JPH03134436A - 冷凍装置の運転制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、電動膨張弁の開度を過熱度に基づき制御する
ようにした冷凍装置の運転制御装置に係り、特に圧縮機
の運転可能範囲の拡大対策に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭６３−７３０５９号公報に開示
される如く、圧縮機、凝縮器、電動膨張弁及び蒸発器を
順次接続してなる冷媒回路を備えた冷凍装置において、
吸入過熱度が目標値に一致するよう電動膨張弁の開度を
調節するいわゆる過熱度制御を行うことにより、空調負
荷に対応した冷凍能力を維持しようとするものは公知の
技術である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、例えば上記冷凍装置を空気調和装置とし
た場合における暖房運転時、通常室内側の電動膨張弁は
全開となっており、冷媒は流れやすい状態となっている
が、減圧弁となる室外側の電動膨張弁を過熱度制御して
いるために、室外電動膨張弁の開度は絞られており、そ
の手前の液ラインでは、圧力が高い状態にある。そして
、過負荷運転時等で、室外側電動膨張弁の過熱度制御を
行っている間に、室内温度や外気温の上昇により高圧側
圧力が上昇すると、吸入管には液冷媒がほとんどないの
で、そのまま放置すれば高圧側圧力が一時的に上昇して
圧縮機の異常停止を招く虞れがある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、上記のような電動膨張弁の過熱度制御を行ってい
る間に、過負荷等により高圧側圧力が上昇した場合、高
圧を低圧側に逃がす手段を講することにより、圧縮機の
異常停止を有効に防止し、もって、圧縮機の運転可能範
囲の拡大を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、高圧側圧
力の過上昇時には、高圧カットを招く前に、減圧弁とな
る電動膨張弁の開度を強制的に増大させることにある。

具体的には、第１図に示すように、圧縮機（１）、凝縮
器（８又は４）、減圧弁となる電動膨張弁（５又は７）
及び蒸発器（４又は８）を順次接続してなる冷媒回路（
１１）を備えた冷凍装置を前提とする。

そして、冷凍装置の運転制御装置として、吸入冷媒の過
熱度を検出する吸入過熱度検出手段（５０）と、該吸入
過熱度検出手段（５０）の出力を受け、吸入過熱度に基
づき上記電動膨張弁（５又は７）の開度を制御する開度
制御手段（５１）とを設けるものとする。

さらに、上記冷媒回路（１１）の高圧側圧力が所定値以
上になったときを検出する高圧過上昇検出手段（Ｐｓ　
）と、該高圧過上昇検出手段（Ｐｓ　）の出力信号を受
けたときには、一定時間の間、上記開度制御手段（５１
）の制御を強制的に停止させて、上記電動膨張弁（５又
は７）の開度を現在開度よりも増大させるよう変更する
開度変更手段（５２）とを設ける構成としたものである
。

（作用） 以上の構成により、本発明では、通常運転時、開度制御
手段（５１）により、過熱度検出手段（５０）で検出さ
れる過熱度に基づき電動膨張弁（５又は７）の開度が制
御され、空調負荷に応じた能力が確保される。

その場合、電動膨張弁（５又は７）の直前では高圧状態
にあるが、電動膨張弁（５又は７）では過熱度に基づき
開度が調節されるので、例えば暖房運転時における過負
荷運転時等には、開度が絞られた状態となっており、室
内側や室外側における空気温度の上昇等で高圧側圧力が
高くなると、そのまま高圧側圧力が一時的に過上昇して
、高圧カットによる圧縮機（１）の異常停止を招く虞れ
がある。

しかし、本発明では、高圧過上昇検出手段（ＰＳ）によ
り高圧側圧力が所定値以上に上昇したときが検出される
と、その出力信号を受けて、開度変更手段（５２）によ
り、一定時間の間、上記開度制御手段（５１）の制御が
強制的に停止され、電動膨張弁（５又は７）の開度が通
常の過熱度制御時よりも増大するよう変更されるので、
高圧が低圧側に逃げることになり、高圧側圧力の一時的
な上昇による圧縮機（１）の異常停止が防止されること
になる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に基
づき説明する。

第２図は本発明の実施例に係る空気調和装置の冷媒配管
系統を示し、１台の室外ユニット（Ｘ）に対して２台の
室内ユニット（Ａ）、（Ｂ）が並列に接続されたマルチ
タイプのものである。

