JPWO2019008660A1 - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

圧縮機および室外熱交換器を備える室内機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室外機とが接続配管で接続された空気調和システムであって、冷房運転の際の室外熱交換器から流出する冷媒の出口冷媒温度を検出する出口温度センサと、冷房運転の際の前記膨張弁へ流入する冷媒の入口冷媒温度を検出する入口温度センサと、出口冷媒温度と入口冷媒温度との温度差に基づき冷房運転時の目標凝縮温度を設定し、設定された目標凝縮温度に基づき、圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御装置とを備える。

Description

本発明は、空気調和を行う空気調和システムに関するものである。

空気調和システムは、一般に、圧縮機および凝縮器としての室外熱交換器を備える室外機と、膨張弁および蒸発器としての室内熱交換器を備える室内機とで構成されている。室外機および室内機は、接続配管で接続される。

従来の空気調和システムは、凝縮圧力が異常に高くなるのを防止するために、凝縮温度が上限温度より高い場合に凝縮温度を下げ、凝縮温度が下限温度より低い場合に凝縮温度を上げるように制御している（例えば、特許文献１参照）。

ところで、一般的な空気調和システムでは、凝縮温度を低下させることによって圧縮機の圧縮比が低下する。圧縮比が低下すると、圧縮機の入力電力が低減するので、消費電力の低減が見込まれる。よって、消費電力の観点からは、凝縮温度は低いことが望ましい。

一方、空気調和システムでは、接続配管における圧力損失により、膨張弁に流入する冷媒の圧力は、室外熱交換器から流出する冷媒の圧力より低い。そのため、凝縮温度を過度に下げると、膨張弁に流入する冷媒が気液二相状態となる可能性がある。膨張弁に気液二相冷媒が流入すると、膨張弁では、冷媒が通過する際の冷媒流動音が発生し、室内機における騒音の原因となる。

また、空気調和システムにおいては、膨張弁の開度により冷媒流量の制御を行っているが、このときの開度は、膨張弁に液冷媒が流れる場合を想定して設計されている。そのため、膨張弁に気液二相冷媒が流入すると、設計通りに冷媒流量を制御できない。

そこで、最近の空気調和システムでは、接続配管の配管長が長くなった場合でも膨張弁に気液二相冷媒が流入しないように、目標凝縮温度に下限値を設定しているものがある。

特許第５１９５５４３号公報

しかしながら、接続配管の配管長は設置場所等により異なるので、目標凝縮温度を一意に決定することができない。そのため、凝縮温度を低下させて消費電力の低減を行うことが困難である。

本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、騒音の発生を防止しつつ、消費電力を低減することができる空気調和システムを提供することを目的とする。

本発明の空気調和システムは、圧縮機および室外熱交換器を備える室内機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室外機とが接続配管で接続された空気調和システムであって、冷房運転の際の前記室外熱交換器から流出する冷媒の出口冷媒温度を検出する出口温度センサと、前記冷房運転の際の前記膨張弁へ流入する冷媒の入口冷媒温度を検出する入口温度センサと、前記出口温度センサで検出された出口冷媒温度と前記入口温度センサで検出された入口冷媒温度との温度差に基づき冷房運転時の目標凝縮温度を設定し、設定された前記目標凝縮温度に基づき、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御装置とを備えるものである。

以上のように、本発明によれば、冷房運転時に膨張弁に流入する冷媒の相状態に応じて目標凝縮温度を変更することにより、騒音の発生を防止しつつ、消費電力を低減することができる。

実施の形態１に係る空気調和システムの構成の一例を示す概略図である。 図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る空気調和システムの変形例の構成の一例を示す概略図である。 実施の形態２に係る空気調和システムの構成の一例を示す概略図である。 図５の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る空気調和システムの構成の一例を示す概略図である。 図８の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る空気調和システムについて説明する。図１は、本実施の形態１に係る空気調和システム１００の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、空気調和システム１００は、室外機１と、室内機２Ａおよび２Ｂと、制御装置３とで構成されている。室外機１と室内機２Ａおよび２Ｂとは、接続配管４Ａおよび４Ｂで接続されている。

