| 【発明の名称】 |
空気調和機 |
| 【発明者】 |
【氏名】渡辺 正人
【氏名】源野 晴隆
【氏名】中島 利光
【氏名】清水 健二
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| 【要約】 |
【課題】冷凍サイクル中に設けている電動膨張弁の開度を適切に制御することにより、室内ユニットの熱交換器の乾きを防止する。
【解決手段】エアコンでは、コンプレッサが運転されると、ディスチャージ温度Ｔ-disと前回の目標ディスチャージ温度ＴＧＴ-dismから操作度Ｄ-disを演算し、演算した操作度Ｄ-disの絶対値が所定範囲となると、チャージ温度Ｔ-shとコイル温度Ｔ-coilから乾き度Ｄ-shを演算する（ステップ２００〜２０４）。この後、演算した操作度Ｄ-disと乾き度Ｄ-shから操作量ＵＳＨを設定して補正量ＣＳＨを求め（ステップ２０６〜２１４）、この補正量ＣＳＨで演算したディスチャージ温度Ｔｇｔ-disで補正した目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disに基づいて電動膨張弁の開度を制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくともコンプレッサ、利用側熱交換器、電動膨張弁、熱源側熱交換器を用いて構成される冷凍サイクル中を循環する冷媒の流量を前記電動膨張弁の開度を変えて制御する空気調和機において、コンプレッサから吐出される冷媒の温度が目標ディスチャージ温度に至るように前記電動膨張弁の開度を制御すると共に、前記利用側熱交換器の温度値、前記コンプレッサから吐出される冷媒の温度値、及び前記コンプレッサに吸引される冷媒の温度値のいくつかの値に基づいて前記目標ディスチャージ温度を補正することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】 前記補正は、前記利用側熱交換器の温度と前記コンプレッサに吸引される冷媒の温度とから演算される値が所定値を越えたときに前記目標ディスチャージ温度を低く補正することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】 前記コンプレッサに吸引される冷媒の温度が前記目標ディスチャージ温度より高いときに、前記補正は前記電動膨張弁が開くように前記目標ディスチャージ温度を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。
【請求項４】 前記補正は外気温度に応じて前記目標ディスチャージ温度を補正することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の空気調和機。
【請求項５】 前記利用側熱交換器の温度と前記コンプレッサに吸引される冷媒の温度とに基づいて前記コンプレッサの運転能力を制限することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の空気調和機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルを構成するコンプレッサ、凝縮器、減圧装置（電動膨張弁）、蒸発器などの機器を室内ユニットと室外ユニットとに分けて搭載した分離型の空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】室内を空調する空気調和機（以下「エアコン」と言う）では、室内ユニットと室外ユニットとの間で形成されている冷凍サイクル中を冷媒が循環することにより、室内ユニットから吹出す空気を温調している。このようなエアコンは、冷凍サイクル中に設けた電動膨張弁の開度を制御することにより、室内ユニットに設けられた熱交換器（冷房運転時は蒸発器として作用し、又暖房運転時は凝縮器として作用する）の冷房量、暖房量を制御するようになっている。
【０００３】エアコンでは、コンプレッサから吐出される冷媒の目標温度である目標ディスチャージ温度を設定し、コンプレッサから吐出される冷媒の温度（ディスチャージ温度）この目標ディスチャージ温度となるように電動膨張弁を制御している。
【０００４】ところで、目標ディスチャージ温度のみによって電動膨張弁を制御した場合、冷房モードで運転しているときに蒸発器の温度低下で冷媒圧力が低下すると、その反動で室内ユニットの熱交換器の出口付近の温度が上昇する（熱交換器が乾き始める）ことがある。室内ユニットの熱交換器に乾きが生じると、この部分での空気の冷却（及び除湿）が行われなくなり送風用のクロスフローファンで結露して水滴が付着する露付きが生じる。この露付きが生じた状態で送風が行われると、水分が室内ユニット内に飛散したり、吹出し口から室内へ吹出されてしまうという問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、エアコンに設けられている電動膨張弁を適切に制御することにより、例えば冷房モードで、室内ユニットの熱交換器に乾きが生じるのを防止する電動膨張弁の制御方法を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る空気調和機は、少なくともコンプレッサ、利用側熱交換器、電動膨張弁、熱源側熱交換器を用いて構成される冷凍サイクル中を循環する冷媒の流量を電動膨張弁の開度を変えて制御する空気調和機において、コンプレッサから吐出される冷媒の温度が目標ディスチャージ温度に至るように電動膨張弁の開度を制御すると共に、利用側熱交換器の温度値、コンプレッサから吐出される冷媒の温度値、及びコンプレッサに吸引される冷媒の温度値のいくつかの値に基づいて目標ディスチャージ温度を補正することを特徴とする。
