JP5077025B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置に設けられた膨張弁の制御技術に関するものである。

従来より、冷媒を循環させて超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。そして、この空気調和装置の暖房運転を制御する方法のひとつとして、電動膨張弁を利用した冷媒出口温度制御がある。

この冷媒出口温度制御は、放熱器を構成する室内熱交換器において、冷媒出口温度が室内熱交換器に必要な能力に応じて定められた目標温度となるように、電動膨張弁の開度調整を行うものである。

この冷媒出口温度制御において、室内温度が設定温度よりも低い場合には上記目標温度を現在よりも高く設定する。このように設定することにより、現在の冷媒出口温度と目標温度との間に偏差を生じさせるとともに、この偏差が小さくなるように電動膨張弁の開度を開く方向に動作させる。逆に、室内温度が室内設定温度よりも高いときには上記目標温度を現在よりも低く設定する。このように設定することにより、現在の冷媒出口温度と目標温度との間に偏差を生じさせるとともに、この偏差が小さくなるように電動膨張弁の開度を閉じる方向に動作させる。このように電動膨張弁の開度を調節し、室内熱交換器を流れる冷媒流量を調整することにより、室内熱交換器の熱交換量を増減させて、室内温度を室内の設定温度に近づけている。
特開２００３−１７６９５７号公報

ところで、冷媒回路の高圧圧力が変動している状態で、上述した冷媒出口温度制御を行うと、電動膨張弁の開度調整が不安定となる場合がある。

つまり、室内熱交換器における冷媒出口温度と目標温度との偏差がゼロ、即ち冷媒出口温度が目標温度で安定している状態で、高圧圧力の変動が生じると、その高圧圧力の変動の前後で冷媒出口温度が目標温度を保つように、電動膨張弁の開度調整を行う。一方、二酸化炭素のモリエル線図からわかるように、超臨界領域では、圧力変化の前後で温度が同一であれば、圧力が下がると出口エンタルピが上がり、圧力が上がるとエンタルピが下がる。

したがって、上述したように、高圧圧力の変動の前後で冷媒出口温度が目標温度を保つように、電動膨張弁の開度調整を行うと、高圧圧力の変動の前後で出口エンタルピ値が変化してしまう。出口エンタルピ値が変化すると、室内熱交換器の熱交換量も変動し易くなり、室内温度が不安定になる。室内温度が不安定になると、冷媒出口温度制御における目標出口温度も不安定になることから、高圧圧力の変動で冷媒出口温度制御の安定性が損なわれることが考えられる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路において、高圧圧力の変動に対して、放熱器の冷媒出口温度制御が不安定にならないようにすることにある。

第１の発明は、放熱器（27）と該放熱器（27）に対応する膨張機構（26）とを備えて超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、上記放熱器（27）における目標冷媒出口温度に基づいて、上記膨張機構（26）を通過する減圧量を変更して暖房時における上記放熱器（27）の熱交換量を調整する調整手段（38）とを有し、上記調整手段（38）は、上記放熱器（27）で加熱される被加熱流体の設定温度と被加熱流体の測定温度との偏差を入力すると、この偏差に対応する上記目標冷媒出口温度を出力する設定手段（39）と、該目標冷媒出口温度と上記放熱器（27）における現在の冷媒出口温度との偏差を入力すると、この偏差が小さくなるように上記膨張機構（26）を通過する減圧量を変更する減圧量変更動作を行う減圧量変更手段（42）とを備えた空気調和装置を前提としている。

そして、上記空気調和装置の調整手段（38）は、上記放熱器（27）の熱交換量に対する単位時間当たりの変動量が所定量よりも小さい時に上記冷媒回路（20）の高圧圧力が変動すると第１判定信号を出力し、上記放熱器（27）の熱交換量に対する単位時間当たりの変動量が所定量以上の時に上記冷媒回路（20）の高圧圧力が変動すると第２判定信号を出力する熱交換量判定手段（43）と、上記高圧圧力の変動の前後で上記放熱器（27）の熱交換量が一定もしくはほぼ一定となるように、上記設定手段（39）から上記減圧量変更手段（42）へ出力される目標冷媒出口温度を補正する補正動作を行う補正手段（40）とを備え、上記熱交換量判定手段（43）から第１判定信号が入力されると、上記補正手段（40）による補正動作を許可し、上記熱交換量判定手段（43）から第２判定信号が入力されると、上記補正手段（40）による補正動作を禁止するように構成されていること特徴としている。ここで、高圧圧力の変動の前後で上記放熱器（27）の熱交換量が一定もしくはほぼ一定とは、その変動の前後での熱交換量が所定の範囲内にあることをいう。

第１の発明では、従来の冷媒出口温度制御を行いつつ、その制御中に高圧圧力の変動が生じると、必要に応じて目標冷媒出口温度（以下、目標値という。）を補正することができる。つまり、高圧圧力の変動が生じたとしても、必要に応じて目標値を補正することにより、その圧力変動の前後で上記放熱器（27）の熱交換量を一定もしくはほぼ一定にすることができる。

