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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022074630
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】空気調和機
(51)【国際特許分類】
F25B 1/00 20060101AFI20220511BHJP
F25B 49/02 20060101ALI20220511BHJP
F24F 11/84 20180101ALI20220511BHJP
【ＦＩ】
F25B1/00 304T
F25B1/00 321A
F25B49/02 510B
F25B49/02 510C
F25B49/02 510A
F24F11/84
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020184823
(22)【出願日】2020-11-05
(71)【出願人】
【識別番号】000006611
【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル
(74)【代理人】
【識別番号】100104215
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100196575
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 満
(74)【代理人】
【識別番号】100144211
【弁理士】
【氏名又は名称】日比野 幸信
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 雅裕
(72)【発明者】
【氏名】舟木 智之
【テーマコード（参考）】
3L260
【Ｆターム（参考）】
3L260AB02
3L260BA15
3L260BA51
3L260CB08
3L260CB09
3L260CB16
3L260EA07
3L260EA19
3L260FA10
3L260FB07
(57)【要約】
【課題】信頼性の高い空気調和機を提供する。
【解決手段】空気調和機において、冷媒回路は、冷媒配管で接続された、圧縮機、凝縮器、凝縮側減圧器、レシーバ、蒸発側減圧器、及び蒸発器に冷媒を循環させ、上記圧縮機から吐出される上記冷媒の流れ方向を切り替える流路切替器を含む。上記第１温度センサは、上記冷媒の凝縮温度を検出する。上記第２温度センサは、上記凝縮器の出口から流出した上記冷媒の出口温度を検出する。上記第３温度センサは、上記凝縮器の周囲温度を検出する。上記制御装置は、上記凝縮温度と上記周囲温度との差Δｔに応じて、上記凝縮温度と上記出口温度との差であるＳＣ値が目標過冷却度となるように上記凝縮側減圧器の開度を制御する。上記制御装置は、上記目標過冷却度が第１閾値よりも低い場合には、上記Δｔにかかわらず、上記第１閾値を上記目標過冷却度として定める。
【選択図】図１
【解決手段】空気調和機において、冷媒回路は、冷媒配管で接続された、圧縮機、凝縮器、凝縮側減圧器、レシーバ、蒸発側減圧器、及び蒸発器に冷媒を循環させ、上記圧縮機から吐出される上記冷媒の流れ方向を切り替える流路切替器を含む。上記第１温度センサは、上記冷媒の凝縮温度を検出する。上記第２温度センサは、上記凝縮器の出口から流出した上記冷媒の出口温度を検出する。上記第３温度センサは、上記凝縮器の周囲温度を検出する。上記制御装置は、上記凝縮温度と上記周囲温度との差Δｔに応じて、上記凝縮温度と上記出口温度との差であるＳＣ値が目標過冷却度となるように上記凝縮側減圧器の開度を制御する。上記制御装置は、上記目標過冷却度が第１閾値よりも低い場合には、上記Δｔにかかわらず、上記第１閾値を上記目標過冷却度として定める。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒配管で接続された、圧縮機、凝縮器、凝縮側減圧器、レシーバ、蒸発側減圧器、及び蒸発器に冷媒を循環させ前記圧縮機から吐出される前記冷媒の流れ方向を切り替える流路切替器を含む冷媒回路と、
前記冷媒の凝縮温度を検出する第１温度センサと、
前記凝縮器の出口から流出した前記冷媒の出口温度を検出する第２温度センサと、
前記凝縮器の周囲温度を検出する第３温度センサと
前記凝縮温度と前記周囲温度との差Δｔに応じて、前記凝縮温度と前記出口温度との差であるＳＣ値が目標過冷却度となるように前記凝縮側減圧器の開度を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記目標過冷却度が第１閾値よりも低い場合には、前記Δｔにかかわらず、前記第１閾値を前記目標過冷却度として定める
空気調和機。
前記冷媒の凝縮温度を検出する第１温度センサと、
前記凝縮器の出口から流出した前記冷媒の出口温度を検出する第２温度センサと、
前記凝縮器の周囲温度を検出する第３温度センサと
前記凝縮温度と前記周囲温度との差Δｔに応じて、前記凝縮温度と前記出口温度との差であるＳＣ値が目標過冷却度となるように前記凝縮側減圧器の開度を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記目標過冷却度が第１閾値よりも低い場合には、前記Δｔにかかわらず、前記第１閾値を前記目標過冷却度として定める
空気調和機。
【請求項2】
請求項１に記載された空気調和機であって、
前記制御装置は、前記目標過冷却度が第１閾値以上の場合には、前記Δｔが大きくなるほど前記目標過冷却度を大きく設定する
空気調和機。
前記制御装置は、前記目標過冷却度が第１閾値以上の場合には、前記Δｔが大きくなるほど前記目標過冷却度を大きく設定する
空気調和機。
【請求項3】
請求項１または２に記載された空気調和機であって、
前記制御装置には、前記目標過冷却度が前記第１閾値以上の場合に、前記Δｔと前記目標過冷却度との関係として一次の線形関係が記憶され、
前記線形関係は、前記凝縮器の熱交換効率が高くなるほど、前記線形関係の傾きが大きく設定され、前記第１閾値に対応するΔｔの範囲が狭く設定される
空気調和機。
前記制御装置には、前記目標過冷却度が前記第１閾値以上の場合に、前記Δｔと前記目標過冷却度との関係として一次の線形関係が記憶され、
前記線形関係は、前記凝縮器の熱交換効率が高くなるほど、前記線形関係の傾きが大きく設定され、前記第１閾値に対応するΔｔの範囲が狭く設定される
空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気調和機に関する。
【背景技術】
【0002】
空気調和機の中で、エネルギー消費効率（ＣＯＰ）を最適にするために、凝縮器内の冷媒の凝縮温度と凝縮器を通過する空気の周囲温度との差に応じて目標過冷却度を変更する技術がある（例えば、特許文献１）。例えば、この技術においては、凝縮器における凝縮温度と周囲温度との差が大きくなるほど目標過冷却度が大きく設定され、前記差が小さくなるほど目標過冷却度が小さく設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５０５６８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、エネルギー消費効率を優先するために凝縮器における冷媒の凝縮温度と周囲温度との差が小さくなった（以下、過小とする）場合においても、前記差に応じて目標過冷却度を小さく設定すると、圧力損失の影響で凝縮器の下流に配置された膨張弁に気液二相状態の冷媒が流入する場合がある。このような場合、膨張弁から冷媒の流動音が発生したり、冷媒回路における冷媒流量の制御が不安定になったりして、空気調和機の信頼性が低下する。
