WO2019017084A1

WO2019017084A1 - 冷凍サイクル装置

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Abstract

冷凍サイクル装置（１）は、圧縮機（７）の吐出圧力を検知する高圧圧力検知器（２５）と、圧縮機（７）の吸込圧力を検知する低圧圧力検知器（２６）と、蒸発器の入口の冷媒の温度を検知する第一温度検知器（２１）と、圧縮機（７）の吸込み側の温度を検知する第二温度検知器（２２）と、高圧圧力検知器（２５）と低圧圧力検知器（２６）との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値よりも大きい場合には、第二温度検知器（２２）と第一温度検知器（２１）との検知温度の差異に基づいて電子膨張弁（８）を開く、または閉じることによって電子膨張弁（８）の開度を調整し、検知圧力の差異が閾値以下の場合には、電子膨張弁（８）を開くことを禁じ、第二温度検知器（２２）と第一温度検知器（２１）との検知温度の差異に基づいて電子膨張弁８を閉じることによって電子膨張弁（８）の開度を調整する制御部（１５）と、を備えている。

Description

冷凍サイクル装置

　本発明に係る実施形態は、冷凍サイクル装置に関する。

　油分離器からアキュムレータに冷凍機油を流すバイパス回路に設けられる油循環量調整用膨張弁を備える冷凍サイクル装置が知られている。この従来の冷凍サイクル装置は、圧縮機の吐出側に設けられる吐出圧力検出手段と、吸入側に設けられる吸入圧力検出手段と、を備えている。従来の冷凍サイクル装置は、それぞれの圧力検出手段の信号を基に圧縮機の吐出側と吸入側との圧力差を演算し、この演算結果を基に油循環量調整用膨張弁の開度を制御する。

　従来の冷凍サイクル装置は、吐出側と吸入側との圧力差に応じて油循環量調整用膨張弁の開度を調整し、（バイパス回路を流れる冷凍機油の循環量）＞（アキュムレータから圧縮機に戻る油単体の循環量）をぎりぎり満足する状態を常に保ち、冷凍サイクルの能力を低下させることなく冷凍サイクルの効率を常に最大にする。

特開２００９－２２８９７６号公報

　ところで、所謂チラー（chiller）のような冷凍サイクル装置がある。この種の冷凍サイクル装置では、その始動の過渡期や、例えば、利用側の要求水温と外気温との差が極めて大きい状況のような使用環境の過酷さによって、冷凍サイクル装置が使用範囲を一時的に逸脱したり、圧縮機の回転数の急激な変更にともなう圧縮機の吐出圧力と吸込圧力との差、つまり圧力差が圧縮機の使用範囲を逸脱したりする。このような圧縮機の使用範囲の逸脱は、圧縮機の寿命を著しく短縮したり、圧縮機の損傷を誘引したりするので好ましくない。

　そこで、本発明は、圧縮機の吐出圧力と吸込圧力との圧力差が圧縮機の使用範囲から逸脱しそうな状況、および逸脱した状況において速やかに適正な使用範囲へ制御可能な冷凍サイクル装置を提案する。

　前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器と、電子膨張弁と、蒸発器と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記電子膨張弁、および前記蒸発器を接続して冷媒を流通させる冷媒配管と、前記圧縮機と前記凝縮器との間の前記冷媒配管に設けられて前記圧縮機の吐出圧力を検知する高圧圧力検知器と、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒配管に設けられて前記圧縮機の吸込圧力を検知する低圧圧力検知器と、前記蒸発器の入口の前記冷媒の温度を検知する第一温度検知器と、前記蒸発器から前記圧縮機の間の前記冷媒配管に設けられて前記圧縮機の吸込み側の温度を検知する第二温度検知器と、前記高圧圧力検知器と前記低圧圧力検知器との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値よりも大きい場合には、前記第二温度検知器と前記第一温度検知器との検知温度の差異に基づいて前記電子膨張弁を開く、または閉じることによって前記電子膨張弁の開度を調整し、前記検知圧力の差異が前記閾値以下の場合には、前記電子膨張弁を開くことを禁じ、前記第二温度検知器と前記第一温度検知器との検知温度の差異に基づいて前記電子膨張弁を閉じることによって前記電子膨張弁の開度を調整する制御部と、を備えている。

