WO2024047830A1

WO2024047830A1 - 冷凍サイクル装置および空気調和装置

Info

Publication number: WO2024047830A1
Application number: PCT/JP2022/032910
Authority: WO
Inventors: 瑞朗酒井; 竜也峯岡; 佳浩楊
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-09-01
Filing date: 2022-09-01
Publication date: 2024-03-07
Also published as: WO2024047954A1

Abstract

この開示に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を配管接続して構成し、温度勾配を有する混合冷媒を循環させる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置であって、凝縮器内を通過する混合冷媒の熱交換器通過温度を検出する二相管温度センサーと、凝縮器を流出する混合冷媒の温度を検出する熱交換器口温度センサーと、二相管温度センサーが検出した熱交換器通過温度と熱交換器口温度センサーが検出した熱交換器口温度との差である過冷却度に対する補正値を判定して補正し、補正した過冷却度に基づいて過冷却制御を行うかどうかを判定し、判定に基づいて過冷却制御を行う制御装置とを備えるものである。

Description

冷凍サイクル装置および空気調和装置

　この技術は、冷凍サイクル装置および空気調和装置に係るものである。特に、温度勾配を有する冷媒を用いた冷媒回路における過冷却制御に関するものである。

　空気調和装置などの冷凍サイクル装置は、冷媒回路内に充填された冷媒を循環させて、空気または水などの流体との熱交換を行い、流体を加熱または冷却する運転を行う。ここで、冷凍サイクル装置に用いられる冷媒において、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Ｇｌｏｂａｌ　Ｗａｒｍｉｎｇ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が考慮される場合がある。地球温暖化係数が高い冷媒は、大気に放出されると、地球温暖化などの原因となる。このため、冷凍サイクル装置において用いられる冷媒は、環境への意識の高まりなどから、より地球温暖化係数の値が小さい冷媒へ移行していく傾向にある。そこで、近年、地球温暖化係数が低い冷媒として、沸点の異なる複数種の冷媒を混合した非共沸混合冷媒が用いられる。

　また、冷凍サイクル装置では、冷媒の過冷却度をあらかじめ設定した温度に制御するために、冷凍サイクル装置内の機器を制御する。過冷却度は、飽和温度（凝縮温度）と凝縮器から流出した冷媒の温度との差である。そこで、冷凍サイクル装置の機器を制御する制御装置は、センサーなどの検出装置が検出した物理量および物理量からの演算などにより過冷却度を得る。

　ここで、冷凍サイクル装置が、冷媒回路に充填した非共沸混合冷媒を循環させて運転を行う際、冷凍サイクルの凝縮過程において、圧力一定下では、凝縮器における冷媒の温度は、凝縮機内で徐々に下がっていく。このため、冷媒流入口側温度＞冷媒流出口側温度となる。そして、冷媒流入口側温度と冷媒流出口側温度との差が温度勾配となる。このため、凝縮器から流出する冷媒は、温度的には、見かけ上、過冷却されていなくても過冷却されているように見える。そこで、制御装置は、補正した過冷却度に基づいて制御を行う（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１８－１８５１１６号公報

　前述した特許文献１の冷凍サイクル装置は、一律に過冷却度を補正するものであった。しかしながら、特に、非共沸混合冷媒のように、温度勾配を有する冷媒を用いた冷媒回路の場合、凝縮過程における冷媒の温度が異なるため、適切な過冷却度に基づいた制御を行うことができず、能力を低下させる可能性があった。

　そこで、温度勾配を有する冷媒を用いた場合でも、より正確に過冷却度に基づく制御を行うことができる冷凍サイクル装置および空気調和装置を得ることを目的とする。

　また、この開示に係る空気調和装置は、上記の冷凍サイクル装置により、対象空間の冷暖房を行うものである。

　開示に係る冷凍サイクル装置および空気調和装置によれば、制御装置が、過冷却度の補正値を判定して補正し、補正した過冷却度に基づいて過冷却度を変更するものと判定すると過冷却制御を行う。このため、より正確な過冷却度に基づく過冷却制御を行うことができる。したがって、冷凍サイクル装置は、能力が向上をはかることができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。実施の形態１に係る熱交換器の一例における概略構成を示す図である。実施の形態１に係る空気調和装置１における制御装置４００の構成を説明する図である。冷凍サイクル装置におけるｐ－ｈ線図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において凝縮器内の圧力一定における場合の非共沸混合冷媒による凝縮過程の圧力と温度の関係を示す図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において凝縮器内に圧力差が生じる場合の非共沸混合冷媒による凝縮過程の圧力と温度の関係を示す図である。実施の形態１に係る空気調和装置１の室外熱交換器２３０において、冷媒循環量が少ない場合における冷媒温度の時間変化を示す図である。実施の形態１に係る空気調和装置１の室外熱交換器２３０において、冷媒循環量が多い場合における冷媒温度の時間変化を示す図である。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の過冷却制御の処理について説明する図である。実施の形態３に係る制御装置４００の構成を示す図である。実施の形態４に係る制御装置４００の構成を示す図である。