ここで、空気調和装置の運転状態が非定常状態、例えば被加熱流体の設定温度を変更して上記放熱器（27）の熱交換量が所期の熱交換量へ変化している途中の状態（放熱器（27）の熱交換量の変動量が所定量以上の状態）で、目標値の補正動作を行うと、熱交換量を変化させようとしている途中で熱交換量を一定にしようとすることになる。このような制御を避けるために、上記熱交換量判定手段（43）を設けて、該熱交換量判定手段（43）から第２判定信号が調整手段（38）に入力されると補正動作を禁止するようにしている。

一方、空気調和装置の運転状態が定常状態（放熱器（27）の熱交換量の変動量が所定量よりも小さい状態）の場合には、熱交換量判定手段（43）から第１判定信号が調整手段（38）に入力され、該調整手段（38）が補正動作を許可するように構成されている。

尚、熱交換量の変動を検知する場合には、上記被加熱流体における設定温度及び測定温度の偏差、又は上記被加熱流体における測定温度の単位時間当たりの変動量に基づいて行うとよい。設定温度及び測定温度の偏差が大きい場合、又は測定温度の変動量が大きい場合には、放熱器（27）の熱交換量の変動も大きいと判断できる。

第２の発明は、第１の発明において、少なくとも上記冷媒出口温度と上記高圧圧力と上記熱交換量との関係が定められた制御関数を有して、少なくとも高圧圧力の変動前の熱交換量及び高圧圧力の変動後の高圧圧力値が入力されると、その制御関数に基づいて、目標冷媒出口温度の補正量を演算して出力する演算手段（41）を備え、上記調整手段（38）は、演算手段（41）で演算された補正量に応じて、上記補正手段（40）に補正動作を行わせるように構成されていることを特徴としている。

第２の発明では、高圧圧力の変動の前後で、上記放熱器（27）の熱交換量が一定となるような目標値の補正量を演算することができる。そして、その補正量に基づいて目標値を補正することができる。

第３の発明は、第１の発明において、少なくとも上記冷媒出口温度と上記高圧圧力と上記熱交換量との関係が定められた制御関数を有して、少なくとも高圧圧力の変動前の熱交換量及び高圧圧力の変動後の高圧圧力値が入力されると、その制御関数に基づいて、目標冷媒出口温度の補正量を演算して出力する演算手段（41）と、上記冷媒回路（20）における運転状態の変化を検知すると、その変化に対応する高圧圧力値を予測して出力する圧力変動予測手段（11）とを備え、上記調整手段（38）は、少なくとも高圧圧力の変動前の熱交換量及び上記圧力変動予測手段（11）から出力された高圧圧力値を上記演算手段（41）に入力することにより、該演算手段（41）で演算された補正量に応じて、上記補正手段（40）に補正動作を行わせるように構成されていることを特徴としている。

第３の発明では、高圧圧力の変動を予測すると、その変動に応じた補正動作を行うことができる。これにより、冷媒出口制御時における熱交換量の変動をより小さくすることができる。例えば、複数の放熱器（27）が並列に接続されたマルチタイプの空気調和装置において、熱交換量判定手段（43）から第１判定信号が出力されている間に、複数の放熱器（27）のうちの一台が停止したとすると、高圧圧力が急に変動することが考えられる。このような場合に、予めその高圧圧力の変動量を予測し、その変動量に応じて補正動作を行うことができる。これにより、補正動作時における熱交換量の変動をより小さくすることができる。

第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、上記放熱器（27）における目標冷媒出口温度と現在の冷媒出口温度との偏差が所定値よりも小さいと判定すると温度判定信号を出力する冷媒出口温度判定手段（12）を備え、上記減圧量変更手段（42）は、上記冷媒出口温度判定手段（12）から温度判定信号が入力されると、減圧量変更動作を禁止するように構成されていることを特徴としている。

第４の発明では、上記冷媒出口温度判定手段（12）により、減圧量調整手段（42）の減圧量変更動作に対して不感帯を設けることができる。こうすると、上記補正手段（40）の補正動作によって目標値が小さく変動している場合であって、その変動が放熱器（27）の熱交換量の変動に影響しないほど小さい場合には、減圧量変更動作を禁止することができる。

第５の発明は、放熱器（27）と該放熱器（27）に対応する膨張機構（26）とを備えて超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、上記放熱器（27）における目標冷媒出口温度に基づいて、上記膨張機構（26）を通過する減圧量を変更して暖房時における上記放熱器（27）の熱交換量を調整する調整手段（38）とを有し、上記調整手段（38）は、上記放熱器（27）で加熱される被加熱流体の設定温度と被加熱流体の測定温度との偏差を入力すると、この偏差に対応する上記目標冷媒出口温度を出力する設定手段（39）と、該目標冷媒出口温度と上記放熱器（27）における現在の冷媒出口温度との偏差を入力すると、この偏差が小さくなるように上記膨張機構（26）を通過する減圧量を変更する減圧量変更動作を行う減圧量変更手段（42）とを備えた空気調和装置を前提としている。

