JPH0833247B2 - 冷凍空調装置 - Google Patents

冷凍空調装置

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JPH0833247B2
JPH0833247B2 JP63226580A JP22658088A JPH0833247B2 JP H0833247 B2 JPH0833247 B2 JP H0833247B2 JP 63226580 A JP63226580 A JP 63226580A JP 22658088 A JP22658088 A JP 22658088A JP H0833247 B2 JPH0833247 B2 JP H0833247B2
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JP
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evaporator
expansion valve
electronic expansion
refrigerant
outlet
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JP63226580A
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肇 北内
康雄 渋谷
睦典 中村
文雄 松岡
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature

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  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電子膨張弁を用いた冷凍空調装置に関する
ものである。
〔従来の技術〕 第4図は従来の冷凍空調装置の冷媒サイクルを示すブ
ロック図であり、図において、1は低圧の冷媒ガスを高
圧に変換する圧縮機、2は圧縮機1からの冷媒ガスを高
圧の冷媒液に変換する凝縮器、3は凝縮器2からの冷媒
液を過冷却するサブクールコイル、4はサブクールコイ
ル3を通過した冷媒液の通過量を調節する温度式膨張
弁、5は温度式膨張弁4を通過した冷媒液を蒸発させる
蒸発器、6はサブクールコイル3を内蔵し、蒸発器5で
蒸発した冷媒を過熱するアキュームレータ、7は蒸発器
5の出口の圧力と温度式膨張弁4の内部の圧力とを均圧
させるための均圧管、8は蒸発器5の温度を検出する感
温筒である。
次に動作について説明する。冷凍空調装置が運転開始
すると、圧縮機1で高温高圧に圧縮された冷媒ガスは凝
縮器2により放熱凝縮されて高圧の冷媒液となる。この
冷媒液はサブクールコイル3により過冷却された後、温
度式膨張弁4により絞り膨張されることにより、低圧の
飽和液と飽和ガスとが混在する二相状態となる。この二
相状態の冷媒は蒸発器5に供給され、ここで外部から吸
熱されて蒸発することにより、冷凍効果が得られる。蒸
発器5で蒸発された冷媒はアキュームレータ6に入りサ
ブクールコイル3の熱により過熱されて完全なガスとな
り、圧縮機1に送られて再び圧縮される。
一方、感温筒8で検出された蒸発器5の出口温度に相
当する飽和圧力と均圧管7を通じて得られる蒸発器5の
出口の実圧力とが温度式膨張弁4に加えられる。上記飽
和圧力と実圧力との差の圧力と温度式膨張弁4内のバネ
の圧力とが釣り合うように弁の開度が調節されることに
より、蒸発器5に供給される冷媒量が調節される。例え
ば冷凍負荷が増大すると、蒸発器5で冷媒液が完全に蒸
発し過熱度が大きくなり、このため感温筒8からの飽和
圧力が増えて温度式膨張弁4が開方向に制御される。こ
の結果、冷媒量が増えて冷凍負荷とバランスする。また
逆に冷凍負荷が減少すると、蒸発器5内での過熱度が小
さくなり、このため感温筒8からの飽和圧力が減り、温
度式膨張弁4が閉方向に制御される。この結果、冷媒量
が減って冷凍負荷とバランスする。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の冷凍空調装置は以上のように構成されているの
で、冷凍負荷の増減に対し冷媒量を調節することはでき
るが、温度式膨張弁4は機械的な圧力バランスによって
弁の開閉を調節しているため安定させるのがむずかし
く、冷凍負荷の変動に対して弁開閉の応答までの時定数
