JP2019052816A - 電子膨張弁コントローラ、電子膨張弁セット、及び、冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍装置に関して、将来を見据えた冷媒に対する汎用性を提供する。【解決手段】電子膨張弁１２と共に用いられる電子膨張弁コントローラ１００であって、蒸発器の入口及び出口での冷媒の温度又は圧力に関する情報を取り込む入力ポート１０７，１０８と、電子膨張弁１２と接続される出力ポート１１２と、複数の冷媒の種類を設定可能であり、設定されている冷媒の種類及び入力ポート１０７，１０８で取り込んだ情報に基づいて、出力ポート１１２へ出力する信号を生成する制御部１０１と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、電子膨張弁と共に用いられる電子膨張弁コントローラ、電子膨張弁セット、及び、冷凍装置に関する。

冷凍装置の内部には、例えば、感温膨張弁が使用されている。感温膨張弁は、蒸発器の出口付近に感温筒を備えており、当該出口付近の冷媒温度が過熱気味になるよう作動する（例えば、特許文献１参照。）。このような感温膨張弁は、特定の冷媒と対応した製品であり、他の冷媒には使用できない。

特開２００２−３２７９６４号公報

現状では、低温用の冷凍装置の冷媒としては、Ｒ４０４Ａ又はＲ４１０Ａが主に使用されている。しかしながら、今後、新たな冷媒として、非共沸冷媒（Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｈ等）が主流となってきた場合、冷媒の入れ替えと共に、膨張弁の取替が必要となる。冷媒が更新されるたびに、膨張弁を取り替えるのは煩雑であり、経済的でもない。
かかる課題に鑑み、本発明は、冷凍装置に関して、将来を見据えた冷媒に対する汎用性を提供することを目的とする。

（１）本発明の一表現による電子膨張弁コントローラは、電子膨張弁と共に用いられる電子膨張弁コントローラであって、蒸発器の入口及び出口での冷媒の温度又は圧力に関する情報を取り込む入力ポートと、前記電子膨張弁と接続される出力ポートと、複数の冷媒の種類を設定可能であり、設定されている冷媒の種類及び前記入力ポートで取り込んだ情報に基づいて、前記出力ポートへ出力する信号を生成する制御部と、を備えている。

上記のように構成された電子膨張弁コントローラは、冷媒の種類及び入力ポートの情報に基づいて最適な冷媒流量となるよう、電子膨張弁を制御することができる。このような電子膨張弁コントローラは、冷媒の種類に応じて最適な冷媒流量を選択することができるので、各種の冷媒に汎用的に使用することができる。また、ホットガスによる除霜時にも適切に電子膨張弁を制御することができる。
また、このような電子膨張弁コントローラは、既設の電子膨張弁用としても適用可能である。

（２）また、（１）の電子膨張弁コントローラは、通信ポート及び、接点信号入力ポートを有するものであってもよい。
この場合、例えば電子膨張弁コントローラを搭載する庫内機と、室外機又はリモコン装置との間で、通信線を介した信号の内外伝送又はリモコン通信が可能であり、また、内外伝送やリモコン通信ができない場合でも、直接、接点信号を電子膨張弁コントローラに入力することができる。

（３）また、（１）又は（２）の電子膨張弁コントローラは、前記電子膨張弁を搭載する冷凍装置のファン及びヒータを駆動する接点出力を備えていてもよい。
この場合、電子膨張弁コントローラは、ファンやヒータを駆動する信号のコントローラとしての役割をも有する。従って、必要な電気制御機能を１つの電子膨張弁コントローラに集約して搭載することができる。

（４）また、本発明の一表現に係る電子膨張弁セットは、電子膨張弁及び、当該電子膨張弁と共に用いられる電子膨張弁コントローラを含む電子膨張弁セットであって、前記電子膨張弁コントローラは、蒸発器の入口及び出口での冷媒の温度又は圧力に関する情報を取り込む入力ポートと、前記電子膨張弁と接続される出力ポートと、複数の冷媒の種類を設定可能であり、設定されている冷媒の種類及び前記入力ポートで取り込んだ情報に基づいて、前記出力ポートへ出力する信号を生成する制御部と、を備えている。

上記のように構成された電子膨張弁セットにおける電子膨張弁コントローラは、冷媒の種類及び入力ポートの情報に基づいて最適な冷媒流量となるよう、電子膨張弁を制御することができる。このような電子膨張弁コントローラは、冷媒の種類に応じて最適な冷媒流量を選択することができるので、各種の冷媒に汎用的に使用することができる。また、ホットガスによる除霜時にも適切に電子膨張弁を制御することができる。
また、このような電子膨張弁セットは、既設の冷凍装置の一部の代替品としても適用可能である。

