WO2018180985A1 - 空気調和装置、鉄道車両用空気調和装置および空気調和装置の制御方法 - Google Patents

空気調和装置、鉄道車両用空気調和装置および空気調和装置の制御方法 Download PDF

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和平 新宮
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Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner, an air conditioner for railway vehicles, and a control method for the air conditioner.
  • the air conditioner adjusts the opening of the expansion valve based on the degree of superheat calculated from the refrigerant pressure and the refrigerant temperature so that heat can be exchanged efficiently with the indoor heat exchanger, and maintains the refrigerant flow rate at an appropriate value. ing.
  • the expansion valve an electronically controlled type that can accurately control the refrigerant flow rate is widely used (see, for example, Patent Document 1).
  • a capacity control mechanism for controlling the capacity of the compressor is widely applied to the air conditioner in order to adjust the cooling / heating capacity.
  • Examples of such a capacity control mechanism include an inverter capacity control mechanism capable of controlling the capacity of the compressor in a stepless manner and a mechanical capacity control mechanism capable of controlling mainly in two stages.
  • the suction pressure or refrigerant pressure of the compressor changes transiently.
  • the capacity of the compressor is decreased, the refrigerant discharge amount from the compressor is decreased, so that the suction pressure of the compressor is increased and the refrigerant circulation amount of the indoor heat exchanger is temporarily increased.
  • the refrigerant circulation amount of the indoor heat exchanger increases, there is a possibility that a liquid back is generated in which the refrigerant that could not be evaporated by the indoor heat exchanger returns to the compressor.
  • the refrigerant flow rate is generally adjusted based on the degree of superheat, but various sensors used for calculating the degree of superheat are set with a somewhat large time constant for the purpose of improving detection accuracy. Therefore, a time lag occurs before the influence of the change in the capacity of the compressor appears as a change in the degree of superheat. For this reason, in the method described in Patent Document 1, even if the suction pressure or refrigerant pressure of the compressor changes transiently by changing the capacity of the compressor, this change is detected as a change in the degree of superheat, and the expansion valve There is a risk that liquid back will occur before the opening of the is changed. In particular, such fluctuations are more conspicuous in a compressor having a mechanical capacity control mechanism than an inverter type capable of finely controlling the rotation speed.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an air conditioner and a railcar air conditioner that can suppress the occurrence of a liquid back due to a change in the capacity of the compressor as compared with the prior art.
  • the purpose is to obtain.
  • the air conditioner according to the present invention is an air conditioner that includes a compressor, an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, and an electronic expansion valve, which are connected by a refrigerant pipe to constitute a refrigeration cycle.
  • a bypass passage that connects an intermediate compression chamber in which refrigerant in the middle of compression of the compressor exists and a low-pressure space in which refrigerant having a pressure lower than that in the intermediate compression chamber exists, and a bypass valve that opens and closes the bypass passage;
  • a control device that performs superheat control that sets the opening of the electronic expansion valve based on the superheat of the refrigerant, and the control device switches the bypass valve from the closed state to the open state. Based on this, the limiting process for correcting the opening degree of the electronic expansion valve to a value smaller than the value set in the superheat control is started.
  • An air conditioner is an air conditioner having a refrigerant circuit in which a compressor, an outdoor heat exchanger, an indoor heat exchanger, and an electronic expansion valve are connected by a refrigerant pipe, and the compressor is in the middle of compression Based on the degree of superheat of the refrigerant, the bypass passage communicating with the low pressure space where the refrigerant having a pressure lower than that of the refrigerant in the intermediate compression chamber exists, the bypass valve opening and closing the bypass passage, A control device that performs superheat control for setting the opening degree of the electronic expansion valve, and the control device detects the switching request for switching the bypass valve from the open state to the closed state, Is started to correct the opening degree to a value larger than the value set in the superheat control, and then the bypass valve is switched from the open state to the closed state.
  • the present invention to correct the opening of the electronic expansion valve to a value smaller than the value set in the superheat degree control based on the bypass valve being switched from the closed state to the open state.
  • the refrigerant flow rate can be reduced before the change in the capacity of the compressor is reflected in the fluctuation of the superheat degree. For this reason, generation
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the air conditioning apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. It is sectional drawing of the compressor and capacity
  • an air conditioner 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • an air conditioner 10 functions as a compressor 1 that compresses a refrigerant, an electronic expansion valve 2 that depressurizes the refrigerant, and a condenser during cooling operation.
  • An outdoor heat exchanger 3 that exchanges heat between air and refrigerant, an indoor heat exchanger 4 that functions as an evaporator during cooling operation and exchanges heat between indoor air and refrigerant, and a control device 7 that controls these And have.
  • a room temperature sensor 14 that measures the temperature of the room in which the air conditioner 10 is provided
  • a remote controller 15 that allows the user to perform on / off control of the air conditioner 10 and input a desired set temperature To. Yes.
  • the compressor 1 compresses the sucked refrigerant and discharges it in a high temperature / high pressure state.
  • the compressor 1 in the present embodiment is composed of a scroll compressor provided with a mechanical capacity control mechanism 60, and is operated at a predetermined number of compressions per unit time (seconds). Details of the capacity control mechanism 60 will be described later.
  • the outdoor heat exchanger 3 is a heat exchanger for the outside air that exchanges heat between the outside air taken in from the outside and the refrigerant, and moves heat from the refrigerant to the outside air during cooling.
  • the indoor heat exchanger 4 is an indoor heat exchanger that exchanges heat between room air and the refrigerant, and moves heat from the room air to the refrigerant during cooling.
  • the electronic expansion valve 2 is a low-temperature and low-pressure refrigerant that decompresses and expands the refrigerant, and is composed of an expansion valve whose opening degree can be variably controlled.
  • an electronic linear expansion valve Linear Expansion Valve: LEV
  • LEV Linear Expansion Valve
  • the compressor 1, the outdoor heat exchanger 3, the electronic expansion valve 2, and the indoor heat exchanger 4 are connected by a refrigerant pipe 20 through which a refrigerant flows, and constitute a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates.
  • the refrigerant circulates through the refrigerant pipe line 20 in the direction indicated by the solid line arrow in FIG.
  • the refrigerant is compressed in the compressor 1 into a high-temperature and high-pressure gas, condensed in the outdoor heat exchanger 3, expanded in the electronic expansion valve 2, and reduced in pressure to become a low-temperature and low-pressure two-phase state,
  • the gas is evaporated by the indoor heat exchanger 4 and returned to the compressor 1.
  • the indoor air passes through the indoor heat exchanger 4, it exchanges heat with a low-temperature refrigerant to become low-temperature air and is supplied indoors.
  • a pipe connecting the compressor 1, the outdoor heat exchanger 3 and the electronic expansion valve 2 is a high-pressure refrigerant pipe 26 through which the high-pressure refrigerant flowing out of the compressor 1 flows.
  • the pipe connecting the electronic expansion valve 2, the indoor heat exchanger 4, and the compressor 1 is a low-pressure refrigerant pipe 25 through which a refrigerant having a lower pressure than the high-pressure refrigerant pipe 26 flows.
  • a high pressure control refrigerant passage 21 into which a part of the high pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows is connected to the high pressure refrigerant pipe 26.
  • the low-pressure refrigerant pipe 25 is connected to a low-pressure control refrigerant passage 22 into which a part of the low-pressure refrigerant sucked into the compressor 1 flows.
  • the high-pressure control refrigerant passage 21 and the low-pressure control refrigerant passage 22 are connected to a control pressure introduction pipe 23 that communicates with the capacity control mechanism 60.
  • the high pressure control refrigerant passage 21 is provided with a high pressure control valve 8, and the low pressure control refrigerant passage 22 is provided with a low pressure control valve 9.
  • Each of the high-pressure control valve 8 and the low-pressure control valve 9 is composed of an electromagnetic valve capable of switching between refrigerant flow / non-flow. Both the high-pressure control valve 8 and the low-pressure control valve 9 are connected to the control device 7, and the opening / closing thereof is performed based on a command from the control device 7. The control device 7 opens one of the high-pressure control valve 8 and the low-pressure control valve 9 and closes the other.
  • the compressor 1 includes a sealed container 50 that constitutes an outer shell of the compressor 1.
  • the compressor 1 includes a fixed scroll 51 provided with a fixed spiral body 54 as a sliding portion for compressing the refrigerant, and a peristaltic scroll 52 provided with a peristaltic spiral body 55. Is provided.
  • the fixed spiral body 54 and the peristaltic spiral body 55 are combined so as to mesh with each other, and the combined fixed spiral body 54 and peristaltic spiral body 55 constitute a plurality of compression chambers P.
  • the central compression chamber P communicates with the high-pressure refrigerant pipe 26.
  • the peristaltic scroll 52 swings relative to the fixed scroll 51 at a predetermined constant speed, and gradually reduces the compression chamber P from the outer low-pressure compression chamber toward the inner high-pressure compression chamber.
  • the refrigerant that has flowed into the compression chamber 1 from the low-pressure refrigerant pipe 25 flows into the compression chamber P from the low-pressure compression chamber outside the compression chamber P as shown by the solid line arrow in FIG. It goes to the inner high-pressure compression chamber while being compressed. Thereafter, the refrigerant is discharged to the high-pressure refrigerant pipe 26 through the discharge path 53.
  • the fixed scroll 51 is provided with a capacity control mechanism 60 that controls the capacity of the compressor 1.
  • the capacity control mechanism 60 includes a back pressure passage 61 into which either the low pressure refrigerant or the high pressure refrigerant flows from the control pressure introduction pipe 23, a back pressure chamber 62 that houses the bypass valve 64 and communicates with the back pressure passage 61, A coil spring 63 that elastically supports the valve 64 and a bypass passage 65 that is provided in the fixed scroll 51 and returns the refrigerant in the intermediate compression chamber in the middle of compression to the low pressure space.
  • This intermediate compression chamber is arbitrarily determined by the position where the bypass passage 65 is formed.
  • the low pressure space is an arbitrary space in the internal space of the compressor 1 in which refrigerant having a pressure lower than that of the intermediate compression chamber exists.
  • bypass valve 64 is elastically supported by the coil spring 63, but another elastic body such as a rubber member may be used instead.
  • the refrigerant pressure in the control pressure introduction pipe 23 and the refrigerant pressure in the intermediate compression chamber act on the bypass valve 64 described above.
  • the refrigerant pressure in the control pressure introduction pipe 23 becomes lower than the refrigerant pressure in the intermediate compression chamber, and the bypass valve 64 is opened.
  • a part of the refrigerant in the intermediate compression chamber is returned to the low pressure space through the bypass passage 65.
  • the operation mode in which the bypass valve 64 is opened and a part of the refrigerant in the intermediate compression chamber is returned to the low pressure space is referred to as an unload mode (UL).
  • UL unload mode
  • the bypass valve 64 is closed. In this case, all the refrigerant in the intermediate compression chamber is transferred to the high pressure compression chamber and compressed, and then discharged to the discharge passage 53. In this way, the operation mode in which the bypass valve 64 is closed and all the refrigerant in the intermediate compression chamber is discharged to the discharge path 53 is referred to as a full load mode (FL).
