JP2000039220A - 冷凍サイクルの制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクルの適正な能力が得られ、また、
省エネルギーとなるように制御できる冷凍サイクルの制
御装置および制御方法を得る。 【解決手段】 圧縮機２、凝縮側熱交換器４、流量制御
弁５、蒸発側熱交換器６を連結し冷媒を循環させる冷凍
サイクルにおいて、制御手段１５で冷凍サイクルの高圧
側または低圧側の運転状態と目標との差を小さくする
際、第１操作手段で凝縮側熱交換器４の処理能力を操作
し、第２操作手段で蒸発側熱交換器６の処理能力を操作
し、運転容量操作手段で圧縮機２の運転容量を操作す
る。また、制御手段１５は運転状態を目標に近づけ、か
つ消費エネルギーを最少にする。さらに、制御手段１５
は運転状態を目標に近づけ、かつ利用側熱交換器６での
被熱交換流体の入口温度−出口温度差を目標温度差に近
づける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍空調装置を構
成する冷凍サイクルの圧縮機、蒸発側熱交換器、凝縮側
熱交換器の制御装置および制御方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、特公平８−２５３４９２６号
公報に記載された従来の多室式空気調和機を示す冷媒回
路図である。図において、３１は室外機、３２は容量可
変圧縮機、３３は四方弁、３４は室外側熱交換器、３７
は分流コントローラ、４１ａ〜４１ｃは３台の室内機、
４２ａ〜４２ｃは室内側電子膨張弁、４３ａ〜４３ｃは
電磁開閉弁、４４ａ〜４４ｃは電磁開閉弁、４５は制御
器、４６は室外側送風機、４７は電子膨張弁、４８ａ〜
４８ｃは室内側熱交換器、４９は気液分離器、５１，５
２は室外機３１と分流コントローラ３７とを結ぶ連絡配
管、５３，５４は分流コントローラ３７内の高圧管部，
低圧管部、５５は中圧管部、５６は四方弁、５７はアキ
ュムレータ、５８は高圧用の圧力検知器、５９は低圧用
の圧力検知器である。

【０００３】分流コントローラ３７と各室内機４１ａ〜
４１ｃとはそれぞれ２本の配管で接続されている。各室
内機４１ａ〜４１ｃは室内側熱交換器４８ａ〜４８ｃと
電子膨脹弁４２ａ〜４２ｃとからなり、各電子膨脹弁４
２ａ〜４２ｃは中圧管部５５に接続され、室内側熱交換
器４８ａ〜４８ｃはそれぞれ電磁開閉弁４３ａ〜４３
ｃ，４４ａ〜４４ｃを介して低圧管部５４，高圧管部５
３と接続されている。また、室外機３１内には圧力検知
器５８，５９が設けられ、その検知信号は制御器４５に
入力される。制御器４５は圧縮機３２と四方弁３３と送
風機４６を介して、配管内を循環する冷媒と室外側熱交
換器３４との熱交換能力を制御する。

【０００４】次に、動作について説明する。ここでは、
室内機４１ａが暖房運転モードで、室内機４１ｂ，４１
ｃが冷房運転モードの場合について述べる。圧縮機３２
で圧縮された高温高圧のガス冷媒は四方弁３３を経て室
外熱交換器３４で一部凝縮し、二相冷媒となって高圧連
絡配管５１を介して室内の分流コントローラ３７に入
る。この分流コントローラ３７内に入った二相冷媒は四
方弁５６を介して気液分離器４９で気液分離され、高圧
ガス冷媒は高圧管部５３から電磁開閉弁４４ａを介して
室内機４１ａに流入し、室内側熱交換器４８ａで放熱凝
縮する。この後、電子膨脹弁４２ａを介して中圧管部５
５に流入し、他方の気液分離器４９の液相部から電子膨
脹弁４７を介して中圧管部５５に流入した液冷媒と合流
し、室内機４１ｂ，４１ｃに流入する。各室内機４１
ｂ，４１ｃでは、電子膨脹弁４２ｂ，４２ｃで低圧にな
り、室内側熱交換器４８ｂ，４８ｃで吸熱蒸発してガス
化し、電磁開閉弁４３ｂ，４３ｃを介して低圧管部５４
に合流する。そして四方弁５６を経て低圧連絡配管５２
から四方弁３３、アキュムレータ５７を通り再び圧縮機
３２に循環する。このように、室内側熱交換器４８ａで
は冷房運転、室内側熱交換器４８ｂ，４８ｃでは暖房運
転を行う冷・暖房同時冷媒回路が構成される。

【０００５】上記の冷媒回路において、室外機３１内の
高圧配管部に設けた圧力検知器５８と、低圧配管部に設
けた圧力検知器５９とによって、圧縮機３２の吐出する
高圧圧力と圧縮機３２に吸入する低圧圧力とを検知し、
この検知結果を制御器４５に送信する。両検知器５８，
５９の送信した信号を受信した制御器４５は、受信した
両検知値と予め設定された高圧目標値および低圧目標値
とを比較する。さらに、制御器４５はこの比較結果によ
って圧縮機３２の必要能力を計算すると共に、この計算
結果に基づいて室外熱交換器３４の必要能力を計算す
る。そして、これらの計算結果に基づいて圧縮機３２の
容量制御を行うと共に、室外側熱交換器３４の熱交換能
力を送風機４６の回転数制御によって同時に制御する。

【０００６】さらにまた、負荷の変動が大きくなると予
想される時には、圧縮機３２の容量および室外側熱交換
器３４の容量を制御すると共に、さらに、室外側熱交換
器３４を凝縮器として放熱源に使うか蒸発器として吸熱
源に使うかを計算結果より判断し、この判断結果によっ
て四方弁３３を切替制御して、負荷の大幅な変動に対応
する。このような制御によって、天候・気候等の環境条
件によって室外機側の負荷が変化したり、また、各室内
機４１ａ〜４１ｃ側扉の開閉や、室内設定温度の設定変
更や、冷・暖房モードの運転切換えによって室内機側の
負荷が変化しても、この変化に対応することができる。

【０００７】上記のように構成された従来の多室式空気
調和機の制御においては、圧縮機、室外熱交換器および
四方弁の制御幅を計算するために必要な高圧目標値およ
び低圧目標値は、予め冷凍サイクルの設計において固定
して設定されており、室内空気温度設定値や外気温度に
依らず一定としていた。特に、どのような負荷にも対応
できる汎用的な装置とするため、大きな負荷にでも対応
できるように高圧目標値および低圧目標値が設定されて
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の多室式空気調和
機の制御方法は、上記のような構成および動作であるの
で、室内側熱交換器４１ａ〜４１ｃの熱交換能力は室外
機３１内の制御器４５からは制御しないため、空気調和
機全体としては必ずしも省エネルギーではない。また、
空気調和機全体のエネルギー消費に占める割合が最も大
きい圧縮機３２のエネルギー消費量が室内空気温度の設
定値や外気温度によらずほぼ一定となっている。例えば
冷房運転時に室内空気温度の設定値が高い場合や外気温
度が低い場合には省エネルギー化できるはずであるが、
省エネルギー化を図っていないという問題点があった。

【０００９】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、冷凍サイクルの適正な能力がす
ばやく得られる運転状態とし、また、省エネルギーとな
る運転状態に制御できる冷凍サイクルの制御装置および
制御方法を得ることを目的としている。例えば空気調和
機では、動作中の冷凍サイクルの高圧検知値および低圧
検知値を高圧目標値および低圧目標値にすばやく収束で
き、また動作状態の目標許容範囲の中で空気調和機全体
のエネルギー消費量を最少にできる制御装置および制御
方法を得ることを目的とするものである。

【００１０】また、本発明は、利用者の利用側熱交換器
での設定温度に収束させかつ能力を確保するための制御
における高圧側目標値および低圧側目標値を、自動設定
できさらに動作状態に応じて目標値を適正になるように
変更できる冷凍サイクルの制御装置および制御方法を得
ることを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る冷凍サイク
ルの制御装置は、圧縮機、凝縮側熱交換器、流量制御
弁、蒸発側熱交換器を連結し冷媒を循環させる冷凍サイ
クルにおいて、前記凝縮側熱交換器の熱交換能力を変化
させる第１の操作手段と、前記蒸発側熱交換器の熱交換
能力を変化させる第２の操作手段と、前記圧縮機の運転
容量を操作する運転容量操作手段と、前記冷凍サイクル
の高圧側または低圧側の運転状態と目標との差を小さく
するように制御する制御手段とを備えたものである。

【００１２】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御装
置における制御手段は、冷凍サイクルの高圧側または低
圧側の運転状態と目標との差が小さいものの中で、消費
エネルギーを最少にするように制御することを特徴とす
るものである。

【００１３】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御装
置における制御手段は、冷凍サイクルの高圧側または低
圧側の運転状態と目標との差が小さいものの中で、凝縮
側熱交換器と蒸発側熱交換器のいずれか一方である利用
側熱交換器の被熱交換流体の入口温度と出口温度の温度
差を目標温度差に近づけるように制御することを特徴と
するものである。

【００１４】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御装
置における冷凍サイクルの高圧側の運転状態は、圧縮機
の吐出圧力またはこの吐出圧力に相当する飽和温度であ
り、冷凍サイクルの低圧側の運転状態は、圧縮機の吸入
圧力またはこの吸入圧力に相当する飽和温度であること
を特徴とするものである。

【００１５】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御装
置における冷凍サイクルの高圧側の運転状態は、凝縮器
の凝縮圧力またはこの凝縮圧力に相当する飽和温度であ
り、冷凍サイクルの低圧側の運転状態は、蒸発器の蒸発
圧力またはこの蒸発圧力に相当する飽和温度であること
を特徴とするものである。

【００１６】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御装
置は、冷凍サイクルの低圧側の運転状態の目標値と高圧
側の運転状態の目標値の一方を、予め設定された利用側
熱交換器の被熱交換流体の入口温度または出口温度の設
定値に関連して自動的に設定し、他方を、熱源温度に関
連して自動的に設定する目標値設定手段を備えたことを
特徴とするものである。

【００１７】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御装
置は、蒸発側熱交換器を利用側熱交換器とし、冷凍サイ
クルの動作安定状態における低圧側の運転状態と低圧側
目標値との関係に基づいて、前記低圧側目標値を増減す
る目標値変更手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１８】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御装
置は、凝縮側熱交換器を利用側熱交換器とし、冷凍サイ
クルの動作安定状態における高圧側の運転状態と高圧側
目標値との関係に基づいて、前記高圧側目標値を増減す
る目標値変更手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１９】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御装
置における目標値変更手段は、動作安定状態における利
用側熱交換器での被熱交換流体の入口温度とその目標値
との関係と、前記利用側熱交換器での被熱交換流体の出
口温度とその目標値との関係とに基づいて、冷凍サイク
ルの高圧側目標値または低圧側目標値を増減することを
特徴とするものである。

【００２０】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御方
法は、圧縮機の各種容量の変化に応じた冷凍サイクルの
高圧側運転状態または低圧側運転状態の変化から、前記
圧縮機の各種容量の変化幅をパラメータとするステップ
と、前記パラメータとして求めた圧縮機の各種容量の変
化幅に対して凝縮側熱交換器および蒸発側熱交換器の熱
交換能力をそれぞれ変化させ、前記冷凍サイクルの高圧
側運転状態と低圧側運転状態の目標値になるように前記
熱交換能力の基準変化幅を求めるステップと、求めた基
準変化幅を基に複数の変化幅を生成するステップと、前
記凝縮側熱交換器および蒸発側熱交換器のそれぞれ複数
の変化幅がその熱交換能力の動きの中に入らない場合に
は前記変化幅をその熱交換能力の動きの中に入るように
演算しなおすステップと、前記各種パラメータごとに求
めた前記熱交換能力の変化幅を用いて前記高圧側運転状
態または低圧側運転状態の目標値に近づく前記変化幅を
選択するステップとを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００２１】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御方
法は、冷凍サイクルの低圧側目標または高圧側目標と現
在の運転状態との差をパラメータとして、圧縮機の運転
容量および凝縮側熱交換器の処理能力および蒸発側熱交
換器の処理能力を変化させ、上記低圧側目標または高圧
側目標に接近する変化幅を演算するステップと、その演
算された変化幅のうち前記低圧側目標または高圧側目標
へもっとも近づく変化幅を選択するステップを備えたこ
とを特徴とするものである。

【００２２】また、本発明に係る冷凍サイクルの制御方
法は、圧縮機の運転容量の変化幅と、凝縮側熱交換器お
よび蒸発側熱交換器の熱交換能力の変化幅とによる操作
で消費エネルギーが最少となる前記変化幅の組合わせを
選択するステップを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．一般に冷凍サイク
ルは、圧縮機，凝縮側熱交換器，流量制御弁，および蒸
発側熱交換器を連結して冷媒を循環させる。この構成に
おいて、圧縮機で圧縮され吐出された高温高圧のガス冷
媒は、凝縮側熱交換器で凝縮液化する。この時凝縮側熱
交換器で被熱交換流体に放熱する。さらに、流量制御弁
で絞られて低圧二相の冷媒となって蒸発側熱交換器に流
入して蒸発ガス化する。この時蒸発側熱交換器で被熱交
換流体から吸熱する。そして冷媒は再び圧縮機に吸入さ
れる。この冷凍サイクルの運転において、圧縮機の吐出
側から凝縮側熱交換器までの配管が、高温高圧のガス冷
媒が流れる高圧側となり、蒸発側熱交換器から圧縮機の
吸入側までの配管が、低温低圧のガス冷媒が流れる低圧
側となる。冷房運転を行う場合には、蒸発側熱交換器が
利用側熱交換器となって室内側に設置され、その蒸発側
熱交換器が設置されている空間の被熱交換流体、例えば
空気が、冷媒と熱交換する。このとき冷媒は蒸発ガス化
して室内を冷却する。そして、凝縮側熱交換器が熱源側
熱交換器となって室外側に設置される。また、暖房運転
を行う場合には、凝縮側熱交換器が利用側熱交換器とな
って室内側に設置され、その凝縮側熱交換器が設置され
ている空間の被熱交換流体、例えば空気が、冷媒と熱交
換する。このとき冷媒は凝縮液化して室内を加熱する。
そして、蒸発側熱交換器が熱源側熱交換器となって室外
側に設置される。１台で冷房と暖房の機能を兼ね備えた
空調装置の場合には、室内側に設置された熱交換器を、
冷房時には蒸発側熱交換器として動作させ、暖房時には
凝縮側熱交換器として動作させるように冷媒回路の途中
に四方弁を設け、冷媒回路の冷媒循環方向を切換える。