なお、図１に示す例では、室外機１に対して２台の室内機２Ａおよび２Ｂが接続されているが、これに限られず、１台または３台以上の室内機が接続されてもよい。また、複数の室外機１が接続されてもよい。

［空気調和システム１００の構成］
（室外機１）
室外機１は、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、室外機ファン１４およびアキュムレータ１５を備えている。

圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１は、例えば、圧縮機周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機１１の圧縮機周波数は、制御装置３によって制御される。

冷媒流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転および暖房運転の切り替えを行う。冷媒流路切替装置１２は、冷房運転時に、図１の実線で示す状態に切り替わる。また、冷媒流路切替装置１２は、暖房運転時に、図１の点線で示す状態に切り替わる。冷媒流路切替装置１２における流路の切替は、制御装置３によって制御される。

室外熱交換器１３は、室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器１３は、冷房運転の際に、冷媒の熱を室外空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換器１３は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室外空気を冷却する蒸発器として機能する。

室外機ファン１４は、室外熱交換器１３に対して室外空気を供給する。室外機ファン１４の回転数は、制御装置３によって制御される。回転数が制御されることにより、室外熱交換器１３に対する送風量が調整される。

アキュムレータ１５は、圧縮機１１の吸入側である低圧側に設けられている。アキュムレータ１５は、冷房運転と暖房運転との運転状態の違いによって生じる余剰冷媒または過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒等を貯留する。

（室内機２Ａおよび２Ｂ）
室内機２Ａは、室内熱交換器２１Ａ、膨張弁２２Ａおよび室内機ファン２３Ａを備えている。室内機２Ｂは、室内熱交換器２１Ｂ、膨張弁２２Ｂおよび室内機ファン２３Ｂを備えている。なお、本実施の形態１において、室内機２Ａおよび２Ｂは、同様の構成を有している。そのため、以下では、室内機２Ａの構成についてのみ説明し、室内機２Ｂの構成についての説明を省略する。

室内熱交換器２１Ａは、空気と冷媒との間で熱交換を行う。これにより、室内空間に供給される暖房用空気または冷房用空気が生成される。室内熱交換器２１Ａは、冷房運転の際に冷媒が冷熱を搬送している場合に蒸発器として機能し、空調対象空間の空気を冷却して冷房を行う。また、室内熱交換器２１Ａは、暖房運転の際に冷媒が温熱を搬送している場合に凝縮器として機能し、空調対象空間の空気を加熱して暖房を行う。

膨張弁２２Ａは、冷媒を膨張させる。膨張弁２２Ａは、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。膨張弁２２Ａの開度は、室内熱交換器２１Ａの冷媒出口温度が最適となるように、制御装置３によって制御される。

室内機ファン２３Ａは、室内熱交換器２１Ａに対して空気を供給する。室内機ファン２３Ａの回転数は、制御装置３によって制御される。回転数が制御されることにより、室内熱交換器２１Ａに対する送風量が調整される。

本実施の形態１に係る空気調和システム１００において、圧縮機１１、冷媒流路切替装置１２、室外熱交換器１３、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂ、室内熱交換器２１Ａおよび２１Ｂが冷媒配管によって環状に接続されることにより、冷凍サイクルが形成される。冷房運転時の室外熱交換器１３の冷媒出口側であって接続配管４Ａの冷媒入口側には、出口温度センサ５１が設けられている。また、冷房運転時の膨張弁２２Ａおよび２２Ｂの冷媒入口側であって接続配管４Ａの冷媒出口側には、入口温度センサ５２が設けられている。

出口温度センサ５１は、冷房運転時の室外熱交換器１３の冷媒出口側の出口冷媒温度Ｔ１を検出する。入口温度センサ５２は、冷房運転時の膨張弁２２Ａおよび２２Ｂの冷媒入口側の入口冷媒温度Ｔ２を検出する。

（制御装置３）
制御装置３は、空気調和システム１００の各部に設けられた各種センサ等による検出結果に基づき、圧縮機１１の圧縮機周波数、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂの開度、室外機ファン１４、ならびに室内機ファン２３Ａおよび２３Ｂの回転数等を制御する。特に、制御装置３は、冷房運転時に凝縮温度が目標凝縮温度になるように、圧縮機１１等を制御する。そして、制御装置３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１および入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２に基づき、室外熱交換器１３の目標凝縮温度を設定する。

