制御装置、空気調和機及び冷凍装置
【課題】湿り状態の検出を確実に行い、湿り運転を回避する。
【解決手段】２段圧縮機（３１）と、凝縮器（３２）と、エコノマイザー熱交換器（３３）と、蒸発器（３５）と、中間インジェクション回路（４）と、が接続された冷媒回路（３）のコントローラ（２０）は、高圧圧力センサ（２１）が測定した前記圧縮機（３１）から吐出される高圧吐出ガスの圧力と、中間圧圧力センサ（２２）が測定した前記エコノマイザー熱交換器（３３）から中間インジェクション回路（４）へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力と、中間インジェクション部温度センサ（２３）が検出した前記中間インジェクション部の温度と、を用いて算出する前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として第２膨張弁（４１）を制御する。
【解決手段】２段圧縮機（３１）と、凝縮器（３２）と、エコノマイザー熱交換器（３３）と、蒸発器（３５）と、中間インジェクション回路（４）と、が接続された冷媒回路（３）のコントローラ（２０）は、高圧圧力センサ（２１）が測定した前記圧縮機（３１）から吐出される高圧吐出ガスの圧力と、中間圧圧力センサ（２２）が測定した前記エコノマイザー熱交換器（３３）から中間インジェクション回路（４）へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力と、中間インジェクション部温度センサ（２３）が検出した前記中間インジェクション部の温度と、を用いて算出する前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として第２膨張弁（４１）を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路の構成要素を制御する制御装置、並びに該制御装置を用いた空気調和機及び冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒回路を構成する圧縮機の吐出ガス温度が過上昇すると、保護回路が作動して該圧縮機の運転が不安定になることがある。このような事態を防止するために、前記吐出ガス温度を抑制する手段として、リキッドインジェクション方式が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。リキッドインジェクション方式においては、冷媒回路の液側配管からリキッドインジェクション回路が分岐され、液冷媒の一部が圧縮機に戻されて蒸発することにより、該圧縮機が冷却され前記吐出ガス温度が抑制されている。
【０００３】
リキッドインジェクション方式においては、冷媒の一部が蒸発器を通過することなく圧縮機に戻されるので冷凍能力が低下する。これを改善するため、液側配管から液冷媒の一部を分流して分流冷媒とし、エコノマイザー熱交換器で液冷媒と熱交換をさせた後、該分流冷媒を圧縮機にインジェクションする方式も知られている。
【０００４】
この方式では、冷媒回路において凝縮器と蒸発器との間にエコノマイザー熱交換器が設けられ、該エコノマイザー熱交換器を通過した液冷媒の一部が分流される。分流された分流冷媒は、膨張弁で減圧され、温度が低下した状態で前記エコノマイザー熱交換器に導かれる。前記エコノマイザー熱交換器において、前記分流冷媒が前記液冷媒と熱交換することにより、該液冷媒が冷却されて、その過冷却度が大きくなる。
【０００５】
そのため、蒸発器に流れる冷媒の比エンタルピが減少することにより冷凍能力が向上するため、冷媒の減少分による冷凍能力の低下を補うことができる。したがって、冷凍能力の低下を抑えて、しかも圧縮機の吐出ガス温度を抑制することができる。
【０００６】
いずれにせよ、インジェクション回路を設けて圧縮機を冷却する場合は、該圧縮機が、内部に液冷媒が入った湿り状態で運転される湿り運転となるおそれがある。湿り運転が発生した場合、特に湿り状態と過熱状態とが繰り返されると、圧縮機がダメージを受けやすい。したがって、前記インジェクション量を制御することで湿り運転を回避する、いわゆる湿り制御を行う必要がある。
【０００７】
従来の冷媒回路の制御装置においては、圧縮機から吐出される高圧の吐出冷媒ガスの温度を測定し、その温度を用いて過熱度を算出することで湿り状態を検出し、湿り制御を行っている。すなわち、実際の吐出ガス温度と吐出ガスが飽和状態であるときの温度との差が過熱度であるから、吐出ガス過熱度が負となるときを湿り状態として、該過熱度が正となるように冷媒回路を運転制御することによって、湿り制御を行っている。そして、吐出ガス温度の測定は、該吐出ガスが通過する吐出管の温度を測定し、該吐出管温度を吐出ガス温度とすることで行っている。
【特許文献１】特開平７−１２７９２５号公報
【特許文献２】特開平８−２００８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、実際の吐出ガス温度に対して、吐出管の温度の測定値の応答性は悪い。したがって、従来の制御装置においては、実際の過熱度が負となっているにもかかわらず、吐出管の温度を測定することで得られた吐出ガス温度を用いて算出する過熱度は正であるために、湿り状態の検出が遅れることがあるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、冷媒回路を構成する圧縮機の湿り状態の検出を確実に行い、該圧縮機の湿り運転を回避する制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の局面に係る制御装置は、低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機と、凝縮器と、エコノマイザー熱交換器と、蒸発器と、前記エコノマイザー熱交換器から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路と、が接続された冷媒回路の制御装置であって、前記圧縮機から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサと、前記エコノマイザー熱交換器から中間インジェクション回路へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサと、前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサと、前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路を制御する制御手段と、を備える（請求項１）。
【００１１】
中間飽和時高圧吐出ガス過熱度は、前記中間インジェクション部の冷媒が乾き飽和蒸気線の外側すなわち過熱状態にあるときには、高圧吐出ガスの温度から算出される過熱度よりも小さくなる。すなわち、従来の制御装置よりも、湿り制御に用いる過熱度の検出点を吐出ガスが飽和状態であるときの温度に近づけることができる。