【００２４】以下、本発明の実施の形態１による冷凍サ
イクルの制御方法について説明する。ここでは、本発明
の冷凍サイクルの制御方法を用いた空調装置の一例とし
て、例えば通信機室の空調を行う空気調和機の冷凍サイ
クルに関する例であり、主に冷房の場合の制御動作につ
いて説明する。図１は本実施の形態に係わる空気調和機
を示す冷媒回路図である。図において、２は圧縮機、３
は流路切替弁で例えば四方弁、５は流量制御弁、６は熱
交換器でこの場合には室内熱交換器、７はアキュムレー
タ、１１は送風機でこの場合には室内送風機であり、こ
れらはすべて室内機１の内部に収納されている。また、
４は熱交換器でこの場合には室外熱交換器、１０は送風
機でこの場合には室外送風機であり、これらは室外機８
の内部に収納されている。また、室内機１と室外機８の
間はガス配管１２および液配管１３で接続されて、冷凍
サイクルを構成している。流路切替弁３はその第１口を
圧縮機２の吐出側に、その第３口をアキュムレータ７側
に接続されており、その第２口が室外熱交換器４に至る
ガス配管１２に、その第４口が室内熱交換器６に接続さ
れている。

【００２５】また、１５は制御手段、２１は高圧用の圧
力検知器、２２は低圧用の圧力検知器、２３は室内機１
内に配置されている被熱交換流体の入口温度検知器で、
例えば吸込み空気温度検知器で、室内熱交換器６の被熱
交換流体である室内空気が室内熱交換器６に吸込まれる
入口温度を検知する。また、２４は室外機８内に配置さ
れている温度検知器、例えば外気温度検知器で、室外熱
交換器４の被熱交換流体である外気が室外熱交換器４に
吸込まれる入口温度を検知する。制御手段１５は、高圧
用の圧力検知器２１で検知した高圧検知値と低圧用の圧
力検知器２２で検知した低圧検知値に応じて、圧縮機２
の運転容量と室内熱交換器６の熱交換能力即ち処理能力
と室外熱交換器４の熱交換能力即ち処理能力とを操作す
る。

【００２６】上記のように構成された空気調和機の冷房
運転の動作について説明する。冷房運転時は、流路切替
弁３の第１口が第２口と、第３口が第４口と流通するよ
うに流路切替弁３を接続する。ここでは冷房に用いるの
で、前述のように利用側である室内熱交換器６が蒸発側
熱交換器となり、熱源側である室外熱交換器４が凝縮側
熱交換器となる。圧縮機２で圧縮され吐出された高温高
圧のガス冷媒は、流路切替弁３、ガス配管１２を通って
室外熱交換器４に流入する。室外熱交換器４において、
室外送風機１０によって送り込まれた被熱交換流体であ
る外気を吸込んで、冷媒と外気との間で熱交換し、冷媒
は凝縮液化する。この液冷媒は液配管１３を通って室内
機１内の流量制御弁５に至り、ここで絞られて低圧二相
の冷媒となって室内熱交換器６に流入する。室内熱交換
器６において、該低圧二相の冷媒は室内送風機１１によ
って送り込まれた被熱交換流体である室内空気を吸込ん
で冷媒と室内空気との間で熱交換し、冷媒は蒸発ガス化
する。このガス冷媒は流路切替弁３の第４口から第３口
を経て、アキュムレータ７に流入し、再び圧縮機２に吸
入される。これによって冷凍サイクルが成り立ってい
る。

【００２７】以下、上記のような冷凍サイクルに対し、
適正な能力が得られ、かつ省エネルギー化を図ることの
できる運転状態の制御装置について説明する。図２は本
実施の形態による冷凍サイクルの制御装置の構成を示す
ブロック図である。図において、６１は圧縮機２の運転
容量を操作する運転容量操作手段で、例えば圧縮機２の
運転周波数を変更する操作手段、６２は凝縮側熱交換器
４の熱交換能力即ち処理能力を変化させる第１の操作手
段で、ここでは例えば室外送風機１０の回転数を変化さ
せる操作手段である。また、６３は蒸発側熱交換器６の
熱交換能力即ち処理能力を変化させる第２の操作手段
で、ここでは例えば室内送風機１１の回転数を変化させ
る操作手段である。６４は動作状態の目標との距離を表
わす指標Ｗ１を演算するＷ１演算手段、６５はエネルギ
ー消費量Ｗ２を演算するＷ２演算手段である。

【００２８】本実施の形態では、予め冷凍サイクルの蒸
発温度または低圧圧力値の目標値は設定されており、凝
縮温度または高圧圧力値の目標値も設定されている。こ
れらの目標値に対して、圧縮機２の運転容量として運転
周波数Ｆ［Ｈｚ］を変化させる運転容量操作手段６１、
室外熱交換器４の熱交換能力即ち処理能力ＡＫ［Ｗ／
℃］を変化させる第１の操作手段６２、室内熱交換器６
の熱交換能力即ち処理能力ＢＫ［Ｗ／℃］を変化させる
第２の操作手段６３によって操作する。以下、室外熱交
換器４の熱交換能力を室外熱交換器４の処理能力ＡＫと
記し、室内熱交換器６の熱交換能力を室内熱交換器６の
処理能力ＢＫと記す。そして、圧力検知器２１で検知さ
れる高圧検知値Ｐｃを、予め設定されている高圧圧力値
の目標値Ｐｃｍ［Ｐａ］を含みその上下に所定の幅を持
った許容範囲に収束させると共に、圧力検知器２２で検
知される低圧検知値Ｐｅを、予め設定されている低圧圧
力値の目標値Ｐｅｍ［Ｐａ］を含みその上下に所定の幅
を持った許容範囲に収束させる。この時目標値を含む許
容範囲内で、冷凍サイクル全体の消費エネルギー、即ち
消費電力が最少となる運転状態になるように制御する。

【００２９】以下、圧縮機２はインバータ駆動で容量制
御するものとして説明する。なお、流量制御弁５で制御
する冷媒流量に関しては、冷房運転の場合には室内熱交
換器の出口の冷媒の加熱度が予め設定した目標になるよ
うに、スーパーヒート制御方式で制御手段１５の制御と
は別に制御している。暖房運転の場合には室内熱交換器
の出口の冷媒の過冷却度が予め設定した目標になるよう
に、サブクール制御方式で制御手段１５の制御とは別に
制御している。

【００３０】まず、冷凍サイクルの基本特性について説
明する。現在の冷凍サイクルの運転状態から、操作量で
ある圧縮機運転周波数、室外熱交換器処理能力および室
内熱交換器処理能力をそれぞれΔＦ［Ｈｚ］、ΔＡＫ
［Ｗ／℃］、ΔＢＫ［Ｗ／℃］だけ変化させた場合の、
高圧Ｐｃ［Ｐａ］および低圧Ｐｅ［Ｐａ］の変化幅ΔＰ
ｃ［Ｐａ］およびΔＰｅ［Ｐａ］は近似的につぎのよう
に式（１），式（２）で表わされる。 ΔＰｃ＝ａ・ΔＦ＋ｃ・ΔＢＫ＋ｅ・ΔＡＫ ・・・・・（１） ΔＰｅ＝ｂ・ΔＦ＋ｄ・ΔＢＫ＋ｆ・ΔＡＫ ・・・・・（２） Ｐｃ：圧縮機２の吐出する高圧圧力［Ｐａ］ Ｐｅ：圧縮機２の吸入する低圧圧力［Ｐａ］ Δ ：変化幅 Ｆ ：圧縮機２の運転周波数［Ｈｚ］ ＢＫ：室内熱交換器６の処理能力［Ｗ／℃］ ＡＫ：室外熱交換器４の処理能力［Ｗ／℃］ ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれ予め該空気
調和機の特性に合わせて実験あるいは計算により決定さ
れている係数であり、圧縮機運転周波数、室外熱交換器
処理能力、室内熱交換器処理能力、外気温度、室内空気
温度、高圧（または凝縮温度）および低圧（または蒸発
温度）などによって決められる。冷房の場合、係数ｂ，
ｅ，ｆは負、ａ，ｃ，ｄは正の値となる。

【００３１】図３は冷凍サイクルの基本特性を示す特性
図であり、横軸は比エンタルピー、縦軸は圧力を示して
いる。図３（ａ）は圧縮機の運転周波数Ｆを変化させた
時の特性の変化、図３（ｂ）は室内熱交換器６の処理能
力ＢＫを変化させた時の特性の変化、図３（ｃ）は室外
熱交換器４の処理能力ＡＫを変化させた時の特性の変化
を示している。例えば、圧縮機の運転周波数ＦだけをΔ
Ｆ［Ｈｚ］増加させた場合、図３（ａ）の矢印に示すよ
うに、高圧は現在の値Ｐｃ[Ｐａ]からΔＰｃ＝ａ・ΔＦ
[Ｐａ]だけ変化してＰｃ＋ΔＰｃ[Ｐａ]へ上昇し、低圧
は現在の値Ｐｅ[Ｐａ]からΔＰｅ＝ｂ・ΔＦ[Ｐａ]だけ
変化してＰｅ＋ΔＰｅ[Ｐａ]へ低下する。これは、ｂ＜
０であるためΔＰｅ＜０であるからである。

【００３２】また、室内送風機の回転数を増加させるな
どして室内熱交換器の処理能力だけをΔＢＫ［Ｗ／℃］
増加させた場合、図３（ｂ）の矢印に示すように、高圧
は現在の値Ｐｃ[Ｐａ]からΔＰｃ＝ｃ・ΔＢＫ[Ｐａ]だ
け変化してＰｃ＋ΔＰｃ[Ｐａ]へ上昇し、低圧は現在の
値Ｐｅ[Ｐａ]からΔＰｅ＝ｄ・ΔＢＫ[Ｐａ]だけ変化し
てＰｅ＋ΔＰｅ[Ｐａ]へ上昇する。

【００３３】また、室外送風機の回転数を増加させるな
どして室外熱交換器の処理能力だけをΔＡＫ［Ｗ／℃］
増加させた場合、図３（ｃ）の矢印に示すように、高圧
は現在の値Ｐｃ[Ｐａ]からΔＰｃ＝ｅ・ΔＡＫ[Ｐａ]だ
け変化してＰｃ＋ΔＰｃ[Ｐａ]へ低下し、低圧は現在の
値Ｐｅ[Ｐａ]からΔＰｅ＝ｆ・ΔＡＫ[Ｐａ]だけ変化し
てＰｅ＋ΔＰｅ[Ｐａ]へ低下する。これは、ｅ＜０，ｆ
＜０であるためΔＰｃ＜０，ΔＰｅ＜０となるからであ
る。なお、暖房の場合には、室内熱交換器６が凝縮側、
室外熱交換器４が蒸発側になるので、式（１），式
（２）における係数のｃ⇔ｅ，ｄ⇔ｆとなり、ｂ，ｃ，
ｄは負、ａ，ｅ，ｆは正の値となる。これにつれて、室
内熱交換器の処理能力ＢＫの特性が図３（ｃ）に示すも
のとなり、室外熱交換器の処理能力ＡＫの特性が図３
（ｂ）に示すものとなる。

【００３４】実際の運転では、これらの変化が同時に起
こることもあり、式（１）および式（２）は、このよう
な場合には上記それぞれの変化幅を足しあわせた変化が
高圧圧力Ｐｃおよび低圧圧力Ｐｅに現われることを示し
ている。ただし、式（１）および式（２）で表わされる
冷凍サイクルの特性は、現在の定常状態から、圧縮機２
の運転周波数、室内熱交換器６の処理能力、室外熱交換
器４の処理能力それぞれの変化幅がある程度小さく、例
えば圧縮機２の運転周波数で言えば現在の運転周波数の
±１０％程度の変化幅である場合に次の定常状態への変
化量を表わす近似式である。従って、起動直後や負荷急
変時の過渡状態については時間応答性を考慮する必要が
あるが、運転状態変化の方向性と各操作量の影響度合い
は式（１）および式（２）で正しく表現されている。

【００３５】図４は、圧縮機２の運転周波数Ｆ、室内熱
交換器６の処理能力ＢＫ、室外熱交換器４の処理能力Ａ
Ｋの各量と消費電力の関係を示すグラフである。この場
合の熱交換器４，６の処理能力ＡＫ，ＢＫの操作は、送
風機１０，１１の回転数を増減することによる。制御手
段１５では図に示すような関係をふまえて上記各量のそ
れぞれを省エネルギーになるように操作する。例えば操
作の変化幅によっては、圧縮機２の運転周波数Ｆを上げ
ても、室内熱交換器６の処理能力ＢＫや室外熱交換器４
の処理能力ＡＫを下げれば、省エネルギーになったり、
また、圧縮機２の運転周波数Ｆを上げるかわりに、それ
と同様の運転状態の変化を得るように室内熱交換器６の
処理能力ＢＫや室外熱交換器４の処理能力ＡＫを上げる
方が省エネルギーになったりする。

【００３６】以下、圧縮機運転周波数Ｆ、室内熱交換器
の処理能力ＢＫ、室外熱交換器の処理能力ＡＫそれぞれ
を操作して、高圧検知値を高圧目標値Ｐｃｍ[Ｐａ]に、
また、低圧検知値を低圧目標値Ｐｅｍ[Ｐａ]にともに収
束させ、かつ、空気調和機全体のエネルギー消費量を最
少とする運転状態で制御するための具体的な制御方法に
ついて説明する。図５は制御手段１５の処理工程を示す
フローチャートであり、高圧用の圧力検知器２１で検知
した高圧検知値と低圧用の圧力検知器２２で検知した低
圧検知値を入力した後の処理である。ここで、高圧目標
値Ｐｃｍ，低圧目標値Ｐｅｍをそれぞれ含みその上下に
所定の幅を持った目標許容範囲を設定しておく。例え
ば、冷房の場合、高圧目標許容範囲をＰｃ≧Ｐｃｍと
し、また、低圧目標許容範囲をＰｅｍ×０．９５≦Ｐｅ
≦Ｐｅｍ×１．０５とし、高圧検出値Ｐｃ，低圧検出値
Ｐｅをそれぞれの目標許容範囲に収束させる。冷房の場
合には蒸発によって室内の冷却を行っているので、低圧
側の目標許容範囲に上限と下限を設け、さらにその範囲
を狭く設定している。他方の高圧側の目標許容範囲は下
限のみを設け、その範囲も広く設定して制御する。暖房
の場合には凝縮によって室内の加熱を行っているので、
高圧側の目標許容範囲に上限と下限を設け、さらにその
範囲を狭く設定し、他方の低圧側の目標許容範囲は上限
のみを設け、その範囲も広く設定して制御すればよい。

