JP5994317B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関わり、より詳細には、熱交換器における熱交換能力を十分に発揮させる冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクル装置に備えられる熱交換器としては、冷媒が流れる銅管の外周に多数枚のアルミフィンを取り付けたフィン＆チューブ型のものが知られている。このような熱交換器では、アルミフィンの単位面積当たりの冷媒通過量を大きくして熱交換器における熱交換能力を向上させるために、銅管を細径化するとともに配置する銅管の本数を増やしているが、この場合に、熱交換器に設けられた１か所の冷媒入口から銅管に冷媒を流入させ１か所の冷媒出口から冷媒を銅管より流出させる所謂１パス方式では、銅管内部での冷媒の圧力損失が大きくなる。

そこで、熱交換器に複数の冷媒入口と冷媒出口とを設けて冷媒流路を複数に分けることで圧力損失を低減させる多パス方式の熱交換器が多用されている。多パス方式の熱交換器では、各パスを構成する銅管の一端に各パスを流れる冷媒の状態（冷媒温度や冷媒の乾き度等）を検出する検出手段を設けるとともに、銅管の他端に各パスを流れる冷媒量を調整するための膨張弁等の流量調整手段が設けられており、検出手段で検出した冷媒状態に応じて流量調整手段を制御することで、各パスの冷媒流量を調整するものが提案されている。

例えば、特許文献１に記載されているのは２パス方式の熱交換器であって、各パスの冷媒入口側の銅管には流量調整弁が設けられているとともに、冷媒出口側の銅管には銅管を流れる冷媒の温度を検出するための温度センサが設けられている。そして、各パスに設けられた温度センサで検出した冷媒温度の差が小さくなるように、各パスに設けられた流量調整弁の開度調整を行って冷媒流量を調整している。これにより、２つのパスでの熱交換能力が均一になるようにして熱交換器の性能を十分に発揮させている。

特開平５−１１８６８２号公報（第２〜３頁、第１図）

上述した熱交換器では、各パスを流れる冷媒の温度を温度センサで検出することで冷媒状態を把握している。しかし、温度センサによる冷媒温度の検出は、温度センサ周囲の空気温度の影響や温度センサ自体のバラつき（個体差）等によって、その検出温度に誤差が生じる虞があり、誤差を有する冷媒温度に基づいて流量調整弁の開度調整を行えば、各パスでの熱交換能力を意図したものとできず熱交換器の性能を十分に発揮させられない虞があった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、熱交換器での熱交換能力を十分に発揮できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒を流すための２系統の冷媒流路を有する熱交換器と、各々の冷媒流路に備えられ各冷媒流路を流通する冷媒量を制御する流量調整手段と、各々の冷媒流路を流れる冷媒間の圧力差を検出する差圧検出手段と、検出した冷媒間の圧力差に応じて流量調整手段を制御する制御手段とを備えたものである。そして、制御手段は、各々の冷媒流路での熱交換量の違いに応じて定められた第１の係数と、各々の冷媒流路での通風量の違いに応じて定められた第２の係数とを予め記憶しており、これら第１の係数と第２の係数とを用いて、各冷媒流路を流れる冷媒の圧力差の目標値となる目標圧力差を算出し、差圧検出手段で検出した各冷媒流路を流れる冷媒の圧力差が目標圧力差となるように流量調整手段を制御するものである。

上記のように構成した本発明の冷凍サイクル装置によれば、各々の冷媒流路を流れる冷媒の状態を差圧検出手段で検出した冷媒の圧力差で判断するので、冷媒温度を検出して冷媒状態を判断する場合に比べて誤差が生じにくく、各冷媒流路を流れる冷媒の圧力差を用いて流量調整手段を制御することで、意図通りの各流路での熱交換能力を実現できる。また、各々の冷媒流路での熱交換量の違いに応じて定められた第１の係数と、各々の冷媒流路での通風量の違いに応じて定められた第２の係数とを用いて目標圧力差を算出し、差圧検出手段で検出した各冷媒流路を流れる冷媒の圧力差が目標圧力差となるように流量調整手段を制御することによって、熱交換器での熱交換能力を十分に発揮できる。

