CN105378392A - 空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空调装置。空调装置包括：具有压缩机(3)、室外换热器(5)、膨胀阀(7)以及蒸发器(9)，且供制冷剂循环的制冷剂回路；室外风扇(6)；室内风扇(10)；测量制冷剂回路的运转状态量的测量部(41a)；以及控制部(41b)，所述控制部(41b)对操作对象的操作量进行控制，从而使控制对象的当前值形成为根据除该当前值以外的测量值而确定的所述控制对象的目标值，所述控制对象的当前值是由所述测量部测量出的测量值中的一个，所述操作对象的操作量是所述压缩机的频率、所述膨胀阀的开度、所述冷凝器风扇的转速以及所述蒸发器的风扇的转速中的至少一个，控制部(41b)在当前值低于以目标值为中心设定的调节范围的上限值与下限值中的下限值的期间，将上限值作为目标值来确定操作量，控制部(41b)在当前值高于上限值的期间以下限值作为目标值来确定操作量，控制(41b)在当前值进入调节范围内以后，根据事先设定的过调节比率即基准容许超调率(Xb)来确定操作量。

Description

空调装置
技术领域
本发明涉及一种空调装置。
背景技术
以往，提出了根据膨胀阀的开度、压缩机运转容量以及控制对象(例如压缩机排出温度)的当前值与目标值之间的偏差，确定PID控制的控制增益，通过PID控制驱动膨胀阀的开度，从而控制制冷剂流量的方案(例如参照专利文献1)。
并且，在根据控制对象的当前值与目标值之间的偏差来改变膨胀阀的开度的控制方法中，还提出了以下方案。在控制对象的目标值增加了的情况下，暂时将控制对象的目标值设定为大于新的目标值的临时目标值，在当前值与控制对象的新的目标值之间的偏差为规定值以下时，通过将临时目标值改变为控制对象的新的目标值，改善当前值对控制对象的目标值的快速响应性(例如参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-012808号公报(第7页，图2)
专利文献2：日本特开2009-008346号公报(说明书摘要，图3)
发明内容
发明所要解决的课题
但是，以往的空调装置存在以下问题。首先，在专利文献1记载的控制中，PID控制的控制增益是该空调装置的***固有的值。即，即使在室内外的环境条件、制冷剂循环量等运转状态发生了变化的情况下，PID控制的控制增益也是恒定值(固定值)，没有考虑制冷循环的高压、低压等运转状态发生了变化的情况所产生的影响。因此难以根据环境条件、运转状态来一直在最合适的状态下进行控制。因此，根据空调装置的运转状态的不同，存在膨胀阀的操作量即开度改变量小、达到控制对象的目标值需要的时间长、实现舒适的空间需要花费时间等问题。
并且，在专利文献2记载的控制中，在控制对象、即过冷度的当前值与过冷度的目标值之间的偏差为规定值以下时，为了防止过调节(overshoot)，需要减少膨胀阀的操作量。由于这样地减少操作量，因此存在为了使控制对象的当前值达到控制对象的目标值而需要花费时间的问题。
另外，在空调装置中，为了使形成为控制对象的制冷剂的温度、压力等制冷循环的状态量达到目标值而操作的操作对象不限于膨胀阀，压缩机、冷凝器风扇以及蒸发器风扇也被作为操作对象，在操作量的控制方面面临相同的问题。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的是提供一种考虑空调装置的运转状态而抑制过调节、并且对操作对象的操作量进行控制从而使控制对象的当前值迅速达到控制对象的目标值的空调装置。
用于解决课题的方案