【０００７】この発明によれば、コンプレッサから吐出される冷媒の温度であるディスチャージ温度、コンプレッサに吸引される冷媒の温度であるサクション温度及び利用側熱交換器の温度であるコイル温度に基づいて目標ディスチャージ温度を補正する。
【０００８】電動膨張弁は、目標ディスチャージ温度が下げられることにより開く方向へ操作され、これにより、熱交換器の温度であるコイル温度が上がり、サクション温度が下がる。
【０００９】ここから、ディスチャージ温度、サクション温度及びコイル温度に基づいて目標ディスチャージ温度を補正し、この目標ディスチャージ温度に基づいて電動膨張弁の開度を制御することにより、利用側熱交換器の乾きを抑えることが可能となり、利用側熱交換器に乾きが生じることによるクロスフローファン等への露付きを防止することができる。
【００１０】このような本発明では、前記補正は、コイル温度とサクション温度とに基づいて演算される値が所定値を越えたときに目標ディスチャージ温度を低く補正する。
【００１１】熱交換器は、サクション温度が高くなると乾きが生じ易くなる。ここから、熱交換器に乾きが生じ易くなっているかをコイル温度とチャージ温度とを比較して判断し、乾きが生じる温度となっているときには、目標ディスチャージ温度を下げるように補正する。これにより、熱交換器の乾きを抑えることができる。
【００１２】また、本発明は、サクション温度がコイル温度より高いときに、補正は電動膨張弁が開くように目標ディスチャージ温度を補正する。
【００１３】ディスチャージ温度が目標ディスチャージ温度を越えると、利用側熱交換器に乾きが生じ易くなる。ここから、ディスチャージ温度が高いときには、目標ディスチャージ温度を下げるように補正する。これにより、電動膨張弁が開かれる方向へ操作され、ディスチャージ温度が下がり、コイル温度が若干上がると共にサクション温度が下がり、熱交換器の乾きが抑えられる。
【００１４】さらに、本発明は、外気温度を検出する外気温度検出手段を含み、前記補正手段は外気温度に応じて前記目標ディスチャージ温度を補正することを特徴とする。
【００１５】この発明によれば、外気温度が低くなると冷媒圧力も下がるので、外気温度が低いときには、外気温度が高いときに比較し目標ディスチャージ温度が低くなるように補正する。これにより、外気温度が比較的に低い際に生じ易くなる利用側熱交換器の乾きを抑えることができる。
【００１６】また、本発明では、コイル温度とサクション温度とに基づいてコンプレッサの冷媒吐出容量を制限する制限手段を含むことが好ましい。
【００１７】コンプレッサの回転数を上げることにより冷房能力が高くなる。しかし、熱交換器に乾きが生じ易い状態で冷房能力を上げると、冷媒が液化して、より熱交換器が乾き易くなる。このため、熱交換器が乾きの生じ易い状態では、冷房能力を下げることが好ましいが、少なくとも冷房能力が上がってしまうのを抑えることにより、熱交換器の乾きによる露付きを抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】図１には、本実施の形態に適用した空気調和機（以下「エアコン１０」という）の概略構成を示している。エアコン１０は、室内ユニット１２と室外ユニット１４によって構成されている。なお、室外ユニット１４には、複数台の室内ユニット１２が接続可能となっているものであっても良い。
【００２０】エアコン１０の室内ユニット１２と室外ユニット１４とは、ガス冷媒を循環させる太管の冷媒配管１６Ａと、液冷媒を循環させる細管の冷媒配管１６Ｂとで接続されている。室内ユニット１２には、利用側熱交換器として熱交換器１８が設けられており、冷媒配管１６Ａ、１６Ｂのそれぞれの一端がこの熱交換器１８に接続されている。また、冷媒配管１６Ａの他端は、室外ユニット１４のバルブ２０Ａに接続されている。このバルブ２０Ａは、マフラー２２Ａを介して四方弁２４に接続されている。この四方弁２４には、アキュムレータ２８及びマフラー２２Ｂが接続されており、このアキュムレータ２８及びマフラー２２Ｂのそれぞれがコンプレッサ２６に接続している。
【００２１】さらに、室外ユニット１４には、熱源側熱交換器として熱交換器３０が設けられている。この熱交換器３０は、一方が四方弁２４に接続され、他方がキャピラリチューブ３２、ストレーナ３４、モジュレータ３８を介してバルブ２０Ｂに接続されている。また、ストレーナ３４とモジュレータ３８の間には、電動膨張弁３６が設けられている。また、冷配管１６Ｂの他端は、バルブ２０Ｂに接続されており、これにより、室内ユニット１２と室外ユニット１４の間に冷凍サイクルを形成する冷媒の密閉された循環路が構成されている。
【００２２】エアコン１０は、コンプレッサ２６が駆動されると、冷凍サイクル中を冷媒が循環される。図１で、矢印によって暖房運転時（暖房モード）と冷房又は除湿運転時（冷房モード）の冷媒の流れを示すように、エアコン１０は、四方弁２４の切り換えによって、運転モードが冷房モード（含むドライモード）と暖房モードが切り換えられ、電動膨張弁３６の弁開度を制御することにより、冷凍サイクル中での冷媒の蒸発温度が調整される。
【００２３】図２に示されるように、室内ユニット１２は、吸込み口４８と吹出し口５０が形成されたケーシング４２を備え、このケーシング４２の裏面に設けているベース板４０によって被空調室の壁面等へ所定の高さで固定される。
【００２４】ケーシング４２内には、熱交換器１８と共にクロスフローファン４４が配置されており、クロスフローファン４４の作動によって室内の空気が吸込み口４６からフィルタ４８を通過してケーシング４２内へ吸引される。ケーシング４２内に吸引された空気は、熱交換器１８を通過した後、吹出し口５０から室内へ吹き出される。この空気は、熱交換器１８を通過することにより、熱交換器１８内を循環される冷媒との間で熱交換が行われ、室内を空調する温調された空気（空調風）となる。