そして、上記空気調和装置において、上記放熱器（27）における目標冷媒出口温度と現在の冷媒出口温度との偏差が所定値よりも小さいと判定すると温度判定信号を出力する冷媒出口温度判定手段（12）を備え、上記減圧量変更手段（42）は、上記冷媒出口温度判定手段（12）から温度判定信号が入力されると、減圧量変更動作を禁止するように構成されていることを特徴としている。

第５の発明では、上記減圧量変更手段（42）に対して不感帯を設けている。こうすると、上記冷媒回路（20）の高圧圧力の変動によって、目標冷媒出口温度と現在の冷媒出口温度との偏差が変動している場合において、その偏差が所定値よりも小さい場合には、上記膨張機構（26）の減圧量を調整しないようにすることができる。

本発明によれば、従来の冷媒出口温度制御を行いつつ、その制御中に高圧圧力の変動が生じたとしても、その変動の前後で放熱器（27）の熱交換量が変動しないように、目標値を補正することができる。したがって、高圧圧力の変動の前後で、放熱器（27）の熱交換量を安定させることができ、放熱器（27）の冷媒出口温度制御が不安定にならないようにすることができる。

また、上記第２の発明によれば、上記演算手段（41）により、高圧圧力の変動の前後で上記放熱器（27）の熱交換量が一定となるような、目標値の補正量を演算することができる。そして、この演算した補正量に基づいて目標値を補正することにより、高圧圧力の変動の前後で、放熱器（27）の熱交換量を確実に安定させることができる。

また、上記第３の発明によれば、冷媒回路（20）における高圧圧力の変動を予測することにより、冷媒出口温度制御時における熱交換量の変動をより小さくすることができる。したがって、放熱器（27）の冷媒出口温度制御が不安定にならないようにすることができる。

また、上記第４の発明によれば、上記補正手段（40）の補正動作によって目標値が小さく変動している場合であって、その変動が放熱器（27）の熱交換量の変動に影響しないほど小さい場合には、減圧量変更動作を禁止することができる。これにより、上記膨張機構（26）の減圧量が無駄に変更するのを防ぐことができる。

また、上記第５の発明によれば、上記冷媒回路（20）の高圧圧力の変動によって、目標冷媒出口温度と現在の冷媒出口温度との偏差が小さく変動している場合において、その偏差が所定値よりも小さい場合には、上記膨張機構（26）の減圧量を調整しないようにすることができる。これにより、上記膨張機構（26）の減圧量が無駄に変更するのを防ぐことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に本実施形態の空気調和装置における冷媒回路図を示す。本実施形態の空気調和装置（10）は、室外機（図示なし）と室内機（図示なし）とを備えたセパレートタイプの空気調和装置であり、冷暖房運転が可能に構成されている。そして、この空気調和装置（10）は、図１に示すように、冷媒回路（20）とコントローラ（1）とリモコン（47）とを備えている。

〈冷媒回路〉
上記冷媒回路（20）は、冷媒として二酸化炭素が充填された閉回路であり、該冷媒回路（20）の高圧圧力が二酸化炭素の臨界圧力以上の値に設定される超臨界冷凍サイクルを行うように構成されている。

上記冷媒回路（20）には、圧縮機（21）と、四路切換弁（22）と、室外熱交換器（23）と、室外膨張弁（24）と、レシーバ（25）と、逆止弁ブリッジ回路（34）と、室内膨張弁（膨張機構）（26）及び室内熱交換器（放熱器）（27）とが接続されている。そして、上記圧縮機（21）と四路切換弁（22）と室外熱交換器（23）と室外膨張弁（24）とレシーバ（25）とが室外機に設置され、上記室内膨張弁（26）及び室内熱交換器（27）が室内機に設置されている。ここで、上記室外機において、室外熱交換器（23）の近傍には室外ファン（28）が設けられている。又、上記室内機において、室内熱交換器（27）の近傍には室内ファン（29）が設けられている。

具体的に、上記冷媒回路（20）において、圧縮機（21）は、吐出側が四路切換弁（22）の第１ポートに、吸入側が四路切換弁（22）の第２ポートにそれぞれ接続されている。また、冷媒回路（20）では、四路切換弁（22）の第３ポートから第４ポートへ向かって順に、室外熱交換器（23）、室外膨張弁（24）、逆止弁ブリッジ回路（34）、レシーバ（25）、室内膨張弁（26）及び室内熱交換器（27）が順に配置されている。尚、上記室内熱交換器（27）は２台設けられ、各室内熱交換器（27）は互いに並列配置されている。又、各室内熱交換器（27）毎に室内膨張弁（26）が設けられている。