（５）また、（４）の電子膨張弁セットは、前記電子膨張弁コントローラと通信可能に接続されたリモコン装置を含むものであってもよい。
この場合、例えば冷媒の種類の設定を、リモコン装置から行うこともできる。

（６）また、冷凍装置としては、（４）又は（５）の電子膨張弁セットを搭載したものであってもよい。
このような冷凍装置は、将来的な冷媒の変更にも容易に対応することができる。

本発明によれば、冷凍装置に関して、将来を見据えた冷媒に対する汎用性を提供することができる。

冷媒回路を中心に描いた一例としての冷凍装置における庫内機及び室外機の略図である。 電気接続の観点から見た冷凍装置の一例を示す単線接続図である。 電気接続の観点から見た冷凍装置の他の例を示す単線接続図である。 電気接続の観点から見た冷凍装置のさらに他の例を示す単線接続図である。

《冷凍装置の構成例》
図１は、冷媒回路を中心に描いた一例としての冷凍装置３における庫内機１及び室外機２の略図である。図において、庫内機（冷凍装置３における室内機）１は、冷媒回路上に、フィルタ１１、電子膨張弁１２、及び、蒸発器（熱交換器）１３と、を備えている。蒸発器１３の近傍には、ファン１４が設けられている。庫内機１は、液管１５及びガス管１６により、室外機２と接続されている。

庫内機１には、種々のセンサが設けられており、温度センサＴ１は、蒸発器１３の入口での冷媒温度を検出する。温度センサＴ２は、蒸発器１３の出口での冷媒温度を検出する。温度センサＴ３（制御用），Ｔ４（監視用）は、吸い込み口１ａでの空気温度を検出する。温度センサＴ５は、ドレンパン１ｄの排水口１ｅ近傍の温度を検出する。圧力センサＰ１は、蒸発器１３の出口での冷媒圧力を検出する。

ファン１４の近傍にはファン１４の結露凍結を防止するファンガードヒータＨ１，Ｈ２が設けられている。ドレンパン１ｄには、凍結を防止するドレンパンヒータＨ３，Ｈ４，Ｈ５が設けられている。

図１において、室外機２から送られてきた液冷媒は、電子膨張弁１２にて膨張させられ、圧力及び温度が低下する。温度が低下した冷媒は蒸発器１３を通ることにより、蒸発器１３の周囲から熱を奪い、ガス化して室外機２へ戻る。室外機２に戻ったガス冷媒は、室外機２内で圧縮されて液化し、庫内機１へ送られる、という冷凍サイクルを繰り返す。これにより、ファン１４から低温空気が供給される。

《電子膨張弁コントローラの基本形》
図２は、電気接続の観点から見た冷凍装置３の一例を示す単線接続図である。庫内機１内には、電子膨張弁コントローラ１００が備えられている。電子膨張弁コントローラ１００は、蒸発器１３(図１)の入口・出口での冷媒の温度又は圧力に基づいて、電子膨張弁１２の冷媒流量を電子制御することを主目的とするコントローラである。

例えば、電子膨張弁コントローラ１００は、制御部１０１と、電源部１０２と、設定スイッチ１０６とを備えている。制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１ｃ、メモリ１０１ｍを搭載し、ソフトウェアを実行することにより所定の機能を発揮する。ソフトウェア及び必要なデータはメモリ１０１ｍに記憶されている。

電子膨張弁コントローラ１００の制御電源の基になる電源は、例えば３相交流電源から漏電遮断器４を介して、電源部１０２に与えられる。電源部１０２は、与えられた交流電圧を、直流の制御電源電圧に変換して制御部１０１に提供する。設定スイッチ１０６は、冷媒の種類の他、各種の設定を制御部１０１に与えることができる。電子膨張弁コントローラ１００は、入力ポート１０７，１０８、出力ポート１１２、通信ポート１１０，１１１を備えている。

入力ポート１０７は、簡略化して１個のように描いているが、実際には複数あり、温度センサＴｘ（図１の温度センサＴ１〜Ｔ５）からの温度データがそれぞれ入力される。入力ポート１０８には、圧力センサＰ（図１の圧力センサＰ１）から圧力データが入力される。通信ポート１１０は、通信線８を介して室外機２と接続されている。通信ポート１１１は、通信線７を介してリモコン装置６と接続されている。制御部１０１は、出力ポート１１２を介して、電子膨張弁１２と接続されている。