【００２５】室内ユニット１２の吹出し口５０には、上下フラップ５４と左右フラップ５２が設けられており、この左右フラップ５２と上下フラップ５４によって、吹出し口５０から吹き出される空調風の向きが変えられる。エアコン１０では、左右フラップ５２が手動で向きが変えられるようになっており、主に上下フラップ５４の向きを制御することにより吹出し口５０から吹出す空調風の風向を制御している。なお、室内ユニット１２は、上下フラップ５４と共に左右フラップ５２の向きを制御するものであっても良い。
【００２６】図３に示されるように、室内ユニット１２には、電源基板５６、コントロール基板５８及びパワーリレー基板６０が設けられている。電源基板５６には、モータ電源６２、制御回路電源６４、シリアル電源６６及び駆動回路６８が設けられており、エアコン１０を運転するための電力（例えば単相１００Ｖの交流電力）が供給されるようになっている。また、コントロール基板５８には、シリアル回路７０、駆動回路７２及びマイクロコンピュータ（マイコン７４）が設けられている。
【００２７】電源基板５６の駆動回路６８には、前記したクロスフローファン４４を駆動するファンモータ７６（例えばＤＣブラシレスモータ）が接続されており、コントロール基板５８に設けられているマイコン７４からの制御信号に応じてモータ電源６２から駆動電力を供給する。このとき、マイコン７４は、駆動回路６８からの出力電圧を１２Ｖ〜３６Ｖの範囲で２５６ステップで変化させて制御し、室内ユニット１２の吹出し口５０から吹き出される空調風の風量を調整する。
【００２８】コントロール基板５８の駆動回路７２には、パワーリレー基板６０及び上下フラップ５４を操作する上下フラップモータ７８が接続されている。パワーリレー基板６０には、パワーリレー８０と温度ヒューズ等が設けられており、マイコン７４からの信号によってパワーリレー８０を操作し、室外ユニット１４へ電力を供給するための接点８０Ａを開閉する。エアコン１０は、接点８０Ａが閉じられることにより、室外ユニット１４への電力の供給が可能となる。なお、室内ユニット１２とは別に室外ユニット１４へ電力を供給するときには、後述するシリアル通信によって室外ユニット１４の運転が制御される。
【００２９】上下フラップモータ７８は、マイコン７４の制御信号に応じて作動されて上下フラップ５４を操作する。これにより、室内ユニット１２の吹出し口５０から所望の領域へ向けて空調風が吹出される。
【００３０】また、マイコン７４には、室内温度を検出する室温センサ８４及び熱交換器１８のコイル温度を検出する熱交温度センサ８６が接続され、さらに、コントロール基板５８に設けられているサービスＬＥＤ及び運転切換スイッチ８８が接続されている。運転切換スイッチ８８は、「通常運転」とメンテナンス時等に行う「試験運転」との切換及び、エアコン１０の運転を停止する「停止」に切換えられる。エアコン１０は、運転切換スイッチ８８を「通常運転」に設定して使用される。これにより、接点８８Ａが閉じられて、室内ユニット１２へ運転用の電力が供給される。また、運転切換スイッチ８８を「停止」位置にすることにより、接点８８Ａが開放されて、室内ユニット１２への電力の供給が停止される。なお、サービスＬＥＤは、メンテナンス時に点灯することにより、サービスマンに自己診断結果を知らせるようになっている。
【００３１】室内ユニット１２には、室外ユニット１４への配線が接続される端子台９０が設けられている。この端子台９０のターミナル９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃには、室内ユニット１２から室外ユニット１４へ供給する電源用の配線が接続可能となっている。また、ターミナル９０Ｂ、９０Ｃには、室内ユニット１２と室外ユニット１４の間でシリアル通信を行うための配線が接続される。
【００３２】マイコン７４及び電源回路５６のシリアル電源６６に接続されているシリアル回路７０は、ターミナル９０Ｂ、９０Ｃを介して室外ユニット１４へ接続されるようになっており、これにより、室内ユニット１２と室外ユニット１４との間でシリアル通信が可能となっている。
【００３３】一方、マイコン７４には、表示基板８２が接続されている。この表示基板８２は、運転表示用の表示ＬＥＤ等が設けられた表示部と、図示しないリモコンスイッチ１２０から送出される操作信号を受信する受光素子を備えた受光部が設けられている。これにより、エアコン１０では、リモコンスイッチが操作されることにより、室内ユニット１２と室外ユニット１４との間でシリアル通信を行ないながら、室内がリモコンスイッチによって設定された空調状態となるように空調運転を行なう。
【００３４】図４には、室外ユニット１４の概略構成を示している。室外ユニット１４は、端子台９２が設けられ、この端子台９２のターミナル９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃのうちターミナル９２Ｂ、９２Ｃにシリアル通信用の配線が接続される。また、室外ユニット１４には、ターミナル９０Ａ、９０Ｂを介して運転電力が供給される。
【００３５】この室外ユニット１４には、整流基板９４、コントロール基板９６が設けられている。コントロール基板９６には、マイコン９８と共に、ノイズフィルタ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、シリアル回路１０２及びスイッチング電源１０４等が設けられている。
