JP7466754B2

JP7466754B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP7466754B2
Application number: JP2023500176A
Authority: JP
Inventors: 龍一永田; 雄亮田代
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2024-04-12
Anticipated expiration: 2041-02-17
Also published as: EP4296593A4; WO2022176050A1; US20240068699A1; EP4296593A1; JPWO2022176050A1

Description

本開示は、空気調和装置に関する。

近年、ＺＥＨ（ネット・ゼロ・エネルギー・ハウス）を目指して住宅の高気密および高断熱化が進んでいる。高断熱化が進んだ住宅では、真夏および真冬の空調稼働時は従来通り畳数に応じた定格能力が必要となる一方で、室温安定時の空調負荷は極めて小さくなる。

空調負荷が極めて小さい状態での安定した空調を実現するには、圧縮機の周波数を低くして空気調和装置を運転すればよい。しかし、圧縮機周波数を低くすると冷媒回路中の高低圧差が小さくなり吐出冷媒の温度および過熱度が低くなる。吐出冷媒の過熱度が低いと吸入冷媒の温度および過熱度も低下し、圧縮機に吸入される冷媒の状態は液とガスの二相状態となりやすい。このような状態は圧縮機の故障につながるおそれがある。通常、吸入冷媒の状態を二相からガス単相にしたい場合は電子膨張弁を絞ればよいが、電子膨張弁の製造ばらつきによって、特に低開度において精度良く電子膨張弁を制御することは困難であった。

国際公開第２０１３／１０３０６１号（特許文献１）には、空調制御を安定させるために、製造ばらつきに伴う特性データをバーコードに記載して添付する電子膨張弁およびそれを備えた空気調和装置が開示されている。

国際公開第２０１３／１０３０６１号

国際公開第２０１３／１０３０６１号（特許文献１）に記載された電子膨張弁では、開弁点の製造ばらつきを補正するために、予め１台ずつ電子膨張弁の開弁点を測定して、バーコードにデータを記載している。そして、空気調和装置の製造時にバーコードを読み込んで電子膨張弁の制御プログラムにデータを反映させる必要がある。このため、空気調和装置の製造工程が増加してしまう。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、製造工程の複雑化を回避しつつ、低容量運転を実現できる空気調和装置を開示することを目的とする。

本開示は、空気調和装置に関する。空気調和装置は、冷媒回路と制御装置とを備える。冷媒回路は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とに冷媒が循環するように構成される。膨張弁は、下限開度から上限開度までの間で開度が可変に構成される。制御装置は、上限開度の４分の１の開度以下の範囲内において、第１開度と第１開度よりも小さい第２開度とを交互に繰り返すように膨張弁を制御するように構成される。

本開示の空気調和装置は、上限開度の４分の１の開度以下の範囲内において、膨張弁の開度の増減を繰り返す。これにより、製造工程の複雑化を回避しつつ、低容量運転ができる空気調和装置が実現できる。

実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。制御装置およびＬＥＶの構成を示すブロック図である。電子膨張弁の開度の変化を説明するための波形図である。ＬＥＶ１１１のＣｖ値と開度を示すパルス数との関係を説明するための図である。図４に示した開度において、図３のＣｖＡおよびＣｖＢの位置を説明するための図である。実施の形態１の空気調和システムで実行される運転モード切替の制御を説明するためのフローチャートである。図６のステップＳ３の処理内容の一例を示すフローチャートである。実施の形態２において実行される処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態２で用いられるマップＭ１の一例を示す図である。実施の形態２で用いられる他のマップＭ１Ａを示す図である。圧縮機の運転周波数と所望のＣｖ値との関係を示す図である。実施の形態３で実行される時間比の制御を説明するための図である。実施の形態４の空気調和システムで実行される運転モード切替の制御を説明するためのフローチャートである。図１３におけるステップＳ３Ｂの処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態４で用いられるマップＭ２の一例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、以下の図は各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す図である。空気調和装置１は、圧縮機１０と、室内熱交換器２０と、電子膨張弁（LEV：Linear Expansion Valve）１１１と、室外熱交換器４０と、配管９０，９２，９４，９６，９７，９９と、四方弁１００とを含む冷媒回路１５０を備える。四方弁１００は、ポートＥ～Ｈを有する。

