JPH07229655A

JPH07229655A - 蒸気圧縮式冷凍機の冷媒流量制御装置

Info

Publication number: JPH07229655A
Application number: JP2040094A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawai; 毅川合; Masashi Yasuda; 昌司安田; Ryoichi Sekiya; 遼一関矢
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】蒸発器内部が複数本の冷媒配管に分岐されて
いる蒸気圧縮式冷凍機において、各分岐冷媒配管出口の
冷媒状態が均等になるように各分岐冷媒配管への冷媒流
量を制御する。【構成】各分岐冷媒配管の冷媒吐出側に夫々設けら
れ、吐出冷媒温度を検出する分岐配管用温度検出手段10
2,104と、各分岐冷媒配管の冷媒流入側に夫々設けら
れ、開閉度が調整可能な分岐配管用膨張弁101,103と、
各分岐配管用温度検出手段102,104による検出温度に基
づいて、所定時間内での各分岐冷媒配管の吐出冷媒温度
の平均値、及びバラツキを算出する分岐冷媒状態演算手
段と、分岐冷媒状態演算部により求められた各分岐冷媒
配管の吐出冷媒温度の平均値、及びバラツキに基づい
て、各分岐配管用膨張弁101,103の開閉度を制御する制
御手段と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、その内部において冷媒
配管が複数本に分岐配管されている蒸発器を有する蒸気
圧縮式冷凍機に関し、特にその分岐冷媒配管の冷媒流量
制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、室内空調に利用する蒸気圧縮式冷
凍機では、室内温度が設定温度となるように制御され、
その際、冷凍機自身が所有する冷房能力を最大限に活用
し、且つ冷凍機内部の冷媒状態を安定に保つために、冷
媒流量の制御が行われている。例えば、冷房の場合では
冷凍機が室内から熱を蒸発器の内部の冷媒に吸収せしめ
て、その熱を凝縮器から室外に放出しており、室内温度
が設定温度より高いとき圧縮機を運転し、室内温度が設
定温度より低くなったとき圧縮機の運転を停止して室内
外の熱交換を停止している。

【０００３】そして、冷凍機の冷媒流量を制御する手段
として蒸発器、及び凝縮器の間に設けられた電子膨張弁
の開閉度を制御することが行われている。このための制
御方法として、蒸発器出口における過熱度が制御目標値
に収束するように電子膨張弁の開閉度制御する過熱度制
御など種々存在する。以下に、この従来の過熱度制御を
行わせた蒸気圧縮式冷凍機について、以下に具体的に説
明する。

【０００４】図６に、蒸気圧縮式冷凍機の冷媒回路の概
念図を示す。１は室内熱交換器、２は室外熱交換器、３
は圧縮機、４は電子膨張弁であり、電子膨張弁４は例え
ばステッピングモータにより電動式でその開閉度が調整
可能となっている。５は室外機、６は室内機である。室
外機５と室内機６の内部の実線７は、冷媒が内部を移動
する冷媒配管を示しており、点線８はその冷媒配管の内
で特に室外機５と室内機６とを接続するための配管を示
している。９は室内熱交換器１、及び室外熱交換器２と
の間に冷媒配管７を介して接続される圧縮機３の接続を
運転状態に応じて切り換える四方弁である。従って、四
方弁９の切り換えにより冷房運転時には、室内熱交換器
１から四方弁９、圧縮機３、四方弁９、室外熱交換器２
の順に冷媒が流れるように接続され、暖房運転時には、
室外熱交換器２から四方弁９、圧縮機３、四方弁９、室
内熱交換器１の順に冷媒が流れるように接続されてい
る。ここで、この図は冷房運転の場合を示しており、冷
媒は配管の中を図示矢印の方向に流れている。

【０００５】そして、冷房運転時には、室内熱交換器１
は蒸発器として、室外熱交換器２は凝縮器として動作
し、暖房運転時にはその逆となる。10は冷房運転時に蒸
発器として動作する室内熱交換器１の冷媒流入側に設け
られたサーミスタからなる第１温度検出手段、11は冷房
運転時の室内熱交換器１の冷媒吐出側に設けられたサー
ミスタからなる第２温度検出手段、12は暖房運転時に蒸
発器として動作する室外熱交換器２の冷媒流入側に設け
られたサーミスタからなる第３温度検出手段、13は暖房
運転時の室外熱交換器２の冷媒吐出側に設けられたサー
ミスタからなる第４温度検出手段である。

