JP6321363B2

JP6321363B2 - 空気調和機

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Inventors: 雄一六角; 篤志武田; 円上野; 和史飯尾; 達男西村
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Description

本発明は、循環する冷媒量を調整して、安定した空調運転を行える空気調和機に関する。

空気調和機では、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器が接続されて冷媒回路が形成され、冷媒が冷媒回路を循環することにより、冷房、暖房、除湿などの空調運転が行われる。ここで、蒸発器の温度と蒸発器の出口温度とから得られる吸込過熱度に応じて絞り装置としての膨張弁の開度が制御される。これにより、循環する冷媒量が適正に調整され、効率のよい空調運転が行われる。

膨張弁の他の制御として、特許文献１では、吐出過熱度として圧縮機の吐出温度と凝縮器の温度との差が算出され、算出された温度差と目標の吐出温度差に基づいて膨張弁の開度が制御される。目標の吐出温度差は、圧縮機の回転数により算出される。圧縮機の回転数に応じて、循環する冷媒量が決まる。圧縮機の回転数に応じて決まる吐出温度差に基づいて膨張弁の開度が制御されることにより、循環する冷媒量が適正に調整される。

特開２０１１−１２２７５６号公報

吐出過熱度に基づく膨張弁の制御において、運転が開始されても圧縮機が温まるまで、吐出温度は安定しない。そのため、吐出温度が安定するまで時間がかかり、膨張弁の制御ができず、この間、空気調和機は効率の悪い運転を行わなければならない。

一方、吸込過熱度に基づく膨張弁の制御では、吐出温度が安定するのは早い。しかし、循環する冷媒量が少ないとき、最も効率のよい運転をする場合、蒸発器の温度と圧縮機に吸い込まれる冷媒の吸込温度との温度差が小さい。そのため、吸込過熱度が小さく、膨張弁の制御が困難となる。

本発明は、上記に鑑み、循環する冷媒量の多少にかかわらず、すばやく効率のよい空調運転を行うことができる空気調和機の提供を目的とする。

本発明の空気調和機は、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器が接続されて冷媒回路が形成され、冷媒回路を循環する冷媒量に応じて絞り装置の動作を制御する制御装置を備えたものである。制御装置は、運転状態を判断して、圧縮機に吸い込まれる冷媒の吸込温度に基づいて絞り装置を動作させる吸込過熱度制御と圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度に基づいて絞り装置を動作させる過熱度制御を切り替え、最適な空調運転を行う。

すなわち、制御装置は、循環する冷媒量が多いとき、圧縮機に吸い込まれる冷媒の吸込温度に基づいて絞り装置を動作させる吸込過熱度制御を行い、循環する冷媒量が少ないとき、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度に基づいて絞り装置を動作させる吐出過熱度制御を行う。

制御装置は、循環する冷媒量の多少に基づいて運転状態を判断する。冷媒回路を循環する冷媒量に応じて過熱度制御の切り替えが行われ、循環する冷媒量が多いときに吸込過熱度制御が行われることにより、冷凍サイクルが早く安定する。循環する冷媒量が少ないときには、吸込温度と蒸発温度との差が小さいので、吸込温度に基づく過熱度制御は困難となる。そこで、循環する冷媒量が少ないときに吐出過熱度制御が行われることにより、過熱度制御を確実に行え、循環する冷媒量の多少にかかわらず効率のよい空調運転を行える。

制御装置は、循環する冷媒量が少ないとき、冷凍サイクルが安定するまで吸込過熱度制御を行い、冷凍サイクルの安定後に吐出過熱度制御を行うことが好ましい。このようにすれば、空調運転が開始されたとき、先に吸込過熱度制御が行われるので、冷凍サイクルが早く安定する。冷凍サイクルが安定した状態で吐出過熱度制御が行われるので、循環する冷媒量が少なくても効率のよい空調運転を行える。

制御装置は、吐出過熱度制御を行っているときに冷凍サイクルが不安定になると、吸込過熱度制御を行うことが好ましい。このようにすれば、冷凍サイクルが不安定になったとき、吐出過熱度制御を続けていると、安定するまでの時間が長くなる。このとき、吸込過熱度制御に切り替えることにより、冷凍サイクルが早く安定する。

制御装置は、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度とを比較して、冷凍サイクルが不安定か否かを判断することが好ましい。このようにすれば、冷凍サイクルが不安定になると、吸込過熱度の変動が顕著となるので、不安定になったことをすばやく検知できる。

制御装置は、実際の吸込過熱度が目標吸込過熱度を中心として変動するとき、冷凍サイクルが安定したと判断することが好ましい。このようにすれば、実吸込過熱度がハンチングした状態が続くとき、いつまでも安定したと判断することができない。そこで、このような状態にあるとき、安定したと判断することにより、速やかに吐出過熱度制御に切り替えることができる。

制御装置は、循環する冷媒量が多いときの過熱度制御として、吐出温度が設定温度に近づくように絞り装置を動作させる吐出温度制御を行い、運転状態を吐出温度によって判断し、吐出温度に応じて吐出温度制御と吸込過熱度制御とを切り替えることが好ましい。このようにすれば、吐出温度制御が行われると、吐出温度が高温になることを防げる。

制御装置は、吐出温度が高い時、吐出温度制御を行い、吐出温度が低いとき、吸込過熱度制御を行うことが好ましい。このようにすれば、吐出温度が低いときに吸込過熱度制御が行われると、吸込過熱度を目標吸込過熱度に近付けることができ、効率のよい空調運転を行える。この状態で吐出温度が高くなると、吐出温度制御が行われる。このように過熱度制御を切り替えることにより、効率のよい空調運転を行いながら、吐出温度が高温になることを防げる。

制御装置は、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度との差が小さいときには吐出温度制御を行い、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度との差が大きいときには吸込過熱度制御を行うことが好ましい。このようにすれば、目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差が大きいときに吸込過熱度制御が行われると、両者の差が小さくなり、吐出温度制御が行われる。これにより、実吸込過熱度を目標吸込過熱度近くに維持したまま、吐出温度が高温にならないように空調運転を行える。

蒸発温度、凝縮温度および吸込過熱度により吐出温度の判定式が決められ、制御装置は、判定式から算出した吐出温度に基づいて、吐出温度が上限値を超えないように吐出温度制御を行うことが好ましい。このようにすれば、判別式から得られる吐出温度に基づいて吐出温度制御を行うことにより、実吐出温度が吐出温度の上限を超えないように吐出温度を制御することができる。

制御装置は、判定式から算出した吐出温度が高いとき、吐出温度制御を行い、判定式から算出した吐出温度が低いとき、吸込過熱度制御を行うことが好ましい。このようにすれば、吐出温度が高いときに吐出温度制御を行うことにより、吐出温度が上がり過ぎることを防げる。

圧縮機が最小回転数で動作するときの空調能力を下げるために、圧縮機の最小回転数に対する目標吐出過熱度が通常の目標吐出過熱度よりも低く設定され、制御装置は、設定された目標吐出過熱度に基づいて吐出過熱度制御を行うことが好ましい。

このようにすれば、吐出過熱度が目標吐出過熱度になるように吐出過熱度制御が行われるが、目標吐出過熱度が低く設定されているので、圧縮機が最小回転数で動作しているとき、目標吐出過熱度を取りにくくなる。そのため、最小回転数で圧縮機が動作しているときの空調能力が下がる。

本発明によると、冷媒回路を循環する冷媒量の多少にかかわらず、過熱度を目標過熱度に近づけることができ、常に効率のよい空調運転を行うことができる。

本発明の空気調和機の冷凍サイクルの概略構成図空気調和機の制御ブロック図第１の実施形態の過熱度制御による空調運転のフローチャート吸込過熱度制御と吐出過熱度制御に対する判定処理のフローチャート吸込過熱度制御のフローチャート吐出過熱度制御のフローチャート第２の実施形態の吐出過熱度制御による空調運転のフローチャート冷凍サイクルの安定の判断のフローチャート第３の実施形態のハンチングがあるときの冷凍サイクルの安定の判断のフローチャート第４の実施形態の吐出過熱度制御の実行中、冷凍サイクルが不安定になったときのフローチャート第５の実施形態の循環する冷媒量に基づいて過熱度制御を決定するときのフローチャート吸込過熱度制御と吐出温度制御に対する判定処理のフローチャート吐出温度制御のフローチャート第６の実施形態の吸込過熱度制御と吐出温度制御に対する判定処理のフローチャート第７の実施形態の吐出温度制御のフローチャート第８の実施形態の吐出温度制御のフローチャート第９の実施形態の吐出温度制御のフローチャート第１０の実施形態の吐出温度制御のフローチャート第１１の実施形態の吐出温度制御のフローチャート第１２の実施形態の吐出温度制御のフローチャート従来の圧縮機の回転数と吐出過熱度との関係を示す図第１３の実施形態の圧縮機の回転数と吐出過熱度との関係を示す図

