JP3984027B2 - 2つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は2つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御に関し、特に、冷/暖房負荷に従って冷媒の圧縮量を変化させるために、圧縮容量の異なる2つの圧縮機が備えられた2つの圧縮機を有する空調装置において電子膨張弁の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、空気調和機は、圧縮機で高温・高圧で圧縮された冷媒を用いて、室内を冷/暖房させる装置である。
一方、2つの圧縮機を有する空気調和機は、前記それぞれの圧縮機が冷/暖房負荷に従って選択的に作動して、前記圧縮機を駆動させるに必要な電力を減らすためのもので、その構成を概略的に説明すると次の通りである。
【0003】
図2に示すように、前記2つの圧縮機を有する空調装置は、冷房装置に使用されるとき選択的に作動して、冷媒の圧縮量を変化させるための大容量圧縮機2及び小容量圧縮機4と、前記各々の圧縮機2,4で圧縮した冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器6と、その室外熱交換器6で凝縮した冷媒を膨張させる電子膨張弁8と、その電子膨張弁8から膨張した冷媒と室内の空気とが熱交換する室内熱交換器10と、オイル分離器12とから構成されている。
【0004】
前記の構造で、小容量圧縮機2と大容量圧縮機4は、室内の負荷条件に応じてそれぞれ独立的に運転させたり、2台を同時に運転させることができる。室内の負荷条件によって圧縮機2台を同時に運転させるべき場合は、小容量圧縮機2と大容量圧縮機4で圧縮した高温、高圧の冷媒は、オイル分離器12を通過しつつオイルと分離される。
オイルと分離された高温高圧の冷媒は、各々の冷媒が室外熱交換器6へ送られ、高圧の液状冷媒で凝縮された後、電子膨張弁8を通過しつつ低温且つ低圧の冷媒に変換する。その後、前記低温、低圧の冷媒は室内熱交換器10を通過しつつ気体状態の冷媒に蒸発した後、2つの毛細管14,16を通過しつつ、それぞれ第1アキュームレータ18と第2アキュームレータ20を介して再び圧縮機2,4に吸入される。
【0005】
仮に、上記構造で小容量圧縮機2と大容量圧縮機4は、暖房運転のためのヒートポンプで使用される場合には、オイル分離器12を経て四方弁(図示せず)が設けられ、吐出した冷媒を室内熱交換器10へ送り凝縮させた後、電子膨張弁8を経つつ低温低圧の冷媒に変換された後、室外熱交換器6を通過して蒸発した後、それぞれアキュームレータ18,20を介して圧縮機10,20に再吸入される。
【0006】
2台の圧縮機2,4から吐出され、オイル分離器12で冷媒と分離されたオイルは、それぞれ第1毛細管14と、第2毛細管16を通過しつつ圧力が降下した後、それぞれの圧縮機に吸入されることにより、吐出したオイルは圧縮機2,4で回収される。
【0007】
上述のように、2つの圧縮機2,4を使用する空調装置では、室内の負荷条件に従って圧縮機2,4の容量変更が可能であるため、空調装置の冷媒流量を調節するための膨張バルブとして電子膨張弁8を使用する。前記電子膨張弁8の制御は、圧縮機の起動時の起動制御と、圧縮機起動終了後の制御とで区分され、起動終了後の制御は、図面で示すように、圧縮機吸入温度センサー22と室内配管温度センサー24との温度差を一定に維持する制御方式を使用している。
【0008】
圧縮機の起動時に電子膨張弁を制御する目的は、圧縮機の初期起動時に液状冷媒の流入によって圧縮機の破損及び起動失敗を防止し、初期の非正常状態で圧縮機の吸入圧力の低下によって冷媒流量が減少して冷房能力が低減することを防止するためである。
【0009】
図3は従来の空調装置で電子膨張弁を制御する方式をグラフで示す。
図を参照すると、圧縮機の起動時に電子膨張弁のパルス値は液状の冷媒流入を最小とする値に設定して、運転時間の増加に伴って次第に電子膨張弁のパルス値を目標値に増加させる。目標値の到達時間t1をn等分に分けて、一定時間の間隔ごとに電子膨張弁のパルス値を増加させ、この際、電子膨張弁のパルス値もまた目標値と初期値との差をn等分して次第に増加させる。