上記逆止弁ブリッジ回路（34）は、第１〜第４逆止弁（CV1,CV2,CV3,CV4）を備え、各逆止弁は、図１に示すように、互いに冷媒配管で接続されている。上記室外膨張弁（24）から延びる冷媒配管が、第１逆止弁（CV1）と第４逆止弁（CV4）との間に接続されている。各室内膨張弁（26）から延びる冷媒配管は合流して、第２逆止弁（CV2）と第３逆止弁（CV3）との間に接続されている。上記レシーバ（25）に設けられた冷媒入口部から延びる冷媒配管は、第３逆止弁（CV3）と第４逆止弁（CV4）との間に接続されている。上記レシーバ（25）に設けられた冷媒出口部から延びる冷媒配管は、第１逆止弁（CV1）と第２逆止弁（CV2）との間に接続されている。

尚、第１逆止弁（CV1）はレシーバ（25）の冷媒出口部から室外熱交換器（23）へ向かう流れを許容する向きに、第２逆止弁（CV2）はレシーバ（25）の冷媒出口部から各室内膨張弁（26）へ向かう流れを許容する向きに、第３逆止弁（CV3）は各室内膨張弁（26）からレシーバ（25）の冷媒入口部へ向かう流れを許容する向きに、第４逆止弁（CV4）は室外熱交換器（23）からレシーバ（25）の冷媒入口部へ向かう流れを許容する向きに、それぞれ取り付けられている。

上記圧縮機（21）は全密閉型であって、該圧縮機（21）に電気的に接続されたインバータ（図示省略）により容量可変に構成されている。この圧縮機（21）は、吸入した冷媒をその臨界圧力以上にまで圧縮して吐出するように構成されている。室外熱交換器（23）は、室外ファン（28）によって取り込まれた室外空気と冷媒が熱交換する空気熱交換器を構成している。各室内熱交換器（27）は、各室内ファン（29）によって取り込まれた室内空気と冷媒が熱交換する空気熱交換器を構成している。室外膨張弁（24）および室内膨張弁（26）は、いずれも開度可変の電子膨張弁によって構成されている。なお、暖房運転時における室内膨張弁（26）の開度制御については後述する。

上記レシーバ（25）は、縦長の円筒状に形成された密閉容器で構成されており、該密閉容器には冷媒流入口と冷媒流出口とが設けられている。そして、上記冷媒流入口から流入した冷媒を、一時的に容器内に貯留しつつ、その貯留した冷媒を上記冷媒流出口から流出することができるように構成されている。

上記四路切換弁（22）は、第１ポートと第３ポートが連通し且つ第２ポートと第４ポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートが連通し且つ第２ポートと第３ポートが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。つまり、冷媒回路（20）において、四路切換弁（22）が第１状態の場合、冷媒が冷房サイクルで循環し、室内熱交換器（27）が蒸発器として、室外熱交換器（23）が放熱器としてそれぞれ機能する。また、冷媒回路（20）において、四路切換弁（22）が第２状態の場合、冷媒が暖房サイクルで循環し、室内熱交換器（27）が放熱器として、室外熱交換器（23）が蒸発器としてそれぞれ機能する。

上記冷媒回路（20）には、室内温度センサ（31）と、第１冷媒温度センサ（32）と、第２冷媒温度センサ（33）とが設けられている。室内温度センサ（31）は、室内熱交換器（27）における空気の吸込温度Ｔａを検出するものである。第１冷媒温度センサ（32）は、冷媒回路（20）において冷媒が冷房サイクルで循環するときに、室内熱交換器（27）の冷媒出口温度を検出するものである。第２冷媒温度センサ（33）は、冷媒回路（20）において冷媒が暖房サイクルで循環するときに、室内熱交換器（27）の冷媒出口温度Ｔｇｃを検出するものである。又、上記冷媒回路（20）には、該冷媒回路（20）の高圧圧力Ｐｇを検知する高圧圧力センサ（36）と該冷媒回路（20）低圧圧力を検出する低圧圧力センサ（35）が設けられている。

〈コントローラ〉
上記コントローラ（1）は、空気調和装置（10）の運転制御を行うものである。上記コントローラ（1）には、該空気調和装置（10）の各部に設けられたセンサ類、及び該空気調和装置（10）に運転指令するリモコン（47）が電気配線を介して接続されている。又、上記コントローラ（1）には、圧縮機（21）、四路切換弁（22）、室外膨張弁（24）、室内膨張弁（26）等のアクチュエータ類が電気配線を介してそれぞれ接続されている。

そして、上記コントローラ（1）は、上記センサ類からの検出信号及びリモコン（47）からの操作信号に応じて上記アクチュエータ類を作動することにより、運転制御を行うように構成されている。

ここで、上記コントローラ（1）が行う運転制御の中には、本発明の特徴である室内熱交換器（27） の冷媒出口温度制御も含まれる。尚、本実施形態では、この冷媒出口温度制御は暖房運転時に行われるものである。

上記冷媒出口温度制御は、室内熱交換器（27）における冷媒出口温度の目標値Ｔｇｃｓ１と冷媒出口温度Ｔｇｃとの偏差ｅ２に基づいて、この偏差ｅ２が小さくなるように室内膨張弁（26）の開度を調整し、上記室内熱交換器（27）に必要な熱交換量が得られるようにするためのものである。この冷媒出口温度制御は、上記コントローラ（1）に設けられた調整部（調整手段）（38）で行われる。

