WO2009122706A1

WO2009122706A1 - 冷凍装置

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Publication number: WO2009122706A1
Application number: PCT/JP2009/001441
Authority: WO
Inventors: 笠原伸一
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2009-10-08
Also published as: US8572995B2; CN101981389A; EP2270405A4; JP2009243810A; US20110023534A1; CN101981389B; EP2270405A1; EP2270405B1; JP5045524B2; ES2642164T3

Abstract

　　空気調和装置（10）は、複数の室内熱交換器（27）を有する冷媒回路（20）を備えている。空気調和装置（10）の運転制御を行うコントローラ（1）は、各室内熱交換器（27）ごとに定められた目標過熱度ＳＨｓのうち最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔよりも大きい場合に、設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値である設定変更温度Ｔｅｓに変更する変更部（5）を備えている。

Description

冷凍装置

　　本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置に関し、特に複数の蒸発器が接続された冷媒回路を備えた冷凍装置の運転制御技術に関するものである。

　　従来より、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている。そして、この冷凍装置の中には、１台の室外機に対して複数台の室内機が並列に接続された、いわゆるマルチタイプの冷凍装置がある（例えば特許文献１参照）。

　　この冷凍装置では、室外機に室外回路が設けられ、室内機に室内回路が設けられている。室外回路には、圧縮機、室外熱交換器、室外膨張弁、レシーバ等が設けられている。室内回路には、室内熱交換器と室内膨張弁とが設けられている。そして、冷凍装置の冷媒回路は、室外回路に対して複数の室内回路を並列に接続して構成されている。

　　ところで、この冷凍装置における各室内機の熱交換量を調整する方法のひとつとして、圧縮機の容量制御及び室内膨張弁による冷媒出口過熱度制御がある。上記圧縮機の容量制御は、圧縮機の吸入側に設けられた冷媒圧力センサで検出した検出圧力に基づいて行われる。具体的には、上記検出圧力から算出した圧力相当の飽和温度（蒸発温度）が、予め定められた蒸発温度（以下、設定温度）に近づくように、圧縮機の運転周波数を調整している。

　　この構成によれば、圧縮機の容量制御において、現在の蒸発温度が設定温度よりも低い場合には、圧縮機の運転周波数を下げて該圧縮機の容量を減少させる。すると、圧縮機の消費電力が小さくなるとともに蒸発温度が高くなって、該蒸発温度が設定温度に近づく。逆に、現在の蒸発温度が設定温度よりも高い場合には、圧縮機の運転周波数を上げて該圧縮機の容量を増加させる。すると、圧縮機の消費電力が大きくなるとともに蒸発温度が低くなって、該蒸発温度が設定温度に近づく。

　　一方、上記冷媒出口過熱度制御は、各室内熱交換器の出口側に設けられた冷媒出口温度センサで検出した検出温度と上記冷媒圧力センサの検出圧力とに基づいて行われる。具体的には、検出温度と検出圧力から算出した各室内機ごとの冷媒出口過熱度が、各室内機の室内熱交換器に必要な熱交換量に応じて定められた目標過熱度となるように、室内熱交換器に対応する室内膨張弁の開度を調整している。ここで、室内熱交換器に必要な熱交換量は、室内熱交換器が設置された室内の室内設定温度と室内温度との偏差に基づいて決定されている。

　　この構成によれば、冷媒出口過熱度制御において、室内温度が室内設定温度よりも高い場合には、上記目標過熱度を現在よりも低く設定する。すると、現在の冷媒出口過熱度と目標過熱度との間に偏差が生じ、この偏差が小さくなるように室内膨張弁の開度が大きくなる。逆に、室内温度が室内設定温度よりも低い場合には、上記目標過熱度を現在よりも高く設定する。すると、現在の冷媒出口過熱度と目標過熱度との間に偏差が生じ、この偏差が小さくなるように室内膨張弁の開度が小さくなる。このように室内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、室内温度を室内の室内設定温度に近づけている。
特開２０００－０４６４０１号公報