本発明の実施例における、空気調和機の冷媒回路図である。 本発明の実施例における、空気調和機の室内機の説明図であり、（Ａ）は外観斜視図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。 本発明の実施例における、空気調和機の室内機に記憶される係数テーブルである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、室外機と室内機とが冷媒配管で接続されている冷凍サイクル装置を備えた空気調和機を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１に示すように、本実施例の空気調和機１は、住宅やマンション等の室外に設置される室外機２と、部屋に設置され室外機２に液管８およびガス管９で接続された室内機５とを備えている。詳細には、液管８は、一端が室内機５の閉鎖弁５５に、他端が室外機２の閉鎖弁２６に接続されており、ガス管９は、一端が室内機５の閉鎖弁５６に、他端が室外機２の閉鎖弁２７に接続されている。以上により空気調和機１の冷媒回路１０、つまり、本発明の冷凍サイクル装置が構成されている。

室外機２は、冷媒回路１０の一部を構成する室外冷媒経路１０ａを備えている。室外冷媒経路１０ａは、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、アキュムレータ２４と、液管８が接続される閉鎖弁２６と、ガス管９が接続される閉鎖弁２７とを有しており、これらが相互に冷媒配管４１〜４６で接続されている。また、室外機２は、室外ファン２５を備えている。

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モータ（例えば、３相ブラシレスモータ）によって駆動される能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の吐出側は冷媒配管４１で四方弁２２に接続され、圧縮機２１の吸入側は冷媒配管４６でアキュムレータ２４の流出側に接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁である。四方弁２２は、ａ〜ｄの４つのポートを備えており、ポートａと圧縮機２１の吐出側とが冷媒配管４１で接続されている。また、ポートｂと室外熱交換器２３の一端とが冷媒配管４２で、ポートｃとアキュムレータ２４の流入側とが冷媒配管４５で、ポートｄと閉鎖弁２７とが冷媒配管４４で、それぞれ接続されている。

空気調和機１が暖房運転を行う際は、四方弁２２のポートａとｄとを連通するよう、また、ポートｂとｃとを連通するように切り替えて（図１の四方弁２２における破線で示す状態）、室外熱交換器２３を蒸発器として機能させる。この時、圧縮機２１の吐出側は、冷媒配管４１、四方弁２２、冷媒配管４４および閉鎖弁２７を介してガス管９に接続されるとともに、圧縮機２１の吸入側は、冷媒配管４６、アキュムレータ２４、冷媒配管４５、四方弁２２および冷媒配管４２を介して室外熱交換器２３の一端に接続される。

一方、空気調和機１が冷房運転を行う際は、四方弁２２のポートａとｂとを連通するよう、また、ポートｃとｄとを連通するように切り替えて（図１の四方弁２２における実線で示す状態）、室外熱交換器２３を凝縮器として機能させる。この時、圧縮機２１の吐出側は、冷媒配管４１、四方弁２２および冷媒配管４２を介して室外熱交換器２３の一端に接続されるとともに、圧縮機２１の吸入側は、冷媒配管４６、アキュムレータ２４、冷媒配管４５、四方弁２２、冷媒配管４４および閉鎖弁２７を介してガス管９に接続される。

室外熱交換器２３は、一方の接続部が四方弁２２のポートｂと冷媒配管４２で接続され、他方の接続部が冷媒配管４３で閉鎖弁２６に接続されている。室外熱交換器２３は、上述したように暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。

アキュムレータ２４は、流入側と四方弁２２のポートｃとが冷媒配管４５で接続され、流出側と圧縮機２１の吸入側とが冷媒配管４６で接続されている。アキュムレータ２４は冷媒を収容することが可能な容器であり、液冷媒とガス冷媒とを分離してガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。

室外ファン２５は、図示しないファンモータによって駆動される。室外ファン２５が回転することによって、室外機２の図示しない吸込口から室外機２内部に外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後、室外機２の図示しない吹出口から室外機２外に排出する。