上記室外ユニット（Ｘ）において、（１）は圧縮機、（
２）は吐出冷媒中の油を回収するデミスタ、（３）は冷
房運転時には図中実線のごとく切換わり、暖房運転時に
は図中破線のごとく切換わる四路切換弁、（４）は２台
の室外ファン（１２ａ）、（１２ｂ）よりなる室外ファ
ン（１２）を付設し、冷房運転時には凝縮器として、暖
房運転時には蒸発器として機能する室外熱交換器、（４
ａ）は該室外熱交換器（４）の補助熱交換器、（５）は
冷房運転時には冷媒流量を調節し、暖房運転時には冷媒
を減圧する室外電動膨張弁、（９）は吸入冷媒中の液冷
媒を除去するためのアキュムレータである。

また、上記室内ユニット（Ａ）、　　（Ｂ）は同一の構
成を有しており、いずれも、冷房運転時には冷媒を減圧
し、暖房運転時には冷媒流量を調節する室内電動膨張弁
（７）と、室内ファン（１３）を付設し、冷房運転時に
は蒸発器として、暖房運転時には凝縮器として機能する
室内熱交換器（８）とをそれぞれ主要機器として備えて
いる。

そして、上記各機器（１）〜（９）は冷媒配管（１０）
により冷媒の流通可能に接続されていて、室外空気との
熱交換により得た熱（又は冷熱）を移動させて室内空気
に付与するようにした主冷媒回路（１１）が構成されて
いる。

また、図示しないが、圧縮機（１）は、相対向する２つ
のスクロールの相対的な公転により吸入した冷媒を高圧
にして吐出するようにしたスクロール機構と、該スクロ
ール機構の固定スクロールの途中に吐出冷媒の一部をバ
イパスするバイパス孔を臨ませたアンローダ機構とを内
蔵している。

そして、吐出管（１０ａ）から上記アンローダ機構のア
ンローダピストンの背圧側にキャピラリチューブ（１６
）を介して高圧を供給する高圧供給通路（１５）と、該
高圧供給通路（１５）の途中と吸入管（１０ｂ）とを開
閉弁（１８）を介して接続するアンローダ通路（１７）
とが設けられていて、開閉弁（１８）が閉じているとき
にはアンローダ機構に高圧を供給して圧縮機（１）の運
転容量を１００％のフルロードとする一方、開閉弁（１
８）が開いたときにはアンローダ機構に低圧を供給して
圧縮機（１）の運転容量を上記フルロードの５０％であ
るアンロードにするようになされている。

さらに、装置には多くのセンサ類が配置されていて、（
Ｔ　ｈｄ）は吐出管（１０ａ）に配置され、吐出管温度
を検出する吐出管センサ、（Ｔ　ｈｓ）は吸入管（１０
ｂ）に配置され、吸入管温度を検出する吸入管センサ、
（Ｔ　ｈｌ）は室外熱交換器（４）の空気吸込口に配置
され、外気温度を検出する外気温センサ、（Ｔ　ｈ２）
は室外熱交換器（４）の液管側に配置され、室外熱交換
器（４）の液管温度を検出する室外液管センサであって
、上記吸入管センサ（Ｔ　ｈｄ）で検出される吸入管温
度Ｔｓと、上記室外液管センサ（Ｔ　ｈ２）で検出され
る室外熱交換器（４）の液管温度Ｔ２との温度偏差（Ｔ
ｓ−Ｔ２）から吸入過熱度ｓｈが求められ、上記室外液
管センサ（Ｔｈｄ）及び吸入管センサ（Ｔ　ｈ２）によ
り、吸入過熱度ｓｈを検出する吸入過熱度検出手段（５
０）が構成されている。

次に、（Ｔ　ｈ３）は室内熱交換器（８）の空気吸込口
に配置され、室内空気温度を検出する室温サーモ、（Ｔ
　ｈ４）は室内熱交換器（８）の液管に配置され、室内
熱交換器（８）の液管温度を検出する室内液管センサ、
（Ｔ　ｈ５）は室内熱交換器（８）のガス管に配置され
、室内熱交換器（８）のガス管温度を検出する室内ガス
管センサ、（Ｈｐｓ）は吐出管（１０ａ）に配置され、
高圧側圧力が過上昇時に圧縮機（１）を停止させるため
の高圧圧力開閉器、（Ｌ　ｐｓ）は吸入管（１０ｂ）に
配置され、低圧側圧力が過低下したときに圧縮機（１）
を停止させるための低圧圧力開閉器、（Ｐｓ　）は吐出
管（１０ａ）に配置され、吐出圧力が所定圧力値（例え
ば２４ｋｇ／ｃＩｉ！程度の値）に達するとオン状態か
らオフ状態となって高圧側圧力が過上昇したときを検出
する高圧過上昇検出手段としての制御用圧力開閉器であ
る。上記各センサ類は、図示しないが装置の運転を制御
するコントローラに信号接続されており、各センサの信
号に応じて空気調装置の運転が制御されるようになされ
ている。