　　しかしながら、従来のマルチタイプの冷凍装置において、上述したような圧縮機の容量制御及び冷媒出口過熱度制御を行えば、各室内機の室内温度が室内設定温度に近づくように各室内機の熱交換量を調整できるものの、それらの熱交換量を得るために必要な圧縮機の消費電力を考慮して、上記設定温度が定められていない。このため、冷凍装置の運転状態によっては、所期の熱交換量に対する圧縮機の消費電力が大きくなってしまうという問題がある。

　　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、複数の蒸発器を有する冷媒回路を備えた冷凍装置において、各蒸発器に必要な熱交換量を得るための圧縮機の消費電力をできるだけ抑えて、冷凍装置の成績係数（ＣＯＰ）が低下しないようにすることである。

　　第１の発明は、容量可変な圧縮機（21）と複数の蒸発器（27）と該各蒸発器（27）に対応する膨張機構（26）とを有して冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、該冷媒回路（20）を循環する冷媒の蒸発温度Ｔｅが予め定められた設定温度Ｔｅｍに近づくように圧縮機（21）の容量を調整する容量調整部（6）と、上記各蒸発器（27）の冷媒出口過熱度ＳＨが上記各蒸発器（27）に必要な熱交換量に基づいて定められた目標過熱度ＳＨｓに近づくように膨張機構（26）を通過する冷媒の減圧量を調整する減圧量調整部（9）とを備えた冷凍装置を前提としている。

　　そして、第１の発明は、上記各蒸発器（27）ごとに定められた目標過熱度ＳＨｓのうち最も小さな値（以下、最小目標過熱度ＳＨｓｍという。）が所定値ＳＨｔよりも大きい場合に、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更する変更部（5）を備えている。

　　第１の発明では、上記最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔよりも大きい場合に、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更することができる。言い換えれば、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも少しずつ高い値に変更していき、上記最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔ以下になると、設定温度Ｔｅｍの変更を禁止することができる。

　　設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更すると、上記容量調整部（6）において、現在の蒸発温度Ｔｅがその設定温度Ｔｅｍに近づくように、圧縮機（21）の容量を減少させる。これにより、圧縮機（21）の消費電力を設定温度Ｔｅｍの変更前に比べて小さくすることができる。

　　一方、圧縮機（21）の容量が減少すると、各蒸発器（27）を流れる冷媒の流量が減少し、該各蒸発器（27）の熱交換量が減少する。上記減圧量調整部（9）は、この減少した熱交換量を補うように、目標過熱度ＳＨｓを現在よりも低い値に設定し、現在の冷媒出口過熱度ＳＨがこの設定した目標過熱度ＳＨｓに近づくように、膨張機構（26）を通過する冷媒の減圧量を小さくする。その結果、各蒸発器（27）を流れる冷媒の流量が増えるので、各蒸発器（27）の熱交換量を設定温度Ｔｅｍの変更前よりも減少しないようにすることができる。

　　尚、設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更する際の運転条件を、最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔよりも大きい場合としたのは、圧縮機（21）が湿り運転にならないようにするためである。これは、設定温度Ｔｅｍの変更後、その設定温度Ｔｅｍに近づくように蒸発温度Ｔｅが上昇した場合、最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する蒸発器（27）から流出する冷媒が、その蒸発圧力の上昇により過熱状態から二相状態になりやすくなるからである。

　　上記所定値ＳＨｔは、設定温度Ｔｅｍの変更を許可する場合の最小目標過熱度ＳＨｓｍの下限値である。したがって、この所定値ＳＨｔは、設定温度Ｔｅｍの変更後に圧縮機（21）が湿り運転にならない程度の値にするのが好ましい。また、図３に示すような冷媒出口過熱度ＳＨとＣＯＰとの関係に基づいて、所期のＣＯＰが得られるように所定値ＳＨｔを設定してもよい。