室外機２には、上述した構成の他に、各種のセンサが設けられている。冷媒配管４１には、圧縮機２１の吐出圧力を検出する高圧センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３とが設けられている。冷媒配管４５には、圧縮機２１の吸入圧力を検出する低圧センサ３２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３４とが設けられている。

室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３の温度を検出する室外熱交温度センサ３６が設けられている。また、冷媒配管４３には、室外熱交換器２３に流入あるいは流出する冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ３５が設けられている。さらには、室外機２の図示しない吸込口付近には、外気温度を検出するための外気温度センサ３７が設けられている。

室内機５は、冷媒回路１０の一部を構成する室内冷媒経路１０ｂと、室内ファン５４と、制御手段１００とを、図２に示す室内機本体５００の内部に備えている。図２に示すように、室内機本体５００は横長の略直方体形状を有しており、室内機本体５００の上部には吸込口５１０が設けられている。また、図示は省略するが、室内機本体５００の本体前部５００ａにも吸込口が設けられている。

室内機本体５００の前面には、樹脂材を用いて略四方形状に形成され、本体前部５００ａを覆うように配置される前面パネル５０１が設けられている。また、前面パネル５０１の前方には、樹脂材を用いて略四方形状に形成され前面パネル５０１の一部を覆うように配置されて室内機５の意匠面を形成する開閉パネル５０２が設けられている。
また、室内機本体５００の前面下部には、吹出口５１１が設けられている。

図２（Ｂ）に示すように、室内機本体５００の内部における吸込口５１０と吹出口５１１とを繋ぐ通風路中には、吸込口５１０から室内空気を吸い込み吹出口５１１から吹き出すための室内ファン５４が設けられている。また、室内ファン５４を囲むように配置され、前面側上部に配置された第１熱交換部５１ａと前面側下部に配置された第２熱交換部５１ｂと背面側に配置された第３熱交換部５１ｃとからなる室内熱交換器５１が設けられている。室内熱交換器５１や室内ファン５４は、室内機本体５００の一部を構成し室内機５を壁面に取り付けるためのベース５０３に固定されている。尚、ベース５０３の一部は、第３熱交換部５１ｃで生成された凝縮水を受けるドレンパン５１２を兼ねている。

吹出口５１１は、ベース５０３の下部と室内機本体５００の前面に取り付けられたケーシング５０４の下面とで形成されている。吹出口５１１には、吹出口５１１から吹き出される空気を上下方向に偏向する上下風向板５０５が設けられている。また、上下風向板５０５の奥（室内機本体５００の内部側）には、吹出口５１１から吹き出される空気を左右方向に偏向する左右風向板５０６が設けられている。尚、ケーシング５０４の上面は、第１熱交換部５１ａおよび第２熱交換部５１ｂで生成された凝縮水を受けるドレンパン５１３となっている。

図１に示すように、室内冷媒経路１０ｂは、室内熱交換器５１と、流量調整手段である第１膨張弁５２および第２膨張弁５３と、液管８の一端が接続される閉鎖弁５５と、ガス管９の一端が接続される閉鎖弁５６とを有しており、これらが相互に冷媒配管７３〜７６で接続されている。尚、第１膨張弁５２および第２膨張弁５３は、図示しないパルスモータにより駆動される電動膨張弁であり、パルスモータに与えるパルス数によって弁の開度が調整される。

室内熱交換器５１は、第１パス７１および第２パス７２の２系統の冷媒流路を備えている。図２（Ｂ）に示すように、第１パス７１は、室内熱交換器５１の第１熱交換部５１ａに備えられた銅管の一部と第３熱交換部５１ｃに備えられた銅管とを接続して形成されており、図１に示すように、第１冷媒出入口７１ａが冷媒配管７３で閉鎖弁５５に接続され、第２冷媒出入口７１ｂが冷媒配管７４で閉鎖弁５６に接続されている。

また、図２（Ｂ）に示すように、第２パス７２は、室内熱交換器５１の第１熱交換部５１ａに備えられた銅管の残部と第２熱交換部５１ｂに備えられた銅管とを接続して形成されている。図１に示すように、第１冷媒出入口７２ａには冷媒配管７５の一端が接続されており、冷媒配管７５の他端は接続点Ｅで冷媒配管７３に接続されている。また、第２冷媒出入口７２ｂには冷媒配管７６の一端が接続されており、冷媒配管７６の他端は接続点Ｆで冷媒配管７４と接続されている。