なお、図中、（１９）は上記デミスタ（２）と圧縮機（
１）の吸入管（１０ｂ）との間をキャピラリ（２０）を
介して接続し、油を戻すための油戻し配管、（２１）は
液管（１０ｃ）と吸入管（１０ｂ）との間を液冷媒のバ
イパス可能に接続するインジェクションバイパス路であ
って、該インジエクションバイパス路（２１）には、イ
ンジェクション開閉弁（２２）とキャピラリチューブ（
２３）とが液管（１０ｃ）側から順に介設されており、
低外気温度条件下における冷房運転の起動時、低圧の過
低下時には該インジェクションバイパス路（２１）を開
いて液冷媒を吸入管（１０ｂ）にバイパスすることによ
り、低圧圧力開閉器（Ｌ　ｐｓ）が作動するのを防止す
るようになされている。また、（２４）、　　（２４）
は室外ユニット（Ａ）と室中側との間の連絡配管中に介
設された閉鎖弁である。

空気調和装置の暖房運転時、圧縮機（１）から吐出され
た冷媒は各室内ユニット（Ａ）、　　（Ｂ）に分流して
各室内熱交換器（８）、　　（８）で凝縮され、合流し
て室外ユニット（Ｘ）に戻り、室外電動膨張弁（５）に
より減圧されて室外熱交換器（５）で蒸発したのち圧縮
機（１）に戻るように循環する。その場合、各室内ユニ
ット（Ａ）。

（Ｂ）の室温サーモ（Ｔ　ｈ３）で検出される室温と設
定温度との差温ΔＴの値に応じて各室内の空調状態を３
つのゾーンに分割し、各室内ユニット（Ａ）、　　（Ｂ
）の空調ゾーンの組合わせに応じて圧縮機（１）の運転
容量をフルロード、アンロード又は停止の３状態に制御
するようになされている。

ここで、暖房運転時における上記コントローラの制御内
容について、第３図のフローチャート及び第４図のタイ
ムチャートに基づき説明する。ただし、第４図（ａ）〜
（Ｃ）のタイムチャートは、制御用圧力開閉器（Ｐｓ　
）のオン・オフ状態、室内電動膨張弁（７）の開度及び
室外電動膨張弁（５）の開度の時間に対する変化をそれ
ぞれ示すものである。

まず、ステップＳ１で装置の運転中か否かを判別し、運
転中でなければステップＳ２に移行して室外電動膨張弁
（５）を閉じる。一方、運転中であればステップＳ３に
進んで、上記圧力開閉器（Ｐｓ　）がオン状態か否か、
つまり高圧側圧力が過上昇していないかどうかを判別し
、圧力開閉器（Ｐｓ　）がオンで高圧側圧力が過上昇し
ていなければ、ステップＳ４に進んで室外電動膨張弁（
５）の開度Ａを過熱度制御により調節する（第４図（ｃ
）の時刻ｔ１まで）。なお、暖房運転中であるので、各
室内電動膨張弁（７）、（７）はいずれも全開（２００
０パルス）になっている。

一方、圧力開閉器（Ｐｓ　）がオフで高圧側圧力が過上
昇しているときには（第４図（ａ）の時刻ｔ１）、ステ
ップＳ５に進んで、設定時間ｔＱ（例えば５分間程度の
時間）を有するタイマ（図示せず）がセットされていれ
ばそのままで、タイマがセットされていなければステッ
プＳ６でタイマをセットした後、それぞれステップＳ７
に進み、タイマがカウントアツプするまでは、ステップ
Ｓ８に進んで、室外電動膨張弁（５）の開度を全開（２
０００ハル：ｚ、）　Ｊ：ｔルヨウ＊ｌｔルＵＴ４図（
Ｃ）の時刻１＋）。そして、その後、ステップＳ７の判
別でタイマがカウントアツプすると、上記ステップＳ４
に移行して、室外電動膨張弁（５）の過熱度制御による
開度調節を行う（第４図（ｃ）の時刻ｔ２以降）。

上記フローにおいて、ステップＳ４により、吸入過熱度
ｓｈに基づき室外電動膨張弁（５）の開度Ａを制御する
開度制御手段（５１）が構成され、ステップＳ８により
、圧力開閉器（高圧過上昇検出手段）（Ｐｓ）の信号を
受けたときには、一定時間の間、上記開度制御手段（５
１）の制御を強制的に停止させて、室外電動膨張弁（５
）の開度を現在開度よりも開くよう変更する開度変更手
段（５２）が構成されている。