があるため、ハンチングを起こしやすいという問題点が
あった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、冷凍効果を高くするとともに、冷凍負荷の
変動に対し安定でハンチングしない冷凍空調装置を得る
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る冷凍空調装置は、温度式膨張弁に代え
て電子膨張弁を用い、この電子膨張弁を、運転開始時に
一定開度と成し、次に蒸発器の出口が二相状態のとき閉
方向に制御し、さらに過熱状態となったとき一定値だけ
開方向に制御し、以後一定となるように制御するもので
ある。
〔作用〕
この発明における電子膨張弁は、蒸発器の出口を常に
二相状態に保つように制御されることにより、動作が安
定する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図においては第4図と対応する部分には同一符号を付
して説明を省略する。9は前述した温度式膨張弁に代え
て用いられる電子膨張弁で、サブクールコイル3と蒸発
器5の入口側との間に配されている。10は蒸発器5の入
口温度を検出する温度センサ、11は蒸発器5の出口温度
を検出する温度センサ、12は温度センサ10,11で検出さ
れた温度に基づいて電子膨張弁9の開度を制御するマイ
クロコンピュータを含む制御装置である。
第2図は制御装置12の構成を示すブロック図であり、
図において、13はCPU、14は制御プログラム用のROM、15
はデータ用のRAM、16は温度センサ10,11からのアナログ
温度検出信号をディジタル信号に変換するアナログ入力
変換回路、17は電子膨張弁9を駆動する駆動回路、18は
運転信号を得るスイッチ、19は運転信号が入力されるデ
ィジタル入力変換回路、20はCPU13と他の回路とを接続
する内部バスである。
次に動作について説明する。第1図及び第2図の動作
を第3図のフローチャートと共に説明する。
先ず、スイッチ18がオンとなり、運転信号がディジタ
ル入力変換回路19に入力されると、CPU13はステップST
(1)で運転と判断し、次にその運転が運転開始直後で
あるか否かがステップST(2)で判断される。運転開始
直後はステップST(3)に進み、ここで電子膨張弁9を
一定開度P1に設定する。このP1は最大冷凍負荷でも蒸発
器5の出口の冷媒が二相状態となるような充分に大きい
値とする。次にステップST(4)により制御終了フラグ
をリセットした後、ステップST(1)に戻る。そしてス
テップST(1)を通り、ステップST(2)で運転開始直
後でないことが判断されると、ステップST(5)で制御
終了フラグの有無が判断される。制御終了フラグがリセ
ットされていれば、ステップST(6)で時間t1の経過を
待つ。このt1は上記一定開度P1の設定後、系全体が安定
するまでの時間である。時間t1が経過すると、ステップ
ST(7)で後述するステップST(9)による一定閉制御
がまだ行われていないか否かが判断され、一定閉制御が
行われていなければ、ステップST(8)に進む。ステッ
プST(8)では、蒸発器5の出口温度T2−蒸発器5の入
口温度T1=ΔTが所定値TSより小さいか否かが判断され
る。このTSは蒸発器5の出口が二相状態か過熱状態かを
判断するための値である。蒸発器5内の圧損が無ければ
TS=0であるが、通常は飽和温度換算で2〜3degの圧損
があるため、TS≒3としている。最初は上記一定開度P1
の設定により、蒸発器5の出口は二相状態となっている
ので、ΔT<TSであり、必らずステップST(9)に進
む。このステップST(9)では、運転開始後の一定開度
P1に比べて非常に小さな開度P2だけ閉方向に電子膨張弁
9が制御される。即ち、開度P→P−P2に絞られる。こ
のP2は急激にΔT≧TSとならないように変化幅を小さく
する。次にステップST(10)によりt2タイマをリセット
した後、ステップST(1)に戻る。
次にステップST(1),ST(2),ST(5),ST(6)
を通り、ステップST(7)で時間t2の経過を待つ。この
t2はステップST(9)による一定閉制御の後、系全体が
安定するまでの時間である。上記一定閉制御を行うこと
により、蒸発器5を通る冷媒量が減るため、蒸発器5の
出口は二相状態から過熱状態に移行するが、まだΔT<
TSで二相状態となっていれば、ステップST(8)からス