　　第２の発明は、第１の発明において、上記変更部（5）は、上記各蒸発器（27）ごとに定められた目標過熱度ＳＨｓのうち最も小さな値と所定値ＳＨｔとの偏差に基づいて、設定温度Ｔｅｍの変更量を決定する決定部（5a）を備えるようにしたものである。そして、上記変更部（5）は、決定部（5a）が決定した変更量の分だけ設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更するように構成されている。

　　第２の発明では、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更する際の変更量を、最小目標過熱度ＳＨｓｍと所定値ＳＨｔとの偏差に基いて設定することができる。つまり、蒸発温度Ｔｅが上昇するほど、蒸発器（27）における伝熱面積の過熱領域が狭くなり、該蒸発器（27）の冷媒出口過熱度ＳＨが小さくなる傾向にある。したがって、例えば、この偏差が大きければ大きいほど、上記設定温度Ｔｅｍの変更量を大きく設定することができ、冷凍装置の運転状態に応じて、圧縮機（21）の消費電力を適切に小さくすることができる。

　　第３の発明は、第２の発明において、上記変更部（5）は、複数の蒸発器（27）のうち相対的に大きい容量の蒸発器（27）が最も小さな目標過熱度ＳＨｓを有する場合に、上記決定部（5a）が決定した変更量を大きい値に補正し、相対的に小さい容量の蒸発器（27）が最も小さな目標過熱度ＳＨｓを有する場合に、上記決定部（5a）が決定した変更量を小さい値に補正する補正部（5b）を備えるようにしたものである。

　　第３の発明では、上記決定部（5a）で決定した変更量を、最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する蒸発器（27）の容量に基づいて補正することができる。ここで、蒸発器（27）の容量が大きくなるほど補正量を大きい値にしている。このようにしたのは、蒸発器（27）を容量で比較すると、蒸発温度Ｔｅを同じように上昇させた場合、容量が大きいものほど、蒸発器（27）における伝熱面積の過熱領域が狭くなりにくく、該蒸発器（27）の冷媒出口過熱度ＳＨが小さくなりにくいからである。

　　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、上記冷媒回路（20）を循環する冷媒を二酸化炭素としたものである。

　　第４の発明では、二酸化炭素が封入された冷媒回路（20）を備えた冷凍装置であっても、上記変更部（5）を備えることにより、各蒸発器（27）の熱交換量を設定温度Ｔｅｍの変更前よりも減少しないようにしつつ、圧縮機（21）の消費電力を設定温度Ｔｅｍの変更前に比べて小さくすることができる。尚、二酸化炭素の場合には、図３に示すように、過熱度が大きくなるとＣＯＰの低下がフロン冷媒に比べて大きいので、上記所定値ＳＨｔをフロン冷媒よりも小さい値にするのが好ましい。

　　本発明によれば、従来の冷凍装置とは違い、各蒸発器（27）の目標過熱度ＳＨｓに基づいて、設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更することができる。そして、この変更した設定温度Ｔｅｍに蒸発温度Ｔｅが近づくことにより、各蒸発器（27）の熱交換量を設定温度Ｔｅｍの変更前よりも減少しないようにしつつ、圧縮機（21）の消費電力を設定温度Ｔｅｍの変更前に比べて小さくすることができる。したがって、複数の蒸発器（27）を有する冷媒回路（20）を備えた冷凍装置において、各蒸発器（27）に必要な熱交換量を得るための圧縮機（21）の消費電力をできるだけ抑えて、冷凍装置の成績係数（ＣＯＰ）が低下しないようにすることができる。

　　また、設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更したことにより、蒸発温度Ｔｅが高くなり、各蒸発器（27）の冷媒出口過熱度ＳＨが小さくなる。図３に示すように、冷媒出口過熱度ＳＨが小さいほど、ＣＯＰが大きくなる傾向がある。したがって、各蒸発器（27）の冷媒出口過熱度ＳＨが小さくなることで、圧縮機（21）の消費電力をできるだけ抑えて、冷凍装置の成績係数（ＣＯＰ）が低下しないような効果を得ることもできる。