【００１２】
しかも、中間飽和時高圧吐出ガス過熱度は、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度であり、このときの中間インジェクション部の温度は等温ライン上にあるから、温度測定の応答性が悪く誤差の大きい高圧吐出部の吐出管温度を測定する場合と比較して、温度測定の誤差が少ない。
【００１３】
したがって、高圧吐出部の吐出管温度を用いて高圧吐出ガスの過熱度を算出し、高圧吐出ガスの過熱度の下限とする場合と比較して、圧縮機の湿り状態の検出がより確実に行われ、前記圧縮機の湿り制御がより確実になされる。
【００１４】
上記構成において、前記制御手段は、
前記高圧吐出ガス圧力：ＨＰ
前記中間圧吐出ガス圧力：ＭＰ
前記中間インジェクション部温度：Ｔｍｓ
圧縮過程をポリトロープ変化としたときのポリトロープ指数：ｎ
前記高圧吐出ガスが飽和ガスとなるときの温度：Ｔｈｓ
としたときに、
Ｔｐｍｓ＝Ｔｍｓ×（（ＨＰ）／（ＭＰ））＾（（ｎ−１）／ｎ）
ＳＨｐｓ＝Ｔｐｍｓ―Ｔｈｓ
の式を用いて前記中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出することができる（請求項２）。
【００１５】
この構成によれば、容易に算出可能な中間飽和時高圧吐出ガス温度を算出し、算出中間飽和時高圧吐出ガス過熱度の算出に用いる。したがって、中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を容易に算出することができる。
【００１６】
本発明の他の局面に係る空気調和機又は冷凍装置は、低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機と、凝縮器と、エコノマイザー熱交換器と、蒸発器と、前記エコノマイザー熱交換器から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路と、が接続された冷媒回路と、前記圧縮機から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサと、前記エコノマイザー熱交換器から中間インジェクション回路へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサと、前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサと、を備え、前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路を制御する（請求項３及び４）。
【００１７】
この構成によれば、湿り運転によって、空気調和機又は冷凍装置の冷媒回路を構成する圧縮機がダメージを受けることが回避される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の制御装置によれば、従来の制御装置よりも、圧縮機の湿り状態の検出が確実に行われ、前記圧縮機の湿り制御がより確実になされる。したがって、圧縮機の湿り運転が確実に回避され圧縮機の故障要因の一つを予防できるので、該圧縮機を備えた冷媒回路の、メンテナンス費用の低減と、長寿命化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置２を備えた冷凍装置１の模式図であり、図２は、冷凍装置１おける冷凍サイクルを示すモリエル線図（圧力−比エンタルピー線図、ｐ−ｈ線図）である。
【００２１】
冷凍装置１は、冷媒回路３を制御装置２が制御することで冷凍サイクルを実行する。冷媒回路３は、圧縮機３１、凝縮器３２、エコノマイザー熱交換器３３、第１膨張弁３４、蒸発器３５、及び中間インジェクション回路４を備えている。
【００２２】
圧縮機３１は、例えばスクロール型の圧縮機構を備え、圧縮効率を高めるために低圧側圧縮機構３１ａと高圧側圧縮機構３１ｂとの２段の圧縮機構を備えた２段圧縮機である。圧縮機３１は、蒸発器３５から送られてきた低温・低圧の冷媒蒸気を圧縮して、高温・高圧の冷媒蒸気とする（図２の点Ａから点Ｄ）。
【００２３】
凝縮器３２は、例えば、冷媒が流れる冷却管の外側にフィンを取付けたクロスフィン型の空冷式熱交換器であり、室外空気と冷媒とを熱交換させることによって、圧縮機３１から吐出された高温・高圧の冷媒を冷却し、過冷却状態の高圧液冷媒とする（図２の点Ｄから点Ｅ）。
【００２４】
凝縮器３２において液化された高圧液冷媒は、エコノマイザー熱交換器３３を通過する。エコノマイザー熱交換器３３を通過した高圧液冷媒の一部は、中間インジェクション配管４に分流される。
【００２５】
中間インジェクション配管４は、エコノマイザー熱交換機３３と第１膨張弁３４との間で冷媒回路３から分岐して、この分岐点を始点としてエコノマイザー熱交換器３３を経由して圧縮機３１の低圧側圧縮機構３１ａと高圧側圧縮機構３１ｂとの中間である中間インジェクション部へと接続されている。中間インジェクション回路の分岐部とエコノマイザー熱交換器３３との間には、第２膨張弁４１が設けられている。
【００２６】
第２膨張弁４１は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁であり、自在に開度が調整できる。中間インジェクション回路に分流された分流冷媒は、エコノマイザー熱交換器３３に入る前に第２膨張弁４１によって減圧され温度が低下する（図２の点Ｆから点Ｇ）。
【００２７】
エコノマイザー熱交換器３３は、例えばプレート式の熱交換器であり、前記分流冷媒と前記高圧液冷媒との間で、熱交換を行わせる。その結果、前記分流冷媒が前記高圧液冷媒と熱交換して該高圧液冷媒から吸熱することによって（図２の点Ｇから点Ｃ）、該高圧液冷媒の過冷却度が大きくなり（図２の点Ｅから点Ｆ）、該高圧液冷媒の比エンタルピが減少する。したがって、冷凍装置１の冷凍能力が向上する。
【００２８】
第１膨張弁３４は、例えば電子膨張弁であり、自在に開度が調整できる。第１膨張弁３４での絞り膨張によって、前記高圧液冷媒は低温・低圧の冷媒となり（図２の点Ｆから点Ｈ）、蒸発器３５に送られる。第１膨張弁３４は、蒸発器３５の冷凍負荷に応じて蒸発器３５に送る冷媒流量の調節も行う。
【００２９】
蒸発器３５は、例えばクロスフィン型の空冷式熱交換器であり、室内空気と冷媒とを熱交換させる。その結果、冷媒は室内空気から熱を奪って蒸発し、室内空気が冷却される。蒸発した冷媒は、飽和温度からわずかに過熱状態にある過熱蒸気となって（図２の点Ｈから点Ａ）圧縮機３１へと向かう。
【００３０】
図３は、制御装置２の機能的な構成を示すブロック図である。制御装置２は、高圧圧力センサ２１、中間圧圧力センサ２２、中間インジェクション部温度センサ２３、及びコントローラ２０（制御手段）を備えている。
【００３１】