【０００６】従って、冷房運転時には第１、第２温度検
出手段10，11により、蒸発器として動作する室内熱交換
器１出口の冷媒の過熱度を算出している。一般に、過熱
度とは冷媒の飽和蒸気温度からの温度上昇分を指すが、
通常動作中では蒸発器の冷媒流入側の冷媒温度が飽和蒸
気温度から略一定温度低い値を有するため、蒸発器の前
後での冷媒温度を検出し、その温度差に基づいて蒸発器
出口における過熱度を算出している。同様に、暖房運転
時には第３、第４温度検出手段12，13により、蒸発器と
して動作する室外熱交換器２出口の冷媒の過熱度を算出
している。

【０００７】図７に、蒸発器内部における理想的な冷媒
温度変化図を示す。ここで、横軸は蒸発器内部に配設さ
れている冷媒配管の冷媒流入口からの距離、縦軸はその
距離に位置する冷媒の温度を示している。図から分かる
ように、冷媒温度は冷媒が外気から熱を奪うことによ
り、冷媒流入口から離れるに連れ徐々に上昇し（図中ａ
領域）、冷媒温度が変化しない状態（図中ｂ領域）を経
た後、蒸発器の冷媒吐出口まで冷媒温度が再び上昇する
（図中ｃ領域）。

【０００８】即ち、図中ａ領域では、冷媒が液体状態の
ままで温度上昇しており、その圧力下での飽和蒸気温度
に達すると、図中ｂ領域に示すように温度上昇せず、液
体から気体への蒸発が行われ、冷媒として気体状態のも
のと液体状態のものが混ざりあった気液２相状態とな
る。そして、冷媒がすべて気体状態となると、図中ｃ領
域に示すように再び冷媒温度が上昇することになる。こ
こで、蒸発器出口での冷媒吐出温度が飽和蒸気温度より
高い場合、即ち蒸発器出口で冷媒が完全に気体状態にな
っていることを、一般に過熱度がとれているいう。

【０００９】そして、過熱度制御では、蒸発器出口にお
ける過熱度が、冷凍機自身が所有する冷凍能力を最大限
に活用し、且つ冷凍機内部の冷媒状態を最も安定に保つ
ことになる制御目標値に収束するように、電子膨張弁４
の開閉度を制御し、冷媒循環による熱交換動作を行わせ
ている。

【００１０】また、従来の蒸気圧縮式冷凍機では、外気
に触れる配管表面積を大きくし、外気と冷媒との熱交換
効率を向上させるため、蒸発器を、その蒸発器の前後で
１本であった冷媒配管が内部で複数本の冷媒配管に分岐
され、個々の冷媒配管をジグザクに配設させた構造とし
ている。図８に、冷房運転時に蒸発器として動作する室
内熱交換器１内部の概略構造図を示す。尚、図８では冷
房運転時に室内熱交換器１の冷媒流入口72で１本であっ
た冷媒配管７が、４本の冷媒配管71に分かれ、冷媒吐出
口73でまた１本の冷媒配管７に戻る構成とした場合を表
している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そして、従来の蒸気圧
縮式冷凍機では、蒸発器がその内部にて分岐配管されて
いるか否かに関係なく、蒸発器の前後での冷媒温度差に
より過熱度を検出し、その過熱度が制御目標値となるよ
うに電子膨張弁４の開閉度を制御している。

【００１２】このため、蒸発器の内部が複数本の冷媒配
管71に分岐されている（以下、分岐冷媒配管と略記す
る）場合には、全ての冷媒配管71が夫々の出口で均等に
過熱度がとれている状態とはならず、場合によっては複
数本の分岐冷媒配管71のいずれかが過熱度がとれていな
い、即ち分岐冷媒配管71出口の冷媒が気液２相状態とな
る虞れがあった。このため、蒸発器において有効な熱交
換が行われず、冷凍機の設計上の能力を有効に活用でき
ない虞れがあった。

【００１３】また、この解決のために、従来は全ての分
岐冷媒配管71が均等な過熱度となるように製造時に調整
していたが、製造時における個々の製品のバラツキが存
在するため、完全には上記問題を解決することができな
かった。