　　また、上記第２の発明によれば、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更する際の変更量を、最小目標過熱度ＳＨｓｍと所定値ＳＨｔとの偏差に基いて設定することができる。したがって、冷凍装置の運転状態に応じて、各蒸発器に必要な熱交換量を得るための圧縮機（21）の消費電力を適切に抑えて、冷凍装置の成績係数が低下しないようにすることができる。

　　また、上記第３の発明によれば、上記決定部（5a）で決定した変更量を、最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する蒸発器（27）の容量に基づいて補正することができる。したがって、その最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する蒸発器（27）の容量に応じて、圧縮機（21）の消費電力をさらに適切に抑えて、冷凍装置の成績係数が低下し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、二酸化炭素が封入された冷媒回路（20）を備えた冷凍装置であっても、各蒸発器（27）に必要な熱交換量を得るための圧縮機（21）の消費電力をできるだけ抑えて、冷凍装置の成績係数が低下しないようにすることができる。また、本発明の冷凍装置において、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも少しずつ高い値に変更していき、上記最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔ以下になると、設定温度Ｔｅｍの変更を禁止するように制御すれば、各蒸発器（27）の目標過熱度ＳＨｓをコントロールすることも可能である。したがって、二酸化炭素を用いた冷凍装置のように、冷媒出口過熱度ＳＨが大きくなると、フロン冷媒に比べてＣＯＰが極端に小さくなる場合には、冷媒出口過熱度ＳＨが大きくならないようにコントロールすることにより、冷凍装置の成績係数が低下しないようにすることができる。

図１は、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。図２は、コントローラの構成を示すブロック図である。図３は、過熱度とＣＯＰとの関係を示すグラフである。

符号の説明

　　１　　　　　　コントローラ
　　２　　　　　　過熱度算出部
　　３　　　　　　最小目標過熱度算出部
　　４ａ　　　　　蒸発温度設定部
　　４ｂ　　　　　過熱度設定部
　　５　　　　　　変更部
　　５ａ　　　　　決定部
　　５ｂ　　　　　補正部
　　６　　　　　　インバータ制御部（容量調整部）
　　７　　　　　　リモコン
　　８　　　　　　目標過熱度設定部
　　９　　　　　　膨張弁制御部（開度調整部）
　　１０　　　　　空気調和装置
　　１１　　　　　室外機
　　１２　　　　　室内機
　　２０　　　　　冷媒回路
　　２１　　　　　圧縮機
　　２２　　　　　四路切換弁
　　２３　　　　　室外熱交換器
　　２４　　　　　室外膨張弁
　　２５　　　　　レシーバ
　　２６　　　　　室内膨張弁（膨張弁）
　　２７　　　　　室内熱交換器（蒸発器）
　　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
　　３４　　　　　逆止弁ブリッジ回路
　　３５　　　　　低圧圧力センサ
　　３６　　　　　高圧圧力センサ

　　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は、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（冷凍装置）（10）は、室外機（11）と複数の室内機（12）とを備えたマルチ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。尚、上記室外機（11）は屋外に設置され、各室内機（12）はそれぞれ室内空間ごとに設置されている。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）と各室内機（12）に対応するリモコン（7）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（蒸発器）（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（11）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（12）に設置されている。ここで、上記室外機（11）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。また、上記室内機（12）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。また、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。

　　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）が凝縮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）が凝縮器として、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）における室内空気の吸込温度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Ｔｏｕｔ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）の冷媒出口温度を検出するものである。また、上記冷媒回路（20）には、該冷媒回路（20）の高圧圧力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、空気調和装置（10）の各部に設けられたセンサ類、及び空気調和装置（10）の運転指令を行うリモコン（7）が電気配線を介して接続されている。また、上記コントローラ（1）には、圧縮機（21）、インバータ、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、上記センサ類から入力される検出信号及びリモコン（7）から入力される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。