本发明所涉及的空调装置包括：制冷剂回路，所述制冷剂回路具有压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，且所述制冷剂回路供制冷剂循环；冷凝器风扇；蒸发器风扇；测量部，所述测量部测量制冷剂回路的运转状态量；以及控制部，所述控制部对操作对象的操作量进行控制，从而使控制对象的当前值形成为根据除该当前值以外的测量值而确定的控制对象的目标值，所述控制对象的当前值是由测量部测量出的测量值中的一个，所述操作对象的操作量是压缩机的频率、膨胀阀的开度、冷凝器风扇的转速以及蒸发器的风扇的转速中的至少一个，控制部在当前值低于以目标值为中心设定的调节范围的上限值与下限值中的下限值的期间，以上限值作为目标值来确定操作量，控制部在当前值高于所述上限值的期间，以下限值作为目标值来确定操作量，控制部在当前值进入调节范围内以后，根据事先设定的过调节比率、即基准容许超调率来确定所述操作量。
发明效果
根据本发明，能够考虑空调装置的运转状态而抑制过调节，并且能够对操作对象的操作量进行控制从而使控制对象的当前值迅速达到控制对象的目标值。
附图说明
图1是本发明所涉及的实施方式一的空调装置的制冷剂回路图。
图2是表示本发明的实施方式一所涉及的空调装置在使用者遥控操作时的工作流程的图。
图3是操作对象的控制原理的说明图。
图4是表示控制增益K与容许超调率的关系的图。
图5是将设定容许超调率Y设定为可变容许超调率Xa的情况下的调节时间与将设定容许超调率Y设定为小于可变容许超调率Xa的值的情况下的调节时间的不同的说明图。
图6是表示在当前值低于调节范围的下限值的情况下，在将可变容许超调率Xa设定为设定容许超调率Y时的容许值(目标值)Ta在每个控制间隔的变化的图。
图7是表示在当前值低于调节范围的下限值的情况下，在将基准容许超调率Xb设定为设定容许超调率Y时的容许值(目标值)Ta在每个控制间隔的变化的图。
图8是表示关于图2中记载的S4的膨胀阀7的操作的详细情况的流程图。
图9是本发明的实施方式二所涉及的空调装置的操作对象的操作量的控制流程图。
图10是表示在本发明的实施方式二所涉及的空调装置中，在中途使调节范围ΔT变化的情况下的当前值的时间变化的图。
图11是表示根据控制对象的当前值、前次值以及前前次值来预测下次值的下次值预测方法的图。
图12是表示用于本发明的各实施方式的空调装置的制冷循环的制冷剂的比热比的图。
具体实施方式
以下，将空调装置的结构作为本发明的制冷循环装置的一个例子进行说明。
实施方式一
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。
图1是本发明所涉及的实施方式一的空调装置的制冷剂回路图。
空调装置具有室外机1和室内机2。在室外机1内搭载有压缩机3、进行制冷和制热的运转切换的四通阀4、室外换热器5、室外风扇(蒸发器风扇或者冷凝器风扇)6、以及膨胀阀7。并且，在室内机2内搭载有室内换热器9以及室内风扇(冷凝器风扇或者蒸发器风扇)10。并且，本空调装置的制冷剂回路内使用制冷剂作为热输送介质。另外，在图1中形成能够通过切换四通阀4来切换制冷制热的结构，但是四通阀4并不是必需的结构，可以省略。
压缩机3是通过变频器控制转速从而控制容量的类型的压缩机。也有转速恒定的类型的压缩机，在本发明中，实现与通过控制转速从而控制容量的类型的压缩机相同的效果。
并且，膨胀阀7能够可变地控制开度。并且，室外换热器5将通过室外风扇6送风的室外空气与制冷剂进行热交换。并且，室内换热器9将通过室内风扇10送风的室内空气与制冷剂进行热交换。液体配管8、气体配管11是连接室外机1与室内机2的连接配管。
在室外机1内设置有多个温度传感器和控制装置41。温度传感器对各个设置部位的配管温度进行测量，从而推测制冷剂温度，其中，温度传感器21测量压缩机3的排出侧的配管温度，温度传感器22测量室外换热器5与膨胀阀7之间的配管温度，温度传感器25测量压缩机3的吸入侧的配管温度。
在室内机2中设置有温度传感器23、24，对各个设置部位的配管温度进行测量，从而推测制冷剂温度，其中，温度传感器23测量室内换热器9的液体配管8侧的配管温度，温度传感器24测量室内换热器9的气体配管11侧的配管温度。