　本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の前記制御部は、前記検知圧力の差異が前記閾値以下の場合には、前記検知圧力の差異が小さいほど前記電子膨張弁の開度の調整を要するか否かの判定をより短い時間間隔で行うことが好ましい。

　また、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の前記制御部は、前記検知圧力の差異が前記閾値以下の場合には、前記検知圧力の差異が小さいほど前記電子膨張弁の開度をより大きく閉じることが好ましい。

　本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の前記検知圧力の差異は、（前記高圧圧力検知器の検知圧力）－（前記低圧圧力検知器の検知圧力）が負値の場合には、前記高圧圧力検知器の検知圧力と前記低圧圧力検知器の検知圧力との差の絶対値であることが好ましい。

本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置のブロック図。本実施形態に係る冷凍サイクル装置の圧力差に基づく電子膨張弁の閉制御における判定値を示す図。

　本発明に係る冷凍サイクル装置の実施形態について、図１から図２を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号を付している。

　図１は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置のブロック図である。

　図１に示すように、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、例えば所謂チラー（chiller）である。冷凍サイクル装置１は、冷凍サイクル装置１を循環する冷媒と空気との間で熱交換を行う、空気熱交換器としての第一熱交換器５と、冷凍サイクル装置１を循環する冷媒と利用側１００を流通する水やブライン（brine）との間で熱交換を行う、水熱交換器としての第二熱交換器６と、を備えている。なお、冷凍サイクル装置１は、空気調和機であっても良い。

　冷凍サイクル装置１は、圧縮機７と、第一熱交換器５と、電子膨張弁８と、第二熱交換器６と、第一熱交換器５、第二熱交換器６、圧縮機７、および電子膨張弁８を接続して冷媒を流通させる冷媒配管９と、を備えている。

　また、冷凍サイクル装置１は、圧縮機７から吐出される冷媒を第一熱交換器５および第二熱交換器６の一方へ送り、かつ第一熱交換器５および第二熱交換器６の他方を通過した冷媒を再び圧縮機７へ吸い込ませる四方弁１１と、四方弁１１と圧縮機７との間の冷媒配管９に設けられるアキュムレータ１２と、電子膨張弁８と第二熱交換器６との間の冷媒配管９に設けられる消音器１３と、を備えている。

　第一熱交換器５および第二熱交換器６は、例えばフィンアンドチューブ型である。第一熱交換器５は、冷凍サイクル装置１を冷却運転する際、凝縮器として機能し、冷凍サイクル装置１を加熱運転する際、蒸発器として機能する。第二熱交換器６は、冷凍サイクル装置１を冷却運転する際、蒸発器として機能し、冷凍サイクル装置１を加熱運転する際、凝縮器として機能する。なお、冷却運転中の冷凍サイクル装置１は、利用側１００を流通する水やブライン等の流体を第二熱交換器６で冷却し、加熱運転中の冷凍サイクル装置１は、利用側１００を流通する水やブライン等の流体を第二熱交換器６で加熱する。ここで、利用側１００を流通する流体は、水やブライン等の流体の他にも洗浄液や油等の種々の液体であってもよく、その他の流体であってもよい。

　圧縮機７は、冷媒を圧縮し、昇圧して吐出する。圧縮機７は、例えば公知のインバータ制御によって運転周波数を変更可能なものであっても良いし、運転周波数を変更できないものであっても良い。