高圧圧力センサ２１は、圧縮機３１の高圧側圧縮機構３１ｂの冷媒吐出部に設けられ、吐出された冷媒ガスの圧力である高圧吐出ガス圧力を測定する。
【００３２】
中間圧圧力センサ２２は、中間インジェクション部に設けられ、エコノマイザー熱交換器３３から中間インジェクション回路４を経て該中間インジェクション部へと吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する。
【００３３】
中間インジェクション部温度センサ２３は、中間インジェクション部に設けられ、該中間インジェクション部の温度を検出する。
【００３４】
コントローラ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等からなるマイコンを備え、システム制御部２０１、演算部２０２を具備するように機能する。
【００３５】
システム制御部２０１は、冷凍装置１の全体的な制御を行う。さらに、システム制御部２０１は、演算部２０２が算出した中間飽和時高圧吐出ガス過熱度が、高圧吐出ガスの過熱度の下限となるように、第２膨張弁４１を制御してインジェクション量を調節する。中間飽和時高圧吐出ガス過熱度とは、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度のことである。
【００３６】
演算部２０２は、前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出する。
【００３７】
演算部２０２における中間飽和時高圧吐出ガス過熱度の算出方法を、図２に基づいて説明する。
【００３８】
従来の制御装置においては、圧縮機３１から吐出される高圧の吐出冷媒ガスが通過する吐出管の温度を測定し、該吐出管温度を吐出ガス温度として過熱度を算出することで湿り状態を検出し、湿り制御を行っていた。
【００３９】
過熱度とは、実際の吐出ガス温度（Ｔｈｈ）と吐出ガスが飽和状態であるときの温度（Ｔｈｓ）との差であるから、過熱度（ＳＨｐ）は、次の式で定義される。
ＳＨｐ＝Ｔｈｈ―Ｔｈｓ
【００４０】
すなわち、ＳＨｐ＞０℃となるように冷媒回路を制御すれば、湿り制御を行うことができる。従来の制御装置においては、前記吐出管温度がＴｈｈとして用いられることになる。しかしながら、実際の吐出ガス温度に対して、吐出管の温度の測定値の応答性は悪い。したがって、従来の制御装置においては、実際はＴｈｈ≦Ｔｈｓであるにもかかわらず、吐出管の温度を測定することで得られたＴｈｈ＞Ｔｈｓとなって、見かけ上はＳＨｐ＞０℃となり、湿り状態の検出が遅れることがある。
【００４１】
ところで、湿り制御を行うために中間インジェクション部の過熱度を算出しようとしても、中間インジェクション部が飽和状態、つまり湿り状態にあるときは、中間インジェクション部の過熱度を正確に算出することができない。
【００４２】
すなわち、中間インジェクション部が飽和状態にあるとき（図２の点Ｇから点Ｉの間）は、中間インジェクション部は等温かつ等圧の状態にあるから、中間インジェクション部の圧力と温度を測定したとしても、中間インジェクション部の過熱度を正確に算出することができない。よって、湿り制御を正確に行うことも困難となる。
【００４３】
上記の問題点を解決するために、本実施形態に係る制御装置２においては、中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、中間飽和時高圧吐出ガス過熱度が高圧吐出ガスの過熱度の下限となるように第２膨張弁４１を制御することで、湿り制御を行う。
【００４４】
中間飽和時高圧吐出ガス過熱度（ＳＨｐｓ）は、次の式で定義される。
ＳＨｐｓ＝Ｔｐｍｓ―Ｔｈｓ
【００４５】
ここで、Ｔｐｍｓは、中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガス温度（中間飽和時高圧吐出ガス温度）であり（図２の点Ｋにおける温度）、Ｔｈｓは、高圧吐出ガスが飽和ガスとなるときの高圧吐出ガス温度である（図２の点Ｊにおける温度）。
【００４６】
圧縮機３１における圧縮過程を、ポリトロープ変化と見なした場合のＴｐｍｓは、次の式から算出できる。
Ｔｐｍｓ＝Ｔｍｓ×（（ＨＰ）／（ＭＰ））＾（（ｎ−１）／ｎ）
【００４７】
ここで、Ｔｍｓは中間インジェクション部の温度（図２の点Ｉにおける温度）、ＨＰは高圧吐出ガスの圧力、ＭＰは中間インジェクション部の圧力、ｎは圧縮過程でのポリトロープ指数である。なお、上記に説明したとおり、中間インジェクション部が飽和状態にあるとき（図２の点Ｇから点Ｉの間）は、中間インジェクション部は等温かつ等圧の状態にあるから、Ｔｍｓは一定であり、測定誤差は少なくなる。しかもＴｐｍｓは、Ｉ点から圧縮過程がスタートしたものとして算出される。
【００４８】
Ｔｈｓは、圧力に対して一意に定まる値であるから、Ｔｐｍｓを算出することによって、ＳＨｐｓを算出することができる。
【００４９】
高圧吐出ガスの過熱度が、ＳＨｐｓとなる場合の圧縮過程は、ポリトロープ変化と見なした場合、図２の点Ｉから点Ｋの間の破線で示す過程であるが、実際の圧縮過程は、ポリトロープ変化とはならないので、図２の点Ｃから点Ｄの間の実線で示す過程となる。点Ｄにおける高圧吐出ガス温度は、Ｔｈｈであり、Ｔｈｈ＞Ｔｐｍｓであるから、中間インジェクション部の冷媒が過熱状態であるときの高圧吐出ガス過熱度（ＳＨｐ）は必ずＳＨｐｓよりも過熱側になる。したがって、このＳＨｐｓを高圧吐出ガスの過熱度の下限とすれば、湿り運転を防止できる。
【００５０】
図４は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置１における湿り制御を説明するためのフローチャートである。
【００５１】
冷凍装置１が起動されると、演算部２０２は、ＳＨｐｓを算出する（ステップＳ１）。ＳＨｐｓ＞０℃であれば吐出ガスは過熱状態であり、ＳＨｐｓ≦０であれば吐出ガスは飽和状態、すなわち圧縮機３１は湿り運転ということになる。
【００５２】
ＳＨｐｓ＞０℃であれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。ＳＨｐｓ≦０℃であれば（ステップＳ２でＮＯ）、圧縮機３１は湿り運転であるから、システム制御部２０１によって第２膨張弁４１の開度が減じられ、インジェクション量が減じられる（ステップＳ３）。
【００５３】
ステップＳ４では、ＳＨｐｓが所定の過熱度、例えば２０℃に収まっているか否かが、演算部２０２によって判定される。
【００５４】
ＳＨｐｓ≦２０℃であれば（ステップＳ４でＮＯ）、圧縮機の吐出ガス温度は適切であるから、システム制御部２０１によって第２膨張弁４１の開度が維持され、インジェクション量が維持される（ステップＳ５）。
【００５５】
ＳＨｐｓ＞２０℃であれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、圧縮機の吐出ガス温度は過上昇しているので、システム制御部２０１によって第２膨張弁４１の開度が大にされ、インジェクション量が増やされる（ステップＳ６）。