　　図２は、このコントローラ（1）の構成を示すブロック図である。このコントローラ（1）は、図２に示すように、過熱度算出部（2）と最小目標過熱度算出部（3）と蒸発温度設定部（4a）と過熱度設定部（4b）と変更部（5）とインバータ制御部（容量調整部）（6）と目標過熱度設定部（8）と膨張弁制御部（減圧量調整部）（9）とを備えている。尚、過熱度算出部（2）と目標過熱度設定部（8）と膨張弁制御部（9）は各室内機（12）ごとにコントローラ（1）に設けられている。

　　ここで、過熱度算出部（2）と目標過熱度設定部（8）と膨張弁制御部（9）と室内膨張弁（26）により、従来の冷媒出口過熱度制御が行われ、蒸発温度設定部（4a）とインバータ制御部（6）と圧縮機（21）とにより、従来の圧縮機容量制御が行われる。尚、本発明の特徴である蒸発温度の設定変更制御は、最小目標過熱度算出部（3）と過熱度設定部（4b）と変更部（5）とに行われる。これらの制御の詳細は後述する。

　　　　－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房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）が放熱器となって暖房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。

　　　　〈コントローラによる運転制御〉
　　次に、冷房運転時に行われる運転制御について、図２を用いて説明する。まず、上記冷媒出口過熱度制御と上記圧縮機容量制御について説明した後、蒸発温度の設定変更制御について説明する。

　　上記冷媒出口過熱度制御において、上記各リモコン（7）から出力された室内設定温度Ｔｓ及び上記各室内温度センサ（31）からフィードバックされた吸込温度Ｔａに基づいて偏差ｅ１が演算される。具体的に、上記偏差ｅ１は室内設定温度Ｔｓから吸込温度Ｔａを差し引いた値であり、この偏差ｅ１が、各目標過熱度設定部（8）に入力される。

　　上記各目標過熱度設定部（8）は、入力された偏差ｅ１を目標過熱度ＳＨｓに変換して出力する。ここで、目標過熱度設定部（8）は、上記偏差ｅ１と目標過熱度ＳＨｓとの関係が予め定められた関数を有している。この関数に基づいて偏差ｅ１を目標過熱度ＳＨｓに変換する。

　　具体的には、吸込温度Ｔａが室内設定温度Ｔｓよりも高い場合には、上記目標過熱度ＳＨｓを現在よりも低い値に変更する。逆に、吸込温度Ｔａが室内設定温度Ｔｓよりも低い場合には、上記目標過熱度ＳＨｓを現在よりも高い値に変更する。

　　上記各目標過熱度設定部（8）から出力された目標過熱度ＳＨｓ、及び各室内機（12）から各過熱度算出部（2）を経てフィードバックされた冷媒出口過熱度ＳＨに基づいて各偏差ｅ２が演算される。具体的に、上記各偏差ｅ２は目標過熱度ＳＨｓから現在の冷媒出口過熱度ＳＨを差し引いた値であり、この各偏差ｅ２が各膨張弁制御部（9）に入力される。

　　上記各膨張弁制御部（9）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。ここで、各膨張弁制御部（9）は、上記偏差ｅ２と膨張弁開度量ΔＥＶとの関係が予め定められた関数を有している。この関数に基づいて偏差ｅ２を膨張弁開度量ΔＥＶに変換する。

　　具体的には、現在の冷媒出口過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｓよりも大きい場合には、室内膨張弁（26）の開度値を現在よりも大きい値に変更する。逆に、現在の冷媒出口過熱度ＳＨが目標過熱度ＳＨｓよりも小さい場合には、室内膨張弁（26）の開度値を現在よりも小さい値に変更する。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と冷媒出口温度Ｔｏｕｔとがそれぞれフィードバックされる。