【００１４】従って、蒸発器の内部が複数本の分岐冷媒
配管に分岐されている場合には、電子膨張弁の制御によ
り蒸発器の前後では過熱度が制御目標値に制御されてい
るにも係わらず、蒸発器内部での各分岐冷媒配管出口の
冷媒状態が異なり、結果的には冷凍機の設計上の能力を
有効に活用されていなかった。

【００１５】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
であって、内部が複数本の冷媒配管に分岐されている蒸
発器を有する蒸気圧縮式冷凍機において、各分岐冷媒配
管出口の冷媒状態が均等になるように各分岐冷媒配管へ
の冷媒流量を制御し、冷凍機の設計上の能力を有効に活
用する蒸気圧縮式冷凍機を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、蒸発器の内部
が複数本の分岐冷媒配管に分岐されている蒸気圧縮式冷
凍機において、各分岐冷媒配管の冷媒吐出側に夫々設け
られ、吐出冷媒温度を検出する分岐配管用温度検出手段
と、各分岐冷媒配管の冷媒流入側に夫々設けられ、開閉
度が調整可能な分岐配管用膨張弁と、各分岐配管用温度
検出手段による検出温度に基づいて、所定時間内での各
分岐冷媒配管の吐出冷媒温度の平均値、及びバラツキを
算出する分岐冷媒状態演算手段と、分岐冷媒状態演算部
により求められた各分岐冷媒配管の吐出冷媒温度の平均
値、及びバラツキに基づいて、各分岐配管用膨張弁の開
閉度を制御する制御手段と、を備えている。

【００１７】また、開閉度が調整可能な電子膨張弁と、
蒸発器の冷媒流入側、及び吐出側に夫々設けられた温度
検出手段と、温度検出手段の検出温度に基づいて、前記
蒸発器出口の過熱度を算出する過熱度算出手段と、を備
え、過熱度算出手段により求められた過熱度に基づい
て、電子膨張弁の開閉度を制御すると共に、分岐冷媒状
態演算部により求められた各分岐冷媒配管の吐出冷媒温
度の平均値、及びバラツキに基づいて、各分岐配管用膨
張弁の開閉度を夫々制御する構成にしてもよい。

【００１８】更に、制御手段による電子膨張弁の開閉度
制御によって、所定時間内での過熱度のバラツキが一定
範囲内となった後に、各分岐配管用膨張弁の開閉度制御
を行う構成にしてもよい。

【００１９】そして、この各分岐配管用膨張弁の開閉度
制御を、過熱度のバラツキが１〜３℃の範囲内となった
後に行う構成にしてもよい。

【００２０】更に加えて、制御手段の実行を蒸気圧縮式
冷凍機を運転開始後、所定時間経過後に開始させる構成
にしてもよい。

【００２１】

【作用】本発明によれば、各分岐冷媒配管の吐出冷媒温
度の平均値、及びバラツキに基づいて各分岐配管用膨張
弁の開閉度を制御するので、各分岐冷媒配管出口の冷媒
状態が均等になるように各分岐冷媒配管への冷媒流量が
制御される。

【００２２】また、蒸発器出口の過熱度に基づいて電子
膨張弁の開閉度を制御し、且つ各分岐配管用膨張弁の開
閉度制御する場合には、過熱度制御による蒸発器での有
効な熱交換が行われる。

【００２３】更に、電子膨張弁の開閉度制御によって、
所定時間内での過熱度のバラツキが一定範囲内となった
後に、各分岐配管用膨張弁の開閉度制御を行う場合に
は、過熱度制御による蒸発器の冷媒流量制御を安定状態
とした後に、各分岐配管用膨張弁の開閉度制御が行われ
る。

【００２４】更に加えて、蒸気圧縮式冷凍機を運転開始
後、所定時間経過後に電子膨張弁の開閉度制御、及び各
分岐配管用膨張弁の開閉度制御させた場合には、循環冷
媒の状態が安定させた後に冷媒流量制御が行われる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の蒸気圧縮式冷凍機について、
その一実施例を示す図面に基づいて説明する。尚、蒸気
圧縮式冷凍機の冷媒回路の概念図は上述の従来例（図
６）と同じ構成である。

【００２６】図１は、冷房運転時に蒸発器として動作す
る室内熱交換器１内部の概略構造図を示す。尚、上述の
従来例（図８）と同じ構成部分については、同一符号を
付している。