配管９０は、四方弁１００のポートＨと室内熱交換器２０のポートＰ１との間に接続される。配管９２は、室内熱交換器２０のポートＰ４とＬＥＶ１１１との間に接続される。配管９４は、ＬＥＶ１１１と室外熱交換器４０のポートＰ３との間に接続される。

配管９６は、室外熱交換器４０のポートのＰ２と四方弁１００のポートＦとの間に接続される。配管９７は、圧縮機１０の吸入口と四方弁１００のポートＥとの間に接続される。配管９９は、圧縮機１０の吐出口と四方弁１００のポートＧとの間に接続される。

圧縮機１０と、ＬＥＶ１１１と、室外熱交換器４０と、配管９４，９６，９７，９９と、四方弁１００とは、室外機２に収容されている。室内熱交換器２０は、室内機３に収容されている。室外機２と室内機３は、配管９０，９２によって接続されている。

空気調和装置１は、温度センサ１０１～１０３、１０６，１０７と、制御装置２００とをさらに含む。温度センサ１０１は、配管９９の途中に配置され、吐出温度ＴＨを計測する。温度センサ１０２は、室内熱交換器２０の付近に配置され、室内温度Ｔｒを計測する。温度センサ１０３は、室外熱交換器４０の付近に配置され、室外温度Ｔｅを計測する。温度センサ１０６は、室内熱交換器２０の冷媒配管の途中に配置され、二相域冷媒の温度Ｔ１を計測する。温度センサ１０７は、室外熱交換器４０の冷媒配管の途中に配置され、二相域冷媒の温度Ｔ２を計測する。制御装置２００は、ユーザーから与えられる運転指令信号と各種センサの出力とに応じて、圧縮機１０と、四方弁１００と、ＬＥＶ１１１とを制御する。

圧縮機１０は、制御装置２００から受ける制御信号によって運転周波数を変更するように構成される。具体的には、圧縮機１０は、インバータ制御された回転速度が可変の駆動モータを内蔵しており、運転周波数が変更されると駆動モータの回転速度が変化する。圧縮機１０の運転周波数を変更することにより圧縮機１０の出力が調整される。圧縮機１０には種々のタイプ、たとえば、ロータリータイプ、往復タイプ、スクロールタイプ、スクリュータイプ等のものを採用することができる。

四方弁１００は、制御装置２００から受ける制御信号によって冷房運転状態および暖房運転状態のいずれかになるように制御される。冷房運転状態は、ポートＥとポートＨとが連通し、ポートＦとポートＧとが連通する状態である。暖房運転状態は、ポートＥとポートＦとが連通し、ポートＨとポートＧとが連通する状態である。冷房運転状態で圧縮機１０を運転することによって、実線矢印に示す向きに冷媒が冷媒回路中を循環する。また、暖房運転状態で圧縮機１０を運転することによって、破線矢印に示す向きに冷媒が冷媒回路中を循環する。

ＬＥＶ１１１は、制御装置２００から受ける制御信号によって、蒸発器出口部の冷媒のＳＨ（スーパーヒート：加熱度）を調整するように開度が制御される。

図２は、制御装置およびＬＥＶの構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１と、メモリ２０２（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））と、入出力バッファ（図示せず）等を含んで構成される。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置２００の処理手順が記されたプログラムである。制御装置２００は、これらのプログラムに従って、空気調和装置１における各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

制御装置２００は、室外温度Ｔｅ、室内温度Ｔｒ、吐出温度ＴＨ、二相域冷媒の温度Ｔ１，Ｔ２に基づいて、モータ駆動回路２０３を制御するように構成される。

ＬＥＶ１１１は、ステッピングモータ１１２と、ステッピングモータ１１２の回転によってニードル位置が変化し開度が変化する弁本体１１３とを備える。ステッピングモータ１１２は、モータ駆動回路２０３によって駆動される。制御装置２００は、弁本体１１３の開度を示す指令値として、パルス数をモータ駆動回路２０３に出力する。

再び図１を参照して、破線矢印で示した暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。圧縮機１０から吐出されたガス冷媒は、配管９０を通り室内熱交換器２０へ流入する。室内熱交換器２０に流入したガス冷媒は室内熱交換器２０のフィン側を流れる空気と熱交換し液冷媒となる。液化した冷媒は、配管９２を通りＬＥＶ１１１へ流入し断熱膨張する。