【0005】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、凝縮器における凝縮温度と周囲温度との差が過小となった場合でも、上記不具合が抑制された信頼性の高い空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る空気調和機は、冷媒回路と、制御装置と、第１温度センサと、第２温度センサと、第３温度センサとを備える。
上記冷媒回路は、冷媒配管で接続された、圧縮機、凝縮器、凝縮側減圧器、レシーバ、蒸発側減圧器、及び蒸発器に冷媒を循環させ、上記圧縮機から吐出される上記冷媒の流れ方向を切り替える流路切替器を含む。
上記第１温度センサは、上記冷媒の凝縮温度を検出する。
上記第２温度センサは、上記凝縮器の出口から流出した上記冷媒の出口温度を検出する。
上記第３温度センサは、上記凝縮器の周囲温度を検出する。
上記制御装置は、上記凝縮温度と上記周囲温度との差Δｔに応じて、上記凝縮温度と上記出口温度との差であるＳＣ値が目標過冷却度となるように上記凝縮側減圧器の開度を制御する。
上記制御装置は、上記目標過冷却度が第１閾値よりも低い場合には、上記Δｔにかかわらず、上記第１閾値を上記目標過冷却度として定める。
上記冷媒回路は、冷媒配管で接続された、圧縮機、凝縮器、凝縮側減圧器、レシーバ、蒸発側減圧器、及び蒸発器に冷媒を循環させ、上記圧縮機から吐出される上記冷媒の流れ方向を切り替える流路切替器を含む。
上記第１温度センサは、上記冷媒の凝縮温度を検出する。
上記第２温度センサは、上記凝縮器の出口から流出した上記冷媒の出口温度を検出する。
上記第３温度センサは、上記凝縮器の周囲温度を検出する。
上記制御装置は、上記凝縮温度と上記周囲温度との差Δｔに応じて、上記凝縮温度と上記出口温度との差であるＳＣ値が目標過冷却度となるように上記凝縮側減圧器の開度を制御する。
上記制御装置は、上記目標過冷却度が第１閾値よりも低い場合には、上記Δｔにかかわらず、上記第１閾値を上記目標過冷却度として定める。
【0007】
このような空気調和機であれば、凝縮器における凝縮温度と周囲温度との差が過小となった場合でも、膨張弁からの冷媒の流動音が抑えられ、冷媒回路における冷媒流量の制御が安定する。
【0008】
上記の空気調和機においては、上記制御装置は、上記目標過冷却度が第１閾値以上の場合には、上記Δｔが大きくなるほど上記目標過冷却度を大きく設定してもよい。
【0009】
上記の空気調和機においては、上記制御装置には、上記目標過冷却度が上記第１閾値以上の場合に、上記Δｔと上記目標過冷却度との関係として一次の線形関係が記憶され、上記凝縮器の熱交換効率が高くなるほど、上記線形関係の傾きが大きく設定され、上記第１閾値に対応するΔｔの範囲が狭く設定されてもよい。
【発明の効果】
【0010】
以上述べたように、本発明によれば、信頼性の高い空気調和機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図（ａ）は、本実施形態の空気調和機に係る冷媒回路を説明する図である。図（ｂ）は、室外機制御手段のブロック構成図である。
【図2】図（ａ）は、基本的な冷媒回路を説明する図である。図（ｂ）は、図（ａ）の冷媒回路に係るモリエル線図（ｐｈ線図）である。
【図3】図（ａ）は、インジェクション回路を有する冷媒回路を説明する図である。図（ｂ）は、図（ａ）の冷媒回路に係るモリエル線図（ｐｈ線図）である。
【図4】図（ａ）は、本実施形態の空気調和機において、レシーバを備えた冷媒回路を説明する図である。図（ｂ）は、図（ａ）の冷媒回路に係るモリエル線図（ｐｈ線図）である。
【図5】図（ａ）は、本実施形態の空気調和機において、インジェクション回路及びレシーバを有する冷媒回路を説明する図である。図（ｂ）は、図（ａ）の冷媒回路に係るモリエル線図（ｐｈ線図）である。
【図6】図（ａ）は、参考例の空気調和機に係る冷媒回路の制御の概要を説明するグラフであり、図（ｂ）は、本実施形態の空気調和機に係る冷媒回路の制御の概要を説明するグラフである。
【図7】凝縮器の熱交換効率が異なる場合のΔｔと目標過冷却度ＳＣとの関係を示す。
【図8】暖房運転を行う際の室外機制御手段が実行する処理を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。
【0013】
【0014】
＜冷媒回路の構成＞
図１（ａ）を参照して、室外機２及び室内機３を含む空気調和機１の冷媒回路について説明する。図１（ａ）に示すように、空気調和機１は、屋外に設置される室外機２と、室内に設置され、室外機２に液管４及びガス管５で接続された室内機３を備える。室外機２の液側閉鎖弁２５と、室内機３の液管接続部３３とが液管４で接続されている。室外機２のガス側閉鎖弁２６と、室内機３のガス管接続部３４とがガス管５で接続されている。これにより、空気調和機１の冷媒回路１０が形成される。
図１（ａ）を参照して、室外機２及び室内機３を含む空気調和機１の冷媒回路について説明する。図１（ａ）に示すように、空気調和機１は、屋外に設置される室外機２と、室内に設置され、室外機２に液管４及びガス管５で接続された室内機３を備える。室外機２の液側閉鎖弁２５と、室内機３の液管接続部３３とが液管４で接続されている。室外機２のガス側閉鎖弁２６と、室内機３のガス管接続部３４とがガス管５で接続されている。これにより、空気調和機１の冷媒回路１０が形成される。
【0015】
＜＜室外機の冷媒回路＞＞
室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、第１膨張弁２４と、液管４が接続された液側閉鎖弁２５と、ガス管５が接続されたガス側閉鎖弁２６と、室外ファン２７と、第２膨張弁２８と、インジェクション膨張弁２９と、レシーバ８１と、冷媒間熱交換器８２を備えている。室外ファン２７を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管（吐出管６１、冷媒配管６２、室外機液管６３、室外機ガス管６４、吸入管６６、室内機液管６７、及び室内機ガス管６８）で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路１０ａが形成されている。圧縮機２１の冷媒吸入側には、アキュムレータ（不図示）が設けられてもよい。また、本明細書では「インジェクション」を「ＩＮＪ」と表記することがある。
室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、第１膨張弁２４と、液管４が接続された液側閉鎖弁２５と、ガス管５が接続されたガス側閉鎖弁２６と、室外ファン２７と、第２膨張弁２８と、インジェクション膨張弁２９と、レシーバ８１と、冷媒間熱交換器８２を備えている。室外ファン２７を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管（吐出管６１、冷媒配管６２、室外機液管６３、室外機ガス管６４、吸入管６６、室内機液管６７、及び室内機ガス管６８）で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路１０ａが形成されている。圧縮機２１の冷媒吸入側には、アキュムレータ（不図示）が設けられてもよい。また、本明細書では「インジェクション」を「ＩＮＪ」と表記することがある。
【0016】
圧縮機２１は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、四方弁２２のポートａと吐出管６１で接続されている。圧縮機２１の冷媒吸入側は、四方弁２２のポートｃと吸入管６６で接続されている。
【0017】