  • FL full load mode
  • the low-pressure refrigerant line 25 is provided with a refrigerant temperature sensor 11 for detecting the refrigerant temperature Tm of the refrigerant sucked into the compressor 1 and a refrigerant pressure sensor 12 (pressure detecting means in claims) for detecting the refrigerant pressure Pm. It has been.
  • the refrigerant temperature sensor 11, the refrigerant pressure sensor 12, the high pressure control valve 8, the low pressure control valve 9, the electronic expansion valve 2, the room temperature sensor 14, and the remote controller 15 are connected to the control device 7.
  • the control device 7 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown), and stores various programs for driving the air conditioner 10, functions, fixed data, and the like.
  • the control device 7 executes various programs using these functions and data, data input from various sensors, etc., and opens / closes the high pressure control valve 8 and the low pressure control valve 9 and opens the electronic expansion valve 2. The degree adjustment and other drive processing of the air conditioner 10 are performed.
  • control device 7 calculates the superheat degree SH1 of the refrigerant flowing into the compressor 1 from the refrigerant temperature Tm detected by the refrigerant temperature sensor 11 and the refrigerant pressure Pm detected by the refrigerant pressure sensor 12, and this calculation is performed.
  • the opening degree of the electronic expansion valve 2 is adjusted based on the degree of superheat SH1.
  • the control device 7 compares the calculated superheat degree SH1 with the threshold value SHT stored in advance, and adjusts the opening degree of the electronic expansion valve 2 according to the difference between the superheat degree SH1 and the threshold value SHT.
  • the opening degree of the electronic expansion valve 2 is increased and the superheat degree SH1 is reduced as the difference between the superheat degree SH1 and the threshold value SHT is larger.
  • the opening degree of the electronic expansion valve 2 is decreased and the superheat degree SH1 is increased as the difference between the superheat degree SH1 and the threshold value SHT is larger.
  • SH1 is equal to the threshold value SHT, the opening degree of the electronic expansion valve 2 is not changed.
  • the threshold value SHT is generally set to 5 to 10 ° C., but is not limited thereto.
  • control device 7 calculates a deviation ⁇ T between the detected temperature Tr of the room temperature sensor 14 and the set temperature To set by the user through the remote controller 15 using the following equation (1), and compresses based on the deviation ⁇ T.
  • the operation mode of the machine 1 is determined.
  • ⁇ T Tr ⁇ To (1)
  • the control device 7 stores the upper limit value Tu and the lower limit value Tl of the deviation ⁇ T, and when it is determined that the deviation ⁇ T is equal to or higher than the upper limit value Tu, drives the compressor 1 in the full load mode. On the other hand, when it is determined that the deviation ⁇ T is less than the lower limit value Tl, the compressor 1 is driven in the unload mode. On the other hand, when the deviation ⁇ T is not less than the lower limit value Tl and less than the upper limit value Tu, the air conditioner 10 is driven in the current operation mode without switching the operation mode.
  • the refrigerant flow rate in the low-pressure refrigerant line 25 exceeds the heat exchange capability of the indoor heat exchanger 4 before a change in the refrigerant flow rate is detected as a change in the superheat degree SH1. There is a risk that a so-called liquid back is generated in which some refrigerant does not evaporate and flows into the compressor 1.
  • the control device 7 starts a limiting process for subtracting and correcting the opening of the electronic expansion valve 2 to an opening smaller by a predetermined opening ⁇ a than the opening set based on the degree of superheat SH1.
  • the predetermined opening degree ⁇ a is an opening degree necessary for suppressing an increase in the refrigerant flow rate due to switching of the bypass valve 64 from the closed state to the open state, and is arbitrarily set.
  • the opening degree of the electronic control valve 2 after the predetermined opening degree ⁇ a subtraction correction is set to a value that is an opening degree through which an amount of refrigerant corresponding to the lower limit of the heat exchange capability of the indoor heat exchanger 4 passes.
  • This is preferable, but not limited to this.
  • the predetermined opening degree ⁇ a is set in consideration of the refrigerant amount in the compressor 1.
  • the bypass valve 64 is switched from the open state to the closed state in order to switch the operation mode from the unload mode to the full load mode, the refrigerant suction amount of the compressor 1 is not changed, but the compression is performed. Since the refrigerant discharge amount from the machine 1 increases rapidly, the refrigerant amount in the compressor 1 decreases temporarily. When the amount of refrigerant in the compressor 1 rapidly decreases, the fixed spiral body 54 and the peristaltic spiral body 55 may directly contact and slide without passing through the refrigerant, which may cause problems such as seizure.
  • the control device 7 detects a request to switch from the unload mode to the full load mode, that is, when it detects that the deviation ⁇ T is equal to or greater than the upper limit value Tu when the operation mode is in the unload mode, After performing an acceleration process for correcting the opening of the electronic expansion valve 2 by adding a predetermined opening ⁇ b to the opening set based on the degree of superheat SH1, the operation mode of the compressor 1 is switched to the full load mode.
  • the predetermined opening degree ⁇ b is an opening degree necessary for suppressing a sudden decrease in the refrigerant amount in the compressor 1 due to switching of the bypass valve 64 from the open state to the closed state, and is arbitrarily set.
  • the opening degree of the electronic control valve 2 after the addition correction of the predetermined opening degree ⁇ b is set to a value that is an opening degree through which an amount of refrigerant corresponding to the upper limit of the heat exchange capability of the indoor heat exchanger 4 is passed.
  • this is not a limitation.
  • the control device 7 calculates the superheat degree SH1 based on the refrigerant temperature Tm detected by the refrigerant temperature sensor 11 and the refrigerant pressure Pm detected by the refrigerant pressure sensor 12, The appropriate opening degree of the electronic expansion valve 2 is always calculated based on the degree of superheat SH1.
  • the compressor 1 starts driving.
  • the operation by the air conditioner 10 is started by driving the compressor 1.
  • the control device 7 first calculates a deviation ( ⁇ T) between the detected temperature Tr of the room temperature sensor 14 and the set temperature To input by the user based on the above equation (1). (Step S10).
  • the control device 7 determines whether or not the calculated deviation ⁇ T is equal to or greater than a previously stored upper limit value Tu (step S11). When it is determined that the deviation ⁇ T is less than the upper limit value Tu (step S11; NO), it is determined whether the deviation ⁇ T is less than the lower limit value Tl (step S12). When it is determined that the deviation ⁇ T is not less than the lower limit value Tl (step S12; NO), that is, when it is determined that the deviation ⁇ T is less than the upper limit value Tu and greater than or equal to the lower limit value Tl, the operation mode of the compressor 1 is changed. Absent. In this case, the control device 7 does not perform opening correction of the electronic expansion valve 2.
  • step S12 when determining that the deviation ⁇ T is less than the lower limit value Tl (step S12; YES), the control device 7 switches the operation mode of the compressor 1 to the unload mode. First, the control device 7 determines whether or not the operation mode of the compressor 1 is in the full load mode (step S13).
  • the bypass valve 64 when the low-pressure control valve 9 is opened and the high-pressure control valve 8 is closed, the bypass valve 64 is in an open state, so that the compressor 1 is in the unload mode. to decide.
  • the bypass valve 64 when the low-pressure control valve 9 is closed and the high-pressure control valve 8 is opened, the bypass valve 64 is in a closed state, so the compressor 1 is determined to be in the full load mode. In the present embodiment, whether the compressor 1 is in the unload mode or the full load mode is determined by determining which of the low-pressure control valve 9 and the high-pressure control valve 8 is open.
  • the determination of the operation mode of the compressor 1 can also be performed using other known methods. For example, the determination may be made based on the refrigerant pressure Pm of the control pressure introduction pipe 23, or a sensor that senses the opening / closing of the bypass valve 64 may be used. This method can be used.
  • step S13 When it is determined that the operation mode of the compressor 1 is not in the full load mode (step S13; NO), that is, when it is determined that the compressor 1 is in the unload mode, the operation mode is not changed and the electronic expansion is performed. The opening degree of the valve 2 is not corrected.
  • step S13 when determining that the operation mode of the compressor 1 is in the full load mode (step S13; YES), the control device 7 switches the operation mode of the compressor 1 to the unload mode (step S14), and performs the restriction process.
  • Start step S15.
  • the control device 7 performs the opening degree correction by subtracting the predetermined opening degree ⁇ a as described above with respect to the opening degree of the electronic expansion valve 2 calculated based on the degree of superheat SH1.
  • the opening of the valve 2 is set to the corrected opening.
  • the control device 7 determines whether or not the elapsed period Ta since the start of the restriction process is equal to or longer than the predetermined period T1 (step S16).
  • the predetermined period T1 is a period sufficient for the refrigerant pressure Pm to decrease and is arbitrarily set. For example, a period necessary for the amount of refrigerant corresponding to the amount of refrigerant returned from the intermediate compression chamber to the low pressure space to pass through the electronic control valve 2 is preferable, but this is not restrictive.
  • step S16 When it is determined that the elapsed period Ta is less than the predetermined period T1 (step S16; NO), the limiting process is continued. When it is determined that the elapsed period Ta is equal to or longer than the predetermined period T1 (step S16; YES), the limiting process is performed. Is finished (step S17). That is, the opening degree correction of the electronic expansion valve 2 is finished.
  • step S18 when it is determined that the deviation ⁇ T is equal to or greater than the upper limit value Tu (step S11; YES), it is determined whether the compressor 1 is in the unload mode by the method described above (step S18).
  • step S18 When it is determined that the compressor 1 is in the unload mode (step S18; YES), the control device 7 determines the operation mode because the deviation ⁇ T is not less than the upper limit value Tu and the operation mode is in the unload mode. It is determined that there is a switching request for switching from the unload mode to the full load mode.
  • control device 7 starts the promotion process prior to switching the operation mode to the full load mode (step S19).
  • the control device 7 performs opening correction by adding the above-described predetermined opening ⁇ b to the opening of the electronic expansion valve 2 calculated based on the degree of superheat SH1.
  • the opening of the expansion valve 2 is set to the corrected opening.
  • the control device 7 determines whether or not the elapsed period Tb from the start of the promotion process is equal to or longer than the predetermined period T2 (step S20).
  • the predetermined period T2 is necessary to secure an amount of refrigerant in the compressor 1 that does not cause a malfunction in the compressor 1 even if the refrigerant discharge amount from the compressor 1 rapidly increases as the operation mode is changed. It is a period and is set arbitrarily. For example, a period necessary for the refrigerant to be stored in the compression chamber 1 in an amount corresponding to the amount of refrigerant returned from the intermediate compression chamber to the low-pressure space is preferable, but this is not restrictive.
  • step S20 When it is determined that the elapsed period Tb is less than the predetermined period T2 (step S20; NO), the promotion process is continued. When it is determined that the elapsed period Tb is equal to or longer than the predetermined period T2 (step S20; YES), the acceleration process is performed. Is finished (step S21). That is, the opening degree correction of the electronic expansion valve 2 is finished. Further, the operation mode of the compressor 1 is switched to the full load mode (step S21).
  • step S18 when it is determined that the compressor 1 is not in the unload mode (step S18; NO), that is, when it is determined that the compressor 1 is in the full load mode, the operation mode of the compressor 1 is not changed. In this case, the control device 7 does not perform opening correction of the electronic expansion valve 2.