【００２７】101は、蒸発器として動作時の４本の分岐
冷媒配管71の夫々の冷媒流入口に設けられ、ステッピン
グモータにより電動式でその開閉度を調整し、各分岐冷
媒配管71の冷媒流量を可変させる室内分岐配管用膨張
弁、102は分岐冷媒配管71の夫々の冷媒吐出口に設けら
れ、吐出冷媒の温度を検出するサーミスタからなる室内
分岐配管用温度検出手段である。従って、４個の室内分
岐配管用温度検出手段102により夫々の分岐冷媒配管71
の吐出冷媒温度が検出され、第１温度検出手段10との温
度差に基づいて冷房運転時の各分岐冷媒配管71出口の過
熱度が算出可能となる。

【００２８】また、図２に示すように、暖房運転時に蒸
発器として動作する室外熱交換器２についても、その内
部に上記室内熱交換器１と同様に、室外分岐配管用膨張
弁103、及び室外分岐配管用温度検出手段104が４本の各
分岐冷媒配管74に夫々設けられた構成となっている。従
って、４個の室外分岐配管用温度検出手段104、及び第
３温度検出手段12との温度差に基づいて暖房運転時の各
分岐冷媒配管74出口の過熱度が算出可能となる。

【００２９】図３は本発明の冷媒流量制御を行うための
概略構成ブロック図である。

【００３０】図において、201は第１〜第４温度検出手
段10〜13、室内分岐配管用温度検出手段102、及び室外
分岐配管用温度検出手段104において検出された冷媒温
度が供給され、後述するように蒸発器出口の過熱度、及
び各分岐冷媒配管出口の冷媒温度に基づいて、電子膨張
弁４、室内分岐配管用膨張弁101、及び室外分岐配管用
膨張弁103の開閉度を制御する制御部である。

【００３１】202は所定時間毎（本実施例では10秒毎）
に制御部201にタイミング信号を出力するタイミング信
号発生部、203は制御部201からの指令に従い、室内分岐
配管用温度検出手段102、又は室外分岐配管用温度検出
手段104において検出された各分岐冷媒配管出口温度の
一定時間分（本実施例では５分間）の温度データを記憶
させる温度データ記憶部である。

【００３２】204は制御部201からの指令に従い、温度デ
ータ記憶部203に記憶された過去５分間の検出温度デー
タＴij（ｉ＝１〜４，ｊ＝１〜30）に基づいて、各分岐
冷媒配管出口温度Ｔijの平均値Ｍi、及び分散値Ｄiを算
出する分岐冷媒状態演算部である。

【００３３】205は制御部201からの指令に従い、第１〜
第４温度検出手段10〜13による検出冷媒温度に基づいて
蒸発器出口での過熱度を算出する過熱度算出手段、206
は過熱度算出手段205で求められた過熱度の一定時間分
（本実施例では５分間）の過熱度データを記憶させる過
熱度データ記憶部である。

【００３４】207は制御部201に接続されたＲＯＭであ
り、制御部201はＲＯＭ207に格納されたプログラムに基
づいて、電子膨張弁４、室内分岐配管用膨張弁101、室
外分岐配管用膨張弁103等を制御している。

【００３５】ここで、電子膨張弁４、室内分岐配管用膨
張弁101、及び室外分岐配管用膨張弁103は、制御部201
からの制御パルスにより、その開閉度が夫々調整可能と
なっており、本実施例では完全閉状態での開閉度を０、
完全開状態での開閉度を200とし、その間の開閉度を200
ステップ分割した値で制御されており、初期値として10
0ステップに設定されている。

【００３６】また、制御部201では、冷房運転時か暖房
運転時かを判断し、タイミング信号発生部202からの入
力信号に基づいて、冷房運転時には各室内分岐配管用温
度検出手段102において検出された冷媒温度を各分岐冷
媒配管出口温度Ｔijとして温度データ記憶部203に格納
させ、暖房運転時には各室外分岐配管用温度検出手段10
4において検出された冷媒温度を各分岐冷媒配管出口温
度Ｔijとして温度データ記憶部203に格納させている。

【００３７】尚、分岐冷媒状態演算部204では、下記に
示す数式に従い温度データ記憶部203に格納されている
データに基づいて、各分岐冷媒配管出口温度Ｔijの平均
値Ｍi、及び分散値Ｄiを算出している。従って、これに
より各分岐冷媒配管出口温度の冷媒状態が検出されるこ
とになる。