以上説明した第１パス７１と第２パス７２とは長さが異なり、図１に示すように、第１パス７１は第２パス７２より長くなっている。
室内熱交換器５１は、室外機２の四方弁２２が切り替えられることによって、空気調和機１が暖房運転を行う際には凝縮器として室内空気を加熱し、冷房運転を行う際には蒸発器として室内空気を冷却する。

冷媒配管７３には第１膨張弁５２が、冷媒配管７５には第２膨張弁５３が、それぞれ組み込まれている。第１膨張弁５２の開度を調整することによって、第１パス７１に流れる冷媒量を調整でき、第２膨張弁５３の開度を調整することによって、第２パス７２に流れる冷媒量を調整できる。従って、室外機２から流入した冷媒は、第１膨張弁５２と第２膨張弁５３の開度に応じた量で第１パス７１と第２パス７２とに分流して室内熱交換器５１に流入し、室内熱交換器５１から流出した後は再び合流して室内機５から流出する。

室内ファン５４は、図示しないファンモータによって駆動される。室内ファン５４が回転することによって室内機５の吸込口５１０から室内機５内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１において冷媒と熱交換させた後、室内機５の吹出口５１１から室内に供給する。尚、室内機５が運転を行うときは、図２（Ａ）に示すように、開閉パネル５０２のみが、図２（Ｂ）に示す移動手段５０７によって室内機５の前方へ移動する。これにより、室内機本体５００の前部に備えられた吸込口からも多量の室内空気を吸い込める。尚、移動手段５０７については、本発明と直接関係がないため、詳細な説明は省略する。

室内機５には、上述した構成の他に、各種のセンサが設けられている。冷媒配管７３における室内熱交換器５１との接続部（第１冷媒出入口７１ａ付近）には、室内熱交換器５１の第１パス７１に流入あるいは流出する冷媒の温度を検出する第１液側温度センサ６３が設けられている。また、冷媒配管７４における室内熱交換器５１との接続部（第２冷媒出入口７１ｂ付近）には、室内熱交換器５１の第１パス７１に流入あるいは流出する冷媒の温度を検出する第１ガス側温度センサ６４が設けられている。

冷媒配管７５における室内熱交換器５１との接続部（第１冷媒出入口７２ａ付近）には、室内熱交換器５１の第２パス７２に流入あるいは流出する冷媒の温度を検出する第２液側温度センサ６５が設けられている。また、冷媒配管７６における室内熱交換器５１との接続部（第２冷媒出入口７２ｂ付近）には、室内熱交換器５１の第２パス７２に流入あるいは流出する冷媒の温度を検出する第２ガス側温度センサ６６が設けられている。
また、図２への図示は省略しているが、室内機５の吸込口５１０付近には、室内機本体５００内部に取り込んだ室内空気の温度を検出する室内温度センサ６７が設けられている。

また、室内機５には、差圧検出手段である差圧センサ６０が設けられている。図１および図２（Ｂ）に示すように、差圧センサ６０の一端は第１パス７１の略中間部の銅管に接続され、他端は第２パス７２の略中間部の銅管に接続されている。これにより、差圧センサ６０は、第１パス７１を流れる冷媒の圧力と、第２パス７２を流れる冷媒の圧力との圧力差を検出することができる。

制御手段１００は、室内機５の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されている。図１に示すように、制御手段１００は、ＣＰＵ１１０と、記憶部１２０と、通信部１３０と、開度調節部１４０と、センサ入力部１５０とを備えている。

開度調節部１４０は、第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の各パルスモータに所定のパルス数である駆動パルスを与えて、各膨張弁が所定の開度となるように調整するものである。センサ入力部１５０は、室内機５に備えられた各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ１１０へ出力する。記憶部１２０は、ＲＯＭやＲＡＭで構成されており、室内機５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、使用者による空調運転に関する設定情報等を記憶する。通信部１３０は、室外機２との通信を行うインターフェイスである。