ＬＥＶ１１１において断熱膨張した気液二相冷媒は、配管９４を通り室外熱交換器４０へ流入する。室外熱交換器４０に流入した気液二相冷媒は、室外熱交換器４０のフィン側を流れる空気と熱交換しガス冷媒となる。ガス化した冷媒は配管９６、四方弁１００、配管９７を通り圧縮機１０へ戻る。

ここで、たとえば、空調負荷が下がり、圧縮機１０の運転周波数が低下した場合について説明する。

空調負荷が小さい場合には、制御装置２００は、空調能力が空調負荷に一致するまで圧縮機１０の運転周波数を下げていく。圧縮機１０の運転周波数が低下すると、冷媒回路１５０の冷媒循環量は低下する。冷媒循環量が低下すると、空調能力（＝冷媒循環量×室内機エンタルピ差）は低下する。

また、圧縮機１０の運転周波数が低下すると圧縮機１０で発生する圧力差が小さくなり、室内熱交換器２０および室外熱交換器４０において冷媒温度と空気温度との温度差が小さくなる。温度差が小さくなると熱交換しにくくなり吐出温度が上がりにくくなる結果、吐出冷媒の過熱度は低下する。

そこで、制御装置２００は、温度差を確保するために、ＬＥＶ１１１を絞り圧力差を確保する制御を行なう。

しかし、空調能力１ｋＷ以下の低出力を精度良く実現するため、圧縮機１０の周波数を下げて運転する場合、ＬＥＶ１１１の開度を小さい開度に精度良く制御することが必要となる。この場合、制御装置２００からモータ駆動回路２０３に送信する開度を指令するパルス数を小さくする必要がある。ここで、電子膨張弁が閉弁した状態から開弁した状態に移行する開弁点は、電子膨張弁ごとにばらつくことが問題となる。このような開弁点のばらつきは、ステッピングモータの取り付け方、弁体の寸法および弁座の寸法にばらつきがあるために生じる。したがって、パルス数の少ない領域での使用は、開弁点の製造ばらつきによって意図しない閉弁状態を招くおそれがあり、推奨されていない。

このため、国際公開２０１３／１０３０６１号には、膨張弁の特性を個別に予め計測し、開弁点のデータをバーコードで提供することが示されている。しかしながら、膨張弁の特性を個別に予め計測したり、空気調和機の制御装置に、膨張弁の特性を登録したりすることによって、製造工程が増加してしまう。

そこで、本実施の形態では、ＬＥＶ１１１の開度が安定した使用ができる下限に近いある開度まで下がり、吐出冷媒の過熱度が不足していた場合、意図的にＬＥＶ１１１を全閉または全閉に近い第２開度とし、その後、開度を増加させ第１開度とすることを繰り返す。

図３は、電子膨張弁の開度の変化を説明するための波形図である。図３において横軸は時間、縦軸は、電子膨張弁の開度に相当するＣｖ値を示す。なお、Ｃｖ値は、バルブの容量係数を示す。

周期ｔＣで、ＬＥＶ１１１の開度を第１開度（Ｃｖ値＝ＣｖＡ）に設定する期間と第２開度（Ｃｖ値＝ＣｖＢ）に設定する期間とをある時間比で繰り返す場合、その時間比に応じて第１開度と第２開度の間における任意の平均開度（Ｃｖ値＝ＣｖＣ）を実現できる。

制御装置２００は、空調負荷が小さい状態において、吐出冷媒の所望の過熱度を実現するために、ＬＥＶ１１１のＣｖ値が所望のＣｖ値になるように、図３の期間ｔＡ，ｔＢを調整する。言い換えると、Ｃｖ値は、時間比（ｔＡ／ｔＣまたはｔＢ／ｔＣ）に応じて変化するので、制御装置２００は、時間比を変化させて所望のＣｖ値を得る。

図４は、ＬＥＶ１１１のＣｖ値と開度を示すパルス数との関係を説明するための図である。制御装置２００は、モータ駆動回路２０３に、弁の開度に対応するパルス数を指令値として出力している。パルス数は０からｎの間で変化させることができる。ｎの数は、電子膨張弁の仕様などによって異なるが、たとえば図４の例ではｎ＝５００であり、１／４×ｎ＝１２５である。指令値０が示す開度のＣｖ値をＣｖminとし、最大パルス数である指令値５００が示す開度のＣｖ値をＣｖmaxとすると、Ｃｖminは、ゼロであっても良いがゼロに近いゼロより大きい値であっても良い。Ｃｖmin＜Ｃｖmaxであれば、Ｃｖmin、Ｃｖmaxは適宜定めることができる。