　以下、実施の形態に係る冷凍サイクル装置などについて、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態および動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。ここでは、冷凍サイクル装置の一例として、空調対象空間となる室内の空気調和を行う空気調和装置１について説明する。図１に示すように、実施の形態１の空気調和装置１は、室外機２００、室内機１００および２本の冷媒配管３００を有する。そして、室外機２００が有する圧縮機２１０、四方弁２２０および室外熱交換器２３０と室内機１００が有する室内熱交換器１１０および膨張弁１２０とが、冷媒配管３００により配管接続され、冷媒を循環させて熱供給を行う冷媒回路を構成する。ここで、室外機２００が膨張弁１２０を有する構成であってもよい。また、実施の形態１の空気調和装置１は、１台の室外機２００と１台の室内機１００が配管接続されて構成されているものとする。ただし、接続台数は、これに限定するものではない。

　また、ここでは、空気調和装置１は、冷媒回路内で循環する冷媒として、非共沸混合冷媒を用いる。非共沸混合冷媒とは、複数成分の冷媒を混合した冷媒のうち、蒸発および凝縮すると組成が変化する冷媒である。非共沸混合冷媒は、組成の変化に伴って、気液二相状態で同一圧力下であって、一定の温度に定まらない。たとえば、同一圧力下の蒸発過程において、非共沸混合冷媒は、蒸発開始における冷媒温度よりも蒸発終了における温度の方が低くなる。また、同一圧力下の凝縮過程において、非共沸混合冷媒は、凝縮開始における冷媒温度よりも凝縮終了における冷媒温度の方が低くなる。蒸発または凝縮の開始と終了とにおける温度差が温度勾配となる。ここで、実施の形態１における空気調和装置１で用いる非共沸混合冷媒は、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒とを、６８．１：３１．９の比率で混在したＲ４５４Ｂ冷媒であるものとする。

　実施の形態１における室外機２００は、冷媒回路を構成する機器として、圧縮機２１０、四方弁２２０および室外熱交換器２３０を有する。また、室外機２００は、室外送風機２４０および制御装置４００を有する。

　圧縮機２１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機２１０は、たとえば、スクロール型圧縮機、レシプロ型圧縮機またはベーン型圧縮機などである。ここで、圧縮機２１０は、たとえば、インバータ回路などにより、駆動周波数を任意に変化させることにより、圧縮機２１０が吐出する冷媒の容量を変化させることができる。

　流路切替装置となる四方弁２２０は、たとえば、冷房運転と暖房運転とで冷媒の流れを切り換える弁である。四方弁２２０は、暖房運転が行われる際、圧縮機２１０の吐出側と室内熱交換器１１０とを接続するとともに、圧縮機２１０の吸引側と室外熱交換器２３０とを接続する。また、四方弁２２０は、冷房運転が行われる際、圧縮機２１０の吐出側と室外熱交換器２３０とを接続するとともに、圧縮機２１０の吸引側を室内熱交換器１１０と接続する。ここでは、四方弁２２０を用いた場合について例示しているが、流路切替装置はこれに限定されるものではない。たとえば、複数の二方弁などを組み合わせて流路切替装置としてもよい。

　室外熱交換器２３０は、冷媒と室外の空気との熱交換を行う熱交換器である。実施の形態１の室外熱交換器２３０は、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を吸熱させて蒸発させ、ガス状の冷媒（以下、ガス冷媒という）に気化して通過させる。一方、冷房運転時においては、凝縮器として機能し、凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して放熱させ、液状の冷媒（以下、液冷媒という）として液化して通過させる。室外熱交換器２３０の構成などについては、後に、さらに説明する。また、室外送風機２４０は、駆動により、室外機２００外部からの空気を室外熱交換器２３０に通過させて室外機２００内から流出させる空気の流れを形成し、室外熱交換器２３０における熱交換を促す。

　室内機１００は、室内の空気調和を行う。室内機１００は、冷媒回路を構成する機器として、室内熱交換器１１０および膨張弁１２０を有する。また、室内機１００は、室内送風機１３０を有する。