第１の実施形態の空気調和機を図１に示す。空気調和機は、室外機１と室内機２とが配管および配線により接続されて構成される。室外機１は、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張弁６、室外ファン７を備える。室内機２は、室内熱交換器８、室内ファン９を備える。圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張弁６、室内熱交換器８が配管により接続されて冷媒回路が形成される。室内機２の配管と室外機１の配管を接続するために、室外機に二方弁１０および三方弁１１が設けられる。膨張弁６と室内熱交換器８とを接続する配管に、二方弁１０が介装され、四方弁４と室内熱交換器８とを接続する配管に、三方弁１１が介装される。

圧縮機３が駆動されると、冷媒が冷媒回路を循環する。膨張弁６は、ステッピングモータの駆動により段階的に開度が調整され、循環する冷媒の減圧と冷媒量を調整する絞り装置として機能する。冷媒が冷媒回路を循環することにより、冷凍サイクルが形成される。冷房時の冷凍サイクルでは、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張弁６、室内熱交換器８の順に冷媒が循環する。室外熱交換器５が凝縮器として機能し、室内熱交換器８が蒸発器として機能する。暖房時の冷凍サイクルでは、圧縮機３、四方弁４、室内熱交換器８、膨張弁６、室外熱交換器５の順に冷媒が循環する。室内熱交換器８が凝縮器として機能し、室外熱交換器５が蒸発器として機能する。なお、絞り装置として、膨張弁６の代わりに、キャピラリチューブなどを使用してもよく、複数のキャピラリチューブの組み合わせを変えることにより、循環する冷媒量を調整できる。

そして、図２に示すように、空気調和機は、冷凍サイクルを制御して、冷房、暖房、除湿などの空調運転を行う制御装置１２を備えている。また、空気調和機は、室温検出器１３、外気温検出器１４、圧縮機３から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出器１５、圧縮機３に吸い込まれる冷媒の吸込温度（サクション温度）を検出する吸込温度検出器１６、室外熱交換器５の温度を検出する第１温度検出器１７、室内熱交換器８の温度を検出する第２温度検出器１８を備えている。各温度検出器１３〜１８は、サーミスタなどの温度センサを用いる。

なお、第２温度検出器１８として、膨張弁６と室内熱交換器８との間の配管を流れる冷媒の温度を検出する温度検出器が用いられる。第２温度検出器１８は、膨張弁６と二方弁１０との間に配置され、室温検出器１３を除く他の温度検出器は、全て室外機１に設けられる。冷房運転時に室内熱交換器８を流れる冷媒の温度は膨張弁６を通り過ぎた冷媒の温度と同じである。そこで、室内熱交換器８の温度を検出する温度検出器を設ける代わりに、膨張弁６と室内熱交換器８との間に設けた温度検出器で冷媒の温度を検出することにより、室内熱交換器８の温度が検出可能となる。

制御装置１２は、指示された運転モードに応じて、各温度検出器１３〜１８によって検出された温度に基づいて圧縮機３の回転数（運転周波数）、膨張弁６の開度、室外ファン７の回転数、室内ファン９の回転数をそれぞれ制御する。なお、制御装置１２は、室内機２に設けられた室内制御部と、室外機１に設けられた室外制御部とから構成される。室内制御部と室外制御部とは互いに通信可能に接続され、両者が連携して室内機２および室外機１の動作を制御する。室外制御部は、複数の温度検出器１４〜１８から入力された検出信号をまとめて室内制御部に送信し、室内制御部が検出された温度情報を管理する。

圧縮機３の運転周波数は、周波数コード（ＦＤ）に基づいて段階的に制御される。周波数コードは、運転周波数毎に複数段設定されている。周波数コードが高いほど、運転周波数が高くなる。それぞれの周波数コードに回転数が対応している。制御装置１２は、室温と設定温度から決められた制御温度に応じて周波数コードを選択して、周波数コードを圧縮機３のドライバに出力する。ドライバは、周波数コードに応じた運転周波数で圧縮機３を駆動する。制御装置１２が膨張弁６に指令を出すと、膨張弁６は指定された開度となる。開度に応じて膨張弁６を通過する冷媒量が可変される。

制御装置１２は、ユーザにより設定された設定温度あるいは自動運転モード時に予め設定された設定温度と検出された室温、外気温などの負荷に基づいて、圧縮機３の回転数を決める。そして、圧縮機３の回転数に対応して、室内ファン９の回転数が決定される。制御装置１２は、決められた回転数で圧縮機３を制御し、室温に応じて圧縮機３の回転数を変化させるとともに、圧縮機３の回転数に応じた回転数に基づいて室内ファン９を制御する。また、制御装置１２は、決められた圧縮機３の回転数に応じて膨張弁６の開度を決める。

空調運転が行われると、圧縮機３の回転数に応じた量の冷媒が冷媒回路を循環する。冷房運転のとき、第１温度検出器１７は凝縮器である室外熱交換器５の温度、すなわち凝縮温度を検出し、第２温度検出器１８は蒸発器である室内熱交換器８の温度、すなわち蒸発温度を検出する。暖房運転のとき、第１温度検出器１７は蒸発温度を検出し、第２温度検出器１８は凝縮温度を検出する。

空気調和機は、効率のよい冷凍サイクルを実現するために、冷媒回路を循環する冷媒量に応じた目標過熱度となるように冷凍サイクルを制御する。すなわち、制御装置１２が過熱度に応じて膨張弁６の開度を制御することにより、循環する冷媒量が調整され、過熱度が目標過熱度になる。

ここで、制御装置１２は、運転状態を判断して、圧縮機３に吸い込まれる冷媒の吸込温度に基づいて膨張弁６を動作させる吸込過熱度制御と圧縮機３から吐出される冷媒の吐出温度に基づいて膨張弁６を動作させる吐出過熱度制御とを切り替えて、空調運転を行う。制御装置１２は、吸込過熱度制御において、吸込温度と蒸発温度との温度差が所定値に近づくように膨張弁６の開度を制御し、吐出過熱度制御において、吐出温度と凝縮温度との温度差が所定値に近づくように膨張弁６の開度を制御する。

吸込過熱度は、吸込温度と蒸発温度との差であり、目標吸込過熱度は、循環する冷媒量に応じて設定された吸込過熱度とされる。吸込温度と蒸発温度との温度差が所定値に近づくことにより、空調運転中に算出された吸込過熱度が目標吸込過熱度に近付く。吐出過熱度は、吐出温度と凝縮温度との差であり、目標吐出過熱度は、循環する冷媒量に応じて設定された吐出過熱度とされる。吐出温度と凝縮温度との温度差が所定値に近づくことにより、空調運転中に算出された吐出過熱度が目標吐出過熱度に近付く。

そして、制御装置１２は、冷媒回路を循環する冷媒量に基づいて運転状態を判断し、循環する冷媒量に応じてそれぞれの過熱度制御を切り替える。吸込過熱度制御は、冷凍サイクルの変化にすぐ対応でき、冷凍サイクルを早く安定させることができる。一方、循環する冷媒量が少ないとき、冷媒の温度の変化が小さいので、吸込過熱度制御では、冷凍サイクルの制御が困難である。すなわち、循環する冷媒量が多いときは、吸込過熱度制御が適している。循環する冷媒量が少ないときは、吐出過熱度制御が適している。

図３に示すように、空調運転が行われるとき、制御装置１２は、設定温度と室温との差、外気温などの負荷に基づいて圧縮機３の回転数を決める（Ｓ１）。圧縮機３の回転数は、冷媒回路を循環する冷媒量に対応している。圧縮機３の回転数が高いほど循環する冷媒量は多く、回転数が低いほど循環する冷媒量は少ない。制御装置１２は、決められた圧縮機３の回転数から実行する過熱度制御を決める判定処理を行う（Ｓ２）。圧縮機３の回転数が高い、すなわち循環する冷媒量が多いとき、制御装置１２は、吸込過熱度制御を行う（Ｓ３）。圧縮機３の回転数が低い、すなわち循環する冷媒量が少ないとき、制御装置１２は、吐出過熱度制御を行う（Ｓ４）。

判定処理において、図４に示すように、制御装置１２は、決められた圧縮機３の回転数が予め設定された第１回転数以上か否かをチェックする（Ｓ５）。すなわち、循環する冷媒量が第１設定量以上か否かがチェックされる。回転数が第１回転数以上（循環する冷媒量が第１設定量以上）のとき、制御装置１２は、吸込過熱度制御を選択する（Ｓ６）。回転数が第１回転数より低い（循環する冷媒量が第１設定量より少ない）とき、制御装置１２は、吐出過熱度制御を選択する（Ｓ７）。なお、第１回転数（第１設定量）は、予め実験的に決められ、空気調和機ごとに設定される。