図５は、図４に示した開度において、図３のＣｖＡおよびＣｖＢの位置を説明するための図である。図５では、ＣｖＡに対応する指令値ＡもＣｖＢに対応する指令値Ｂも、いずれも制御可能な最大開度に対応するパルス数ｎ（たとえば５００）の４分の１（たとえば１２５）以下のパルス数であることが示される。

図３に示すようにパルスを制御して実現するＣｖ値＝ＣｖＣに対応する膨張弁の開度は、空調負荷が極めて小さい場合に用いられるものであり、膨張弁の閉弁点のばらつきにより意図しないで閉弁状態となってしまうおそれがある場合に用いられるものである。このため、パルス数Ａ，Ｂがｎの１／４より大きい場合には、そのようなＣｖ値は実現できない。

たとえば、パルス数Ｂをゼロとし、パルス数Ａを５００として、図３のｔＡをｔＢに対して極めて短くすることも考えられるが、膨張弁の応答速度、および膨張弁の開度の変化に応じてＣｖ値が変化する応答速度は遅いため、精度良く所望のＣｖ値を実現することが難しくなる。

したがって、本実施の形態では、指令値Ａ，Ｂについて、０≦Ｂ＜Ａ≦ｎ×１／４の関係としている。また、図３における周期ｔＣもあまり長いと平均値としてのＣｖＣを実現できないので、周期ｔＣは１分以内とすることが望ましい。

図６は、実施の形態１の空気調和システムで実行される運転モード切替の制御を説明するためのフローチャートである。

制御装置２００は、ステップＳ１において、室内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓｅｔの差の大きさが判定値Ｔｔｈ１より小さいか否かを判断する。これによる空調負荷の大小が判断される。

｜ｔ－Ｔｓｅｔ｜＜Ｔｔｈ１の場合（Ｓ１でＹＥＳ）、制御装置２００は、ステップＳ２において、吐出冷媒の過熱度（以下、吐出ＳＨと記載する）が判定値Ｔｔｈ２より小さいか否かを判断する。これにより冷媒回路１５０の状態が判定される。

吐出ＳＨ＜Ｔｔｈ２の場合（Ｓ２でＹＥＳ）、ステップＳ３において、制御装置２００は、図３～５で説明したように、指令値Ａ，Ｂを繰り返して出力することによって、ＬＥＶ１１１の開度がＨ（第１開度、Ｃｖ値＝ＣｖＡ）とＬ（第２開度、Ｃｖ値＝ＣｖＢ）を定期的に繰り返すようにＬＥＶ１１１を制御する。これにより平均値としてＣｖ値＝ＣｖＣの開度が実現される。

一方、｜ｔ－Ｔｓｅｔ｜≧Ｔｔｈ１の場合（Ｓ１でＮＯ）または吐出ＳＨ≧Ｔｔｈ２の場合（Ｓ２でＮＯ）には、ステップＳ４において、ＬＥＶ１１１の開度を１つの指令値で指定する通常の制御が実行される。

ここで、図３において、時間比ｔＡ／ｔＣは固定値（たとえば５０％）でも良いが、時間比を変化させることによって、より細かい精度でＬＥＶ１１１の平均開度を変化させることができる。

図７は、図６のステップＳ３の処理内容の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ１１において、制御装置２００は、吐出ＳＨが判定値Ｔｔｈ２より小さいか否かを判断する。

吐出ＳＨ＜Ｔｔｈ２の場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２において、制御装置２００は、ＬＥＶ開度が高い第１開度ＣｖＡである時間ｔＡの時間を減少させ、時間比ｔＡ／ｔＣを減少させる。そして再びステップＳ１１の処理を実行する。

ステップＳ１２における時間比の初期値を１００％としておけば、吐出ＳＨが所望の値になるように時間比が調整され、時間比調整後に（Ｓ１１でＹＥＳ）調整された時間比に固定された状態で一定時間のＬＥＶ開度Ｈ／Ｌ繰り返し運転が実行される（Ｓ１３）。