【００３７】図５におけるＳＴ１で、圧縮機運転容量の
操作量となる変化幅ΔＦの候補をいくつか選定する。例
えば、圧縮機運転容量の変化だけで低圧目標許容範囲に
近づけるために必要な変化幅ΔＦを求め、これをΔＦｍ
ａｘと置く。式（２）からΔＦｍａｘは式（３）のよう
に表わされる。 ΔＦｍａｘ＝ΔＰｅ／ｂ ・・・・・・・・・・ （３） ここで、ΔＰｅ＝Ｐｅｍ−Ｐｅ Ｐｅｍ：低圧目標値 Ｐｅ ：低圧検知値 である。さらに、運転状態の急変を避けるため、圧縮機
２の運転容量の変化幅の最大値ΔＦｍａｘに制限を設け
ている。例えば運転容量の変化幅ΔＦは、２［Ｈｚ］以
上で、運転中の運転容量の１０％以下とする。これらを
満足するΔＦｍａｘを基準の変化幅として、圧縮機２の
運転容量の変化幅ΔＦの候補を選定する。例えば、ΔＦ
1 ＝｜ΔＦｍａｘ｜、ΔＦ2 ＝｜ΔＦｍａｘ｜・０．
５、ΔＦ3 ＝１、ΔＦ4 ＝０、ΔＦ5 ＝−１、ΔＦ6 ＝
−｜ΔＦｍａｘ｜・０．５、ΔＦ7 ＝−｜ΔＦｍａｘ｜
の７つの候補をパラメータとして選定する。ＳＴ１は、
圧縮機の各種容量の変化に応じた冷凍サイクルの低圧側
運転状態の変化から、圧縮機２の各種容量の変化幅をパ
ラメータとするステップであり、特に、この場合には式
（３）に示すように冷凍サイクルの低圧側目標と現在の
運転状態との差をパラメータとして、圧縮機２の運転容
量の変化幅ΔＦを求めている。なお、圧縮機運転容量の
変化幅ΔＦｉ（ｉ＝１〜７）は、上記のようにして設定
するほか、単位変化幅、例えば１Ｈｚの整数倍ごとの周
波数、−８Ｈｚ，−３Ｈｚ，−１Ｈｚ，０，１Ｈｚ，３
Ｈｚ，８Ｈｚなどのように、予め設定し、これをパラメ
ータとしてもよい。ただしこの場合にでも圧縮機の各種
容量の変化に応じた冷凍サイクルの低圧側運転状態の変
化から、適当であると考えられる値を選定している。ま
た、このパラメータの数は７つに限るものではなく複数
のいくつでもよい。

【００３８】次に、ＳＴ２で室内熱交換器６の処理能力
ＢＫと室外熱交換器４の処理能力ＡＫの変化幅を選定す
る。これは、ＳＴ１で選定したΔＦi （ｉ＝１〜７）に
対して式（１），式（２），式（３）に基づき、式
（４），式（５）で算出する。 ΔＢＫｍａｘｉ＝｛ｆ・ΔＰｃ−ｅ・ΔＰｅ＋（ｂ・ｅ−ａ・ｆ）・ΔＦｉ｝ ／（ｃ・ｆ−ｄ・ｅ） ・・・（４） ΔＡＫｍａｘｉ＝｛ｄ・ΔＰｃ−ｃ・ΔＰｅ＋（ｂ・ｃ−ａ・ｄ）・ΔＦｉ｝ ／（ｄ・ｅ−ｃ・ｆ） ・・・（５） ここで、ΔＰｃ＝Ｐｃｍ−Ｐｃ Ｐｃｍ：高圧目標値 Ｐｃ ：高圧検知値 ΔＰｅ＝Ｐｅｍ−Ｐｅ Ｐｅｍ：低圧目標値 Ｐｅ ：低圧検知値 である。さらに、運転状態の急変を避けるため、また熱
交換器６，４の変化幅がその処理能力の動きの中に入る
ように、熱交換器６，４の処理能力の変化幅の最大値Δ
ＢＫｍａｘi ，ΔＡＫｍａｘi に制限を設けている。例
えば処理能力の変化幅は、１［ｋＷ／℃］以上で、運転
中の処理能力の５％以下とする。これらを満足するΔＢ
Ｋｍａｘ，ΔＡＫｍａｘを基準の変化幅として、熱交換
器６，４の処理能力の変化幅ΔＢＫ，ΔＡＫの候補を選
定する。基準の変化幅ΔＢＫｍａｘi に複数の実数、例
えば１．０，０．０，−１．０の３つの実数を掛け合わ
せて、ΔＢＫi1＝｜ΔＢＫｍａｘi ｜、ΔＢＫi2＝０、
ΔＢＫi3＝−｜ΔＢＫｍａｘi ｜の３つを選定する。ま
た、基準の変化幅ΔＡＫｍａｘi に対しても、複数の実
数、例えば１．０，０．０，−１．０の３つの実数を掛
け合わせて、ΔＡＫi1＝｜ΔＡＫｍａｘi ｜、ΔＡＫi2
＝０、ΔＡＫi3＝−｜ΔＡＫｍａｘi ｜の３つを選定す
る。ここで、圧縮機２の変化幅ΔＦi をパラメータとし
ており、ｉ＝１，２・・７である。

【００３９】このＳＴ２は、パラメータとして求めた圧
縮機の各種容量の変化幅ΔＦi （ｉ＝１〜７）に対して
凝縮側熱交換器および蒸発側熱交換器の処理能力をそれ
ぞれ変化させ、式（４），式（５）で冷凍サイクルの高
圧側運転状態と低圧側運転状態の目標値になるように処
理能力の基準変化幅ΔＢＫｍａｘ，ΔＡＫｍａｘを求め
るステップと、求めた基準変化幅ΔＢＫｍａｘ，ΔＡＫ
ｍａｘのそれぞれに複数の実数を掛けあわせて複数の変
化幅ΔＡＫij、ΔＢＫikを生成するステップと、凝縮側
熱交換器および蒸発側熱交換器のそれぞれ複数の変化幅
がその処理能力の動きの中に入らない場合には変化幅を
その処理能力の動きの中に入るように演算しなおすステ
ップとを含んでいる。なお、上記では、基準変化幅ΔＢ
Ｋｍａｘ，ΔＡＫｍａｘに対して処理能力の動きの中に
入るように演算しなおしているが、基準変化幅から生成
した複数の変化幅ΔＡＫij、ΔＢＫikに対して処理能力
の動きの中に入るように演算しなおしてもよい。

【００４０】次に、ＳＴ３では、ＳＴ１，ＳＴ２で選定
した候補の組合わせを作成する。ＳＴ１，ＳＴ２で選定
した７つのΔＦi ，３つのΔＢＫij，３つのΔＡＫikの
候補から図６に示すような操作量の候補組合わせを計６
３組作成する。ここでｉ＝１〜７、ｊ＝１〜３、ｋ＝１
〜３である。

【００４１】次に、ＳＴ４では、ＳＴ３で求めた６３通
りの操作量の組合わせそれぞれについて、式（１）およ
び式（２）より、現在の冷凍サイクルの高圧圧力および
低圧圧力がどの程度変化するかを求め、結果として高圧
圧力および低圧圧力がいくらになるかを計算し、冷凍サ
イクルの到達状態を推定する。高圧圧力の計算結果をＰ
ｃijk 、低圧圧力の計算結果をＰｅijk （ｉ＝１〜７，
ｊ＝１〜３，ｋ＝１，３）とする。

【００４２】次に、ＳＴ５では、ＳＴ４で推定した到達
状態（Ｐｃijk ，Ｐｅijk ）（ｉ＝１〜７、ｊ＝１〜
３、ｊ＝１〜３）が、高圧目標許容範囲であるＰｃijk
≧Ｐｃｍを満足すると共に、低圧目標許容範囲であるＰ
ｅｍ×０．９５≦Ｐｅijk ≦Ｐｅｍ×１．０５を満足し
ているかどうか判断し、到達状態（Ｐｃijk 、Ｐｅij
k）が高圧および低圧目標許容範囲内に共に入っている
ものを抽出する。

【００４３】もし、高圧および低圧目標許容範囲内に共
に入っているＰｃijk ，Ｐｅijk がひとつもない場合
は、ＳＴ６の処理を行う。即ち、高圧圧力および低圧圧
力の目標までの距離を表わす指標をＷ１ijk とし、Ｗ１
演算手段６５で、式（６）により指標Ｗ１ijk を計算す
る。 Ｗ１ijk ＝１−Ｃ｛Ａ（Ｐｃｍ−Ｐｃijk ）² ＋Ｂ（Ｐｅｍ−Ｐｅijk ）² ｝ ・・・（６） 式（６）で表わされる高圧目標値Ｐｃｍおよび低圧目標
値Ｐｅｍまでの距離を表わす指標Ｗ１ijk （ｉ＝１〜
７，ｊ＝１〜３，ｋ＝１〜３）を最大にする組合わせ
（Ｐｃijk 、Ｐｅijk ）を与える操作量の組合わせ（Δ
Ｆi 、ΔＢＫij、ΔＡＫik）を選択する。

【００４４】式（６）では、（Ｐｃijk ，Ｐｅijk ）が
目標値である（Ｐｃｍ，Ｐｅｍ）から遠ざかるほどＷ１
ijk が１より小さくなる。ここで、Ｃ＞０であり、常に
Ｗ１ijk ≦１である。Ａ，Ｂはそれぞれ高圧，低圧の重
みであり、冷房運転の場合には、Ａ＝０，Ｂ＝１と設定
したり、また、高圧よりも低圧を早く目標値に収束させ
たいので、Ａ＝０．１，Ｂ＝０．９と設定する。また、
暖房の場合、低圧よりも高圧を早く目標値に収束させた
いので、Ａ＝０．５、Ｂ＝０．５などとする。また、係
数ＣはＷ１ijk の絶対値を変えるだけであり、各操作量
の組合わせの比較に対しては影響がないが、例えば、実
用上Ｗ１ijk ＜０を避けたい場合等にはＣを小さい値、
例えば、Ｃ＝１／２０００などにしておくとよい。ここ
で、Ａ＝０とすると低圧目標値のみに対する指標とな
り、冷凍サイクルの動作状態の低圧を低圧目標値に収束
させることを意味することになる。冷房運転の場合に
は、このようにして低圧目標値のみで制御してもよい。
逆に、Ｂ＝０とすると高圧圧目標値のみに対する指標と
なり、冷凍サイクルの動作状態の高圧を高圧目標値に収
束させることを意味することになる。暖房運転の場合に
は、このようにして高圧目標値のみで制御してもよい。

【００４５】また、高圧および低圧目標許容範囲内に共
に入っているＰｃijk ，Ｐｅijk がひとつしかない場合
は、ＳＴ７の処理を行う。即ち、この組合わせ（Ｐｃij
k 、Ｐｅijk ）を与える操作量の組合わせ（ΔＦi 、Δ
ＢＫij、ΔＡＫik）を選択する。

【００４６】ＳＴ６，ＳＴ７は、各種パラメータごとに
求めた処理能力の変化幅を用いて高圧側運転状態または
低圧側運転状態の目標値に近づく変化幅の組合わせ（Δ
Ｆi、ΔＢＫij、ΔＡＫik）を選択するステップを構成
している。

【００４７】さらに、高圧および低圧目標許容範囲内に
共に入っているＰｃijk ，Ｐｅijkが複数存在する場合
はＳＴ８の処理を行う。即ち、Ｗ２演算手段６５で式
（７）で表わされる空気調和機全体の消費電力量Ｗ２ij
kを演算し、消費電力量Ｗ２ijkが最少となる操作量の組
合わせ（ΔＦi 、ΔＢＫij、ΔＡＫik）を選択する。 Ｗ２ijk ＝ｇ・Ｆi ＋ｈ・ＢＲij＋ｌ・ＡＲik ・・・・・（７） Ｆi ＝Ｆ ＋ΔＦi ＢＲij＝ＢＲ＋ΔＢＲij ＡＲik＝ＡＲ＋ΔＡＲik ＢＲ ：現在の室内送風機１１の回転数 ＡＲ ：現在の室外送風機１０の回転数 ΔＢＲij：室内熱交換器６の処理能力の変化幅ΔＢＫij
をもたらす室内送風機１１の回転数の変化幅 ΔＡＲij：室外熱交換器４の処理能力の変化幅ΔＡＫij
をもたらす室外送風機１０の回転数の変化幅 ただし、ｇは圧縮機２の運転周波数Ｆを１［Ｈｚ］増加
させた場合の消費電力増加量［Ｗ］、ｈは室内熱交換器
６の処理能力の変化に対応して室内送風機１１の回転数
を１［回転］増加させた場合の消費電力増加量［Ｗ］、
ｌは室外熱交換器４の処理能力の変化に対応して室外送
風機１０の回転数を１［回転］増加させた場合の消費電
力増加量［Ｗ］を表わしており、これらは予め実験によ
り求めておく。

【００４８】このＳＴ８では、圧縮機の運転容量の変化
幅ΔＦと、凝縮側熱交換器の処理能力の変化幅ΔＡＫ
と、蒸発側熱交換器の処理能力の変化幅ΔＢＫとによる
操作で消費エネルギーが最少となる変化幅の組合わせ
（ΔＦ、ΔＢＫ、ΔＡＫ）を選択するステップを構成し
ている。

【００４９】また、本実施の形態において、制御手段１
５およびＷ１演算手段６４、Ｗ２演算手段６５は、マイ
クロコンピュータなどの処理部によって行われる。この
マイクロコンピュータは、例えば室内機１の電気品箱に
配設されている。

【００５０】なお、上記の制御手段１５における制御と
は別に、吸込み空気温度検知器２３で検知した吸込み空
気検知温度が、利用者などによって予め設定された室内
空気温度目標値−１［℃］よりも小さくなった場合に
は、冷房運転を停止し、室内空気温度目標値＋１［℃］
よりも大きくなった場合には、冷房運転を再開するとい
うオン／オフ制御は、従来と同様に行っている。