　絞り装置などとなる膨張弁１２０は、冷媒を減圧して膨張させる弁である。膨張弁１２０は、たとえば、電子式膨張弁などで構成する。そして、膨張弁１２０は、後述する制御装置４００などの指示に基づいて開度を調整し、減圧を行い、冷媒の通過量を制御する。また、室内熱交換器１１０は、空調対象空間である室内の空気と冷媒との熱交換を行う熱交換器である。たとえば、暖房運転時においては、室内熱交換器１１０は、凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液冷媒を通過させる。また、冷房運転時においては、室内熱交換器１１０は、蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させてガス冷媒を通過させる。室内送風機１３０は、室内熱交換器１１０に空気を通過させて室内熱交換器１１０における熱交換を促し、室内熱交換器１１０を通過した空気を空調対象空間である室内に供給する。

　次に、空気調和装置１における各機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。まず、暖房運転における冷媒回路の各機器の動作を、冷媒の流れに基づいて説明する。図１の実線矢印は、暖房運転における冷媒の流れを示している。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温および高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過し、室内熱交換器１１０に流入する。ガス冷媒は、室内熱交換器１１０を通過中に、たとえば、空調対象空間の空気と熱交換することで凝縮し、液化する。凝縮し、液化した冷媒は、膨張弁１２０を通過する。冷媒は、膨張弁１２０を通過する際、減圧される。膨張弁１２０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は、室外熱交換器２３０を通過する。室外熱交換器２３０において、室外送風機２４０から送られた室外の空気と熱交換することで蒸発し、ガス化した冷媒は、四方弁２２０を通過して、再度、圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして、空気調和装置１の冷媒が循環し、暖房に係る空気調和を行う。

　次に、冷房運転について説明する。図１の点線矢印は、冷房運転における冷媒の流れを示している。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温および高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過し、室外熱交換器２３０に流入する。そして、冷媒は、室外熱交換器２３０を通過して、室外送風機２４０が供給する室外の空気と熱交換することで凝縮し、液化する。液化した冷媒は、膨張弁１２０を通過する。ここで、冷媒は、膨張弁１２０を通過する際、減圧され、気液二相状態となる。膨張弁１２０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器１１０を通過する。そして、室内熱交換器１１０において、たとえば、空調対象空間の空気と熱交換することで蒸発し、ガス化した冷媒は、四方弁２２０を通過して、再度、圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして空気調和装置１の冷媒が循環し、冷房に係る空気調和を行う。ここで、以下の説明においては、室外熱交換器２３０が凝縮器となる冷房運転を行うものとして説明する。

　図２は、実施の形態１に係る熱交換器の一例における概略構成を示す図である。ここで、図２の熱交換器が室外熱交換器２３０であるものとして説明するが、室内熱交換器１１０についても同様の構成であるものとする。

　室外熱交換器２３０は、たとえば、フィンチューブ型の熱交換器である。室外熱交換器２３０は、室外の空気と冷媒との熱交換を行う熱交換器本体２３１を有する。熱交換器本体２３１は、冷媒の流路となる複数の伝熱管および冷媒と室外の空気との熱交換を促進する複数のフィンで構成される。熱交換器本体２３１は、一端が複数のキャピラリチューブ２３３を介して冷媒の分配器２３２と接続され、他端がヘッダ２３４と接続される。分配器２３２およびヘッダ２３４は、熱交換器本体２３１の複数の伝熱管に冷媒を分配または合流させる。

　また、図２に示すように、室外熱交換器２３０には、二相管温度センサー５００および熱交換器口温度センサー５１０が取り付けられる。二相管温度センサー５００および熱交換器口温度センサー５１０は、取り付けられた位置における冷媒の温度を検出し、後述する制御装置４００に、検出に係る信号を送る検出装置である。

　二相管温度センサー５００は、熱交換器内における冷媒の温度を、熱交換器通過温度として検出する。特に限定するものではないが、ここでは、熱交換器本体２３１内を通過する行程のほぼ中間となる位置における冷媒の温度を検出できるように、二相管温度センサー５００が取り付けられているものとする。たとえば、二相管温度センサー５００は、熱交換器本体２３１が有するヘアピン管のＵ字部分などにロウ付けされたホルダーに取り付けられる。このように、二相管温度センサー５００が取り付けられる位置は、たとえば、後述する図４のｐ－ｈ線図におけるポイントＰ２の温度を検出することを想定した位置である。したがって、熱交換器通過温度は、通常、冷凍サイクルにおける凝縮過程における気液二相状態の冷媒の飽和温度（凝縮温度）となる。