レシーバ８１は、液側閉鎖弁２５と室外熱交換器２３との間の室外機液管６３に、第１膨張弁２４と第２膨張弁２８に挟まれて設けられている。レシーバ８１は、大小様々な室内機３が接続されても、適切な冷媒量に調整するためのものである。レシーバ８１の下流側ではインジェクション配管（インジェクション回路ともいう）６５が分岐しており、インジェクション配管６５は、インジェクション膨張弁２９を介して圧縮機２１内部の図示しないシリンダの中間部に接続されている。インジェクション配管６５は、凝縮器（暖房運転時には室内熱交換器３１）の冷媒循環量を増やしたり、圧縮機２１の吐出温度を下げたりするための、圧縮機２１に冷媒をインジェクションする配管である。インジェクション配管６５の途中には、インジェクション配管６５を流れる冷媒と室外機液管６３を流れる冷媒との間で熱交換を行う冷媒間熱交換器８２が設けられている。
【0018】
インジェクション配管６５、インジェクション膨張弁２９を含む一連の回路をインジェクション回路という（なお、本明細書では、インジェクション配管６５で代表させてインジェクション回路ということがある。また、ここで示すインジェクション回路は一例であって、他の態様であってもよい）。インジェクション膨張弁２９は、全閉可能であって、インジェクション配管６５の開閉手段として設けられ、圧縮機２１の吐出温度又は吐出ＳＨを制御する。
【0019】
四方弁２２は、圧縮機２１から吐出される冷媒の流れ方向を切り替えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管６６で接続されている。ポートｄは、ガス側閉鎖弁２６と室外機ガス管６４で接続されている。
【0020】
室外熱交換器２３は、冷媒と、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、四方弁２２のポートｂと冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は液側閉鎖弁２５と室外機液管６３で接続されている。室外熱交換器２３は、四方弁２２の切替えによって、暖房運転時は蒸発器として機能し、冷房運転時は凝縮器として機能する。
【0021】
第１膨張弁２４及び第２膨張弁２８は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁である。具体的には、パルスモータに加えられるパルス数によりその開度が調整される。
【0022】
暖房運転時、第１膨張弁２４は、凝縮側減圧器（上流側膨張弁）として機能し、第２膨張弁２８は、蒸発側減圧器（下流側膨張弁）として機能する。第１膨張弁２４は、暖房運転時に室内熱交換器３１から流出した冷媒のＳＣ（サブクール：過冷却度）が所定の目標値になるように、その開度が調整される。また、第２膨張弁２８は、暖房運転時に圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように、その開度が調整される。なお、冷房運転時には、第２膨張弁２８が凝縮側減圧器（上流側膨張弁）として機能し、第１膨張弁２４が蒸発側減圧器（下流側膨張弁）として機能する。
【0023】
室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、その中心部が図示しないファンモータの回転軸に接続されている。ファンモータが回転することで室外ファン２７が回転する。室外ファン２７の回転によって、室外機２の図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気が室外機２の図示しない吹出口から室外機２外部へ放出される。
【0024】
室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（ａ）に示すように、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（上述した吐出温度）を検出する吐出温度センサ７３が設けられている。吸入管６６には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ７２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ７４が設けられている。
【0025】
室外熱交換器２３の図示しない冷媒パスの略中間部には、室外熱交換器２３の温度である室外熱交温度を検出する熱交温度センサ７５が設けられている。暖房運転時には、熱交温度センサ７５、又は、液側温度センサ７７ｃによって冷媒の蒸発温度が検出される。冷房運転時には、本願請求項に記載の第１温度センサとして機能する熱交温度センサ７５によって冷媒の凝縮温度が検出される。室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち、室外熱交換器２３の周囲温度（外気温度）を検出する外気温度センサ７６が設けられている。なお、冷房運転時、外気温度センサ７６は本願請求項の第３温度センサとして機能する。また、冷房運転時には、室外熱交換器２３から流出する冷媒の出口温度を検出する液側温度センサ７７ｃが設けられている。この時の液側温度センサ７７ｃは、本願請求項に記載の第２温度センサとして機能する。
【0026】
また、室外機２には、室外機制御手段２００（制御装置）が設けられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０を備えている。なお、本明細書では、室外機制御手段２００を単に制御手段ということがある。
【0027】
記憶部２２０は、フラッシュメモリで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２７等の制御状態等を記憶している。記憶部２２０には室内機３から受信する要求能力に応じて圧縮機２１の回転数を定めた回転数テーブルが予め記憶されている。
【0028】
通信部２３０は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。
【0029】
ＣＰＵ２１０は、室外機２の各センサでの検出結果をセンサ入力部２４０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、室内機３から送信される制御信号を通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号等に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２７の駆動制御を行う。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切替制御を行う。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、第１膨張弁２４及び第２膨張弁２８の開度調整の制御、インジェクション膨張弁２９の開閉制御及び開度調整の制御を行う。ＣＰＵ２１０には、レシーバ８１内に液冷媒が貯まっているか否かを判定する液貯留判定部が設けられており、液貯留判定部は、後述するように、レシーバ８１内に液冷媒が貯まっていると判定すると、インジェクション膨張弁２９を開いて冷媒を圧縮機２１の中圧へインジェクションを行う。
【0030】
＜＜室内機の冷媒回路＞＞
室内機３について説明する。室内機３は、室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、液管４の他端が接続された液管接続部３３と、ガス管５の他端が接続されたガス管接続部３４を備える。室内ファン３２を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路１０ｂが形成されている。
室内機３について説明する。室内機３は、室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、液管４の他端が接続された液管接続部３３と、ガス管５の他端が接続されたガス管接続部３４を備える。室内ファン３２を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路１０ｂが形成されている。
【0031】