【００５１】本実施の形態では、低圧目標値と高圧目標
値は、予めその冷凍サイクルで設定されている固定値を
用いている。冷房の場合には、例えば高圧目標値として
は室外熱交換器４での被熱交換流体の入口温度、即ち外
気温度より１０［℃］程度高い凝縮温度での飽和圧力値
を用いる。外気温度は外気温度検知器２４で検知でき
る。また、低圧目標値としては、利用者などによって室
内熱交換器６での吸込み空気温度と吸込み−吹出し空気
温度差が予め設定されている場合には、吸込み空気温度
−（吸込み−吹出し空気温度差）で吹出し空気温度を計
算する。そして、この吹出し空気温度と同一の値か、ま
たは、この値を基にこれより小さい値になるよう補正し
た結果を蒸発温度とし、この蒸発温度での飽和圧力値を
低圧目標値として設定する。また、利用者などによって
吸込み−吹出し空気温度差が予め設定されていない場合
には、この温度差を１０〜１５[℃]程度として吹出し空
気温度を計算し、その飽和圧力を低圧目標値として設定
する。また、利用者などによって室内熱交換器６での吹
出し空気温度と吸込み−吹出し空気温度差とが予め設定
されている場合には、この吹出し空気温度を蒸発温度目
標値とし、その飽和圧力値を低圧目標値として設定す
る。本実施の形態では低圧目標値および高圧目標値を固
定としているが、外気温度に基づく場合には外気温度は
変動しやすいため、運転中にも外気温度の変化に応じて
目標値をある程度変更してもよい。この場合には周囲の
環境に適応した冷凍サイクルの制御を行うことができ
る。また、本実施の形態では、利用側流体が室内空気
で、室内熱交換器の処理能力の変更には室内送風機の回
転数を変える例を示したが、室内熱交換器を通過する冷
凍サイクル内冷媒の流路数（パス数）を変化させたり、
伝熱面積を変化させたり、室内送風機の羽根形状を変化
させたりしてもよい。さらにまた、利用側流体が液体、
例えば水の場合、利用側熱交換器の処理能力は、利用側
流体を搬送しているポンプ等の搬送装置の搬送能力によ
って制御すれば良い。なお、暖房運転の場合には、低圧
目標値と高圧目標値の設定の仕方を逆にすれば、上記と
同様に予め目標値を定めることができる。

【００５２】以上説明したように、本実施の形態では冷
凍サイクルの高圧側運転状態または低圧側運転状態と目
標の差を小さくするように、凝縮側熱交換器の処理能力
を変化させる第１の操作手段６２と、蒸発側熱交換器の
処理能力を変化させる第２の操作手段６３と、圧縮機２
の運転容量を操作する運転容量操作手段６１で操作する
変化幅を選択するので、圧縮機の運転容量と蒸発側およ
び凝縮側熱交換器の処理能力を総合的に制御して、冷凍
サイクルの適正な能力がすばやく発揮できる。さらに、
圧縮機２、室内送風機１１、室外送風機１０の合計の消
費エネルギーが最少となるように、運転容量操作手段６
１と第１，第２の操作手段６２，６３で操作する変化幅
を選択するので、従来の空気調和機と比較して、エネル
ギー消費量が少ない空気調和機の制御方法および制御装
置が得られるという効果がある。従来は、室外熱交換器
の処理能力と圧縮機の運転容量を制御し、室内熱交換器
の処理能力はこの制御とは別に制御していた。これに対
して本実施の形態では、室外熱交換器の処理能力と圧縮
機の運転容量に加えて室内熱交換器の処理能力も共に制
御する構成としている。このため、冷凍サイクルを総合
的に制御でき、省エネルギー化を図ることができるよう
になった。

【００５３】また、上記の制御方法に加えて、例えば圧
縮機運転容量と室外熱交換器の処理能力と室内熱交換器
の処理能力を操作して、冷凍サイクルの低圧側目標値と
高圧側目標値と利用側熱交換器の被熱交換流体の入口温
度−出口温度差、即ち、吸込み−吹出し温度差を目標許
容範囲に入るように制御すると、さらに省エネルギー化
を図ることができ、能力を適正に発揮できる冷凍サイク
ルの制御方法が得られる。

【００５４】実施の形態２．実施の形態１では、高圧目
標値Ｐｃｍおよび低圧目標値Ｐｅｍは予め設定された固
定値としていたが、室内空調負荷の状態や外気温度条件
に応じてＰｃｍおよびＰｅｍを自動的に設定し、かつ運
転中に変更して適正に設定すれば、より省エネルギー化
を図ることができる。さらに本実施の形態では、室内熱
交換器６の被熱交換流体の入口温度−出口温度差、例え
ば室内空気の吸込み−吹出し空気温度差に対しても目標
値を定め、目標許容範囲になるように制御している。な
お、本実施の形態でも、空調装置である空気調和機の冷
凍サイクルに関する例であり、主に冷房の場合の制御動
作について説明する。

【００５５】図７は、本実施の形態による空調装置を構
成する冷媒回路図である。図において、２５は室内熱交
換器６からの被熱交換流体の出口温度、例えば吹出し空
気温度を検知する吹出し空気温度検知器である。また、
図１と同一符号は同一、または相当部分を示す。冷房運
転における冷媒の動作も実施の形態１と同様である。ま
た、図８は本実施の形態に係わる冷凍サイクルの制御装
置の構成を示すブロック図である。図において、６６は
Ｗ３演算手段、６７は冷凍サイクルの高圧側および低圧
側の運転状態の目標値を設定する目標値設定手段、６８
は運転中に目標値を変更する目標値変更手段である。

【００５６】ここで、熱交換器の基本特性について説明
する。式（８）は室内熱交換器６の吸込み−吹出し空気
温度差△Ｔｉｎｏｕｔ［℃］の変化量を表わしている。 △（△Ｔｉｎｏｕｔ）＝ｐ・△Ｆ＋ｑ・△ＢＫ＋ｒ・△ＡＫ ・・（８） ここで、ｐ，ｑ，ｒはそれぞれ予め該空気調和機の特性
に合わせて実験あるいは計算により決定されている係数
であり、圧縮機運転周波数、室外熱交換器熱交換能力即
ち処理能力、室内熱交換器熱交換能力即ち処理能力、外
気温度、室内空気温度、高圧圧力（または凝縮温度）お
よび低圧圧力（または蒸発温度）などによって決められ
る。例えば、図９は熱交換器の基本特性を示す特性図で
あり、縦軸は室内熱交換器６の吸込み−吹出し空気温度
差△Ｔｉｎｏｕｔ［℃］である。また横軸は、図９
（ａ）では圧縮機２の運転容量Ｆ、図９（ｂ）では室内
熱交換器６の処理能力ＢＫ、図９（ｃ）では室外熱交換
器４の処理能力ＡＫである。この特性をふまえて、圧縮
機２の運転容量Ｆ，室内熱交換器６の処理能力ＢＫ，室
外熱交換器４の処理能力ＡＫを操作することにより、室
内熱交換器６の吸込み−吹出し空気温度差△Ｔｉｎｏｕ
ｔも適正になるように制御する。

【００５７】通常、空気調和機を冷房運転する場合、利
用者は室内吸込み空気温度を予め設定するか、室内吹出
し空気温度と吸込み−吹出し空気温度差を予め設定す
る。本実施の形態では、この設定された吸込み空気温度
または吹出し空気温度を満足するように吸込み空気温度
または吹出し空気温度に関連して、冷凍サイクルの蒸発
温度または低圧圧力値の目標値を設定する。また、室外
熱交換器４での被熱交換流体の入口温度である外気温度
に関連して凝縮温度または高圧圧力の目標値を設定す
る。これらの目標値を運転状況に合わせて自動的に設定
することにより、冷凍サイクルの能力が出るように運転
制御している。ここで、予め設定された吸込み空気温度
や室内吹出し空気温度と吸込み−吹出し空気温度差や吹
出し空気温度は、利用者などが手動で設定してもよい
し、予め自動的に設定されていてもよい。例えば、冷房
時には、吸込み−吹出し空気温度差は、除湿量を多く取
りたい場合には大きな値を、また逆に、湿度を保ったま
ま温度だけ下げたい場合には小さな値とするとよい。吸
込み−吹出し空気温度差を大きな値に設定すれば、利用
側熱交換器の送風機回転数が小さくなり、蒸発温度が低
下して除湿しやすくなる。逆に、小さな値に設定すれ
ば、除湿しにくくなるという性質がある。

【００５８】図１０は、本実施の形態に係わる制御の処
理手順を示すフローチャートである。まず目標値設定手
段６７によって、ＳＴ１１で低圧側の動作状態を示す目
標値として低圧目標値Ｐｅｍ［Ｐａ］を初期設定し、高
圧側の動作状態を示す目標値として高圧目標値Ｐｃｍ
［Ｐａ］を設定する。ここで低圧目標値の設定方法につ
いて説明する。利用者が設定入力する空調室内空気温
度、即ち室内熱交換器６の吸込み空気温度の目標値Ｔｉ
ｎｍ［℃］と利用者が設定入力する吸込み−吹出し空気
温度差の目標値ΔＴｉｎｏｕｔｍ［℃］とから、吹出し
空気温度の目標値Ｔｏｕｔｍ＝Ｔｉｎｍ−ΔＴｉｎｏｕ
ｔｍ［℃］を算出する。このＴｏｕｔｍを冷媒の蒸発温
度として、これに対する飽和圧力を低圧目標値Ｐｅｍ
［Ｐａ］とする。この吸込み−吹出し空気温度差の目標
値ΔＴｉｎｏｕｔｍ［℃］が利用者によって設定されな
い場合には、例えば吸込み−吹出し空気温度差の目標値
ΔＴｉｎｏｕｔｍ＝１０〜１５［℃］程度として設定す
る。一方、高圧目標値Ｐｃｍ［Ｐａ］は、凝縮側熱交換
器の被熱交換流体吸込み温度である外気温度に１０
［℃］程度加えた値を凝縮温度として、これに対する飽
和圧力を設定する。

【００５９】次にＳＴ１２で、圧縮機運転容量の操作量
ΔＦi （ｉ＝１〜７），室内熱交換器６の処理能力の操
作量ΔＢＫij（ｊ＝１〜３），室外熱交換器４の処理能
力の操作量ΔＡＫik（ｋ＝１〜３）のそれぞれの候補を
選定し、それらの組合わせを作成する。この処理は、実
施の形態１におけるＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３と同様であ
る。高圧用の圧力検知器２１で検知した圧力を高圧検知
値Ｐｃとし、低圧用の圧力検知器２２で検知した圧力を
低圧検知値Ｐｅとして制御手段１５に入力する。ＳＴ１
３で、作成した組合わせそれぞれについて、式（１），
式（２）でΔＰｃijk ，ΔＰｅijk を計算し、高圧検知
値Ｐｃ，低圧検知値Ｐｅを用いて、推定状態（Ｐｃijk
、Ｐｅijk ）を計算する。さらに、吸込み空気温度検
知器２３で検知した室内熱交換器６の吸込み空気温度
と、吹出し空気温度検知器２５で室内熱交換器６の吹出
し空気温度を検知して、制御手段１５に入力し、吹出し
−吸込み空気温度差ΔＴｉｎｏｕｔを検知する。前記の
作成した組合わせそれぞれについて、式（８）でΔ（Δ
Ｔｉｎｏｕｔ）ijk を計算し、吹出し−吸込み空気温度
差ΔＴｉｎｏｕｔの検知値を用いて、吹出し−吸込み空
気温度差推定値ΔＴｉｎｏｕｔijk を計算する。

【００６０】次に、ＳＴ１４で、Ｗ１演算手段６４によ
って高圧および低圧の目標までの距離を表わす指標Ｗ１
ijk を式（６）で計算すると共に、Ｗ２演算手段６５に
よって空気調和機全体の消費電力量Ｗ２ijk を式（７）
で計算する。さらに本実施の形態では、吹出し−吸込み
空気温度差ΔＴｉｎｏｕｔの目標までの距離を表わす指
標Ｗ３ijk をＷ３演算手段６６によって式（９）で計算
する。 Ｗ３ijk ＝｜ΔＴｉｎｏｕｔｍ−ΔＴｉｎｏｕｔijk ｜ ・・・（９） ΔＴｉｎｏｕｔｍ：吹出し−吸込み空気温度差目標値

【００６１】各目標値には、その目標値を含みその上下
に所定の幅の許容範囲を設けている。低圧目標値Ｐｅｍ
に対する低圧目標許容範囲は、例えば冷房運転の場合、
Ｐｅｍ−０．０２［ＭＰａ］≦Ｐｅ≦Ｐｅｍ＋０．０２
［ＭＰａ］とする。この０．０２［ＭＰａ］は蒸発温度
に換算すると１［℃］程度に相当する。高圧目標値Ｐｃ
ｍに対する高圧目標許容範囲は、Ｐｃｍ≦Ｐｃ≦Ｐｃｍ
＋１［ＭＰａ］とする。この１［ＭＰａ］は凝縮温度に
換算すると２０［℃］程度に相当する。吹出し−吸込み
空気温度差目標値ΔＴｉｎｏｕｔｍに対する許容範囲
は、ΔＴｉｎｏｕｔｍ−１［℃］≦ΔＴｉｎｏｕｔ≦Δ
Ｔｉｎｏｕｔｍ＋１［℃］とする。ただし、これらの許
容範囲は上記の範囲に限るものではなく、この冷凍サイ
クルが組み込まれる冷凍空調装置の使用状態に合わせて
設定すればよい。また、冷房の場合には冷媒の蒸発によ
って室内の冷却を行っているので、低圧の目標許容範囲
に上限，下限を設けると共にその許容範囲を狭く設定
し、高圧の目標許容範囲には上限のみを設けると共にそ
の許容範囲を広く設定している。暖房の場合には逆に冷
媒の凝縮によって室内の加熱を行っているので、高圧の
目標許容範囲に上限，下限を設けると共にその許容範囲
を狭く設定し、低圧の目標許容範囲には下限のみを設け
ると共にその許容範囲を広く設定すればよい。

【００６２】ＳＴ１５で、Ｐｃijk ，Ｐｅijk が共に許
容範囲に入っている組合わせが１個以下かどうか判断す
る。そして、１個以下即ち０個か１個の場合には、低圧
および高圧の目標までの距離を表わす指標Ｗ１ijk が最
大となる組合わせ（ΔＦi ，ΔＢＫij，ΔＡＫik）を選
択する。この処理によって、すべての組合わせの中で、
高圧および低圧の目標までの距離が一番近い組合わせ
（ΔＦi ，ΔＢＫij，ΔＡＫik）が選択される。