  • step S22 determines whether or not the operation of the air conditioner 10 has ended.
  • step S22 determines that the operation of the air conditioner 10 has ended (step S22; YES)
  • step S22 determines that the operation of the air conditioner 10 continues (step S22; NO), it returns to step S10 and continues this process.
  • FIG. 4 shows (a) the opening degree of the electronic expansion valve 2 when the processing described in FIG. 3 is performed, (b) the detected temperature Tr and the set temperature To of the room temperature sensor 14, and (c) the refrigerant pressure sensor 12. An example is shown for each transition of the refrigerant pressure Pm detected in step (d) and (d) the operation mode of the compressor 1.
  • FIG. 4A an example of the transition of the opening degree of the electronic expansion valve 2 when the restriction process and the promotion process are performed is shown by a solid line, and when the restriction process and the promotion process are not performed, An example of transition of the opening degree of the electronic expansion valve 2 is indicated by a two-dot chain line.
  • FIG. 4B an example of the transition of the set temperature To set by the user through the remote controller 15 is shown by a solid line, and an example of the transition of the detected temperature Tr by the room temperature sensor 14 is shown by an alternate long and short dash line.
  • FIG. 4C shows an example of the transition of the refrigerant pressure Pm when the restriction process and the promotion process described above are performed.
  • FIG. 4D shows an example of the transition of the operation mode of the compressor 1 when the restriction process and the promotion process described above are performed by a solid line, and the compressor when the restriction process and the promotion process described above are not performed.
  • An example of the transition of one operation mode is indicated by a two-dot chain line.
  • the compressor 1 when the deviation ⁇ T between the set temperature To and the detected temperature Tr is equal to or higher than the upper limit value Tu, the compressor 1 is operated in the full load mode (timing t0 to t1).
  • the control device 7 switches the operation mode of the compressor 1 from the full load mode to the unload mode. At this time, the control device 7 starts a limiting process for subtracting the predetermined angle ⁇ a from the opening of the electronic expansion valve 2 calculated based on the degree of superheat SH1 (timing t1). This restriction process continues over a predetermined period T1 (timing t1 to t2).
  • the control device 7 ends the limiting process (timing t2).
  • the control device 7 determines that there is a request for switching the operation mode. In this case, prior to switching the operation mode from the unload mode to the full load mode, the control device 7 sets the opening of the electronic expansion valve 2 to a predetermined opening ⁇ b with respect to the opening calculated from the superheat degree SH1. The acceleration process for correcting the addition is started (timing t3). This promotion process continues over a predetermined period T2 (timing t3 to t4). During this time, the operation mode is maintained in the unload mode.
  • the control device 7 ends the promotion process (timing t4). That is, the control device 7 ends the opening correction of the electronic expansion valve 2. Further, the control device 7 switches the operation mode of the compressor 1 from the unload mode to the full load mode.
  • the bypass valve 64 is switched from the closed state to the opened state, a restriction process for subtracting and correcting the predetermined opening ⁇ a from the opening of the electronic expansion valve 2 is started.
  • the refrigerant flow rate can be reduced. For this reason, generation
  • the promotion process is performed over the predetermined period T2, it is possible to suppress the occurrence of hunting and more preferably to prevent the fixed spiral body 54 and the peristaltic spiral body 55 from directly contacting and sliding.
  • FIG. 5 is a control flowchart of the air-conditioning apparatus 10 according to Embodiment 2.
  • the operation of the control device 7 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the control flowchart shown in FIG. 5 is obtained by replacing steps S15 to S17 in the flowchart of FIG. 3 with steps S30 to S34, and the other steps are the same. Therefore, description of similar control contents is omitted.
  • the control device 7 switches the operation mode of the compressor 1 to the unload mode (step S14), and then the refrigerant pressure Pm detected by the refrigerant pressure sensor 12 is equal to or higher than the threshold value P1 (first predetermined pressure in the claims). Is determined (step S30).
  • the threshold value P1 is preferably the refrigerant pressure when an amount of refrigerant that corresponds to the upper limit of the heat exchange capacity of the indoor heat exchanger 4 passes.
  • the control device 7 determines whether or not an elapsed period Tc after switching the operation mode to the unload mode is equal to or longer than the predetermined period T3. (Step S31).
  • the predetermined period T3 is a period necessary for the temporarily increased suction pressure to return to the steady state after the operation mode of the compressor 1 is switched to the unload mode, and is arbitrarily set. Although it is preferable to set a period during which the amount of refrigerant corresponding to the amount of refrigerant returned from the intermediate compression chamber to the low-pressure space passes through the electronic control valve 2, this is not restrictive.
  • step S31 When it is determined that the elapsed period Tc after switching to the unload mode is less than the predetermined period T3 (step S31; NO), the process returns to step S30. On the other hand, when it is determined that the elapsed period Tc after switching to the unload mode is equal to or longer than the predetermined period T3 (step S31; YES), this process is temporarily ended.
  • step S32 when it is determined that the refrigerant pressure Pm is equal to or higher than the threshold value P1 (step S30; YES), the restriction process is started (step S32). Then, it is determined whether or not the elapsed period Ta after the start of the limiting process is equal to or longer than the predetermined period T1 (step S33). When the elapsed period Ta after the start of the limiting process is determined to be equal to or longer than the predetermined period T1 (step S33; NO) ), Returning to step S33, when it is determined that the elapsed period Ta after the start of the restriction process is equal to or longer than the predetermined period 1 (step S33; YES), the restriction process is terminated (step S34).
  • FIG. 6 shows (a) the opening degree of the electronic expansion valve 2 when the processing described with reference to FIG. 5 is performed, (b) the detected temperature Tr and the set temperature To of the room temperature sensor 14, and (c) the refrigerant pressure sensor 12. An example is shown for each transition of the refrigerant pressure Pm detected in step (d) and (d) the operation mode of the compressor 1.
  • FIG. 6A an example of the transition of the opening degree of the electronic expansion valve 2 when the restriction process and the promotion process are performed is shown by a solid line, and the restriction process and the promotion process are not performed.
  • An example of transition of the opening degree of the electronic expansion valve 2 is indicated by a two-dot chain line.
  • FIG. 6B an example of the transition of the set temperature To set by the user through the remote controller 15 is shown by a solid line, and an example of the transition of the detected temperature Tr by the room temperature sensor 14 is shown by an alternate long and short dash line.
  • FIG. 6C shows an example of the transition of the refrigerant pressure Pm when the restriction process and the promotion process are performed, as a solid line, and the transition of the refrigerant pressure Pm when the restriction process and the promotion process are not performed.
  • An example is shown by a two-dot chain line.
  • FIG. 6D shows, as a solid line, an example of the transition of the operation mode of the compressor 1 when the restriction process and the promotion process are performed, and the compressor when the restriction process and the promotion process are not performed.
  • An example of the transition of one operation mode is indicated by a two-dot chain line.
  • the control device 7 After the compressor 1 is operated in the full load mode (timing t0 to t1), when the operation mode is switched from the full load mode to the unload mode (timing t1), the control device 7 The refrigerant pressure Pm is monitored over a predetermined period T3 (timing t1 to t7). When the refrigerant pressure Pm becomes equal to or higher than the threshold value P1, the control device 7 starts a limiting process for subtracting and correcting the predetermined opening ⁇ a with respect to the opening of the electronic expansion valve 2 calculated based on the degree of superheat SH1 (timing) t5). This restriction process continues over a predetermined period T1 (timing t5 to t6).
  • the limiting process is started.
  • the refrigerant pressure Pm is determined to be less than the threshold value P1
  • the limiting process is not started. For this reason, although the refrigerant pressure P is sufficiently low, the restriction process is started, and it is possible to suppress an excessive decrease in the circulating refrigerant amount. Therefore, it is possible to suppress a decrease in cooling capacity.
  • Embodiment 3 A control method for the air conditioner 10 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG. 7 in addition to FIGS. Unless otherwise noted, the same reference numeral indicates the same configuration, and the same processing as in the first embodiment is assigned the same step number, and detailed description thereof is omitted as appropriate.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a control flowchart of the air-conditioning apparatus 10 according to Embodiment 3.
  • the operation of the control device 7 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
  • the control flowchart shown in FIG. 7 is obtained by adding processing (steps S1 to S3) at the time of starting the air conditioning apparatus 10 to the flowchart of FIG. 3, and the other steps are the same. Therefore, description of similar control contents is omitted.
  • the refrigerant in the compressor 1 When the air conditioner 10 is started, the refrigerant in the compressor 1 is in a low temperature state, so that the refrigerant is easily dissolved in the lubricating oil of the compressor 1. If a large amount of refrigerant is dissolved in the lubricating oil in the compressor 1, so-called oil forming may occur in which the refrigerant in the lubricating oil rapidly evaporates due to the decompression of the compressor 1 when the compressor 1 is started. is there. When oil forming occurs, there is a risk that the lubricating oil in the form of foam in the compressor 1 may be discharged to the outside of the compressor 1.
  • the opening of the electronic expansion valve 2 is fixed to a predetermined opening ⁇ c (starting opening in the claims) when the air conditioner 10 is started, so that the compressor at the starting is 1 increases the amount of refrigerant flowing into the compressor 1, and suppresses the pressure drop in the compressor 1.
  • the operation mode of the compressor 1 at the time of starting the air conditioning apparatus 10 is set to the unload mode, and the refrigerant discharge amount from the compressor 1 is reduced, so that the pressure drop in the compressor 1 is more preferably suppressed. .
  • the control device 7 fixes the opening degree of the electronic expansion valve 2 to a predetermined opening degree ⁇ c (step S1). .
  • the predetermined opening degree ⁇ c supplies an amount of refrigerant that does not generate oil forming into the compressor 1 even if the inside of the compressor 1 is decompressed by discharging the refrigerant from the compressor 1 when the compressor 1 is started.
  • the opening degree is necessary and is arbitrarily set. Most preferably, it is the maximum opening that the electronic expansion valve 2 can take.
  • the control device 7 sets the operation mode of the compressor 1 to the unload mode (step S2). Thereafter, the control device 7 determines whether or not an elapsed period Td after the operation of the air conditioner 10 is started is equal to or longer than a predetermined period T4 (step S3).
  • the predetermined period T4 is a period necessary for completing the start-up of the air conditioner 10 and shifting to the steady state. For example, after the air conditioner 10 is started, a period required for the superheat degree SH1 to converge to a certain range is obtained in advance and measured, and this period can be set as the predetermined period T4. Or the period until the refrigerant
  • step S3 When it is determined that the elapsed period Td from the start of the operation of the air conditioner 10 is less than the predetermined period T4 (step S3; NO), the process returns to step S3. On the other hand, when it is determined that the elapsed period Td after the operation of the air conditioner 10 is started is equal to or longer than the predetermined period T4 (step S3; YES), the process proceeds to step S10.
  • the opening degree of the electronic expansion valve 2 is fixed to the predetermined opening degree ⁇ c and the operation mode of the compressor 1 is set to the unload mode.
  • the pressure drop in the machine 1 can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of liquid back and oil forming when the air conditioner 10 is started.