制御装置３は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。なお、この例において、制御装置３は、室外機１および室内機２Ａ、２Ｂの外部に設けられているが、これに限られず、室外機１および室内機２Ａ、２Ｂのいずれかに設けられてもよい。

図２は、図１の制御装置３の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置３は、最低凝縮温度算出部３１、凝縮温度比較部３２、温度差算出部３３、相状態判定部３４、凝縮温度変更部３５および記憶部３６を有している。

最低凝縮温度算出部３１は、室外熱交換器１３の必要放熱量を満たす最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎを算出する。最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎは、室外機ファン１４の風量を最大とした場合に必要放熱量を満たすのに必要な凝縮温度である。

凝縮温度比較部３２は、最低凝縮温度算出部３１で算出された最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎと目標凝縮温度ＣＴとを比較する。温度差算出部３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴを算出する。

相状態判定部３４は、温度差算出部３３で算出された温度差ΔＴと、記憶部３６に記憶されている閾値δとを比較する。温度差ΔＴは、接続配管４Ａを通過したときの冷媒の温度変化を示す。相状態判定部３４は、比較結果に基づき、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。

凝縮温度変更部３５は、凝縮温度比較部３２による比較結果および相状態判定部３４による比較結果に基づき、目標凝縮温度ＣＴを変更する。具体的には、凝縮温度変更部３５は、凝縮温度比較部３２の比較結果で目標凝縮温度ＣＴを下げ、相状態判定部３４の判定結果で目標凝縮温度ＣＴを上げる。凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴを変更する場合に、記憶部３６に記憶された変化量ΔＣＴだけ目標凝縮温度ＣＴを増加または減少させるような目標凝縮温度ＣＴの変更を行う。

記憶部３６は、制御装置３の各部で処理を行う際に用いられるパラメータ等を記憶する。例えば、記憶部３６には、凝縮温度変更部３５で用いられる目標凝縮温度ＣＴの変化量ΔＣＴが記憶されている。また、記憶部３６には、相状態判定部３４で用いられる閾値δが記憶されている。

［目標凝縮温度の決定］
目標凝縮温度の決定処理について説明する。本実施の形態１では、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒が気液二相状態とならない程度に、室外熱交換器１３に対する目標凝縮温度を決定する処理を行う。なお、以下の説明では、空気調和システム１００が冷房運転を行う場合を対象とする。

まず、制御装置３の最低凝縮温度算出部３１は、空気調和システム１００における最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎを算出する。最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎの算出は、式（１）に基づき算出される。式（１）において、「Ｑ」は必要な放熱量を示す。「ＯＡ」は外気温を示す。「ＡＫ」は、室外熱交換器１３の伝熱面積Ａ［ｍ^２］と熱通過率Ｋ［Ｗ／ｍ^２・Ｋ］との積によって得られるＡＫ値を示す。「ＡＫ_１」は室外機ファン１４の最大風量時におけるＡＫ値を示す。

次に、凝縮温度比較部３２は、現在の目標凝縮温度ＣＴと算出された最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎとを比較する。そして、凝縮温度変更部３５は、凝縮温度比較部３２で目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎより大きいと判断したとき、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎを下回らないように、目標凝縮温度ＣＴを変化量ΔＣＴずつ徐々に下げる。なお、変化量ΔＣＴは、１回の処理の際の目標凝縮温度ＣＴの変化量であり、予め設定されているものとする。

凝縮温度変更部３５で目標凝縮温度ＣＴが変更されたとき、温度差算出部３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を算出する。そして、相状態判定部３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を、温度差算出部３３で算出された温度差ΔＴに基づき判定する。

ここで、気液二相状態の冷媒は、液相状態の場合と比較して圧力変化による温度変化が大きい。そのため、温度差ΔＴが大きい場合、冷媒は気液二相状態であり、温度差ΔＴが小さい場合、冷媒は液相状態であると考えることができる。したがって、温度差ΔＴが予め設定された閾値δよりも大きい場合、相状態判定部３４は、冷媒の相状態が気液二相状態であると判定する。また、温度差ΔＴが閾値δ以下の場合、相状態判定部３４は、冷媒の相状態が液相状態であると判定する。なお、閾値δは、実験等で分析した液相状態および気液二相状態のそれぞれでの圧力変化に対する温度変化の結果に基づき、予め決定される。