室内熱交換器３１は、冷媒と後述する室内ファン３２の回転により室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器３１の一方の冷媒出入口は、液管接続部３３と室内機液管６７で接続されている。室内熱交換器３１の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部３４と室内機ガス管６８で接続されている。室内熱交換器３１は、室内機３が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能し、室内機３が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能する。
【0032】
室内ファン３２は樹脂材で形成されており、室内熱交換器３１の近傍に配置されている。室内ファン３２は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換した室内空気を室内機３の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。
【0033】
室内機３には各種のセンサが設けられている。室内機液管６７には、室内熱交換器３１に流入あるいは室内熱交換器３１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ７７ａが設けられている。暖房運転時には、液側温度センサ７７ａによって室内熱交換器３１から流出する冷媒の出口温度が検出される。この時、液側温度センサ７７ａは本願請求項に記載の第２温度センサとして機能する。
【0034】
室内機ガス管６８には、室内熱交換器３１から流出あるいは室内熱交換器３１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ７８が設けられている。室内機３の図示しない吸込口付近には、室内機３の内部に流入する室内空気の温度、すなわち、室内熱交換器３１の周囲温度（室内温度）を検出する室温センサ７９が設けられている。なお、暖房運転時、室温センサ７９は本願請求項に記載の第３温度センサとして機能する。
【0035】
また、室内熱交換器３１の図示しない冷媒パスの略中間部には、室内熱交換器３１の温度である室内熱交温度を検出する熱交温度センサ８０が設けられている。暖房運転時には、熱交温度センサ８０によって冷媒の凝縮温度が検出される。この時、熱交温度センサ８０は本願請求項に記載の第１温度センサとして機能する。冷房運転時には、熱交温度センサ８０によって冷媒の蒸発温度が検出される。
【0036】
＜冷媒回路の動作の概要＞
本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作の概要について、図１（ａ）を用いて説明する。図中、実線で示した冷媒の流れに基づいて、室内機３が暖房運転を行う場合について説明する。なお、破線で示した冷媒の流れが冷房運転を示している。
本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作の概要について、図１（ａ）を用いて説明する。図中、実線で示した冷媒の流れに基づいて、室内機３が暖房運転を行う場合について説明する。なお、破線で示した冷媒の流れが冷房運転を示している。
【0037】
室内機３が暖房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、図１（ａ）に示すように四方弁２２を実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路１０において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器３１が凝縮器として機能する暖房サイクルが形成される。
【0038】
圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入する。四方弁２２のポートａに流入した冷媒は、四方弁２２のポートｄから室外機ガス管６４を流れて、ガス側閉鎖弁２６を介してガス管５に流入する。ガス管５を流れる冷媒は、ガス管接続部３４を介して室内機３に流入する。
【0039】
室内機３に流入した冷媒は、室内機ガス管６８を流れて室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器３１が凝縮器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の暖房が行われる。
【0040】
室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機液管６７を流れ、液管接続部３３を介して液管４に流入する。液管４を流れ、液側閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機液管６３を流れて第１膨張弁２４、レシーバ８１、第２膨張弁２８を通過する際に減圧される。暖房運転時において、第１膨張弁２４の開度は、室内熱交換器３１流出後の冷媒の過冷却度（ＳＣ値）が所定の目標値となるように、第２膨張弁２８の開度は、圧縮機２１の吐出温度が所定の目標値となるように調整されるか、若しくは、圧縮機２１に吸入される冷媒の吸入過熱度（吸入ＳＨ）が所定の目標値となるように調整される。
【0041】
第１膨張弁２４、レシーバ８１、第２膨張弁２８を通過して室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から冷媒配管６２に流出した冷媒は、四方弁２２のポートｂ及びポートｃ、吸入管６６を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
【0042】
＜冷媒回路の動作の詳細＞
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図２（ａ）から図５（ｂ）を用いて詳しく説明する。以下の説明においては、基本的な冷媒回路１１、インジェクション配管６５を有する冷媒回路１２、レシーバ８１を有する冷媒回路１３、及び、インジェクション配管６５及びレシーバ８１を有する冷媒回路１０の順に説明する。
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図２（ａ）から図５（ｂ）を用いて詳しく説明する。以下の説明においては、基本的な冷媒回路１１、インジェクション配管６５を有する冷媒回路１２、レシーバ８１を有する冷媒回路１３、及び、インジェクション配管６５及びレシーバ８１を有する冷媒回路１０の順に説明する。
【0043】
＜＜基本的な冷媒回路＞＞
図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、基本的な冷媒回路１１について説明する。図２（ａ）に示すように、冷媒回路１１における基準点として、点Ａは圧縮機２１と凝縮器（暖房運転時の室内熱交換器３１に対応。以下、凝縮器３１と表記）の間、点Ｂは凝縮器３１と膨張弁（暖房運転時の第２膨張弁２８に対応。以下、膨張弁２８と表記）の間、点Ｃは膨張弁２８と蒸発器（暖房運転時の室外熱交換器２３に対応。以下、蒸発器２３と表記）の間、点Ｄは蒸発器２３と圧縮機２１の間を指す（以下同様）。
図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、基本的な冷媒回路１１について説明する。図２（ａ）に示すように、冷媒回路１１における基準点として、点Ａは圧縮機２１と凝縮器（暖房運転時の室内熱交換器３１に対応。以下、凝縮器３１と表記）の間、点Ｂは凝縮器３１と膨張弁（暖房運転時の第２膨張弁２８に対応。以下、膨張弁２８と表記）の間、点Ｃは膨張弁２８と蒸発器（暖房運転時の室外熱交換器２３に対応。以下、蒸発器２３と表記）の間、点Ｄは蒸発器２３と圧縮機２１の間を指す（以下同様）。