ＣＰＵ１１０には、センサ入力部１５０を介して各種センサでの検出値が入力されるとともに、室外機２から送信される室外機２の制御内容を含んだ通信データが通信部１３０を介して入力される。また、図示は省略するが、ＣＰＵ１１０は、使用者がリモコン等を操作して設定した運転条件（設定温度や風量等）を含んだ信号を入力する。ＣＰＵ１１０は、これら入力された各種情報に基づいて、開度調節部１４０を介して第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度制御を行う。また、ＣＰＵ１１０は、室内ファン５４の回転制御を行うとともに、入力した各種情報に基づいた運転指示内容を含んだ信号を通信部１３０を介して室外機２へ送信する。

次に、本実施例の空気調和機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１を用いて説明する。尚、以下の説明では冷房運転を行う場合について説明し、暖房運転を行う場合については説明を省略している。また、図１では、冷房運転を行っているときの冷媒の流れ方向を矢印で示している。

冷房運転時は、四方弁２２は、図１の実線で示される状態、すなわち、ポートａとポートｂとを連通し、ポートｃとポートｄとを連通する状態となる。これにより、室外熱交換器２３が凝縮器となり、室内熱交換器５１が蒸発器となる。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、冷媒配管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管４２を介して室外熱交換器２３に流入する。室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２５の回転により室外機２内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から流出した冷媒は、冷媒配管４３を流れ閉鎖弁２６を介して液管８に流入する。

液管８を流れ閉鎖弁５５を介して室内機５に流入した冷媒は、冷媒配管７３を流れているときに接続点Ｅでその一部が冷媒配管７５に分流する。ここで、冷媒配管７３や冷媒配管７５に分流する冷媒量は、第１膨張弁５２や第２膨張弁５３の開度によって決まる。

冷媒配管７３を流れる冷媒は、第１膨張弁５２を通過するときに減圧して低圧の冷媒となって室内熱交換器５１の第１パス７１に流入する。第１パス７１に流入した冷媒は、室内ファン５４の回転により室内機５の吸込口５１０から室内機５内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。また、冷媒配管７５を流れる冷媒は、第２膨張弁５３を通過するときに減圧して低圧の冷媒となって室内熱交換器５１の第２パス７２に流入する。第２パス７２に流入した冷媒は、室内ファン５４の回転により室内機５の吸込口５１０から室内機５内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。以上のように室内熱交換器５１が蒸発器として機能し、室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行った室内空気が吹出口５１１から部屋に吹き出されることによって、室内機５が設置された部屋の冷房が行われる。

第１パス７１から冷媒配管７４に流出した冷媒は、第２パス７２から冷媒配管７６に流出した冷媒と接続点Ｆで合流し、閉鎖弁５６を介してガス管９に流入する。ガス管９を流れ閉鎖弁２７を介して室外機２に流入した冷媒は、冷媒配管４４から四方弁２２、冷媒配管４５、アキュムレータ２４、冷媒配管４６へと流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。以上のように冷媒回路１０を冷媒が循環することで、冷房運転が行われる。

尚、室内機５のＣＰＵ１１０は、室外機２の吐出温度センサ３３で検出された圧縮機２１の吐出温度を室外機２から通信部１３０を介して取り込み、この吐出温度が目標吐出温度となるように開度調節部１４０を介して第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度を制御する。ＣＰＵ１１０は、室外機２から通信部１３０を介して取り込んだ室外熱交換器２３での凝縮温度と、室内熱交換器５１での蒸発温度と、圧縮機２１の回転数とを使用して圧縮機２１の目標吐出温度を定期的に算出しており、圧縮機２１の吐出温度が目標吐出温度となるように第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度を制御することで、冷凍サイクルの効率を向上させている。

次に、図１乃至図３を用いて、本実施例における、第１パス７１を流れる冷媒の圧力と第２パス７２を流れる冷媒の圧力との圧力差を用いて第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度を調整することによって、室内熱交換器５１の性能を十分に発揮させる方法について、詳細に説明する。