　電子膨張弁８は、例えばＰＭＶ（Pulse Motor Valve）である。電子膨張弁８は、弁の開度を調節できる。図示は省略するが、電子膨張弁８は、例えば、貫通孔を有する弁本体と、貫通孔に対して進退可能なニードルと、ニードルを進退させる動力源と、を備えている。電子膨張弁８は、貫通孔をニードルで塞いだとき、冷媒配管９の冷媒の流通を止める（遮断する）。このとき、電子膨張弁８は閉じた状態になり、電子膨張弁８の開度は最も小さい。一方、電子膨張弁８は、ニードルが貫通孔から最も離れたとき、冷媒配管９の冷媒が最も流れやすい。このとき、電子膨張弁８は開いた状態になり、電子膨張弁８の開度は最も大きい。

　動力源は、例えば、ステッピングモータである。ステッピングモータに入力されるパルス数が０パルスのとき、電子膨張弁８は閉じた状態になる。ステッピングモータに入力されるパルス数が最大パルスのとき、電子膨張弁８は完全に開いた状態になる。最大パルス数は、例えば数百パルスである。本実施形態では、最大パルス数を５００パルスとする。

　冷媒配管９は、圧縮機７、四方弁１１、第一熱交換器５、電子膨張弁８、および第二熱交換器６を順次に接続している。冷媒配管９は、圧縮機７の吐出側と四方弁１１とを繋ぐ第一冷媒配管９ａと、圧縮機７の吸込側と四方弁１１とを繋ぐ第二冷媒配管９ｂと、四方弁１１と第一熱交換器５とを繋ぐ第三冷媒配管９ｃと、第一熱交換器５と第二熱交換器６とを繋ぐ第四冷媒配管９ｄと、第二熱交換器６と四方弁１１とを繋ぐ第五冷媒配管９ｅと、を含んでいる。電子膨張弁８および消音器１３は、第四冷媒配管９ｄの途中に設けられている。

　四方弁１１は、冷媒配管９を流れる冷媒の向きを切替える。冷凍サイクル装置１を加熱運転（図１中、実線で示す冷媒の流れ）して利用側１００の水温を上昇させるとき、四方弁１１は、第一冷媒配管９ａから第五冷媒配管９ｅへ冷媒を流通させ、かつ第三冷媒配管９ｃから第二冷媒配管９ｂへ冷媒を流通させる。冷凍サイクル装置１を冷却運転（図１中、破線で示す冷媒の流れ）して利用側１００の水温を下降させるとき、四方弁１１は、第一冷媒配管９ａから第三冷媒配管９ｃへ冷媒を流通させ、かつ第五冷媒配管９ｅから第二冷媒配管９ｂへ冷媒を流通させる。

　また、冷凍サイクル装置１は、電子膨張弁８、四方弁１１に信号線（図示省略）を介して電気的に接続される制御部１５を備えている。制御部１５は、運転周波数を変更可能な圧縮機７に接続されていても良い。

　制御部１５は、中央演算処理装置（図示省略）と、中央演算処理装置が実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）と、を備えている。制御部１５は、各種制御プログラムを補助記憶装置から主記憶装置へ読み込み、主記憶装置に読み込まれた各種制御プログラムを中央演算処理装置で実行する。

　制御部１５は、利用側１００の要求に基づいて四方弁１１の状態を切り替えて、冷凍サイクル装置１の冷却運転と加熱運転とを切り替える。

　冷却運転の際（図１中、破線で示す冷媒の流れ）、冷凍サイクル装置１は、圧縮された高温高圧の冷媒を圧縮機７から吐出し、四方弁１１を介してこの冷媒を第一熱交換器５へ送る。第一熱交換器５は、空気とチューブ内を通る冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を冷却して高圧の液状態にする。つまり、冷却運転時、第一熱交換器５は、凝縮器として機能する。第一熱交換器５を通過した冷媒は、電子膨張弁８を通過して減圧され低圧の気液二相冷媒になって第二熱交換器６に到達する。第二熱交換器６は、利用側１００の水とチューブ内を通る冷媒との間で熱交換を行い、水を冷却する。このとき、第二熱交換器６は、冷媒を蒸発させて気体状態にする蒸発器として機能する。第二熱交換器６を通過した冷媒は、圧縮機７へ吸い込まれて戻る。