【0010】
上述のように、目標値の到達時間に電子膨張弁のパルス値が目標値に到達すると、過熱度の制御スタート時間からは、過熱度制御のために電子膨張弁のパルス値が調整される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子膨張弁の制御は、図4に示すグラフで点線で示すように、圧縮機吸入圧力の低下が発生し、適正な吸入圧力に到達するまでの非正常状態の時間が増加することにより、圧縮機の起動時の初期冷房能力が減少するという問題点があった。
【0012】
そこで、本発明は、従来の圧縮機の起動時に液状の冷媒が圧縮機に流入されることに伴う圧縮機の破損及び起動失敗や、吸入圧力の低下で冷媒流量が減少することによって装置の運転初期に冷媒能力が減少することを防止するための2つの圧縮機を有する空調装置における電子膨張弁の制御方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、大容量圧縮機と小容量圧縮機とからなる空調装置の電子膨張弁を制御する方法において、圧縮機の起動後、圧縮機の運転時間が(Ts−a)に到達すると、電子膨張弁のパルス値を初期値からP1に変更する段階100と、圧縮機の運転時間が(Tm−b)に到達すると、電子膨張弁のパルス値をP1からP2に変更する段階200と、圧縮機の運転時間が(T1−c)に到達すると、電子膨張弁のパルス値をP2から目標値に変更する段階300と、圧縮機の運転時間がT2に到達した後、過熱度の制御を始まる段階400とを備えることを特徴とする。
ここで、P1=初期パルス値+小容量圧縮機の容量比(%)×目標値/100
P2=初期パルス値+大容量圧縮機の容量比(%)×目標値/100
T1=目標パルス値の到達時間、T2=過熱度制御のスタート時間
Ts=小容量圧縮機の容量比(%)×T1/100
Tm=大容量圧縮機の容量比(%)×T1/100
a:電子膨張弁の変更時間(初期値→P1)
b:電子膨張弁の開道変更時間(P1→P2)
c:電子膨張弁の開道変更時間(P2→目標値)
【0014】
また、前記本発明の制御方法は、電子膨張弁のパルス値を初期値からP1に変更する時、大容量圧縮機の容量比を使用し、電子膨張弁のパルス値をP1からP2に変更する時、小容量圧縮機の容量比を使用したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
【0016】
図1は本発明による2つの圧縮機2、4を使用する空調装置で、電子膨張弁8の制御方法に対して電子膨張弁8を開道するためのパルス値を圧縮機の起動時間に対して示すグラフである。
2台の圧縮機2、4を使用する空調装置の場合、圧縮機起動時の初期段階で電子膨張弁8のパルス初期値は、液状の冷媒が最小限にそれぞれの圧縮機2、4に流入するように選定され、設計によって装置の起動制御完了時に電子膨張弁パルスの目標値やその目標値への到達時間が定められる。
【0017】
図1を参照すると、第1段階100では、圧縮機の起動後、圧縮機の運転時間がTs−aに到達すると、電子膨張弁のパルスを初期値からP1に変更させる。ここで、Tsは目標値に至る時間T1に全体容量に対する小容量圧縮機の容量比率をかけた値であり、aは電子膨張弁のパルスが初期値からP1に変更するに所要となる時間である。P1は電子膨張弁の目標値に全体容量に対する小容量圧縮機の容量比率をかけて初期値を合わせたパルス値である。
【0018】
第2段階200では、圧縮機の運転時間がTm−bに到達すると、電子膨張弁のパルスをP1からP2に変更する。ここで、Tmは目標値の到達時間T1に大容量圧縮機の容量比率をかけた値であり、bは電子膨張弁のパルスがP1からP2に変更するに所要となる時間である。P2は電子膨張弁のパルス目標値に大容量圧縮機の容量比率をかけて初期値を合わせたパルス値である。
【0019】
第3段階300では、圧縮機の運転時間がT1−cに到達すると、電子膨張弁のパルスをP2から目標値に変更させる。ここで、cは電子膨張弁のパルスがP2から目標値に変更するに所要となる時間である。