【0044】
点Ａから点Ｄ、又は各点間における冷媒の状態は、図２（ｂ）に示すように、以下のとおりとなる。
（１）圧縮機２１での圧縮過程の冷媒（点Ｄ～Ａ間）は、圧縮され、圧力（縦軸）・温度共に上昇して高温高圧の過熱蒸気となる（周囲空気との熱交換で凝縮しやすい状態になる）。
（２）圧縮機２１から吐出された冷媒（点Ａ）は、過熱状態の高圧気相冷媒である。
（３）凝縮器３１での凝縮過程の冷媒（点Ａ～Ｂ間）は、周囲空気と熱交換（放熱）することで、圧力が一定のまま、過熱蒸気、飽和蒸気、湿り蒸気、飽和液の各状態を経て高圧の過冷却液となる。
（４）凝縮器３１から流出した冷媒（点Ｂ）は、過冷却状態の高圧液相冷媒である。
（５）膨張弁２８での膨張過程の冷媒（点Ｂ～Ｃ間）は、膨張し、圧力（縦軸）・温度共に下降して湿り蒸気となる（周囲空気との熱交換で蒸発しやすい状態になる）。
（６）膨張弁２８から流出した冷媒（点Ｃ）は、液リッチ（＝液相比率が高い）状態の低圧二相冷媒である。
（７）蒸発器２３での蒸発過程の冷媒（点Ｃ～Ｄ間）は、周囲空気と熱交換（吸熱）することで、圧力が一定のまま、湿り蒸気、飽和蒸気、の各状態を経て低圧の過熱蒸気となる。
（８）蒸発器２３から流出した冷媒（点Ｄ）は、過熱状態の低圧気相冷媒である。
（１）圧縮機２１での圧縮過程の冷媒（点Ｄ～Ａ間）は、圧縮され、圧力（縦軸）・温度共に上昇して高温高圧の過熱蒸気となる（周囲空気との熱交換で凝縮しやすい状態になる）。
（２）圧縮機２１から吐出された冷媒（点Ａ）は、過熱状態の高圧気相冷媒である。
（３）凝縮器３１での凝縮過程の冷媒（点Ａ～Ｂ間）は、周囲空気と熱交換（放熱）することで、圧力が一定のまま、過熱蒸気、飽和蒸気、湿り蒸気、飽和液の各状態を経て高圧の過冷却液となる。
（４）凝縮器３１から流出した冷媒（点Ｂ）は、過冷却状態の高圧液相冷媒である。
（５）膨張弁２８での膨張過程の冷媒（点Ｂ～Ｃ間）は、膨張し、圧力（縦軸）・温度共に下降して湿り蒸気となる（周囲空気との熱交換で蒸発しやすい状態になる）。
（６）膨張弁２８から流出した冷媒（点Ｃ）は、液リッチ（＝液相比率が高い）状態の低圧二相冷媒である。
（７）蒸発器２３での蒸発過程の冷媒（点Ｃ～Ｄ間）は、周囲空気と熱交換（吸熱）することで、圧力が一定のまま、湿り蒸気、飽和蒸気、の各状態を経て低圧の過熱蒸気となる。
（８）蒸発器２３から流出した冷媒（点Ｄ）は、過熱状態の低圧気相冷媒である。
【0045】
この基本的な冷媒回路１１における制御対象である圧縮機２１、室内ファン３２、膨張弁２８及び室外ファン２７の制御方法は、次のとおりである。圧縮機２１は、室内機３側の要求される能力に基づいて制御される（要求される能力：室内熱交換器３１（暖房運転時：凝縮器、冷房時：蒸発器）の周囲温度（＝室温）と目標温度の差に応じて設定）。室内ファン３２は、暖房運転時（凝縮器が室内熱交換器３１の場合）冷房運転時（凝縮器が室外熱交換器２３の場合）ともに室温と設定温度の差に応じて制御、若しくはユーザによって好みの風量となるように設定される。膨張弁２８は、点Ａの温度（吐出温度）が目標値となるように制御（吐出温度制御）、又は、圧縮機２１の回転数の変化量に応じて予め定めた制御量（パルス）で膨張弁２８の開度を調整する制御（回転数パルス制御）によって制御される。なお、吐出温度制御は、室内温度や外気温等の外乱が吐出温度の変化に現れてから開度調整を行うフィードバック制御であるのに対し、回転数パルス制御は、回転数の変化量から循環量の変化量を予測して予め膨張弁２８が適正な開度となるように調整を行うフィードフォワード制御である。室外ファン２７は、暖房運転時（蒸発器が熱源側の場合）冷房運転時（蒸発器が利用側の場合）ともに圧縮機２１の回転数に基づいて制御される。
【0046】
基本的な冷媒回路１１における運転上の制約は、次のとおりである。点Ｂでは冷媒が液相状態である（＝過冷却が取れている）ことが求められる。なぜならば、膨張弁２８に気液二相冷媒が流入すると、冷媒流動音の発生や、冷媒回路における冷媒流量の制御が不安定になるなどの不都合が生じるからである。点Ｄでは冷媒が気相状態である（＝過熱が取れている）ことが求められる。なぜならば、圧縮機２１に液相冷媒が流入すると液圧縮（液相冷媒は非圧縮性であるため、圧縮機２１が破損する。）し、信頼性が低下するからである。
【0047】
＜＜インジェクション回路を有する冷媒回路＞＞
図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて、インジェクション配管６５を有する冷媒回路１２について説明する。図３（ａ）に示すように、インジェクション配管６５を有する冷媒回路１２では、凝縮器３１からの流出後の冷媒の一部を圧縮機２１の中間圧へ流入させる。インジェクション配管６５には、圧縮機２１へインジェクションする冷媒量を調整するインジェクション膨張弁２９を備えるとともに、インジェクションする冷媒の乾き度を上げるため、冷媒間熱交換器８２（ＳＣ熱交換器）を備える。
図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて、インジェクション配管６５を有する冷媒回路１２について説明する。図３（ａ）に示すように、インジェクション配管６５を有する冷媒回路１２では、凝縮器３１からの流出後の冷媒の一部を圧縮機２１の中間圧へ流入させる。インジェクション配管６５には、圧縮機２１へインジェクションする冷媒量を調整するインジェクション膨張弁２９を備えるとともに、インジェクションする冷媒の乾き度を上げるため、冷媒間熱交換器８２（ＳＣ熱交換器）を備える。
【0048】
図３（ａ）に示すように、冷媒回路１２の基準点としては、点Ａ～Ｄのほかに点Ｅ～Ｇが加えられ、点Ｅは冷媒間熱交換器８２の室外機液管６３側流路出口と膨張弁２８の間、点Ｆはインジェクション膨張弁２９と冷媒間熱交換器８２のインジェクション配管６５側流路入口の間、点Ｇは冷媒間熱交換器８２のインジェクション配管６５側流路出口と圧縮機２１の間を指す（以下同様）。
【0049】
インジェクション配管６５の目的は、凝縮器３１の冷媒循環量を増やす（低外気（－２０～－３０℃）暖房運転時等、暖房能力を上昇させる）こと、また、圧縮機２１の吐出温度を下げる（低外気暖房運転時等、蒸発温度を外気温度よりも低くすることで、高圧（凝縮圧力）と低圧（蒸発圧力）の圧力差が大きくなっても、圧縮機２１の温度が異常温度とならないようにする）ことである。
【0050】
冷媒回路１２における冷媒の状態は、図３（ｂ）に示すようになる。冷媒回路１１と異なる点は以下のとおりとなる。
（１）圧縮機２１での圧縮過程の点Ｄ～Ａ間において、インジェクション配管６５を介して凝縮過程の冷媒の一部が二相状態で圧縮機２１の中間圧に流入することにより、圧縮機２１で圧縮される冷媒の温度が圧縮途中で低下し、インジェクション配管６５に冷媒を循環させない場合と比較して点Ａにおける吐出温度が下がる。
（２）冷媒は、凝縮過程の点Ａ～Ｂ間を通過して液相状態になった後、点Ｂ～Ｅ間においてインジェクション配管６５の点Ｆ～Ｇ間を流れる冷媒と冷媒間熱交換器８２によって熱交換され過冷却される。
（３）点Ａ～Ｂ間から分岐したインジェクション配管６５に流入した冷媒は、点Ｂ～Ｆ間でインジェクション膨張弁２９を介して低圧の二相状態になり、その後、点Ｆ～Ｇ間において点Ｂ～Ｅ間を流れる冷媒と冷媒間熱交換器８２によって熱交換されて乾き度が上昇し、点Ｇから圧縮過程の点Ｄ～Ａ間にインジェクションされる。
（１）圧縮機２１での圧縮過程の点Ｄ～Ａ間において、インジェクション配管６５を介して凝縮過程の冷媒の一部が二相状態で圧縮機２１の中間圧に流入することにより、圧縮機２１で圧縮される冷媒の温度が圧縮途中で低下し、インジェクション配管６５に冷媒を循環させない場合と比較して点Ａにおける吐出温度が下がる。
（２）冷媒は、凝縮過程の点Ａ～Ｂ間を通過して液相状態になった後、点Ｂ～Ｅ間においてインジェクション配管６５の点Ｆ～Ｇ間を流れる冷媒と冷媒間熱交換器８２によって熱交換され過冷却される。