【００３６】整流基板９４は、ノイズフィルタ１００Ａを介して供給される電力を整流し、ノイズフィルタ１００Ｂ、１００Ｃを介して平滑化してスイッチング電源１０４へ出力する。スイッチング電源１０４には、マイコン９８と共にインバータ回路１０６が接続されており、マイコン９８から出力される制御信号に応じた周波数の電力をインバータ回路１０６からコンプレッサモータ１０８へ出力して、コンプレッサ２６を回転駆動させるようになっている。
【００３７】なお、マイコン９８は、インバータ回路１０６から出力される電力が、オフ（停止）または１４Hz（回転数を周波数に換算して）以上の所定の範囲（上限は運転電流が所定値を越えないように制限される）となるように制御しており、これによって、コンプレッサモータ１０８、すなわちコンプレッサ２６の回転数が変えられ、コンプレッサ２６の能力（エアコン１０の冷暖房能力）が制御される。
【００３８】コンプレッサ２６の回転数を変える方法としては、コンプレッサ２６の駆動源に誘導電動機を用いるときは、ＰＷＭ理論に基づいて周波数の制御された疑似正弦波をインバータ回路１０６から出力する。疑似正弦波の周波数を変えることによってコンプレッサ２６の回転数を変えることができる。
【００３９】また、コンプレッサ２６の駆動源に直流電動機（直流ブラシレスモータ）を用いるときは、この電動機の回転子の回転位置に対応して予め設定された通電パターンでインバータ回路１０６を介して所定の固定子巻き線へ通電を行って回転を維持する。この時固定子巻き線への通電は所定の周期でチョッピングされてインバータ回路１０６を構成するスイッチング素子の負荷を軽減している。回転数はチョッピング波形のＯＮデューティを変えて行われる。
【００４０】このコントロール基板９６には、四方弁２４及び熱交換器３０を冷却するための図示しないファンを駆動するファンモータ１１０、ファンモータコンデンサ１１０Ａが接続されている。
【００４１】マイコン９８は、運転モードに応じて四方弁２４を切り換えると共に、室内ユニット１２からの制御信号及び後述する各種センサの検出結果に基づいて、ファンモータ１１０のオン／オフ及びコンプレッサモータ１０８の回転数等を制御するようになっている。
【００４２】また、マイコン９８には、電動膨張弁３６が接続されている。この電動膨張弁３６には、図示しないステッピングモータが設けられており、このステッピングモータの駆動によって電動膨張弁３６の開度が開閉される。マイコン９８は、このステッピングモータの回転量を例えば０〜５１２ステップの範囲で制御することにより電動膨張弁３６の開度を任意に制御している。
【００４３】一方、室外ユニット１４には、外気温度を検出する外気温度センサ１１２、熱交換器３０の冷媒コイルの温度を検出するコイル温度センサ１１４、コンプレッサ２６の温度を検出するコンプレッサ温度センサ１１６と共に、冷凍サイクル中の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ１５０、１５２が設けられており、これらがマイコン９８に接続されている。マイコン９８はこれらの温度センサの出力をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換した後内部に取り込み制御に用いる。
【００４４】図１に示されるように、冷媒温度センサ１５０は、コンプレッサ２６からの冷媒の吐出側に設けられており、コンプレッサ２６から吐出される冷媒の温度をディスチャージ温度として検出するようになっている。また、冷媒温度センサ１５２は、例えばバルブ２０Ａと四方弁２４の間に設けられており、エアコン１０が冷房モードで運転されるときに、コンプレッサ２６へ吸引される冷媒の温度をサクション温度として検出するようになっている。
【００４５】エアコン１０では、室内温度及び設定温度に応じてコンプレッサ２６の回転数を設定してコンプレッサ２６を駆動する。このとき、室外ユニット１４のマイコン９８は、目標ディスチャージ温度を設定し、冷媒温度センサ１５０によって検出するディスチャージ温度が目標ディスチャージ温度となるように電動膨張弁３６を制御する。
【００４６】ところで、エアコン１０では、冷房モードで運転中に電動膨張弁３６の開度を制御するときに、室内ユニット１２の熱交温度センサ８６によって検出するコイル温度、冷媒温度センサ１５０によって検出するディスチャージ温度、冷媒温度センサ１５２によって検出するサクション温度及び外気温度センサ１１２によって検出する外気温度に基づいて補正する。これにより、エアコン１０では、室内ユニット１２の熱交換器１８に乾きが生じることにるクロスフローファン４４の露付き、すなわち、熱交換器１８の乾きを防止するようにしている。クロスフローファン４４の露付は、熱交換器１８の乾いたところを通過した湿った空気が冷却されたクロするフォーファンに当たって生じる。
【００４７】エアコン１０では、この電動膨張弁３６の開度の補正を目標ディスチャージ温度を補正することにより行なうようになっている。
【００４８】このために、エアコン１０では、前回の目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-dism、ディスチャージ温度Ｔ-dis、サクション温度Ｔ-sh及びコイル温度Ｔ-coilから、室内ユニット１２の熱交換器１８の乾き度Ｄ-shと共に、電動膨張弁３６の開度を補正するときの電動膨張弁３６の操作度Ｄ-disを求める。この乾き度Ｄ-sh及び操作度（偏差）Ｄ-disは、一例として以下のように設定している。
【００４９】Ｄ-dis ＝ Ｔ-dis − Ｔｇｔ-dismＤ-sh ＝ Ｔ-sh − （Ｔ-coil − α）
マイコン９８では、この乾き度Ｄ-sh及び操作度Ｄ-disから電動膨張弁３６の操作量ＵＳＨを設定し、この操作量ＵＳＨから目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを補正するための補正量ＣＳＨを設定する。