  • FIG. 8 shows an external view of a vehicle 70 on which the air conditioner 10 according to the present embodiment is mounted.
  • FIG. 8 shows the case where the air conditioner 10 is installed on the roof of the vehicle, the air conditioner 10 may be installed under the floor of the vehicle.
  • the compressor 1 is disposed so that the discharge side is inclined upward so that the axis of the compressor 1 is inclined at an inclination angle A with respect to the horizontal plane.
  • the inclination angle A is preferably 0 ° to 15 °, more preferably 0 ° to 10 °, and most preferably 0 ° to 5 °.
  • a lubricating oil 31 that lubricates the fixed spiral body 54, the peristaltic spiral body 55, and the like is stored inside the compressor 1. If the axial center of the compressor 1 is installed parallel to the horizontal plane in order to reduce the height, the lubricating oil 31 may flow out into the refrigerant pipe 20 together with the compressed refrigerant. Similarly, when the liquid back occurs, the lubricating oil 31 may flow out to the refrigerant pipe 20.
  • the outflow of the lubricating oil is greater than the case where it is installed parallel to the horizontal plane. Can be suppressed. Further, as described in the first to third embodiments, since the occurrence of liquid back can be suppressed through the control of the electronic control valve 2, the outflow of lubricating oil can be preferably suppressed.
  • the present embodiment has the following effects. According to the present embodiment, the air conditioner 1 can be reduced in height and the outflow of the lubricating oil 31 can be suppressed.
  • the air conditioner 10 includes an accumulator 28 provided in the middle of the refrigerant pipe 20 connected from the indoor heat exchanger 4 to the compressor 1, and four-way switching of the refrigerant flow path.
  • a valve 29, a hot gas bypass 27 that bypasses the refrigerant discharged from the compressor 1 to the inflow side of the compressor 1, and an electromagnetic valve 32 that switches between circulation / non-circulation of the hot gas bypass passage 27 are provided. Can do.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 1 by the switching of the four-way valve 29 to become a high-temperature and high-pressure gas, is condensed and liquefied by the indoor heat exchanger 4, and then the electronic expansion valve 2 is expanded and reduced in pressure to form a low-temperature and low-pressure two-phase state, evaporates and gasifies in the outdoor heat exchanger 3, and returns to the compressor 1 through the accumulator 28.
  • the vehicle interior air passes through the indoor heat exchanger, the vehicle interior air exchanges heat with a high-temperature refrigerant, becomes high-temperature air, and is supplied to the vehicle interior.
  • the value obtained by subtracting the set temperature To from the detected temperature Tr is ⁇ T.
  • the absolute value of the value obtained by subtracting the set temperature To from the detected temperature Tr is defined as a deviation ⁇ T. It is preferable to do.
  • the high-pressure control valve 8 and the low-pressure control valve 9 are composed of electromagnetic valves that switch between circulation / non-circulation of the refrigerant, but the present invention is not limited to this.
  • the high-pressure control valve 8 and the low-pressure control valve 9 may be linear valves composed of electric valves capable of adjusting the opening.
  • the superheat degree SH1 is calculated based on the temperature and pressure of the refrigerant flowing into the compressor 1, but the present invention is not limited to this. Temperature sensors may be provided at the inlet and outlet portions of the indoor heat exchanger 4, and the superheat degree SH1 may be calculated based on the detected temperatures of these temperature sensors. Even in this case, the same effects as those described in the above embodiments can be obtained.
  • the present invention is not limited to this, and may be installed in a house, a building, a warehouse, an automobile, or the like. Even in these cases, the same effects as those described in the third embodiment can be obtained.
  • the restriction process of each of the above embodiments the predetermined opening degree ⁇ a is subtracted and corrected to the opening degree of the electronic control valve 2 set based on the degree of superheat SH1, but the restriction process of the present invention is It is not restricted to this, What is necessary is just to make the opening degree of the electronic expansion valve 2 smaller than the opening degree set based on superheat degree SH1.
  • the minimum opening that the electronic expansion valve 2 can take may be set, or the predetermined opening ⁇ a may be increased as the refrigerant pressure Pm at the start of the restriction process is larger.
  • the refrigerant pressure Pm may be monitored while the restriction process is being executed, and the predetermined opening ⁇ a may be adjusted based on the monitoring result.
  • the restriction process in each of the above embodiments is terminated after continuing for a predetermined period T1, but the execution period of the restriction process in the present invention is not limited to the predetermined period T1, and is appropriately Can be changed.
  • the predetermined period T1 may be set to a longer period as the refrigerant pressure Pm at the start of the restriction process is larger.
  • the restriction process may be terminated when the refrigerant pressure Pm has decreased to a predetermined refrigerant pressure P2.
  • the refrigerant pressure P ⁇ b> 2 is preferably the refrigerant pressure when an amount of refrigerant corresponding to the upper limit of the heat exchange capacity of the indoor heat exchanger 4 passes through the low-pressure refrigerant pipe 25.