以上説明したように、実施の形態１では、製造ばらつきによって、パルス指令値とＬＥＶ１１１の開度またはＣｖ値との対応が取りにくい低開度領域（上限開度の１／４以下の領域）に相当する絞り状態にＬＥＶ１１１を制御することができる。このため、圧縮機の運転周波数を低くした低容量運転を行ないやすくなる。

実施の形態２．
実施の形態１では、図７に示すように、適切な時間比を吐出ＳＨの値を検出しながら時間比を変化させていき、適切な時間比を決定した。

実施の形態２では、制御装置２００のメモリ２０２に室内外温度に応じて吐出ＳＨを規定値以上にするための膨張弁のＣｖ値が記憶されており、室内外温度を計測しその温度に応じてＬＥＶ１１１の開度をある時間内で時間比を調整し所望のＣｖ値（ＣｖＣ）を得ることを特徴とする冷凍サイクル装置について説明する。

なお、冷凍サイクル装置内の冷媒の流れおよび状態については、実施の形態１と同様であるので、説明は繰り返さない。

図８は、実施の形態２において実行される処理を説明するためのフローチャートである。図７に示したステップＳ３に代えて、実施の形態２で実行されるステップＳ３Ａの処理が図８に示される。

まずステップＳ２１において、制御装置２００は、温度センサ１０３から室外温度Ｔｅを取得し、温度センサ１０２から室内温度Ｔｒを取得する。そしてステップＳ２２において、制御装置２００は、メモリ２０２に予め記憶されているマップＭ１からＣｖ値を決定し、ステップＳ２３において決定されたＣｖ値に対応する時間比を算出する。

図９は、実施の形態２で用いられるマップＭ１の一例を示す図である。図９に示すように、各室内外温度の組み合わせに対応した膨張弁開度に対応するＣｖ値は、テーブルとして制御装置２００に内蔵されているメモリ２０２内に記憶されている。制御装置２００は、室内外の空気温度Ｔｒ，Ｔｅをサーミスタなどの温度センサ１０２，１０３で計測し、その空気温度に応じたＣｖ値を実現する時間比を算出してＬＥＶ１１１の制御を行なう。

なお，図９では、マップにはＣｖ値が記憶されているが、Ｃｖ値に代えて空気温度に応じた時間比を直接記憶させておいても良い。図１０は、実施の形態２で用いられる他のマップＭ１Ａを示す図である。図９において、室外温度が高く室内温度が低くなるほど（図９の左上方向）Ｃｖ値は小さくなり、室外温度が低く室内温度が高くなるほど（図９の右下方向）Ｃｖ値は大きくなる。よって、Ｃｖ値を小さくするには図３の時間ｔＢを長くすればよく、時間比（図３中のｔＢ／ｔＣ）を大きくすれ良い。したがって、図１０のマップＭ１Ａでは、室外温度が高く室内温度が低くなるほど（図１０の左上方向）時間比ＲＢ（＝ｔＢ／ｔＣ）は大きくなり、室外温度が低く室内温度が高くなるほど（図１０の右下方向）時間比ＲＢは小さくなる。

実施の形態２では、実施の形態１と同様に、時間比をもってＬＥＶ１１１を制御することで、制御が難しい小さい開度のＣｖ値を時間平均で実現でき、吐出ＳＨを確保することができる。さらに、室内外の空気温度によって変化する所望のＣｖ値を予めテーブルとしてメモリ２０２に記憶しておくことで、実製品では温度センサ１０２，１０３で室内外温度を計測するだけで直ちに時間比を決定できるので、より速い制御が実現可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３では、圧縮機１０の運転周波数に応じて、ＬＥＶ１１１の開度をある時間内で時間比（図３中のｔＢ／ｔＣ）を調整し所望のＣｖ値（ＣｖＣ）を得ることを特徴とする。

一般的な制御において、冷凍サイクル装置内の冷媒の流れおよび冷媒の状態については、実施の形態１と同様であるので、説明は繰り返さない。

図１１は、圧縮機の運転周波数と所望のＣｖ値との関係を示す図である。一般に、運転周波数を増加させると、所望のＣｖ値も図１１に示すように増加する。しかし、実施の形態１でも説明したように、Ｃｖ値が小さい状態の膨張弁は、開度を制御することが難しい。したがって、実施の形態３では、小さいＣｖ値が要求される周波数においては、図３に示した時間比を変化させて所望のＣｖ値を実現する。

