JPH04356664A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子膨張弁を備えた
冷凍サイクル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機等に用いる冷凍サイクルとし
ては、電子膨張弁を備え、その電子膨張弁の開度を蒸発
器の冷媒過熱度が一定値となるよう制御し、運転の安定
化を図るものがある。一例を図４に示す。

【０００３】１は能力可変圧縮機である。この圧縮機１
の吐出口に四方弁２を介して室外熱交換器３を接続し、
その室外熱交換器３に電子膨張弁（パルスモータバルブ
；ＰＭＶ）４を介して室内熱交換器５を接続している。 そして、室内熱交換器５を上記四方弁２を介して圧縮機
１の吸込口に接続している。つまり、冷房運転時は図示
実線矢印の方向に冷媒を流して冷房サイクルを形成し、
室外熱交換器３を凝縮器、室内熱交換器５を蒸発器とし
て働かせる。

【０００４】暖房運転時は、四方弁２の切換作動により
、図示破線矢印の方向に冷媒を流して暖房サイクルを形
成し、室内熱交換器５を凝縮器、室外熱交換器３を蒸発
器として働かせる。

【０００５】また、室外熱交換器３と電子膨張弁４の接
続配管にキャピラリチューブ６の一端を接続し、電子膨
張弁４と室内熱交換器５の接続配管にキャピラリチュー
ブ７の一端を接続し、それらキャピラリチューブ６，７
の他端を共にバイパス８を介して圧縮機１の吸込口に接
続している。側に温度センサ１１を取付けている。バイ
パス８に温度センサ１２を取付けている。作用を説明す
る。

【０００６】冷房あるいは暖房運転時、空調負荷に応じ
て圧縮機１の運転周波数つまり能力を制御する。同時に
、圧縮機１の吸い込み冷媒温度を温度センサ１１で検知
し、飽和冷媒温度を温度センサ１２で検知する。そして
、温度センサ１１の検知温度Ｔ１　と温度センサ１２の
検知温度Ｔ２　との差を蒸発器の冷媒過熱度（スーパー
ヒート）ＳＨとして検知し、その冷媒過熱度ＳＨが予め
定められている一定値となるよう電子膨張弁４の開度を
所定値ずつ制御する。

【０００７】ところで、このような冷凍サイクルにおい
ては、過負荷運転時、圧縮機１の吐出温度が過渡に上昇
し、冷媒の分解、圧縮機１内の潤滑油の劣化、圧縮機１
の絶縁性能の劣化など、種々の不具合を生じる。

【０００８】そこで、従来、圧縮機１の吐出冷媒温度Ｔ
ｄを検知し、その吐出冷媒温度Ｔｄが所定値以上になる
と圧縮機１の運転周波数を低減し、吐出冷媒温度Ｔｄの
上昇を抑えて上記の不具合を解消するものがある。

【０００９】また、圧縮機１の吐出冷媒温度Ｔｄが所定
値以上になると電子膨張弁４の開度を増大し、圧縮機１
に液バック気味に冷媒を戻して吐出冷媒温度Ｔｄの上昇
を抑えるものがある。この吐出温度制御の一例を図５に
示す。

【００１０】すなわち、吐出冷媒温度Ｔｄが所定値たと
えば摂氏１０８度に満たないＡゾーンでは検知温度Ｔ１
　，Ｔ２　に基づく過熱度制御を実行するが、吐出冷媒
温度Ｔｄが１０８度以上のＢゾーンに入るとその吐出冷
媒温度Ｔｄが設定値Ｔｄｓたとえば摂氏１０３度に収ま
るよう過熱度制御に優先して電子膨張弁４の開度を所定
値ずつ増大する。そして、吐出冷媒温度Ｔｄが１０８度
以下のＣゾーンに入るとそのときの電子膨張弁４の開度
を保持し、その後、吐出冷媒温度Ｔｄが１０３度以下の
Ａゾーンに入ると元の過熱度制御に復帰する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ただし、前者のように
圧縮機１の運転周波数を低減するものでは、空調能力が
低下し、快適性を損なうという問題がある。

【００１２】また、後者のように吐出温度制御を行なう
ものでは、その制御の実行中、負荷変動によって吐出冷
媒温度Ｔｄが大きく低下し、直ちに過熱度制御に復帰す
ることがある。この場合、液バック気味状態のまま過熱
度制御に移行するため、今度は電子膨張弁４の開度が閉
方向に変化し、再び吐出冷媒温度Ｔｄが上昇する。こう
なると、吐出温度制御と過熱度制御とが繰り返されるこ
とになり、液バックと過熱とが繰り返されて結局は圧縮
機１の寿命に悪影響を与える。