  • the predetermined opening degree ⁇ b is added and corrected to the opening degree of the electronic control valve 2 set based on the degree of superheat SH1, but the promotion process of the present invention is It is not restricted to this, What is necessary is just to make the opening degree of the electronic expansion valve 2 larger than the opening degree set based on superheat degree SH1.
  • the maximum opening that the electronic expansion valve 2 can take may be set, or the predetermined opening ⁇ b may be made smaller as the refrigerant pressure Pm at the start of the acceleration process is smaller.
  • the refrigerant pressure Pm may be monitored while the promotion process is being executed, and the predetermined opening ⁇ b may be adjusted based on the monitoring result.
  • the implementation period of the promotion process in this invention is not restricted to predetermined period T2, and is suitably Can be changed.
  • the predetermined period T2 may be set to a longer period as the refrigerant pressure Pm at the start of the acceleration process is smaller.
  • the restriction process may be terminated when the refrigerant pressure Pm has increased to a predetermined refrigerant pressure P3.

Abstract

空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、電子式膨張弁、圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と中間圧縮室の冷媒よりも低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路、バイパス通路を開閉するバイパス弁、および冷媒の過熱度に基づいて電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置を備える。制御装置は、バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、電子式膨張弁の開度を過熱度制御にて設定される値よりも所定開度θａ小さい値に補正する制限処理を開始する。

Description

空気調和装置、鉄道車両用空気調和装置および空気調和装置の制御方法
　本発明は、空気調和装置、鉄道車両用空気調和装置および空気調和装置の制御方法に関する。
　空気調和装置では、室内熱交換器で効率よく熱交換できるように、冷媒圧力と冷媒温度から算出した過熱度に基づいて膨張弁の開度を調整し、冷媒流通量を適切な値に維持している。膨張弁には、冷媒流通量を精度よく制御可能な電子制御式のものが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０－　３８３５０号公報（段落［００２３］、図２参照）
　ところで、空気調和装置には、冷暖房能力を調整するため、圧縮機の容量を制御する容量制御機構が広く適用されている。このような容量制御機構としては、圧縮機の容量を無段階に制御可能なインバータ式容量制御機構と、主に２段階に制御可能な機械式容量制御機構とが挙げられる。
　このような容量制御機構を備える空気調和装置では、圧縮機の容量を変更すると、過渡的に圧縮機の吸入圧力や冷媒圧力が変動する。例えば、圧縮機の容量を低下させると、圧縮機からの冷媒排出量が減少するため、圧縮機の吸入圧力が増加し、室内熱交換器の冷媒流通量が一時的に増加する。室内熱交換器の冷媒流通量が増加すると、室内熱交換器で蒸発できなかった冷媒が圧縮機に戻る液バックが発生するおそれがある。
　上述したように、冷媒流通量は一般に過熱度に基づいて調整されているが、過熱度の算出に使用される各種センサには、検出精度の向上を目的として、ある程度大きい時定数が設定されているため、圧縮機の容量の変化の影響が過熱度の変動として現れるまでには、時間的なずれが発生する。このため、特許文献１に記載の方法では、圧縮機の容量を変更したことで圧縮機の吸入圧力や冷媒圧力が過渡的に変動しても、この変動が過熱度の変動として検出され膨張弁の開度が変更される前に、液バックが発生するおそれがある。
　特に、このような変動は、回転数をきめ細かく制御可能なインバータ式よりも、機械式容量制御機構を備える圧縮機において顕著である。
　本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機の容量を変更することによる液バックの発生を従来よりも抑制することができる空気調和装置および鉄道車両用空気調和装置を得ることを目的とする。
　本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器、及び電子式膨張弁を有し、これらを冷媒管路で接続して冷凍サイクルを構成する空気調和装置であって、前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と前記中間圧縮室の冷媒よりも低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御にて設定される値よりも小さい値に補正する制限処理を開始するものである。
　本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路を有する空気調和装置であって、前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間と連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える切り換え要求を検出すると、前記電子膨張弁の開度を前記過熱度制御にて設定される値よりも大きい値に補正する促進処理を開始し、その後、前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えるものである。
　本発明によれば、バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、電子式膨張弁の開度を過熱度制御にて設定される値よりも小さい値に補正するため、圧縮機の容量の変化が過熱度の変動に反映される前に、冷媒流通量を低下させることができる。このため、圧縮機の容量を変更することによる液バックの発生を従来よりも抑制することができる。
　圧縮機の容量を上昇させると、圧縮機からの冷媒排出量が増加するため、圧縮機内の冷媒量が一時的に減少する。圧縮機内の冷媒量が減少すると、圧縮機内の摺動部が直接に接触摺動し、焼き付き等の不具合が発生する可能性がある。この点、本発明によれば、バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える前に、電子式膨張弁の開度を過熱度制御にて設定される値よりも大きい値に補正する促進処理を開始するため、圧縮機内に貯留される冷媒量を増加させることができる。このため、バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換えることに起因して圧縮機内の冷媒量が急減することを抑制することができる。従って、摺動部が直接に接触摺動し、焼き付き等の不具合が発生することを抑制することができる。
本発明の実施の形態１にかかる空気調和装置の模式図である。 本発明の実施の形態１にかかる圧縮機および容量制御機構の断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる空気調和装置の制御フローチャートである。 本発明の実施の形態１にかかる空気調和装置の制限処理および促進処理による電子式膨張弁の開度、検出温度と設定温度、冷媒圧力および運転モードの変化を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる空気調和装置の制御フローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる空気調和装置の制限処理および促進処理による電子式膨張弁の開度、検出温度と設定温度、冷媒圧力および運転モードの変化を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施の形態３にかかる空気調和装置の制御フローチャートである。 本発明の実施の形態４にかかる鉄道車両の模式図である。 本発明の実施の形態４にかかる圧縮機の側面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる空気調和装置の模式図である。
本発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また説明の便宜上、各図中に示す部分のサイズ、形状の比例関係等が誇張されている場合がある。
　（実施の形態１）
　図１～図４を参照しながら、本発明の実施の形態１にかかる空気調和装置１０について説明する。本実施の形態にかかる空気調和装置１０は、図１に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷媒を減圧させる電子式膨張弁２と、冷房運転時に凝縮器として機能し、室外の空気と冷媒との熱交換を行う室外熱交換器３と、冷房運転時に蒸発器として機能し、室内の空気と冷媒との熱交換を行う室内熱交換器４と、これらを制御する制御装置７とを有する。制御装置７には、空気調和装置１０が設けられた室内の温度を測定する室温センサ１４、およびユーザが空気調和装置１０のオンオフ制御や所望の設定温度Ｔｏの入力を行うリモコン１５が接続されている。
　圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮し、高温・高圧の状態にして吐出する。本実施の形態における圧縮機１は、機械式の容量制御機構６０を備えるスクロール圧縮機から構成され、単位時間（秒）あたり、予め定められた一定の圧縮回数で運転される。容量制御機構６０の詳細については後述する。
　室外熱交換器３は、室外から取り込まれた外気と冷媒との間で熱交換を行う外気用の熱交換器であり、冷房時に冷媒から外気に熱を移動する。
　室内熱交換器４は、室内空気と冷媒との間で熱交換を行う室内用の熱交換器であり、冷房時に室内空気から冷媒に熱を移動する。
　電子式膨張弁２は、冷媒を減圧して膨張させ、低温低圧の冷媒とするものであり、開度が可変に制御可能な膨張弁で構成されている。好ましくは、電子リニア膨張弁（Ｌｉｎｅａｒ　Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　Ｖａｌｖｅ：ＬＥＶ）が用いられている。
　圧縮機１、室外熱交換器３、電子式膨張弁２および室内熱交換器４は冷媒が流通する冷媒管路２０で接続され、冷媒が循環する冷媒回路を構成する。冷房運転時、冷媒は、図１の実線矢印に示す方向に冷媒管路２０を循環する。冷媒は、圧縮機１で圧縮されて高温高圧のガス状となり、室外熱交換器３で凝縮液化した後、電子式膨張弁２で膨張され、減圧されることで低温低圧の二相状態となり、室内熱交換器４で蒸発ガス化して圧縮機１に戻る。室内空気は、室内熱交換器４を通過する際、低温の冷媒と熱交換を行って低温の空気となり室内に供給される。
　冷媒管路２０のうち、圧縮機１、室外熱交換器３および電子式膨張弁２を接続する管路を、圧縮機１から流出した高圧冷媒が流通する高圧冷媒管路２６とする。また、電子式膨張弁２、室内熱交換器４および圧縮機１を接続する管路を、高圧冷媒管路２６よりも低圧の冷媒が流通する低圧冷媒管路２５とする。
　高圧冷媒管路２６には、圧縮機１から吐出された高圧冷媒の一部が流入する高圧制御冷媒通路２１が接続されている。一方、低圧冷媒管路２５には、圧縮機１に吸入される低圧冷媒の一部が流入する低圧制御冷媒通路２２が接続されている。高圧制御冷媒通路２１および低圧制御冷媒通路２２は、容量制御機構６０に連通する制御圧力導入管２３に接続されている。
　高圧制御冷媒通路２１には高圧制御弁８が設けられ、低圧制御冷媒通路２２には低圧制御弁９が設けられている。高圧制御弁８および低圧制御弁９は、いずれも冷媒の流通／非流通を切り換え可能な電磁弁からなる。
　高圧制御弁８と低圧制御弁９は、いずれも制御装置７に接続されており、その開閉は、制御装置７からの指令に基づいて行われる。制御装置７は、高圧制御弁８または低圧制御弁９のうち、いずれか一方を開弁させ、他方を閉弁させる。高圧制御弁８を閉弁させ低圧制御弁９が開弁させた場合は、制御圧力導入管２３に低圧冷媒管路２５を流通する低圧冷媒の一部が流入する。一方、高圧制御弁８を開弁させ低圧制御弁９が閉弁させた場合は、制御圧力導入管２３に高圧冷媒管路２６を流通する高圧冷媒の一部が流入する。
　次に、図１および図２を参照しながら、本実施の形態にかかる圧縮機１、および圧縮機１が備える容量制御機構６０の構成について詳述する。