複数のパスを有する室内熱交換器において、各パスを構成する銅管（冷媒流路）の長さや銅管に接合されているフィンの面積が等しくかつ室内ファンによる通風量が等しい場合は、各パスにおける熱交換量はほぼ等しくなる。このような室内熱交換器では、各パスを流れる冷媒の圧力差がゼロとなるように各パスに備えられた室内膨張弁の開度を制御することで各パスを流れる冷媒量を等しくすれば、室内熱交換器における熱交換能力を十分に発揮できる。

しかし、各パスの長さや各パスを構成する銅管に接合されたフィンの面積が異なる場合は通風量が同じであれば各パスでの熱交換量は異なり、例えば、本実施例の室内熱交換器５１のように、第２パス７２に比べて第１パス７１の方が冷媒流路が長くてこれに接合されているフィンの面積も大きい場合では、通風量が同じであれば第１パス７１における熱交換量が第２パス７２での熱交換量に比べて多くなる。

また、室内機内部での熱交換器の配置によって、各パスでの通風量が異なれば各パスでの熱交換量は異なり、例えば、図２（Ｂ）に示すように、第２パス７２が室内機本体５００の本体前部５００ａに臨む様に配置されているのに対して、一部（第３熱交換部５１ｃに備えられる銅管）が室内機本体５００の背面側に配置されているため、第１パス７１に比べて第２パス７２の通風量は多くなり熱交換量も多くなる。

上記のように、パスの形状やその配置によって各々の熱交換量が異なる場合は、熱交換量の多いパスにより多くの冷媒を流すようにすれば、熱交換器における熱交換能力を十分に発揮させることができる。本発明では、各パスの熱交換量の違いに応じた各パスを流れる冷媒の圧力差を算出してこれを目標圧力差とし、差圧検出手段（本実施例では差圧センサ６０）で検出した各パスの圧力差が目標圧力差となるように、各パスに備えられた流量調整手段（本実施例では第１膨張弁５２および第２膨張弁５３）で冷媒流量を調整することで、各パスにおける冷媒流量を当該パスの熱交換量に応じた冷媒流量として熱交換器の熱交換能力を十分に発揮させる。以下に、本実施例の空気調和機１における、目標圧力差の算出方法や、各パスの圧力差を目標圧力差とするための具体的な制御方法について説明する。

まず、目標圧力差の算出方法について説明する。目標圧力差は、後述する第１の係数である係数１と第２の係数である係数２、および、冷媒回路１０の冷媒循環量を使用して、次の計算式、

目標圧力差＝（係数１×冷媒循環量＾２）＋（係数２×冷媒循環量＾２）・・計算式（１）
※上記計算式（１）において、“＾”はべき乗を示す

で求められる。冷媒循環量は、圧縮機２１の回転数や圧縮機２１の排除容積（固定値）等を用いて算出するが、詳細な説明は省略する。また、本実施例では、第１パス７１の冷媒圧力（以下、圧力Ｐ１と記載）が第２パス７２の冷媒圧力（以下、圧力Ｐ２と記載）より大きくなる場合の目標圧力差の符号を正と定義する。

制御手段１００のＣＰＵ１００は、冷媒循環量を算出するとともに、記憶部１２０に記憶している図３に示す係数テーブル２００を参照しこの係数テーブル２００から係数１と係数２とを抽出して、目標圧力差を算出する。係数テーブル２００は、目標差圧値を算出する際に使用する第１の係数である係数１と第２の係数である係数２とを定めたものである。

係数テーブル２００には、係数１と係数２とが定められている。係数１は、室内熱交換器５１における通風量が均一、つまり、第１パス７１を流れる単位面積当たりの通風量と第２パス７２を流れる単位面積当たりの通風量とが同じであると仮定したときに、各パスを構成する銅管（冷媒流路）の長さや銅管に接合されたフィンの面積の違いに起因する熱交換量の不均一さによって決まるものである。従って、図３に示すように、室内ファン５４の回転数に関係なく一定値となり、本実施例では、上述したように第２パス７２に比べて第１パス７１のほうが熱交換量が多いので、この場合の係数１の符号を正とし、例えば、０．００２としている。