【００１３】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、吐出温度制御により圧縮機の
吐出冷媒温度の上昇を抑えて冷媒の分解や潤滑油の劣化
を防ぐことができ、しかも吐出温度制御と過熱度制御の
繰り返しを防いで圧縮機の寿命向上を図ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の冷凍サイクル
装置は、圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、および蒸発器を
順次接続した冷凍サイクルと、上記蒸発器の冷媒過熱度
を検知する手段と、この冷媒過熱度が一定値となるよう
上記電子膨張弁の開度を制御する過熱度制御手段と、上
記圧縮機の吐出冷媒温度を検知する手段と、この検知温
度が第１設定値以上になるとこの検知温度が第２設定値
になるよう前記過熱度制御に優先して前記電子膨張弁の
開度を制御する吐出温度制御手段と、吐出温度制御手段
による制御に入った後は過熱度制御の方が吐出温度制御
よりも吐出温度を下げる方向にある場合にのみ過熱度制
御に復帰する手段とを備える。

【００１５】

【作用】圧縮機の吐出冷媒温度が設定値に満たない場合
は蒸発器の冷媒過熱度が一定値となるよう電子膨張弁の
開度を制御するが、圧縮機の吐出冷媒温度が所定値を超
えると過熱度制御に優先して電子膨張弁の開度を増大し
、かつ吐出冷媒温度が所定値以下になるとそのときの電
子膨張弁の開度を保持する。そして、この吐出温度制御
に入った後は、電子膨張弁の開度が開方向に変化する条
件でのみ過熱度制御に復帰する。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の第１実施例について図面を
参照して説明する。なお、図面において図４と同一部分
には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１
に示すように、圧縮機１の吐出側配管に温度センサ１０
を取付ける。

【００１７】また、制御部２０を設け、その制御部２０
に四方弁２、電子膨張弁４、リモートコントロール式の
操作器（以下、リモコンと略称する）２１、室内温度セ
ンサ２２、インバータ回路２３、および温度センサ１０
，１１，１２を接続する。

【００１８】インバータ回路２３は、図示しない商用交
流電源の電圧を整流し、それを制御部２０の指令に応じ
たスイッチングによって所定周波数（および電圧）の交
流に変換し、出力するものである。このインバータ回路
２３の出力を圧縮機１へ駆動電力として供給する。制御
部２０は、冷凍サイクルの全般にわたる制御を行なうも
ので、マイクロコンピュータおよびその周辺回路からな
る。そして、制御部２０は、通常の運転機能に加え、次
の機能手段を備える。 （１）蒸発器の冷媒過熱度（温度センサ１１の検知温度
Ｔ１　と温度センサ１２の検知温度Ｔ２　との差）ＳＨ
を検知する手段。 （２）検知した冷媒過熱度ＳＨが一定値ＳＨｓとなるよ
う電子膨張弁４の開度を所定値ＰＬＳ１　ずつ制御する
過熱度制御手段。

【００１９】（３）温度センサ１０の検知温度（吐出冷
媒温度）Ｔｄが第１設定値Ｔｄｓ１たとえば摂氏１０８
度以上になると、過熱度制御手段に優先して、検知温度
Ｔｄが第２設定値Ｔｄｓ２　たとえば摂氏１０３度に収
まるよう上記過熱度制御に優先して電子膨張弁４の開度
を所定制御量ＰＬＳ２　ずつ増大し、かつ検知温度Ｔｄ
が１０８度以下になるとそのときの電子膨張弁４の開度
を保持する吐出温度制御手段。 （４）過熱度制御が実行される場合の開度制御量ＰＬＳ
１　および吐出温度制御が実行される場合の開度制御量
ＰＬＳ２　を逐次算出する手段。

【００２０】（５）吐出温度制御に入った後は、過熱度
制御による開度制御量ＰＬＳ１　が吐出温度による開度
制御量ＰＬＳ２　よりも大きい場合（ＰＬＳ１　＞ＰＬ
Ｓ２　）、すなわち過熱度制御の方が吐出温度制御より
も吐出温度を下げる方向にある場合のみ、過熱度制御に
復帰する手段。つぎに、図２を参照しながら作用を説明
する。まず、冷房運転について説明する。リモコン２１
で冷房運転モードおよび所望の室内温度を設定し、かつ
運転開始操作を行なう。すると、制御部２０は、インバ
ータ回路２３を駆動し圧縮機１を起動する。