　他方、加熱運転の際（図１中、実線で示す冷媒の流れ）、冷凍サイクル装置１は、四方弁１１を反転させて冷凍サイクルに冷却時の冷媒の流れと逆向きの冷媒の流れを生じさせ、第二熱交換器６を凝縮器として機能させ、第一熱交換器５を蒸発器として機能させる。

　なお、冷凍サイクル装置１は、四方弁１１を備えない、冷却専用のものであってもよい。この場合、圧縮機７の吐出側は冷媒配管９を通じて第一熱交換器５に接続され、圧縮機７の吸込側は冷媒配管９を通じて第二熱交換器６に接続される。

　冷凍サイクル装置１は、蒸発器の入口の冷媒の温度を検知する第一温度検知器２１と、蒸発器から圧縮機７の間の冷媒配管９に設けられて圧縮機７の吸込み側の温度を検知する第二温度検知器２２と、を備えている。第一温度検知器２１および第二温度検知器２２は、信号線（図示省略）を介して制御部１５に接続されている。第一温度検知器２１および第二温度検知器２２の検知結果は、信号線を介して制御部１５に送信される。

　第一温度検知器２１は、冷却運転における蒸発器、つまり第二熱交換器６の入口の冷媒の温度を検知する冷却運転用第一温度検知器２３ａと、加熱運転における蒸発器、つまり第一熱交換器５の入口の冷媒の温度を検知する加熱運転用第一温度検知器２３ｂと、を含んでいる。

　第二温度検知器２２は、第二冷媒配管９ｂに設けられている。第二温度検知器２２は、蒸発器の出口側の冷媒の温度を検知している。つまり、第二温度検知器２２は、冷却運転において第二熱交換器６から圧縮機７へ戻る冷媒の温度を検知し、加熱運転において第一熱交換器５から圧縮機７へ戻る冷媒の温度を検知する。

　制御部１５は、第一温度検知器２１の検知温度と第二温度検知器２２の検知温度との差異、つまり温度差が予め定める温度差設定範囲に収まるよう、電子膨張弁８の開度を調整する。この制御を「温度差に基づく電子膨張弁８の開閉制御」と呼ぶ。温度差設定範囲は、第一熱交換器５が晒される外気温、利用側１００から要求される水温、つまり冷凍サイクル装置１の設定温度、および圧縮機７の回転数に関係づけられている。

　また、冷凍サイクル装置１は、第一冷媒配管９ａに設けられて圧縮機７の吐出圧力を検知する高圧圧力検知器２５と、第二冷媒配管９ｂに設けられて圧縮機７の吸込圧力を検知する低圧圧力検知器２６と、を備えている。高圧圧力検知器２５および低圧圧力検知器２６は、信号線（図示省略）を介して制御部１５に接続されている。高圧圧力検知器２５および低圧圧力検知器２６の検知結果は、信号線を介して制御部１５に送信される。

　高圧圧力検知器２５は、圧縮機７と凝縮器（冷却運転における第一熱交換器５であり、加熱運転における第二熱交換器６）との間の冷媒配管９に設けられている。

　低圧圧力検知器２６は、蒸発器（冷却運転における第二熱交換器６であり、加熱運転における第一熱交換器５）と圧縮機７との間の冷媒配管９に設けられている。低圧圧力検知器２６は、アキュムレータ１２と圧縮機７とを繋ぐ冷媒配管９に設けられている。

　ところで、冷凍サイクル装置１の始動の過渡期や、例えば、利用側１００の要求水温と外気温との差が極めて大きい状況のような使用環境の過酷さによって、冷凍サイクル装置１では、冷凍サイクル装置１が使用範囲を一時的に逸脱したり、圧縮機７の回転数の急激な変更にともなう圧縮機７の吐出圧力と吸込圧力との差、つまり圧力差が圧縮機７の使用範囲から逸脱したりしてしまう。