（３）点Ａ～Ｂ間から分岐したインジェクション配管６５に流入した冷媒は、点Ｂ～Ｆ間でインジェクション膨張弁２９を介して低圧の二相状態になり、その後、点Ｆ～Ｇ間において点Ｂ～Ｅ間を流れる冷媒と冷媒間熱交換器８２によって熱交換されて乾き度が上昇し、点Ｇから圧縮過程の点Ｄ～Ａ間にインジェクションされる。
【0051】
この冷媒回路１２における特徴的な制御対象である膨張弁２８及びインジェクション膨張弁２９の制御方法は、次のとおりである。膨張弁２８は、インジェクションをしない場合は、点Ａの温度（吐出温度）が目標値となるように制御（吐出温度制御）し、また、圧縮機２１の回転数の変化量に応じて予め定めた制御量（パルス）で膨張弁２８の開度を調整するように制御（回転数パルス制御）する。インジェクションを行う場合は、吸入ＳＨ（＝点Ｄの温度－点Ｃの温度）が目標値となるように制御（吸入ＳＨ制御）し、圧縮機２１の回転数の変化量に応じて予め定めた制御量（パルス）で膨張弁２８の開度を調整するように制御（回転数パルス制御）する。インジェクション膨張弁２９は、インジェクションをしない場合は、閉じる。インジェクションを行う場合は、点Ａの温度（吐出温度）又は吐出ＳＨが目標値となるように制御（吐出温度制御又は吐出ＳＨ制御）する。
【0052】
＜＜レシーバを有する冷媒回路＞＞
図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて、レシーバ８１を有する冷媒回路１３について説明する。図４（ａ）に示すように、冷媒回路１３の基準点は、基本的な冷媒回路１１と同様に点Ａ～Ｄである。
図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて、レシーバ８１を有する冷媒回路１３について説明する。図４（ａ）に示すように、冷媒回路１３の基準点は、基本的な冷媒回路１１と同様に点Ａ～Ｄである。
【0053】
レシーバ８１の目的は、接続される室内機３の大きさを問わず、冷媒回路１３を流れる冷媒量を適切な冷媒量に調整することである。これは、室内熱交換器３１の大きさや、各所の配管の長さ（管内容積）によって冷媒回路１３に必要な冷媒量が異なることに対応するものである。すなわち、容積の異なる室内熱交換器３１が冷媒回路１０中に接続されることで、冷媒回路１０の必要冷媒量が変わったとしても、室内熱交換器３１における冷媒が過多または不足にならないように、冷媒回路１０中にバッファとしてのレシーバ８１が設けられる。ここで、「必要な冷媒量が異なる」とは、効率の良い、信頼性的に問題ない運転（適性吸入ＳＨ、ＳＣ）を行うために必要な冷媒量は室内熱交換器大きさや接続配管長さの違いで生じる容積の違いで異なることを意味しており、レシーバ８１内は、その内部の冷媒を冷媒回路１３内に出入りさせることで調整する。
【0054】
レシーバ８１を有する冷媒回路１３では、凝縮器３１と蒸発器２３の間にレシーバ８１を備えており、レシーバ８１の上流側と下流側にはそれぞれ、第１膨張弁２４と第２膨張弁２８が設けられている。冷媒回路１３における冷媒の状態は、図４（ｂ）に示すように、基本的な冷媒回路１１と実質的に同様である。
【0055】
この冷媒回路１３における特徴的な制御対象である第１膨張弁２４及び第２膨張弁２８の制御方法は、次のとおりである。第１膨張弁２４は、ＳＣ値、すなわち、過冷却度（＝点Ａ～Ｂ間の二相域の温度－点Ｂの温度）が目標値となるように制御（ＳＣ制御）する。第２膨張弁２８は、点Ａの温度（吐出温度）が目標値となるように制御（吐出温度制御）、若しくは、吸入ＳＨ、すなわち、吸入過熱度（＝点Ｄの温度－点Ｃの温度）が目標値となるように制御（吸入ＳＨ制御）する。
【0056】
＜＜本実施形態に係るインジェクション回路及びレシーバを有する冷媒回路＞＞
本実施形態に係る冷媒回路１０について、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて説明する。冷媒回路１０は、上記で説明したインジェクション配管６５及びレシーバ８１の双方を備えている。図５（ａ）は、図１を簡略化して冷媒回路１０を図示したものであり、図３（ａ）のインジェクション配管６５を有する冷媒回路１２において、インジェクション配管６５が分岐する手前（上流側）に第１膨張弁２４とレシーバ８１を設けた態様となる。図３（ａ）における膨張弁２８は、第２膨張弁２８となる。図５（ａ）に示すように、冷媒回路１０の基準点としては、点Ａ～Ｄ、点Ｅ～Ｇのほかに点Ｈが加えられ、点Ｈは第１膨張弁２４とレシーバ８１の間を指す。
本実施形態に係る冷媒回路１０について、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて説明する。冷媒回路１０は、上記で説明したインジェクション配管６５及びレシーバ８１の双方を備えている。図５（ａ）は、図１を簡略化して冷媒回路１０を図示したものであり、図３（ａ）のインジェクション配管６５を有する冷媒回路１２において、インジェクション配管６５が分岐する手前（上流側）に第１膨張弁２４とレシーバ８１を設けた態様となる。図３（ａ）における膨張弁２８は、第２膨張弁２８となる。図５（ａ）に示すように、冷媒回路１０の基準点としては、点Ａ～Ｄ、点Ｅ～Ｇのほかに点Ｈが加えられ、点Ｈは第１膨張弁２４とレシーバ８１の間を指す。
【0057】
冷媒回路１０における冷媒の状態は、図５（ｂ）に示すようになるが、冷媒回路１２と異なる点は以下のとおりとなる。
（１）冷媒は、凝縮過程の点Ａ～Ｂ間を経た後、点Ｂ～Ｈ間で第１膨張弁２４を介して圧力が下がり、その後、点Ｈ～Ｅ間においてインジェクション配管６５の点Ｆ～Ｇ間と冷媒間熱交換器８２によって熱交換される。
（２）点Ａ～Ｅ間の点Ｈから分岐したインジェクション配管６５に流入した冷媒は、点Ｈ～Ｆ間でインジェクション膨張弁２９を介して圧力が下がり、その後、点Ｆ～Ｇ間において点Ｂ～Ｅ間と冷媒間熱交換器８２によって熱交換されて乾き度が上昇し、点Ｇから圧縮過程の点Ｄ～Ａ間にインジェクションされる。
（１）冷媒は、凝縮過程の点Ａ～Ｂ間を経た後、点Ｂ～Ｈ間で第１膨張弁２４を介して圧力が下がり、その後、点Ｈ～Ｅ間においてインジェクション配管６５の点Ｆ～Ｇ間と冷媒間熱交換器８２によって熱交換される。
（２）点Ａ～Ｅ間の点Ｈから分岐したインジェクション配管６５に流入した冷媒は、点Ｈ～Ｆ間でインジェクション膨張弁２９を介して圧力が下がり、その後、点Ｆ～Ｇ間において点Ｂ～Ｅ間と冷媒間熱交換器８２によって熱交換されて乾き度が上昇し、点Ｇから圧縮過程の点Ｄ～Ａ間にインジェクションされる。
【0058】
ところで、暖房運転時、空気調和機のエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を最適にするために、凝縮器３１における凝縮温度と周囲温度との差が大きくなるほど目標過冷却度を大きく設定する技術がある。換言すれば、この技術においては、凝縮器３１における凝縮温度と周囲温度との差が小さくなるほど目標過冷却度が小さく設定される。
【0059】
しかしながら、エネルギー消費効率を優先するために、凝縮器３１における凝縮温度と周囲温度との差が過小となった場合でも、前記差に応じて目標過冷却度を小さく設定すると、圧力損失の影響で凝縮器３１の下流に配置された第１膨張弁２４に気液二相状態の冷媒が流入する場合がある。このような場合、第１膨張弁２４から冷媒流動音が発生したり、冷媒回路１０における冷媒流量の制御が不安定になったりして、空気調和機の信頼性が低下する。そこで、本実施形態の空気調和機１では、図６（ｂ）に示す制御を行い、上記不具合（冷媒流動音、冷媒流量の制御不良）を防止する。
【0060】
【0061】