係数２は、第１パス７１を流れる単位面積当たりの通風量と第２パス７２を流れる単位面積当たりの通風量との違いによって決まるものであり、図３に示すように、室内ファン５４の回転数に応じて値が異なっている。本実施例では、前述したように、第１パス７１に比べて第２パス７２の通風量が多くなるので、この場合の係数２の符号を負としている。また、室内ファン５４の回転数が高くなるほど第１パス７１と第２パス７２との通風量の差が大きくなり、これに応じて係数２も小さく（絶対値で大きく）設定している。
尚、上記係数１および係数２は、試験等によって求められて係数テーブル２００として記憶部１２０に予め記憶されている。

次に、係数テーブル２００を用いて目標圧力差を算出し、差圧センサ６０で検出した圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との圧力差：Ｐ１−Ｐ２が目標圧力差となるよう、第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度制御を行うときの具体的な動作について説明する。尚、以下の説明では、空気調和機１が図１に示す冷房運転を行っている場合を例に挙げて説明する。

使用者の冷房運転開始の指示を受けた制御部１００のＣＰＵ１１０は、室外機２に対し図１に示す室外冷媒経路１０ａとなるように四方弁２２を切り換えて圧縮機２１を起動するよう、通信部１３０を介して指示する。また、ＣＰＵ１１０は、使用者が指示した設定温度や風量に応じて、室内ファン５４を所定の回転数で起動するとともに、室外機２の吐出温度センサ３３で検出された圧縮機２１の吐出温度を取り込みこの吐出温度が目標吐出温度となるように開度調節部１４０を介して第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度を制御する。

ＣＰＵ１１０は、室外機２から通信部１３０を介して圧縮機２１の回転数を定期的に取り込んでおり、取り込んだ圧縮機２１の回転数を使用して冷媒回路１０の冷媒循環量を算出する。そして、ＣＰＵ１１０は、算出した冷媒循環量と、記憶部１２０に記憶している係数テーブル２００から抽出した係数１および係数２を使用して、目標圧力差を算出する。

例えば、現在の室内ファン５４の回転数が７００ｒｐｍである場合、ＣＰＵ１１０は、係数テーブル２００を参照して係数２：−０．０００７を抽出する。ＣＰＵ１１０は、算出した冷媒循環量、係数１：０．００２、および、係数２：−０．０００７を、目標圧力差の計算式（１）に代入して現在の目標圧力差を求める。尚、上述したように、係数２は室内ファン５４の回転数が高くなるほど小さくなるので、算出される目標圧力差は、室内ファン５４の回転数が高くなるほど小さくなる。

一方、ＣＰＵ１１０は、差圧センサ６０が検出した圧力Ｐ１と圧力Ｐ２との圧力差：Ｐ１−Ｐ２を定期的に取り込んでいる。ＣＰＵ１１０は、取り込んだ圧力差：Ｐ１−Ｐ２が、算出した目標圧力差となるように、開度調節部１４０を介して第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度をそれぞれ制御する。

具体的には、取り込んだ圧力差：Ｐ１−Ｐ２が目標圧力差よりも大きい場合は、ＣＰＵ１１０は、第１膨張弁５２の開度を現在の開度より小さくするとともに、第２膨張弁５３の開度を現在の開度より大きくする。これにより、第１パス７１における冷媒圧力が低下するとともに、第２パス７２における冷媒圧力が上昇して、第１パス７１と第２パス７２との圧力差：Ｐ１−Ｐ２が小さくなって目標圧力差に近づく。

また、取り込んだ圧力差：Ｐ１−Ｐ２が目標圧力差よりも小さい場合は、ＣＰＵ１１０は、第１膨張弁５２の開度を現在の開度より大きくするとともに、第２膨張弁５３の開度を現在の開度より小さくする。これにより、第１パス７１における冷媒圧力が上昇するとともに、第２パス７２における冷媒圧力が低下して、第１パス７１と第２パス７２との圧力差：Ｐ１−Ｐ２が大きくなって目標圧力差に近づく。