図２は、この調整部（38）の構成を示すブロック図である。この調整部（38）は、図２に示すように、設定部（設定手段）（39）と補正部（補正手段）（40）と膨張弁制御部（開度変更手段）（42）とを備えている。上記設定部（39）は、リモコン（47）の室内設定温度Ｔｓと室内機の吸込温度Ｔａとの偏差ｅ１を、室内熱交換器（27）の冷媒出口温度の目標値Ｔｇｃｓに変換するものである。尚、上記設定部（39）は、偏差ｅ１と目標値Ｔｇｃｓとの関係が予め定められた関数を有し、この関数に基いて、偏差ｅ１が目標値Ｔｇｃｓに変換する。

上記補正部（40）は、上記高圧圧力センサ（36）で検出された高圧圧力Ｐｇに基づいて、目標値Ｔｇｃｓを補正後の目標値Ｔｇｃｓ１に変換する補正動作を行うものであり、演算部（演算手段）（41）と判定部（熱交換量判定手段）（43）とを備えている。上記演算部（41）は、上記室内熱交換器（27）の冷媒出口温度と上記冷媒回路（20）の高圧圧力Ｐｇと上記室内熱交換器（27）の熱交換量との関係が予め定められた制御関数を有し、この制御関数に基づいて、目標値Ｔｇｃｓを補正後の目標値Ｔｇｃｓ１に変換するための補正量を演算するものである。

一方、上記判定部（43）は、上記室内熱交換器（27）の熱交換量に対する単位時間当たりの変動量が所定量よりも小さい時に上記冷媒回路（20）の高圧圧力が変動すると第１判定信号を出力し、上記室内熱交換器（27）の熱交換量に対する単位時間当たりの変動量が所定量以上の時に上記冷媒回路（20）の高圧圧力が変動すると第２判定信号を出力するものである。

そして、上記調整部（38）において、上記判定部（43）から第１判定信号が入力されると上記補正部（40）の補正動作を許可し、第２判定信号が入力されると上記補正部（40）の補正動作を禁止するように構成されている。

上記膨張弁制御部（42）は、補正部（40）で補正された目標値Ｔｇｃｓ１と第２冷媒温度センサ（33）で検出された冷媒出口温度Ｔｇｃとに基づいて室内膨張弁（26）の開度を調節するものである。

−運転動作−
〈冷房運転〉
次に、上記空気調和装置（10）の運転動作について説明する。

先ず、冷房運転時には、四路切換弁（22）が第１状態に設定される。そして、この状態で圧縮機（21）を起動すると、室外熱交換器（23）が放熱器となり、各室内熱交換器（27）が蒸発器となって冷凍サイクルが行われる。

具体的に、圧縮機（21）で超臨界域まで圧縮された冷媒は、該圧縮機（21）から吐出された後、四路切換弁（22）を経て室外熱交換器（23）に流れる。室外熱交換器（23）に流入した冷媒は、室外空気へ放熱した後で室外熱交換器（23）を流出し、室外膨張弁（24）に流入する。該室外膨張弁（24）に流入した冷媒は、超臨界域から二相域まで減圧された後で該室外膨張弁（24）を流出し、二相状態の冷媒が逆止弁ブリッジ回路（34）を経てレシーバ（25）に流入する。該レシーバ（25）では、二相状態の冷媒が容器内に一時的に貯留されるとともに、貯留された液冷媒が該レシーバ（25）を流出する。

上記レシーバ（25）を流出した冷媒は、逆止弁ブリッジ回路（34）を通過した後で分岐して、各室内膨張弁（26）に流入する。該室内膨張弁（26）に流入した冷媒は、所定の圧力まで減圧された後で該室内膨張弁（26）を流出し、室内熱交換器（27）に流入する。該室内熱交換器（27）に流入した冷媒は、室内空気から吸熱して蒸発した後で該室内熱交換器（27）を流出する。このとき、室内空気は熱を奪われて冷却され、この冷却された室内空気が室内へ供給される。該各室内熱交換器（27）を流出した冷媒は合流した後、四路切換弁（22）を経て圧縮機（21）に吸入され、再び超臨界域まで圧縮された後で該圧縮機（21）から吐出される。このように冷媒が循環することにより、空気調和装置の冷房運転が行われる。

〈暖房運転〉
暖房運転時には、四路切換弁（22）が第２状態に設定される。そして、この状態で圧縮機（21）を起動すると、室外熱交換器（23）が蒸発器となり、各室内熱交換器（27）が放熱器となって冷凍サイクルが行われる。