【００３８】

【数１】

【００３９】ここで、各分岐冷媒配管出口温度Ｔijの平
均値Ｍi、及び分散値Ｄiに基づく冷媒状態検出について
説明する。

【００４０】上述したように、蒸発器の分岐冷媒配管出
口では冷媒が図７に示す気液２相状態（図中ｂ領域）、
若しくは気体状態（図中ｃ領域）となるが、各分岐冷媒
配管出口の冷媒が気体状態であれば、各分岐冷媒配管出
口温度Ｔijの平均値Ｍiから全ての分岐冷媒配管出口の
冷媒状態が検出でき、各分岐冷媒配管の冷媒流量状態を
把握することが可能となる。

【００４１】一方、各分岐冷媒配管出口の冷媒が気液２
相状態の場合には、図７ｂ領域に示すように分岐冷媒配
管出口での冷媒温度が殆ど変化しないため、どの分岐冷
媒配管の冷媒流量が多いのか、或るいは少ないのか冷媒
温度からは分からない。

【００４２】しかし、気液２相状態の場合には、冷媒中
の液体の混合比率が大きいほど冷媒温度のバラツキ、即
ち分散値が大きくなっている。これは、冷媒中の液体粒
子が気体粒子に比べて温度のバラツキが大きくなるため
であると考えられる。

【００４３】従って、気液２相状態の場合には、冷媒中
の液体の混合比率が小さくなるほど、即ち図７ｂ領域の
右側方向へ冷媒状態が移行するに従い各分岐冷媒配管出
口温度Ｔijの分散値Ｄiが小さくなるので、各分岐冷媒
配管出口の分散値Ｄiから冷媒流量の状態を検出するこ
とが可能となる。

【００４４】次に、以上の構成による本発明の冷媒流量
制御の動作について図４のメインルーチン、及び図５の
サブルーチンにより説明する。

【００４５】図４において、先ず冷凍機が現在、冷房運
転設定されているか暖房運転設定されているかを判断
し、設定運転モードにて冷凍機の運転を開始させる（Ｓ
１）。

【００４６】そして、冷凍機が冷房運転時の場合には蒸
発器として動作する室内熱交換器１を、暖房運転時の場
合には蒸発器として動作する室外熱交換器２を温度検出
対象とし（ステップＳ３）、次のステップＳ５に進む。
尚、以下のステップでは、室内熱交換器１を温度検出対
象とする冷房運転時の場合について説明する。

【００４７】ステップＳ５では、10秒間隔でタイミング
信号を出力するタイミング信号発生部202の起動を開始
させ、次のステップＳ７にて、タイミング信号発生部20
2からタイミング信号が新たに60個入力されたか、即ち1
0分間経過したがどうか判断し次に進む。

【００４８】ここで、ステップＳ７において冷凍機を10
分間動作させた後、次のステップに進ませているのは、
冷媒状態が不安定である冷凍機の動作開始直後に冷媒流
量制御を行わせないためである。これにより、より正確
な冷媒流量制御が可能となる。

【００４９】次のステップＳ９では、第１、第２温度検
出手段10，11により検出された検出温度に基づいて、蒸
発器の過熱度SH（SH＝t₂−t₁，t₁；第１温度検出手段10
による検出温度，t₂；第２温度検出手段11による検出温
度）を算出し、目標過熱度SH _T（本実施例では、SH_Tを４
℃に設定している）との偏差ｅ（＝SH_T−SH）を求め
る。尚、暖房運転時には、室外熱交換器２が蒸発器とし
て動作するため、蒸発器の過熱度SH₀は第３、第４温度
検出手段12，13による検出温度差t₄−t₃（t₃；第３温度
検出手段12による検出温度，t₄；第４温度検出手段13に
よる検出温度）として求められる。

【００５０】次に、偏差ｅ₀として偏差ｅを設定し（Ｓ1
1）、タイミング信号発生部202からタイミング信号が新
たに３個入力されたか、即ち30秒経過したかどうか判断
し次に進む（Ｓ13）。

【００５１】そして、次のステップＳ15では、蒸発器の
過熱度制御を行い、ステップＳ17に進む。このステップ
Ｓ15では、具体的には上記ステップＳ９と同様の方法に
より、第１，第２温度検出手段10，11により検出された
検出温度に基づいて、現在の蒸発器の過熱度SHと、目標
過熱度SH_Tとの偏差ｅを求め、偏差ｅ₀と現在の偏差ｅと
の変化量de（＝ｅ−ｅ₀）に基づいて電子膨張弁４の弁
操作量dvを決定し、その決定された弁操作量dvにより電
子膨張弁４を駆動する。ここで、弁操作量dvは下記のル
ールに従って算出している。