【００５０】補正量ＣＳＨは、操作量ＵＳＨと前回の補正量ＣＳＨmから次式に基づいて演算される。
【００５１】ＣＳＨ ＝ ＵＳＨ ＋ ＣＳＨmなお、補正量ＣＳＨmの初期値は「０」（ＣＳＨm＝０）としている。
【００５２】エアコン１０では、操作量ＵＳＨを操作度Ｄ-dis、乾き度Ｄ-shに基づいており、本実施の形態では、一例として表１に示されるように設定し、操作度Ｄ-disと乾き度Ｄ-shに応じた操作量ＵＳＨの設定値が、マイコン９８に設けられている図示しないメモリに記憶させている。
【００５３】
【表１】
なお、Ａ〜Ｇの各値は、冷凍サイクルの能力に応じて最適な値を設定するが、１〜５の範囲がより好ましい。
【００５４】一方、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disは、次式に示すように、前回の目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを外気温度Ｔo及び補正量ＣＳＨによって補正して設定している。
Ｔｇｔ-dis ＝ Ｔｇｔ-dis ＋ Ｃ（Ｔo ） ＋ ＣＳＨＣ（Ｔｏ）は外気温に基づく関数であり空気調和機のユニット毎に調整される。すなわち、エアコン１０では、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを、外気温度Ｔoに基づいてシフトさせると共に、補正量ＣＳＨを用いて増減させている。
【００５５】ディスチャージ温度Ｔ-disが目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-dismより低い場合、操作度Ｄ-disは負となる。表１により、ＵＳＨが下がる方向へ補正され、電動膨張弁３６は、閉じる方向へ操作される。また、ディスチャージ温度Ｔ-disが目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-dismより高く、操作度Ｄ-disが正となると、操作量ＵＳＨが上がる方向へ補正され、電動膨張弁３６は、開く方向へ操作される。尚、実際のＵＳＨはＤ-shの値に応じてさらに補正される。
【００５６】サクション温度Ｔ-shとコイル温度Ｔ-coilの差である乾き度Ｄ-shは、熱交換器１８が湿っているときに負となり、熱交換器１８に乾きが生じているときには、正となるように定数αが設定されている。
【００５７】これにより、操作量ＵＳＨは、乾き度Ｄ-shが正になったときに目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを下げる方向へ補正するように設定され、乾き度Ｄ-shが負になったときに目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを上げる方向へ補正するように設定されている。なお、本実施の形態では、１≧Ｄ-dis≧−１、1.0 ＞Ｄ-sh≧−1.0 を不感帯とし、暖房モードでは、補正量ＣＳＨによる補正を行なわないようにしている（補正量ＣＳＨ＝０）。
【００５８】Ｃ（Ｔo ）は、外気温度Ｔoに応じて予め定めている数値であり、本実施の形態では一例として表２に示すように設定しており、この値が操作量ＵＳＨと共にマイコン９８の図示しないメモリに記憶されている。尚、この補正Ｃ（Ｔｏ）は省略しても良い。
【００５９】
【表２】
なお、Ｈ〜Ｎの各値は、冷凍サイクルの能力に応じて最適な値を設定するが、１〜３０の範囲がより好ましい。
【００６０】また、外気温度Ｔoが低下する方向へ変化しているときには、外気温度センサ１１２によって検出した外気温度Ｔoに１℃だけプラスした温度を外気温度ＴoとしてＣ（Ｔo ）を選択するようにしている。
【００６１】エアコン１０では、このようにして設定した目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disに基づいて電動膨張弁３６（電動膨張弁３６のステッピングモータ）の制御ステップを設定し、設定した制御ステップで電動膨張弁３６を操作している。
【００６２】なお、エアコン１０では、所定時間ｔs1（例えば１２０sec）毎に目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを演算し、ＰＩ演算によりディスチャージ温度Ｔ-disが目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disとなるように所定時間ｔs2（例えば１０sec）毎に電動膨張弁３６のステップ制御を行なっている。
【００６３】以下に、主に室外ユニット１４のマイコン９８で実行される電動膨張弁３６を制御するための目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disの補正を図５乃至図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６４】エアコン１０では、空調運転を開始すると、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを演算する。この目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disは、例えばコンプレッサ２６の回転数（過去の平均周波数ないし現在の回転数）等に基づいて演算して設定することができる。