具体的に、圧縮機（21）で超臨界域まで圧縮された冷媒は、該圧縮機（21）から吐出される。圧縮機（21）から吐出された冷媒は、四路切換弁（22）を通過した後で分岐して、室内熱交換器（27）に流れる。室内熱交換器（27）に流入した冷媒は、室内空気へ放熱した後で室内熱交換器（27）を流出する。このとき、室内空気は放熱により加熱され、この加熱された室内空気が室内へ供給される。該室内熱交換器（27）を流出した冷媒は、室内膨張弁（26）に流入する。該室内膨張弁（26）に流入した冷媒は、超臨界域から所定の圧力まで減圧された後で室内膨張弁（26）を流出する。各室内膨張弁（26）を流出した冷媒は合流した後、逆止弁ブリッジ回路（34）を経てレシーバ（25）に流入する。該レシーバ（25）では、二相状態の冷媒が容器内に一時的に貯留されるとともに、貯留された液冷媒が該レシーバ（25）を流出する。

上記レシーバ（25）を流出した冷媒は、逆止弁ブリッジ回路（34）を通過した後、上記室外膨張弁（24）に流入する。該室外膨張弁（24）に流入した冷媒は、所定の圧力まで減圧された後で該室外膨張弁（24）を流出し、室外熱交換器（23）に流入する。該室外熱交換器（23）に流入した冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発した後で該室外熱交換器（23）を流出する。該室外熱交換器（23）を流出した冷媒は、四路切換弁（22）を経て圧縮機（21）に吸入され、再び超臨界域まで圧縮された後で該圧縮機（21）から吐出される。このように冷媒が循環することにより、空気調和装置の暖房運転が行われる。

〈冷媒出口温度制御〉
次に、コントローラ（1）の調整部（38）で行われる冷媒出口温度制御について説明する。まず、図２に示すように、上記調整部（38）において、上記リモコン（47）から出力された室内設定温度Ｔｓ及び上記室内温度センサ（31）からフィードバックされた吸込温度Ｔａから偏差ｅ１が演算され、その偏差ｅ１が設定部（39）に入力される。該設定部（39）では、入力された偏差ｅ１を目標値Ｔｇｃｓに変換して出力する。

上記設定部（39）から出力された目標値Ｔｇｃｓ及び上記高圧圧力センサ（36）からフィードバックされた高圧圧力Ｐｇが、上記補正部（40）に入力される。該補正部（40）では、上記判定部（43）から上記第２判定信号が入力されると、上記設定部（39）から出力された目標値Ｔｇｃｓを変換することなく出力する。

一方、上記第１判定信号が入力されると、上記演算部（41）において、高圧圧力Ｐｇの変動前における室内熱交換器（27）の熱交換量とフィードバックされた高圧圧力Ｐｇとが制御関数に入力され、その熱交換量及び高圧圧力Ｐｇに対応する冷媒出口温度が出力される。そして、この制御関数から出力された冷媒出口温度と目標値Ｔｇｃｓとの偏差が、上記演算部（41）で演算される補正量となる。上記補正部（40）では、この補正量に基づいて、上記目標値Ｔｇｃｓを補正した目標値Ｔｇｃｓ１に変換して出力する。

上記補正部（40）から出力された目標値Ｔｇｃｓ１と、第２冷媒温度センサ（33）からフィードバックされた冷媒出口温度Ｔｇｃとから偏差ｅ２が演算され、その偏差ｅ２が上記膨張弁制御部（42）に入力される。上記膨張弁制御部（42）では、入力された偏差ｅ２を膨張弁開度量ΔＥＶに変換して出力する。上記膨張弁制御部（42）から出力された膨張弁開度量ΔＥＶが、空気調和装置（10）に入力され、室内膨張弁（26）の開度が変更される。そして、室内膨張弁（26）の開度変更に伴って変化した、吸込温度Ｔａと高圧圧力Ｐｇと冷媒出口温度Ｔｇｃとがそれぞれフィードバックされる。

このような制御動作が繰り返されることにより、上記偏差ｅ１がゼロに近づき、吸込温度Ｔａが室内設定温度Ｔｓに近づく。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、従来の冷媒出口温度制御を行いつつ、その制御中に高圧圧力Ｐｇの変動が生じたとしても、その変動の前後で室内熱交換器（27）の熱交換量が変動しないように、目標値を補正することができる。したがって、高圧圧力Ｐｇの変動の前後で、室内熱交換器（27）の熱交換量を安定させることができ、室内熱交換器（27）の冷媒出口温度制御が不安定にならないようにすることができる。

又、本実施形態によれば、上記演算部（41）の制御関数により、高圧圧力Ｐｇの変動後の冷媒出口温度を予測することができる。そして、予測した冷媒出口温度に基づいて、高圧圧力Ｐｇの変動の前後で上記放熱器（27）の熱交換量が一定となるような、目標値の補正量を演算することができる。この演算した補正量に基づいて目標値を補正することにより、高圧圧力Ｐｇの変動の前後で、室内熱交換器（27）の熱交換量を確実に安定させることができる。

−実施形態の変形例１−
ここで説明する変形例１のコントローラ（15）と上記実施形態のコントローラ（1）の違いは、図３に示すように、上記調整部（38）に圧力変動予測部（11）と冷媒温度判定部（12）とが設けられている点である。