　また、熱交換器口温度センサー５１０は、室外熱交換器２３０に流入出する冷媒の温度を熱交換器口温度として検出し、検出に係る信号を制御装置４００に送る検出装置である。ここでは、特に、室外熱交換器２３０が凝縮器として機能するときに、室外熱交換器２３０から流出する液冷媒の温度を検出する液管温度センサーとなる。熱交換器口温度センサー５１０は、冷媒配管３００を介して膨張弁１２０と室外熱交換器２３０との間における冷媒の流路となる位置に取り付けられる。ここでは、熱交換器口温度センサー５１０は、熱交換器本体２３１と分配器２３２とをつなぐキャピラリチューブ２３３に取り付けられる。室外熱交換器２３０が蒸発器として機能するときは、熱交換器口温度センサー５１０は、室外熱交換器２３０に流入する冷媒の温度を検出することになる。

　図３は、実施の形態１に係る空気調和装置１における制御装置４００の構成を説明する図である。制御装置４００は、空気調和装置１の制御を行う装置である。ここでは、室外機２００が制御装置４００を有するものとして説明するが、これに限定するものではない。他のユニットが制御装置４００を有していてもよい。また、制御装置４００が空気調和装置１を構成する機器を有するユニットから独立した装置であってもよい。

　制御装置４００は、制御部４１０および記憶部４２０を有する。制御部４１０は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、マイクロコンピュータなどの制御演算処理装置を有する。実施の形態１における制御部４１０は、特に、判定部４１１、補正部４１２、過冷却制御部４１３および循環量推定部４１４を有する。判定部４１１は、過冷却制御に関する判定処理を行う。このため、判定部４１１は、二相管温度センサー５００が検出した熱交換器通過温度と熱交換器口温度センサー５１０が検出した熱交換器口温度との差である過冷却度に対し、補正部４１２が補正を行う補正値（補正の度合い）を判定する補正判定部４１１Ａを有する。また、判定部４１１は、過冷却制御部４１３が過冷却度を変更する過冷却制御を行うかどうかを判定する過冷却判定部４１１Ｂを有する。補正部４１２は、補正判定部４１１Ａの判定に基づく補正値で過冷却度を補正する。過冷却制御部４１３は、過冷却判定部４１１Ｂが過冷却度の変更を行うと判定すると、過冷却制御を行う。過冷却制御部４１３が行う過冷却変更に伴う制御の内容については、特に限定しないが、ここでは、膨張弁１２０の開度を調整する制御を行う。過冷却制御部４１３は、過冷却度を大きくする変更を行う場合、膨張弁１２０の開度を小さくする。一方、過冷却制御部４１３は、過冷却度を小さくする変更を行う場合、膨張弁１２０の開度を大きくする。そして、循環量推定部４１４は、凝縮器となる熱交換器を通過する冷媒の循環量を推定する。実施の形態１においては、循環量推定部４１４は、駆動周波数取得部４１４Ａを有し、取得した圧縮機２１０の駆動周波数に基づいて循環量を推定する。

　また、記憶部４２０は、たとえば、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性記憶装置（図示せず）およびフラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置（図示せず）を有する。ここでは、記憶部４２０は、冷媒循環量、凝縮器内における凝縮温度および補正値の関係を、テーブル形式のデータとして記憶する。また、判定部４１１が判定を行う際に利用する設定閾値のデータを記憶する。設定閾値、補正値などは、冷媒循環量および凝縮温度により、実験などによって、あらかじめ設定される。また、記憶部４２０には、制御演算処理装置が行う処理手順をプログラムとしたデータを有する。そして、制御部４１０がプログラムのデータに基づく処理を実行する。ただし、これに限定するものではなく、制御装置４００が、制御専用の機器（ハードウェア）であってもよい。

　図４は、冷凍サイクル装置におけるｐ－ｈ線図である。二相管温度センサー５００は、図４で示すｐ－ｈ線図（モリエル線図）上のポイントＰ２における冷媒の温度を検出するように配置される。ここで、凝縮器内の冷媒の圧力は、凝縮器の冷媒流入口となるポイントＰ２ｃから、ポイントＰ２を経て、冷媒流出口となるポイントＰ２ｄへ、凝縮器側（冷媒回路の高圧側）の圧力損失分だけ低下していく傾向が、冷媒における一般的な特徴となる。ポイントＰ２ｂにおける飽和液温度とポイントＰ２ｄにおける熱交換器口温度との差が過冷却度となる。

