JPS6189455A - 冷凍サイクルにおける冷媒流量制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、冷凍サイクルにおける冷媒流量制御装置に係
シ、特に冷凍空調装置全般に用いられる電動式膨脹弁の
絞り量を、あらかじめ設定した制御手順に従って制御す
るのに好適な、冷凍サイクルにおける耐媒障重制岬装置
に関すΦものである〔発明の背景〕 圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を冷媒流路で接続し
て冷凍サイクルを構成している冷ｆＬ窒調装置において
、前記膨張手段として、電気信号によって絞り量゛が調
節可能な電動式膨脹弁を用いているものでぼ、蒸発ｇ＃
ｌｆｊ口部おるいは圧４機人口部の冷謀温就すなわち冷
媒過熱産金サーミスタなどの温度センサで検出して、そ
の過熱度が一足となる工すに′＃を動式膨張弁の絞り量
ｒ調節しているこのような装置においては、定常運転時
には良好な制御が行えるが、圧縮機始動時などの急速な
過渡状態に対しては、温度上／すの偵知遅れなどに工９
′１ｍ式膨張弁の制゛圓が冷凍サイクルの変化に追従で
きず、蒸発器出口部あるいは圧縮機人口部の冷媒過熱度
が過大となり、冷凍サイクルの立上り時間が長くなって
いた。　　　　　−このような過渡状態に対する膨張弁
制御の手段が、特開昭！Ｊ６−４４５６６号公報に開示
されている。

当該公報によれば、凝縮器入口部ないし中間部にも温度
センサを設け、＃！ａａ度ｔ＋！ｔｔ出して、圧縮機の
始動から凝縮温度が所定値に達す／）までは膨張弁開度
を全開にし、その後過熱度制御盆行う方法が記載さｎて
いる。

これによると、圧縮機始動時の過渡状！１４かり定常状
態への移行が円滑に行われるという優れた効果を奏する
ものであるが、制御段階の切換えのタイミング１こ凝縮
温度を用いているため、蒸発器出口部では過熱度が過大
となったシ液戻ジ状態となる場合がめる。

また、一般に、膨張弁の最大開度と定常状態での最適開
度が大きく異なる場合には、定常制御に切換えたのち設
定した過熱度に制御されるまでに時間を安するという問
題がめった。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、圧縮機の始動直後、蒸発器Ｙこ流入する
冷媒量を多くシ、蒸発器の機能を有効に活用することに
よって冷凍サイクルの立上シ時間を短くすることの可能
な冷凍サイクルにおける冷媒流量制御装置の提供を、そ
の目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る冷凍サイクルにおける冷媒流量制御装置の
構成は、圧縮機、凝縮器、電気信号によって絞り量が調
節可能な電動式膨脹弁および蒸発器を冷媒流路で接続し
て冷凍サイクルを構成し、前記蒸発器の冷媒蒸発温度を
検出する第１の温度センサと、前記蒸発器出口部あるい
は前記圧縮機人口部の冷媒温度を検出する第９の温度セ
ンサとｔ設けるとともに、前記圧縮機始動時には一定時
間前記電動式膨脹弁の絞９ｔを最小とし、その後、段階
的にその絞９ｆｔ−増加させ、あらかじめ設定した時間
経過後に定常運転時の制御に移行して、前記第２の温度
センサと前、記載１の温度センサとの検出温度の差を設
定温度に保つためにｆｒｔＩ記成動式膨張弁の絞り盆を
調節するものとする。これら谷制御段階の電気信号を出
力するようにあらかじめ制御手段を設定しうる制御装置
を設けたものである。

な２付記すると、本発明は、定常運転時は蒸発＃出口部
あるいは圧縮機人口部の付媒過熱度が一定となるように
電動式膨脹弁の叔シｆｊｋｘ制御し、圧縮機始動時には
前記の冷媒過熱りを制御対米とせず、少なくとも圧縮機
始動直後は、電動式膨脹弁の絞り童を最小にする動作を
甘めだめらかじめ設定されたパターンで電動式膨脹弁の
絞υ量を調節するように′電気信号を出力する演算制御
装置を設けたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第４図を参照し
て説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係る冷凍サイクル
における冷媒流量制御装置の構成図、第２図は、第１図
の装置の電動式膨脹弁の制ｇｌフローチャートで、（ａ
）は圧縮機始動時、Φ）は定常運転時のフローを示して
いる。

第１図において、１は圧縮機、２は凝＃１１６．３は、
電気信号によって絞り童が調節可能な電動式膨脹弁、４
は蒸発器で、これら機器を冷媒流路で接続して冷凍サイ
クルが構成されている。