【００２１】この場合、圧縮機１から吐出される冷媒が
図示実線矢印の方向に流れて冷房サイクルが形成され、
室外熱交換器３が凝縮器、室内熱交換器５が蒸発器とし
て働く。これにより、室内が冷房される。

【００２２】この冷房運転時、制御部２０は、リモコン
２１での設定室内温度と室内温度センサ２２の検知温度
との差を空調負荷として求め、求めた空調負荷に応じて
インバータ回路２３の出力周波数を制御する。すなわち
、温度差が大きいときはインバータ回路２３の出力周波
数を高め、温度差が小さくなるに従って出力周波数を下
げる制御を行なう。

【００２３】インバータ回路２３の出力周波数が高くな
ると、圧縮機１の能力が上がり、冷房能力がアップする
。インバータ回路２３の出力周波数が低くなると、圧縮
機１の能力が下がり、冷房能力がダウンする。こうして
、室内温度が設定室内温度に向かって収束する。次に、
暖房運転について説明する。リモコン２３で暖房運転モ
ードおよび所望の室内温度を設定し、かつ運転開始操作
を行なう。すると、制御部２０は、インバータ回路２３
を駆動して圧縮機１を起動するとともに、四方弁２を切
換作動する。

【００２４】この場合、圧縮機１から吐出される冷媒が
図示破線矢印の方向に流れて暖房サイクルが形成され、
室内熱交換器７が凝縮器、室外熱交換器５が蒸発器とし
て働く。これにより、室内が暖房される。

【００２５】この暖房運転時、制御部２０は、設定室内
温度と室内温度センサ２２の検知温度との差を算出し、
算出した温度差に応じてインバータ回路２３の出力周波
数を制御する。

【００２６】そして、冷房あるいは暖房運転時、冷媒の
一部がキャピラリチューブ６，７を通ってバイパス管８
に入り、そのバイパス管８に入った冷媒は圧縮機１の吸
込口に導かれる。このとき、バイパス管８に入った冷媒
の温度（飽和冷媒温度）が温度センサ１２によって検知
される。また、四方弁２を経た冷媒が圧縮機１に吸い込
まれるとき、その冷媒の温度が温度センサ１１によって
検知される。ここで、制御部２０は、所定の制御インタ
ーバル（たとえば１分）で図２に示す制御を実行する。

【００２７】温度センサ１１，１２の検知温度Ｔ１　，
Ｔ２　を取込み（ステップＳ１，Ｓ２）、両検知温度の
差（＝Ｔ１　−Ｔ２　）を求める。この温度差は、冷媒
過熱度ＳＨに相当する（ステップＳ３）。

【００２８】この冷媒過熱度ＳＨを一定値ＳＨｓに収め
るべく、電子膨張弁４の現時点の開度に対する開度制御
量（駆動パルス数）ＰＬＳ１　を下式により検出する（
ステップＳ４）。 ＰＬＳ１　＝Ｋ１　（ＳＨ−ＳＨｓ） なお、Ｋ１　は係数である。

【００２９】温度センサ１０の検知温度Ｔｄを取込むと
ともに（ステップＳ５）、その検知温度Ｔｄを第２設定
値Ｔｄｓ２　に収めるための吐出温度制御が実行される
場合の開度増大量ＰＬＳ２　を下式により算出する（ス
テップＳ６）。 ＰＬＳ２　＝Ｋ２　（Ｔｄ−Ｔｄｓ） なお、Ｋ２　は係数である。

【００３０】検知温度Ｔｄと第１設定値Ｔｄｓ１　であ
る摂氏１０８度とを比較し（ステップＳ７）、検知温度
Ｔｄが１０８度に満たなければ、それがＢゾーン制御お
よびＣゾーン制御の実行後かどうか判定する（ステップ
Ｓ８，Ｓ９）。初めはＢゾーン制御およびＣゾーン制御
のいずれも実行されておらず、よってＡゾーン制御であ
るところの過熱度制御を実行する（ステップＳ１０）。

【００３１】すなわち、冷媒過熱度ＳＨが一定値ＳＨｓ
となるよう電子膨張弁４の開度を上記開度制御量ＰＬＳ
１　だけ補正する。この補正は、制御インターバルごと
に行なわれる。過負荷運転が生じ、検知温度Ｔｄが１０
８度を超えてＢゾーンに入ると、Ｂゾーン制御であると
ころの吐出温度制御を実行する（ステップＳ１１）。