　そこで、冷凍サイクル装置１の制御部１５は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異に基づいて電子膨張弁８の開閉を制御する。この制御を「圧力差に基づく電子膨張弁８の閉制御」と呼ぶ。

　図２は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置の圧力差に基づく電子膨張弁の閉制御における判定値を示す図である。

　図２に示すように、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１の制御部１５は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異、つまり圧力差ΔＰと、圧縮機７の回転数との関係に基づいて、電子膨張弁８の開閉を制御する。

　図２の実線Ａは、基準値である。圧力差ΔＰが基準値以上であれば、圧縮機７は、適正な使用範囲で運転することが可能である。換言すると、基準値Ａは、圧縮機７を適正な使用範囲で運転することが可能なように設定されている。

　図２の破線Ｂは、基準値に対して例えば２０パーセントから３０パーセント高く、好ましくは２５パーセント高い。この破線Ｂを基準値＋αと呼ぶ。図２の破線Ｃは、基準値に対して例えば２０パーセントから３０パーセント低く、好ましくは２５パーセント低い。この破線Ｃを基準値－βと呼ぶ。α値とβ値とは同じであっても良いし、異なっていても良い。α値とβ値とは、圧縮機７の使用範囲、冷凍サイクル装置１に求められるシステム条件、余裕度などを考慮して設定される。

　圧力差ΔＰが基準値－β（破線Ｃ）以下の範囲を領域Ａと呼ぶ。圧力差ΔＰが基準値－β（破線Ｃ）より大きく、かつ基準値（実線Ａ）以下の範囲を領域Ｂと呼ぶ。圧力差ΔＰが基準値（実線Ａ）より大きく、かつ基準値＋α（破線Ｂ）以下の範囲を領域Ｃと呼ぶ。圧力差ΔＰが基準値＋α（破線Ｂ）より高い範囲を領域Ｄと呼ぶ。

　そして、制御部１５は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値（基準値＋α、破線Ｂ）よりも大きい場合（つまり領域Ｄの場合）には、第二温度検知器２２と第一温度検知器２１との検知温度の差異に基づいて電子膨張弁８を開く、または閉じることによって電子膨張弁８の開度を調整する。また、制御部１５は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値（基準値＋α、破線Ｂ）以下の場合（つまり領域Ａ、領域Ｂ、または領域Ｃの場合）には、電子膨張弁８を開くことを禁じ、第二温度検知器２２と第一温度検知器２１との検知温度の差異に基づいて電子膨張弁８を閉じることによって電子膨張弁８の開度を調整する。

　換言すると、制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ｄにある場合には、第二温度検知器２２と第一温度検知器２１との温度差に基づく電子膨張弁８の開閉制御（いわゆる通常の制御）を実行する。また、制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ｃ、領域Ｂ、および領域Ａにある場合には、電子膨張弁８の温度差に基づく電子膨張弁８の開閉制御を抑制して電子膨張弁８を開くことを禁じる一方、電子膨張弁８の温度差に基づく電子膨張弁８の開閉制御のうち電子膨張弁８を閉じる制御、つまり圧力差に基づく電子膨張弁８の閉制御を実行する。

　圧力差ΔＰが領域Ｄにある場合には、圧縮機７は、その使用範囲で運転可能である。そこで、冷凍サイクル装置１は、圧力差ΔＰが領域Ｄにある場合には、第一温度検知器２１と第二温度検知器２２との温度差が予め定める温度差設定範囲に収まるよう、電子膨張弁８の開度を調整する。換言すると、冷凍サイクル装置１は、圧力差ΔＰが領域Ｄにある場合には、第一温度検知器２１と第二温度検知器２２との温度差が予め定める温度差設定範囲に収まるよう、温度差に基づく電子膨張弁８の開閉制御を実行する。