并且，在室外机1内设置有压力传感器31、32，压力传感器31测量压缩机3的排出制冷剂的压力，压力传感器32测量压缩机3的吸入制冷剂的压力。并且，室外机1内的控制装置41具有：测量部41a，所述测量部41a对由各传感器、空调装置的使用者指示的运转信息进行测量；以及控制部41b，所述控制部41b以测量出的信息为基础，计算压缩机3的频率、室外风扇6的转速以及膨胀阀7的开度等，并对压缩机3的频率、四通阀4的流路切换、室外风扇6的转速以及膨胀阀7的开度等进行控制。另外，在图1中，图示了操作对象是膨胀阀7的情况，而且，虚线还与压缩机3、室外风扇6以及室内风扇10相连。
接下来，以图1为基础对该空调装置的运转动作进行说明。
制冷运转时，四通阀4的流路被设定为图1的实线方向。从压缩机3排出的高温高压的气体制冷剂经由四通阀4在形成为冷凝器的室外换热器5中一边放热一边冷凝液化成为高压的液体制冷剂。从室外换热器5排出的高压的制冷剂在膨胀阀7中减压后，经由液体配管8流入室内机2，流入形成为蒸发器的室内换热器9，在此吸热并被蒸发气化。通过吸收室内机2侧的空气、水等负载侧介质的热来进行制冷。然后，经由气体配管11流入室外机1。然后经由四通阀4被吸入压缩机3。
在制热运转时，四通阀4的流路被设定为图1的虚线方向。而且，从压缩机3排出的高温高压的气体制冷剂经由四通阀4从室外机1流出，经由气体配管11流入室内机2。流入室内机2的制冷剂在形成为冷凝器的室内换热器9一边放热一边冷凝液化成为高压的液体制冷剂。通过向室内机2侧的空气、水等负载侧介质的热放热来进行制热。从室内换热器9排出的高压的制冷剂经由液体配管8流入室外机1。流入了室外机1的制冷剂在膨胀阀7减压后，流入形成为蒸发器的室外换热器5，在此吸热并被蒸发气化。然后经由四通阀4被吸入压缩机3。
图2是表示本发明的实施方式一所涉及的空调装置在使用者遥控操作时的工作流程的图。另外，图2是在控制对象为压缩机排出温度、操作对象为膨胀阀7时的工作流程。
在S1中，控制装置41从遥控器接收由使用者设定的室内温度和室内风量的信号。在S2中，控制装置41将膨胀阀7设定为被确定了的初始开度，启动压缩机3、室内风扇10以及室外风扇6。在S3中，控制装置41根据室内设定温度与室内当前温度之间的偏差来确定压缩机频率。在此确定了的压缩机频率在计算出后述控制增益K时使用。
在S4中，控制装置41根据由压力传感器31测量出的压缩机排出制冷剂压力、由压力传感器32测量出的压缩机吸入制冷剂压力、以及事先设定的关系式或者表来确定压缩机排出温度的目标值。然后控制装置41根据由温度传感器21检测出的压缩机排出温度(当前值)与目标值之间的偏差，如后述那样地确定膨胀阀开度。之后在每个控制间隔中反复进行S3至S4的操作。在收到了使用者通过遥控发出的运转停止的信号时，结束图2的工作流程。
接下来，对于为了使控制对象(在此为压缩机排出温度)在短时间内达到目标值而对本发明的操作对象(在此为膨胀阀7)进行控制的思考方法进行说明。
图3是操作对象的控制原理的说明图。在图3中，用(1)至(3)这多个图形表示改变操作对象的操作量时控制值(在此为压缩机排出温度)的响应特性。
控制值超过了目标值Tm的最大值通常被称作超调量或者过调节。并且，控制值以目标值为中心而收敛于所希望的容许范围、即调节范围(在此为目标值Tm±ΔT)为止所需要的时间被称作调节时间。将目标值与当前值T之间的偏差设为│T－Tm│，将过调节量设为a(在图3中，只图示了线(3)的过调节量)，将a/│T－Tm│定义为容许超调率。
在图3中，通过点A的线(1)的容许超调率最小，控制值未达到调节范围的上限值地收敛于目标值。通过点B的线(2)的容许超调率大于线(1)的容许超调率，控制值正好在达到调节范围的上限值后收敛于目标值。由于通过点C的线(3)的容许超调率过大，因此控制值在超过调节范围的上限值后收敛于目标值。调节时间指的是控制值收敛于目标值的调节范围内的最终时间，因此可知：点A、点B以及点C是各条件下各自的调节时间的位置，在线(2)的情况下调节时间最短。因此，在本实施方式一中，如线(2)所示，设定控制值正好达到调节范围的上限值的容许超调率，并根据该容许超调率来计算控制增益K，并基于该控制增益K来确定操作对象的操作量。