【００６３】ＳＴ１５の判断で、Ｐｃijk ，Ｐｅijk が
共に許容範囲に入っている組合わせが２個以上ある場合
には、ＳＴ１７で許容範囲を満足する組合わせの中で、
ΔＴｉｎｏｕｔijk が許容範囲内に入っているものが１
個以上あるかどうか判断する。ΔＴｉｎｏｕｔijk が許
容範囲内に入っているものが１個以上ある場合には、Ｓ
Ｔ１８でＰｃijk ，Ｐｅijk が共に許容範囲内にあり、
ΔＴｉｎｏｕｔijk が許容範囲内にあり、かつ消費電力
量Ｗ２ijk の最少値を与える組合わせ（ΔＦi，ΔＢＫi
j，ΔＡＫik）を選択する。

【００６４】ＳＴ１５で、Ｐｃijk ，Ｐｅijk が共に許
容範囲に入っている組合わせが２個以上あり、かつＳＴ
１７で、ΔＴｉｎｏｕｔijk が許容範囲内に入っている
ものが０の場合には、ＳＴ１９でＰｃijk ，Ｐｅijk が
共に許容範囲に入っている組合わせの中で、吹出し−吸
込み空気温度差の目標までの距離を表わす指標Ｗ３ijk
の最小値を与える組合わせ（ΔＦi ，ΔＢＫij，ΔＡＫ
ik）を選択する。

【００６５】ＳＴ１６，ＳＴ１８，ＳＴ１９でその状況
において最適である組合わせ（ΔＦi ，ΔＢＫij，ΔＡ
Ｋik）を選択したのち、ＳＴ２０で次回の制御出力Ｆ，
ＢＫ，ＡＫを生成する。

【００６６】ＳＴ２１では冷凍サイクルが安定している
かどうか判断する。これは例えば次の３つの条件とす
る。 １）起動後５分以上経過している。 ２）前回低圧目標値Ｐｅｍを変更してから所定の時間、
例えば３分以上経過している。 ３）低圧検知値Ｐｅを数分間、例えば２分間サンプリン
グしてその最大値と最小値との差が数℃、例えば１
［℃］または２［℃］程度以内である。 冷凍サイクルが上記３つの条件を満足せずに安定してい
ない場合には、設定した目標の適正は判定できないとし
て処理を終了する。

【００６７】ＳＴ２１で冷凍サイクルが安定していると
判断された場合には、ＳＴ２２で目標値変更手段６８に
よって、低圧目標値Ｐｅｍの適性判定し、適当でない場
合には低圧目標値Ｐｅｍの変更を行う。安定状態の低圧
検知値Ｐｅと、吸込み空気温度検知器２３で検知した吸
込み空気温度の検知値Ｔｉｎと吸込み空気温度の目標許
容範囲との関係と、吹出し空気温度検知器２５で検知し
た吹出し空気温度の検知値Ｔｏｕｔと吹出し空気温度の
目標許容範囲との関係とに基づいて低圧目標値Ｐｅｍの
適性を判定する。そして、この判定の結果、低圧目標値
Ｐｅｍおよび室内熱交換器６の処理能力ＢＫを変更す
る。ここで、吹出し空気温度の目標許容範囲は、吹出し
空気温度の目標値Ｔｏｕｔｍを含みその上下に設定され
た例えば±１［℃］程度の範囲であり、吸込み空気温度
の目標許容範囲は、吸込み空気温度の目標値Ｔｉｎｍを
含みその上下に設定された例えば±１［℃］程度の範囲
である。以下、低圧目標値Ｐｅｍの適正判定について説
明する。冷凍サイクルが安定しているときの低圧検知値
Ｐｅが、低圧目標値Ｐｅｍの許容範囲よりも高いところ
であるか、低圧目標値Ｐｅｍの許容範囲内であるか、低
圧目標値Ｐｅｍの許容範囲よりも低いところであるかに
よって処理が異なる。

【００６８】ａ）低圧検知値Ｐｅが低圧目標値Ｐｅｍの
許容範囲よりも高いところで冷凍サイクルが安定してい
る場合 この状態は、圧縮機２の運転容量が最大値Ｆｍａｘ［Ｈ
ｚ］に突き当たっていると考えられる。この場合に処理
は以下の通りである。 （ア）室内熱交換器６の吹出し空気温度検知値Ｔｏｕｔ
＜室内熱交換器６の吹出し空気温度目標値Ｔｏｕｔｍの
時には、室内熱交換器６の処理能力ＢＫを増加する。こ
れは、室内送風機１１の風量を絞り過ぎていると考えら
れるためである。 （イ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ＜
室内熱交換器６の吸込み空気温度目標値Ｔｉｎｍの時に
は、低圧目標値Ｐｅｍは低いと判断し低圧目標値Ｐｅｍ
を上げる。これは、能力過多であり、圧縮機２の容量を
下げたいためである。 （ウ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ，
吹出し空気温度検知値Ｔｏｕｔ共許容範囲内の場合、低
圧目標値Ｐｅｍを上げる。これは、運転状態は適正だ
が、低圧目標値Ｐｅｍが低いためである。 （エ）上記以外の場合、低圧目標値Ｐｅｍはそのままと
する。これは、過負荷であると考えられるためである。

【００６９】ｂ）低圧検知値Ｐｅが低圧目標値Ｐｅｍの
許容範囲内で冷凍サイクルが安定している場合 （ア）室内熱交換器６の吹出し空気温度検知値Ｔｏｕｔ
＜室内熱交換器６の吹出し空気温度目標値Ｔｏｕｔｍの
時には、室内熱交換器６の処理能力ＢＫを増加する。こ
れは、室内送風機１１の風量を絞り過ぎていると考えら
れるためである。 （イ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ≧
室内熱交換器６の吸込み空気温度目標値Ｔｉｎｍの時に
は、低圧目標値Ｐｅｍは高いと判断し低圧目標値Ｐｅｍ
を下げる。これは、能力不足であり、圧縮機２の容量を
上げたいためである。 （ウ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ＜
室内熱交換器６の吸込み空気温度目標値Ｔｉｎｍの時に
は、低圧目標値Ｐｅｍは低いと判断し低圧目標値Ｐｅｍ
を上げる。これは、能力過多であり、圧縮機２の容量を
下げたいためである。 （エ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎが
許容範囲内であり、かつ吹出し空気温度検知値Ｔｏｕｔ
＞吹出し空気温度目標値Ｔｏｕｔｍの場合、低圧目標値
Ｐｅｍを下げる。これは、能力維持をして室内熱交換器
６の処理能力である風量を下げたいためである。 （オ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ，
吹出し空気温度検知値Ｔｏｕｔ共許容範囲の場合、低圧
目標値Ｐｅｍは適正であると判断する。

【００７０】ｃ）低圧検知値Ｐｅが低圧目標値Ｐｅｍの
許容範囲よりも低いところで冷凍サイクルが安定してい
る場合 この状態は、圧縮機２の運転容量が最小値Ｆｍｉｎ［Ｈ
ｚ］に突き当たっていると考えられる。この場合に処理
は以下の通りである。 （ア）室内熱交換器６の吹出し空気温度検知値Ｔｏｕｔ
＜室内熱交換器６の吹出し空気温度目標値Ｔｏｕｔｍの
時には、室内熱交換器６の処理能力ＢＫを増加する。こ
れは、室内送風機１１の風量を絞り過ぎていると考えら
れるためである。 （イ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ＞
室内熱交換器６の吸込み空気温度目標値Ｔｉｎｍの時に
は、低圧目標値Ｐｅｍは高いと判断し低圧目標値Ｐｅｍ
を下げる。これは、能力不足であり、圧縮機２の容量を
上げたいためである。 （ウ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ，
吹出し空気温度検知値Ｔｏｕｔ共許容範囲内の場合、低
圧目標値Ｐｅｍを下げる。これは、運転状態は適正だ
が、低圧目標値Ｐｅｍが高いためである。 （エ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎが
許容範囲内であり、かつ吹出し空気温度検知値Ｔｏｕｔ
＞吹出し空気温度目標値Ｔｏｕｔｍの場合、低圧目標値
Ｐｅｍを下げる。これは、能力維持をして室内熱交換器
６の処理能力である風量を下げたいためである。 （オ）上記以外の場合、低圧目標値Ｐｅｍはそのままと
する。これは、過少負荷であると考えられるためであ
る。 ａ），ｂ），ｃ）に応じて低圧目標値Ｐｅｍを変更して
制御処理は終了する。

【００７１】低圧圧力Ｐｅは蒸発温度Ｔｅの飽和圧力で
あり、低圧目標値Ｐｅを変更することと、蒸発温度目標
値Ｔｅｍを変更することは同様のことであり、以下、蒸
発温度目標値Ｔｅｍの変更方法について、更に詳しく説
明する。図１１は、上記ａ）に相当する場合、即ち蒸発
温度Ｔｅが蒸発温度目標値Ｔｅｍの許容範囲よりも高い
ところで冷凍サイクルが安定している場合における、蒸
発温度目標値Ｔｅｍの変更の様子を示す説明図であり、
（ア）〜（ケ）はそれぞれの状態の空気線図上の蒸発温
度と吸込み空気温度と吹出し空気温度を示している。こ
の図では、横軸に乾球温度［℃］、縦軸に絶対湿度
［（水分）ｋｇ／（空気）ｋｇ］を示している。図にお
いて低圧目標許容範囲の代わりに蒸発温度許容範囲で示
し、曲線は湿度１００％の飽和曲線であり、黒丸印は蒸
発温度（即ち低圧圧力）の検知値Ｔｅ、黒三角印は吹出
し空気温度の検知値Ｔｏｕｔ、黒四角印は吸込み空気温
度の検知値Ｔｉｎを示している。また、図中、Ｔｅｍ↑
は蒸発温度目標値を上げることを意味し、ＢＫ↓は室内
熱交換器６の処理能力を下げることを意味し、↑↑や↓
↓のように示されているのは変更幅を大きくするという
ことを意味している。例えば図１１（ア）のように、吹
出し空気温度Ｔｏｕｔ、蒸発温度Ｔｅ、吸込み空気温度
Ｔｉｎの全てが許容範囲よりも大きい場合には室内熱交
換器６の処理能力ＢＫを上げると、図１１（オ）の方向
に変化する。図１１（オ）は蒸発温度Ｔｅは許容範囲よ
りも大きく、吹出し空気温度Ｔｏｕｔと吸込み空気温度
Ｔｉｎは許容範囲に入っている。図１１の（オ）を除く
（ア）〜（ケ）の状態のものを図１１（オ）になるよう
に低圧目標値である蒸発温度目標値Ｔｅｍを変更し、さ
らに、図１１（オ）の状態から、蒸発温度Ｔｅが蒸発温
度許容範囲に入るように蒸発温度目標値Ｔｅｍを変化さ
せればよい。

【００７２】また、図１２は、上記ｂ）に相当する場
合、即ち蒸発温度Ｔｅが蒸発温度目標値Ｔｅｍの許容範
囲内で冷凍サイクルが安定している場合における、蒸発
温度目標値Ｔｅｍの変更の様子を示す説明図であり、図
１１と同様、（ア）〜（ケ）はそれぞれの状態の空気線
図上の蒸発温度と吸込み空気温度と吹出し空気温度を示
している。例えば図１２（ア）のように、吹出し空気温
度Ｔｏｕｔと吸込み空気温度Ｔｉｎは許容範囲よりも大
きく、蒸発温度Ｔｅは許容範囲内にある場合には蒸発温
度目標値Ｔｅｍを下げると、図１２（オ）の方向に変化
する。図１２（オ）は吹出し空気温度Ｔｏｕｔと蒸発温
度Ｔｅと吸込み空気温度Ｔｉｎのすべてが許容範囲に入
っており、この状態で運転されていれば、低圧目標値は
適正であると判定できる。

【００７３】図１３は、上記ｃ）に相当する場合、即ち
蒸発温度Ｔｅが蒸発温度目標値Ｔｅｍの許容範囲より低
い場合における、蒸発温度目標値Ｔｅｍの変更の様子を
示す説明図であり、図１１，１２と同様、（ア）〜
（ケ）はそれぞれの状態の空気線図上の蒸発温度と吸込
み空気温度と吹出し空気温度を示している。例えば図１
３（ア）のように、蒸発温度Ｔｅが許容範囲よりも小さ
く、吹出し空気温度Ｔｏｕｔ 、吸込み空気温度Ｔｉｎ
が許容範囲よりも大きい場合には蒸発温度目標値Ｔｅｍ
を下げると、図１３（オ）の方向に変化する。図１３
（オ）は蒸発温度Ｔｅは許容範囲よりも小さく、吹出し
空気温度Ｔｏｕｔと吸込み空気温度Ｔｉｎは許容範囲に
入っている。図１３の（オ）を除く（ア）〜（ケ）の状
態のものを図１３（オ）になるように低圧目標値である
蒸発温度目標値Ｔｅｍを変更し、さらに、図１３（オ）
の状態から、蒸発温度Ｔｅが蒸発温度許容範囲に入るよ
うに蒸発温度目標値Ｔｅｍを変化させればよい。

【００７４】以上のＳＴ１１〜ＳＴ２２の制御処理を一
定時間間隔ごと、例えば２０秒間隔ごとに制御手段１５
で繰り返し実行することにより、目標値の適正判定もく
り返し行われることになり予め利用者などによって手動
または自動で設定された空調室内空気温度Ｔｉｎｍ
［℃］に対して低圧目標値Ｐｅｍに対する飽和温度Ｔｅ
ｍ［℃］を設定でき、さらには低圧目標値Ｐｅｍそのも
のを自動的に、しかも省エネルギ−になる値に確定する
ことができる。

【００７５】なお、上記の低圧目標値Ｐｅｍの変更の
幅、即ち低圧目標値Ｐｅｍを上げる時の増加分および下
げる時の減少分については述べていないが、例えば蒸発
温度にして１［℃］程度に相当する増減幅、即ち０．０
２［ＭＰａ］程度を設定しておけばよい。また、低圧目
標値Ｐｅｍの変更の幅を増加幅＞減少幅としておくと、
低圧目標値が比較的高めの方から適正値に収束すること
になるので、省エネルギ−になるという効果がある。例
えば、蒸発温度の１［℃］に相当する０．０２［ＭＰ
ａ］を低圧目標値Ｐｅｍの増加幅とし、蒸発温度の０．
５［℃］に相当する０．０１［ＭＰａ］を低圧目標値Ｐ
ｅｍの減少幅などとする。