制御装置１２は、空調運転を開始したとき、圧縮機３を決められた回転数よりも低い回転数で一定時間だけ駆動する初期運転を行う。これにより、冷媒回路に冷媒が行き渡り、早く圧縮機３の動作を安定させることができる。初期運転の後、制御装置１２は、負荷に基づいて決められた回転数で圧縮機３を駆動し、膨張弁６の開度も決められた開度にする。

吸込過熱度制御による空調運転が行われるとき、初期運転中に、図５に示すように、制御装置１２は、循環する冷媒量に対応する圧縮機３の回転数から目標吸込過熱度を決める（Ｓ１１）。目標吸込過熱度は、予め実験的に求められ、制御装置１２が有する不揮発性のメモリに圧縮機３の回転数毎に目標吸込過熱度が記憶される。なお、目標吐出過熱度も同様にメモリに記憶される。制御装置１２は、決められた圧縮機３の回転数に応じた目標吸込過熱度をメモリから読み出す。

決められた回転数で圧縮機３が駆動されると、制御装置１２は、実吸込過熱度を取得する（Ｓ１２）。吸込温度検出器１６が検出した実際の吸込温度から第１温度検出器１７あるいは第２温度検出器１８が検出した蒸発温度を引くことにより、実吸込過熱度が算出される。冷房運転が行われるとき、制御装置１２は、第２温度検出器１８が検出した温度を蒸発温度として用いる。暖房運転が行われるとき、制御装置１２は、第１温度検出器１７が検出した温度を蒸発温度として用いる。

制御装置１２は、目標吸込過熱度と取得した実吸込過熱度とを比較する（Ｓ１３）。実吸込過熱度が目標吸込過熱度より大きいとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を大きくするように制御する（Ｓ１４）。膨張弁６は、現在の開度から予め決められた開度だけ開かれる。膨張弁６の開度が大きくなることにより、膨張弁６を通過する冷媒が増え、蒸発器において蒸発する液冷媒が多くなり、蒸発器から出た冷媒の温度が下がる。その結果、吸込温度が下がり、実吸込過熱度が小さくなって、実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づく。

実吸込過熱度が目標吸込過熱度より小さいとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を小さくするように制御する（Ｓ１５）。膨張弁６は、現在の開度から予め決められた開度だけ閉じられる。膨張弁６の開度が小さくなることにより、膨張弁６を通過する冷媒が減り、蒸発器において蒸発する液冷媒が少なくなり、蒸発器から出る冷媒の温度の低下が抑えられる。その結果、吸込温度が上がり、実吸込過熱度が大きくなって、実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づく。なお、実吸込過熱度が目標吸込過熱度に等しいとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を変えない。

吐出過熱度制御による空調運転が行われるとき、図６に示すように、制御装置１２は、循環する冷媒量に対応する圧縮機３の回転数から目標吐出過熱度を決める（Ｓ２１）。決められた回転数で圧縮機３が駆動されると、制御装置１２は、検出された吐出温度および検出された凝縮温度から実吐出過熱度を取得する（Ｓ２２）。

制御装置１２は、目標吐出過熱度と取得した実吐出過熱度とを比較する（Ｓ２３）。実吐出過熱度が目標吐出過熱度より大きいとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を大きくするように制御する（Ｓ２４）。膨張弁６は、予め決められた開度だけ開く。膨張弁６の開度が大きくなることにより、膨張弁６を通過する冷媒が増え、蒸発器において蒸発する液冷媒が多くなり、圧縮機３に吸い込まれる冷媒の温度が下がる。その結果、圧縮機３から吐出される冷媒の吐出温度が下がり、実吐出過熱度が小さくなって、実吐出過熱度が目標吐出過熱度に近づく。

実吐出過熱度が目標吐出過熱度より小さいとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を小さくするように制御する（Ｓ２５）。膨張弁６は、予め決められた開度だけ閉じる。膨張弁６の開度が小さくなることにより、膨張弁６を通過する冷媒が減り、蒸発器において蒸発する液冷媒が少なくなる。その結果、圧縮機３に吸い込まれる冷媒の温度低下が小さくなり、吐出温度が上がって、実吐出過熱度が大きくなり、実吐出過熱度が目標吐出過熱度に近づく。

上記のように過熱度制御によって空調運転が行われると、室温が変化する。室温が設定温度に近づくと、圧縮機３の回転数が下げられ、循環する冷媒量が変化する。制御装置１２は、変更後の圧縮機３の回転数に基づいて、実行する過熱度制御を選択し、選択されたいずれか一方の過熱度制御を行う。空調運転が停止されるまで、選択されたいずれか一方の過熱度制御が行われる。

上記のように、循環する冷媒量が多い空調運転時に吸込過熱度制御を行うことにより、冷凍サイクルを早く安定させることができ、効率のよい空調運転をすばやく行える。しかし、循環する冷媒量が少ない空調運転時には、吸込過熱度制御では、冷媒量の調整が困難である。そこで、循環する冷媒量が少ない空調運転時に吐出過熱度制御を行うことにより、冷媒量を適切に調整することができ、効率のよい空調運転が行われる。したがって、循環する冷媒量の多少にかかわらず、常に効率のよい空調運転を行える。

ところで、空調運転が開始してしばらくは、圧縮機３が温まっていないので、吐出温度が安定しない。吐出過熱度制御において膨張弁６の開度を制御するとき、吐出温度に応じて膨張弁６の開度の変更が頻繁に行われ、冷凍サイクルが安定しない。そのため、膨張弁６をゆっくり動作させなければならず、冷凍サイクルが安定するまでの時間が長くなってしまう。

そこで、第２の実施形態の空気調和機は、循環する冷媒量が少ない空調運転を行うとき、過熱度制御を切り替えて、先に吸込過熱度制御を行い、この後吐出過熱度制御を行う。吸込過熱度制御は、冷媒の温度の変化にすぐに対応できるので、冷媒の温度上昇が大きい運転開始時の過熱度制御に適している。そのため、制御装置１２は、循環する冷媒量が少ないとき、冷凍サイクルが安定するまで吸込過熱度制御を行い、冷凍サイクルの安定後に吐出過熱度制御を行う。なお、その他の構成は、第１の実施形態と同じである。

図７に示すように、空調運転が開始されると、制御装置１２は、設定温度と室温との差、外気温などの負荷に基づいて圧縮機３の回転数を決める。このとき、圧縮機３の回転数は第１回転数より低い回転数に設定される。そのため、制御装置１２は、決められた圧縮機３の回転数に基づいて、実行する過熱度制御を吐出過熱度制御に決める（Ｓ３１）。

制御装置１２は、まず吸込過熱度制御を行い（Ｓ３２）、冷凍サイクルが安定したかを判定する（Ｓ３３）。制御装置１２は、冷凍サイクルが安定したと判定すると、吸込過熱度制御から吐出過熱度制御に切り替え、吐出過熱度制御を行う（Ｓ３４）。

冷凍サイクルの安定の判定は、吸込温度に基づいて行われる。図８に示すように、制御装置１２は、吸込過熱度制御の実行中、圧縮機３の回転数が低いことを確認して、検出された実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づいたかをチェックする（Ｓ３５）。圧縮機３の回転数が第１回転数より小さく、かつ目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が安定判定値より小さい状態が一定時間続くとき、すなわち、一定時間継続して、｜目標吸込過熱度−実吸込過熱度｜＜Ａであるとき、制御装置１２は、冷凍サイクルが安定したと判断する（Ｓ３６）。なお、安定判定値Ａは予め試験等により決められている。

圧縮機３の回転数が第１回転数より小さいが、目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が安定判定値以上のとき、あるいは目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が安定判定値より小さい状態が一定時間続かなかったとき、制御装置１２は、冷凍サイクルはまだ安定していないと判断する。このとき、制御装置１２は、冷凍サイクルが安定するまで吸込過熱度制御を続ける。なお、圧縮機３の回転数が第１回転数以上になったとき、制御装置１２は、吐出過熱度制御を行わずに、吸込過熱度制御を続行する。

上記のように、先に吸込過熱度制御を行うことにより、循環する冷媒量が少ないときでも、冷媒の温度変化にすばやく対応でき、早く冷凍サイクルを安定させることができる。そして、安定後に吐出過熱度制御に切り替えることにより、循環する冷媒量が少ないときに効率のよい空調運転を早く行える。

ここで、運転開始時に吸込過熱度制御が行われることにより、実際の吸込過熱度は目標吸込過熱度に近づいていく。例えば目標吸込過熱度が低いとき、実吸込過熱度が目標過熱度に近づいているが、実吸込過熱度が安定せずハンチングすると、両過熱度の差が小さくなったり、大きくなったりする場合がある。この場合、冷凍サイクルが安定したとの判断がいつまでたってもできない。