接下来，说明容许超调率与用于确定操作对象的操作量的控制增益K之间的关系。
图4是表示控制增益K与容许超调率之间的关系的图。图4的横轴指的是控制增益K，纵轴指的是容许超调率。如上所述，容许超调率表示压缩机排出温度相对于目标值过调节了的比率。图4是根据将控制间隔、膨胀阀开度以及压缩机频率分别作为固定值使用并模拟的结果而得出的控制增益K和容许超调率的图。
若将控制增益K设置得小，则压缩机排出温度的变化变得缓和，相对于目标值未过调节地收敛于目标值，因此容许超调率是1％以下的微小的值。在控制增益K不足规定值KA的期间，容许超调率维持在微小的值。在控制增益K为规定值KA以上期间，控制增益K与容许超调率之间具有比例关系，压缩机排出温度的变化随着控制增益K变大而加剧，在相对于目标值过调节后，收敛于目标值。
像这样，控制增益K与容许超调率有相关关系，在容许超调率确定时，能够根据事先获得的控制增益K与容许超调率之间的关系式来确定控制增益K。该关系式是将控制间隔、膨胀阀开度、压缩机频率以及容许超调率作为变量的关系式。
因此，在容许超调率形成为图4的点B的比率的情况下，根据关系式(比例关系式)求得控制增益K为KB。并且，在容许超调率形成为图4的点A的比率以上的情况下，控制增益K为KA。
另外，控制值正好达到调节范围的上限值的、用于确定操作对象的操作量的控制增益K因运转状态而不同。在本实施方式一中，根据运转状态改变控制增益K，使用改变后的控制增益K确定操作对象的操作量，由此获得控制值正好达到调节范围的上限值的响应，缩短调节时间。为了能够实现该控制，在本实施方式一中，如以下说明，导入可变容许超调率Xa[％]和事先设定的后述的基准容许超调率Xb[％]这两个指标，所述可变容许超调率Xa通过将用于计算容许超调率的上述式子(1)中的分子“过调节量a”替换为“调节范围ΔT”而求得，根据运转状态选择可变容许超调率Xa和基准容许超调率Xb中的某一个，并使用所选择的容许超调率计算出控制增益K，求出操作量。以下，将可变容许超调率Xa与基准容许超调率Xb中被选择的容许超调率称作设定容许超调率Y。
可变容许超调率Xa如以下的式(1)那样计算出。
[数式1]
可变容许超调率Xa[％]＝│(调节范围ΔT)/(当前值T－目标值Tm)│×100…(1)
但是在T＝Tm时，设定Xa＝0％。
基准容许超调率Xb是事先设定的固定值，是控制对象的当前值相对于目标值被容许的过调节比率。根据空调装置的使用情况，可以将基准容许超调率Xb设定为例如50％或者30％这样的任意但不足100％的值。在基准容许超调率Xb是100％时，控制值没有收敛而是发散，无法达到目标值，因此基准容许超调率Xb被设定为不足100％的值。
接下来，对将设定容许超调率Y设定为可变容许超调率Xa的情况与将设定容许超调率Y设定为基准容许超调率Xb的情况的不同进行说明。
图5是将设定容许超调率Y设定为可变容许超调率Xa的情况的调节时间与将设定容许超调率Y设定为小于可变容许超调率Xa的值的情况的调节时间的不同的说明图。在图5中，(a)表示将设定容许超调率Y设定为可变容许超调率Xa的情况，(b)表示将设定容许超调率Y设定为小于可变容许超调率Xa的值的情况。
空调装置的控制在某一个控制间隔中进行控制。以下将每个控制间隔中的目标值称作容许值。容许值在将设定容许超调率Y设定为可变容许超调率Xa的情况下与将设定容许超调率Y设定为基准容许超调率Xb的情况下是不同的值。容许值使用设定容许超调率Y通过以下的式(2)计算。
[数式2]
Ta＝Tm－Y(T－Tm)…(2)
在控制值(当前值)低于目标值的调节范围的下限值、且设定容许超调率Y＝可变容许超调率Xa的情况下，通过式(1)与式(2)如下所示计算出容许值。
容许值＝Tm－Y(T－Tm)
＝Tm－│ΔT/(T－Tm))│×(T－Tm)
＝Tm－(－ΔT)＝Tm+ΔT＝调节范围的上限值
也就是说，在当前的压缩机排出温度低于目标值的调节范围、且设定容许超调率Y＝可变计算容许超调率Xa的情况下，如图5(a)所示，容许值为调节范围的上限值。因此可知：在当前值低于调节范围的下限值的情况下，通过将可变容许超调率Xa设定为设定容许超调率Y，如图5(a)所示，能够使容许值为调节范围的上限值。