図１２は、実施の形態３で実行される時間比の制御を説明するための図である。実施の形態３では、圧縮機１０の各運転周波数に応じた膨張弁開度の時間比（ｔＢ／ｔＣ）は、テーブルとして制御装置２００に内蔵されているメモリ２０２内に記憶されている。制御装置２００は、運転周波数に応じた時間比をメモリ２０２から呼び出して制御を行なう。

なお、実施の形態１では、時間比は、ｔＡ／ｔＣとしており、時間比が１００％で開度大連続状態であるが、図１２では、時間比はｔＢ／ｔＣとしているので時間比が０％で開度大連続状態となる。

したがって、図１２では、運転周波数がｆth～ｆmaxの間は、通常の制御のように１つの開度指令値でＬＥＶ１１１が連続運転され、運転周波数がｆth以下になると第１開度（ＣｖＡに相当）と第２開度（ＣｖＢに相当）とを繰り返す運転となる。そして運転周波数がｆthからｆminに向かって低下するにしたがって、時間比ｔＢ／ｔＣは増加しＣｖ値は小さくなっていく。

実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、ある時間比でＬＥＶ１１１の開度を第１開度と第２開度の間で繰り返すように開度指令値を制御する。これによって、安定して制御できる最小のＣｖ値より小さい領域のＣｖ値を時間平均で実現でき、吐出ＳＨを確保することができる。さらに、運転周波数によって変化する所望のＣｖ値を予めテーブルとして記憶しておくことで、実製品ではその周波数に応じて時間比を読み込むだけでより良い制御が実現可能となる。

実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態１～３を組み合わせることによって、室内空気温度、室外空気温度および運転周波数に応じた時間比に基づいて、ＬＥＶ１１１を制御することを特徴とする。

一般的な冷凍サイクル装置内の冷媒の流れおよび冷媒状態については、実施の形態１と同様であるので、説明は繰り返さない。

図１３は、実施の形態４の空気調和システムで実行される運転モード切替の制御を説明するためのフローチャートである。図１３のフローチャートは、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ２の後にステップＳ２Ａが追加され、ステップＳ３に代えてステップＳ３Ｂが実行される。

まず、制御装置２００は、ステップＳ１において、室内温度Ｔｒと設定温度Ｔｓｅｔの差の大きさが判定値Ｔｔｈ１より小さいか否かを判断する。これによる空調負荷の大小が判断される。

｜ｔ－Ｔｓｅｔ｜＜Ｔｔｈ１の場合（Ｓ１でＹＥＳ）、制御装置２００は、ステップＳ２において、吐出ＳＨが判定値Ｔｔｈ２より小さいか否かを判断する。これにより冷媒回路１５０の状態が判定される。

吐出ＳＨ＜Ｔｔｈ２の場合（Ｓ２でＹＥＳ）、ステップＳ２Ａにおいて、制御装置２００は、圧縮機１０の運転周波数ｆが判定値ｆthより低いか否かを判断する。これにより、図１２に示したような時間比制御を導入する周波数範囲ｆmin～ｆthであるか否かが判断される。

ｆ＜ｆthの場合（Ｓ２ＡでＹＥＳ）、ステップＳ３Ｂにおいて、制御装置２００は、指令値Ａ，Ｂを繰り返して出力することによって、ＬＥＶ１１１の開度がＨ（第１開度、Ｃｖ値＝ＣｖＡ）とＬ（第２開度、Ｃｖ値＝ＣｖＢ）を定期的に繰り返すようにＬＥＶ１１１を制御する。これにより平均値としてＣｖ値＝ＣｖＣの開度が実現される。

一方、｜ｔ－Ｔｓｅｔ｜≧Ｔｔｈ１の場合（Ｓ１でＮＯ）または吐出ＳＨ≧Ｔｔｈ２の場合（Ｓ２でＮＯ）またはｆ≧ｆthの場合（Ｓ２ＡでＮＯ）は、ステップＳ４において、ＬＥＶ１１１の開度を１つの指令値で指定する通常の制御が実行される。

図１４は、図１３におけるステップＳ３Ｂの処理を説明するためのフローチャートである。まずステップＳ３１において、制御装置２００は、温度センサ１０３から室外温度Ｔｅを取得し、温度センサ１０２から室内温度Ｔｒを取得し、さらに圧縮機１０の制御処理ルーチンから運転周波数ｆを取得する。そしてステップＳ３２において、制御装置２００は、メモリ２０２に予め記憶されているマップＭ２からＣｖ値を決定し、ステップＳ３３において決定されたＣｖ値に対応する時間比を算出する。