相状態判定部３４による判定の結果、温度差ΔＴが閾値δ以下であって冷媒が液相状態の場合、目標凝縮温度ＣＴは、変化量ΔＣＴだけ下げた状態が維持される。そして、再び凝縮温度比較部３２による比較および凝縮温度変更部３５による変更が行われる。一方、温度差ΔＴが閾値δより大きくなり、冷媒の相状態が液相状態から気液二相状態に変化した場合、凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴに変化量ΔＣＴを加算し、凝縮温度変更部３５による減算前の目標凝縮温度ＣＴに戻す。そして、制御装置３は、室外熱交換器１３の凝縮温度が決定された目標凝縮温度となるように、圧縮機１１の圧縮機周波数を制御する。

図３は、冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１において、最低凝縮温度算出部３１は、最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎを式（１）に基づき算出する。

ステップＳ２において、凝縮温度比較部３２は、現在の目標凝縮温度ＣＴと、ステップＳ１で算出された最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎとを比較する。比較の結果、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎ以下であると判断された場合（ステップＳ２；Ｎｏ）には、現在の目標凝縮温度ＣＴが維持される。

一方、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎより大きいと判断された場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、凝縮温度変更部３５は、ステップＳ３において、記憶部３６から変化量ΔＣＴを読み出す。そして、凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴから読み出した変化量ΔＣＴを減算し、減算した値を目標凝縮温度ＣＴとする。

次に、ステップＳ４において、温度差算出部３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴを算出する。ステップＳ５において、相状態判定部３４は、記憶部３６から温度差ΔＴに対する閾値δを読み出す。相状態判定部３４は、ステップＳ４で算出された冷媒の温度差ΔＴと読み出した閾値δとを比較し、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。

比較の結果、温度差ΔＴが閾値δ以下の場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、相状態判定部３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒が液状態であると判定し、処理がステップＳ２に戻る。そして、温度差ΔＴが閾値δよりも大きくなるまで、目標凝縮温度ＣＴは変化量ΔＣＴずつ小さくなっていく（ステップＳ２からステップＳ５）。

温度差ΔＴが閾値δよりも大きい場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、相状態判定部３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒が気液二相状態であると判定する。ステップＳ６において、凝縮温度変更部３５は、記憶部３６から変化量ΔＣＴを読み出す。そして、凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴから読み出した変化量ΔＣＴを加算し、加算した値を目標凝縮温度ＣＴとする。なお、ステップＳ１で再び最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎが算出され、ステップＳ２で目標凝縮温度ＣＴと最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎとが比較されたとき、目標凝縮温度ＣＴは最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎよりも大きくなる。

なお、ステップＳ１からステップＳ６までの処理は、予め設定された条件に応じて繰り返し行われる。このときの設定条件は、例えば、一定時間が経過した場合、または圧縮機１１の圧縮機周波数が変化したときの変化値が設定値を超えた場合など、負荷の変動が生じた場合である。

このように、本実施の形態１では、温度差ΔＴに基づき判定された膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態に応じて、目標凝縮温度ＣＴが決定される。これにより、接続配管４Ａおよび４Ｂの配管長によって異なる圧力損失の大きさを確認することなく、目標凝縮温度を低下させることができる。また、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに対して気液二相冷媒が流入しないように目標凝縮温度が設定されるため、騒音の発生が抑制されるとともに、消費電力を低減することができる。

［空気調和システム１００の変形例］
図４は、本実施の形態１に係る空気調和システム１００の変形例の構成の一例を示す概略図である。変形例による空気調和システム１００において、室外機１は、図１に示す構成に加えて、過冷却熱交換器１６および第２の膨張弁１７をさらに備えている。