５は、蒸発器の冷媒蒸発温度を検出するサーミスタなど
第１の温度センサ、６は、蒸発岳出口部必ゐいは圧縮機
人口部の冷媒温度すなわち冷媒過熱度を検出するサーミ
スタなど第２の温度センサ、７は、電動式膨脹弁３の冷
握級ジｔを制御子々たＶの制御装置に係勺、たとえばマ
イコンなどのように情報の入力、記憶、比較判断、計算
、磁気信号の出力発信等を行う演算制御装置である。

前記冷凍サイクルにおける冷媒の流れは、圧縮機１−凝
縮器２−電動式膨脹弁３−蒸発器４−圧縮機１の順に循
環する。

たとえば、このような冷凍サイクルの冷凍空調装置では
、圧縮機１から吐出される高温高圧の冷媒ガスは凝縮器
にお匹て外部空気などと熱父換し放熱して冷媒みずから
は凝縮する。凝縮液化した冷媒はｔ７７式ｉ脹弁３を経
て膨張減圧され蒸発器４に入る。ここで冷媒は室内空気
などから気化熱を奪って冷房効果をあげ、冷媒みずから
は蒸発し低温低圧の冷媒ガスとなって圧ａ機１に戻夛、
以下同じサイクルｔ−繰返す。

次に電動式膨脹弁３の冷媒流置割−について説明する。

まず、第２図（ｂ）に示す定常運転時の制御子）＠を説
明する。

第１図に示される演算制御装置７ｒｉ、めらかじめ設定
された時間間隔τａで、蒸発温度Ｔｅと、圧縮機入口部
の吸入冷媒温度（過熱度＞　ｒＪ：　ｓ　ｅ、第旨第２
の温度センサ５，６により検出する。

検出された温度差（Ｔｓ−Ｔｅ）が、あらかじめ設定さ
れた温健差の値ＳＨａ　より小さい場合Ｖｃｒｉ、演算
制御装置７は、その旨の電気信号を発して電動式膨脹弁
３の絞り量を大きくする。絞υ量を大きくすれば冷媒流
量が減ｐ（Ｔｓ−Ｔｅ）が増力口する。

また逆に、検出された温度差（Ｔｓ−Ｔｅ）が、あらか
じめ設定された温度差の値３Ｈａ工り大　　　。

さい場＠−は、その旨の電気信号を発して電動式膨脹弁
３の絞り量を小さくする。絞り量を小さくす几ばめ媒流
量が増え（Ｔｓ−Ｔｅ）が低下する。

このように検出された温度差（Ｔｓ−Ｔｅ）が・設定さ
ｎｆｃＫ度差の直、すなわち設定温度８Ｈａとなるよう
に電動式＃脹弁３の絞ｐ量が調節される。

久に、！＠２図（ａ）に示す圧縮機始動時の制御手順を
説明する。

演４制岬装ｆｔ７には、あらかじめ設定した次に述べる
制御手順が入力されておシ、その制御手順に従って電動
式膨脹弁３の絞９量′ｔ−調節する電気信号を出力する
。

圧ｍ機１の始動とともに電動式膨脹弁３の絞り量を最小
とし、あらかじめ設定された一定時間τ８１の関その状
態を保つ。

τＳ１経過後は、あらかじめ設定された時間間隔τＳ２
で、蒸発温度Ｔｅと、圧縮機人口部の吸入冷媒温度Ｔｓ
を温度センサ５．６により検出し、検出された温度差（
Ｔｓ−Ｔｅ）が設定温度ＳＨａよシ小さい場合には、を
動式膨張弁３の絞り量を大きくする。時間間隔τＳ２ご
とに、この動作を行うことによυ段階的に電動式膨脹弁
３の絞り量は増加する。

その絞り量があらかじめ設定された所足絞夛量になりｆ
ｃ場合、あるいはあらかじめ設定された時間ｆ、経過し
た場合には、先に第２図（ｂ）で説明した定常運転時の
制御に移行する。

以上説明した制御を行った場合の運転例を第３図に示す
。

第３図は、圧縮機の始動から定常運転までの膨張弁絞ｐ
量、冷媒温度の変化を示す線図で、横軸に時間経過をと
９、縦軸に影＆Ｓ升絞り量と、冷媒温度すなわち冷媒蒸
発温度Ｔｅ、圧縮機入口部の吸入冷媒温度ＴＳをとって
いる。実線は、本発明の一実施例による運転例、破線は
、上記始動時の制御を行わない従来技術の運転例を示し
て対比している。

ここでは、電動式膨脹弁としてパルスモータ駆動式膨張
弁き使用した例を示し、始動前の膨張弁絞９ｔは、圧縮
機停止前の絞り量である。

図から明らかなように、本実施例では、圧縮機の始動と
ともに膨張弁の絞り量を最小とするために、膨張弁を流
れる冷媒量が多くなり、始動直後の蒸発温度Ｔｅの低下
割合が小さく、また吸入冷媒温度１＋Ｓとの温度差（Ｔ
ｓ−Ｔｅ）も小さくなってしる。