【００７６】また、このようにして確定した低圧目標値
Ｐｅｍは、熱源側条件すなわち外気温度の変化があまり
大きくない場合は室内空気温度設定値が変更されない限
り同一でよいと考えられるので、室内空気温度設定値ご
とに低圧目標値Ｐｅｍが確定するたびに対応づけて制御
手段１５内部に記憶させておけば、次回、同一の室内空
気温度が設定された場合は素早く適正能力を発揮させる
ことができる。熱源側条件、利用側条件によって上記の
ように確定した低圧目標値Ｐｅｍを記憶させておき、次
回の運転開始時にはこのうち最も熱源側条件、利用側条
件が近い条件における低圧目標値Ｐｅｍを設定すればよ
り早く適正能力を発揮させることができる。なお、上記
のように冷房の場合には、低圧目標値Ｐｅｍの適性を、
室内熱交換器６での被熱交換流体の入口流体温度と入口
温度許容範囲との差および出口流体温度と出口温度許容
範囲との差で判定して設定しなおしている。暖房の場合
には、高圧目標値Ｐｃｍの適正を、室内熱交換器６での
被熱交換流体の入口流体温度と入口温度許容範囲との差
および出口流体温度と出口温度許容範囲との差で判定し
て設定しなおすように構成すれば同様のことが言える。

【００７７】また、本実施の形態において、制御手段１
５、目標値設定手段６７、目標値変更手段６８、Ｗ１演
算手段６４、Ｗ２演算手段６５、Ｗ３演算手段６６は、
マイクロコンピュータなどの処理部によって行われる。
このマイクロコンピュータは、例えば室内機１の電気品
箱に配設されている。

【００７８】以上説明したように、本実施の形態では、
予め設定された室内熱交換器６の吸込み空気温度の設定
値と外気温度に対して、高圧目標値および低圧目標値を
自動的に設定するので、利用者の希望や負荷状態に応じ
て適正な能力を発揮できるように、冷凍サイクルを運転
できる。また、圧縮機、室内送風機、室外送風機合計の
消費電力量が減少するように、圧縮機運転容量、室内熱
交換器の処理能力、室外熱交換器の処理能力の操作にお
ける変化幅を選択するので、従来のように低圧目標値を
予め一定値で固定し、高圧検知値および低圧検知値がそ
れぞれ高圧目標値および低圧目標値に収束するように圧
縮機運転容量および室外熱交換器の処理能力だけを制御
した場合に比べ、さらにエネルギー消費量が少ない冷凍
空調装置が得られるという効果がある。

【００７９】さらに、設定した冷凍サイクルの運転状態
の目標値を、運転中に適正になるように変更していくの
で、利用環境、利用者の都合などの負荷状態に応じた運
転を行うことができ、能力を適正に発揮でき、さらに省
エネルギー化を図ることができる。また、本実施の形態
のように変化幅を設定すれば、圧縮機２の容量と凝縮側
および蒸発側熱交換器４，６の処理能力の変化幅を、変
化可能範囲に応じて適正に選択でき、冷凍サイクルの能
力をすばやく発揮させることができる。さらに、冷凍サ
イクルの運転状態の目標値になるような変化幅を基準の
変化幅とし、これ基にして複数を変化幅を設定し、その
中で、運転状態の目標や消費電力を最少とする変化幅の
組合わせを選択するので、計算時間が早く、かつ適正な
組み合わせを選択できる。

【００８０】また、ＳＴ１２における複数の変化幅の求
め方として、式（１）、式（２）、式（８）より、△Ｐ
ｃを高圧検知値と高圧目標値との差、△Ｐｅを低圧検知
値と低圧目標値との差、△（△Ｔｉｎｏｕｔ）を吸込み
−吹出し空気温度差の検知値と吸込み−吹出し空気温度
差の目標との差として、逆計算することにより、低圧目
標値または高圧目標値の接近する各変化幅△Ｆ、△Ｂ
Ｋ、△ＡＫが得られる。これを基準変化幅とし、これに
基づいてそれぞれ複数の変化幅を求める。例えば高圧目
標値の接近する各基準変化幅を△Ｆｎ、△ＢＫｎ、△Ａ
Ｋｎとし、これを基にして、圧縮機２の運転容量の変化
幅を｜△Ｆｎ｜，０，−｜△Ｆｎ｜、室内熱交換器６の
処理能力の変化幅｜△ＢＫｎ｜，０，−｜△ＢＫｎ｜、
室外熱交換器４の処理能力の変化幅｜△ＡＫｎ｜，０，
−｜△ＡＫｎ｜を設定する。そして、これらの候補の２
７組の組合わせを作成してもよい。もちろんこのように
組合わせを作成する際にも、変化幅△Ｆｎが圧縮機２の
運転容量の変化可能範囲に入っていることが必要であ
り、変化幅△ＢＫｎ，△ＡＫｎが、室内熱交換器６の処
理能力の変化可能範囲に入っていることが必要である。

【００８１】実施の形態３．実施の形態２では、室内熱
交換器６での吸込み空気温度の目標値Ｔｉｎｍと、吸込
み−吹出し空気温度差の目標値△Ｔｉｎｏｕｔｍとを利
用者などによって予め設定する場合の目標設定方法につ
いて説明したが、室内送風機１１によって室内熱交換器
６から室内へ送り出される吹出し空気温度の目標値Ｔｏ
ｕｔｍと吸込み−吹出し空気温度差の目標値△Ｔｉｎｏ
ｕｔｍとを利用者が予め設定した場合でも、同様にして
低圧目標値Ｐｅｍを自動設定することができる。

【００８２】この場合、設定された吹出し空気温度の目
標値をＴｏｕｔｍ［℃］として、低圧目標値Ｐｅｍを次
のようにして設定すればよい。即ち、蒸発温度目標値を
吹出し空気温度の目標値Ｔｏｕｔｍ［℃］とし、この蒸
発温度目標値Ｔｅｍ［℃］に対する飽和圧力を低圧目標
値Ｐｅｍの初期値とする。以下、低圧目標値Ｐｅｍの適
性判定は実施の形態２と同様に行うことによって省エネ
ルギーとなる低圧目標値Ｐｅｍを確定する。また、低圧
目標値Ｐｅｍの適性を判定する際に用いる吸込み空気温
度の目標値Ｔｉｎｍも、吹出し空気温度の目標値をＴｏ
ｕｔｍと吸込み−吹出し空気温度差の目標値△Ｔｉｎｏ
ｕｔｍとから計算できる。また、利用者が吸込み−吹出
し空気温度差の目標値を設定しなかった場合には、熱交
換器の特性を考慮し吸込み−吹出し空気温度差の目標値
を例えば１０〜１５［℃］として計算すればよい。

【００８３】以上説明したように、本実施の形態では、
利用者が設定した室内送風機１０によって室内熱交換器
６から室内へ送り出される吹出し空気温度の設定値に対
して低圧目標値を適正に自動設定するので、負荷状態に
応じて適正に設定できる。このため、従来のように低圧
目標値を大きな負荷にも適用できるように予め一定値で
固定していた場合に比べ、エネルギー消費量を少なくで
きる冷凍サイクルの制御装置および制御方法が得られる
という効果がある。

【００８４】実施の形態１〜実施の形態３において、熱
交換器４，６の熱交換能力即ち処理能力を操作する第
１、第２の操作手段６２、６３として、熱交換器４，６
に送風する送風機１０，１１の回転数を操作するほか、
送風機１０，１１をそれぞれ複数台備えている場合には
動作させる送風機１０，１１の台数を変更する操作手段
や、可変翼の送風機の場合にはファンの角度を変える操
作手段や、ファンの方向を変える操作手段やなどが送風
機の動作を操作する操作手段が挙げられる。また、熱交
換器４，６の動作を操作する手段として、熱交換器４，
６内に設けた弁などによって熱交換器４，６内における
冷媒流路のパスを操作する手段や、同じく弁などによっ
て熱交換器４，６の伝熱面積を操作する手段などを挙げ
ることができる。

【００８５】また、実施の形態１〜実施の形態３におい
て、圧縮機２の運転容量を操作する運転容量操作手段６
１として、圧縮機２の周波数を操作する手段や、多気筒
の圧縮機の場合の気筒数を操作する手段や、スクロール
圧縮機のような複数の圧縮部を有する圧縮機の場合の圧
縮部の数を操作する手段や、圧縮機の吸入側に絞り装置
を設けて吸入する冷媒量を操作する手段や、圧縮機から
吐出する冷媒の一部を吸入側にバイパスして循環する冷
媒量を操作する手段などを挙げることができる。 な
お、運転容量操作手段６１や、第１，第２の操作手段６
２，６３に応じて、式（７）の消費電力量を計算する時
の係数を変更する必要がある。

【００８６】また、実施の形態１〜実施の形態３では、
高圧設定値と低圧設定値を目標値として設定して冷凍サ
イクルの運転状態がこの目標値になるように制御するも
のとしたが、冷凍サイクルの運転状態として冷媒の凝縮
温度および蒸発温度を目標値として設定するように構成
してもよい。即ち、高圧側目標許容範囲として凝縮温度
目標許容範囲、低圧側目標許容範囲として蒸発温度目標
許容範囲を設定して、この冷凍サイクルの運転状態がこ
の範囲に入るように構成してもよい。この時の凝縮温度
検知値は、高圧の圧力検知器２１で検知した高圧検知値
を凝縮温度に換算してもよいし、凝縮側熱交換器内に温
度検知器を設置して凝縮温度を検知してもよい。圧力検
知値を温度換算する場合、冷凍サイクルの動作冷媒がＲ
４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒であると、圧力一定の下で
凝縮する際に温度が低下していく性質があるため、高圧
圧力検知器２１で検知した高圧圧力検知値から、飽和蒸
気温度ならびに飽和液温度を算出してこれらの平均値を
凝縮温度とすると良い。同様に、蒸発温度検知値は、低
圧の圧力検知器２２で検知した低圧検知値を蒸発温度に
換算してもよいし、蒸発側熱交換器内に温度検知器を設
置して蒸発温度を検知してもよい。圧力検知値を温度換
算する場合、冷凍サイクルの動作冷媒がＲ４０７Ｃ等の
非共沸混合冷媒であると、圧力一定の下で蒸発する際に
温度が上昇していく性質があるため、低圧圧力検知器２
２で検知した低圧圧力検知値から、飽和蒸気温度ならび
に飽和液温度を算出してこれらの平均値を蒸発温度とす
ると良い。圧力検知器に比べて温度検知器は安価であ
り、圧力検知器のかわりに温度検知器を設ければ、冷凍
空調装置全体として安価になる。

【００８７】また、実施の形態１〜実施の形態３では、
空調装置の冷房運転の制御装置および制御方法について
説明したが、暖房運転に適用することもできる。冷房運
転の場合には、冷凍サイクルの運転状態としては低圧側
目標許容範囲の上限および下限を設定し、高圧側目標許
容範囲は下限のみ設定し、低圧側目標値に重みをおいて
検知値が収束するように制御している。これに対し、暖
房運転の場合には、低圧側目標許容範囲は上限のみ設定
し、高圧側目標許容範囲の上限および下限を設定して、
高圧目標値に重みをおいて検知値が収束するように制御
すればよい。適正な目標値の判定も、冷房運転では低圧
側目標値を判定して適正に変更し、暖房運転では高圧側
目標値を判定して適正に変更すれば、負荷状態に応じて
能力を発揮でき、省エネルギー化を図ることができる。
なお、図１，図２に示した空調装置は、四方弁３を切換
えることにより、冷房と暖房の両方の機能を有する冷暖
房装置を示している。また、本発明は、家庭用の空調装
置や電子機器用の空調装置や低温用の冷凍装置や冷蔵倉
庫などの冷凍空調装置に用いられている蒸気圧縮式冷凍
サイクルの制御装置および制御方法に適用できる。

【００８８】また、実施の形態２乃至３では、室内熱交
換器の吸込み空気温度または吹出し空気温度の検知値を
それぞれの目標値と比較して、低圧目標値Ｐｅｍを適正
に変更する例を示したが、吸込み空気温度または吹出し
空気温度の数十秒から数分後の予測値をそれぞれの目標
値と比較して、低圧目標値Ｐｅｍを変更するようにする
となお良い。このようにすると、冷凍サイクルの能力変
化に対して室内空気温度が遅れを伴って変化する特性を
考慮して、吸込み空気温度または吹出し空気温度をより
安定的に目標値に収束させることができ、室内空間の快
適性や温度安定性が向上する。なお、この場合の予測に
は、例えば吸い込み空気温度の予測を例に説明すると、
等時間間隔τで検出された現在および過去２点（τ時刻
前、2・τ時刻前）の吸い込み空気温度検知値からτ時刻
後の吸い込み空気温度を予測する三点予測を用いること
ができる。さらに、τ時刻前の値を2・τ時刻前の値に、
現在値をτ時刻前の値に、τ時刻後の予測値を現在値
に、それぞれ置き換えることにより、2・τ時刻後の値を
予測することもできる。また、他の予測方法としては、
直線補完による方法、ARIMAモデル、カオス理論、ニュ
ーラルネットワークなどを応用することもできる。

【００８９】また、実施の形態２乃至３では、吹出し空
気温度の目標値Ｔｏｕｔｍ[℃]を冷媒の蒸発温度とし
て、これに対する飽和圧力を低圧目標値Ｐｅｍの初期値
としていたが、吹出し空気温度の目標値Ｔｏｕｔｍ[℃]
に１未満の定数を掛けた値に対する飽和圧力を低圧目標
値Ｐｅｍの初期値としてもよい。このようにした方が、
吸込み空気温度または吹出し空気温度がより早く目標値
に収束する。

【００９０】また、実施の形態２乃至３では、吹出し−
吸込み空気温度差の目標値ΔＴｉｎｏｕｔｍは一定とし
ていたが、吸い込み空気温度Ｔｉｎまたは吹出し空気温
度Ｔｏｕｔの目標値からの偏差に応じて変更しても良
い。すなわち、冷却開始直後でＴｉｎ＞＞Ｔｉｎｍであ
り室内熱交換器の処理能力を大きくしたい場合には、Δ
Ｔｉｎｏｕｔｍは小さ目の値を設定し、逆に、ある程度
冷却できた後でＴｉｎ≒Ｔｉｎｍの場合には、必要な除
湿性能が得られるようΔＴｉｎｏｕｔｍを大き目に設定
する。また、あまり除湿が必要ないＯＡ機器等の冷却の
場合、ΔＴｉｎｏｕｔｍは常に大き目に設定しておくと
良いし、人が部屋に入ってきた直後から十分な快適性を
感じさせるために強力に除湿したい場合は、ΔＴｉｎｏ
ｕｔｍを小さ目に設定したりするとよい。以上のよう
に、ΔＴｉｎｏｕｔｍを適正に設定変更すれば、空調室
内の使用目的、所望空気状態経路（温度を下げさえすれ
ば良いか、温度を下げてから除湿するか、除湿してから
温度を下げるか等）に合わせた空気質制御が可能とな
る。