冷媒の種類としては、現在主に採用されているＲ４０４Ａ，Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａの他、新規な冷媒としてＲ３２がある。さらに将来的には、非共沸冷媒として、Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４０７Ｈ，Ｒ４４８Ａ，Ｒ４４９Ａ，Ｒ４５４Ａ，Ｒ４５７Ａ，Ｒ４５５Ａが使用可能である。また、ＨＦＯ(ハイドロフルオロオレフィン）冷媒も使用可能である。

前述のように、電子膨張弁コントローラ１００（の制御部１０１）は、蒸発器１３(図１)の入口・出口での冷媒の温度又は圧力に基づいて、電子膨張弁１２の冷媒流量を電子制御する。しかし、冷媒が異なれば、同じ温度又は圧力であっても冷媒流量は異なってくる。そこで、予め、例えば冷媒ごとの、同一圧力時の液温とガス温との差（温度スライド）に基づいて、温度又は圧力に基づく冷媒ごとの適切な制御量を制御部１０１のメモリ１０１ｍに記憶しておく。これにより、設定された冷媒に対して適切に、電子膨張弁１２の制御を行うことができる。従って、使用する冷媒が変わっても、引き続き、同じ電子膨張弁コントローラ１００で冷媒の設定を変えて使用することができる。

なお、冷媒の設定は、設定スイッチ１０６で行う他、リモコン装置６からのリモコン操作で設定することも可能である。
また、制御部１０１は、ホットガスによるデフロスト（除霜）を行う場合も、蒸発器１３(図１)の入口・出口での冷媒の温度又は圧力のデータを記憶しておけば、適切に電子膨張弁１２を制御することができる。

《ここまでのまとめ》
以上のように、この電子膨張弁コントローラ１００は、電子膨張弁１２と共に用いられるものであって、蒸発器１３の入口及び出口での冷媒の温度又は圧力に関する情報を取り込む入力ポート１０７，１０８と、電子膨張弁１２と接続される出力ポート１１２と、複数の冷媒の種類を設定可能であり、設定されている冷媒の種類及び入力ポート１０７，１０８で取り込んだ情報に基づいて、出力ポート１１２へ出力する信号を生成する制御部１０１と、を備えている。

このように構成された電子膨張弁コントローラ１００は、冷媒の種類及び入力ポート１０７，１０８の情報に基づいて最適な冷媒流量となるよう、電子膨張弁１２を制御することができる。また、このような電子膨張弁コントローラ１００は、冷媒の種類に応じて最適な冷媒流量を選択することができるので、各種の冷媒に汎用的に使用することができる。また、ホットガスによる除霜時にも適切に電子膨張弁１２を制御することができる。また、このような電子膨張弁コントローラ１００は、既設の電子膨張弁用としても適用可能である。

なお、電子膨張弁コントローラ１００に電子膨張弁１２を加えた「電子膨張弁セット」としての製造及び使用や、さらにリモコン装置６も加えた電子膨張弁セットとしても製造・使用できる。リモコン装置６をセット化すれば、例えば冷媒の種類の設定を、リモコン装置６から行うこともできる。かかる電子膨張弁セットは、既設の冷凍装置の一部の代替品としても適用可能である。
また、かかる電子膨張弁セットを搭載した冷凍装置３は、将来的な冷媒の変更にも容易に対応することができる。

《電子膨張弁コントローラの応用形１》
図３は、電気接続の観点から見た冷凍装置３の他の例を示す単線接続図である。図において、電子膨張弁コントローラ１００は、制御部１０１により開閉制御される出力接点１０３，１０４，１０５を備えている。なお、接点の数は簡素化して表しており実際の数とは限らない。例えば、出力接点１０３は出力ポート１１３を介してヒータＨｘに接続されている。出力接点１０４は出力ポート１１４を介してヒータＨｙに接続されている。例えばヒータＨｘは、除霜用ヒータであり、ヒータＨｙは、結露や凍結を防ぐための端子台ヒータやドレンパンヒータＨ３〜Ｈ５等である。出力接点１０５は、出力ポート１１５を介してファン１４に接続されている。ヒータＨｘ，Ｈｙ及びファン１４の電源は、例えば漏電遮断器４の２次側から供給される。なお、その他の構成は、図２と同じである。