【００３２】すなわち、検知温度Ｔｄが第２設定値Ｔｄ
ｓ２　である摂氏１０３度に収まるよう、過熱度制御に
優先して電子膨張弁４の開度を上記開度制御量ＰＬＳ２
　だけ増大する。この増大は、制御インターバルごとに
行なわれる。こうして、電子膨張弁４の開度が増大する
と、圧縮機１に液バック気味に冷媒が戻り、吐出冷媒温
度Ｔｄの上昇が抑制される。

【００３３】検知温度Ｔｄが摂氏１０８度以下に下がり
（ステップＳ７の判定Ｎ）、しかもそれがＢゾーン制御
の実行後であれば（ステップＳ８の判定Ｙ）。Ｃゾーン
制御を実行する（ステップＳ１２）。このＣゾーン制御
は、吐出温度制御の一部であって、現時点の電子膨張弁
４の開度をそのまま保持する。

【００３４】このＣゾーン制御に入ってからは、ステッ
プＳ４で逐次算出される開度制御量ＰＬＳ１　と、ステ
ップＳ６で逐次算出される開度制御量ＰＬＳ２　とを比
較し（ステップＳ１３）、過熱度制御による開度制御量
ＰＬＳ１　が吐出温度による開度制御量ＰＬＳ２　より
も大きい場合のみ、過熱度制御に復帰する。

【００３５】つまり、過熱度制御の方が吐出温度制御よ
りも吐出温度を下げる方向にある場合にのみ過熱度制御
に復帰し、吐出温度制御の方が過熱度制御よりも吐出温
度を下げる方向にある場合のみ過熱度制御に復帰し、吐
出温度制御の方が過熱度制御膨張弁４の開度が閉方向に
変化する状況では過熱度制御への復帰を禁止する。これ
は、過熱度制御に復帰した途端に吐出冷媒温度Ｔｄが再
上昇し、吐出温度制御が繰り返される不具合を解消する
ためのものである。

【００３６】したがって、吐出温度制御により吐出冷媒
温度Ｔｄの上昇を抑えて冷媒の分解や潤滑油の劣化を防
止できることは勿論、加熱と液バックの繰り返しを防い
で圧縮機の寿命向上を図ることができる。なお、この発
明は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変え
ない範囲で種々変形実施可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、圧
縮機、凝縮器、電子膨張弁、および蒸発器を順次接続し
た冷凍サイクルと、上記蒸発器の冷媒過熱度を検知する
手段と、この冷媒過熱度が一定値となるよう上記電子膨
張弁の開度を制御する過熱度制御手段と、上記圧縮機の
吐出冷媒温度を検知する手段と、この検知温度が第１設
定値以上になるとこの検知温度が第２設定値になるよう
前記過熱度制御に優先して前記電子膨張弁の開度を制御
する吐出温度制御手段と、吐出温度制御手段による制御
に入った後は過熱度制御の方が吐出温度制御よりも吐出
温度を下げる方向にある場合にのみ過熱度制御に復帰す
る手段とを備えたので、吐出温度制御により圧縮機の吐
出冷媒温度の上昇を抑えて冷媒の分解や潤滑油の劣化を
防ぐことができ、しかも吐出温度制御と過熱度制御の繰
り返しを防いで圧縮機の寿命向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の全体的な構成を示す図。

【図２】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【図３】同実施例における吐出温度制御を説明するため
の図。

【図４】従来装置の構成を示す図。

【図５】従来装置における吐出温度制御を説明するため
の図。

【符号の説明】

１…能力可変圧縮機、３…室外熱交換器、４…電子膨張
弁、５…室内熱交換器、１０，１１，１２…温度センサ
、２０…制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、および
   蒸発器を順次接続した冷凍サイクルと、前記蒸発器の冷
   媒過熱度を検知する手段と、この冷媒過熱度が一定値と
   なるよう前記電子膨張弁の開度を制御する過熱度制御手
   段と、前記圧縮機の吐出冷媒温度を検知する手段と、こ
   の検知温度が第１設定値以上になるとこの検知温度が第
   ２設定値になるよう前記過熱度制御に優先して前記電子
   膨張弁の開度を制御する吐出温度制御手段と、吐出温度
   制御手段による制御に入った後は過熱度制御の方が吐出
   温度制御よりも吐出温度を下げる方向にある場合にのみ
   過熱度制御に復帰する手段とを具備したことを特徴とす
   る冷凍サイクル装置。