尚、圧力差：Ｐ１−Ｐ２を目標圧力差に近づけるときに第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の両方の開度を調整するのは、いずれか一方のみの開度を変更すれば、冷媒回路１０における冷媒循環量が変化して圧縮機２１の吐出温度が目標吐出温度となるよう制御することが困難となり、冷凍サイクルの効率を悪化させてしまう虞があるためである。

以上説明したように、本発明の空気調和機１では、ＣＰＵ１１０が目標圧力差を算出し、圧力差：Ｐ１−Ｐ２が目標圧力差となるように第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度を制御するので、各パスでの冷媒流量を各パスの熱交換量に応じた冷媒流量とすることができ、室内熱交換器５１における熱交換能力を十分に発揮できる。

尚、以上説明した実施例では、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合を例に挙げて説明したが、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合でも、同様に目標圧力差を算出して圧力差：Ｐ１−Ｐ２が目標圧力差となるように第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度を制御することで、室内熱交換器５１における熱交換能力を十分に発揮できる。但し、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合は、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合の係数１や係数２とは異なる値となる。

また、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合と凝縮器として機能する場合とでは、第１パス７１および第２パス７２を冷媒が流れる方向が異なる。具体的には、第１パス７１においては、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合は、冷媒は第１冷媒出入口７１ａから流入し第２冷媒出入口７１ｂから流出するのに対し、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合は、冷媒は第２冷媒出入口７１ｂから流入し第１冷媒出入口７１ａから流出する。また、第２パス７２においては、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合は、冷媒は第１冷媒出入口７２ａから流入し第２冷媒出入口７２ｂから流出するのに対し、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合は、冷媒は第２冷媒出入口７２ｂから流入し第１冷媒出入口７２ａから流出する。

従って、第１膨張弁５２および第２膨張弁５３の開度制御も、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合は、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合と異なり、圧力差：Ｐ１−Ｐ２が目標圧力差より大きい場合は、第１膨張弁５２の開度を現在の開度より大きくするとともに、第２膨張弁５３の開度を現在の開度より小さくする。また、圧力差：Ｐ１−Ｐ２が目標圧力差よりも小さい場合は、第１膨張弁５２の開度を現在の開度より小さくするとともに、第２膨張弁５３の開度を現在の開度より大きくする。

１ 空気調和機
２ 室外機
５ 室内機
１０ 冷媒回路
１０ａ 室外冷媒経路
１０ｂ 室内冷媒経路
２１ 圧縮機
２２ 四方弁
２３ 室外熱交換器
２５ 室外ファン
３３ 吐出温度センサ
５１ 室内熱交換器
５２ 第１室内膨張弁
５３ 第２室内膨張弁
５４ 室内ファン
６０ 差圧センサ
７１ 第１パス
７１ａ 第１冷媒出入口
７１ｂ 第２冷媒出入口
７２ 第２パス
７２ａ 第１冷媒出入口
７２ｂ 第２冷媒出入口
１００ 制御手段
１１０ ＣＰＵ
１２０ 記憶部
１５０ 開度調節部
２００ 係数テーブル
５００ 室内機本体

Claims (4)

1. 冷媒を流すための２系統の冷媒流路を有する熱交換器と、各々の前記冷媒流路に備えられ同冷媒流路を流通する冷媒量を制御する流量調整手段と、各々の前記冷媒流路を流れる冷媒間の圧力差を検出する差圧検出手段と、検出した前記冷媒間の圧力差に応じて前記流量調整手段を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装置。
2. 前記制御手段は、前記差圧検出手段で検出した前記冷媒間の圧力差が目標圧力差となるように前記流量調整手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記熱交換器の近傍には、同熱交換器に空気を取り込むためのファンが備えられ、
   前記制御手段は、各々の前記冷媒流路での熱交換量の違いに応じて定められた第１の係数と、前記ファンの回転数毎に各々の前記冷媒流路での通風量の違いに応じて定められた第２の係数とを予め記憶しており、
   前記制御手段は、前記第１の係数と前記第２の係数とを用いて、前記目標圧力差を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に冷凍サイクル装置。
4. 請求項１乃至請求項３に記載の冷凍サイクル装置を備えた空気調和機。
   

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