例えば、図６（ａ）の参考例では、空気調和機の最適なエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を得るための、凝縮器３１における凝縮温度と周囲温度との差Δｔ（凝縮温度－周囲温度）と、目標過冷却度ＳＣとの関係が示されている。ここで、Δｔが横軸で、目標過冷却度ＳＣが縦軸である。参考例では、Δｔと目標過冷却度ＳＣとが一次関数の関係にある。すなわち、目標過冷却度ＳＣとΔｔとは比例し、室外機制御手段２００によって、Δｔが大きくなるほど目標過冷却度ＳＣが大きく設定され、Δｔが小さくなるほど、目標過冷却度ＳＣが小さく設定される。
【0062】
ここで、凝縮温度は、熱交温度センサ８０によって検出される。周囲温度は、室温センサ７９によって検出される。ＳＣ値は、熱交温度センサ８０によって検出された凝縮温度から液側温度センサ７７ａによって検出された出口温度を差し引くことで求められる。
【0063】
参考例では、Δｔが測定された後、冷媒のＳＣ値が図６（ａ）の一次関数のラインから逸れた場合には、第１膨張弁２４の開度が調整されて、ＳＣ値が目標過冷却度ＳＣに設定される。例えば、ＳＣ値が目標過冷却度ＳＣよりも大きくなった場合には、室外機制御手段２００によって第１膨張弁２４の開度が大きくなるように制御されて、ＳＣ値が目標過冷却度ＳＣに設定され、ＳＣ値が目標過冷却度ＳＣよりも小さい場合には、第１膨張弁２４の開度が小さくなるように制御される。これにより、空気調和機は最適なエネルギー消費効率で運転できる。この時、第１膨張弁２４の開度を調整することでＳＣ値が目標過冷却度ＳＣになるように制御する方法と、第１膨張弁２４の開度の他にも、圧縮機や室内ファンの回転数を調整することでＳＣ値が目標過冷却度ＳＣになるように制御する方法とがある。前者の方法では、現在の状態である点Ｐ（Δｔ、ＳＣ値）を通る縦軸に平行な直線と一次関数のラインとの交点Ｓ１を目標過冷却度ＳＣとする。一方、後者の方法ではグラフ上の第１膨張弁２４の開度を調整して現在の状態である点Ｐ（Δｔ、ＳＣ値）から最も近い点Ｓ２を目標過冷却度ＳＣとする。
【0064】
但し、参考例では、Δｔが例えば５℃以下となる範囲ｔｍでもエネルギー消費効率を優先するため、ｔｍの範囲においてもΔｔに応じて冷媒の過冷却度が調整される。このため、凝縮器３１が低負荷の条件（範囲ｔｍの条件）にあるときは、目標過冷却度の値が小さくなるため、過冷却度が目標過冷却値となるように第１膨張弁を制御しても凝縮器３１の出口から充分に冷却されていない冷媒が流出する可能性が有る。これにより、凝縮器３１の出口から第１膨張弁２４までの間の冷媒配管（室内機液管６７または室外機液管６３）において圧力損失が生じると、第１膨張弁２４に気液二相状態の冷媒が流入し、第１膨張弁２４で冷媒流動音が発生したり、冷媒回路１０において冷媒の流量制御が不安定なったりする。
【0065】
本実施形態では、参考例の低負荷条件で生じる現象を以下のように改善する。図６（ｂ）に、本実施形態の制御の概要を示す。
【0066】
本実施形態では、室外機制御手段２００がΔｔに応じて、ＳＣ値が目標過冷却度ＳＣとなるように第１膨張弁２４の開度を制御する場合、目標過冷却度ＳＣが第１閾値（例えば３ｄｅｇ）よりも低い場合には、Δｔにかかわらず、第１閾値を目標過冷却度ＳＣとして定める。室外機制御手段２００は、目標過冷却度ＳＣが第１閾値以上の場合には、Δｔが大きくなるほど目標過冷却度ＳＣを大きく設定する。第１閾値は、試験等により予め定められ室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている。第１閾値は、凝縮器３１の出口から第１膨張弁２４までの間の冷媒配管（室内機液管６７または室外機液管６３）で生じる圧力損失に対する余裕度であって、その値は当該冷媒配管の径・長さ・形状に依存する。一般的に、長配管設置（室内機と室外機を接続する配管が長い場合）の暖房運転では圧力損失が大きくなるので、最大配管長を想定して第１閾値を設定する。
【0067】
例えば、図６（ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、目標過冷却度ＳＣに第１閾値を設け、凝縮温度と周囲温度との差であるΔｔが過小となる範囲ｔｍ（目標過冷却度ＳＣが第１閾値より小さくなるときのΔｔの範囲）では、ＳＣ値をΔｔに応じて変化させず、第１閾値を目標過冷却度ＳＣとして定める。すなわち、本実施形態では、目標過冷却度ＳＣに下限値（固定値）が設けられる。
【0068】
また、室外機制御手段２００は、目標過冷却度ＳＣが第１閾値以上の場合には、ＳＣ値を第１閾値よりも大きく設定し、且つ、ＳＣ値をΔｔに応じて変更する制御を行う。例えば、目標過冷却度ＳＣが第１閾値以上のΔｔでは、Δｔと目標過冷却度ＳＣとが一次の線形関係にあり、Δｔが大きくなるほど目標過冷却度ＳＣが大きく設定される。
【0069】
このような空気調和機１によれば、凝縮器３１が低負荷の条件に置かれても、凝縮器３１の出口からは、下限値で固定された目標過冷却度ＳＣに設定された冷媒が流出することになる。これにより、第１膨張弁２４には液体状態の冷媒が確実に流入することになる。この結果、第１膨張弁２４での冷媒流動音の発生が抑制され、冷媒回路１０における冷媒の流量制御が安定する。
【0070】
なお、図６（ｂ）に示す、一次の線形関係の傾き、または、目標過冷却度ＳＣが下限値となるΔｔの範囲は、凝縮器３１の熱交換効率によって変動する。
【0071】
図７に、凝縮器の熱交換効率が異なる場合のΔｔと目標過冷却度ＳＣとの関係を示す。
【0072】
図７に示すように、目標過冷却度ＳＣが第１閾値以上のΔｔの範囲では、凝縮器の熱交換効率が高くなるほど、線形関係の傾きが大きく設定され、凝縮器の熱交換効率が高くなるほど、第１閾値に対応するｔｍの範囲が狭く設定される。
【0073】
ここで、凝縮器の熱交換効率εは、以下のように定義される。例えば、凝縮器に流入する冷媒の温度をＴｉｎ、凝縮器から流出する冷媒の温度をＴｏｕｔ、凝縮器に接触する空気の周囲温度をＴａｔｍとした場合、
熱交換効率ε＝（（Ｔｉｎ－Ｔｏｕｔ）／（Ｔｉｎ－Ｔａｔｍ））×１００（％）
で表される。例えば、凝縮器から流出する冷媒の温度Ｔｏｕｔが周囲温度Ｔａｔｍと同じとなる理想の凝縮器では、熱交換効率εが１００％になる。
熱交換効率ε＝（（Ｔｉｎ－Ｔｏｕｔ）／（Ｔｉｎ－Ｔａｔｍ））×１００（％）
で表される。例えば、凝縮器から流出する冷媒の温度Ｔｏｕｔが周囲温度Ｔａｔｍと同じとなる理想の凝縮器では、熱交換効率εが１００％になる。
【0074】
例えば、凝縮器Ａと凝縮器Ｂとがあり、凝縮器Ｂの熱交換効率は、凝縮器Ａの熱交換効率よりも高いとする。凝縮器Ａにおいては、一次曲線の傾きが傾きαであり、凝縮器Ａの一次曲線の延線が点αｘで横軸と交差する。これに対し、凝縮器Ｂの一次曲線の傾きβは、傾きαよりも大きく、また、凝縮器Ｂの一次曲線の延線と横軸との交点βｘは、点αｘよりも０点側に近づく。ここで、第１閾値に対応するΔｔの範囲が凝縮器Ａではｔｍαと表示され、凝縮器Ｂでは、ｔｍαよりも狭いｔｍβで表示されている。なお、一次曲線の傾き、及び、横軸との交点は試験等により予め定められる。
【0075】
例えば、熱交換効率が高い凝縮器の例として、凝縮器内にある複数のパイプを流れた冷媒を一つにまとめ、まとめた冷媒を凝縮器内の下部にある熱交換器に通過させる、所謂まとめパス（ＳＣパス）を備えた凝縮器があげられる。ＳＣパスを備えた凝縮器では、凝縮器内の熱交換器を通過した冷媒を凝縮器下部にある過冷却器に通過させることで冷媒と外気を熱交換させ、冷媒の過冷却を行う。ＳＣパスを持たない凝縮器が図７の凝縮器Ａとした場合、ＳＣパスを備えた凝縮器は、図７の凝縮器Ｂとなる。
【0076】
このような熱交換効率が異なる凝縮器における、Δｔと目標過冷却度ＳＣとの関係は、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている。これらの関係は、実験、シミュレーションによって予め求められ、テーブルとして記憶部２２０に格納されている。
【0077】