過冷却熱交換器１６は、室外熱交換器１３を通過した冷媒の過冷却度を上昇させるために設けられている。過冷却熱交換器１６は、主回路部分を流れる冷媒と、主回路から分岐し、アキュムレータ１５に接続されたインジェクション回路を流れる冷媒との間で熱交換を行う。第２の膨張弁１７は、主回路から分岐したインジェクション回路を流れる冷媒を減圧させる。

また、出口温度センサ５１は、冷媒が接続配管４Ａを通過したときの、接続配管４Ａによる圧力損失に基づく温度変化を検出するため、冷房運転時における過冷却熱交換器１６の冷媒出口側であって接続配管４Ａの冷媒入口側に設けられる。出口温度センサ５１は、冷房運転時の室外熱交換器１３の冷媒出口側の出口冷媒温度Ｔ１を検出する。

空気調和システム１００は、過冷却熱交換器１６をさらに備えている場合であっても、出口温度センサ５１を過冷却熱交換器１６の冷媒出口側に設けることにより、図１に示す空気調和システム１００と同様に、目標凝縮温度の決定処理を行うことができる。

以上のように、本実施の形態１に係る空気調和システム１００は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴを算出する。算出された温度差ΔＴに基づき冷房運転時の目標凝縮温度ＣＴが設定される。そして、設定された目標凝縮温度ＣＴに基づき、圧縮機１１の圧縮機周波数が制御される。これにより、気液二相状態の冷媒が膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入しないように目標凝縮温度ＣＴが設定される。そのため、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに対する気液二相冷媒の流入による騒音の発生が抑制されるとともに、消費電力を低減することができる。

また、空気調和システム１００では、温度差算出部３３により、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴが算出される。そして、相状態判定部３４により、温度差ΔＴが設定閾値δより大きい場合に、冷媒の相状態が気液二相状態であると判定され、温度差ΔＴが設定閾値δ以下の場合に、冷媒の相状態が液相状態であると判定される。これにより、接続配管４Ａによる圧力損失の大きさを認識することなく、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定することができる。

また、凝縮温度変更部３５により、冷媒が気液二相状態であると判定された場合に、目標凝縮温度ＣＴが現在の値よりも高くされ、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎよりも高い場合に、目標凝縮温度ＣＴが現在の値よりも低くされる。これにより、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態に応じて目標凝縮温度ＣＴが変更されるため、消費電力を低減させることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る空気調和システムについて説明する。本実施の形態２は、複数の室内機２Ａおよび２Ｂそれぞれの膨張弁２２Ａおよび２２Ｂの冷媒入口側に入口温度センサ５２を設ける点で、実施の形態１と相違する。

［空気調和システム２００の構成］
図５は、本実施の形態２に係る空気調和システム２００の構成の一例を示す概略図である。なお、以下の説明において、実施の形態１に係る空気調和システム１００と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図５に示すように、空気調和システム２００は、室外機１と、室内機２０２Ａおよび２０２Ｂと、制御装置２０３とで構成されている。

（室内機２０２Ａおよび２０２Ｂ）
室内機２０２Ａは、室内熱交換器２１Ａ、膨張弁２２Ａ、室内機ファン２３Ａおよび入口温度センサ５２Ａを備えている。入口温度センサ５２Ａは、冷房運転時の膨張弁２２Ａの冷媒入口側の入口冷媒温度Ｔ２Ａを検出する。室内機２０２Ｂは、室内熱交換器２１Ｂ、膨張弁２２Ｂ、室内機ファン２３Ｂおよび入口温度センサ５２Ｂを備えている。入口温度センサ５２Ｂは、冷房運転時の膨張弁２２Ｂの冷媒入口側の入口冷媒温度Ｔ２Ｂを検出する。

（制御装置２０３）
図６は、図５の制御装置２０３の構成の一例を示す機能ブロック図である。図６に示すように、制御装置２０３は、最低凝縮温度算出部３１、凝縮温度比較部３２、温度差算出部２３３、相状態判定部２３４、凝縮温度変更部３５および記憶部３６を有している。

温度差算出部２３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２Ａで検出された入口冷媒温度Ｔ２Ａとの温度差ΔＴ_Ａを算出する。また、温度差算出部２３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２Ｂで検出された入口冷媒温度Ｔ２Ｂとの温度差ΔＴ_Ｂを算出する。