【００６５】エアコン１０では、この目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを冷媒温度センサ１５０によって検出するディスチャージ温度Ｔ-dis、冷媒温度センサ１５２で検出するサクション温度Ｔ-ch 、外気温度センサ１１２で検出する外気温度Ｔo 及び室内ユニット１２の熱交温度センサ８６によって検出する室内ユニット１２の熱交換器１８のコイル温度Ｔ-coilに基づいて補正することにより、電動膨張弁３６の開度を制御する目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを得ている。
【００６６】図５には、エアコン１０の空調運転が開始されると、所定の時間ｔs1（例えば１２０sec 間隔）で実行される補正量ＣＳＨの設定ルーチンを示している。このフローチャートの最初のステップ２００では、補正量ＣＳＨをクリアした後に、ステップ２０２でコンプレッサ２６が停止しているか否か（コンプレッサ２６の回転数ｆが「０」か否か）を確認する。すなわち、補正量ＣＳＨの設定は、コンプレッサ２６が駆動を開始するごとに開始される。
【００６７】ここで、コンプレッサ２６が駆動されていると、ステップ２０２で肯定判定されてステップ２０４へ移行する。このステップ２０４では、操作度Ｄ-disの演算を行なう。
【００６８】操作度Ｄ-disは、ディスチャージ温度Ｔ-disと前回の目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-dism の温度差となっており、このステップ２０４では、冷媒温度センサ１５０によって検出するディスチャージ温度Ｔ-disを読み込むと、このディスチャージ温度Ｔ-disと前回の目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-dismとの差を演算する。
【００６９】次のステップ２０６では、演算した操作度Ｄ-disの絶対値が所定値以内であるか否かを確認する。すなわち、ディスチャージ温度Ｔ-disと前回の目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-dismの温度差が所定範囲（本実施の形態では一例として５℃としている）以内となったか否かを確認する。
【００７０】これにより、ディスチャージ温度Ｔ-disと前回設定した目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-dismの温度差が所定値範囲となっているとき（ステップ２０６で肯定判定）、補正値ＣＳＨの演算を行なうために、ステップ２０８へ移行する。
【００７１】このステップ２０８では、冷媒温度センサ１８２によって検出するサクション温度Ｔ-sh 、熱交温度センサ８６によって検出されてシリアル通信によって室内ユニット１２から送られたコイル温度Ｔ-coilを読み込み、熱交換器１８の乾き度Ｄ-shを演算する。
【００７２】次に、演算した操作度Ｄ-disと乾き度Ｄ-sh及び表１から操作量ＵＳＨを設定し、この操作量ＵＳＨと前回の補正量ＣＳＨmから、今回の補正量ＣＳＨを算出する。
【００７３】このようにして補正量ＣＳＨを求めると、次のステップ２１０では、演算した補正量ＣＳＨが所定値より小さいか否かを確認し、また、ステップ２１２では、演算した補正量ＣＳＨが所定値を越えているか否かを確認する。すなわち、ステップ２１０、、２１２では、演算した補正量ＣＳＨが所定の範囲（本実施の形態では一例として、−１５＜ＣＳＨ＜０）であるか否かを確認する。
【００７４】ここで、演算した補正量ＣＳＨが所定範囲以内であるとき（ステップ２１０、２１２で肯定判定）には、ステップ２１４へ移行して演算した補正量ＣＳＨを目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disの演算に用いる補正量として設定する。
【００７５】これに対して、演算した補正量ＣＳＨが所定値以下（ＣＳＨ≦−１５）であるとき（ステップ２１０で否定判定）には、ステップ２１６へ移行し、補正量ＣＳＨを下限値に設定する（ＣＳＨ＝−１５）。また、演算した補正量ＣＳＨが所定値以上（０≦ＣＳＨ）であったとき（ステップ２１２で否定判定）には、ステップ２１８へ移行して補正量ＣＳＨを上限値に設定する（ＣＳＨ＝０）。すなわち、補正量ＣＳＨを所定の範囲（−１５≦ＣＳＨ≦０）に制限している。
【００７６】このようにして目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disの演算に使用する補正量ＣＳＨを設定すると、ステップ２２０では、この補正量ＣＳＨを次の補正量ＣＳＨの演算に使用する前回の補正量ＣＳＨmに設定する（ＣＳＨ＝ＣＳＨm ）。
【００７７】一方、図６には、エアコン１０で電動膨張弁３６のステップ制御に用いる目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disの設定の概略を示しており、最初のステップ２３０では、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disの演算を行なう。
【００７８】次のステップ２３２では、外気温度センサ１１２によって検出している外気温度Ｔoを読み込み、ステップ２３４では、前記した表２から運転モードと外気温度Ｔoに基づいた補正量Ｃ（Ｔo ）を設定する。
【００７９】この後、ステップ２３６では、補正量ＣＳＨを用いた補正を行なうか否かを確認する。
【００８０】ここで、補正量ＣＳＨを用いた補正を行なうときには、ステップ２３８へ移行して、図５に示されるフローチャートによって設定している補正量ＣＳＨを読み込んだ後、ステップ２３８で、外気温度Ｔoと補正量ＣＳＨを用いた目標ディスチャージ温度ＴＧＴ-disの演算、すなわち目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disの補正を行なう。