　図５は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において凝縮器内の圧力一定における場合の非共沸混合冷媒による凝縮過程の圧力と温度の関係を示す図である。また、図６は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において凝縮器内に圧力差が生じる場合の非共沸混合冷媒による凝縮過程の圧力と温度の関係を示す図である。図５および図６に示す矢印は、冷媒の流れる方向を示す。

　非共沸混合冷媒の場合、混合に係る冷媒における凝縮温度がそれぞれ異なる。このため、エンタルピが上昇するとともに、冷媒の温度が上昇する。したがって、図５に示すように、たとえば、ポイントＰ２ａにおける圧力とポイントＰ２ｂにおける圧力との間で、圧力差がないまたは無視できる場合は、非共沸混合冷媒の物性上、凝縮器の冷媒流入口から冷媒流出口にかけて冷媒の温度が低下する。このため、非共沸混合冷媒は、二相管温度センサー５００の検出に係る熱交換器通過温度よりも熱交換器口温度センサー５１０の検出に係る熱交換器口温度の方が低くなる傾向にある。そして、非共沸混合冷媒の場合は、凝縮過程にある気液二相状態の冷媒であっても、過冷却状態にある冷媒と同様の温度傾向を示すこととなる。温度勾配を有する冷媒の場合は、過冷却による冷媒の温度変化との区別がつかない可能性がある。

　また、図６に示すように、凝縮器内において生じる圧力損失などにより、凝縮器の冷媒流入口と冷媒流出口との間で圧力差が生じるなどの場合には、凝縮器の冷媒流入口から冷媒流出口にかけて冷媒の温度が低下する。このため、圧力損失による冷媒の温度低下と非共沸混合冷媒の物性による温度低下とが同じ方向にはたらく。このため、図６では、圧力損失による冷媒の温度低下分が非共沸混合冷媒の物性による温度低下に加わっている。図５および図６に示すように、非共沸冷媒のように温度勾配を有する冷媒では、過冷却度の補正は一律では困難であり、凝縮器内の圧力状態などに合わせた補正値で補正する必要があることがわかる。そこで、実施の形態１における空気調和装置１の制御装置４００は、判定部４１１の判定に基づいて、補正部４１２が過冷却度を補正する。

　図７は、実施の形態１に係る空気調和装置１の室外熱交換器２３０において、冷媒循環量が少ない場合における冷媒温度の時間変化を示す図である。また、図８は、実施の形態１に係る空気調和装置１の室外熱交換器２３０において、冷媒循環量が多い場合における冷媒温度の時間変化を示す図である。前述したように、ここでは、室外熱交換器２３０は、凝縮器として機能する。冷媒回路において、凝縮器内に生じる圧力差は冷媒循環量によって変化する。冷媒循環量が多い場合には圧力損失が大きく、冷媒循環量が少ない場合には圧力損失が少なくなる。したがって、図７に示すように、冷媒循環量が少なく、圧力損失がないまたは少ない場合は、二相管温度センサー５００が検出した温度に対する温度勾配を考慮した補正の値は小さくなる。一方、図８に示すように、冷媒循環量が多くなることで、圧力損失による温度低下と非共沸混合冷媒の物性による温度上昇とが生じる場合は、温度勾配を考慮した補正の値は大きい値となる。

　以上のように、実施の形態１の空気調和装置１によれば、制御装置４００の判定部４１１は、過冷却度に対して運転状況に対応した補正値を判定する。また、補正部４１２が、二相管温度センサー５００が検出した熱交換器通過温度と熱交換器口温度センサー５１０が検出した熱交換器口温度とに基づいて算出した過冷却度を判定した補正値で補正する。そして、制御装置４００の判定部４１１は、補正した過冷却度に基づき、過冷却度を変更するかどうかを判定し、過冷却制御部４１３が判定に基づいて過冷却制御を行う。このため、空気調和装置１は、より正確な過冷却度を得ることができる。そして、空気調和装置１の制御装置４００は、より正確な過冷却度に基づいた過冷却制御を行うことができる。このため、空気調和装置１においては、制御装置４００が、より正確な過冷却度に基づく過冷却制御を行うことができる。したがって、空気調和装置１は、圧縮機能力が向上をはかることができる。また、空気調和装置１では、適切な過冷却精度を行うことができ、圧縮機２１０の駆動周波数を抑えた運転を行うことができる。このため、省エネルギーをはかることができる。さらに、実施の形態１の空気調和装置１は、制御装置４００が、二相管温度センサー５００および熱交換器口温度センサー５１０が検出した冷媒の温度に基づき、少ない温度センサー数で、より正確に、過冷却に係る判定などを行うことができる。