図３に示すような電子膨張弁コントローラ１００は、図２と同様に、各種の冷媒に対応できるほか、ヒータＨｘ，Ｈｙや、ファン１４を駆動する信号のコントローラとしての役割も有する。従って、庫内機１として必要な電気制御機能を１つの電子膨張弁コントローラ１００に集約して搭載することができる。

《電子膨張弁コントローラの応用形２》
図４は、電気接続の観点から見た冷凍装置３のさらに他の例を示す単線接続図である。図３との違いは、通信ポート１１０と室外機２とが互いに接続されておらず、電子膨張弁コントローラ１００に接点入力Ｓ用の入力ポート１０９が設けられている点である。その他の構成は、図３と同じである。この場合、通信ポート１１０に通信線が接続されていないため、庫内機１と室外機２との間での内外伝送はできない。従って、室外機２における接点入力と同じものを、電子膨張弁コントローラ１００に対して、接点入力Ｓとして入力する。接点入力Ｓとは、例えば、冷凍装置３の運転／停止、外部サーモのオン／オフ、除霜運転開始、除霜運転停止などの信号である。

このような電子膨張弁コントローラ１００には、他にも例えば、リモコン装置６が接続されている場合／されていない場合、デフロストが電気ヒータの場合など、種々の設定を取り入れて庫内機１の総合制御ユニットとすることができる。

なお、図３，図４の両方の機能を有する電子膨張弁コントローラ１００は、通信線を介した信号の内外伝送又はリモコン通信が可能であり、また、内外伝送ができない場合でも、直接、接点信号を電子膨張弁コントローラ１００に入力することができる。

１：庫内機、１ａ：吸込み口、１ｄ：ドレンパン、１ｅ：排水口、２：室外機、３：冷凍装置、４：漏電遮断器、６：リモコン装置、７，８：通信線、１１：フィルタ、１２：電子膨張弁、１３：蒸発器、１４：ファン、１５：液管、１６：ガス管、１００：電子膨張弁コントローラ、１０１：制御部、１０１ｃ：ＣＰＵ、１０１ｍ：メモリ、１０２：電源部、１０３，１０４，１０５：出力接点、１０６：設定スイッチ、１０７，１０８，１０９：入力ポート、１１０，１１１：通信ポート、１１２〜１１５：出力ポート、Ｈ１，Ｈ２：ファンガードヒータ、Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５：ドレンパンヒータ、Ｈｘ，Ｈｙ：ヒータ、Ｐ，Ｐ１：圧力センサ、Ｓ：接点入力、Ｔｘ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５：温度センサ

Claims (6)

1. 電子膨張弁（１２）と共に用いられる電子膨張弁コントローラ（１００）であって、
   蒸発器（１３）の入口及び出口での冷媒の温度又は圧力に関する情報を取り込む入力ポート（１０７，１０８）と、
   前記電子膨張弁（１２）と接続される出力ポート（１１２）と、
   複数の冷媒の種類を設定可能であり、設定されている冷媒の種類及び前記入力ポート（１０７，１０８）で取り込んだ情報に基づいて、前記出力ポート（１１２）へ出力する信号を生成する制御部（１０１）と、
   を備えている電子膨張弁コントローラ。
2. 通信ポート（１１０，１１１）及び、接点信号入力ポート（１０９）を有する請求項１に記載の電子膨張弁コントローラ。
3. 前記電子膨張弁を搭載する冷凍装置（３）のファン（１４）及びヒータ（Ｈｘ，Ｈｙ）を駆動する接点出力を備えている請求項１又は請求項２に記載の電子膨張弁コントローラ。
4. 電子膨張弁（１２）及び、当該電子膨張弁（１２）と共に用いられる電子膨張弁コントローラ（１００）を含む電子膨張弁セットであって、前記電子膨張弁コントローラ（１００）は、
   蒸発器（１３）の入口及び出口での冷媒の温度又は圧力に関する情報を取り込む入力ポート（１０７，１０８）と、
   前記電子膨張弁（１２）と接続される出力ポート（１１２）と、
   複数の冷媒の種類を設定可能であり、設定されている冷媒の種類及び前記入力ポート（１０７，１０８）で取り込んだ情報に基づいて、前記出力ポート（１１２）へ出力する信号を生成する制御部（１０１）と、
   を備えている電子膨張弁セット。
5. 前記電子膨張弁コントローラ（１００）と通信可能に接続されたリモコン装置（６）を含む、請求項４に記載の電子膨張弁セット。
6. 請求項４又は請求項５の電子膨張弁セットを搭載した冷凍装置（３）。

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