上記圧力変動予測部（11）は、冷媒回路（20）における運転状態の変化を検知すると、その変化に対応する高圧圧力値を予測して出力するものである。そして、上記調整部（38）は、その予測した高圧圧力値を上記演算部（41）に入力することにより、該演算部（41）で演算された補正量に応じて、上記補正部（40）に補正動作を行わせるように構成されている。

これにより、予め高圧圧力Ｐｇの変動を予測して、その予測した高圧圧力Ｐｇに対応する補正量で目標値を補正することができるので、冷媒出口温度制御時における熱交換量の変動をより小さくすることができる。以上より、室内熱交換器（27）の冷媒出口温度制御が不安定にならないようにすることができる。

一方、上記冷媒温度判定部（12）は、上記室内熱交換器（27）における目標値と現在の冷媒出口温度との偏差が所定値よりも小さいと判定すると温度判定信号を出力するものである。そして、上記調整部（38）において、上記冷媒温度判定部（12）から温度判定信号が入力されると、上記膨張弁制御部（42）による開度変更動作を禁止するように構成されている。

これにより、上記補正部（40）の補正動作によって目標値が小さく変動している場合であって、その変動が室内熱交換器（27）における熱交換量の変動に影響しないほど小さい場合には、開度変更動作を禁止することができる。以上より、上記室内膨張弁（26）の開度が無駄に変更するのを防ぐことができる。

−実施形態の変形例２−
ここで説明する変形例２のコントローラ（15）と上記実施形態のコントローラ（1）との違いは、図４に示すように、上記調整部（38）において、圧力変動予測部（11）が設けられている点である。

上述したように、上記圧力変動予測部（11）は、冷媒回路（20）における運転状態の変化を検知すると、その変化に対応する高圧圧力値を予測して出力するものである。そして、上記調整部（38）は、その予測した高圧圧力値を上記演算部（41）に入力することにより、該演算部（41）で演算された補正量に応じて、上記補正部（40）に補正動作を行わせるように構成されている。

これにより、予め高圧圧力Ｐｇの変動を予測して、その予測した高圧圧力Ｐｇに対応する補正量で目標値を補正することができるので、冷媒出口温度制御時における熱交換量の変動をより小さくすることができる。以上より、室内熱交換器（27）の冷媒出口温度制御が不安定にならないようにすることができる。

−実施形態の変形例３−
ここで説明する変形例３のコントローラ（16）と上記実施形態のコントローラ（1）の違いは、図５に示すように、上記調整部（38）に冷媒温度判定部（12）が設けられている点である。

上述したように、上記冷媒温度判定部（12）は、上記室内熱交換器（27）における目標値と現在の冷媒出口温度との偏差が所定値よりも小さいと判定すると温度判定信号を出力するものである。そして、上記調整部（38）において、上記冷媒温度判定部（12）から温度判定信号が入力されると、上記膨張弁制御部（42）による開度変更動作を禁止するように構成されている。

これにより、冷媒回路（20）における高圧圧力の変動によって、目標冷媒出口温度と上記放熱器（27）における現在の冷媒出口温度との偏差が小さく変動している場合であって、その変動が室内熱交換器（27）における熱交換量の変動に影響しないほど小さい場合には、開度変更動作を禁止することができる。以上より、上記室内膨張弁（26）の開度が無駄に変更するのを防ぐことができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、膨張機構として室内膨張弁（26）を用いているが、これに限定されず、例えば、膨張機構として膨張機を用いてもよい。

本実施形態では、上記演算部（41）が有する制御関数は、上記室内熱交換器（27）の冷媒出口温度と上記冷媒回路（20）の高圧圧力Ｐｇと上記室内熱交換器（27）の熱交換量との関係が予め定められたものであったが、これに限定する必要はなく、上記制御関数には、室内熱交換器（27）の空気側の吸込温度、室内ファン（29）の風量、室内熱交換器（27）の冷媒入口温度、又は冷媒流量がパラメータとして含まれていてもよい。こうすれば、より精度の高い補正量を演算することができる。

又、上記演算部（41）が有する制御関数は、数式であってもよいし、その数式に基づいて作成したマップであってもよい。尚、上記マップを用いれば、数式とは違い、煩雑な計算を避けることができる。尚、マップを作成する場合には、補正量を演算する際に影響の少ないパラメータは無視してもよい。又、上記室内ファン（29）の風量は、一般に段階的に制御されるので、各風量ごとにマップを作成するとよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、空気調和装置に設けられた膨張弁の制御技術について有用である。

本発明の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。 本発明の実施形態に係るコントローラの構成を示すブロック図である。 実施形態の変形例１に係るコントローラの構成を示すブロック図である。 実施形態の変形例２に係るコントローラの構成を示すブロック図である。 実施形態の変形例３に係るコントローラの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ コントローラ
１０ 空気調和装置
２０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 四路切換弁
２３ 室外熱交換器
２６ 室内膨張弁 （膨張弁）
２７ 室内熱交換器 （放熱器）
３１ 室内温度センサ
３２ 第１冷媒温度センサ
３３ 第２冷媒温度センサ
３５ 低圧圧力センサ
３６ 高圧圧力センサ
３８ 調整部 （調整手段）
３９ 設定部（設定手段）
４０ 補正部（補正手段）
４１ 演算部 （演算手段）
４２ 膨張弁制御部 （開度変更手段）
４３ 判定部 （判定手段 ）
４７ リモコン