【００５２】偏差ｅが正の場合には弁操作量dv＝−１
に設定し、電子膨張弁４の開閉度を小さくし、偏差ｅが
負の場合には弁操作量dv＝１に設定し、電子膨張弁４の
開閉度を大きくする。

【００５３】偏差ｅが正で変化量deが負の場合、又は
偏差ｅが負で変化量deが正の場合、即ち過熱度SHが目標
過熱度SH_Tへの収束方向に変化している場合には、弁操
作量dv＝０に設定し、電子膨張弁４の開閉度を変更しな
い。

【００５４】そして、次のステップS17では、過熱度SH
を過熱度データとして過熱度データ記憶部205に格納
し、次のステップＳ19に進む。

【００５５】ステップＳ19では、過熱度データ記憶部20
5に過去５分間の過熱度データが格納されたかどうか、
即ち過去10個分の過熱度データが格納されたかどうか判
断し、YESの場合には次のステップＳ21に進み、NOの場
合にはステップＳ11に戻る。

【００５６】次のステップＳ21では、過熱度データ記憶
部205に格納されている過去５分間の過熱度データを読
み出し、そのバラツキが一定以上（本実施例では、３℃
に設定している）かどうか判断し、YESの場合にはステ
ップＳ11に戻り、NOの場合には次のステップＳ23に進
み、後述する蒸発器内部の各分岐冷媒配管Ｌi（ｉ＝１
〜４）の冷媒流量調整サブルーチンを実行させる。尚、
この場合のバラツキの設定値としては１〜３℃の範囲内
であれば、その他の値であっても構わない。

【００５７】ここで、蒸発器の過熱度データの経時的変
化が所定範囲以内の場合にのみ、各分岐冷媒配管Ｌiの
冷媒流量調整を行わせているのは、電子膨張弁４の開閉
度制御による蒸発器の冷媒流量制御が安定状態として、
蒸発器内部の各分岐冷媒配管Ｌiの冷媒流量調整を行
い、迅速、且つ正確に各分岐冷媒配管出口の冷媒状態を
均等に制御するためである。

【００５８】そして、次のステップＳ25では、上記ステ
ップＳ15と同様の蒸発器の過熱度制御を行い、ステップ
Ｓ27に進む。

【００５９】ステップＳ27では、冷凍機の運転停止指令
が入力されたかどうか判断し、YESの場合には冷凍機の
運転を停止させ、NOの場合にはステップＳ29に進む。

【００６０】ステップＳ29では、タイミング信号発生部
202からタイミング信号が新たに12個入力されたか、即
ち２分間経過したかどうか判断しステップＳ25に戻り、
再び蒸発器の過熱度制御を行わせる。

【００６１】次に、上記ステップＳ23で実行する冷媒流
量調整サブルーチンの内容について、図５に従い説明す
る。

【００６２】先ず、タイミング信号発生部202からのタ
イミング信号入力毎に室内分岐配管用温度検出手段102
により各分岐冷媒配管Ｌiの吐出冷媒の温度Ｔij（i＝１
〜４，ｊ＝１〜30）を検出し、一定時間（本実施例では
５分間）の検出温度データを温度データ記憶部203に格
納する（Ｓ101）。

【００６３】次に、温度データ記憶部203に格納されて
いる検出温度データＴijを読み出し、分岐冷媒状態演算
部204にて各分岐冷媒配管Ｌiの吐出冷媒温度の平均値Ｍ
i、及び分散値Ｄiを算出し、その結果を温度データ記憶
部203に格納する（Ｓ103）。

【００６４】そして、次のステップＳ105では各分岐冷
媒配管Ｌiの平均値Ｍiのバラツキが所定範囲内（本実施
例では１℃としている）にあるかどうか、即ち各分岐冷
媒配管Ｌiの吐出冷媒が気液２相状態にあるかどうか判
断し、YESの場合にはステップＳ107に進み、NOの場合に
はステップＳ113に進む。