【００５６】
演算部２０２がＳＨｐｓを算出した（ステップＳ１）結果、ステップＳ３、ステップＳ５、ステップＳ６のいずれかに進むことになる。いずれの場合にも、再びステップＳ１に戻ってステップＳ１〜Ｓ６が繰り返され、インジェクション量の調節が随時なされることになる。
【００５７】
以上説明した本実施形態に係る制御装置２を備えた冷凍装置１によれば、演算部２０２がＳＨｐｓを算出し、ＳＨｐｓに基づいてシステム制御部２０１は第２膨張弁４１の開度調節を行い、インジェクション量を調節する。従来の制御装置よりも、湿り制御に用いる過熱度の検出点を吐出ガスが飽和状態であるときの温度に近づけることができ、しかも、温度測定の応答性が悪く誤差の大きい高圧吐出部の吐出管温度を測定する場合と比較して、温度測定の誤差が少ないＴｍｓを過熱度の算出に用いるので、圧縮機３１の湿り状態の検出が確実に行われ、圧縮機３１の湿り制御がより確実になされる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態に係る冷凍装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。
【００５９】
（１）上記実施形態では、ＳＨｐｓ＞０℃であることを湿り制御の条件としたが、吐出管温度センサをさらに追加して高圧ガス吐出温度を測定し、ＳＨｐ＞ＳＨｐｓであることを湿り制御の条件としても良い。
【００６０】
中間インジェクション部が飽和状態にあるとき（図２の点Ｇから点Ｉの間）は、Ｔｈｈ≦Ｔｈｓ、すなわちＳＨｐ≦０℃の湿り運転となる可能性がある。従来の制御装置について説明したとおり、吐出管温度をＴｈｈとして用いる場合、湿り状態の検出が遅れることがある。しかしながら、従来の吐出管温度に加えて、上記実施形態にて測定するＴｍｓ、ＨＰ、ＭＰを用いる場合、図２に示すように、理論上はＴｐｍｓ＞Ｔｈｓであるから、ＳＨｐ＞ＳＨｐｓであることを湿り制御の条件とすれば、より安全側で湿り状態を検出することができる。したがって、実際の吐出ガス温度に対して、測定値の応答性が悪い吐出管温度を用いたとしても、より過熱側で湿り制御の条件をとることができるから、ＳＨｐ＞ＳＨｐｓを湿り制御の条件とすることができる。
【００６１】
（２）上記実施形態では、制御装置２を冷凍装置１に適用したが、制御装置２は冷凍装置を含む空気調和機全般に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置を備えた冷凍装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る冷凍装置における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る冷凍装置における湿り制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１ 冷凍装置
２ 制御装置
２０ コントローラ（制御手段）
２０１ システム制御部
２０２ 演算部
３ 冷媒回路
３１ 圧縮機
３１ａ 低圧側圧縮機構
３１ｂ 高圧側圧縮機構
３２ 凝縮器
３３ エコノマイザー熱交換器
３５ 蒸発器
４ 中間インジェクション回路
４１ 第２膨張弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路の構成要素を制御する制御装置、並びに該制御装置を用いた空気調和機及び冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒回路を構成する圧縮機の吐出ガス温度が過上昇すると、保護回路が作動して該圧縮機の運転が不安定になることがある。このような事態を防止するために、前記吐出ガス温度を抑制する手段として、リキッドインジェクション方式が知られている（例えば特許文献１及び２参照）。リキッドインジェクション方式においては、冷媒回路の液側配管からリキッドインジェクション回路が分岐され、液冷媒の一部が圧縮機に戻されて蒸発することにより、該圧縮機が冷却され前記吐出ガス温度が抑制されている。
【０００３】
リキッドインジェクション方式においては、冷媒の一部が蒸発器を通過することなく圧縮機に戻されるので冷凍能力が低下する。これを改善するため、液側配管から液冷媒の一部を分流して分流冷媒とし、エコノマイザー熱交換器で液冷媒と熱交換をさせた後、該分流冷媒を圧縮機にインジェクションする方式も知られている。
【０００４】
この方式では、冷媒回路において凝縮器と蒸発器との間にエコノマイザー熱交換器が設けられ、該エコノマイザー熱交換器を通過した液冷媒の一部が分流される。分流された分流冷媒は、膨張弁で減圧され、温度が低下した状態で前記エコノマイザー熱交換器に導かれる。前記エコノマイザー熱交換器において、前記分流冷媒が前記液冷媒と熱交換することにより、該液冷媒が冷却されて、その過冷却度が大きくなる。
【０００５】
そのため、蒸発器に流れる冷媒の比エンタルピが減少することにより冷凍能力が向上するため、冷媒の減少分による冷凍能力の低下を補うことができる。したがって、冷凍能力の低下を抑えて、しかも圧縮機の吐出ガス温度を抑制することができる。
【０００６】
いずれにせよ、インジェクション回路を設けて圧縮機を冷却する場合は、該圧縮機が、内部に液冷媒が入った湿り状態で運転される湿り運転となるおそれがある。湿り運転が発生した場合、特に湿り状態と過熱状態とが繰り返されると、圧縮機がダメージを受けやすい。したがって、前記インジェクション量を制御することで湿り運転を回避する、いわゆる湿り制御を行う必要がある。
【０００７】
従来の冷媒回路の制御装置においては、圧縮機から吐出される高圧の吐出冷媒ガスの温度を測定し、その温度を用いて過熱度を算出することで湿り状態を検出し、湿り制御を行っている。すなわち、実際の吐出ガス温度と吐出ガスが飽和状態であるときの温度との差が過熱度であるから、吐出ガス過熱度が負となるときを湿り状態として、該過熱度が正となるように冷媒回路を運転制御することによって、湿り制御を行っている。そして、吐出ガス温度の測定は、該吐出ガスが通過する吐出管の温度を測定し、該吐出管温度を吐出ガス温度とすることで行っている。
【特許文献１】特開平７−１２７９２５号公報