そこで、冷凍サイクルの安定の判定における他の実施形態として、第３の実施形態の空気調和機は、実吸込過熱度が目標過熱度近くでハンチングしているとき、冷凍サイクルが安定したとみなす。すなわち、実際の吸込過熱度が目標吸込過熱度以上になったり以下になったりするといったように、実吸込過熱度が目標吸込過熱度を中心として上下に変動するとき、制御装置１２は、冷凍サイクルが安定したと判断する。なお、その他の構成は、第１、第２の実施形態と同じである。

図９に示すように、循環する冷媒量が少ない空調運転が開始されると、制御装置１２は、吸込過熱度制御を行う（Ｓ４１）。制御装置１２は、圧縮機３の回転数が低いことを確認して、検出された実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づいたかをチェックする（Ｓ４２）。目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が安定判定値以上のとき、制御装置１２は、吸込過熱度制御を続行し、再度チェックする。

ここで、制御装置１２は、目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が安定判定値より小さいことを検知すると、実吸込過熱度が目標吸込過熱度に対してハンチングしていないかを確認する（Ｓ４３）。実吸込過熱度が一定時間続けてハンチングしているとき、制御装置１２は、冷凍サイクルが安定していると判断し（Ｓ４４）、吸込過熱度制御から吐出過熱度制御に切り替え、吐出過熱度制御を行う（Ｓ４５）。

実吸込過熱度がハンチングしていないとき、あるいは実吸込過熱度がハンチングしているが、一定時間続いていないとき、制御装置１２は、目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が安定判定値より小さい状態が一定時間続いているかを確認する（Ｓ４６）。この状態が一定時間続いているとき、制御装置１２は、冷凍サイクルが安定していると判断し（Ｓ４４）、吐出過熱度制御を行う（Ｓ４５）。目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が安定判定値より小さい状態が一定時間続いていないとき、制御装置１２は、冷凍サイクルは安定していないと判断し、安定するまで吸込過熱度制御を続行する。

上記のように、実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づいているにもかかわらず、安定しない状態が続いているとき、冷凍サイクルが安定したと判定することにより、速やかに吸込過熱度制御から吐出過熱度制御に移行できる。したがって、循環する冷媒量が少ないときに、早く効率のよい空調運転を行えるようになる。

次に、吐出過熱度制御による空調運転が行われているとき、外気温の変化、室温の変化などに応じて、圧縮機３の回転数が変化したり、室内外のファンの回転数が変化するといったように、運転状態が変化する。循環する冷媒量が少ないとき、このような変化が起こると、過熱度が大きく変化し、冷凍サイクルが不安定になる。吐出過熱度制御が続けられたとき、冷凍サイクルが安定するのに時間がかかり、効率の悪い空調運転が長く行われることになる。この冷凍サイクルの不安定を早く解消するために、第４の実施形態の空気調和機は、冷凍サイクルが不安定になったとき、過熱度制御の切り替えを行う。

すなわち、吐出過熱度制御による空調運転時に冷凍サイクルが不安定になると、制御装置１２は、吐出過熱度制御から吸込過熱度制御に切り替え、吸込過熱度制御を行う。冷凍サイクルが安定しているとき、制御装置１２は、吐出過熱度制御を続行する。その他の構成は、第１〜３の実施形態と同じである。

吐出過熱度制御による空調運転が行われているとき、図１０に示すように、制御装置１２は、循環する冷媒量、すなわち現時点の圧縮機３の回転数に基づいて目標吐出過熱度および目標吸込過熱度を決める（Ｓ５１）。なお、目標吐出過熱度および目標吸込過熱度は、圧縮機３の回転数が変更されたときにその都度決められる。

そして、制御装置１２は、実吐出過熱度および実吸込過熱度を取得する（Ｓ５２）。各温度検出器がそれぞれ検出した吐出温度と凝縮温度とから実吐出過熱度が算出され、吸込温度と蒸発温度とから実吸込過熱度が算出される。

制御装置１２は、目標吸込過熱度と取得した実吸込過熱度とを比較する（Ｓ５３）。目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差が予め設定された安定基準値以下のとき、制御装置１２は、冷凍サイクルは安定していると判断し、吐出過熱度制御を続行する。この場合、制御装置１２は、目標吐出過熱度と取得した実吐出過熱度とを比較する（Ｓ５４）。

実吐出過熱度が目標吐出過熱度より大きいとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を大きくするように制御する（Ｓ５５）。膨張弁６は、予め決められた開度だけ開き、膨張弁６を通過する冷媒が増え、蒸発器において蒸発する液冷媒が多くなり、圧縮機３に吸い込まれる冷媒の温度が下がる。その結果、圧縮機３から吐出される冷媒の吐出温度が下がり、実吐出過熱度が小さくなって、実吐出過熱度が目標吐出過熱度が下がって、目標吐出過熱度に近づく。

実吐出過熱度が目標吐出過熱度より小さいとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を小さくするように制御する（Ｓ５６）。膨張弁６は、予め決められた開度だけ閉じることにより、膨張弁６を通過する冷媒が減り、蒸発器において蒸発する液冷媒が少なくなる。その結果、吸込温度が上がって、吐出温度も上がり、実吐出過熱度が大きくなって、実吐出過熱度が目標吐出過熱度に近づく。

環境の変化により運転状態が変化すると、Ｓ５３において、目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差が安定基準値より大きくなる。このとき、制御装置１２は、冷凍サイクルは不安定であると判断し、吐出過熱度制御から吸込過熱度制御に切り替え、吸込過熱度制御を行う（Ｓ５７）。

吸込過熱度制御に移行後、制御装置１２は、目標吸込過熱度と実吸込過熱度とを比較して、冷凍サイクルが安定したかをチェックする（Ｓ５８）。目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差が安定基準値より大きいとき、制御装置１２は、冷凍サイクルは不安定であると判断し、吸込過熱度制御を続行する。目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差が安定基準値以下のとき、制御装置１２は、冷凍サイクルは安定していると判断し、吸込過熱度制御から吐出過熱度制御に切り替え、吐出過熱度制御を行う（Ｓ５９）。

上記のように、吐出過熱度制御による空調運転が行われているときに冷凍サイクルが不安定になると、吸込過熱度制御に切り替えることにより、すばやく冷凍サイクルが安定して、効率の悪い空調運転が長引くことを防止できる。

ここで、空気調和機で使用される冷媒として、Ｒ４０７ＣやＲ４１０Ａなどがある。さらに、これらの冷媒よりも地球温暖化係数が小さい冷媒として、Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆがある。このような冷媒を用いた空気調和機において、上記のような過熱度を目標過熱度に近付けるように過熱度制御が行われると、吐出温度が高温、例えば１１０〜１２０℃になってしまう。圧縮機３などの冷凍サイクルを構成する部品がこのような高温にさらされると、部品の故障の原因となる。特に、Ｒ３２などの冷媒を用いた場合、吐出温度が高温になりやすく、耐熱性の高い部品を使用しなければならない。

そこで、第５の実施形態の空気調和機は、吐出温度が高温にならないように吐出温度制御を行う。吐出温度制御は、吐出温度が高いときに行われ、制御装置１２は、吐出温度が所定温度を超えないように、実際の吐出温度に応じて冷凍サイクルを制御する。また、吐出温度制御と吸込過熱度制御とは、切り替えて行われる。すなわち、吐出温度制御は、循環する冷媒量が多いときに行われる。なお、その他の構成は、第１〜第４の実施形態と同じである。

空調運転が開始されると、制御装置１２は、冷凍サイクルが安定するまで吸込過熱度制御を行う。冷凍サイクルが安定すると、図１１に示すように、制御装置１２は、現在の負荷に基づいて圧縮機３の回転数を決め（Ｓ６１）、決められた圧縮機３の回転数、すなわち循環する冷媒量に基づいて実行する制御を吐出過熱度制御、吸込過熱度制御、吐出温度制御の中から決める（Ｓ６２）。ここでは、制御装置１２は、循環する冷媒量と吐出温度により運転状態を判断し、実行する過熱度制御を選択する。

圧縮機３の回転数が第１回転数より低いとき、吐出過熱度制御が選択される（Ｓ６３）。圧縮機３の回転数が第１回転数以上のとき、吸込過熱度制御あるいは吐出温度制御のいずれかが選択される（Ｓ６４、Ｓ６５）。

吸込過熱度制御と吐出温度制御との判定処理として、図１２に示すように、制御装置１２は、現在の負荷に応じて圧縮機３の回転数が予め設定された第２回転数以上かを確認する（Ｓ６６）。第２回転数は、第１回転数よりも高い回転数である。

圧縮機３の回転数が第２回転数より低いとき、制御装置１２は、吸込過熱度制御を行う（Ｓ６７）。圧縮機３の回転数が第２回転数以上のとき、制御装置１２は、検出された吐出温度（Ｔｄ）と判定吐出温度（Ｔａ）とを比較する（Ｓ６８）。検出された吐出温度が判定吐出温度より高いとき、制御装置１２は、吐出温度制御を行う（Ｓ６９）。例えば、吸込制御過熱度が行われているとき、吐出温度が高くなると、吐出温度制御が行われる。