相状態判定部２３４は、温度差算出部２３３で算出された温度差ΔＴ_Ａと閾値δとを比較するとともに、温度差算出部２３３で算出された温度差ΔＴ_Ｂと閾値δとを比較する。相状態判定部２３４は、比較結果に基づき、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒の相状態を判定する。

［目標凝縮温度の決定］
目標凝縮温度の決定処理について説明する。図７は、冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ１からステップＳ３までの処理については、図３に示す実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ１４において、温度差算出部２３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２Ａで検出された入口冷媒温度Ｔ２Ａとの温度差ΔＴ_Ａを算出する。また、温度差算出部２３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２Ｂで検出された入口冷媒温度Ｔ２Ｂとの温度差ΔＴ_Ｂを算出する。

ステップＳ１５において、相状態判定部２３４は、記憶部３６から閾値δを読み出す。相状態判定部２３４は、ステップＳ１４で算出された冷媒の温度差ΔＴ_ＡおよびΔＴ_Ｂと読み出した閾値δとをそれぞれ比較し、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。

比較の結果、温度差ΔＴ_ＡおよびΔＴ_Ｂの両方が閾値δ以下の場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、相状態判定部３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒が液状態であると判定し、処理がステップＳ２に戻る。そして、温度差ΔＴ_ＡおよびΔＴ_Ｂの少なくとも一方が閾値δよりも大きくなるまで、目標凝縮温度ＣＴは変化量ΔＣＴずつ小さくなっていく（ステップＳ２からステップＳ１５）。

温度差ΔＴ_ＡおよびΔＴ_Ｂの少なくとも一方が閾値δよりも大きい場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、相状態判定部２３４は、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒の少なくとも一方が気液二相状態であると判定する。そして、ステップＳ６において、凝縮温度変更部３５は、目標凝縮温度ＣＴから変化量ΔＣＴを加算し、加算した値を目標凝縮温度ＣＴとする。

以上のように、本実施の形態２に係る空気調和システム２００では、温度差算出部２３３により、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と入口温度センサ５２Ａで検出された出口冷媒温度Ｔ１Ａとの温度差ΔＴ_Ａが算出される。また、温度差算出部２３３により、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と入口温度センサ５２Ｂで検出された出口冷媒温度Ｔ１Ｂとの温度差ΔＴ_Ｂが算出される。そして、相状態判定部２３４により、温度差ΔＴ_ＡおよびΔＴ_Ｂに基づき、複数の膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒の相状態が判定される。これにより、接続配管４Ａによる圧力損失の大きさを認識することなく、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒の相状態を判定することができる。

また、空気調和システム２００では、凝縮温度変更部３５により、複数の膨張弁２２Ａおよび２２Ｂのそれぞれに流入する冷媒のうち少なくとも１つの冷媒の相状態が気液二相状態であると判定された場合に、目標凝縮温度ＣＴが現在の値よりも高くされる。また、目標凝縮温度ＣＴが最低凝縮温度目標値ＣＴ＿ｍｉｎよりも高い場合に、目標凝縮温度ＣＴが現在の値よりも低くされる。これにより、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態に応じて目標凝縮温度ＣＴが変更されるため、消費電力を低減させることができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３に係る空気調和システムについて説明する。本実施の形態３では、圧縮機１１の圧縮機周波数と、室外熱交換器１３の凝縮温度と、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態とを関連付けて学習し、学習結果に基づき目標凝縮温度を決定する。

［空気調和システム３００の構成］
図８は、本実施の形態３に係る空気調和システム３００の構成の一例を示す概略図である。なお、以下の説明において、空気調和システム１００および２００と共通する部分については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図８に示すように、空気調和システム３００は、室外機１と、室内機２Ａおよび２Ｂと、制御装置３０３とで構成されている。

（制御装置３０３）
制御装置３０３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１および入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２に基づき、冷房運転時において膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。制御装置３０３は、判定した相状態と圧縮機１１の圧縮機周波数とに基づき、室外熱交換器１３の目標凝縮温度を制御する。