【特許文献２】特開平８−２００８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、実際の吐出ガス温度に対して、吐出管の温度の測定値の応答性は悪い。したがって、従来の制御装置においては、実際の過熱度が負となっているにもかかわらず、吐出管の温度を測定することで得られた吐出ガス温度を用いて算出する過熱度は正であるために、湿り状態の検出が遅れることがあるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、冷媒回路を構成する圧縮機の湿り状態の検出を確実に行い、該圧縮機の湿り運転を回避する制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の局面に係る制御装置は、低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機と、凝縮器と、エコノマイザー熱交換器と、蒸発器と、前記エコノマイザー熱交換器から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路と、が接続された冷媒回路の制御装置であって、前記圧縮機から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサと、前記エコノマイザー熱交換器から中間インジェクション回路へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサと、前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサと、前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路を制御する制御手段と、を備える（請求項１）。
【００１１】
中間飽和時高圧吐出ガス過熱度は、前記中間インジェクション部の冷媒が乾き飽和蒸気線の外側すなわち過熱状態にあるときには、高圧吐出ガスの温度から算出される過熱度よりも小さくなる。すなわち、従来の制御装置よりも、湿り制御に用いる過熱度の検出点を吐出ガスが飽和状態であるときの温度に近づけることができる。
【００１２】
しかも、中間飽和時高圧吐出ガス過熱度は、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度であり、このときの中間インジェクション部の温度は等温ライン上にあるから、温度測定の応答性が悪く誤差の大きい高圧吐出部の吐出管温度を測定する場合と比較して、温度測定の誤差が少ない。
【００１３】
したがって、高圧吐出部の吐出管温度を用いて高圧吐出ガスの過熱度を算出し、高圧吐出ガスの過熱度の下限とする場合と比較して、圧縮機の湿り状態の検出がより確実に行われ、前記圧縮機の湿り制御がより確実になされる。
【００１４】
上記構成において、前記制御手段は、
前記高圧吐出ガス圧力：ＨＰ
前記中間圧吐出ガス圧力：ＭＰ
前記中間インジェクション部温度：Ｔｍｓ
圧縮過程をポリトロープ変化としたときのポリトロープ指数：ｎ
前記高圧吐出ガスが飽和ガスとなるときの温度：Ｔｈｓ
としたときに、
Ｔｐｍｓ＝Ｔｍｓ×（（ＨＰ）／（ＭＰ））＾（（ｎ−１）／ｎ）
ＳＨｐｓ＝Ｔｐｍｓ―Ｔｈｓ
の式を用いて前記中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出することができる（請求項２）。
【００１５】
この構成によれば、容易に算出可能な中間飽和時高圧吐出ガス温度を算出し、算出中間飽和時高圧吐出ガス過熱度の算出に用いる。したがって、中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を容易に算出することができる。
【００１６】
本発明の他の局面に係る空気調和機又は冷凍装置は、低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機と、凝縮器と、エコノマイザー熱交換器と、蒸発器と、前記エコノマイザー熱交換器から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路と、が接続された冷媒回路と、前記圧縮機から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサと、前記エコノマイザー熱交換器から中間インジェクション回路へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサと、前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサと、を備え、前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路を制御する（請求項３及び４）。
【００１７】
この構成によれば、湿り運転によって、空気調和機又は冷凍装置の冷媒回路を構成する圧縮機がダメージを受けることが回避される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の制御装置によれば、従来の制御装置よりも、圧縮機の湿り状態の検出が確実に行われ、前記圧縮機の湿り制御がより確実になされる。したがって、圧縮機の湿り運転が確実に回避され圧縮機の故障要因の一つを予防できるので、該圧縮機を備えた冷媒回路の、メンテナンス費用の低減と、長寿命化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置２を備えた冷凍装置１の模式図であり、図２は、冷凍装置１おける冷凍サイクルを示すモリエル線図（圧力−比エンタルピー線図、ｐ−ｈ線図）である。
【００２１】
冷凍装置１は、冷媒回路３を制御装置２が制御することで冷凍サイクルを実行する。冷媒回路３は、圧縮機３１、凝縮器３２、エコノマイザー熱交換器３３、第１膨張弁３４、蒸発器３５、及び中間インジェクション回路４を備えている。
【００２２】
圧縮機３１は、例えばスクロール型の圧縮機構を備え、圧縮効率を高めるために低圧側圧縮機構３１ａと高圧側圧縮機構３１ｂとの２段の圧縮機構を備えた２段圧縮機である。圧縮機３１は、蒸発器３５から送られてきた低温・低圧の冷媒蒸気を圧縮して、高温・高圧の冷媒蒸気とする（図２の点Ａから点Ｄ）。
【００２３】
凝縮器３２は、例えば、冷媒が流れる冷却管の外側にフィンを取付けたクロスフィン型の空冷式熱交換器であり、室外空気と冷媒とを熱交換させることによって、圧縮機３１から吐出された高温・高圧の冷媒を冷却し、過冷却状態の高圧液冷媒とする（図２の点Ｄから点Ｅ）。
【００２４】
凝縮器３２において液化された高圧液冷媒は、エコノマイザー熱交換器３３を通過する。エコノマイザー熱交換器３３を通過した高圧液冷媒の一部は、中間インジェクション配管４に分流される。
【００２５】
中間インジェクション配管４は、エコノマイザー熱交換機３３と第１膨張弁３４との間で冷媒回路３から分岐して、この分岐点を始点としてエコノマイザー熱交換器３３を経由して圧縮機３１の低圧側圧縮機構３１ａと高圧側圧縮機構３１ｂとの中間である中間インジェクション部へと接続されている。中間インジェクション回路の分岐部とエコノマイザー熱交換器３３との間には、第２膨張弁４１が設けられている。
【００２６】
第２膨張弁４１は、例えばパルスモータ駆動方式の電子膨張弁であり、自在に開度が調整できる。中間インジェクション回路に分流された分流冷媒は、エコノマイザー熱交換器３３に入る前に第２膨張弁４１によって減圧され温度が低下する（図２の点Ｆから点Ｇ）。
【００２７】