実施の形態２．
　図９は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の過冷却制御の処理について説明する図である。図９における処理は、制御装置４００が行うものとして説明する。制御装置４００の循環量推定部４１４は、前述したように、駆動周波数取得部４１４Ａを有する。そこで、循環量推定部４１４は、圧縮機２１０の駆動周波数に基づいて、冷媒循環量を推定する（ステップＳ１）。ここで、冷媒循環量は、一般的に、次式（１）に基づいて、得ることができる。

　冷媒循環量＝体積効率×駆動周波数×吸入冷媒密度×排除容積
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）

　（１）式において、駆動周波数が、冷媒循環量を推定する際に影響する項となる。そこで、実施の形態２では、循環量推定部４１４が冷媒循環量を推定する場合に、体積効率、吸入冷媒密度および排除容積は一定値であるとする。このため、冷媒循環量は、圧縮機２１０の駆動周波数に依存する量として概算の値を求めることができる。

　制御装置４００の判定部４１１では、判定部４１１の補正判定部４１１Ａが、推定した冷媒循環量と記憶部４２０に記憶された設定閾値とを比較し、冷媒循環量が設定閾値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２）。設定閾値は、たとえば、室内機１００を通過する冷媒の最大冷媒循環量に対し、５０％となる冷媒循環量となる値が設定される。ここで、室内機１００が複数ある場合には、各室内機１００における最大冷媒循環量に対して、それぞれ設定閾値が設定される。補正判定部４１１Ａが判定した結果、補正判定部４１１Ａが、冷媒循環量が設定閾値以上であると判定すると、補正部４１２は、二相管温度センサー５００が検出した熱交換器通過温度と熱交換器口温度センサー５１０が検出した熱交換器口温度とから過冷却度を算出する。そして、補正部４１２は、第１補正値で過冷却度を補正する（ステップＳ３）。また、補正判定部４１１Ａが、冷媒循環量が設定閾値より小さいと判定すると、第１補正値よりも値が小さい第２補正値で過冷却度を補正する（ステップＳ４）。ここで、運転における凝縮器内の凝縮温度によって、温度勾配が異なる。したがって、補正部４１２は、凝縮温度に対応した第１補正値および第２補正値の値で補正する。第１補正値および第２補正値は、前述したように、記憶部４２０がデータとして記憶する。

　そして、判定部４１１の過冷却判定部４１１Ｂは、補正した熱交換器通過温度に基づいて、過冷却度の変更を行うかどうかを判定する（ステップＳ５）。過冷却判定部４１１Ｂが過冷却度の変更を行わないと判定すると、ステップＳ１に戻って処理を行う。

　一方、過冷却判定部４１１Ｂが過冷却度の変更を行うと判定すると、過冷却制御部４１３は、過冷却制御に係る処理を行う（ステップＳ６）。前述したように、ここでは、過冷却制御部４１３は、膨張弁１２０の開度の制御を行う。制御装置４００の過冷却制御部４１３が過冷却制御を終了すると、ステップＳ１に戻って処理を行う。

　以上のように、実施の形態２の空気調和装置１によれば、実施の形態１において説明した効果を得ることができる。さらに、実施の形態２における空気調和装置１では、制御装置４００が、駆動周波数に基づいて熱交換器通過温度を補正する。このため、より正確な冷媒循環量を容易に得ることができる。

実施の形態３．
　図１０は、実施の形態３に係る制御装置４００の構成を示す図である。図１０に示す各部において、図３と同じ符号を付したものについては、実施の形態１で説明したことと同様の処理機能を果たす。実施の形態３における制御装置４００の循環量推定部４１４は、吸入温度判定部４１４Ｂを有する。吸入温度判定部４１４Ｂは、蒸発器側の二相管温度センサー５００が検出した熱交換器通過温度に基づき、圧縮機２１０が吸入する冷媒の吸入温度を判定する。そして、実施の形態２の循環量推定部４１４は、圧縮機２１０の駆動周波数と吸入温度判定部４１４Ｂが判定した吸入温度による吸入密度とに基づいて、冷媒循環量を推定する。ここで、室外熱交換器２３０が凝縮器として機能している場合は、蒸発器側の二相管温度センサー５００は、室内熱交換器１１０に取り付けられた二相管温度センサー５００となる。