図１５は、実施の形態４で用いられるマップＭ２の一例を示す図である。図１５に示すように、各室内外温度および運転周波数の組み合わせに対応した膨張弁開度に対応するＣｖ値は、テーブルとして制御装置２００に内蔵されているメモリ２０２内に記憶されている。制御装置２００は、空気温度Ｔｒ，Ｔｅおよび運転周波数ｆに応じたＣｖ値を実現する時間比を算出してＬＥＶ１１１の制御を行なう。

なお，図１５では、マップにはＣｖ値が記憶されているが、Ｃｖ値に代えて空気温度に応じた時間比を直接記憶させておいても良い。

以上説明したように、実施の形態４では、空気温度Ｔｒ，Ｔｅおよび運転周波数ｆに応じた膨張弁の開度のＣｖ値または時間比がテーブルとしてメモリ２０２内に記憶されている。制御装置２００は、運転中の空気温度Ｔｒ，Ｔｅおよび運転周波数ｆに応じたＣｖ値または時間比をメモリ２０２から呼び出してＬＥＶ１１１の制御を行う。

実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、ある時間比でＬＥＶ１１１の開度を第１開度と第２開度の間で繰り返すように開度指令値を制御する。これによって、安定して制御できる最小のＣｖ値より小さい領域のＣｖ値を時間平均で実現でき、吐出ＳＨを確保することができる。さらに、実施の形態２と実施の形態３を組み合わせることでより良い制御が実現可能となる。

（まとめ）
本実施の形態の空気調和装置１は、冷媒回路１５０と制御装置２００とを備える。冷媒回路１５０は、圧縮機１０と、凝縮器４０，２０と、ＬＥＶ１１１と、蒸発器２０，４０とに冷媒が循環するように構成される。ＬＥＶ１１１は、下限開度から上限開度までの間で開度が可変に構成される。制御装置２００は、上限開度の４分の１の開度以下の範囲内において、第１開度ＣｖＡと第１開度ＣｖＡよりも小さい第２開度ＣｖＢとを交互に繰り返すようにＬＥＶ１１１を制御するように構成される。

好ましくは、ｎを自然数とすると、制御装置２００は、下限開度Ｃｖminから上限開度Ｃｖmaxまでの間の複数開度を０からｎの指令値によって指定する。制御装置２００は、ｎの４分の１以下の指令値の範囲において、第１指令値Ａと第１指令値Ａよりも小さい第２指令値Ｂとを交互に繰り返すように指令値を出力するように構成される。

好ましくは、空気調和装置１は、凝縮器４０，２０および蒸発器２０，４０のいずれか一方と圧縮機とを収容する室外機２と、凝縮器４０，２０および蒸発器２０，４０のいずれか他方を収容する室内機３とをさらに備える。制御装置２００は、室内機３に吸い込まれる空気の温度Ｔｒと設定温度Ｔｓｅｔとの差の大きさが閾値Ｔｔｈ１よりも小さいという第１条件を含む低容量運転条件が成立する場合（図６、Ｓ１でＹＥＳ）に、第１開度ＣｖＢと第２開度ＣｖＡとを交互に繰り返すようにＬＥＶ１１１を制御する。

より好ましくは、低容量運転条件は、第１条件を満たし、かつ、圧縮機１０が吐出する冷媒の過熱度の値が規定値以下Ｔｔｈ２であるという第２条件を満たす場合（図６、Ｓ２でＹＥＳ）に成立する。

さらに好ましくは、図７に示すように、制御装置２００は、過熱度の値を規定値Ｔｔｈ２に近づけるように、第１開度と第２開度とを交互に繰り返す周期における第１開度と第２開度との時間比を調整する。

好ましくは、制御装置２００は、演算処理部２０１とメモリ２０２とを備える。メモリ２０２は、室内温度と、外気温度とを入力データとし、第１開度と第２開度とを交互に繰り返す周期における第１開度と第２開度との時間比または時間比に対応するＬＥＶ１１１の容量係数（Ｃｖ値）を出力データとする図９に示すようなマップを記憶する。演算処理部２０１は、マップを用いてＬＥＶ１１１を制御する。