エコノマイザー熱交換器３３は、例えばプレート式の熱交換器であり、前記分流冷媒と前記高圧液冷媒との間で、熱交換を行わせる。その結果、前記分流冷媒が前記高圧液冷媒と熱交換して該高圧液冷媒から吸熱することによって（図２の点Ｇから点Ｃ）、該高圧液冷媒の過冷却度が大きくなり（図２の点Ｅから点Ｆ）、該高圧液冷媒の比エンタルピが減少する。したがって、冷凍装置１の冷凍能力が向上する。
【００２８】
第１膨張弁３４は、例えば電子膨張弁であり、自在に開度が調整できる。第１膨張弁３４での絞り膨張によって、前記高圧液冷媒は低温・低圧の冷媒となり（図２の点Ｆから点Ｈ）、蒸発器３５に送られる。第１膨張弁３４は、蒸発器３５の冷凍負荷に応じて蒸発器３５に送る冷媒流量の調節も行う。
【００２９】
蒸発器３５は、例えばクロスフィン型の空冷式熱交換器であり、室内空気と冷媒とを熱交換させる。その結果、冷媒は室内空気から熱を奪って蒸発し、室内空気が冷却される。蒸発した冷媒は、飽和温度からわずかに過熱状態にある過熱蒸気となって（図２の点Ｈから点Ａ）圧縮機３１へと向かう。
【００３０】
図３は、制御装置２の機能的な構成を示すブロック図である。制御装置２は、高圧圧力センサ２１、中間圧圧力センサ２２、中間インジェクション部温度センサ２３、及びコントローラ２０（制御手段）を備えている。
【００３１】
高圧圧力センサ２１は、圧縮機３１の高圧側圧縮機構３１ｂの冷媒吐出部に設けられ、吐出された冷媒ガスの圧力である高圧吐出ガス圧力を測定する。
【００３２】
中間圧圧力センサ２２は、中間インジェクション部に設けられ、エコノマイザー熱交換器３３から中間インジェクション回路４を経て該中間インジェクション部へと吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する。
【００３３】
中間インジェクション部温度センサ２３は、中間インジェクション部に設けられ、該中間インジェクション部の温度を検出する。
【００３４】
コントローラ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等からなるマイコンを備え、システム制御部２０１、演算部２０２を具備するように機能する。
【００３５】
システム制御部２０１は、冷凍装置１の全体的な制御を行う。さらに、システム制御部２０１は、演算部２０２が算出した中間飽和時高圧吐出ガス過熱度が、高圧吐出ガスの過熱度の下限となるように、第２膨張弁４１を制御してインジェクション量を調節する。中間飽和時高圧吐出ガス過熱度とは、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度のことである。
【００３６】
演算部２０２は、前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出する。
【００３７】
演算部２０２における中間飽和時高圧吐出ガス過熱度の算出方法を、図２に基づいて説明する。
【００３８】
従来の制御装置においては、圧縮機３１から吐出される高圧の吐出冷媒ガスが通過する吐出管の温度を測定し、該吐出管温度を吐出ガス温度として過熱度を算出することで湿り状態を検出し、湿り制御を行っていた。
【００３９】
過熱度とは、実際の吐出ガス温度（Ｔｈｈ）と吐出ガスが飽和状態であるときの温度（Ｔｈｓ）との差であるから、過熱度（ＳＨｐ）は、次の式で定義される。
ＳＨｐ＝Ｔｈｈ―Ｔｈｓ
【００４０】
すなわち、ＳＨｐ＞０℃となるように冷媒回路を制御すれば、湿り制御を行うことができる。従来の制御装置においては、前記吐出管温度がＴｈｈとして用いられることになる。しかしながら、実際の吐出ガス温度に対して、吐出管の温度の測定値の応答性は悪い。したがって、従来の制御装置においては、実際はＴｈｈ≦Ｔｈｓであるにもかかわらず、吐出管の温度を測定することで得られたＴｈｈ＞Ｔｈｓとなって、見かけ上はＳＨｐ＞０℃となり、湿り状態の検出が遅れることがある。
【００４１】
ところで、湿り制御を行うために中間インジェクション部の過熱度を算出しようとしても、中間インジェクション部が飽和状態、つまり湿り状態にあるときは、中間インジェクション部の過熱度を正確に算出することができない。
【００４２】
すなわち、中間インジェクション部が飽和状態にあるとき（図２の点Ｇから点Ｉの間）は、中間インジェクション部は等温かつ等圧の状態にあるから、中間インジェクション部の圧力と温度を測定したとしても、中間インジェクション部の過熱度を正確に算出することができない。よって、湿り制御を正確に行うことも困難となる。
【００４３】
上記の問題点を解決するために、本実施形態に係る制御装置２においては、中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、中間飽和時高圧吐出ガス過熱度が高圧吐出ガスの過熱度の下限となるように第２膨張弁４１を制御することで、湿り制御を行う。
【００４４】
中間飽和時高圧吐出ガス過熱度（ＳＨｐｓ）は、次の式で定義される。
ＳＨｐｓ＝Ｔｐｍｓ―Ｔｈｓ
【００４５】
ここで、Ｔｐｍｓは、中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガス温度（中間飽和時高圧吐出ガス温度）であり（図２の点Ｋにおける温度）、Ｔｈｓは、高圧吐出ガスが飽和ガスとなるときの高圧吐出ガス温度である（図２の点Ｊにおける温度）。
【００４６】
圧縮機３１における圧縮過程を、ポリトロープ変化と見なした場合のＴｐｍｓは、次の式から算出できる。
Ｔｐｍｓ＝Ｔｍｓ×（（ＨＰ）／（ＭＰ））＾（（ｎ−１）／ｎ）
【００４７】
ここで、Ｔｍｓは中間インジェクション部の温度（図２の点Ｉにおける温度）、ＨＰは高圧吐出ガスの圧力、ＭＰは中間インジェクション部の圧力、ｎは圧縮過程でのポリトロープ指数である。なお、上記に説明したとおり、中間インジェクション部が飽和状態にあるとき（図２の点Ｇから点Ｉの間）は、中間インジェクション部は等温かつ等圧の状態にあるから、Ｔｍｓは一定であり、測定誤差は少なくなる。しかもＴｐｍｓは、Ｉ点から圧縮過程がスタートしたものとして算出される。
【００４８】
Ｔｈｓは、圧力に対して一意に定まる値であるから、Ｔｐｍｓを算出することによって、ＳＨｐｓを算出することができる。
【００４９】
高圧吐出ガスの過熱度が、ＳＨｐｓとなる場合の圧縮過程は、ポリトロープ変化と見なした場合、図２の点Ｉから点Ｋの間の破線で示す過程であるが、実際の圧縮過程は、ポリトロープ変化とはならないので、図２の点Ｃから点Ｄの間の実線で示す過程となる。点Ｄにおける高圧吐出ガス温度は、Ｔｈｈであり、Ｔｈｈ＞Ｔｐｍｓであるから、中間インジェクション部の冷媒が過熱状態であるときの高圧吐出ガス過熱度（ＳＨｐ）は必ずＳＨｐｓよりも過熱側になる。したがって、このＳＨｐｓを高圧吐出ガスの過熱度の下限とすれば、湿り運転を防止できる。
【００５０】
図４は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置１における湿り制御を説明するためのフローチャートである。