【００８１】なお、エアコン１０では、暖房モード時やコンプレッサ２６の回転数が大きく変化したときなど、予め目標ディスチャージ温度Ｄｇｔ-disの補正量ＣＳＨを用いた補正を行わないように設定されている条件下では、ステップ２３６で否定判定されて、ステップ２４０へ移行する。これにより、ステップ２４０では、外気温度Ｔo に基づいた補正のみを行うように目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disが演算される。
【００８２】このようにして、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを演算すると、次のステップ２４２では、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disが上限温度として設定している所定温度（例えば８６℃）以下か否かを確認し、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disが上限温度を越えていないとき（ステップ２４２で肯定判定）には、ステップ２４６へ移行し、この目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを用いて、電動膨張弁３６のステップ制御を行なう。また、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disが、この上限温度を越えているとき（ステップ２４２で否定判定）には、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを上限温度に設定（例えばＴｇｔ-dis＝６８℃）し、この目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disに基づいて電動膨張弁３６のステップ制御を行う。
【００８３】エアコン１０が冷房モードで運転しているときに、サクション温度Ｔ-shと室内ユニット１６の熱交換器１８の温度であるコイル温度Ｔ-coil から、熱交換器１８に乾きが生じにくい状態、すなわち、熱交換器１８が出口まで湿っている状態では、乾き度Ｄ-shが負となっている。
【００８４】これに対して、コイル温度Ｔ-coilが上昇すると、熱交換器１８の出口付近に乾きが生じ易くなる。熱交換器１８に乾きが生じると、クロスフローファン４４に露付きが起こる。このとき、サクション温度Ｔ-shに対してコイル温度Ｔ-coilが相対的に上昇することになり、乾き度Ｄ-sh も大きくなる。
【００８５】一方、ディスチャージ温度Ｔ-disが目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disより高いときには、操作度Ｄ-disは正の値となり、ディスチャージ温度Ｔ-disが目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disより低いときには、操作度Ｄ-disは負の値となる。また、ディスチャージ温度Ｔ-disは、コンプレッサ２６の回転数が一定であれば、電動膨張弁３６を開いて冷媒流量を増加させることにより下げることができ、電動膨張弁３６の開度を狭めて冷媒の流量を抑えることにより上げることができる。
【００８６】目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disは、補正量ＣＳＨを大きくすることにより、高くなり、補正量ＣＳＨを小さくすることにより下がる。
【００８７】補正量ＣＳＨの操作量ＵＳＨは、乾き度Ｄ-shが高くなることにより、補正量ＣＳＨを減少させる方向に設定される。これにより、熱交換器１８が湿り易い状態となって、乾き度Ｄ-sh が高くなると、目標ディスチャージ温度ＴＧＴ-disが上げられ、電動膨張弁３６が開かれる方向へ操作される。したがって、熱交換器１８の乾きが抑えられる。
【００８８】一方、冷媒圧力は、外気温度Ｔoの影響を少なからず受ける。すなわち、外気温度が高くなると冷媒圧力も上昇し、外気温度が低くなると冷媒圧力も低下する。このため、電動膨張弁３６の開度が同じでも、外気温度Ｔoが低いと室外の熱交換器３０に冷媒がたまりやすくなり、その結果熱交換器１８へ供給される冷媒が減り熱交換器１８に乾きが生じ易くなる。
【００８９】これに対して、本発明では、外気温度Ｔoが高いときに、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disが高くなるようにシフトさせている。これにより、外気温度Ｔoが低いときに電動膨張弁３６を必要以上に開くことがないと共に、外気温度Ｔoが高いときに、熱交換器１８に乾きが生じるのを抑えることができる。
【００９０】一方、エアコン１０では、 乾き度Ｄ-shに基づいてコンプレッサ２６の回転数の制限を行なっている。図７には、目標ディスチャージ温度ＴＧＴ-disの補正に用いる乾き度Ｄ-sh に基づいたコンプレッサ２６の回転数の制限の一例を示している。
【００９１】このフローチャートでは、最初のステップ２５０で、このフローチャート中で用いるタイマやフラグの初期設定（リセット）を行なった後、ステップ２５２で図５に示すフローチャートで演算している乾き度Ｄ-sh を読み込む。
【００９２】次にステップ２５４では、この乾き度Ｄ-shが所定値（一例として３．０）を越えているか否かを確認し、また、ステップ２５６で電動膨張弁３６の制御ステップを読み込み、ステップ２５８で制御ステップが上限に達しているか否か確認する。