另一方面，在将基准容许超调率Xb设定为设定容许超调率Y时，容许值与调节范围之间的关系根据将基准容许超调率Xb设定为百分之几而不同。
以下，通过具体例子进行说明。例如，将目标值Tm＝50℃、当前值T＝30℃、调节范围ΔT＝5℃(固定值)作为共同条件，在基准容许超调率Xb是10％的情况下与基准容许超调率Xb是50％的情况下，容许值Ta如下所示。
在基准容许超调率Xb是10％的情况下，
容许值＝50－0.1(30－50)＝52℃
在这种情况下，容许值低于调节范围的上限值55℃。
在基准容许超调率Xb是50％的情况下，
容许值＝50－0.5(30－50)＝60℃
在这种情况下，容许值超过调节范围的上限值。
并且，在该条件下的可变容许超调率Xa为：
Xa＝│5/(30-50)│×100＝25％
容许值＝55℃＝调节范围的上限值
图5中的(a)即相当于上述条件中的可变容许超调率Xa＝25％的情况，图5的(b)相当于上述条件中的基准容许超调率Xb＝10％的情况，在可变容许超调率Xa＝25％的情况下调节时间短。
接下来，对在当前值低于调节范围的下限值的情况下，在将可变容许超调率Xa设定为设定容许超调率Y时与将基准容许超调率Xb设定为容许超调率Y时，容许值在每一个控制间隔中的变化进行说明。
图6是表示在当前值低于调节范围的下限值的情况下，在将可变容许超调率Xa设定为设定容许超调率Y时，容许值(目标值)Ta在每个控制间隔中的变化的图。在图6中标绘点的间隔是控制间隔。
如图6所示，由于在时间t1时，当前值T低于调节范围的下限值，因此可变容许超调率Xa被设定为设定容许超调率Y，通过式(2)计算出容许值Ta为调节范围的上限值。因此，根据可变容许超调率Xa计算出的操作对象的操作量具体地说是用于将控制值作为容许值Ta的操作量。
然而，在设定容许超调率Y＝可变容许超调率Xa的情况下，在当前值低于调节范围的下限值时以及当前值在调节范围内且小于目标值时，容许值Ta为调节范围的上限值。另一方面，在当前值在调节范围内且高于目标值时，在使设定容许超调率Y＝可变容许超调率Xa时，容许值为调节范围的下限值。如此一来，在将可变容许超调率Xa设定为设定容许超调率Y的情况下，根据当前值与目标值之间的大小关系将调节范围的上限值或者下限值设定为下一个容许值。
据此，考虑将时间t2时的设定容许超调率Y设定为可变容许超调率Xa还是基准容许超调率Xb。由于在时间t2控制值在调节范围内，因此在将可变容许超调率Xa设定为设定容许超调率Y的情况下，由于当前值超过目标值，因此将调节范围的下限值设为下一个容许值Ta，确定下一次的操作量从而使压缩机排出温度形成为容许值Ta。即，当在当前值进入调节范围内的t2以后将可变容许超调率Xa设定为设定容许超调率Y时，形成调节范围的上限值与下限值交替成为容许值的控制，压缩机排出温度没有收敛于目标值而是发散。
因此，在控制值进入调节范围内的时间t2以后，将基准容许超调率Xb设定为设定容许超调率Y。由此，容许值Ta在每一个控制间隔中穿过目标值Tm上下浮动并同时逐渐变为接近目标值Tm的值，压缩机排出温度也同样穿过目标值Tm上下浮动并同时逐渐收敛于目标值Tm。
图7是表示在当前值低于调节范围的下限值的情况下，在将基准容许超调率Xb设定为设定容许超调率Y时，容许值(目标值)Ta在每一个控制间隔的变化的图。在图7中，标绘点的间隔是控制间隔。
当前值T在时间t1，在例如将基准容许超调率Xb(＜可变容许超调率Xa)设定为设定容许超调率Y的情况下，容许值Ta为高于目标值、低于调节范围的上限值的值。并且，确定下一次操作量从而使控制值成为容许值Ta。t2以后与图6相同。
图8是本发明的实施方式一所涉及的空调装置的膨胀阀的控制流程图。图8相当于图2中记载的S4的膨胀阀7的操作的详细情况。在此，对于当前值低于调节范围的下限值的情况进行说明。