　図２に示すように、圧縮機１は、圧縮機１の外郭を構成する密閉容器５０を有する。また、圧縮機１は、密閉容器５０の内部に、冷媒を圧縮するための摺動部として、固定渦巻体５４が設けられた固定スクロール５１と、搖動渦巻体５５が設けられた搖動スクロール５２とを備える。固定渦巻体５４と搖動渦巻体５５は互いに噛み合うように組み合わされ、組み合わされた固定渦巻体５４と搖動渦巻体５５によって複数の圧縮室Ｐが構成されている。中心部の圧縮室Ｐは、高圧冷媒管路２６に連通する。
　搖動スクロール５２は、予め定められた一定の速度で固定スクロール５１に対して搖動し、圧縮室Ｐを外側の低圧圧縮室から内側の高圧圧縮室に向かって次第に縮小させる。低圧冷媒管路２５から圧縮室１に流入した冷媒は、図２の実線矢印にて示すように、圧縮室Ｐの外側の低圧圧縮室から圧縮室Ｐに流入し、搖動スクロール５２の搖動に伴って圧縮されながら内側の高圧圧縮室に向かう。その後、吐出路５３を通じて高圧冷媒管路２６に吐出される。
　固定スクロール５１には、圧縮機１の容量を制御する容量制御機構６０が設けられている。容量制御機構６０は、制御圧力導入管２３から低圧冷媒または高圧冷媒のいずれか一方が流入する背圧通路６１と、バイパス弁６４を収容し背圧通路６１に連通する背圧室６２と、バイパス弁６４を弾性支持するコイルスプリング６３と、固定スクロール５１に設けられ、圧縮途中過程の中間圧縮室の冷媒を低圧空間に戻すバイパス通路６５とを含んで構成される。この中間圧縮室はバイパス通路６５の形成位置により任意に決定される。低圧空間は、圧縮機１の内部空間のうち、中間圧縮室より低圧の冷媒が存在する任意の空間である。圧縮室Ｐの外部であってもよいし、中間圧縮室よりも外側の低圧圧縮室であってもよい。なお、本実施の形態では、コイルスプリング６３でバイパス弁６４を弾性支持する例を示しているが、例えばゴム部材など、他の弾性体で代替してもよい。
　上述したバイパス弁６４には、制御圧力導入管２３内の冷媒圧力と中間圧縮室の冷媒圧力とが作用する。背圧通路６１に低圧冷媒が流入すると、制御圧力導入管２３の冷媒圧力の方が中間圧縮室の冷媒圧力よりも低くなり、バイパス弁６４は開弁する。この場合は、中間圧縮室の冷媒の一部がバイパス通路６５を通じて低圧空間に戻される。このように、バイパス弁６４が開弁して中間圧縮室の冷媒の一部が低圧空間に戻される運転モードをアンロードモード（ＵＬ）とする。
　一方、背圧通路６１に高圧冷媒が流入すると、制御圧力導入管２３の冷媒圧力の方が中間圧縮室の冷媒圧力よりも高くなり、バイパス弁６４は閉弁する。この場合は、中間圧縮室の冷媒は全て高圧圧縮室に移送され圧縮された後、吐出路５３に吐出される。このように、バイパス弁６４が閉弁して中間圧縮室の冷媒が全て吐出路５３に吐出される運転モードをフルロードモード（ＦＬ）とする。
　図１に戻り、説明を続ける。低圧冷媒管路２５には、圧縮機１に吸入される冷媒の冷媒温度Ｔｍを検出する冷媒温度センサ１１と冷媒圧力Ｐｍを検出する冷媒圧力センサ１２（特許請求の範囲における圧力検出手段）が設けられている。冷媒温度センサ１１、冷媒圧力センサ１２、高圧制御弁８、低圧制御弁９、電子式膨張弁２、室温センサ１４およびリモコン１５は制御装置７に接続されている。
　制御装置７は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、空気調和装置１０を駆動するための各種プログラムや、関数および固定データ等を記憶している。この制御装置７は、これら関数およびデータ、および各種センサから入力されたデータ等を用いて、各種プログラムを実行し、高圧制御弁８および低圧制御弁９の開閉駆動、電子式膨張弁２の開度調整、およびその他空気調和装置１０の駆動処理を実施する。
　例えば、制御装置７は、冷媒温度センサ１１によって検出された冷媒温度Ｔｍと冷媒圧力センサ１２によって検出された冷媒圧力Ｐｍから、圧縮機１に流入する冷媒の過熱度ＳＨ１を算出し、この算出した過熱度ＳＨ１に基づいて電子式膨張弁２の開度を調整する。
　制御装置７は、算出した過熱度ＳＨ１と予め記憶している閾値ＳＨＴとを比較し、過熱度ＳＨ１と閾値ＳＨＴとの差に応じて電子式膨張弁２の開度を調整する。過熱度ＳＨ１が閾値ＳＨＴよりも大きい場合は過熱度ＳＨ１と閾値ＳＨＴとの差が大きいほど電子式膨張弁２の開度を大きくして、過熱度ＳＨ１を小さくする。過熱度ＳＨ１が閾値ＳＨＴよりも小さい場合は、過熱度ＳＨ１と閾値ＳＨＴとの差が大きいほど電子式膨張弁２の開度を小さくして、過熱度ＳＨ１を大きくする。ＳＨ１が閾値ＳＨＴと等しい場合は、電子式膨張弁２の開度は変更しない。閾値ＳＨＴは、一般に、５～１０℃に設定されるが、この限りではない。
　また、制御装置７は、以下の式（１）を用いて、室温センサ１４の検出温度Ｔｒとユーザがリモコン１５を通じて設定した設定温度Ｔｏとの偏差ΔＴを算出し、この偏差ΔＴに基づいて圧縮機１の運転モードを決定する。
　
　　　ΔＴ＝Ｔｒ－Ｔｏ・・・（１）
　
　制御装置７は、偏差ΔＴの上限値Ｔｕと下限値Ｔｌを記憶しており、偏差ΔＴが上限値Ｔｕ以上であると判断した場合はフルロードモードで圧縮機１を駆動する。一方、偏差ΔＴが下限値Ｔｌ未満である場合と判断した場合は、アンロードモードで圧縮機１を駆動する。これに対して、偏差ΔＴが下限値Ｔｌ以上であり且つ上限値Ｔｕ未満である場合は、運転モードの切り換えを行わず、現状の運転モードで空気調和装置１０を駆動する。
　ところで、運転モードをフルロードモードからアンロードモードに切り換えるためにバイパス弁６４を閉弁状態から開弁状態に切り換えると、圧縮機１からの冷媒排出量が急減するため、低圧冷媒管路２５の冷媒流通量が一時的に急増する。冷媒温度センサ１１および冷媒圧力センサ１２には過熱度ＳＨ１を精度よく検出することを目的としてある程度大きい時定数が設定されているため、運転モードの変更に伴う冷媒流通量の変化の影響が過熱度ＳＨ１の変動として現れるまでには、時間的なずれが発生する。このような時間的なずれが発生すると、冷媒流通量の変化が過熱度ＳＨ１の変動として検出される前に低圧冷媒管路２５の冷媒流通量が室内熱交換器４の熱交換能力を超えて増加し、一部の冷媒が蒸発せずに圧縮機１に流入するいわゆる液バックが発生する恐れがある。
　そこで、本実施の形態では、圧縮機１の運転モードがフルロードモードからアンロードモードに切り換られたことに基づき、すなわちバイパス弁６４が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づき、制御装置７は、電子式膨張弁２の開度を過熱度ＳＨ１に基づいて設定される開度よりも所定開度θａだけ小さい開度に減算補正する制限処理を開始する。なお、所定開度θａは、バイパス弁６４を閉弁状態から開弁状態に切り換えることによる冷媒流通量の増加を抑制するために必要な開度であり、任意に設定される。所定開度θａ減算補正した後の電子式制御弁２の開度が、室内熱交換器４の熱交換能力の下限に相当する量の冷媒を通過させる開度となる値に設定されることが好ましいが、この限りではない。但し、所定開度θａが大きすぎると、圧縮機１内の冷媒圧力が急減し固定渦巻体５４と搖動渦巻体５５が冷媒を介さず直接に接触摺動し、焼き付き等の不具合が発生するおそれがある。このため、所定開度θａは、圧縮機１内の冷媒量を加味して設定されることがより好ましい。
　これに対して、運転モードをアンロードモードからフルロードモードに切り換えるため、バイパス弁６４を開弁状態から閉弁状態に切り換えると、圧縮機１の冷媒吸入量は変化しないにも関わらず、圧縮機１からの冷媒排出量は一時的に急増するため、圧縮機１内の冷媒量は一時的に急減する。圧縮機１内の冷媒量が急減すると、固定渦巻体５４と搖動渦巻体５５とが冷媒を介さず直接に接触摺動し、焼き付き等の不具合が発生するおそれがある。
　そこで、制御装置７は、アンロードモードからフルロードモードに切り換える要求を検出した場合、すなわち運転モードがアンロードモードにあるときに偏差ΔＴが上限値Ｔｕ以上となったことを検出した場合は、電子式膨張弁２の開度を過熱度ＳＨ１に基づいて設定される開度に対して所定開度θｂを加算補正する促進処理を実施した後、圧縮機１の運転モードをフルロードモードに切り換える。なお、所定開度θｂは、バイパス弁６４を開弁状態から閉弁状態に切り換えることによる圧縮機１内の冷媒量の急減を抑制するために必要な開度であり、任意に設定される。例えば、所定開度θｂ加算補正した後の電子式制御弁２の開度が、室内熱交換器４の熱交換能力の上限に相当する量の冷媒を通過させる開度となる値に設定されることが好ましいが、この限りではない。
　次に、図３のフローチャートを参照しながら、本実施の形態における空気調和装置１０の動作について説明する。なお、制御装置７は、同図３のフローチャートと並行して、冷媒温度センサ１１で検出される冷媒温度Ｔｍと冷媒圧力センサ１２で検出される冷媒圧力Ｐｍに基づいて過熱度ＳＨ１を算出し、この過熱度ＳＨ１に基づいて適切な電子式膨張弁２の開度を常時算出するものとする。
　まず、ユーザがリモコン１５を操作して空気調和装置１０のオン制御を実行すると、圧縮機１が駆動を開始する。圧縮機１が駆動されることで、空気調和装置１０による運転が開始される。
　制御装置７は、圧縮機１の駆動が開始されると、まず、上記式（１）に基づいて、室温センサ１４の検出温度Ｔｒとユーザが入力した設定温度Ｔｏとの偏差（ΔＴ）を算出する（ステップＳ１０）。
　次に、制御装置７は、算出した偏差ΔＴが、予め記憶している上限値Ｔｕ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。偏差ΔＴが上限値Ｔｕ未満であると判断する場合（ステップＳ１１；ＮＯ）、偏差ΔＴが下限値Ｔｌ未満であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
　偏差ΔＴが下限値Ｔｌ未満でないと判断する場合（ステップＳ１２；ＮＯ）、すなわち偏差ΔＴが上限値Ｔｕ未満且つ下限値Ｔｌ以上であると判断する場合は、圧縮機１の運転モードの変更は行わない。この場合、制御装置７は、電子式膨張弁２の開度補正を実施しない。
　一方、偏差ΔＴが下限値Ｔｌ未満であると判断する場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、制御装置７は、圧縮機１の運転モードをアンロードモードに切り換える。まず、制御装置７は、圧縮機１の運転モードがフルロードモードにあるか否かを判断する（ステップＳ１３）。
　本実施の形態では、低圧制御弁９が開弁し高圧制御弁８が閉弁している場合、バイパス弁６４が開弁状態にあることとなるため、圧縮機１はアンロードモードにあると判断する。一方、低圧制御弁９が閉弁し高圧制御弁８が開弁している場合、バイパス弁６４が閉弁状態にあることとなるため、圧縮機１はフルロードモードにあると判断する。なお、本実施の形態では、圧縮機１がアンロードモードまたはフルロードモードのいずれにあるかの判断は、低圧制御弁９または高圧制御弁８のいずれが開弁状態にあるかを判断することにより行うが、圧縮機１の運転モードの判断は、他の公知の方法を用いて行うこともできる。例えば、制御圧力導入管２３の冷媒圧力Ｐｍに基づいて判断してもよいし、バイパス弁６４の開閉を感知するセンサを用いてもよいが、これらの方法に限られるものではなく、公知の他の方法を用いることができる。
　圧縮機１の運転モードがフルロードモードにないと判断する場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、すなわち圧縮機１がアンロードモードにあると判断する場合は、運転モードの変更を行わず、電子式膨張弁２の開度補正も実施しない。
　一方、圧縮機１の運転モードがフルロードモードにあると判断する場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、制御装置７は、圧縮機１の運転モードをアンロードモードに切り換え（ステップＳ１４）、制限処理を開始する（ステップＳ１５）。制限処理が開始されると、制御装置７は、過熱度ＳＨ１に基づいて算出した電子式膨張弁２の開度に対して、上述した所定開度θａ減算する開度補正を行い、電子式膨張弁２の開度を補正後の開度に設定する。
　次に、制御装置７は、制限処理を開始してからの経過期間Ｔａが所定期間Ｔ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１６）。所定期間Ｔ１は、冷媒圧力Ｐｍが低下するのに十分な期間であり任意に設定される。例えば、中間圧縮室から低圧空間に戻される冷媒量に相当する量の冷媒が電子式制御弁２を通過するのに必要な期間が好ましいが、この限りではない。
　経過期間Ｔａが所定期間Ｔ１未満であると判断する場合（ステップＳ１６；ＮＯ）は制限処理を継続し、経過期間Ｔａが所定期間Ｔ１以上であると判断する場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、制限処理を終了する（ステップＳ１７）。すなわち、電子式膨張弁２の開度補正を終了する。
　これに対して、偏差ΔＴが上限値Ｔｕ以上であると判断する場合（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、上述した方法で、圧縮機１がアンロードモードにあるか否かを判断する（ステップＳ１８）。
　圧縮機１がアンロードモードにあると判断する場合（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、制御装置７は、偏差ΔＴが上限値Ｔｕ以上であり、且つ運転モードがアンロードモードにあることから、運転モードをアンロードモードからフルロードモードに切り換える切り換え要求があると判断する。