図９は、図８の制御装置３０３の構成の一例を示す機能ブロック図である。図９に示すように、制御装置３０３は、圧縮機周波数取得部３３１、温度差算出部３３、相状態判定部３３４、凝縮温度変更部３３５および記憶部３３６を有している。

圧縮機周波数取得部３３１は、圧縮機１１の圧縮機周波数を取得する。圧縮機周波数取得部３３１は、取得した圧縮機周波数を凝縮温度変更部３３５および記憶部３３６に供給する。

相状態判定部３３４は、温度差算出部３３で算出された温度差ΔＴと閾値δとを比較する。相状態判定部３３４は、比較結果に基づき、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。相状態判定部３３４は、判定した相状態を示す相状態情報を記憶部３３６に供給する。

記憶部３３６は、制御装置３０３の各部で処理を行う際に用いられる閾値δ等のパラメータ等を記憶する。また、記憶部３３６には、圧縮機周波数取得部３３１から供給された圧縮機周波数と、相状態判定部３３４から供給された相状態情報と、凝縮温度とを学習によって関連付けたテーブルが記憶される。

凝縮温度変更部３３５は、圧縮機周波数取得部３３１から供給された圧縮機周波数に基づき、記憶部３３６に記憶されたテーブルを参照する。そして、凝縮温度変更部３３５は、取得した圧縮機周波数に関連付けられた凝縮温度のうち、冷媒の相状態が液相状態となるような凝縮温度を探索し、得られた凝縮温度を目標凝縮温度ＣＴとするように、目標凝縮温度ＣＴを変更する。

［目標凝縮温度の決定］
目標凝縮温度の決定処理について説明する。図１０は、冷房運転時の目標凝縮温度の決定処理の流れの一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１において、圧縮機周波数取得部３３１は、圧縮機１１の圧縮機周波数を取得する。取得した圧縮機周波数は、凝縮温度変更部３３５および記憶部３３６に供給される。ステップＳ２２において、温度差算出部３３は、出口温度センサ５１で検出された出口冷媒温度Ｔ１と、入口温度センサ５２で検出された入口冷媒温度Ｔ２との温度差ΔＴを算出する。

ステップＳ２３において、相状態判定部３３４は、記憶部３６から閾値δを読み出す。相状態判定部３３４は、ステップＳ２２で算出された冷媒の温度差ΔＴと読み出した閾値δとを比較し、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態を判定する。判定により得られた相状態情報は、凝縮温度変更部３３５および記憶部３３６に供給される。

ステップＳ２４において、記憶部３３６では、供給された圧縮機周波数、凝縮温度および相状態情報が互いに関連付けられ、テーブルとして記憶される。テーブルには、圧縮機周波数、凝縮温度および相状態情報が学習によって逐一記憶される。

ステップＳ２５において、凝縮温度変更部３３５は、記憶部３３６に記憶されたテーブルを参照する。そして、凝縮温度変更部３３５は、供給された圧縮機周波数に関連付けられた凝縮温度のうち、冷媒の相状態が液相状態となるような凝縮温度を探索する。ステップＳ２６において、凝縮温度変更部３３５は、探索によって得られた凝縮温度を目標凝縮温度ＣＴとするように、目標凝縮温度ＣＴを決定する。

なお、本実施の形態３による目標凝縮温度の決定処理は、上述した実施の形態２に係る空気調和システム２００と組み合わせることもできる。

以上のように、本実施の形態３に係る空気調和システム３００は、取得した圧縮機周波数に対応する凝縮温度のうち、冷媒の相状態が液相状態となる凝縮温度を目標凝縮温度ＣＴとする。これにより、圧縮機周波数を取得した段階で、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに流入する冷媒の相状態が液相状態となる目標凝縮温度ＣＴが設定される。そのため、膨張弁２２Ａおよび２２Ｂに気液二相状態の冷媒が流れることなく、凝縮温度を変更することができる。