検出された吐出温度が判定吐出温度以下のとき、制御装置１２は、吸込過熱度制御を行う（Ｓ６８）。圧縮機３の回転数が高い、すなわち循環する冷媒量が多くても、吐出温度が高くないとき、空調運転中に吐出温度が高温になるおそれが少ない。したがって、通常の吸込過熱度制御が行われても、吐出温度が高温にならないように空調運転を行うことができる。

吐出温度制御による空調運転が行われるとき、制御装置１２は、吐出温度が上限吐出温度を超えないように、検出された吐出温度に基づいて膨張弁６の開度を制御する。図１３に示すように、制御装置１２は、圧縮機３の回転数から目標吐出温度（Ｔａｉｍ）を決める（Ｓ７１）。目標吐出温度は、使用する冷媒に応じて設定される。空調運転が開始されると、吐出温度検出器が吐出温度（Ｔｄ）を検出する（Ｓ７２）。制御装置１２は、目標吐出温度と実吐出温度を比較する（Ｓ７３）。

実吐出温度が目標吐出温度よりも高い（Ｔｄ＞Ｔａｉｍ）とき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を大きくする（Ｓ７４）。膨張弁６を通過する冷媒が増え、過熱度が下がり、圧縮機３からの吐出温度が下がる。これにより、実吐出温度が目標吐出温度に近づく。

実吐出温度が目標吐出温度よりも低い（Ｔｄ＜Ｔａｉｍ）とき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を小さくする（Ｓ７５）。膨張弁６を通過する冷媒が減り、過熱度が大きくなり、吐出温度が上がる。これにより、実吐出温度が目標吐出温度に近づく。

実吐出温度が目標吐出温度と同じ（Ｔｄ＝Ｔａｉｍ）であるとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を変更しない（Ｓ７６）。実吐出温度は目標吐出温度に維持される。

上記のように、吐出温度が目標吐出温度に近づくように過熱度制御が行われることにより、実際の吐出温度が上限吐出温度を超えないようにすることができる。これにより、高温になりやすいＲ３２を冷媒に使用しても、冷媒が高温にならないようにできるので、圧縮機３などの部品の故障を低減でき、耐熱性の部品を用いる必要がなくなる。

吸込過熱度制御と吐出温度制御との判定処理の他の形態として、第６の実施形態の空気調和機は、圧縮機３の回転数および吐出温度に実際の吸込過熱度を加えて、吸込過熱度制御と吐出温度制御のいずれかを選択する。ここでは、循環する冷媒量、吐出温度および吸込過熱度に基づいて、運転状態が判断される。その他の構成は、第１〜第５の実施形態と同じである。

空調運転が行われ、冷凍サイクルが安定すると、図１４に示すように、制御装置１２は、現在の負荷に応じて決められた圧縮機３の回転数が第２回転数以上であることを確認し（Ｓ６６）、検出された吐出温度が判定吐出温度より高いかを確認する（Ｓ６８）。検出された吐出温度が判定吐出温度より高いとき、制御装置１２は、目標吸込過熱度と実吸込過熱度とを比較する（Ｓ７０）。

目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差が大きい、すなわち目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が予め設定された判定基準値以上のとき、制御装置１２は、吸込過熱度制御を行う（Ｓ６７）。吸込過熱度制御が行われると、実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づいていく。

目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差が小さい、すなわち目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差の絶対値が判定基準値より小さいとき、制御装置１２は、吐出温度制御を行う（Ｓ６９）。実際の吸込過熱度と目標吸込過熱度との差が小さいとき、実吸込過熱度は目標吸込過熱度に近い状態にある。吸込過熱度を制御対象にする必要がないので、制御装置１２は、吐出温度を制御対象にして、吐出温度が上がり過ぎないように冷凍サイクルを制御する。

吐出温度制御が行われているとき、制御装置１２は、吸込過熱度を監視して、目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差をチェックする。目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差が大きくなれば、制御装置１２は、吐出温度制御から吸込過熱度制御に切り替える。そして、吸込過熱度制御実行により実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づくと、制御装置１２は、吐出温度制御に切り替え、吐出温度制御を行う。このようにして、効率のよい空調運転を行いながら、吐出温度が高温になることを防げる。

吐出温度制御の実行中、室温の変化などにより負荷が変化する。これに応じて圧縮機３の回転数が変更され、冷媒回路を循環する冷媒量も変化して、過熱度が変動する。この過熱度の変動にすばやく対応できるように、第７の実施形態の空気調和機は、循環する冷媒量に応じて吐出温度制御と吸込過熱度制御とを切り替える。なお、その他の構成は、第１〜第６の実施形態と同じである。

吐出温度制御が行われているとき、制御装置１２は、負荷に基づいて圧縮機３の回転数を変えるとき、圧縮機３の回転数に応じて吐出温度制御と吸込過熱度制御とを選択する。図１５に示すように、制御装置１２は、空調運転中、圧縮機３の回転数を検出して、回転数の変化の有無をチェックする（Ｓ７７）。

圧縮機３の回転数が変化していないとき、制御装置１２は、吐出温度制御を続行する（Ｓ７１〜Ｓ７６）。圧縮機３の回転数が変化しているとき、制御装置１２は、回転数が下がったかを確認する。回転数が下がっているとき、制御装置１２は、吐出温度制御から吸込過熱度制御に切り替える（Ｓ７８）。圧縮機３の回転数が下がると、循環する冷媒量が減って、吸込過熱度が上がる。実際の吸込過熱度と目標吸込過熱度との差が大きくなるので、吸込過熱度制御を行うことにより、実際の吸込過熱度を目標吸込過熱度に近付けることができる。

吸込過熱度制御の実行中、制御装置１２は、吸込過熱度制御から吐出温度制御に切り替え可能かをチェックする（Ｓ７９）。すなわち、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を確認し、吐出温度あるいは実吸込過熱度と目標吸込過熱度との差をチェックする。圧縮機３の回転数が上がる、吐出温度が判定吐出温度より高くなる、実吸込過熱度と目標吸込過熱度との差の絶対値が判定基準値より小さくなる、のいずれかに該当するとき、制御装置１２は、吸込過熱度制御から吐出温度制御に切り替えて、吐出温度制御を行う。

なお、Ｓ７７において、圧縮機３の回転数が上がっているとき、制御装置１２は、過熱度制御の切り替えを行わず、吐出温度制御を続行する。圧縮機３の回転数が上がると、吐出温度が上がる可能性がある。そのため、この変化があったときには、吐出温度制御が行われ、吐出温度が高温にならないようにされる。

吐出温度が高温にならないようにする吐出温度制御の他の形態として、第８の実施形態の空気調和機は、吐出温度が所定の温度範囲になるように吐出温度制御を行う。吐出温度制御として、制御装置１２は、吐出温度に応じて膨張弁６を制御する。なお、その他の構成は、第１〜第７の実施形態と同じである。

図１６に示すように、吐出温度制御が行われているとき、制御装置１２は、現在の圧縮機３の回転数から目標吐出温度および目標吸込過熱度を決める（Ｓ８１）。制御装置１２は、検出された吐出温度と実吸込過熱度を取得する（Ｓ８２）。上限吐出温度Ｔｈおよび下限吐出温度Ｔｌが予め設定される。例えば、上限吐出温度は１００℃、下限吐出温度は９５℃とされる。制御装置１２は、検出された吐出温度を判定する（Ｓ８３）。すなわち制御装置１２は、実際の吐出温度Ｔｄを設定された吐出温度と比較する。

吐出温度Ｔｄが上限吐出温度Ｔｈより高い（Ｔｄ＞Ｔｈ）とき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を大きくする（Ｓ８４）。膨張弁６は、現在の開度より所定の開度だけ開かれる。膨張弁６が開かれることにより、過熱度が下がり、吐出温度も下がる。これにより、吐出温度は所定の温度範囲内に入る。

吐出温度Ｔｄが下限吐出温度Ｔｌより低い（Ｔｄ＜Ｔｌ）とき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を小さくする（Ｓ８５）。膨張弁６は、現在の開度より所定の開度だけ閉じられる。膨張弁６が閉じられることにより、過熱度が上がり、吐出温度が上がる。これにより、吐出温度は所定の温度範囲内に入る。

吐出温度Ｔｄが上限吐出温度Ｔｈと下限吐出温度Ｔｌとの間にある（Ｔｌ≦Ｔｄ≦Ｔｈ）とき、制御装置１２は、実吸込過熱度と目標吸込過熱度を比較する（Ｓ８６）。実吸込過熱度が目標吸込過熱度以下のとき、制御装置１２は、膨張弁６の開度を変えない（Ｓ８７）。吐出温度は所定の温度範囲内に維持される。