首先在S4-1中，控制装置41读取事先设定的压缩机排出温度的极限值Tb。极限值Tb是能够不进入用于避免控制对象的设备(在此为压缩机3)损伤的保护控制地持续设备的安全运转的上限值。并且，控制装置41还同样读取事先设定的作为表示当前值的稳定性的指标的调节范围ΔT。并且还同样读取事先设定的基准容许超调率Xb。
接下来，在S4-2中，控制装置41计算出压缩机排出温度的目标值的上限值Tmmax。目标值的上限值Tmmax利用极限值Tb与调节范围ΔT通过下式(3)表示。因此，即使在接下来的S4-3中计算出的目标值的值与上限值Tmmax相等，也不会出现以目标值为中心设定的调节范围的上限值大于极限值Tb的情况。
[数式3]
Tmmax＝Tb－ΔT…(3)
接下来，在S4-3中，控制装置41基于由压力传感器31测量出的压缩机排出制冷剂压力与由压力传感器32测量出的压缩机吸入制冷剂压力，计算出压缩机排出温度的目标值Tm。在目标值Tm大于目标值Tm的上限值Tmmax时，将目标值的上限值Tmmax设为目标值Tm。在S4-4中，在测量部41a通过温度传感器21来测量当前值(压缩机排出温度T)。
接下来，在S4-5中，控制装置41使用调节范围ΔT、压缩机排出温度的目标值Tm以及压缩机排出温度的当前值T，根据上述式(1)计算出可变容许超调率Xa。
在S4-6中，控制装置41对设定容许超调率Y进行设定。控制装置41在当前值小于调节范围的下限值的情况下，将可变计算容许超调率Xa设定为设定容许超调率Y，在当前值为调节范围的下限值以上的情况下，将基准容许超调率Xb设定为设定容许超调率Y。
在S4-8中，控制装置41基于设定容许超调率Y、根据制冷循环的运转状态获得的各值、以及事先获得的关系式(即图4的关系式，将控制间隔、膨胀阀开度、压缩机频率以及容许超调率(设定容许超调率Y)作为变量的函数)来计算出控制增益K。
在S4-9中，控制装置41根据压缩机排出温度的目标值Tm与当前值T之间的偏差和控制增益K来计算膨胀阀操作量ΔLP。在S4-10中，控制装置41在当前的膨胀阀开度LPnow的基础上加上在S4-8中计算出的操作量ΔLP，计算膨胀阀开度LP。然后，控制装置41通过控制部41b将膨胀阀7的开度设定为计算出的膨胀阀开度LP。
在此，由于存在室外温度越低则压缩机排出温度越低的倾向，因此存在室外温度越低当前值T与目标值Tm之间的差变大，初始的可变容许超调率Xa根据上述式(1)变小的倾向。并且，由于在当前值T小于调节范围的下限值的期间，可变容许超调率Xa被设定为设定容许超调率Y，因此在可变容许超调率Xa小的情况下，与设定容许超调率Y之间存在比例关系的控制增益K也同样变小。并且，在当前值T小于调节范围的下限值的期间，根据式(1)，可变容许超调率Xa随着当前值靠近调节范围的下限值而变大。因此，在当前值小于调节范围的下限值的期间，与设定容许超调率Y之间存在比例关系的控制增益K也同样变大。因此，与将控制增益设定为固定值的以往的方法相比，操作对象的操作量ΔLP也变大，能够使当前值迅速达到目标值。
并且，如上所述，通过将控制间隔、膨胀阀开度、压缩机频率以及容许超调率Y作为变量的函数来计算出控制增益K，因此能够形成反映了运转状态量的控制增益K。即，由于只是在设定温度接近室内温度的低负载运转中膨胀阀操作量变小，因此能够解决达到控制对象的目标值需要时间的问题。
即，通过如上所述的控制，能够根据空调装置的***结构和运转状态，在容许超调率的范围内，迅速接近目标值Tm，并且能够实现在容许超调率的范围内使调节时间最小化的最合适的运转。因此，能够尽早实现舒适空间，并能够改善节能性。
并且，通过如上所述的控制，由于控制装置41根据压缩机排出温度的当前值与目标值之间的偏差来确定膨胀阀操作量，因此与上述专利文献1相比，能够确保操作量，并且能够尽早实现节能运转。并且，控制装置41即使在压缩机排出温度的当前值与目标值之间的偏差为规定值以下的情况下，也在不超过容许值的范围增加操作量，因此与上述专利文献2相比，能够尽早实现节能运转。并且，由于控制膨胀阀7从而迅速达到所希望的制冷循环，因此减少了膨胀阀7的操作次数，从而提高了膨胀阀7的设备可靠性。