　　このように室内膨張弁（26）の開度を調節し、室内熱交換器（27）流れる冷媒流量を調整することにより、室内熱交換器（27）の熱交換量を増減させて、吸込温度Ｔａを室内の室内設定温度Ｔｅｍに近づけている。

　　次に、上記圧縮機容量制御について説明する。

　　上記蒸発温度設定部（4a）は、冷媒回路（20）を循環する冷媒の蒸発温度Ｔｅを設定するものであり、室外機（11）と室内機（12）を接続する連絡配管の配管長、室外機（11）が設置された屋外の外気温度、及び各リモコン（7）の室内設定温度Ｔｓ等を入力すると、蒸発温度の設定温度Ｔｅｍを出力するように構成されている。この蒸発温度設定部（4a）から出力された設定温度Ｔｅｍは、後述する変更部（5）で必要に応じて設定変更温度Ｔｅｓに変換される。

　　上記変更部（5）から出力された設定変更温度Ｔｅｓ、及び室外機（11）からフィードバックされた蒸発温度Ｔｅに基づいて偏差ｅ４が演算される。具体的に、上記偏差ｅ４は設定変更温度Ｔｅｓから現在の蒸発温度Ｔｅを差し引いた値であり、この偏差ｅ４が、インバータ制御部（6）に入力される。

　　上記インバータ制御部（6）では、入力された偏差ｅ４を周波数変更量Δｆに変換して出力する。ここで、インバータ制御部（6）は、上記偏差ｅ４と周波数変更量Δｆとの関係が予め定められた関数を有している。この関数に基づいて偏差ｅ４を周波数変更量Δｆに変換する。

　　具体的には、現在の蒸発温度Ｔｅが設定変更温度Ｔｅｓよりも高い場合には、圧縮機（21）の周波数を現在よりも高い値に変更する。逆に、現在の蒸発温度Ｔｅが設定変更温度Ｔｅｓよりも低い場合には、圧縮機（21）の周波数を現在よりも低く値に変更する。そして、圧縮機（21）の周波数変更に伴って変化した蒸発温度Ｔｅがフィードバックされる。

　　このように圧縮機（21）の運転周波数を調節することにより、蒸発温度Ｔｅを設定変更温度Ｔｅｓに近づけている。

　　次に、蒸発温度の設定変更制御について説明する。

　　上記過熱度設定部（4b）は、空気調和装置（10）が運転を開始すると、上記設定温度Ｔｅｍの変更を許可するか否かを判定するための閾値となる所定値ＳＨｔを出力するように構成されている。

　　一方、上記各目標過熱度設定部（8）から出力された目標過熱度ＳＨｓは、それぞれ最小目標過熱度算出部（3）に入力される。上記最小目標過熱度算出部（3）では、各目標過熱度ＳＨｓを入力すると、入力された各目標過熱度ＳＨｓのうち最も小さな値（最小目標過熱度ＳＨｓｍ）とその最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する室内機（12）における室内熱交換器（27）の容量の大きさを表す容量値ｍとを出力する。

　　上記最小目標過熱度算出部（3）から出力された最小目標過熱度ＳＨｓｍ及び上記過熱度設定部（4b）から出力された所定値ＳＨｔに基づいて偏差ｅ３が演算される。具体的に、上記偏差ｅ３は最小目標過熱度ＳＨｓｍから所定値ＳＨｔを差し引いた値であり、この偏差ｅ３が、上記容量値ｍとともに変更部（5）に入力される。

　　上記変更部（5）は、上述したように、蒸発温度設定部（4a）から出力された設定温度Ｔｅｍを、必要に応じて設定変更温度Ｔｅｓに変換して出力するように構成されている。上記変更部（5）は、決定部（5a）と補正部（5b）とを備えている。上記決定部（5a）は、設定温度Ｔｅｍを補正前の設定変更温度Ｔｅｓ’に変換し、上記補正部（5b）は、この補正前の設定変更温度Ｔｅｓ’を必要に応じて補正するように構成されている。