実吸込過熱度が目標吸込過熱度より大きいとき、制御装置１２は、吐出温度制御から吸込過熱度制御に切り替え、吸込過熱度制御を行う（Ｓ８８）。この吸込過熱度制御において、実吸込過熱度が目標吸込過熱度より大きいので、制御装置１２は、膨張弁６の開度を大きくする。膨張弁６が現在の開度よりも開かれると、蒸発器から出る冷媒の温度が下がり、吸込温度が下がって、実吸込過熱度が小さくなる。これにより、吐出温度は所定の温度範囲内に維持されながら、実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づく。

上記の各実施形態では、吐出温度制御において、膨張弁６が制御されることにより、吐出温度が高温にならないように、さらに吐出温度が所定の温度範囲内にあるように、吐出温度が制御される。第９の実施形態の空気調和機は、吐出温度が高温にならないように圧縮機３を制御する。なお、その他の構成は、第１〜第７の実施形態と同じである。

制御装置１２は、吐出温度に基づいて圧縮機３の回転数を制御する。図１７に示すように、吐出温度制御が行われているとき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数から目標吐出温度（Ｔａｉｍ）を決める（Ｓ７１）。空調運転が開始されると、吐出温度検出器が吐出温度（Ｔｄ）を検出する（Ｓ７２）。制御装置１２は、目標吐出温度と実吐出温度を比較する（Ｓ７３）。

実吐出温度が目標吐出温度よりも高い（Ｔｄ＞Ｔａｉｍ）とき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を下げる（Ｓ９１）。圧縮機３の回転数は、現在の回転数より所定の回転数だけ低くなる。冷媒回路を循環する冷媒量は減るが、圧縮機３からの吐出圧力が下がるので、吐出温度が下がる。これにより、実吐出温度が目標吐出温度に近づく。

実吐出温度が目標吐出温度よりも低い（Ｔｄ＜Ｔａｉｍ）とき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を上げる（Ｓ９２）。圧縮機３の回転数は、現在の回転数より所定の回転数だけ高くなる。循環する冷媒量は増えるが、圧縮機３からの吐出圧力が上がるので、吐出温度が上がる。これにより、実吐出温度が目標吐出温度に近づく。

実吐出温度が目標吐出温度と同じ（Ｔｄ＝Ｔａｉｍ）であるとき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を変更しない（Ｓ９３）。これにより、実吐出温度は目標吐出温度に維持される。

また、第１０の実施形態の空気調和機は、吐出温度が高温にならないように室内外のファン７、９を制御する。なお、その他の構成は、第１〜第７の実施形態と同じである。

制御装置１２は、吐出温度に基づいて室内ファン９あるいは室外ファン７の駆動を制御する。図１８に示すように、吐出温度制御が行われているとき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数から目標吐出温度（Ｔａｉｍ）を決める（Ｓ７１）。空調運転が開始されると、吐出温度検出器１５が吐出温度（Ｔｄ）を検出する（Ｓ７２）。制御装置１２は、目標吐出温度と実吐出温度を比較する（Ｓ７３）。

実吐出温度が目標吐出温度よりも高い（Ｔｄ＞Ｔａｉｍ）とき、制御装置１２は、室内ファン９あるいは室外ファン７の回転数を上げる（Ｓ９４）。空調運転において凝縮器となる熱交換器に対するファンの回転数を上げるとよい。すなわち、冷房運転が行われているときは室外ファン７の回転数が上げられ、暖房運転が行われているときは室内ファン９の回転数が上げられる。ファンの回転数は、現在の回転数より所定の回転数だけ高くなる。凝縮器での熱交換が促進されて、凝縮器から流れ出る液冷媒が増えることにより、循環する冷媒量が増える。これにより、吐出温度が下がり、実吐出温度が目標吐出温度に近づく。

実吐出温度が目標吐出温度よりも低い（Ｔｄ＜Ｔａｉｍ）とき、制御装置１２は、室内ファン９あるいは室外ファン７の回転数を下げる（Ｓ９５）。空調運転において凝縮器となる熱交換器に対するファンの回転数を下げるとよい。すなわち、冷房運転が行われているときは室外ファン７の回転数が下げられ、暖房運転が行われているときは室内ファン９の回転数が下げられる。ファンの回転数は、現在の回転数より所定の回転数だけ低くなる。凝縮器での熱交換が抑制されて、凝縮器から流れ出る液冷媒が減ることにより、循環する冷媒量が減る。蒸発器で気化する冷媒が増えるので、吸込過熱度が上がる。これにより、吐出温度が上がり、実吐出温度が目標吐出温度に近づく。

実吐出温度が目標吐出温度と同じ（Ｔｄ＝Ｔａｉｍ）であるとき、制御装置１２は、室内外のファン７、９の回転数を変更しない（Ｓ９６）。これにより、実吐出温度は目標吐出温度に維持される。

凝縮器に対するファンの回転数とともに蒸発器に対するファンの回転数を変えてもよい。すなわち、室内ファン９の回転数と室外ファン７の回転数をともに変更してもよい。制御装置１２は、凝縮器に対するファンの回転数を上げるときは、蒸発器に対するファンの回転数を下げ、凝縮器に対するファンの回転数を下げるときは、凝縮器に対するファンの回転数を上げる。

また、第１１の実施形態の空気調和機は、吐出温度が高温にならないように圧縮機３、膨張弁６、室内外のファン７、９の少なくとも１つを制御する。なお、その他の構成は、第１〜第１０の実施形態と同じである。

制御装置１２は、吐出温度に基づいて、圧縮機３の回転数、膨張弁６の開度、室内ファン９の回転数、室外ファン７の回転数のうち少なくとも１つを制御する。図１９に示すように、吐出温度制御が行われているとき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数から目標吐出温度（Ｔａｉｍ）を決める（Ｓ７１）。空調運転が開始されると、吐出温度検出器が吐出温度（Ｔｄ）を検出する（Ｓ７２）。制御装置１２は、目標吐出温度と実吐出温度を比較する（Ｓ７３）。

実吐出温度が目標吐出温度よりも高い（Ｔｄ＞Ｔａｉｍ）とき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を下げる、膨張弁６の開度を大きくする、室内ファン９の回転数を変える、室外ファン７の回転数を変える、のいずれか１つあるいは複数を組み合わせて行う（Ｓ９７）。なお、各ファン７、９の制御に関し、凝縮器となる熱交換器に対するファンの回転数を上げる。これにより、吐出温度が下がり、実吐出温度が目標吐出温度に近づく。

実吐出温度が目標吐出温度よりも低い（Ｔｄ＜Ｔａｉｍ）とき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を上げる、膨張弁６の開度を小さくする、室内ファン９の回転数を変える、室外ファン７の回転数を変える、のいずれか１つあるいは複数を組み合わせて行う（Ｓ９８）。なお、各ファン７、９の制御に関し、凝縮器となる熱交換器に対するファンの回転数を上げる。これにより、吐出温度が上がり、実吐出温度が目標吐出温度に近づく。

実吐出温度が目標吐出温度と同じ（Ｔｄ＝Ｔａｉｍ）であるとき、制御装置１２は、圧縮機３、膨張弁６、室内外のファン７、９の動作を変更せず、現状のままとする（Ｓ９９）。これにより、実吐出温度は目標吐出温度に維持される。

ここで、吐出温度に対する影響は、圧縮機３が一番大きく、膨張弁６、ファン７、９の順となる。そのため、吐出温度が急に高くなるような場合、圧縮機３による制御が選択され、吐出温度の変化がゆっくりしている場合、ファン７、９による制御が選択される。さらに、この制御に他の制御を組み合わせてもよい。ただし、圧縮機３、膨張弁６およびファン７、９の組み合わせは任意である。

吐出温度が高温にならないようにする吐出温度制御の他の形態として、第１２の実施形態の空気調和機は、吐出温度に関する判定式を用いて、吐出温度が高温にならず、所定の温度範囲になるように過熱度制御を行う。なお、その他の構成は、第１〜第１１の実施形態と同じである。

下記に示す吐出温度に関する判別式は、凝縮温度、蒸発温度、吸込過熱度に基づいて作成される。
Ｔｄ＝αＴｃ＋β−Ｔｅ＋ＳＨ
Ｔｄ：吐出温度、Ｔｃ：凝縮温度、Ｔｅ：蒸発温度、ＳＨ：吸込過熱度
１＜α＜２、０＜β＜１０
α、βは予め実験的に決められる。

この式から得られた吐出温度は理論値とほぼ同等となり、この式を用いることにより吐出温度制御が可能となる。そこで、制御装置１２は、判別式から得られる吐出温度に基づいて、吐出温度が高温にならないように過熱度制御を行う。過熱度制御として、圧縮機３の回転数、膨張弁６の開度、室内ファンの回転数９、室外ファン７の回転数のうち少なくとも１つを制御する。