并且，在本实施方式一中，对在压缩机排出温度的时间变化中压缩机排出温度的初始值低于目标值Tm、且将上限值设定为极限值的情况进行了说明，但是在压缩机排出温度的初始值高于目标值Tm、且将下限值设定为极限值的情况下也同样能够实施。即，在当前值高于调节范围的上限值的期间，将调节范围的下限值作为目标值来计算可变容许超调率Xa，根据可变容许超调率Xa来计算控制增益K，从而确定操作量即可。
实施方式二
在实施方式一中，在图8的S4-3中计算出的目标值Tm大于目标值Tm的上限值Tmmax时，将目标值Tm限定为目标值的上限值Tmmax。这是因为将事先设定的固定值作为调节范围，并且通过上述式(3)求得上限值Tmmax。因此，本实施方式2通过在当前值T接近目标值Tm时缩小调节范围，提高目标值的上限值Tmmax以使当前值T迅速接近原来的目标值，来进一步实现节能运转。
实施方式二的空调装置的结构与图1所示的实施方式一的结构相同。以下，以实施方式二与实施方式一的不同部分为中心进行说明。
图9是本发明的实施方式二所涉及的空调装置的操作对象的操作量的控制流程图。
图9中的S4-1至S4-4与图8的流程图相同。在S4-a中，控制装置41在判断出压缩机排出温度低于从目标值的上限值Tmmax减去调节范围ΔT所得的值的情况下，进入S4-5，之后的流程与图8的流程图相同。
另一方面，控制装置41在判断出压缩机排出温度为从目标值的上限值Tmmax减去调节范围ΔT所得的值以上的情况下，进入S4-b，将调节范围ΔT改变为通过式(4)计算出的ΔT2。
[数式4]
ΔT2＝ΔT×Xb(Xb＜100％)…(4)
在S4-c中，计算出目标值的上限值Tmmax2(＝Tb－ΔT2)。在S4-d中，控制装置41根据由压力传感器31测量出的压缩机排出制冷剂压力和由压力传感器32测量出的压缩机吸入制冷剂压力，重新计算出压缩机排出温度的目标值Tm2。在S4-e中，根据改变后的调节范围ΔT2、目标值Tm2、以及在S4-4中测量出的当前值T(压缩机排出温度)来计算出可变容许超调率Xa2。然后进入S4-6，之后的流程与所述图8的流程图相同。
图10是表示在本发明的实施方式二所涉及的空调装置中在中途使调节范围ΔT变化的情况下的控制值的时间变化的图。另外，图10表示在压缩机频率较高、且目标值Tm与目标值的上限值Tmmax相等的情况下的控制值的时间变化。
在控制值(压缩机排出温度)的当前值T是点A的情况下，满足上述图9的流程图中的S4-a的关系，因此调节范围ΔT与上述图9的流程图中的S4-1相同。并且，目标值Tm与通过上述S4-1的调节范围ΔT获得的目标值的上限值Tmmax相同。
在当前值T是点B(调节范围ΔT内的点)的情况下，不满足上述图9的流程图中的S4-a的关系，因此进入S4-b，将调节范围ΔT改变为ΔT2。在将调节范围ΔT改变为ΔT2时，调节范围变小，因此目标值的上限值Tmmax2(＝Tm2)变为Tb－ΔT2，大于原来的目标值的上限值Tmmax(＝Tm)。由于目标值的上限值Tmmax大于原来的目标值的上限值Tmmax，因此可变容许点B以后的当前值T的时间变化表示在所述图6、图7中目标值Tm与改变后的目标值的上限值Tmmax2相等的情况。
通过以上控制能够尽早实现节能运转。
另外，在本实施方式二中，对在从控制对象的当前值低于目标值的一侧靠近目标值时提高控制对象的目标值的上限值的情况进行了说明，但是在从控制对象的当前值高于目标值的一侧靠近目标值的情况下，降低控制对象的目标值的下限值即可。
并且，在本实施方式一、二中，例举了压缩机排出温度的容许值Ta、目标值Tm以及当前值T，但是冷凝器过冷度、蒸发器过热度、压缩机吸入过热度、压缩机排出过热度、高压、低压、压缩比以及压缩机电流值也可通过对控制装置41赋予极限值和调节范围ΔT而同样地实施，并未脱离本发明的范围。
(变形例)
在上述实施方式一、二中，也可以在调节范围内，取代控制对象的当前值而使用根据控制对象的过去的值和控制对象的当前值而预测出的下次值。在这种情况下，能够进一步提高收敛性。作为下次值的预测方法例如可以使用三点预测，如以下说明。