また、実線で示す本実施例の運転の方が、始動か″ら定
常に達すりまでの時間も短くなってお９、本実施例によ
り立上シ時間が著しく短縮されていることがわかる。

また、膨張弁の絞ジ量最小の状態から定常運転の制御゛
に切換えるまでの間に、絞り１−５１：温度差（Ｔｓ−
Ｔｅ）に応じて段階的に調節しているために定常導伝の
制御への切換えが円滑に行われる。

上述した実施例では、電動式膨脹弁の絞ｐ量が最小の時
点から定常運転の制御に移行するまでの間の絞り量の増
加を、圧縮機入口部の冷媒過熱度に応じて制御している
が、第４図に示すように、あらかじめ設定された制御パ
ターンで、装置の始動物性に応じた絞り量の時間的変化
で制御してもよい。

第４図は、本発明の他の実施例に係る冷凍サイクルにお
ける冷媒流量制御装置の制御パターンを示す線図でめシ
、横軸に時間経過、縦軸ＶＣ膨張弁絞９量ｔとりもので
、先の第３図に示した膨張弁絞り量の変化の図に対応す
る線図である。

このように、第４図の例でＣよ、圧縮機の始動とともＩ
ｃ膨張弁の絞９童と最小とし、その後、段階的に絞り盪
を増加させる制御パターンを、蒸発器出口部あるいは圧
縮機人口部の冷媒過熱度に応じて制御するのではなく、
その装置の始４４１７特性に応じた絞ジ蓋の時間的変化
をろらかしめ設定し、演り 真制岬装ｄ？ζ記憶させておぎ、記憶させ塵制御手順の
制御パターンに従って運転するようにしたものでるり、
先の実施例と同様の効果が得らｎるものである。

上述の各実施例によｆｔ　ｒｌ　％始動説の蒸発温度の
低下割合が小さくでき、、蒸発器を有効に活用すること
ができることから、有効な運転を行うことができる。

また、始動時の立よシ時間が短縮でさることから、空調
機に適用した場合などには快適性が著しく向上される。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、圧縮機の起動直後
、蒸発器に流入する冷媒量を多くシ、蒸発器の機能を有
効に活用することによって冷凍サイクルの立上り時間Ｊ
ｋ短くすることの可能な、冷凍サイクルにおける冷媒流
量制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、不発明の一実施例に係る冷凍サイクルにおけ
る冷媒流量制御装置の構成図、第２図は、第１図の装置
の電動式膨脹弁の制御フローチャートで、（ａ）は圧縮
機始動時、（ｂ）（ｉ定常運転時のフローを示し、第３
図は、圧縮機の始動から定常運転までの膨張弁絞り址、
冷媒温度の変化を示す線図、第４図は、本発明の他の実
施例に係る冷凍サイクルにおける冷媒流量制御装置の制
−）くターン金示す線図である。 １・・・圧縮機　　２・・・凝縮器　　３・・・電動式
膨脹弁　　４・・・蒸発器　　５・・・第１の温度セン
サ６・・・第２の温度センサ　　７・・・演算側（Ｉｇ
Ｉ装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．圧縮機、凝縮器、電気信号によって絞り量が調節可
   能な電動式膨脹弁および蒸発器を冷媒流路で接続して冷
   凍サイクルを構成し、前記蒸発器の冷媒蒸発温度を検出
   する第１の温度センサと、前記蒸発器出口部あるいは前
   記圧縮機入口部の冷媒温度を検出する第２の温度センサ
   とを設けるとともに、前記圧縮機始動時には一定時間前
   記電動式膨張弁の絞り量を最小とし、その後、段階的に
   その絞り量を増加させ、あらかじめ設定した時間経過後
   に定常運転時の制御に移行して、前記第２の温度センサ
   と前記第１の温度センサとの検出温度の差を設定温度に
   保つために前記電動式膨張弁の絞り量を調節するものと
   する、これら各制御段階の電気信号を出力するようにあ
   らかじめ制御手順を設定しうる制御装置を設けたことを
   特徴とする冷凍サイクルにおける冷媒流量制御装置。
2. ２．特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、圧縮機
   始動時には一定時間電動式膨脹弁の絞り量を最小とし、
   その後、第２の温度センサと第１の温度センサとの検出
   温度の差に応じて前記電動式膨脹弁の絞り量を段階的に
   増加させ、その絞り量が所定絞り量に達した場合、ある
   いは圧縮機始動後のあらかじめ設定した時間経過後に定
   常運転時の制御に移行するように制御手順を設定するも
   のである冷凍サイクルにおける冷媒流量制御装置。