　この際、制御装置７は、運転モードをフルロードモードに切り換えるのに先立って、促進処理を開始する（ステップＳ１９）。促進処理が開始されると、制御装置７は、過熱度ＳＨ１に基づいて算出した電子式膨張弁２の開度に対して、上述した所定開度θｂを加算する開度補正を行い、電子式膨張弁２の開度を補正後の開度に設定する。
　次に、制御装置７は、促進処理を開始してからの経過期間Ｔｂが所定期間Ｔ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。所定期間Ｔ２は、運転モードの変更に伴って圧縮機１からの冷媒吐出量が急増しても、圧縮機１内に不具合が発生しない量の冷媒を圧縮機１内に確保するのに必要な期間であり、任意に設定される。例えば、中間圧縮室から低圧空間に戻される冷媒量に相当する量の冷媒が圧縮室１に貯留されるのに必要な期間が好ましいが、この限りではない。
　経過期間Ｔｂが所定期間Ｔ２未満であると判断する場合（ステップＳ２０；ＮＯ）は促進処理を継続し、経過期間Ｔｂが所定期間Ｔ２以上であると判断する場合（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、促進処理を終了する（ステップＳ２１）。すなわち、電子式膨張弁２の開度補正を終了する。また、圧縮機１の運転モードをフルロードモードに切り換える（ステップＳ２１）。
　一方、圧縮機１がアンロードモードにないと判断する場合（ステップＳ１８；ＮＯ）、すなわち、圧縮機１がフルロードモードにあると判断する場合、圧縮機１の運転モードの変更は行わない。この場合、制御装置７は、電子式膨張弁２の開度補正は実施しない。
　次に、制御装置７は、空気調和装置１０の運転が終了したか否かを判断する（ステップＳ２２）。制御装置７は、空気調和装置１０の運転が終了したと判断する場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、この処理を終了し、空気調和装置１０の運転が継続していると判断する場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、ステップＳ１０に戻ってこの処理を継続する。
　図４に、図３にて説明した処理を行った場合の（ａ）電子式膨張弁２の開度、（ｂ）室温センサ１４の検出温度Ｔｒおよび設定温度Ｔｏ、（ｃ）冷媒圧力センサ１２で検出した冷媒圧力Ｐｍ、（ｄ）圧縮機１の運転モードの各推移についてその一例を示す。
　図４（ａ）には、上述した制限処理および促進処理を実施した場合における電子式膨張弁２の開度の推移の一例を実線にて示し、上述した制限処理および促進処理を実施しない場合における電子式膨張弁２の開度の推移の一例を二点鎖線にて示している。図４（ｂ）には、ユーザがリモコン１５を通じて設定した設定温度Ｔｏの推移の一例を実線にて示し、室温センサ１４による検出温度Ｔｒの推移の一例を一点鎖線にて示す。図４（ｃ）には、上述した制限処理および促進処理を実施した場合における冷媒圧力Ｐｍの推移の一例を実線にて示し、上述した制限処理および促進処理を実施しない場合における冷媒圧力Ｐｍの推移の一例を二点鎖線にて示している。図４（ｄ）には、上述した制限処理および促進処理を実施した場合における圧縮機１の運転モードの推移の一例を実線にて示し、上述した制限処理および促進処理を実施しない場合における圧縮機１の運転モードの推移の一例を二点鎖線にて示している。
　同図４に示すように、設定温度Ｔｏと検出温度Ｔｒとの偏差ΔＴが上限値Ｔｕ以上であると、圧縮機１はフルロードモードで運転される（タイミングｔ０～ｔ１）。
　偏差ΔＴが上限値Ｔｕ未満となった後、さらに下限値Ｔｌ未満となると、制御装置７は、圧縮機１の運転モードをフルロードモードからアンロードモードに切り換える。この際、制御装置７は、過熱度ＳＨ１に基づいて算出される電子式膨張弁２の開度に対して所定角度θａを減算する制限処理を開始する（タイミングｔ１）。この制限処理は、所定期間Ｔ１に渡って継続する（タイミングｔ１～ｔ２）。
　制限処理が実施されると、電子式膨張弁２の開度が低下することに伴い、低圧冷媒管路２５を流通する冷媒量が低下するため、冷媒圧力Ｐｍの一時的な上昇が抑制される。所定期間Ｔ１が経過すると、制御装置７は、制限処理を終了する（タイミングｔ２）。
　その後、設定温度Ｔｏが変更され、偏差ΔＴが上限値Ｔｕ以上になると（タイミングｔ３）、制御装置７は、運転モードの切り換え要求があると判断する。
　この場合、制御装置７は、運転モードをアンロードモードからフルロードモードに切り換えるに先立って、電子式膨張弁２の開度を過熱度ＳＨ１から算出される開度に対して所定開度θｂを加算補正する促進処理を開始する（タイミングｔ３）。この促進処理は、所定期間Ｔ２に渡って継続する（タイミングｔ３～ｔ４）。この間、運転モードはアンロードモードに維持する。
　促進処理が実施されると、電子式膨張弁２の開度の増加に伴い、低圧冷媒管路２５を流通する冷媒量が増加するため、冷媒圧力Ｐｍが増加する（タイミングｔ３～ｔ４）。所定期間Ｔ２が経過すると、制御装置７は、促進処理を終了する（タイミングｔ４）。すなわち、制御装置７は、電子式膨張弁２の開度補正を終了する。また、制御装置７は、圧縮機１の運転モードをアンロードモードからフルロードモードに切り換える。
　上述した実施の形態１によれば、以下に示す効果を奏することができる。
　・バイパス弁６４を閉弁状態から開弁状態に切り換えたことに基づいて、電子式膨張弁２の開度に所定開度θａを減算補正する制限処理を開始するため、圧縮機１の容量の変化が過熱度ＳＨ１の変動に反映される前に、冷媒流通量を低下させることができる。このため、圧縮機１の容量を変更することによる液バックの発生を従来よりも抑制することができる。
　・バイパス弁６４を開弁状態から閉弁状態に切り換える前に、電子式膨張弁２の開度に所定開度θｂを加算補正する促進処理を開始するため、圧縮機１の容量が変化する前に、圧縮機１内に貯留される冷媒量を増加させることができる。このため、圧縮機１内の冷媒量が急減して固定渦巻体５４と搖動渦巻体５５が冷媒を介さずに直接に接触摺動することを抑制することができる。
　・制限処理を所定期間Ｔ１に渡って実施するため、ハンチングの発生を抑制し、より好適に液バックの発生を抑制することができる。
　・促進処理を所定期間Ｔ２に渡って実施するため、ハンチングの発生を抑制し、より好適に固定渦巻体５４と搖動渦巻体５５とが直接に接触摺動することを抑制することができる。
（実施の形態２）
　実施の形態２の空気調和装置１０の制御方法について、先の図１～４の他、更に図５、図６を併せ参照して説明する。なお、特に断りの無い場合、同一符号は同一の構成を示し、実施の形態１と同様の処理については、同一のステップ番号を付すことによりその詳細な説明を適宜割愛する。
　図５は、実施の形態２に係る空気調和装置１０の制御フローチャートである。図５を参照して実施の形態２に係る制御装置７の動作について説明する。図５に示す制御フローチャートは、図３のフローチャートのステップＳ１５～１７を、ステップＳ３０～Ｓ３４に置き換えたものであり、その他のステップについては同様である。そこで、同様の制御内容については説明を省略する。
　制御装置７は、圧縮機１の運転モードをアンロードモードに切り換えた（ステップＳ１４）後、冷媒圧力センサ１２によって検出される冷媒圧力Ｐｍが閾値Ｐ１（特許請求の範囲における第１所定圧力）以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。閾値Ｐ１は、室内熱交換器４の熱交換能力の上限に相当する量の冷媒が通過する場合における冷媒圧力であることが好ましい。
　制御装置７は、冷媒圧力Ｐｍが閾値Ｐ１未満であると判断する場合（ステップＳ３０；ＮＯ）、運転モードをアンロードモードに切り換えてからの経過期間Ｔｃが所定期間Ｔ３以上である否かを判断する（ステップＳ３１）。所定期間Ｔ３は、圧縮機１の運転モードをアンロードモードに切り換えた後、一時的に増加した吸入圧力が定常状態に戻るために必要な期間であり、任意に設定される。中間圧縮室から低圧空間に戻される冷媒量に相当する量の冷媒が電子式制御弁２を通過する期間とすることが好ましいが、この限りではない。
　アンロードモードに切り換えた後の経過期間Ｔｃが所定期間Ｔ３未満であると判断する場合（ステップＳ３１；ＮＯ）、ステップＳ３０に戻る。一方、アンロードモードに切り換えてからの経過期間Ｔｃが所定期間Ｔ３以上であると判断する場合（ステップＳ３１；ＹＥＳ）、この処理を一旦終了する。
　これに対して、冷媒圧力Ｐｍが閾値Ｐ１以上であると判断する場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、制限処理を開始する（ステップＳ３２）。そして、制限処理開始後の経過期間Ｔａが所定期間Ｔ１以上であるか否かを判断し（ステップＳ３３）、制限処理開始後の経過期間Ｔａが所定期間Ｔ１以上と判断する場合（ステップＳ３３；ＮＯ）、ステップＳ３３に戻り、制限処理開始後の経過期間Ｔａが所定期間１以上と判断する場合（ステップＳ３３；ＹＥＳ）、この制限処理を終了する（ステップＳ３４）。
　図６に、図５にて説明した処理を行った場合の（ａ）電子式膨張弁２の開度、（ｂ）室温センサ１４の検出温度Ｔｒおよび設定温度Ｔｏ、（ｃ）冷媒圧力センサ１２で検出した冷媒圧力Ｐｍ、（ｄ）圧縮機１の運転モードの各推移についてその一例を示す。
　図６（ａ）には、上述した制限処理および促進処理を実施した場合における電子式膨張弁２の開度の推移の一例を実線にて示し、上述した制限処理および促進処理を実施しない場合における電子式膨張弁２の開度の推移の一例を二点鎖線にて示している。図６（ｂ）には、ユーザがリモコン１５を通じて設定した設定温度Ｔｏの推移の一例を実線にて示し、室温センサ１４による検出温度Ｔｒの推移の一例を一点鎖線にて示す。図６（ｃ）には、上述した制限処理および促進処理を実施した場合における冷媒圧力Ｐｍの推移の一例を実線にて示し、上述した制限処理および促進処理を実施しない場合における冷媒圧力Ｐｍの推移の一例を二点鎖線にて示している。図６（ｄ）には、上述した制限処理および促進処理を実施した場合における圧縮機１の運転モードの推移の一例を実線にて示し、上述した制限処理および促進処理を実施しない場合における圧縮機１の運転モードの推移の一例を二点鎖線にて示している。
　同図６に示されるように、圧縮機１がフルロードモードで運転された（タイミングｔ０～ｔ１）後、運転モードをフルロードモードからアンロードモードに切り換える（タイミングｔ１）と、制御装置７は、所定期間Ｔ３に渡って、冷媒圧力Ｐｍを監視する（タイミングｔ１～ｔ７）。冷媒圧力Ｐｍが閾値Ｐ１以上となると、制御装置７は、過熱度ＳＨ１に基づいて算出される電子式膨張弁２の開度に対して所定開度θａを減算補正する制限処理を開始する（タイミングｔ５）。この制限処理は、所定期間Ｔ１に渡って継続する（タイミングｔ５～ｔ６）。
　本実施の形態においては、実施の形態１で説明した効果と同様の効果を奏することに加えて、以下の効果を奏する。
　・冷媒圧力Ｐｍが閾値Ｐ１以上となったと判断する場合、制限処理を開始し、冷媒圧力Ｐｍが閾値Ｐ１未満と判断する場合は、制限処理を開始しない。このため、冷媒圧力Ｐが、十分に低いにも関わらず制限処理が開始され、循環する冷媒量が過度に減少することを抑制することができる。従って、冷房能力の低下を抑制することができる。
　（実施の形態３）
　実施の形態３の空気調和装置１０の制御方法について、先の図１～３の他、更に図７を併せ参照して説明する。なお、特に断りの無い場合、同一符号は同一の構成を示し、実施の形態１と同様の処理については、同一のステップ番号を付すことによりその詳細な説明を適宜割愛する。
　図７は、実施の形態３に係る空気調和装置１０の制御フローチャートの説明図である。図７を参照して実施の形態３に係る制御装置７の動作について説明する。図７に示す制御フローチャートは、図３のフローチャートに、空気調和装置１０の起動時の処理（ステップＳ１～３）を追加したものであり、その他のステップについては同様である。そこで、同様の制御内容については説明を省略する。
　空気調和装置１０の起動時、圧縮機１内の冷媒は低温状態にあるため、冷媒が圧縮機１の潤滑油に溶け込みやすい状態にある。圧縮機１内で潤滑油に冷媒が多く溶け込んでいると、圧縮機１の起動時に圧縮機１内が減圧されることによって潤滑油内の冷媒が急激に蒸発するいわゆるオイルフォーミングが発生するおそれがある。オイルフォーミングが発生すると、圧縮機１内で泡状となった潤滑油が圧縮機１の外部に排出されてしまう恐れがある。
　そこで、本実施の形態では、空気調和装置１０の起動時に電子式膨張弁２の開度を所定開度θｃ（特許請求の範囲における起動時開度）に固定することで、起動時における圧縮機１への冷媒流入量を増加させ、圧縮機１内の圧力の低下を抑制する。また、空気調和装置１０の起動時における圧縮機１の運転モードをアンロードモードとし、圧縮機１からの冷媒排出量を低下させることで、更に好適に圧縮機１内の圧力の低下を抑制する。
　図７を参照しながら、本実施の形態における空気調和装置１０の起動時の処理について説明する。制御装置７は、圧縮機１の運転が開始され、空気調和装置１０の運転が開始されると、電子式膨張弁２の開度を予め定められた所定開度θｃに固定する（ステップＳ１）。所定開度θｃは、圧縮機１の起動時に圧縮機１から冷媒が吐出されることで圧縮機１内が減圧されても、オイルフォーミングが発生しない量の冷媒を圧縮機１内に供給するのに必要な開度であり、任意に設定される。電子式膨張弁２がとり得る最大の開度であることが最も好ましい。
　次に、制御装置７は、圧縮機１の運転モードをアンロードモードとする（ステップＳ２）。その後、制御装置７は、空気調和装置１０の運転が開始されてからの経過期間Ｔｄが所定期間Ｔ４以上であるか否かを判断する（ステップＳ３）。所定期間Ｔ４は、空気調和装置１０の起動が完了し、定常状態に移行するのに必要な期間である。例えば、空気調和装置１０の起動後、過熱度ＳＨ１が一定の範囲に収束するのに必要な期間を予め求めて測定し、この期間を所定期間Ｔ４とすることができる。または、圧縮機１から排出された冷媒が、冷媒管路２０を循環して再び圧縮機１に戻ってくるまでの期間を予め測定し、この期間を所定期間Ｔ４とすることができる。