【００９１】実施の形態４．実施の形態２乃至３では、
吹出し−吸込み空気温度差ΔＴｉｎｏｕｔを目標値ΔＴ
ｉｎｏｕｔｍに近づけるために、吸込み空気温度および
吹出し空気温度それぞれの検知値と目標値を比較して低
圧目標値Ｐｅｍを変更するようにしたが、ΔＴｉｎｏｕ
ｔｍが設定されないか、または、ΔＴｉｎｏｕｔｍにあ
まり重要性がない場合に、吸込み空気温度または吹出し
空気温度のいずれかで低圧目標値Ｐｅｍを変更する方法
を説明する。

【００９２】例えば、吸い込み空気温度だけが設定され
た場合、または、吸込み空気温度と吹出し−吸い込み空
気温度差ともに設定されているが、後者を設定値に近づ
けることはあまり重要でない場合を例に説明する。図１
０において、冷凍サイクルが安定と判断された場合、Ｓ
Ｔ２２では、つぎのように低圧目標値Ｐｅｍの適性を判
定し、必要に応じて変更する。

【００９３】ａ）低圧検知値Ｐｅが低圧目標値Ｐｅｍの
許容範囲よりも高いところで冷凍サイクルが安定してい
る場合 この状態は、圧縮機２の運転容量が最大値Ｆｍａｘ［Ｈ
ｚ］に突き当たっていると考えられる。この場合に処理
は以下の通りである。 （ア）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ＜
室内熱交換器６の吸込み空気温度目標値Ｔｉｎｍ−α１
（α１≧０）の時には、低圧目標値は低いと判断して、
低圧目標値Ｐｅｍを現在の低圧検知値Ｐｅに置き換え
る。 （イ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ≧
室内熱交換器６の吸込み空気温度目標値Ｔｉｎｍ−α１
（α１≧０）の時には、低圧目標値ＰｅｍをＴｉｎ−Ｔ
ｉｎｍの大きさに応じて変更する。例えば、新Ｐｅｍ＝
旧Ｐｅｍ−γ・（Ｔｉｎ−Ｔｉｎｍ）（γ＞０）とする
と、Ｔｉｎ＜Ｔｉｎｍの場合は、Ｐｅｍを増加させて能
力を抑え、逆に、Ｔｉｎ≧Ｔｉｎｍの場合は、Ｐｅｍを
減少させるて能力を上げることができる。

【００９４】ｂ）低圧検知値Ｐｅが低圧目標値Ｐｅｍの
許容範囲内で冷凍サイクルが安定している場合 （ア）低圧目標値ＰｅｍをＴｉｎ−Ｔｉｎｍの大きさに
応じて変更する。例えば、新Ｐｅｍ＝旧Ｐｅｍ−γ・
（Ｔｉｎ−Ｔｉｎｍ）（γ＞０）とすると、Ｔｉｎ＜Ｔ
ｉｎｍの場合は、Ｐｅｍを増加させて能力を抑え、逆
に、Ｔｉｎ≧Ｔｉｎｍの場合は、Ｐｅｍを減少させるて
能力を上げることができる。

【００９５】ｃ）低圧検知値Ｐｅが低圧目標値Ｐｅｍの
許容範囲よりも低いところで冷凍サイクルが安定してい
る場合 この状態は、圧縮機２の運転容量が最小値Ｆｍｉｎ［Ｈ
ｚ］に突き当たっていると考えられる。この場合に処理
は以下の通りである。 （ア）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ≦
室内熱交換器６の吸込み空気温度目標値Ｔｉｎｍ＋α２
（α２≧０）の時には、低圧目標値ＰｅｍをＴｉｎ−Ｔ
ｉｎｍの大きさに応じて変更する。例えば、新Ｐｅｍ＝
旧Ｐｅｍ−γ・（Ｔｉｎ−Ｔｉｎｍ）（γ＞０）とする
と、Ｔｉｎ＜Ｔｉｎｍの場合は、Ｐｅｍを増加させて能
力を抑え、逆に、Ｔｉｎ≧Ｔｉｎｍの場合は、Ｐｅｍを
減少させるて能力を上げることができる。 （イ）室内熱交換器６の吸込み空気温度検知値Ｔｉｎ＞
室内熱交換器６の吸込み空気温度目標値Ｔｉｎｍ＋α２
（α２≧０）の時には、低圧目標値は低いと判断して、
低圧目標値Ｐｅｍを現在の低圧検知値Ｐｅに置き換え
る。

【００９６】以上、ａ），ｂ），ｃ）に応じて低圧目標
値Ｐｅｍを変更して制御処理は終了し、この新たに変更
設定された低圧目標値Ｐｅｍに対して、本冷凍サイクル
の制御装置は、例えば、実施の形態１．と同様に各操作
量の組み合わせ（ΔＦi,ΔＢＫij,ΔＡＫik）を算出
し、図５のＳＴ４からＳＴ８の処理を行う。この時、吸
い込み空気温度が目標値よりある程度以上高い場合、す
なわちＴｉｎ＞Ｔｉｎｍ＋α３（α３＞０：例えばα３
＝２）の場合、冷凍サイクルが能力不足または冷却途上
にあると考えられるので、室内熱交換器処理能力ＢＫ
「Ｗ／℃」については、その能力を増加させる方向の動
きだけを許容する。この場合、例えば、ΔＢＫik＝０と
ΔＢＫik＜０となるikに対して、ＳＴ５の式（６）で計
算されるＷ１ijkに０を掛けると目標点までの距離が遠
いと評価するので、ΔＢＫ＞０、すなわち室内熱交換器
処理能力が増加する方向の操作量の組み合わせの中から
最終的な操作量の組み合わせ（ΔＦi,ΔＢＫij,ΔＡＫi
k）を選択することになる。

【００９７】また、逆に、吸い込み空気温度が目標値よ
りある程度以上低い場合、すなわちＴｉｎ＜Ｔｉｎｍ−
α４（α４＞０：例えばα４＝２）の場合、冷凍サイク
ルが能力過剰または冷却除去途上にあると考えられるの
で、室内熱交換器処理能力ＢＫ「Ｗ／℃」については、
その能力を減少させる方向の動きだけを許容する。この
場合、例えば、ΔＢＫik＝０とΔＢＫik＞０となるikに
対して、ＳＴ５の式（６）で計算されるＷ１ijkに０を
掛けると目標点までの距離が遠いと評価するので、ΔＢ
Ｋ＜０、すなわち室内熱交換器処理能力が減少する方向
の操作量の組み合わせの中から最終的な操作量の組み合
わせ（ΔＦi,ΔＢＫij,ΔＡＫik）を選択することにな
る。

【００９８】また、上記α３およびα４には、幅を持た
せ、例えば、Ｔｉｎが上昇している場合はα３＝３、α
４＝２、下降している場合はα３＝２、α４＝３などと
すると、冷凍サイクルの能力がハンチングすることなく
安定的に室温を目標値に収束させることができる。

【００９９】なお、上記では、吸い込み空気温度だけが
設定された場合、または、吸込み空気温度と吹出し−吸
い込み空気温度差ともに設定されているが、後者を設定
値に近づけることはあまり重要でない場合を例に説明し
たが、吹出し空気温度だけが設定された場合、または、
吹出し空気温度と吹出し−吸い込み空気温度差ともに設
定されているが、後者を設定値に近づけることはあまり
重要でない場合も、ＴｉｎをＴｏｕｔに置き換えれば全
く同様に考えることができる。

【０１００】実施の形態５．本実施の形態では、利用側
熱交換器を流れる利用側流体、すなわち室内空気の吸込
み−吹出し温度を積極的に利用して、室内の吸込み空気
温度と吹出し温度をほぼ同時に設定値に近づける方法に
ついて説明する。まず、式（１）および式（２）に加
え、冷凍サイクルの各アクチュエータ（Ｆ，ＡＫ，Ｂ
Ｋ）をある範囲内で変化させた場合に吸込み−吹出し空
気温度差Ｔｉｎｏｕｔ[℃]がどのように変化するかを表
す新たな式（８）を用意する。 ΔＰｃ＝ａ・ΔＦ＋ｃ・ΔＢＫ＋ｅ・ΔＡＫ ・・・・・（１） ΔＰｅ＝ｂ・ΔＦ＋ｄ・ΔＢＫ＋ｆ・ΔＡＫ ・・・・・（２） ΔＴｉｎｏｕｔ＝ｐ・ΔＦ＋ｑ・ΔＢＫ＋ｒ・ΔＡＫ ・・・・・（８） Ｐｃ：圧縮機２の吐出する高圧圧力［Ｐａ］ Ｐｅ：圧縮機２の吸入する低圧圧力［Ｐａ］ Ｔｉｎｏｕｔ：室内熱交換器吸込み−吹出し空気温度差
[℃] Δ ：変化幅 Ｆ ：圧縮機２の運転周波数［Ｈｚ］ ＢＫ：室内熱交換器６の処理能力［Ｗ／℃］ ＡＫ：室外熱交換器４の処理能力［Ｗ／℃］ ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ,ｐ，ｑ，ｒはそれぞ
れ予め該空気調和機の特性に合わせて実験あるいは計算
により決定されている係数であり、圧縮機運転周波数、
室外熱交換器処理能力、室内熱交換器処理能力、外気温
度、室内空気温度、高圧（または凝縮温度）および低圧
（または蒸発温度）などによって決められる。冷房の場
合、係数ｂ，ｅ，ｆ，ｑは負、ａ，ｃ，ｄ，ｐ，ｒは正
の値となる。圧縮機の運転周波数変化幅ΔＦ、室内熱交
換器の処理能力変化幅ΔＢＫおよび室外熱交換器の処理
能力変化幅ΔＡＫの組合せ候補（ΔＦi，ΔＢＫij，Δ
ＡＫik）（ｉ＝１〜７；ｊ＝１〜３；ｋ＝１〜３）は、
実施の形態１．で示した図５のＳＴ１乃至ＳＴ３で決め
る。これらの組合せ候補によって、冷凍サイクルの高圧
および低圧運転状態と室内空気の吸込み−吹出し温度差
がどの程度の値に到達するかを式（１）、（２）、
（８）によって、実施の形態１．と同様に推定する。こ
れは、図１２のＳＴ４の処理に相当する。つぎに、図１
２のＳＴ５に相当する処理について説明する。上記で推
定した到達状態（Ｐｃijk ，Ｐｅijk、Ｔｉｎｏｕｔijk
）（ｉ＝１〜７、ｊ＝１〜３、ｊ＝１〜３）が、高圧
目標許容範囲であるＰｃijk ≧Ｐｃｍを満足すると共
に、低圧目標許容範囲であるＰｅｍ×０．９５≦Ｐｅij
k ≦Ｐｅｍ×１．０５および吸込み−吹出し空気温度差
の目標許容範囲である、例えばＴｉｎｏｕｔｍ−２≦Ｔ
ｉｎｏｕｔijk≦Tｉｎｏｕｔｍ＋２（Ｔｉｎｏｕｔｍ：
吸込み−吹出し空気温度差Ｔｉｎｏｕｔの目標値）を満
足しているかどうか判断し、到達状態（Ｐｃijk 、Ｐｅ
ijk、Ｔｉｎｏｕｔijk ）が高圧、低圧および吸込み−
吹出し空気温度差すべてが目標許容範囲内に入っている
ものを抽出する。もし、高圧、低圧および吸込み−吹出
し空気温度差すべてが目標許容範囲内に入っている（Ｐ
ｃijk ，Ｐｅijk、Ｔｉｎｏｕｔijk ）がひとつもない
場合は、ＳＴ６に代わる処理を行う。即ち、高圧圧力、
低圧圧力および吸込み−吹出し空気温度差の目標までの
距離を表わす指標をＷ４ijk とし、式（９）により指標
Ｗ４ijk を計算する。 Ｗ４ijk ＝１−Ｃ｛Ａ（Ｐｃｍ−Ｐｃijk ）² ＋Ｂ（Ｐｅｍ−Ｐｅijk ）² ＋Ｄ（Ｔｉｎｏｕｔｍ−Ｔｉｎｏｕｔijk ）² ｝ ・・・（９） 式（９）で表わされる高圧目標値Ｐｃｍ、低圧目標値Ｐ
ｅｍおよび吸込み−吹出し空気温度差目標値Ｔｉｎｏｕ
ｔｍまでの距離を表わす指標Ｗ４ijk （ｉ＝１〜７，ｊ
＝１〜３，ｋ＝１〜３）を最大にする組合わせ（Ｐｃij
k 、Ｐｅijk、Ｔｉｎｏｕｔijk ）を与える操作量の組
合わせ（ΔＦi 、ΔＢＫij、ΔＡＫik）を選択する。以
上のように、室内空気温度の吸込み−吹出し温度差をも
利用することにより、冷凍サイクルの運転状態と負荷側
の空気状態を同時に適正な値に近づけることができるの
で、吸込み空気温度が高い場合、急速に温度を下げたい
ので、Ｔｉｎｏｕｔｍを小さく設定して室内送風機の回
転数を大きくするようにし、吸込み空気温度が設定値に
近づいてきた場合には、温度はあまり下げずに除湿した
いので、Ｔｉｎｏｕｔｍを大きく設定して室内送風機の
回転数を小さくするように運転することができる。Ｔｉ
ｎｏｕｔｍの設定値を自動的に変更することにより、居
住者の最も快適な環境を自動的にしかも迅速に生成する
ことができる。

【０１０１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、圧
縮機、凝縮側熱交換器、流量制御弁、蒸発側熱交換器を
連結し冷媒を循環させる冷凍サイクルにおいて、前記凝
縮側熱交換器の熱交換能力を変化させる第１の操作手段
と、前記蒸発側熱交換器の熱交換能力を変化させる第２
の操作手段と、前記圧縮機の運転容量を操作する運転容
量操作手段と、前記冷凍サイクルの高圧側または低圧側
の運転状態と目標との差を小さくするように制御する制
御手段とを備えたことを特徴とすることにより、圧縮機
の運転容量と蒸発側および凝縮側熱交換器の処理能力を
総合的に制御して、冷凍サイクルの適正な能力がすばや
く発揮できる冷凍サイクルの制御装置が得られる。

【０１０２】また、本発明によれば、制御手段として、
冷凍サイクルの高圧側または低圧側の運転状態と目標と
の差が小さいものの中で、消費エネルギーを最少にする
ように制御することを特徴とすることにより、冷凍サイ
クルの適正な能力が発揮されるとともに、冷凍サイクル
全体の消費エネルギーをより少なくできる冷凍サイクル
の制御装置が得られる。