　　上記決定部（5a）は、入力された偏差ｅ３と補正前の設定変更温度Ｔｅｓ’との関係が予め定められた関数を有している。この関数に基づいて偏差ｅ３を補正前の設定変更温度Ｔｅｓ’に変換する。

　　具体的には、上記偏差ｅ３がゼロ以下の場合、つまり最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔ以下の場合には、入力された設定温度Ｔｅｍの変換を行わない。そして、上記変更部（5）は、入力された設定温度Ｔｅｍと同じ値を設定変更温度Ｔｅｓとして出力する。

　　一方、上記偏差ｅ３がゼロより大きい場合、つまり最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔよりも大きい場合には、補正前の設定変更温度Ｔｅｓ’を現在の設定温度Ｔｅｍよりも大きい値に変換する。

　　ここで、上記補正部（5b）は、室内熱交換器（27）の容量値ｍと補正率との関係が予め定められた関数を有している。この関数は、補正率が１となる所定の容量値を有しており、この所定の容量値より入力された容量値ｍが大きくなるほど補正率が１以上となり、この所定の容量値より入力された容量値ｍが小さくなるほど補正率が１以下となる。

　　この補正率を上記決定部（5a）で決定した補正前の設定変更温度Ｔｅｓ’に積算することにより、設定変更温度Ｔｅｓを得る。つまり、最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する室内熱交換器（27）の容量が大きい場合には、補正前の設定変更温度Ｔｅｓ’をより大きな値に補正し、最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する室内熱交換器（27）の容量が小さい場合には、補正前の設定変更温度Ｔｅｓ’をより小さな値に補正する。そして、上記変更部（5）が、この補正した値を設定変更温度Ｔｅｓを出力する。

　　　　－実施形態の効果－
　　本実施形態によれば、従来の空気調和装置とは違い、各室内熱交換器（27）の目標過熱度ＳＨｓに基づいて、設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値である設定変更温度Ｔｅｓに変更することができる。そして、この設定変更温度Ｔｅｓに蒸発温度Ｔｅが近づくことにより、各室内熱交換器（27）の熱交換量を設定温度Ｔｅｍの変更前よりも減少しないようにしつつ、圧縮機（21）の消費電力を設定温度Ｔｅｍの変更前に比べて小さくすることができる。したがって、複数の室内熱交換器（27）を有する冷媒回路（20）を備えた空気調和装置において、各室内熱交換器（27）に必要な熱交換量を得るための圧縮機（21）の消費電力をできるだけ抑えて、空気調和装置の成績係数（ＣＯＰ）が低下しないようにすることができる。

　　また、設定温度Ｔｅｍを設定変更温度Ｔｅｓに変更したことにより、各室内熱交換器（27）の蒸発温度Ｔｅが高くなり、各蒸発器（27）の冷媒出口過熱度ＳＨが小さくなる。図３に示すように、冷媒出口過熱度ＳＨが小さいほど、ＣＯＰが大きくなる傾向がある。したがって、各室内熱交換器（27）の冷媒出口過熱度ＳＨが小さくなることで、圧縮機（21）の消費電力をできるだけ抑えて、空気調和装置の成績係数（ＣＯＰ）が低下しないような効果を得ることもできる。

　　また、本実施形態によれば、上記設定温度Ｔｅｍを設定変更温度Ｔｅｓに変更する際の変更量を、最小目標過熱度ＳＨｓｍと所定値ＳＨｔとの偏差に基いて設定することができる。したがって、空気調和装置の運転状態に応じて、各蒸発器に必要な熱交換量を得るための圧縮機（21）の消費電力を適切に抑えて、空気調和装置の成績係数が低下しないようにすることができる。