【００６５】ステップＳ107では、各分岐冷媒配管Ｌiの
分散値Ｄiのバラツキが所定範囲内（本実施例では１と
している）にあるかどうか、即ち各分岐冷媒配管Ｌiの
吐出冷媒の冷媒状態が均等になっているかどうか判断
し、YESの場合には図４に示すメインルーチン（ステッ
プＳ25）に戻り、NOの場合にはステップＳ109に進む。

【００６６】ステップＳ109では、２番目に小さい分散
値Ｄiを有する分岐冷媒配管Ｌiを標準分岐冷媒配管Ｌi₀
とし、ステップＳ111に進む。

【００６７】ステップＳ111では、標準分岐冷媒配管以
外の３本の分岐冷媒配管に設けられた各室内分岐配管用
膨張弁101の弁操作量dv₁を決定し、その決定された各弁
操作量dv₁により各室内分岐配管用膨張弁101を駆動し、
ステップＳ101に戻る。

【００６８】ここで、弁操作量dv₁は、分散値Ｄiが標準
分散値Ｄi₀より大きい場合には弁操作量dv₁＝−１に設
定し、各室内分岐配管用膨張弁101の開閉度を小さく
し、小さい場合には弁操作量dv₁＝１に設定し、各室内
分岐配管用膨張弁101の開閉度を大きくする。

【００６９】一方、ステップＳ113では、２番目に大き
い平均値Ｍiを有する分岐冷媒配管Ｌiを標準分岐冷媒配
管Ｌi₀とし、ステップＳ115に進む。

【００７０】ステップＳ115では、標準分岐冷媒配管以
外の３本の分岐冷媒配管に設けられた各室内分岐配管用
膨張弁101の弁操作量dv₂を決定し、その決定された各弁
操作量dv₂により各室内分岐配管用膨張弁101を駆動し、
ステップＳ101に戻る。

【００７１】ここで、弁操作量dv₂は平均値Ｍiが標準平
均値Ｍi₀より小さい場合には弁操作量dv₂＝−１に設定
し、各室内分岐配管用膨張弁101の開閉度を小さくし、
大きい場合には弁操作量dv₂＝１に設定し、各室内分岐
配管用膨張弁101の開閉度を大きくする。

【００７２】以上の動作を実行させることにより、蒸発
機内部の各分岐冷媒配管出口の冷媒状態が均等になるよ
うに各分岐冷媒配管への冷媒流量が制御され、且つ全て
の各分岐冷媒配管出口で均等に過熱度がとれるように制
御されることになる。

【００７３】尚、上記実施例では、過熱度制御を行わせ
た蒸気圧縮式冷凍機について説明したが、この他の冷媒
流量制御を行わせた場合、例えば、上記図６において四
方弁９出口での冷媒温度が目標温度となるように電子膨
張弁４の開閉度を調整する四方弁出口温度制御を行わせ
た蒸気圧縮式冷凍機についても本発明を適用することが
できる。

【００７４】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、各分岐冷
媒配管の吐出冷媒温度の平均値、及びバラツキに基づい
て各分岐配管用膨張弁の開閉度を制御するので、各分岐
冷媒配管出口の冷媒状態が均等になるように各分岐冷媒
配管への冷媒流量が制御され、冷凍機の設計上の能力を
有効に活用することができる。

【００７５】また、蒸発器出口の過熱度に基づいて電子
膨張弁の開閉度を制御し、且つ各分岐配管用膨張弁の開
閉度制御することにより、過熱度制御による蒸発器での
有効な熱交換を行うことが可能となる。

【００７６】更に、電子膨張弁の開閉度制御によって、
所定時間内での過熱度のバラツキが一定範囲内となった
後に、各分岐配管用膨張弁の開閉度制御を行うことによ
り、過熱度制御による蒸発器の冷媒流量制御を安定状態
とした後に、各分岐配管用膨張弁の開閉度制御が行わ
れ、迅速、且つ正確に各分岐冷媒配管出口の冷媒状態を
均等に制御することが可能となる。

【００７７】更に加えて、蒸気圧縮式冷凍機を運転開始
後、所定時間経過後に電子膨張弁の開閉度制御、及び各
分岐配管用膨張弁の開閉度制御することにより、循環冷
媒の状態が安定させた後に冷媒流量制御が行われ、正確
な冷媒流量制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸気圧縮式冷凍機の蒸発器として動作
する室内熱交換器内部の概略構造図である。