Claims (5)

1. 放熱器（27）と該放熱器（27）に対応する膨張機構（26）とを備えて超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、上記放熱器（27）における目標冷媒出口温度に基づいて、上記膨張機構（26）を通過する減圧量を変更して暖房時における上記放熱器（27）の熱交換量を調整する調整手段（38）とを有し、
   上記調整手段（38）は、上記放熱器（27）で加熱される被加熱流体の設定温度と被加熱流体の測定温度との偏差を入力すると、この偏差に対応する上記目標冷媒出口温度を出力する設定手段（39）と、該目標冷媒出口温度と上記放熱器（27）における現在の冷媒出口温度との偏差を入力すると、この偏差が小さくなるように上記膨張機構（26）を通過する減圧量を変更する減圧量変更動作を行う減圧量変更手段（42）とを備えた空気調和装置であって、
   上記調整手段（38）は、上記放熱器（27）の熱交換量に対する単位時間当たりの変動量が所定量よりも小さい時に上記冷媒回路（20）の高圧圧力が変動すると第１判定信号を出力し、上記放熱器（27）の熱交換量に対する単位時間当たりの変動量が所定量以上の時に上記冷媒回路（20）の高圧圧力が変動すると第２判定信号を出力する熱交換量判定手段（43）と、
   上記高圧圧力の変動の前後で上記放熱器（27）の熱交換量が一定もしくはほぼ一定となるように、上記設定手段（39）から上記減圧量変更手段（42）へ出力される目標冷媒出口温度を補正する補正動作を行う補正手段（40）とを備えて、
   上記熱交換量判定手段（43）から第１判定信号が入力されると、上記補正手段（40）による補正動作を許可し、上記熱交換量判定手段（43）から第２判定信号が入力されると、上記補正手段（40）による補正動作を禁止するように構成されていること特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１において、
   少なくとも上記冷媒出口温度と上記高圧圧力と上記熱交換量との関係が定められた制御関数を有して、少なくとも高圧圧力の変動前の熱交換量及び高圧圧力の変動後の高圧圧力値が入力されると、その制御関数に基づいて、目標冷媒出口温度の補正量を演算して出力する演算手段（41）を備え、
   上記調整手段（38）は、演算手段（41）で演算された補正量に応じて、上記補正手段（40）に補正動作を行わせるように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１において、
   少なくとも上記冷媒出口温度と上記高圧圧力と上記熱交換量との関係が定められた制御関数を有して、少なくとも高圧圧力の変動前の熱交換量及び高圧圧力の変動後の高圧圧力値が入力されると、その制御関数に基づいて、目標冷媒出口温度の補正量を演算して出力する演算手段（41）と、
   上記冷媒回路（20）における運転状態の変化を検知すると、その変化に対応する高圧圧力値を予測して出力する圧力変動予測手段（11）とを備え、
   上記調整手段（38）は、少なくとも高圧圧力の変動前の熱交換量及び上記圧力変動予測手段（11）から出力された高圧圧力値を上記演算手段（41）に入力することにより、該演算手段（41）で演算された補正量に応じて、上記補正手段（40）に補正動作を行わせるように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   上記放熱器（27）における目標冷媒出口温度と現在の冷媒出口温度との偏差が所定値よりも小さいと判定すると温度判定信号を出力する冷媒出口温度判定手段（12）を備え、
   上記減圧量変更手段（42）は、上記冷媒出口温度判定手段（12）から温度判定信号が入力されると、減圧量変更動作を禁止するように構成されていることを特徴とする空気調和装置。
5. 放熱器（27）と該放熱器（27）に対応する膨張機構（26）とを備えて超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、上記放熱器（27）における目標冷媒出口温度に基づいて、上記膨張機構（26）を通過する減圧量を変更して暖房時における上記放熱器（27）の熱交換量を調整する調整手段（38）とを有し、
   上記調整手段（38）は、上記放熱器（27）で加熱される被加熱流体の設定温度と被加熱流体の測定温度との偏差を入力すると、この偏差に対応する上記目標冷媒出口温度を出力する設定手段（39）と、該目標冷媒出口温度と上記放熱器（27）における現在の冷媒出口温度との偏差を入力すると、この偏差が小さくなるように上記膨張機構（26）を通過する減圧量を変更する減圧量変更動作を行う減圧量変更手段（42）とを備えた空気調和装置であって、
   上記放熱器（27）における目標冷媒出口温度と現在の冷媒出口温度との偏差が所定値よりも小さいと判定すると温度判定信号を出力する冷媒出口温度判定手段（12）を備え、
   上記減圧量変更手段（42）は、上記冷媒出口温度判定手段（12）から温度判定信号が入力されると、減圧量変更動作を禁止するように構成されていることを特徴とする空気調和装置。

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