記室外熱交換器側入り口と前記室外減圧装置
   の膨張弁側入り口とが逆止弁を介して接続され、前記圧
   縮機が吐出する冷媒ガスの温度を検出する吐出ガス温度
   検出装置と、運転モードが冷房、暖房のいずれであるか
   を検出する運転モード検出装置と、サブクーラ出入口の
   冷媒温度を検出するサブクーラ出入口温度検出装置と、
   室内吸込空気温度を検出する室内吸込空気温度検出装置
   と、室内吹出空気温度を検出する室内吹出温度検出装置
   とを備えるとともに、検出した運転モードと検出した吐
   出ガス温度に従い、運転モードと吐出ガス温度に対応さ
   せて予め記憶させてある膨張弁開度テーブルに基づき、
   前記膨張弁の開度を予め設定された複数段の開度に段階
   的に変化させながらフィードバック制御し、さらに冷房
   運転モード時、サブクーラ出入口温度差が所定値になる
   ようフィードバック制御し、暖房運転モード時、室内吹
   出し空気温度と室内吸込み空気温度の差が所定値になる
   ようフィードバック制御する制御手段を備えてなること
   を特徴とする空気調和機。