１ 室外機、２Ａ、２Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ 室内機、３、２０３、３０３ 制御装置、４Ａ、４Ｂ 接続配管、１１ 圧縮機、１２ 冷媒流路切替装置、１３ 室外熱交換器、１４ 室外機ファン、１５ アキュムレータ、１６ 過冷却熱交換器、１７ 第２の膨張弁、２１Ａ、２１Ｂ 室内熱交換器、２２Ａ、２２Ｂ 膨張弁、２３Ａ、２３Ｂ 室内機ファン、３１ 最低凝縮温度算出部、３２ 凝縮温度比較部、３３、２３３ 温度差算出部、３４、２３４、３３４ 相状態判定部、３５、３３５ 凝縮温度変更部、３６、３３６ 記憶部、５１ 出口温度センサ、５２、５２Ａ、５２Ｂ 入口温度センサ、１００、２００、３００ 空気調和システム、３３１ 圧縮機周波数取得部。

Claims (6)

1. 圧縮機および室外熱交換器を備える室内機と、膨張弁および室内熱交換器を備える室外機とが接続配管で接続された空気調和システムであって、
   冷房運転の際の前記室外熱交換器から流出する冷媒の出口冷媒温度を検出する出口温度センサと、
   前記冷房運転の際の前記膨張弁へ流入する冷媒の入口冷媒温度を検出する入口温度センサと、
   前記出口温度センサで検出された出口冷媒温度と前記入口温度センサで検出された入口冷媒温度との温度差に基づき冷房運転時の目標凝縮温度を設定し、設定された前記目標凝縮温度に基づき、前記圧縮機の圧縮機周波数を制御する制御装置と
   を備える
   空気調和システム。
2. 前記制御装置は、
   前記出口温度センサで検出された冷媒温度と前記入口温度センサで検出された冷媒温度との温度差を算出する温度差算出部と、
   算出された前記温度差に基づき、前記膨張弁に流入する冷媒の相状態を判定する相状態判定部と
   を有し、
   前記相状態判定部は、
   前記温度差が設定閾値より大きい場合に、冷媒の相状態が気液二相状態であると判定し、
   前記温度差が前記設定閾値以下の場合に、冷媒の相状態が液相状態であると判定する
   請求項１に記載の空気調和システム。
3. 前記制御装置は、
   前記目標凝縮温度と最低凝縮温度目標値とを比較する凝縮温度比較部と、
   冷媒の相状態および前記目標凝縮温度に基づき、前記目標凝縮温度を変更する凝縮温度変更部と
   をさらに有し、
   前記凝縮温度変更部は、
   冷媒の相状態が気液二相状態であると判定された場合に、前記目標凝縮温度を現在の値よりも高くし、
   前記目標凝縮温度が前記最低凝縮温度目標値よりも高い場合に、前記目標凝縮温度を現在の値よりも低くする
   請求項２に記載の空気調和システム。
4. 前記制御装置は、
   前記相状態、前記圧縮機の圧縮機周波数および凝縮温度を互いに関連付けて記憶する記憶部を有し、
   取得した前記圧縮機周波数に対応する凝縮温度のうち、冷媒の相状態が液相状態となる凝縮温度を前記目標凝縮温度とする
   請求項２に記載の空気調和システム。
5. 前記室外機を複数備え、
   前記入口温度センサは、複数の前記室外機のそれぞれに設けられた前記膨張弁の冷媒入口側に設けられており、
   前記温度差算出部は、
   前記出口温度センサで検出された冷媒温度と、それぞれの前記入口温度センサで検出された冷媒温度との温度差を算出し、
   前記相状態判定部は、
   算出された複数の前記温度差に基づき、複数の前記膨張弁のそれぞれに流入する冷媒の相状態を判定する
   請求項２に記載の空気調和システム。
6. 前記制御装置は、
   前記目標凝縮温度と最低凝縮温度目標値とを比較する凝縮温度比較部と、
   冷媒の相状態および前記目標凝縮温度に基づき、前記目標凝縮温度を変更する凝縮温度変更部と
   をさらに有し、
   前記凝縮温度変更部は、
   複数の前記膨張弁のそれぞれに流入する冷媒のうち少なくとも１つの冷媒の相状態が気液二相状態であると判定された場合に、前記目標凝縮温度を現在の値よりも高くし、
   前記目標凝縮温度が前記最低凝縮温度目標値よりも高い場合に、前記目標凝縮温度を現在の値よりも低くする
   請求項５に記載の空気調和システム。

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