　空気調和装置１０の運転が開始されてからの経過期間Ｔｄが所定期間Ｔ４未満であると判断する場合（ステップＳ３；ＮＯ）、ステップＳ３に戻る。一方、空気調和装置１０の運転が開始されてからの経過期間Ｔｄが所定期間Ｔ４以上であると判断する場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進む。
　本実施の形態においては、実施の形態１、２で説明した効果と同様の効果を奏することに加えて、以下の効果を奏する。
　・空気調和装置１０の起動時に、電子式膨張弁２の開度を所定開度θｃに固定するとともに、圧縮機１の運転モードをアンロードモードとするため、空気調和装置１０の起動時における圧縮機１内の圧力低下を抑制することができる。従って、空気調和装置１０の起動時における液バックおよびオイルフォーミングの発生を抑制することができる。
（実施の形態４）
　実施の形態４の空気調和装置１０を、図８、図９を用いて説明する。この実施の形態４では、実施の形態１または２で説明した空気調和装置１０を鉄道車両に適用した例について説明する。なお、特に断りの無い場合、同一符号は同一の構成を示し、実施の形態１または２と同様の処理については、同一のステップ番号を付すことによりその詳細な説明を適宜割愛する。
　同図８に、本実施の形態における空気調和装置１０が搭載された車両７０の外観図を示す。同図８には、空気調和装置１０を車両の屋根上に設置した場合を示しているが、空気調和装置１０は、車両の床下に設置してもよい。
　図９に示すように、本実施の形態では、圧縮機１の軸心が水平面に対して傾斜角度Ａ傾斜するように、吐出側を上側にして傾けて配置されている。傾斜角度Ａは、０°～１５°が好ましく、０°～１０°がより好ましく、０°～５°が最も好ましい。
　鉄道車両に空気調和装置１０を搭載するにあたっては、設置するスペースに限りがあり、特に高さ方向に空間の余裕がない事例が多い。このため、空気調和装置１０の低背化が要求される。
　一方、圧縮機１の内部には、固定渦巻体５４や搖動渦巻体５５等を潤滑する潤滑油３１が貯留されている。低背化を図るため、圧縮機１の軸心が水平面に対して平行に設置された場合、潤滑油３１が圧縮冷媒とともに冷媒管路２０に流出するおそれがある。また、液バックが発生した場合も同様に、潤滑油３１が冷媒管路２０に流出するおそれがある。
　この点、本実施の形態では、圧縮機１の軸心を水平面に対して傾斜角度Ａ傾斜するように配置しているため、水平面に対して平行に設置された場合よりも、潤滑油の流出を抑制することができる。また、上記各実施の形態１～３で説明したように、電子式制御弁２の制御を通じて液バックの発生を抑制することができるため、好適に潤滑油の流出を抑制することができる。
　本実施の形態においては、実施の形態１～３で説明した効果と同様の効果を奏することに加えて、以下の効果を奏する。
　・本実施の形態によれば、空気調和装置１の低背化を図ることができるとともに潤滑油３１の流出を抑制することができる。
（その他の実施の形態）
　・図１０に示すように、本実施の形態における空気調和装置１０は、室内熱交換器４から圧縮機１につながる冷媒管路２０の途中に設けられたアキュムレータ２８と、冷媒流路を切り換える四方弁２９と、圧縮機１から吐出された冷媒を圧縮機１の流入側にバイパスするホットガスバイパス２７と、ホットガスバイパス路２７の流通／非流通を切り換える電磁弁３２とを備えるものとすることができる。
　本実施の形態では、暖房運転時、冷媒は、四方弁２９の切り換により、圧縮機１で圧縮されて高温高圧のガス状となり、室内熱交換器４で凝縮液化した後、電子式膨張弁２で膨張され、減圧されることで低温低圧の二相状態となり、室外熱交換器３で蒸発ガス化して、アキュムレータ２８を通って圧縮機１に戻る。車内空気は、室内熱交換器を通過する際、高温の冷媒と熱交換を行い、高温の空気となり、車内に供給される。冷房時と暖房時においては、上述したように、冷媒回路内の冷媒の流れ方向が異なるだけであり、その構成と動作は同一である。
　本実施の形態によれば、潤滑油が圧縮機１から流出した場合であっても、ホットガスバイパス路２７を流通して再び圧縮機１に流入するため、圧縮機１における潤滑油の枯渇を抑制することができる。また、液状の冷媒はアキュムレータに貯留されるため、液バックの発生をより効果的に抑制することができる。
　なお、上記各実施の形態では、検出温度Ｔｒから設定温度Ｔｏを減算した値をΔＴとしていたが、本実施の形態では、検出温度Ｔｒから設定温度Ｔｏを減算した値の絶対値を偏差ΔＴとすることが好ましい。
　・上記各実施の形態では、高圧制御弁８および低圧制御弁９を、冷媒の流通／非流通を切り換える電磁弁からなるものとしたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、高圧制御弁８および低圧制御弁９を開度調整が可能な電動弁からなるリニア弁としてもよい。
　・上記実施の形態では、圧縮機１に流入する冷媒の温度と圧力に基づいて過熱度ＳＨ１を算出するものとしたが、本発明はこれに限られるものではない。室内熱交換器４の入口部分と出口部分に温度センサを設け、これら温度センサの検出温度に基づいて過熱度ＳＨ１を算出してもよい。この場合であっても、上記各実施の形態で説明した効果と同様の効果を奏することができる。
　・上記実施の形態３では、鉄道車両に搭載される例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、家屋、ビル、倉庫、自動車などに設置されるものであってもよい。これらの場合であっても、上記実施の形態３で説明した効果と同様の効果を奏することができる。
　・上記各実施の形態の制限処理では、過熱度ＳＨ１に基づいて設定される電子制御弁２の開度に予め定められる所定開度θａを減算補正するようにしたが、本発明の制限処理はこれに限られるものではなく、電子式膨張弁２の開度を過熱度ＳＨ１に基づいて設定される開度より小さくするものであればよい。例えば、電子式膨張弁２がとり得る最小開度としてもよいし、制限処理の開始時の冷媒圧力Ｐｍが大きいときほど、所定開度θａを大きくしてもよい。または、制限処理を実行している間、冷媒圧力Ｐｍを監視し、この監視結果に基づいて所定開度θａを調整してもよい。
　・上記各実施の形態の制限処理は、予め定められた所定期間Ｔ１継続した後、終了するようにしたが、本発明における制限処理の実施期間は、所定期間Ｔ１に限られるものではなく、適宜変更することができる。例えば、制限処理の開始時の冷媒圧力Ｐｍが大きいほど、所定期間Ｔ１を長い期間に設定してもよい。または、冷媒圧力Ｐｍが所定の冷媒圧力Ｐ２まで低下したことをもって制限処理を終了してもよい。冷媒圧力Ｐ２は、低圧冷媒管路２５を、室内熱交換器４の熱交換能力の上限に相当する量の冷媒が通過する場合における冷媒圧力とすることが好ましい。
　・上記各実施の形態の促進処理では、過熱度ＳＨ１に基づいて設定される電子制御弁２の開度に予め定められる所定開度θｂを加算補正するようにしたが、本発明の促進処理はこれに限られるものではなく、電子式膨張弁２の開度を過熱度ＳＨ１に基づいて設定される開度より大きくするものであればよい。例えば、電子式膨張弁２がとり得る最大開度としてもよいし、促進処理の開始時の冷媒圧力Ｐｍが小さいときほど所定開度θｂを小さくしてもよい。または、促進処理を実行している間、冷媒圧力Ｐｍを監視し、この監視結果に基づいて所定開度θｂを調整してもよい。
　・上記各実施の形態の促進処理は、予め定められた所定期間Ｔ２継続した後、終了するようにしたが、本発明における促進処理の実施期間は、所定期間Ｔ２に限られるものではなく、適宜変更することができる。例えば、促進処理の開始時の冷媒圧力Ｐｍが小さいときほど、所定期間Ｔ２を長い期間に設定してもよい。または、または、冷媒圧力Ｐｍが予め定めた冷媒圧力Ｐ３まで上昇したことをもって制限処理を終了してもよい。
　１　圧縮機、２　電子式膨張弁、３　室外熱交換器、４　室内熱交換器、７　制御装置、８　高圧制御弁、９　低圧制御弁、１０　空気調和装置、１１　冷媒温度センサ、１２　冷媒圧力センサ、１４　室温センサ、１５　リモコン、２０　冷媒管路、２１　高圧制御冷媒通路、２２　低圧制御冷媒通路、２３　制御圧力導入管、２５　　低圧冷媒管路、２６　高圧冷媒管路、２７　ホットガスバイパス路、２８　アキュムレータ、２９　四方弁、３２　電磁弁、５０　密閉容器、５１　固定スクロール、５２　搖動スクロール、５３　吐出路、５４　固定渦巻体、５５　搖動渦巻体、６０　容量制御機構、６１　背圧通路、６２　背圧室、６３　コイルスプリング、６４　バイパス弁、６５　バイパス通路。

Claims (7)

  1. 　圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路を有する空気調和装置であって、
    　前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路と、
    　前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
    　冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置とを備え、
    　前記制御装置は、前記バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御にて設定される値よりも小さい値に補正する制限処理を開始する
    　ことを特徴とする空気調和装置。
  2. 　請求項１に記載の空気調和装置であって、
    　前記制御装置は、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力を検出する圧力検出手段を含み、前記圧力検出手段の検出結果が第１所定圧力以上であることを前記制限処理の開始条件とする
    　ことを特徴とする空気調和装置。
  3. 　圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路を有する空気調和装置であって、
    　前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間と連通するバイパス通路と、
    　前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
    　冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御を実施する制御装置とを備え、
    　前記制御装置は、前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える切り換え要求を検出すると、前記電子膨張弁の開度を前記過熱度制御にて設定される値よりも大きい値に補正する促進処理を開始し、その後、前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える
    　ことを特徴とする空気調和装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の空気調和装置であって、
    　前記圧縮機の起動時には、前記電子式膨張弁の開度を起動時開度に設定し、前記バイパス弁を開状態に設定する
    　ことを特徴とする空気調和装置。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の空気調和装置を車両に搭載した鉄道車両用空気調和装置であって、
    　前記圧縮機が水平面に対して傾斜して配置される
    　ことを特徴とする鉄道車両用空気調和装置。
  6. 　圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路と、
    　前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間とを連通するバイパス通路と、
    　前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
    　を備えた空気調和装置の制御方法であって、
    　冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御工程と、
    　前記バイパス弁が閉弁状態から開弁状態に切り換えられたことに基づいて、前記電子式膨張弁の開度を前記過熱度制御工程にて設定される値よりも小さい値に補正する制限工程と、
    　を備えたことを特徴とする空気調和装置の制御方法。
  7. 　圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および電子式膨張弁を冷媒管路で接続した冷媒回路と、
    　前記圧縮機の圧縮途中の冷媒が存在する中間圧縮室と、前記中間圧縮室の冷媒より低圧の冷媒が存在する低圧空間と連通するバイパス通路と、
    　前記バイパス通路を開閉するバイパス弁と、
    　を備えた空気調和装置の制御方法であって、
    　冷媒の過熱度に基づいて前記電子式膨張弁の開度を設定する過熱度制御工程と、
    　前記バイパス弁を開弁状態から閉弁状態に切り換える切り換え要求を検出すると、前記電子膨張弁の開度を前記過熱度制御工程にて設定される値よりも大きい値に補正する促進工程と、
    　を備えたことを特徴とする空気調和装置の制御方法。
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