　また、圧力差ΔＰが領域Ｃ、領域Ｂ、および領域Ａにある場合には、圧縮機７は、その使用範囲から逸脱して運転される可能性が高まり、または現に使用範囲から逸脱して運転される（領域Ｂ、領域Ａ）。そこで、冷凍サイクル装置１は、圧力差ΔＰが領域Ｃ、領域Ｂ、および領域Ａにある場合には、電子膨張弁８を開くことを禁じる一方、電子膨張弁８を閉じる制御、つまり圧力差に基づく電子膨張弁８の閉制御を実行する。冷凍サイクル装置１は、大きな圧力差ΔＰを必要としない状況（領域Ｄ以外）で冷媒の流量の増加を禁じる一方、冷媒の流量を減少させる。換言すると、冷凍サイクル装置１は、圧力差ΔＰが領域Ｃ、領域Ｂ、および領域Ａにある場合に、圧縮機７に吸い込まれる冷媒の増加を抑制し、ひいては圧縮機７が使用範囲から逸脱して運転することを回避する。つまり、制御部１５は、温度差に基づく開閉制御において電子膨張弁８の開度を開く側の制御を禁じる。

　また、制御部１５は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値（基準値＋α）以下の場合には、圧力差ΔＰが小さいほど電子膨張弁８の開度の調整を要すか否かの判定をより短い時間間隔で行う。

　換言すると、制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ｃ、領域Ｂ、および領域Ａには、圧力差ΔＰが小さいほど電子膨張弁８の開度の調整を要すか否かの判定をより短い時間間隔で行う。制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ａにある場合には、電子膨張弁８の開度の調整を要すか否かの判定を最も短い時間間隔、例えば１０秒間隔で行う。制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ｂにある場合には、電子膨張弁８の開度の調整を要すか否かの判定を、領域Ａにおける判断よりも長い時間間隔、例えば２０秒間隔で行う。

　なお、制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ｃにある場合に、電子膨張弁８の開度の調整を要すか否かの判定を、通常の温度差に基づく開閉制御における時間間隔で行っている。この時間間隔は、領域Ｂにおける判断よりも長い時間間隔、例えば３０秒間隔に設定されている。

　圧力差ΔＰが領域Ｂ、および領域Ａにある場合には、圧縮機７は、現にその使用範囲から逸脱して運転される。そこで、冷凍サイクル装置１は、圧縮機７の使用範囲を早急に正常な範囲に収めるため、圧力差ΔＰが領域Ｄから離れた領域にあるほど、より短い時間間隔で電子膨張弁８の開度の調整を要するか否かの判定を行い、現に電子膨張弁８の開度を調整する（閉じる方向へのみ制御する）。

　制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ａにある場合には、例えば、電子膨張弁８の開度を３０パルス絞り、その１０秒後に未だ圧力差ΔＰが領域Ａにある場合には、再度、電子膨張弁８の開度を３０パルス絞る。制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ａから脱するまで、これを繰り返す。また、制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ｂにある場合には、例えば、電子膨張弁８の開度を３０パルス絞り、その２０秒後に未だ圧力差ΔＰが領域Ｂにある場合には、再度、電子膨張弁８の開度を３０パルス絞る。制御部１５は、圧力差ΔＰが領域Ｂから脱するまで、これを繰り返す。換言すると、制御部１５は、圧力差ΔＰが基準値以上、つまり領域Ｃ、および領域Ｄに達するまで電子膨張弁８を徐々に絞る。

　なお、毎回の電子膨張弁８の開度の変更量、つまり電子膨張弁８の絞り量は、一定（例示の３０パルス毎）でなくても良い。毎回の電子膨張弁８の絞り量は、絞り動作前の開度によって異なっていても良い。例えば、毎回の電子膨張弁８の絞り量は、絞り動作前の開度が大きいほど、より大きく設定される。電子膨張弁８の絞り量は、例えば、絞り動作前の開度が１００パルスを超えていれば３０パルスに設定され、絞り動作前の開度が１００パルス以下であれば１５パルスに設定される。