　実施の形態１および実施の形態２において説明したように、制御装置４００は、冷媒回路を循環する冷媒の冷媒循環量に基づいて、補正値の判定および補正を行う。したがって、制御装置４００は、より正確な冷媒循環量を得ることができれば、より正確な補正を行うことができる。ここで、実施の形態２では、制御装置４００の循環量推定部４１４は、吸入冷媒密度を一定値として、冷媒循環量を推定した。実施の形態３における制御装置４００は、圧縮機２１０の駆動周波数だけでなく、圧縮機２１０が吸入する冷媒の吸入温度により得られる吸入冷媒密度に基づいて冷媒循環量を推定する。

　以上のように、実施の形態３の冷凍サイクル装置によれば、制御装置４００の制御部４１０は、吸入温度判定部４１４Ｂを有し、蒸発器側の二相管温度センサー５００が検出した熱交換器通過温度に基づき、吸入温度を判定する。このため、制御装置４００は、吸入温度から得られる吸入冷媒密度を含めて冷媒循環量を推定することができる。したがって、制御装置４００は、より正確に冷媒循環量を推定して判定を行うことができるので、より正確に過冷却度を変更するどうかを判定することができる。そして、実施の形態３の冷凍サイクル装置が対象空間の空気調和を行う空気調和装置１である場合には、室内にいる人に快適な空気調和を行うことができる。

実施の形態４．
　図１１は、実施の形態４に係る制御装置４００の構成を示す図である。図１１に示す各部において、図３と同じ符号を付したものについては、実施の形態１で説明したことと同様の処理機能を果たす。実施の形態４における制御装置４００は、吸入温度推定部４１４Ｃを有する。吸入温度推定部４１４Ｃは、膨張弁１２０の開度に基づいて、圧縮機２１０が吸入する冷媒の吸入温度を推定する。そして、実施の形態４の循環量推定部４１４は、圧縮機２１０の駆動周波数と吸入温度推定部４１４Ｃが推定した吸入温度とに基づいて、冷媒循環量を推定する。

　実施の形態４における冷凍サイクル装置では、制御装置４００において、吸入温度推定部４１４Ｃは、膨張弁１２０の開度に基づき、膨張弁１２０のＣｖ値を得ることができる。Ｃｖ値は、膨張弁１２０における弁の種類とポート径とによって決まる値であり、弁が有する容量係数である。Ｃｖ値は、ある差圧で弁を通過する流体の流量を数値で表したものである。また、吸入温度推定部４１４Ｃは、Ｃｖ値と冷媒循環量とから冷媒回路の低圧側における低圧圧力を推定し、さらに吸入温度を推定する。そして、制御装置４００は、圧縮機２１０の駆動周波数だけでなく、さらに、推定した吸入温度に基づく冷媒循環量を推定することができる。

　以上のように、実施の形態４の冷凍サイクル装置によれば、制御装置４００の吸入温度推定部４１４Ｃは、高圧の冷媒を膨張させて低圧の冷媒に減圧させる膨張弁１２０の開度に基づいて、吸入温度を推定する。このため、より正確な冷媒循環量を得て判定を行うことができ、効率よく制御を行うことができる。そして、実施の形態４の冷凍サイクル装置が、対象空間の空気調和を行う空気調和装置１である場合には、室内にいる人に快適な空気調和を行うことができる。

実施の形態５．
　前述した実施の形態３では、制御装置４００の制御部４１０は、吸入温度判定部４１４Ｂを有し、実施の形態４では、制御装置４００の制御部４１０は、吸入温度推定部４１４Ｃを有するものであった。ただし、どちらかを有するものに限定しない。制御装置４００の制御部４１０は、吸入温度判定部４１４Ｂおよび吸入温度推定部４１４Ｃを両方有する構成とし、それぞれの処理を行うようにしてもよい。

　また、前述した実施の形態１の冷凍サイクル装置は、冷媒回路を循環する非共沸混合冷媒として、Ｒ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒とが、６８．１：３１．９の比率で混在したＲ４５４Ｂ冷媒を用いた。しかしながら、これに限定するものではない。たとえば、Ｒ４０７Ｃなどの非共沸混合冷媒を用いてもよい。また、温度勾配を有する疑似共沸混合冷媒を用いてもよい。冷凍サイクル装置が、様々な種類の非共沸混合冷媒に適用することができるので、低ＧＷＰでの冷媒を採用することができ、地球環境を考慮した冷凍サイクル装置とすることができる。また、市場の各地域ごとの規格および基準などに対応した冷凍サイクル装置とすることができる。