テップST(9),ST(10)を通ってステップST(1)に
戻る。即ち、二相状態から過熱状態となるまで一定閉制
御が繰り返し行われる。そしてステップST(8)で過熱
状態となったことが判断されると、ステップST(11)に
進み、ここで電子膨張弁9を一定値P3だけ開方向に制御
する。次にステップST(12)で制御終了フラグをセット
した後、ステップST(1)に戻る。上記P3はP3≧P2の大
きさであり、蒸発器5の出口を、初めて過熱状態になっ
た後に再度二相状態に戻すための開度の変化幅である。
従って、以後は冷凍負荷の変動があってもそのままの開
度で固定され、蒸発器5の出口が再び過熱状態とならな
いような変化幅とする。この状態が、電子膨張弁9の開
度を最適値にした状態であり、冷凍負荷の変動があって
も、蒸発器5の出口の冷媒のかわき度が変化するだけ
で、常に二相状態が保たれ、電子膨張弁9も動作しな
い。従って、ハンチングが生じることもなく、また冷凍
効果の高い状態が維持される。この状態ではステップST
(1),ST(2),ST(5),ST(1)のルーチンが繰り
返されている。また、スイッチ18がオフされて運転信号
が入力されなくなれば、CPU13は停止と判断して、ステ
ップST13により、電子膨張弁9を全閉とする。
なお、上記実施例では蒸発器5の出口の状態を検出す
る手段として、温度センサ10,11を設けたものを示した
が、温度センサ10に代えて蒸発器5の出口に圧力センサ
を設けて、直接に蒸発器5の出口の過熱状態を検出する
ようにしてもよい。その場合は、蒸発器5内の圧損を考
慮しなくてよいので、TS=0とすることができる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、冷凍空調装置に電子
膨張弁を設け、蒸発器出口の状態を、二相状態から初め
て過熱状態を検出するまで一定に閉制御を行ない、最後
に一定値P2だけ開いて再び二相状態に戻すことにより、
最適値を見つけ、以後は負荷変動があっても開度を変化
させないように構成したので、ハンチングを起す原因そ
のものが無くなると共に、蒸発器出口を常に二相状態に
保つため、冷媒側の熱伝達率の高い、即ち、冷凍効果の
最も高い状態を保持することができる効果がある。ま
た、電子膨張弁開度の最適値と、過熱状態への移行時の
電子膨張弁開度とは近似しており、過熱状態への移行後
即座に最適値に戻して一定制御できるので、運転開始か
ら最適値一定制御までの、電子膨張弁開度の変動範囲を
小さくでき、且つ短時間で最適値に収束することができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による冷凍空調装置の冷凍
サイクルを示すブロック図、第2図は同装置の制御装置
を示すブロック図、第3図は制御装置の動作を示すフロ
ーチャート、第4図は従来の冷凍空調装置の冷凍サイク
ルを示すブロック図である。 5は蒸発器、9は電子膨張弁、12は制御装置。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 文雄 神奈川県鎌倉市大船2丁目14番40号 三菱 電機株式会社商品研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−113260(JP,A) 特開 昭56−44567(JP,A) 特開 昭61−89455(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷凍サイクルにおける蒸発器の入口側に設
    けられた電子膨張弁と、運転開始時に上記電子膨張弁を
    上記蒸発器の出口の冷媒が二相状態となりうる充分に大
    きい一定開度に制御し上記蒸発器の出口の冷媒が二相状
    態のとき上記電子膨張弁を閉方向に制御し上記冷媒が二
    相状態から過熱状態になったとき上記電子膨張弁の開度
    を上記冷媒を二相状態に戻しうる一定値だけ開方向に制
    御しその後は上記電子膨張弁の開度を固定するように制
    御する制御装置とを備えた冷凍空調装置。
JP63226580A 1988-09-12 1988-09-12 冷凍空調装置 Expired - Lifetime JPH0833247B2 (ja)

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