　また、電子膨張弁８の開度の変更量、つまり電子膨張弁８の絞り量は、領域毎に異なっていても良い。電子膨張弁８の絞り量は、圧力差ΔＰが小さいほど、より大きく設定される。例えば、領域Ａにおける電子膨張弁８の絞り量は、４５パルスに設定され、領域Ｂにおける電子膨張弁８の絞り量は、３０パルスに設定される。換言すると、制御部１５は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値（基準値＋α）以下の場合には、検知圧力の差異が小さいほど電子膨張弁８の開度をより大きく閉じる

　高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異、つまり圧力差ΔＰは、（高圧圧力検知器２５の検知圧力）－（低圧圧力検知器２６の検知圧力）が負値の場合には、その絶対値で評価される。（高圧圧力検知器２５の検知圧力）－（低圧圧力検知器２６の検知圧力）が負値の場合には、高圧圧力検知器２５、および低圧圧力検知器２６の少なくとも一方が故障していたり、それらから制御部１５へ検知結果を送信する信号線が断線していたりする虞がある。このような場合、圧力差ΔＰを誤検知して電子膨張弁８を絞りすぎると、圧縮機７の使用範囲を逸脱する虞が生じる。そこで、制御部１５は、（高圧圧力検知器２５の検知圧力）－（低圧圧力検知器２６の検知圧力）が負値の場合には、圧力差ΔＰを絶対値で評価し、電子膨張弁８の絞りすぎることを回避する。

　一般的な冷凍サイクル装置では、蒸発器（冷却運転における第二熱交換器６であり、加熱運転における第一熱交換器５）の入口側と出口側との温度差に基づく電子膨張弁８の開度の調整制御、所謂スーパーヒート制御（本実施形態に係る温度差に基づく電子膨張弁８の開閉制御に相当）が行われる。しかしながら、外気温度の使用範囲が広い（例えば摂氏マイナス数十度から摂氏プラス数十度）冷凍サイクル装置や、利用側１００の設定温度範囲が広い冷凍サイクル装置では、従来のスーパーヒート制御を適用すると、圧縮機の吐出圧力と吸込圧力との圧力差が小さくなって、圧縮機の適正な使用範囲を逸脱する虞があった。

　そこで、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値（基準値＋α）よりも大きい場合には、第二温度検知器２２と第一温度検知器２１との検知温度の差異に基づいて電子膨張弁８を開く、または閉じることによって電子膨張弁８の開度を調整し、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値（基準値＋α）以下の場合には、電子膨張弁８を開くことを禁じ、第二温度検知器２２と第一温度検知器２１との検知温度の差異に基づいて電子膨張弁８を閉じることによって電子膨張弁８の開度を調整する。そのため、冷凍サイクル装置１は、外気温度の使用範囲が広かったり、利用側１００の設定温度範囲が広かったりしていても、始動の過渡期や、圧縮機７の回転数の急激な変化時に、圧縮機７を適正な使用範囲で運転するために必要な吐出側と吸込側との圧力差を確保することができる。

　また、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が所定の閾値（基準値＋α）以下の場合には、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が小さいほど電子膨張弁８の開度の調整を要すか否かの判定をより短い時間で行う。そのため、冷凍サイクル装置１は、圧力差ΔＰが領域Ｄから離れた領域（つまり、領域Ｃよりも領域Ｂ、領域Ｂよりも領域Ａ）にあるほど、より短い時間間隔で電子膨張弁８の開度の調整を要するか否かの判定を行い、電子膨張弁８の開度を調整して（閉じる方向へのみ制御して）圧縮機７の使用範囲を早急に正常な範囲に収めることができる。