なお、冷媒回路１０には、レシーバ８１が設けられている。従って、熱交換効率が異なる凝縮器３１が用いられ、ＳＣ値が目標過冷却度ＳＣとなるように第１膨張弁２４の開度調整が行われたとしても、レシーバ８１によって凝縮器３１内の冷媒の量が過多または過不足にならないように調整される。このため、熱交換効率が異なる型の凝縮器３１を用いても、ＳＣ値が所望の目標過冷却度ＳＣに制御される。
【0078】
＜＜暖房運転時の処理の流れ＞＞
【0079】
次に、図８に示すフローチャートを用いて、暖房運転を行う際に、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。
【0080】
図８に示すフローチャートは、ＣＰＵ２１０が暖房運転を行う際の処理の流れを示すものであり、ＳＴはステップを表しこれに続く番号はステップ番号を表している。図８では、本実施形態に係る処理を中心に説明しており、例えば、使用者の指示した設定温度や風量等の運転条件に対応した冷媒回路１００の制御といった、空気調和機１に係る一般的な処理については説明を省略している。
【0081】
ＣＰＵ２１０は、暖房運転を開始すると、圧縮機２１、第１膨張弁２４、第２膨張弁２８の起動制御を行う（ＳＴ１０１）。圧縮機２１の起動制御は、圧縮機２１からの吐油量を抑える目的で段階的に回転数を上昇させる制御である。第１膨張弁２４及び第２膨張弁２８の起動制御は、予め試験等で定められ、外気温に応じた初期パルスが記憶部２２０にそれぞれ記憶されており、当該初期パルスで開度を固定する制御である。
【0082】
次に、ＣＰＵ２１０は、起動制御の終了条件が成立したか否かを判定し（ＳＴ１０２）、終了条件が成立していれば（ＳＴ１０２－ＹＥＳ）、圧縮機２１、第１膨張弁２４、第２膨張弁２８を通常制御に切り換える（ＳＴ１０３）。終了条件が成立していなければ（ＳＴ１０２－ＮＯ）、ＳＴ１０２に戻る。通常制御では、圧縮機２１は要求能力に対応する回転数に制御、第１膨張弁２４はＳＣ制御、第２膨張弁２８は吸入ＳＨ制御とする。
【0083】
次に、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０からΔｔと目標過冷却度ＳＣとの関係式を読み込む（ＳＴ１０４）。関係式は、目標ＳＣ＝ａ×Δｔ＋ｂで表すことができる。なお、ａ、ｂは前述の凝縮器の熱交換効率に関連するものであり、実験等により予め定められ、記憶部２２０に記憶される。
【0084】
次に、ＣＰＵ２１０は、熱交温度センサ８０によって検出された冷媒の凝縮温度から室温センサ７９によって検出された周囲温度を差し引いてΔｔを求め、Δｔに対応する目標過冷却度ＳＣを算出する（ＳＴ１０５）。なお、ＳＴ１０５は、ＳＴ１０４よりも前に実行してもよい。
【0085】
次に、ＣＰＵ２１０は、目標過冷却度ＳＣが第１閾値よりも小さいか、否かを判断する（ＳＴ１０６）。
【0086】
目標過冷却度ＳＣが第１閾値よりも小さいと判断された場合（ＳＴ１０６－ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、目標過冷却度ＳＣとして、下限値を選択する（ＳＴ１０７）。
【0087】
一方、目標過冷却度ＳＣが第１閾値以上と判断された場合（ＳＴ１０６－ＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、目標過冷却度ＳＣとして、一次曲線に則ったΔｔに対応する目標過冷却度ＳＣを選択する（ＳＴ１０８）。
【0088】
ＳＴ１０７またはＳＴ１０８の後、ＣＰＵ２１０は、熱交温度センサ８０によって検出された冷媒の凝縮温度から液側温度センサ７７ａによって検出された冷媒の凝縮器３１の出口温度を差し引き、凝縮器３１から流出した冷媒の過冷却度を算出する（ＳＴ１０９）。
【0089】
次に、ＣＰＵ２１０は、過冷却度が目標過冷却度ＳＣに到達したか否かの判断を行う（ＳＴ１１０）。過冷却度が目標過冷却度ＳＣならば（ＳＴ１１０－ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、第１膨張弁２４の開度の調整を行わず、冷媒の冷却度の制御を終了する（ＥＮＤ）。一方、過冷却度が目標過冷却度ＳＣでないならば（ＳＴ１１０－ＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、第１膨張弁２４の開度を調整して、冷媒の冷却度を調整する（ＳＴ１１１）。ＳＴ１１１の後、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１１０に戻り、ＳＴ１１０の判断を再度行う。
【0090】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記の説明では、暖房運転による運転動作の例を示したが、冷房運転にも図６（ｂ）～図８に例示した制御方法が適用されてもよい。
【0091】
例えば、冷房運転を行う場合は、第１膨張弁２４が下流側膨張弁となり、第２膨張弁２８が上流側膨張弁となる。記憶部２２０には、室外熱交換器２３における凝縮温度と周囲温度との差（凝縮温度－周囲温度）Δｔと、目標過冷却度ＳＣとの関係が記憶されている。ここで、凝縮温度は、熱交温度センサ７５によって検出され、周囲温度は、外気温度センサ７６によって検出される。過冷却度ＳＣは、熱交温度センサ７５によって検出された凝縮温度から液側温度センサ７７ｃによって検出された出口温度を差し引くことで求められる。また、各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。
【符号の説明】
【0092】
１…空気調和機
２…室外機
３…室内機
４…液管
５…ガス管
１０…冷媒回路
１０ａ…室外機冷媒回路
１０ｂ…室内機冷媒回路
１１、１２、１３…冷媒回路
２１…圧縮機
２２…四方弁
２３…室外熱交換器
２４…第１膨張弁（暖房運転時：上流側膨張弁）
２５…液側閉鎖弁
２６…ガス側閉鎖弁
２７…室外ファン
２８…第２膨張弁（暖房運転時：下流側膨張弁）
２９…インジェクション膨張弁
３１…室内熱交換器（暖房運転時：凝縮器）
３２…室内ファン
３３…液管接続部
３４…ガス管接続部
６１…吐出管
６２…冷媒配管
６３…室外機液管
６４…室外機ガス管
６５…インジェクション配管
６６…吸入管
６７…室内機液管
６８…室内機ガス管
７１…吐出圧力センサ
７２…吸入圧力センサ
７３…吐出温度センサ
７４…吸入温度センサ
７５…熱交温度センサ
７６…外気温度センサ
７７ａ…液側温度センサ
７７ｃ…液側温度センサ
７８…ガス側温度センサ
７９…室温センサ
８０…熱交温度センサ
８１…レシーバ
８２…冷媒間熱交換器
２００…室外機制御手段
２１０…ＣＰＵ
２２０…記憶部
２３０…通信部
２４０…センサ入力部
２…室外機
３…室内機
４…液管
５…ガス管
１０…冷媒回路
１０ａ…室外機冷媒回路
１０ｂ…室内機冷媒回路
１１、１２、１３…冷媒回路
２１…圧縮機
２２…四方弁
２３…室外熱交換器
２４…第１膨張弁（暖房運転時：上流側膨張弁）
２５…液側閉鎖弁
２６…ガス側閉鎖弁
２７…室外ファン
２８…第２膨張弁（暖房運転時：下流側膨張弁）
２９…インジェクション膨張弁
３１…室内熱交換器（暖房運転時：凝縮器）
３２…室内ファン
３３…液管接続部
３４…ガス管接続部
６１…吐出管
６２…冷媒配管
６３…室外機液管
６４…室外機ガス管
６５…インジェクション配管
６６…吸入管
６７…室内機液管
６８…室内機ガス管
７１…吐出圧力センサ
７２…吸入圧力センサ
７３…吐出温度センサ
７４…吸入温度センサ
７５…熱交温度センサ
７６…外気温度センサ
７７ａ…液側温度センサ
７７ｃ…液側温度センサ
７８…ガス側温度センサ
７９…室温センサ
８０…熱交温度センサ
８１…レシーバ
８２…冷媒間熱交換器
２００…室外機制御手段
２１０…ＣＰＵ
２２０…記憶部
２３０…通信部
２４０…センサ入力部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