　　また、本実施形態によれば、上記決定部（5a）で決定した変更量を、最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する蒸発器（27）の容量に基づいて補正することができる。したがって、その最小目標過熱度ＳＨｓｍを有する蒸発器（27）の容量に応じて、圧縮機（21）の消費電力をさらに適切に抑えて、空気調和装置の成績係数が低下しないようにすることができる。

　　《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、上記各目標過熱度設定部（8）、上記各膨張弁制御部（9）、上記インバータ制御部（6）、及び上記決定部（5a）は、それぞれ予め定められた関数に基づいて、入力された偏差を出力値に変換している。しかし、これに限定されず、この関数に代えてフィードバック制御、又はフィードバック制御とフィードフォワード制御の組み合わせにより、入力された偏差を出力値に変換してもよい。

　　本実施形態では、フィードバック方式により、コントローラ（1）が冷媒出口過熱度制御と圧縮機容量制御と蒸発温度の設定変更制御とを行っていたが、これに限定されず、例えば、モデルベース方式や非干渉化方式により、これらの制御を行ってもよい。

　　本実施形態では、上記コントローラ（1）において、上記最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔよりも大きい場合に、変更部（5）が、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値である設定変更温度Ｔｅｓに変更するように構成されているが、これに限定されず、例えば、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも少しずつ高い値に変更していき、上記最小目標過熱度ＳＨｓｍが所定値ＳＨｔ以下になると、設定温度Ｔｅｍの変更を禁止するように構成してもよい。

　　本実施形態では、目標過熱度設定部（8）、膨張弁制御部（9）、インバータ制御部（6）、決定部（5a）、及び補正部（5b）が有する関数は、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。

　　本実施形態では、上記空気調和装置が冷暖切換式のものについて説明したが、これに限定されず、冷房専用の冷凍装置であってもよい。また、本実施形態では、二酸化炭素が封入されている冷媒回路（20）について説明したが、これに限定される必要はなく、例えば、フロン冷媒が封入された冷媒回路（20）であってもよい。

　　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、複数の蒸発器が接続された冷媒回路を備えた冷凍装置の運転制御技術について有用である。

Claims

　　容量可変な圧縮機（21）と複数の蒸発器（27）と該各蒸発器（27）に対応する膨張機構（26）とを有して冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、
　　該冷媒回路（20）を循環する冷媒の蒸発温度Ｔｅが予め定められた設定温度Ｔｅｍに近づくように圧縮機（21）の容量を調整する容量調整部（6）と、
　　上記各蒸発器（27）の冷媒出口過熱度ＳＨが上記各蒸発器（27）に必要な熱交換量に基づいて定められた目標過熱度ＳＨｓに近づくように膨張機構（26）を通過する冷媒の減圧量を調整する減圧量調整部（9）とを備えた冷凍装置であって、
　　上記各蒸発器（27）ごとに定められた目標過熱度ＳＨｓのうち最も小さな値が所定値ＳＨｔよりも大きい場合には、上記設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更する変更部（5）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
　　請求項１において、
　　上記変更部（5）は、上記各蒸発器（27）ごとに定められた目標過熱度ＳＨｓのうち最も小さな値と所定値ＳＨｔとの偏差に基づいて、設定温度Ｔｅｍの変更量を決定する決定部（5a）を備え、
　　上記変更部（5）は、決定部（5a）が決定した変更量の分だけ設定温度Ｔｅｍを現在よりも高い値に変更するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
　　請求項２において、
　　上記変更部（5）は、複数の蒸発器（27）のうち相対的に大きい容量の蒸発器（27）が最も小さな目標過熱度ＳＨｓを有する場合に、上記決定部（5a）が決定した変更量を大きい値に補正し、相対的に小さい容量の蒸発器（27）が最も小さな目標過熱度ＳＨｓを有する場合に、上記決定部（5a）が決定した変更量を小さい値に補正する補正部（5b）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
　　請求項１から３の何れか１つにおいて、
　　上記冷媒回路（20）を循環する冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする冷凍装置。