【図２】本発明の蒸気圧縮式冷凍機の蒸発器として動作
する室外熱交換器内部の概略構造図である。

【図３】本発明の冷媒流量制御を行うための概略構成ブ
ロック図である。

【図４】本発明の冷媒流量制御の動作を説明するメイン
ルーチンである。

【図５】図３実施例の蒸発器内部の各分岐冷媒配管の冷
媒流量調整の動作を説明するサブルーチンである。

【図６】蒸気圧縮式冷凍機の冷媒回路の概念図である。

【図７】蒸発器内部における理想的な冷媒温度変化図で
ある。

【図８】従来の蒸気圧縮式冷凍機の蒸発器として動作す
る室内熱交換器内部の概略構造図である。

【符号の説明】

１室内熱交換器２室外熱交換器３圧縮機４電子膨張弁５室外機６室内機７冷媒配管８配管９四方弁 10 第１温度検出手段 11 第２温度検出手段 12 第３温度検出手段 13 第４温度検出手段 101 室内分岐配管用膨張弁 102 室内分岐配管用温度検出手段 103 室外分岐配管用膨張弁 104 室外分岐配管用温度検出手段 201 制御部 202 タイミング信号発生部 203 温度データ記憶部 204 分岐冷媒状態演算部 205 過熱度算出手段 206 過熱度データ記憶部 207 ＲＯＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機と、凝縮器と、内部が複数本の分岐
冷媒配管に分岐されている蒸発器とが冷媒配管により接
続された蒸気圧縮式冷凍機において、前記各分岐冷媒配管の冷媒吐出側に夫々設けられ、吐出
冷媒温度を検出する分岐配管用温度検出手段と、前記各分岐冷媒配管の冷媒流入側に夫々設けられ、開閉
度が調整可能な分岐配管用膨張弁と、前記各分岐配管用温度検出手段による検出温度に基づい
て、所定時間内での前記各分岐冷媒配管の吐出冷媒温度
の平均値、及びバラツキを算出する分岐冷媒状態演算手
段と、該分岐冷媒状態演算部により求められた前記各分岐冷媒
配管の吐出冷媒温度の平均値、及びバラツキに基づい
て、前記各分岐配管用膨張弁の開閉度を制御する制御手
段と、を備えていることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機
の冷媒流量制御装置。
【請求項２】圧縮機と、凝縮器と、開閉度が調整可能な
電子膨張弁と、内部が複数本の分岐冷媒配管に分岐され
ている蒸発器とが冷媒配管により接続された蒸気圧縮式
冷凍機において、前記蒸発器の冷媒流入側、及び吐出側に夫々設けられた
温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度に基づいて、前記蒸発器出口
の過熱度を算出する過熱度算出手段と、前記各分岐冷媒配管の冷媒吐出側に夫々設けられ、吐出
冷媒温度を検出する分岐配管用温度検出手段と、前記各分岐冷媒配管の冷媒流入側に夫々設けられ、開閉
度が調整可能な分岐配管用膨張弁と、前記各分岐配管用温度検出手段による検出温度に基づい
て、所定時間内での前記各分岐冷媒配管の吐出冷媒温度
の平均値、及びバラツキを算出する分岐冷媒状態演算部
と、前記過熱度算出手段により求められた過熱度に基づい
て、前記電子膨張弁の開閉度を制御すると共に、前記分
岐冷媒状態演算部により求められた前記各分岐冷媒配管
の吐出冷媒温度の平均値、及びバラツキに基づいて、前
記各分岐配管用膨張弁の開閉度を夫々制御する制御手段
と、を備えていることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機の
冷媒流量制御装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記電子膨張弁の開閉度
制御によって、所定時間内での前記過熱度のバラツキが
一定範囲内となった後に、前記各分岐配管用膨張弁の開
閉度制御を行うことを特徴とする請求項１または２記載
の蒸気圧縮式冷凍機の冷媒流量制御装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記電子膨張弁の開閉度
制御によって、所定時間内での前記過熱度のバラツキが
１〜３℃の範囲内となった後に、前記各分岐配管用膨張
弁の開閉度制御を行うことを特徴とする請求項３記載の
蒸気圧縮式冷凍機の冷媒流量制御装置。
【請求項５】前記制御手段は、蒸気圧縮式冷凍機を運転
開始させ、所定時間経過後に実行することを特徴とする
請求項１ないし３記載の蒸気圧縮式冷凍機の冷媒流量制
御装置。