【００５１】
冷凍装置１が起動されると、演算部２０２は、ＳＨｐｓを算出する（ステップＳ１）。ＳＨｐｓ＞０℃であれば吐出ガスは過熱状態であり、ＳＨｐｓ≦０であれば吐出ガスは飽和状態、すなわち圧縮機３１は湿り運転ということになる。
【００５２】
ＳＨｐｓ＞０℃であれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。ＳＨｐｓ≦０℃であれば（ステップＳ２でＮＯ）、圧縮機３１は湿り運転であるから、システム制御部２０１によって第２膨張弁４１の開度が減じられ、インジェクション量が減じられる（ステップＳ３）。
【００５３】
ステップＳ４では、ＳＨｐｓが所定の過熱度、例えば２０℃に収まっているか否かが、演算部２０２によって判定される。
【００５４】
ＳＨｐｓ≦２０℃であれば（ステップＳ４でＮＯ）、圧縮機の吐出ガス温度は適切であるから、システム制御部２０１によって第２膨張弁４１の開度が維持され、インジェクション量が維持される（ステップＳ５）。
【００５５】
ＳＨｐｓ＞２０℃であれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、圧縮機の吐出ガス温度は過上昇しているので、システム制御部２０１によって第２膨張弁４１の開度が大にされ、インジェクション量が増やされる（ステップＳ６）。
【００５６】
演算部２０２がＳＨｐｓを算出した（ステップＳ１）結果、ステップＳ３、ステップＳ５、ステップＳ６のいずれかに進むことになる。いずれの場合にも、再びステップＳ１に戻ってステップＳ１〜Ｓ６が繰り返され、インジェクション量の調節が随時なされることになる。
【００５７】
以上説明した本実施形態に係る制御装置２を備えた冷凍装置１によれば、演算部２０２がＳＨｐｓを算出し、ＳＨｐｓに基づいてシステム制御部２０１は第２膨張弁４１の開度調節を行い、インジェクション量を調節する。従来の制御装置よりも、湿り制御に用いる過熱度の検出点を吐出ガスが飽和状態であるときの温度に近づけることができ、しかも、温度測定の応答性が悪く誤差の大きい高圧吐出部の吐出管温度を測定する場合と比較して、温度測定の誤差が少ないＴｍｓを過熱度の算出に用いるので、圧縮機３１の湿り状態の検出が確実に行われ、圧縮機３１の湿り制御がより確実になされる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態に係る冷凍装置１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。
【００５９】
（１）上記実施形態では、ＳＨｐｓ＞０℃であることを湿り制御の条件としたが、吐出管温度センサをさらに追加して高圧ガス吐出温度を測定し、ＳＨｐ＞ＳＨｐｓであることを湿り制御の条件としても良い。
【００６０】
中間インジェクション部が飽和状態にあるとき（図２の点Ｇから点Ｉの間）は、Ｔｈｈ≦Ｔｈｓ、すなわちＳＨｐ≦０℃の湿り運転となる可能性がある。従来の制御装置について説明したとおり、吐出管温度をＴｈｈとして用いる場合、湿り状態の検出が遅れることがある。しかしながら、従来の吐出管温度に加えて、上記実施形態にて測定するＴｍｓ、ＨＰ、ＭＰを用いる場合、図２に示すように、理論上はＴｐｍｓ＞Ｔｈｓであるから、ＳＨｐ＞ＳＨｐｓであることを湿り制御の条件とすれば、より安全側で湿り状態を検出することができる。したがって、実際の吐出ガス温度に対して、測定値の応答性が悪い吐出管温度を用いたとしても、より過熱側で湿り制御の条件をとることができるから、ＳＨｐ＞ＳＨｐｓを湿り制御の条件とすることができる。
【００６１】
（２）上記実施形態では、制御装置２を冷凍装置１に適用したが、制御装置２は冷凍装置を含む空気調和機全般に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置を備えた冷凍装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る冷凍装置における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る冷凍装置における湿り制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１ 冷凍装置
２ 制御装置
２０ コントローラ（制御手段）
２０１ システム制御部
２０２ 演算部
３ 冷媒回路
３１ 圧縮機
３１ａ 低圧側圧縮機構
３１ｂ 高圧側圧縮機構
３２ 凝縮器
３３ エコノマイザー熱交換器
３５ 蒸発器
４ 中間インジェクション回路
４１ 第２膨張弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機（３１）と、凝縮器（３２）と、エコノマイザー熱交換器（３３）と、蒸発器（３５）と、前記エコノマイザー熱交換器（３３）から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機（３１）の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路（４）と、が接続された冷媒回路（３）の制御装置であって、
前記圧縮機（３１）から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサ（２１）と、
前記エコノマイザー熱交換器（３３）から中間インジェクション回路（４）へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサ（２２）と、
前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサ（２３）と、
前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路（４）を制御する制御手段（２０）と、を備える制御装置。
【請求項２】
前記高圧吐出ガス圧力：ＨＰ
前記中間圧吐出ガス圧力：ＭＰ
前記中間インジェクション部温度：Ｔｍｓ
圧縮過程をポリトロープ変化としたときのポリトロープ指数：ｎ
前記高圧吐出ガスが飽和ガスとなるときの温度：Ｔｈｓ
としたときに、
前記制御手段は、
Ｔｐｍｓ＝Ｔｍｓ×（（ＨＰ）／（ＭＰ））＾（（ｎ−１）／ｎ）
ＳＨｐｓ＝Ｔｐｍｓ―Ｔｈｓ
の式を用いて前記中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機（３１）と、凝縮器（３２）と、エコノマイザー熱交換器（３３）と、蒸発器（３５）と、前記エコノマイザー熱交換器（３３）から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機（３１）の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路（４）と、が接続された冷媒回路（３）と、