制御装置１２は、判定式から算出した吐出温度が高いとき、吐出温度制御を行い、判定式から算出した吐出温度が低いとき、吸込過熱度制御を行う。すなわち、制御装置１２は、検出された吐出温度（Ｔｄ）と判定吐出温度（Ｔａ）とを比較する。検出された吐出温度が判定吐出温度より高いとき、制御装置１２は、吐出温度制御を行う。例えば、吸込制御過熱度が行われているとき、吐出温度が高くなると、吐出温度制御が行われる。検出された吐出温度が判定吐出温度以下のとき、制御装置１２は、吸込過熱度制御を行う。

吐出温度制御が行われているとき、図２０に示すように、制御装置１２は、現在の圧縮機３の回転数から目標吸込過熱度を決める（Ｓ１０１）。制御装置１２は、検出された凝縮温度および蒸発温度に基づいて、実吸込過熱度を取得し、さらに判別式から吐出温度を算出する（Ｓ１０２）。制御装置１２は、予め設定されている上限吐出温度および下限吐出温度に基づいて、算出された吐出温度を判定する（Ｓ１０３）。例えば、上限吐出温度Ｔｈは１００℃、下限吐出温度Ｔｌは９５℃とされる。すなわち、制御装置１２は、判別式より得た吐出温度Ｔｄを設定された吐出温度と比較する。

吐出温度Ｔｄが上限吐出温度Ｔｈより高い（Ｔｄ＞Ｔｈ）とき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を下げる、膨張弁６の開度を大きくする、室内ファン９の回転数を変える、室外ファン７の回転数を変える、のいずれか１つあるいは複数を組み合わせて行う（Ｓ１０４）。これにより、吐出温度が下がり、実吐出温度が上限吐出温度よりも低くなり、所定の温度範囲内に入る。

吐出温度Ｔｄが下限吐出温度Ｔｌより低い（Ｔｄ＜Ｔｌ）とき、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を上げる、膨張弁６の開度を小さくする、室内ファン９の回転数を変える、室外ファン７の回転数を変える、のいずれか１つあるいは複数を組み合わせて行う（Ｓ１０５）。これにより、吐出温度が上がり、実吐出温度が下限吐出温度よりも高くなり、所定の温度範囲内に入る。

吐出温度Ｔｄが上限吐出温度Ｔｈと下限吐出温度Ｔｌとの間にある（Ｔｌ≦Ｔｄ≦Ｔｈ）とき、制御装置１２は、実吸込過熱度と目標吸込過熱度を比較する（Ｓ１０６）。実吸込過熱度が目標吸込過熱度以下のとき、制御装置１２は、圧縮機３、膨張弁６、室内外のファン７、９の動作を変更せず、現状のままとする（Ｓ１０７）。これにより、実吐出温度は所定の温度範囲内に維持される。

実吸込過熱度が目標吸込過熱度より大きいとき、制御装置１２は、吐出温度制御から吸込過熱度制御に切り替え、吸込過熱度制御を行う（Ｓ１０８）。この吸込過熱度制御において、実吸込過熱度が目標吸込過熱度より大きいので、制御装置１２は、圧縮機３の回転数を下げる、膨張弁６の開度を大きくする、室内ファン９の回転数を変える、室外ファン７の回転数を変える、のいずれか１つあるいは複数を組み合わせて行う。これにより、実吐出温度は所定の温度範囲内に維持されながら、実吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づく。

判別式から得られる吐出温度と実際の吐出温度との差が大きくても、時間が経過すれば、実吐出温度は判別式から得られる吐出温度に近づく。すなわち、吐出温度の動向を予測できる。例えば、判別式から得られる吐出温度に比べて、実際の吐出温度が低いとき、吐出温度がさらに上がることが予測できる。このような場合、判別式から得られる吐出温度に基づいて吐出温度制御が行われると、吐出温度が上がり過ぎることを防止できる。

上記の各実施形態の空気調和機において、冷媒としてＲ３２が使用される場合、この冷媒は、Ｒ４１０などの他の冷媒に比べて圧力損失が低く、質量流量当たりの熱交換量が多いといった特性を有する。そのため、最小の空調能力が他の冷媒より高い。ところで、冷媒回路を循環する冷媒量が少ないとき、吐出過熱度制御が行われるが、圧縮機３の回転数が低いほど吐出過熱度は小さくなり、圧縮機３が最小回転数で駆動されるとき、最小の空調能力となる。しかし、冷媒がＲ３２の場合、圧縮機３が最小回転数で駆動されても、空調能力は高くなるので、運転温度範囲が狭くなってしまう。

そこで、第１３の実施形態の空気調和機は、圧縮機３が最小回転数で動作するときの空調能力を下げる。そのために、圧縮機３の回転数が低いほど目標吐出過熱度が低く設定され、制御装置１２は、低く設定された目標吐出過熱度に基づいて吐出過熱度制御を行う。なお、その他の構成は、第１〜第１２の実施形態と同じである。

圧縮機３の最小回転数は、周波数コードのＦＤ１のときの回転数より低い。そして、最小回転数に対する目標吐出過熱度は、ＦＤ１に対する目標吐出過熱度よりも低く設定される。図２１に示すように、最小回転数に対する通常の目標吐出過熱度は、周波数コードのＦＤ１に対する目標吐出過熱度と中間の回転数に対する目標吐出過熱度とを結ぶライン上の過熱度に設定されている。

これに対し、図２２に示すように、吐出過熱度制御を行うときの最小回転数に対する目標吐出過熱度は通常の目標吐出過熱度より低い過熱度に設定される。最小回転数の目標吐出過熱度は、ＦＤ１に対する目標吐出過熱度と中間の回転数に対する目標吐出過熱度とを結ぶラインよりも低い過熱度である。

吐出過熱度制御が行われるとき、制御装置１２は、目標吐出過熱度を目指して吐出温度制御を行う。このとき、制御装置１２は、目標吐出過熱度と実際の吐出過熱度との差に応じて膨張弁６の開度を制御する。実吐出過熱度が目標吐出過熱度よりも大きいとき、目標吐出過熱度が低く設定されているので、目標吐出過熱度と実吐出過熱度との差は大きくなる。制御装置１２は、膨張弁６の開度を通常の開度よりも大きくする。

圧縮機３が最小回転数で動作しているとき、膨張弁６の開度は通常時よりも大き目となる。目標吐出過熱度を取りにくくなるため、空調能力が下がる。最小回転数のときの空調能力が低くなることにより、圧縮機３にかかる負荷が減り、圧縮機３が停止してしまうことを防止できる。これにより、圧縮機３が低回転で動作しても、圧縮機３は停止することがないので、空調運転を続けることができ、ユーザの快適性を損なうことがない。このように、空調能力を下げることが可能となるので、低い運転温度での空調運転が可能となり、幅広い運転温度範囲に対応可能な空気調和機を実現できる。

以上の通り、本発明の空気調和機は、圧縮機３、凝縮器、絞り装置、蒸発器が接続されて冷媒回路が形成され、冷媒回路を循環する冷媒量に応じて絞り装置の動作を制御する制御装置１２を備えている。制御装置１２は、循環する冷媒量が多いとき、圧縮機３に吸い込まれる冷媒の吸込温度に基づいて絞り装置を動作させる吸込過熱度制御を行い、循環する冷媒量が少ないとき、圧縮機３から吐出される冷媒の吐出温度に基づいて絞り装置を動作させる吐出過熱度制御を行う。

循環する冷媒量が多いときには、過熱度の変化に対する応答性のよい吸込過熱度制御が適しており、循環する冷媒量が少ないときには、過熱度の変化が小さくても対応できる吐出過熱度制御が適している。循環する冷媒量に応じて適切な過熱度制御を行うことができ、効率のよい空調運転を行える。

制御装置１２は、循環する冷媒量が少ないとき、冷凍サイクルが安定するまで吸込過熱度制御を行い、冷凍サイクルの安定後に吐出過熱度制御を行う。

吸込過熱度制御は、冷凍サイクルを早く安定させることができるので、吸込過熱度制御と吐出過熱度制御を順に行うことにより、効率のよい空調運転をすばやく行える。

制御装置１２は、吸込過熱度制御において、吸込温度と蒸発温度との温度差が所定値に近づくように絞り装置の開度を制御し、吐出過熱度制御において、吐出温度と凝縮温度との温度差が所定値に近づくように絞り装置の開度を制御する。

制御装置１２は、吐出過熱度制御を行っているときに冷凍サイクルが不安定になると、吸込過熱度制御を行う。冷凍サイクルが不安定になったときに吸込過熱度制御に切り替えることにより、冷凍サイクルが早く安定するので、吐出過熱度制御に復帰させるまでの時間を短くできる。