　また、冷凍サイクル装置における冷媒回路の構成は、前述した実施の形態１で説明した図１における空気調和装置１の構成に限定するものではない。たとえば、冷凍サイクル装置が、冷媒回路の低圧側となる蒸発器と圧縮機２１０の吸入側との間にアキュムレータを有する構成としてもよい。アキュムレータは、ガス冷媒を通過させ、液冷媒を溜める容器である。また、冷凍サイクル装置が、冷媒回路の高圧側となる凝縮器となる熱交換器と膨張弁１２０との間にレシーバを有する構成としてもよい。レシーバは、冷媒回路の高圧側において、冷媒回路に余剰の冷媒を溜める容器である。

　また、前述した実施の形態２では、制御装置４００において、設定閾値に基づいて、第１補正値または第２補正値で熱交換器通過温度を補正したが、これに限定するものではない。記憶部４２０が、設定された複数の設定閾値をデータとして記憶し、冷媒循環量が３以上の区分に分かれるようにし、それぞれの区分に対応した補正値で補正してもよい。また、蒸発過程における冷媒の環境状態と補正値との関係が数式などで表せる場合には、演算などにより補正値を算出してもよい。

　前述した実施の形態１では、熱交換器を、室外機２００の室外熱交換器２３０に用いたが、これに限定するものではない。室内機１００の室内熱交換器１１０に用いてもよいし、室外熱交換器２３０および室内熱交換器１１０の両方に用いてもよい。

　前述した実施の形態１などにおいては、空気調和装置１について説明したが、たとえば、冷蔵装置、冷凍装置、給湯装置のように、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。

　１　空気調和装置、１００　室内機、１１０　室内熱交換器、１２０　膨張弁、１３０　室内送風機、２００　室外機、２１０　圧縮機、２２０　四方弁、２３０　室外熱交換器、２３１　熱交換器本体、２３２　分配器、２３３　キャピラリチューブ、２３４　ヘッダ、２４０　室外送風機、３００　冷媒配管、４００　制御装置、４１０　制御部、４１１　判定部、４１１Ａ　補正判定部、４１１Ｂ　過冷却判定部、４１２　補正部、４１３　過冷却制御部、４１４　循環量推定部、４１４Ａ　駆動周波数取得部、４１４Ｂ　吸入温度判定部、４１４Ｃ　吸入温度推定部、４２０　記憶部、５００　二相管温度センサー、５１０　熱交換器口温度センサー。

Claims

　圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を配管接続して構成し、温度勾配を有する混合冷媒を循環させる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置であって、
　前記凝縮器内を通過する前記混合冷媒の熱交換器通過温度を検出する二相管温度センサーと、
　前記凝縮器を流出する前記混合冷媒の温度を検出する熱交換器口温度センサーと、
　前記二相管温度センサーが検出した熱交換器通過温度と前記熱交換器口温度センサーが検出した熱交換器口温度との差である過冷却度に対する補正値を判定して補正し、補正した前記過冷却度に基づいて過冷却制御を行うかどうかを判定し、判定に基づいて過冷却制御を行う制御装置と
を備える冷凍サイクル装置。
　前記制御装置は、
　前記圧縮機の駆動周波数を取得する駆動周波数取得部を有し、前記駆動周波数に基づいて前記混合冷媒の冷媒循環量を推定する循環量推定部と、
　推定した前記冷媒循環量とあらかじめ定めた設定閾値とに基づいて、前記過冷却度の前記補正値を判定する補正判定部と、
　前記補正判定部の判定に基づく前記補正値により、前記過冷却度を補正する補正部と、
　補正した前記過冷却度に基づいて前記過冷却度の変更を行うかどうかを判定する過冷却判定部と、
　前記過冷却判定部が前記過冷却度の変更を行うと判定すると、過冷却制御を行う過冷却制御部と
を有する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記蒸発器内を通過する前記混合冷媒の熱交換器通過温度を検出する蒸発器側の二相管温度センサーをさらに備え、
　前記循環量推定部は、
　前記蒸発器側の二相管温度センサーが検出した温度から前記圧縮機の吸入温度を判定する吸入温度判定部をさらに有し、
　前記駆動周波数と前記吸入温度とに基づいて、前記冷媒循環量を推定する請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
　前記循環量推定部は、
　前記膨張弁の開度から前記圧縮機の吸入温度を推定する吸入温度推定部をさらに有し、前記駆動周波数と前記吸入温度とに基づいて、前記冷媒循環量を推定する請求項２または請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
　前記温度勾配を有する前記混合冷媒は、Ｒ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒とを混合した非共沸混合冷媒である請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
　請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置により、対象空間の冷暖房を行う空気調和装置。