图11是表示根据控制对象的当前值、前次值以及前前次值而预测下次值的下次值预测方法的图。
所谓的三点预测指的是如下方法：使用在每一个固定的控制间隔收集的当前值的前前次值Told2、前次值Told1以及当前值Tnow这三点，在前次值Told1与当前值Tnow之间的偏差小于前前次值Told2与前次值Told1之间的偏差的情况下，根据偏差的比如下式(5)所示地预测下次值Tnew。
[数式5]
Tnew＝Tnow+(Tnow－Told1)2/(Told1－Told2)…(5)
控制装置41在下次值Tnew超过容许过调节量的情况下，缩小控制增益K。
(使用制冷剂)
图12是表示用于本发明的各实施方式的空调装置的制冷循环的制冷剂的比热比的图表。
作为用于空调装置的制冷循环的制冷剂，如图12所示，例如使用R32制冷剂，R32制冷剂的比热比大于当前海外机种中使用的R22制冷剂的比热比，且压缩机排出温度容易变高，像这样的制冷剂存在以下两项优点：在将压缩机排出温度作为控制对象的情况下，通过容许超调率的设定能够防止压缩机排出温度异常地过度升高；在压缩机排出温度不升高的运转状态下，能够通过使压缩机排出温度迅速达到压缩机排出温度的目标值Tm来提高舒适性。
附图标记说明
1室外机、2室内机、3压缩机、4四通阀、5室外换热器、6室外风扇、7、膨胀阀、8液体配管、9室内换热器、10室内风扇、11气体配管、21温度传感器、22温度传感器、23温度传感器、24温度传感器、25温度传感器、31压力传感器、32压力传感器、41控制装置、41a测量部、41b控制部。

Claims (5)

1.一种空调装置，其特征在于，包括：
制冷剂回路，所述制冷剂回路具有压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器，且所述制冷剂回路供制冷剂循环；
冷凝器风扇；
蒸发器风扇；
测量部，所述测量部测量所述制冷剂回路的运转状态量；以及
控制部，所述控制部对操作对象的操作量进行控制，从而使控制对象的当前值形成为根据除该当前值以外的测量值而确定的所述控制对象的目标值，所述控制对象的当前值是由所述测量部测量出的测量值中的一个，所述操作对象的操作量是所述压缩机的频率、所述膨胀阀的开度、所述冷凝器风扇的转速以及所述蒸发器风扇的转速中的至少一个，
所述控制部在所述当前值低于以所述目标值为中心设定的调节范围的上限值与下限值中的所述下限值的期间，以所述上限值作为目标值来确定所述操作量，
所述控制部在所述当前值高于所述上限值的期间，以所述下限值作为目标值来确定所述操作量，
所述控制部在所述当前值进入调节范围内以后，根据事先设定的过调节比率、即基准容许超调率来确定所述操作量。
2.根据权利要求1所述的空调装置，其特征在于，
所述控制部在确定所述当前值偏离所述调节范围期间的所述操作量时，通过用所述调节范围除以所述当前值与所述目标值的差来计算可变容许超调率，根据所述可变容许超调率来计算用于确定所述操作量的控制增益，根据所述控制增益来确定所述操作量，
所述控制部在确定所述当前值进入所述调节范围内以后的所述操作量时，根据所述基准容许超调率来计算用于确定所述操作量的控制增益，根据所述控制增益来确定所述操作量。
3.根据权利要求1或者2所述的空调装置，其特征在于，
所述控制部在所述控制对象的当前值接近所述目标值时，使所述控制对象的目标值的上限值高于当前，或者使所述控制对象的目标值的下限值低于当前。
4.根据权利要求2以及从属于权利要求2的权利要求3所述的空调装置，其特征在于，
所述控制部在每一个控制间隔中根据当前值的过去的值和当前值来预测下次值，在所述下次值超过容许过调节量的情况下，缩小所述控制增益。
5.根据权利要求2或4所述的空调装置，其特征在于，
所述控制部在计算所述控制增益时，还使用控制间隔、膨胀阀开度以及压缩机频率。
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