好ましくは、制御装置２００は、演算処理部２０１とメモリ２０２とを備える。メモリ２０２は、圧縮機１０の運転周波数を入力データとし、第１開度と第２開度とを交互に繰り返す周期における第１開度と第２開度との時間比または時間比に対応する膨張弁の容量係数（Ｃｖ値）を出力データとするマップを記憶する。演算処理部２０１は、マップを用いてＬＥＶ１１１を制御する。

好ましくは、制御装置２００は、演算処理部２０１とメモリ２０２とを備える。メモリ２０２は、室内温度と、外気温度と、圧縮機の運転周波数とを入力データとし、第１開度と第２開度とを交互に繰り返す周期における第１開度と第２開度との時間比または時間比に対応する膨張弁の容量係数を出力データとする図１５に示すようなマップを記憶する。演算処理部２０１は、マップを用いてＬＥＶ１１１を制御する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１空気調和装置、２室外機、３室内機、１０圧縮機、２０，４０熱交換器、９０，９２，９４，９６，９７，９９配管、１００四方弁、１０１，１０２，１０３，１０６，１０７温度センサ、１１１ＬＥＶ、１１２ステッピングモータ、１１３弁本体、１５０冷媒回路、２００制御装置、２０１演算処理部、２０２メモリ、２０３モータ駆動回路、Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４ポート。

Claims

圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とに冷媒が循環するように構成された冷媒回路と、
前記凝縮器および前記蒸発器のいずれか一方と前記圧縮機とを収容する室外機と、
前記凝縮器および前記蒸発器のいずれか他方を収容する室内機と、
前記膨張弁を制御する制御装置とを備え、
前記膨張弁は、下限開度から上限開度までの間で開度が可変に構成され、
前記制御装置は、前記室内機に吸い込まれる空気の温度と設定温度との差の大きさが閾値よりも小さいという第１条件を含む低容量運転条件が成立する場合に、前記上限開度の４分の１の開度以下の範囲内において、第１開度と前記第１開度よりも小さい第２開度とを交互に繰り返すように前記膨張弁を制御するように構成され、
前記制御装置は、前記第１条件が成立しない場合には、１つの指令値で指定する開度に前記膨張弁を制御するように構成される、空気調和装置。
ｎを自然数とすると、前記制御装置は、前記下限開度から前記上限開度までの間の複数開度を０からｎの指令値によって指定し、
前記制御装置は、ｎの４分の１以下の前記指令値の範囲において、第１指令値と前記第１指令値よりも小さい第２指令値とを交互に繰り返すように前記指令値を出力する、請求項１に記載の空気調和装置。
前記低容量運転条件は、前記第１条件を満たし、かつ、前記圧縮機が吐出する前記冷媒の過熱度の値が規定値以下であるという第２条件を満たす場合に成立する、請求項１に記載の空気調和装置。
前記制御装置は、前記過熱度の値を前記規定値に近づけるように、前記第１開度と前記第２開度とを交互に繰り返す周期における前記第１開度と前記第２開度との時間比を調整する、請求項３に記載の空気調和装置。
前記制御装置は、
演算処理部とメモリとを備え、
前記メモリは、室内温度と、外気温度とを入力データとし、前記第１開度と前記第２開度とを交互に繰り返す周期における前記第１開度と前記第２開度との時間比または前記時間比に対応する前記膨張弁の容量係数を出力データとするマップを記憶し、
前記演算処理部は、前記マップを用いて前記膨張弁を制御する、請求項１に記載の空気調和装置。
前記制御装置は、
演算処理部とメモリとを備え、
前記メモリは、前記圧縮機の運転周波数を入力データとし、前記第１開度と前記第２開度とを交互に繰り返す周期における前記第１開度と前記第２開度との時間比または前記時間比に対応する前記膨張弁の容量係数を出力データとするマップを記憶し、
前記演算処理部は、前記マップを用いて前記膨張弁を制御する、請求項１に記載の空気調和装置。
前記制御装置は、
演算処理部とメモリとを備え、
前記メモリは、室内温度と、外気温度と、前記圧縮機の運転周波数とを入力データとし、前記第１開度と前記第２開度とを交互に繰り返す周期における前記第１開度と前記第２開度との時間比または前記時間比に対応する前記膨張弁の容量係数を出力データとするマップを記憶し、
前記演算処理部は、前記マップを用いて前記膨張弁を制御する、請求項１に記載の空気調和装置。