【０１０３】また、本発明によれば、制御手段として、
冷凍サイクルの高圧側または低圧側の運転状態と目標と
の差が小さいものの中で、凝縮側熱交換器と蒸発側熱交
換器のいずれか一方である利用側熱交換器の被熱交換流
体の入口温度と出口温度の温度差を目標温度差に近づけ
るように制御することを特徴とすることにより、負荷状
態に応じて冷凍サイクルの能力を適正に発揮できる冷凍
サイクルの制御装置が得られる。

【０１０４】また、本発明によれば、冷凍サイクルの高
圧側の運転状態を、圧縮機の吐出圧力またはこの吐出圧
力に相当する飽和温度とし、冷凍サイクルの低圧側の運
転状態を、圧縮機の吸入圧力またはこの吸入圧力に相当
する飽和温度としたので、冷凍サイクルの能力を適正に
発揮できる冷凍サイクルの制御装置が得られる。

【０１０５】また、本発明によれば、冷凍サイクルの高
圧側の運転状態を、凝縮器の凝縮圧力またはこの凝縮圧
力に相当する飽和温度とし、冷凍サイクルの低圧側の運
転状態を、蒸発気の蒸発圧力またはこの吸入圧力に相当
する飽和温度としたので、冷凍サイクルの能力を適正に
発揮できる冷凍サイクルの制御装置が得られる。

【０１０６】また、本発明によれば、冷凍サイクルの低
圧側の運転状態の目標値と高圧側の運転状態の目標値の
一方を、予め設定された利用側熱交換器の被熱交換流体
の入口温度または出口温度の設定値に関連して自動的に
設定し、他方を、熱源温度に関連して自動的に設定する
目標値設定手段を備えたことにより、負荷状態に応じて
冷凍サイクルの能力を適正に発揮でき、さらに消費エネ
ルギーを少なくできる冷凍サイクルの制御装置が得られ
る。

【０１０７】また、本発明によれば、蒸発側熱交換器を
利用側熱交換器とし、冷凍サイクルの動作安定状態にお
ける低圧側の運転状態と低圧側目標値との関係に基づい
て、前記低圧側目標値を増減する目標値変更手段を備え
たことにより、負荷状態に応じて冷凍サイクルの能力を
適正に発揮でき、さらに消費エネルギーを少なくできる
冷凍サイクルの制御装置が得られる。

【０１０８】また、本発明によれば、凝縮側熱交換器を
利用側熱交換器とし、冷凍サイクルの動作安定状態にお
ける高圧側の運転状態と高圧側目標値との関係に基づい
て、前記高圧側目標値を増減する目標値変更手段を備え
たことにより、負荷状態に応じて冷凍サイクルの能力を
適正に発揮でき、さらに消費エネルギーを少なくできる
冷凍サイクルの制御装置が得られる。

【０１０９】また、本発明によれば、目標値変更手段と
して、動作安定状態における利用側熱交換器での被熱交
換流体の入口温度とその目標値との関係と、前記利用側
熱交換器での被熱交換流体の出口温度とその目標値との
関係とに基づいて、冷凍サイクルの高圧側目標値または
低圧側目標値を増減することを特徴とするので、負荷状
態に応じて適正である目標値とすることができ、冷凍サ
イクルの能力を適正に発揮でき、さらに消費エネルギー
を少なくできる冷凍サイクルの制御装置が得られる。

【０１１０】また、本発明によれば、圧縮機の各種容量
の変化に応じた冷凍サイクルの高圧側運転状態または低
圧側運転状態の変化から、前記圧縮機の各種容量の変化
幅をパラメータとするステップと、前記パラメータとし
て求めた圧縮機の各種容量の変化幅に対して凝縮側熱交
換器および蒸発側熱交換器の熱交換能力をそれぞれ変化
させ、前記冷凍サイクルの高圧側運転状態と低圧側運転
状態の目標値になるように前記熱交換能力の基準変化幅
を求めるステップと、求めた基準変化幅を基に複数の変
化幅を生成するステップと、前記凝縮側熱交換器および
蒸発側熱交換器のそれぞれ複数の変化幅がその熱交換能
力の動きの中に入らない場合には前記変化幅をその熱交
換能力の動きの中に入るように演算しなおすステップ
と、前記各種パラメータごとに求めた前記熱交換能力の
変化幅を用いて前記高圧側運転状態または低圧側運転状
態の目標値に近づく前記変化幅を選択するステップとを
備えたことにより、圧縮機の容量と凝縮側および蒸発側
熱交換器の熱交換能力の変化幅を、変化可能範囲に応じ
て適性に選択でき、負荷状態に応じて冷凍サイクルの能
力を適正に発揮でき、さらに省エネルギー化を図ること
ができる冷凍サイクルの制御方法が得られる。

【０１１１】また、本発明によれば、冷凍サイクルの低
圧側目標または高圧側目標と現在の運転状態との差をパ
ラメータとして、圧縮機の運転容量および凝縮側熱交換
器の熱交換能力および蒸発側熱交換器の熱交換能力を変
化させ、上記低圧側目標または高圧側目標に接近する基
準変化幅のそれぞれを演算するステップと、求めた前記
基準変化幅を基にそれぞれ複数の変化幅を生成するステ
ップと、前記圧縮機の運転容量の複数の変化幅がその運
転容量の動きの中に入らない場合および前記凝縮側熱交
換器と蒸発側熱交換器のそれぞれ複数の変化幅がその熱
交換能力の動きの中に入らない場合には、前記変化幅を
それぞれの動きの中に入るように演算しなおすステップ
と、その演算された変化幅のうち前記低圧側目標または
高圧側目標へもっとも近づく変化幅を選択するステップ
とを備えたことにより、現在の運転状態から冷凍サイク
ルの低圧側目標または高圧側目標にすばやく到達できる
冷凍サイクルの制御方法が得られる。

【０１１２】また、本発明によれば、圧縮機の運転容量
の変化幅と、凝縮側熱交換器および蒸発側熱交換器の熱
交換能力の変化幅とによる操作で消費エネルギーが最少
となる前記変化幅の組合わせを選択するステップを備え
たことにより、冷凍サイクルの能力を適正に発揮しつ
つ、消費エネルギーを小さくできる冷凍サイクルの制御
方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係わる空調装置を示
す冷媒回路図である。

【図２】 実施の形態１に係わり、冷凍サイクルの制御
装置の構成を示すブロック図である。

【図３】 実施の形態１に係わる冷凍サイクルとして、
圧縮機運転容量Ｆ，室内熱交換器処理能力ＢＫ，室外熱
交換器処理能力ＡＫの比エンタルピーに対する圧力Ｐの
変化を示す特性図である。

【図４】 実施の形態１に係わり、圧縮機の運転周波数
Ｆ、室内熱交換器処理能力ＢＫ、室外熱交換器処理能力
ＡＫと消費電力の関係を示すグラフである。

【図５】 実施の形態１に係わり、制御手段１５の処理
工程を示すフローチャートである。

【図６】 実施の形態１に係わり、圧縮機の運転周波数
Ｆ、室内熱交換器処理能力ＢＫ、室外熱交換器処理能力
ＡＫの各操作量の候補の組合わせテーブルを示す説明図
である。

【図７】 本発明の実施の形態２に係わる空調装置を示
す冷媒回路図である。

【図８】 実施の形態２に係わり、冷凍サイクルの制御
装置の構成を示すブロック図である。

【図９】 実施の形態２に係わり、圧縮機の運転周波数
Ｆ、室内熱交換器処理能力ＢＫ、室外熱交換器処理能力
ＡＫと吸込み空気温度−吹出し空気温度差の関係を示す
グラフである。

【図１０】 実施の形態２に係わり、制御手段１５の処
理工程を示すフローチャートである。

【図１１】 実施の形態２に係わり、低圧目標値の変更
の様子を示す説明図である。

【図１２】 実施の形態２に係わり、低圧目標値の変更
の様子を示す説明図である。

【図１３】 実施の形態２に係わり、低圧目標値の変更
の様子を示す説明図である。

【図１４】 従来の多室式空気調和機を示す冷媒回路図
である。

【符号の説明】

２ 圧縮機、４ 凝縮側熱交換器、５ 流量制御弁、６
蒸発側熱交換器、１０ 凝縮側送風機、１１ 蒸発側
送風機、１５ 制御手段、２１ 高圧用圧力検知器、２
２ 低圧用圧力検知器、２３ 入口温度検知器、２４
外気温度検知器、２５ 出口温度検知器、６１ 運転容
量操作手段、６２ 第１の操作手段、６３ 第２の操作
手段、６４ Ｗ１演算手段、６５ Ｗ２演算手段、６６
Ｗ３演算手段。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮側熱交換器、流量制御弁、
   蒸発側熱交換器を連結し冷媒を循環させる冷凍サイクル
   において、前記凝縮側熱交換器の熱交換能力を変化させ
   る第１の操作手段と、前記蒸発側熱交換器の熱交換能力
   を変化させる第２の操作手段と、前記圧縮機の運転容量
   を操作する運転容量操作手段と、前記冷凍サイクルの高
   圧側または低圧側の運転状態と目標との差を小さくする
   ように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする冷
   凍サイクルの制御装置。
2. 【請求項２】 制御手段は、冷凍サイクルの高圧側また
   は低圧側の運転状態と目標との差が小さいものの中で、
   消費エネルギーを最少にするように制御することを特徴
   とする請求項１記載の冷凍サイクルの制御装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、冷凍サイクルの高圧側また
   は低圧側の運転状態と目標との差が小さいものの中で、
   凝縮側熱交換器と蒸発側熱交換器のいずれか一方である
   利用側熱交換器の被熱交換流体の入口温度と出口温度の
   温度差を目標温度差に近づけるように制御することを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の冷凍サイクルの
   制御装置。
4. 【請求項４】 冷凍サイクルの高圧側の運転状態は、圧
   縮機の吐出圧力またはこの吐出圧力に相当する飽和温度
   であり、冷凍サイクルの低圧側の運転状態は、圧縮機の
   吸入圧力またはこの吸入圧力に相当する飽和温度である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項
   ３記載の冷凍サイクルの制御装置。
5. 【請求項５】 冷凍サイクルの高圧側の運転状態は、凝
   縮器の凝縮圧力またはこの凝縮圧力に相当する飽和温度
   であり、冷凍サイクルの低圧側の運転状態は、蒸発器の
   蒸発圧力またはこの蒸発圧力に相当する飽和温度である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項
   ３記載の冷凍サイクルの制御装置。
6. 【請求項６】 冷凍サイクルの低圧側の運転状態の目標
   値と高圧側の運転状態の目標値の一方を、予め設定され
   た利用側熱交換器の被熱交換流体の入口温度または出口
   温度の設定値に関連して自動的に設定し、他方を、熱源
   温度に関連して自動的に設定する目標値設定手段を備え
   たことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか
   １項記載の冷凍サイクルの制御装置。
7. 【請求項７】 蒸発側熱交換器を利用側熱交換器とし、
   冷凍サイクルの動作安定状態における低圧側の運転状態
   と低圧側目標値との関係に基づいて、前記低圧側目標値
   を増減する目標値変更手段を備えたことを特徴とする請
   求項６記載の冷凍サイクルの制御装置。
8. 【請求項８】 凝縮側熱交換器を利用側熱交換器とし、
   冷凍サイクルの動作安定状態における高圧側の運転状態
   と高圧側目標値との関係に基づいて、前記高圧側目標値
   を増減する目標値変更手段を備えたことを特徴とする請
   求項６記載の冷凍サイクルの制御装置。
9. 【請求項９】 目標値変更手段は、動作安定状態におけ
   る利用側熱交換器での被熱交換流体の入口温度とその目
   標値との関係と、前記利用側熱交換器での被熱交換流体
   の出口温度とその目標値との関係とに基づいて、冷凍サ
   イクルの高圧側目標値または低圧側目標値を増減するこ
   とを特徴とする請求項７または請求項８記載の冷凍サイ
   クルの制御装置。
10. 【請求項１０】 圧縮機の各種容量の変化に応じた冷凍
    サイクルの高圧側運転状態または低圧側運転状態の変化
    から、前記圧縮機の各種容量の変化幅をパラメータとす
    るステップと、前記パラメータとして求めた圧縮機の各
    種容量の変化幅に対して凝縮側熱交換器および蒸発側熱
    交換器の熱交換能力をそれぞれ変化させ、前記冷凍サイ
    クルの高圧側運転状態と低圧側運転状態の目標値になる
    ように前記熱交換能力の基準変化幅を求めるステップ
    と、求めた前記基準変化幅を基に複数の変化幅を生成す
    るステップと、前記凝縮側熱交換器および蒸発側熱交換
    器のそれぞれ複数の変化幅がその熱交換能力の動きの中
    に入らない場合には前記変化幅をその熱交換能力の動き
    の中に入るように演算しなおすステップと、前記各種パ
    ラメータごとに求めた前記熱交換能力の変化幅を用いて
    前記高圧側運転状態または低圧側運転状態の目標値に近
    づく前記変化幅を選択するステップとを備えたことを特
    徴とする冷凍サイクルの制御方法。
11. 【請求項１１】 冷凍サイクルの低圧側目標または高圧
    側目標と現在の運転状態との差をパラメータとして、圧
    縮機の運転容量および凝縮側熱交換器の熱交換能力およ
    び蒸発側熱交換器の熱交換能力を変化させ、上記低圧側
    目標または高圧側目標に接近する基準変化幅のそれぞれ
    を演算するステップと、求めた前記基準変化幅を基にそ
    れぞれ複数の変化幅を生成するステップと、前記圧縮機
    の運転容量の複数の変化幅がその運転容量の動きの中に
    入らない場合および前記凝縮側熱交換器と蒸発側熱交換
    器のそれぞれ複数の変化幅がその熱交換能力の動きの中
    に入らない場合には、前記変化幅をそれぞれの動きの中
    に入るように演算しなおすステップと、その演算された
    変化幅のうち前記低圧側目標または高圧側目標へもっと
    も近づく変化幅を選択するステップとを備えたことを特
    徴とする冷凍サイクルの制御方法。
12. 【請求項１２】 圧縮機の運転容量の変化幅と、凝縮側
    熱交換器および蒸発側熱交換器の熱交換能力の変化幅と
    による操作で消費エネルギーが最少となる前記変化幅の
    組合わせを選択するステップを備えたことを特徴とする
    請求項１０または請求項１１記載の冷凍サイクルの制御
    方法。