【００９３】ここで、乾き度Ｄ-shが所定値未満（Ｄ-sh＜３．０）又は、電動膨張弁３６の制御ステップが上限に達していないとき（ステップ２５４又はステップ２５８で否定判定）には、ステップ２６０へ移行して、コンプレッサ２６の回転数から、コンプレッサ２６が停止状態であるか否かを確認し、コンプレッサ２６が停止状態となる（ステップ２６０で否定判定）と、 このフローチャートを一旦終了する。すなわち、このフローチャートは、コンプレッサ２６の運転中にのみ実行され、コンプレッサ２６が停止状態となるごとにリセットされる。
【００９４】一方、乾き度Ｄ-shが所定値（Ｄ-sh ≧３．０）を越え、かつ電動膨張弁３６の制御ステップが上限に達すると（ステップ２５４及びステップ２５８で肯定判定）、ステップ２６２へ移行してコンプレッサ２６の回転数を制限するためのタイマーをリセット／スタートさせる。
【００９５】この後、ステップ２６４、２６６、２６８、２７０では、ステップ２５２、２５４、２５６、２５８と同様に、乾き度Ｄ-sh が所定値以上となっているか否か及び電動膨張弁３６の制御ステップが上限に達しているか否かを確認する。また、ステップ２７２では、タイマーによって計測している時間が所定時間（例えば３０min ）に達したか否かを確認する。すなわち、ステップ２６４〜２７２では、乾き度Ｄ-shが所定値以上でありかつ電動膨張弁２６の制御ステップが上限に達している状態が所定時間継続しているか否かを確認する。
【００９６】これにより、所定時間内に乾き度Ｄ-shと制御ステップの何れかが下がる（ステップ２７２で否定判定されている状態でステップ２６６又はステップ２７０で否定判定）と、コンプレッサ２６の回転数の制限を行わずにステップ２５２へ戻る。これに対して、乾き度Ｄ-sh が所定値以上でありかつ電動膨張弁２６の制御ステップが上限に達している状態が所定時間継続すると（ステップ２６６、２７０、２７２で肯定判定）、コンプレッサ２６の回転数の制限を行なう。
【００９７】このコンプレッサ２６の回転数の制限は、ステップ２７４でコンプレッサ２６の回転数を所定値（例えば現在の回転数の７５％）までダウンさせ、さらに、ステップ２７６で回転数の上昇を禁止する。これにより、エアコン１０では、コンプレッサ２６の回転数を下げると共に、回転数の上昇、すなわち、冷媒の吐出圧の上昇が禁止される。
【００９８】これにより、コンプレッサ２６の回転数と共に冷媒の吐出圧も低下し、例えば、冷凍サイクル中、特に室外ユニットの熱交換器３０に液化した冷媒が溜まり、室内ユニット１２の熱交換器１８に乾きの生じ易い状態となっていても、熱交換器１８の乾きを抑えて、クロスフローファン４４に露付きが生じるのを防止できる。
【００９９】次のステップ２７８では、フラグがセットされているか否かを確認し、フラグがリセットされているときには、ステップ２８０へ移行して回転数の上昇禁止が設定されたことを示すフラグをセットする。
【０１００】このようにしてコンプレッサ２６の回転数に制限を加えると、次のステップ２８２では、乾き度Ｄ-shを読み込み、この乾き度Ｄ-shが所定の値（例えば−１．０）以下に下がったか否かを確認する。
【０１０１】ここで、乾き度Ｄ-sh が所定の値未満まで下がり、熱交換器１８が湿った状態となると、ステップ２８４で肯定判定される。これにより、ステップ２８６へ移行して、コンプレッサ２６の回転数の上昇を解除する。
【０１０２】このように、エアコン１０では、目標ディスチャージ温度Ｔｇｔ-disを補正することにより室内ユニット１２の熱交換器１８に乾きが生じるのを防止しているが、それでも熱交換器１８に乾きが生じる状態が継続しているときには、コンプレッサ２６の回転数を下げると共に、コンプレッサ２６の回転数の上昇を禁止することにより、より確実に熱交換器１８の乾きを防止している。また、熱交換器１８に乾きが生じることがない状態に達すると、コンプレッサ２６の回転数の上昇禁止を解除する。
【０１０３】一方、コンプレッサ２６の回転数の上昇禁止が設定されてフラグが既にセットされていたときには、ステップ２７８で肯定判定されてステップ２８８へ移行し、コンプレッサ２６が停止状態となったか否かを確認する。これにより、 コンプレッサ２６が停止状態となると、ステップ２９０へ移行してコンプレッサ２６の回転数の上昇禁止を解除した後に、このフローチャートを一旦終了する。
【０１０４】このように、エアコン１０では、熱交換器１８の乾きを防止するためのコンプレッサ２６の回転数の制限が２回目となると、コンプレッサ２６が停止するまで回転数の上昇禁止を解除しないようにしている。
【０１０５】なお、以上説明した本実施の形態に適用したエアコン１０では、本発明が適用される空気調和機の構成を限定するものではない。本発明は、電動膨張弁によって冷凍サイクル中の冷媒の流量を調整する任意の構成の空気調和機に適用することができる。
【０１０６】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、ディスチャージ温度、サクション温度、コイル温度に基づいて目標ディスチャージ温度を補正することにより、室内ユニットの熱交換器の乾きに応じて電動膨張弁を制御することができ、熱交換器の乾きによる露付きを防止することができると言う優れた効果が得られる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月９日（１９９９．１１．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１１３８３
【弁理士】
【氏名又は名称】芝野 正雅
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２９２０１３（Ｐ２０００−２９２０１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１７９３７ |
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