前記圧縮機（３１）から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサ（２１）と、
前記エコノマイザー熱交換器（３３）から中間インジェクション回路（４）へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサ（２２）と、
前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサ（２３）と、を備え、
前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路（４）を制御する空気調和機。
【請求項４】
低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機（３１）と、凝縮器（３２）と、エコノマイザー熱交換器（３３）と、蒸発器（３５）と、前記エコノマイザー熱交換器（３３）から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機（３１）の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路（４）と、が接続された冷媒回路（３）と、
前記圧縮機（３１）から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサ（２１）と、
前記エコノマイザー熱交換器（３３）から中間インジェクション回路（４）へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサ（２２）と、
前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサ（２３）と、を備え、
前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路（４）を制御する冷凍装置。
【請求項１】
低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機（３１）と、凝縮器（３２）と、エコノマイザー熱交換器（３３）と、蒸発器（３５）と、前記エコノマイザー熱交換器（３３）から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機（３１）の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路（４）と、が接続された冷媒回路（３）の制御装置であって、
前記圧縮機（３１）から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサ（２１）と、
前記エコノマイザー熱交換器（３３）から中間インジェクション回路（４）へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサ（２２）と、
前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサ（２３）と、
前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路（４）を制御する制御手段（２０）と、を備える制御装置。
【請求項２】
前記高圧吐出ガス圧力：ＨＰ
前記中間圧吐出ガス圧力：ＭＰ
前記中間インジェクション部温度：Ｔｍｓ
圧縮過程をポリトロープ変化としたときのポリトロープ指数：ｎ
前記高圧吐出ガスが飽和ガスとなるときの温度：Ｔｈｓ
としたときに、
前記制御手段は、
Ｔｐｍｓ＝Ｔｍｓ×（（ＨＰ）／（ＭＰ））＾（（ｎ−１）／ｎ）
ＳＨｐｓ＝Ｔｐｍｓ―Ｔｈｓ
の式を用いて前記中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出する請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機（３１）と、凝縮器（３２）と、エコノマイザー熱交換器（３３）と、蒸発器（３５）と、前記エコノマイザー熱交換器（３３）から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機（３１）の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路（４）と、が接続された冷媒回路（３）と、
前記圧縮機（３１）から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサ（２１）と、
前記エコノマイザー熱交換器（３３）から中間インジェクション回路（４）へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサ（２２）と、
前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサ（２３）と、を備え、
前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路（４）を制御する空気調和機。
【請求項４】
低圧側と高圧側との２段の圧縮機構を備えた圧縮機（３１）と、凝縮器（３２）と、エコノマイザー熱交換器（３３）と、蒸発器（３５）と、前記エコノマイザー熱交換器（３３）から吐出された冷媒の一部を前記圧縮機（３１）の低圧側と高圧側の中間である中間インジェクション部に戻す中間インジェクション回路（４）と、が接続された冷媒回路（３）と、
前記圧縮機（３１）から吐出される高圧吐出ガスの圧力を測定する高圧圧力センサ（２１）と、
前記エコノマイザー熱交換器（３３）から中間インジェクション回路（４）へ吐出される中間圧吐出ガスの圧力を測定する中間圧圧力センサ（２２）と、
前記中間インジェクション部の温度を検出する中間インジェクション部温度センサ（２３）と、を備え、
前記高圧吐出ガス圧力と、前記中間圧吐出ガス圧力と、前記中間インジェクション部温度とを用いて、前記中間インジェクション部の冷媒が飽和ガスとなるときの高圧吐出ガスの過熱度である中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を算出し、該中間飽和時高圧吐出ガス過熱度を、高圧吐出ガスの過熱度の下限として前記中間インジェクション回路（４）を制御する冷凍装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−６０１７９（Ｐ２０１０−６０１７９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２４９８２（Ｐ２００８−２２４９８２）
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２日（２００８．９．２）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
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