制御装置１２は、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度とを比較して、冷凍サイクルが不安定か否かを判断する。すなわち、制御装置１２は、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度との差が大きいとき、冷凍サイクルは不安定であると判断し、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度との差が小さいとき、冷凍サイクルは安定であると判断する。

冷凍サイクルが不安定になったとき、吸込過熱度の変化が吐出過熱度の変化よりも大きいので、吸込過熱度に基づいて判断することにより、冷凍サイクルが不安定になったことを早く検出することができる。

制御装置１２は、実際の吸込過熱度が目標吸込過熱度を中心として変動するとき、冷凍サイクルが安定したと判断する。これにより、適切な過熱度制御にすばやく切り替えることができる。

また、空気調和機は、圧縮機３、凝縮器、絞り装置、蒸発器が接続されて冷媒回路が形成され、冷媒回路を循環する冷媒量に応じて絞り装置の動作を制御する制御装置１２を備え、制御装置は、運転状態を判断して、圧縮機に吸い込まれる冷媒の吸込温度に基づいて絞り装置を動作させる吸込過熱度制御と圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度に基づいて絞り装置を動作させる過熱度制御を切り替え、最適な空調運転を行う。

すなわち、制御装置１２は、循環する冷媒量などによって判断された運転状態に応じて、圧縮機３に吸い込まれる冷媒の吸込温度に基づいて絞り装置を動作させる吸込過熱度制御、圧縮機３から吐出される冷媒の吐出温度に基づいて絞り装置を動作させる吐出過熱度制御および吐出温度が設定温度に近づくように絞り装置を動作させる吐出温度制御のいずれか１つの制御を行う。

循環する冷媒量や吐出温度、さらには吸込過熱度に応じて、３つの過熱度制御の中から適切な過熱度制御が選択され、最適な空調運転を行うことができる。

制御装置１２は、循環する冷媒量が多いとき、吐出温度が設定温度に近づくように絞り装置を動作させる吐出温度制御を行い、吐出温度に応じて吐出温度制御と吸込過熱度制御とを切り替える。吐出温度制御を行うことにより、吐出温度が所定温度を超えないようにすることができる。

制御装置１２は、吐出温度が高い時、吐出温度制御を行い、吐出温度が低いとき、吸込過熱度制御を行う。吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づいた状態となって、吐出温度が高くなったとき、吐出温度が所定温度を超えないようにできる。

制御装置１２は、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度との差が小さいときには吐出温度制御を行い、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度との差が大きいときには吸込過熱度制御を行う。

目標吸込過熱度と実吸込過熱度との差に応じて、吸込過熱度制御と吐出温度制御とを切り替えることにより、効率のよい空調運転を行いながら、吐出温度が高温になることを防げる。

蒸発温度、凝縮温度および吸込過熱度により吐出温度の判定式が決められ、制御装置１２は、判定式から算出した吐出温度に基づいて、吐出温度が所定温度を超えないように吐出温度制御を行う。

判定式により吐出温度の動向を予測できるので、吐出温度が所定温度を超えないように制御できる。

制御装置１２は、判定式から算出した吐出温度が高いとき、吐出温度制御を行い、判定式から算出した吐出温度が低いとき、吸込過熱度制御を行う。

これにより、吸込過熱度が目標吸込過熱度に近づき、吐出温度が所定温度を超えないようにすることができる。

制御装置１２は、吐出温度の目標値と算出された吐出温度とに応じて圧縮機３の回転数、絞り装置の開度および熱交換器用のファンの回転数のうち、少なくとも１つを制御する。

吐出温度の差に応じて３つの制御対象を適宜組み合わせることにより、吐出温度が所定温度を超えず、かつ所定の温度範囲内にあるように確実にすることができる。

制御装置１２は、吐出温度制御時、吐出温度が所定温度を超えないように吐出温度に応じて、絞り装置の開度を大きくする、圧縮機３の回転数を下げる、熱交換器用のファンの回転数を上げる、特に凝縮器に対するファンの回転数を上げる、のうちいずれか１つを行う、あるいは複数を組み合わせて行う。

圧縮機３が最小回転数で動作するときの空調能力を下げるために、圧縮機３の最小回転数に対する目標吐出過熱度が通常の目標吐出過熱度よりも低く設定され、制御装置１２は、設定された目標吐出過熱度に基づいて吐出過熱度制御を行う。

圧縮機３が最小回転数で動作するときの空調能力が下がるので、低い運転温度であっても圧縮機３は停止することなく動作することができる。これにより、幅広い運転温度範囲で空調運転を行うことができる。

制御装置１２は、圧縮機３の回転数によって循環する冷媒量が多いか少ないかを判定し、圧縮機３の回転数が所定数より高いとき、循環する冷媒量が多く、圧縮機３の回転数が所定数より低いとき、循環する冷媒量が少ないと判断する。空調運転中、負荷に応じて圧縮機３の回転数が変化すれば、過熱度制御が切り替えられる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。吸込過熱度制御および吐出過熱度制御において、膨張弁６の制御だけでなく、圧縮機３および室内外のファン７、９の制御を行ってもよい。

第２温度検出器１８として、室内熱交換器８に対して温度検出器を設けてもよい。この第２温度検出器１８は、直接室内熱交換器８の温度を検出する。

１室外機
２室内機
３圧縮機
４四方弁
５室外熱交換器
６膨張弁
７室外ファン
８室内熱交換器
９室内ファン
１０二方弁
１２制御装置
１３室温検出器
１４外気温検出器
１５吐出温度検出器
１６吸込温度検出器
１７第１温度検出器
１８第２温度検出器

Claims

圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器が接続されて冷媒回路が形成され、冷媒回路を循環する冷媒量に応じて絞り装置の動作を制御する制御装置を備えた空気調和機であって、制御装置は、空調運転を行うとき、設定温度、室温、外気温といった負荷に基づいて冷媒回路を循環する冷媒量を決め、循環する冷媒量に応じて実行する過熱度制御を決め、循環する冷媒量が多いとき、圧縮機に吸い込まれる冷媒の吸込温度に基づいて絞り装置を動作させる吸込過熱度制御を選択し、循環する冷媒量が少ないとき、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度に基づいて絞り装置を動作させる吐出過熱度制御を選択することを特徴とする空気調和機。
圧縮機の回転数が高いほど循環する冷媒量が多く、圧縮機の回転数が低いほど循環する冷媒量が少なく、制御装置は、圧縮機の回転数から実行する過熱度制御を決め、圧縮機の回転数が予め設定された第１回転数以上のとき、吸込過熱度制御を選択し、圧縮機の回転数が第１回転数より低いとき、吐出過熱度制御を選択することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
制御装置は、循環する冷媒量が少ないとき、空調運転を開始してから冷凍サイクルが安定するまで吸込過熱度制御を行い、冷凍サイクルの安定後に吐出過熱度制御を行うことを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。
制御装置は、吐出過熱度制御を行っているときに冷凍サイクルが不安定になると、吸込過熱度制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
制御装置は、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度とを比較して、冷凍サイクルが不安定か否かを判断することを特徴とする請求項３または４記載の空気調和機。
制御装置は、実際の吸込過熱度が目標吸込過熱度を中心として変動するとき、冷凍サイクルが安定したと判断することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の空気調和機。
制御装置は、循環する冷媒量が多いとき、吐出温度が設定温度に近づくように絞り装置を動作させる吐出温度制御を行い、吐出温度に応じて吐出温度制御と吸込過熱度制御とを切り替えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気調和機。
制御装置は、吐出温度が高い時、吐出温度制御を行い、吐出温度が低いとき、吸込過熱度制御を行うことを特徴とする請求項７記載の空気調和機。
制御装置は、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度との差が小さいときには吐出温度制御を行い、目標吸込過熱度と実際の吸込過熱度との差が大きいときには吸込過熱度制御を行うことを特徴とする請求項７または８記載の空気調和機。
蒸発温度、凝縮温度および吸込過熱度により吐出温度の判定式が決められ、制御装置は、判定式から算出した吐出温度に基づいて、吐出温度が所定温度を超えないように吐出温度制御を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の空気調和機。
制御装置は、判定式から算出した吐出温度が高いとき、吐出温度制御を行い、判定式から算出した吐出温度が低いとき、吸込過熱度制御を行うことを特徴とする請求項１０記載の空気調和機。
圧縮機の回転周波数は周波数コードに基づいて段階的に制御され、圧縮機が最小回転数で動作するときの空調能力を下げるために、圧縮機の最小回転数に対する目標吐出過熱度が周波数コードのＦＤ１に対する目標吐出過熱度と中間の回転数に対する目標吐出過熱度とを結ぶライン上の過熱度よりも低く設定され、制御装置は、設定された目標吐出過熱度に基づいて吐出過熱度制御を行うことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の空気調和機。