【0020】
第4段階400では、電子膨張弁のパルスが目標値に至った後、定まった時間T2が過ぎると起動制御を終了し、加熱度制御を開始して電子膨張弁のパルスを調整する。
【0021】
上述のように、本発明の電子膨張弁の制御方法は、それぞれの圧縮機容量比率を使用して制御することにより、初期値から目標値まで至る間に2段階のパルス変更を行うようになっている。前記本発明の電子膨張弁の制御方法により制御された空調装置で、時間に伴う圧縮機吸入圧力の変化を図4に実線で表示した。
【0022】
図4を参照して、実線で示した本発明と点線で示した従来の電子膨張弁の制御時を比較すると、本発明による制御方法の適用時に初期吸入圧力がある程度減少しており、圧縮機の起動後、従来より速やかに適正な吸入圧力に到達して、最適化状態に成っていることが分かる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮機の起動時に運転時間の変化に従う電子膨張弁の開道量を小容量圧縮機と大容量圧縮機の容量比率に基づき初期値から目標値に変化させるので、圧縮機の起動時に吸入圧力の低下と冷房能力の減少を防止することができる。
尚、起動の後迅速な時間内に安定状態に達することにより、装置効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による2つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法によって電子膨張弁の開道のためのパルス値を圧縮機の機動時間に対して示すグラフである。
【図2】従来の2つの圧縮機を有する空調装置の概略的な構成図である。
【図3】2つの圧縮機を有する空調装置で、従来の電子膨張弁の制御方法による電子膨張弁の開道パルス値と圧縮機の起動時間に対するグラフである。
【図4】従来の電子膨張弁の制御方法と、本発明の電子膨張弁の制御方法とによる圧縮機の吸入圧力の変化を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
2…大容量圧縮機
4…小容量圧縮機
6…室外熱交換器
8…電子膨張弁
10…室内熱交換器
12…オイル分離器
14、16…毛細管
18,20…アキュームレータ
22,24…センサー
Claims (3)
- 大容量圧縮機と小容量圧縮機とからなる空調装置の電子膨張弁を制御する方法において、
圧縮機の起動後、圧縮機の運転時間が(Ts−a)に到達すると、電子膨張弁のパルス値を初期値からP1に変更する段階100と、
圧縮機の運転時間が(Tm−b)に到達すると、電子膨張弁のパルス値をP1からP2に変更する段階200と、
圧縮機の運転時間が(T1−c)に到達すると、電子膨張弁のパルス値をP2から目標値に変更する段階300と、
圧縮機の運転時間がT2に到達した後、過熱度の制御を始める段階400と、を備えることを特徴とする2つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法。
ここで、P1=初期パルス値+小容量圧縮機の容量比(%)×目標値/100
P2=初期パルス値+大容量圧縮機の容量比(%)×目標値/100
T1=目標パルス値の到達時間、T2=過熱度制御のスタート時間
Ts=小容量圧縮機の容量比(%)×T1/100
Tm=大容量圧縮機の容量比(%)×T1/100
a:電子膨張弁の変更時間(初期値→P1)
b:電子膨張弁の開道変更時間(P1→P2)
c:電子膨張弁の開道変更時間(P2→目標値) - 前記電子膨張弁のパルス値を初期値からP1に変更する時、大容量圧縮機の容量比を使用することを特徴とする請求項1記載の2つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法。
- 前記電子膨張弁のパルス値をP1からP2に変更する時、小容量圧縮機の容量比を使用することを特徴とする請求項1記載の2つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法。
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