　さらに、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が所定の閾値（基準値＋α）以下の場合には、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異が小さいほど電子膨張弁８の開度をより大きく閉じる。そのため、冷凍サイクル装置１は、圧力差ΔＰが領域Ｄから離れた領域（つまり、領域Ｃよりも領域Ｂ、領域Ｂよりも領域Ａ）にあるほど、冷媒の流量をより大きく絞って圧縮機７の使用範囲を早急に正常な範囲に収めることができる。

　さらにまた、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、（高圧圧力検知器２５の検知圧力）－（低圧圧力検知器２６の検知圧力）が負値の場合には、高圧圧力検知器２５と低圧圧力検知器２６との検知圧力の差異を、その絶対値で評価する。そのため、冷凍サイクル装置１は、高圧圧力検知器２５、および低圧圧力検知器２６の少なくとも一方が万が一にも故障していたり、それらから制御部１５へ検知結果を送信する信号線が断線していたりしていても、電子膨張弁８を絞りすぎることを防ぎ、圧縮機７の使用範囲を逸脱させることがない。

　したがって、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１によれば、圧縮機７の吐出圧力と吸込圧力との圧力差が圧縮機７の使用範囲から逸脱しそうな状況、および逸脱した状況において速やかに適正な使用範囲へ制御することができる。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

　１…冷凍サイクル装置、５…第一熱交換器、６…第二熱交換器、７…圧縮機、８…電子膨張弁、９…冷媒配管、９ａ…第一冷媒配管、９ｂ…第二冷媒配管、９ｃ…第三冷媒配管、９ｄ…第四冷媒配管、９ｅ…第五冷媒配管、１１…四方弁、１２…アキュムレータ、１３…消音器、１５…制御部、２１…第一温度検知器、２２…第二温度検知器、２３ａ…冷却運転用第一温度検知器、２３ｂ…加熱運転用第一温度検知器、２５…高圧圧力検知器、２６…低圧圧力検知器、１００…利用側。

Claims

圧縮機と、
　凝縮器と、
　電子膨張弁と、
　蒸発器と、
　前記圧縮機、前記凝縮器、前記電子膨張弁、および前記蒸発器を接続して冷媒を流通させる冷媒配管と、
　前記圧縮機と前記凝縮器との間の前記冷媒配管に設けられて前記圧縮機の吐出圧力を検知する高圧圧力検知器と、
　前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒配管に設けられて前記圧縮機の吸込圧力を検知する低圧圧力検知器と、
　前記蒸発器の入口の前記冷媒の温度を検知する第一温度検知器と、
　前記蒸発器から前記圧縮機の間の前記冷媒配管に設けられて前記圧縮機の吸込み側の温度を検知する第二温度検知器と、
　前記高圧圧力検知器と前記低圧圧力検知器との検知圧力の差異が予め定める所定の閾値よりも大きい場合には、前記第二温度検知器と前記第一温度検知器との検知温度の差異に基づいて前記電子膨張弁を開く、または閉じることによって前記電子膨張弁の開度を調整し、前記検知圧力の差異が前記閾値以下の場合には、前記電子膨張弁を開くことを禁じ、前記第二温度検知器と前記第一温度検知器との検知温度の差異に基づいて前記電子膨張弁を閉じることによって前記電子膨張弁の開度を調整する制御部と、を備える冷凍サイクル装置。
前記制御部は、前記検知圧力の差異が前記閾値以下の場合には、前記検知圧力の差異が小さいほど前記電子膨張弁の開度の調整を要するか否かの判定をより短い時間間隔で行う請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記制御部は、前記検知圧力の差異が前記閾値以下の場合には、前記検知圧力の差異が小さいほど前記電子膨張弁の開度をより大きく閉じる請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
（前記高圧圧力検知器の検知圧力）－（前記低圧圧力検知器の検知圧力）が負値の場合には、前記検知圧力の差異は、前記高圧圧力検知器の検知圧力と前記低圧圧力検知器の検知圧力との差の絶対値である請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。