したがって、本発明では、通常運転時、開度制御手段（
５１）により、過熱度検出手段（５０）で検出される過
熱度ｓｈに基づき電動膨張弁（５又は７）の開度が制御
され、空調負荷に応じた能力が確保される。

その場合、電動膨張弁（５又は７）の直前では高圧状態
にあり、電動膨張弁（５又は７）では過熱度ｓｈに基づ
き開度が調節されるので、例えば暖房運転時における過
負荷運転時等には、室内側や室外側における空気温度の
上昇等で高圧側圧力が高くなると、そのまま高圧側圧力
か一時的に過上昇して、高圧カットによる圧縮機（１）
の異常停止を招く虞れがある。

しかし、本発明では、圧力開閉器（高圧過上昇検出手段
）（Ｐｓ）で高圧側圧力が所定値以上に上昇したときが
検出されると、その出力信号を受けて、開度変更手段（
５２）により、一定時間の間、上記開度制御手段（５１
）の制御が強制的に停止され、電動膨張弁（５又は７）
の開度が通常の過熱度制御時よりも増大するよう制御さ
れるので、高圧が低圧側に逃げることになり、高圧側圧
力の一時的な過上昇による圧縮機（１）の異常停止を可
及的に防止することができるのである。

なお、上記実施例では、高圧の過上昇時に室外電動膨張
弁（５）を全開にするようにしたが、必ずしも全開にす
る必要はなく、過熱度制御による開度値よりもある程度
増大させるようにすれば高圧を低圧側に逃がすことかで
きる。

さらに、上記実施例では、冷媒回路（１１）にレシーバ
が配置されていないが、本発明はかかる実施例に必ずし
も限定されるものではなく、レシーバが配置されていて
も、冷媒の高圧側から低圧側への逃げはある程度確保さ
れる。ただし、レシバを除いたときには、高圧側から低
圧側までの冷媒の流れがよりスムーズになされるので、
電動膨張弁（５又は７）が開かれたときに高圧の低圧側
への逃げが促進される。その場合、レシーバが配置され
ていなくても、アキュムレータ（９）によりある程度液
冷媒の貯溜機能が確保されるので、冷媒循環に支障をき
たすことはなく、よって、本発明の著効を発揮すること
ができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、冷凍装置におい
て、通常運転時は、蒸発器の減圧弁となる電動膨張弁の
開度を吸入過熱度の値に基づき制御する一方、高圧側圧
力が所定値以上に上昇したときには、電動膨張弁の開度
を過熱度制御による開度よりも増大させるようにしたの
で、高圧が低圧側に逃げて、高圧側圧力の過上昇に起因
する圧縮機の異常停止を回避することができ、よって、
信頼性の向上を図ることができる。また、そのことによ
り、圧縮機の運転可能範囲の拡大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図以下は本発明の実施例を示し、第２図は空気調和
装置の冷媒配管系統図、第３図はコントロラの制御内容
を示すフローチャート図、第４図（ａ）〜（ｃ）はそれ
ぞれ圧力開閉器、室内電動膨張弁の開度及び室外電動膨
張弁の開度の時間変化を示すタイムチャート図である。 １　　圧縮機 ４　　室外熱交換器 （蒸発器又は凝縮器） ５　　室外電動膨張弁 ７　　室内電動膨張弁 ８　　室内熱交換器 （凝縮器又は蒸発器） １１　冷媒回路 ５０　吸入過熱度検出手段 ５１　開度制御手段 ５２　開度変更手段 Ｐｓ　　圧力開閉器 （高圧過上昇検出手段） 第４ 図 １９９− 時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）、凝縮器（８又は４）、減圧弁とな
   る電動膨張弁（５又は７）及び蒸発器（４又は８）を順
   次接続してなる冷媒回路（１１）を備えた冷凍装置にお
   いて、 吸入冷媒の過熱度を検出する吸入過熱度検出手段（５０
   ）と、該吸入過熱度検出手段（５０）の出力を受け、吸
   入過熱度に基づき上記電動膨張弁（５又は７）の開度を
   制御する開度制御手段（５１）とを備えるとともに、 上記冷媒回路（１１）の高圧側圧力が所定値以上になっ
   たときを検出する高圧過上昇検出手段（Ｐｓ）と、該高
   圧過上昇検出手段（Ｐｓ）の出力信号を受けたときには
   、一定時間の間、上記開度制御手段（５１）の制御を強
   制的に停止させて、上記電動膨張弁（５又は７）の開度
   を現在開度よりも増大させるよう変更する開度変更手段
   （５２）とを備えたことを特徴とする冷凍装置の運転制
   御装置。