JPS63290354A - ヒ−トポンプ式空気調和機 - 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、冷媒流量制御装置として、電動膨張弁を採用
した、ヒートポンプ式空気調和機に関する。

従来の技術 近年、ヒートポンプ式空気調和機は、空調負荷の大小に
応じて、可変の周波数電源を用いて、圧縮機を駆動し運
転状態に合った最適な冷媒流量を決定するために、冷凍
サイクルの冷媒制御装置として、電動膨張弁が採用され
ている。

第４図は従来のヒートポンプ式空気調和機の冷却システ
ム図を示すものである。第４図において１は可変の周波
数電源１２で駆動される圧縮機である。２は四方弁で冷
房サイクル、暖房サイクルを切り換える。３は室外熱交
換器、４は室外側の電動膨張弁、６．６′は室内側の電
動膨張弁、７゜７′は室内熱交換器であり、これらを環
状に接続して冷凍サイクルを構成している。室外側の電
動膨張弁４は、暖房運転時に室外熱交換器３の中間部と
出口部に設けられた温度センサー２０，２１０差温を制
御器３ｏにて演算することによって開度を決定し、冷媒
流量制御を行なう。室内側の電動膨張弁６．６′は冷房
運転時に室内熱交換器７，７′の中間部と出口部に設け
られた温度センサー２２゜２３及び２２’、２３’の差
温を制御器３１．３１’にて演算することによって開度
を決定し、冷媒流量制御を行なう。９．９′は逆止弁で
あり１０．１０’は電磁弁であり、逆止弁９．９′と電
磁弁１０　、１０’はそれぞれ並列に配管されている。

１１はアキュムレーターである。１２は可変の周波数電
源で、空調負荷の大小に応じて、周波数を可変として、
圧縮機を駆動する。

以上のように構成された空気調和機について、以下その
動作について説明する。

まず冷房時について説明する。冷房時は圧縮機１で圧縮
された高温・高圧の冷媒ガスは四方弁２を通り、室外熱
交換器３で液化する。冷房時、室外側電動膨張弁４は全
開とし、ここでは、絞シを与えないため、室内機には、
高圧液冷媒が入る。更に、室内側の電動膨張弁６．６′
が室内熱交換器７゜７′の中間部の配管温度と出口部の
配管温度の差を制御器３１．３１’にてそれぞれ演算す
ることによって開度を決定し、冷媒に絞りをあたえるた
め、低温低圧の気液二相の冷媒となシ、室内熱交換器７
．７′で蒸発ガス化してアキュムレーター１１に至シ、
圧縮機１に戻るサイクルを繰り返す。

次に電動膨張弁６による冷媒流量制御方法について説明
する。室内熱交換器７の中間部と出口部に設けられた温
度センサー２２．２３から、差温計測手段３１ａによシ
差温を求め、その差温に基づき電動膨張弁開度決定手段
３１ｂにより弁開度を決定し、それに基づき電動膨張弁
制御手段３１ｃにて電動膨張弁６を制御し、弁開度を調
節、設定。

制御する。

尚、電動膨張弁６′による冷媒流量制御方法も、電動膨
張弁６による冷媒流量制御方法と同様である。

次に暖房時について説明する。暖房時は圧縮機１で圧縮
された高温・高圧の冷媒ガスは四方弁２を通り、室内熱
交換器７．７′で液化する。暖房時、電動膨張弁６．６
′は全開とし、室外機には、高圧液冷媒が入る。更に室
内側の電動膨張弁４が室外熱交換器３の中間部の配管温
度と出口部の配管温度の差を制御器３ｏにて演算するこ
とによって開度を決定し、冷媒に絞シをあたえるため、
低温低圧の気液二相の冷媒となシ室外熱交換器３で蒸発
ガス化してアキュムレーター１１に至シ、圧縮機１に戻
るサイクルを繰り返す。

次に電動膨張弁４による冷媒流量制御方法について説明
する。室外熱交換器３の中間部と出口部の配管温度を温
度センサー２０．２１によって検知することによシ、そ
の差温に応じて、室内機の制御器３１と同様の制御を行
ない電動膨張弁４を制御する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第４図よシあきら
かなように通常の冷暖房運転時に実用上最大限の能力を
出そうとした場合は、エバポレーター中の冷媒が二相流
となっているため、圧力損失の影響で中間部の配管温度
のほうが、出口部の配管温度よシも、わずかに高くなっ
ておシ、更に、この差温はほとんどなく、変化量も微小
であるため、正確に検出することが困難であると同時に
、コントロールのほうも、複雑になると共に処理時間が
かかるという問題点を有していた。また、エバポレータ
ーの中間部の配管温度よシも出口部配管温度のほうが十
分、大きくて、更に差温検出も十分可能な程度に、電動
膨張弁を絞シ、エバポレーター出口部で過熱度をとると
圧縮機吸入側の過熱度が増大し、冷媒循環量も低下する
ので能力が低下するという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、ハンチング等の現象を防
止し冷凍サイクル状態を安定に保つヒートポンプ式空気
調和機を提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明のヒートポンプ式空気
調和機は、室内熱交換器と室外熱交換器との間に設けら
れた電動膨張弁を通常は、圧縮機の運転周波数を検知し
て開度を決定し、室内外の空気温度が上昇する冷暖房過
負荷運転時には、エバポレーターとなる熱交換器の中間
部の配管温度と出口部の配管温度の差を演算して、電動
膨張弁の開度を決定するという過熱度制御手段を備えた
ものである。

作　　用 本発明は、上記した構成によって、通常の冷暖房運転時
には、圧縮機運転周波数を検知して、電動膨張弁開度を
決定するため、負荷の変動があって、圧縮機運転周波数
が変わったときにも、周波数検知は正確かつ迅速である
ため、ただちに、そのとき最適絞り量が電動膨張弁によ
って設定され、ハンチング等の現象も起こらず、冷却シ
ステム全体も、すばやく安定状態に保つことが可能とな
る。

また室内外の空気温度が上昇する冷暖房過負荷運転時に
は、制御手法を切り替えてエバポレーターとなる熱交換
器の中間部の配管温度と出口部の配管温度の差を演算し
て、電動膨張弁の開度決定するので、通常運転時に比べ
て、電動膨張弁開度が大きくなシ、冷媒流量が増加する
ことによって、吐出温度の上昇を防ぎ、圧縮機の信頼性
の向上をはかることが可能となる。

実施例 以下本発明の一実施例のヒートポンプ式空気調和機につ
いて、図面を参照しながら説明する。第１図は、本発明
の実施例におけるヒートポンプ式空気調和機の冷却シス
テム図を示すものであり、特に従来例と異なる点につい
て説明する。第１図において、４，６．６’は電動膨張
弁であり、６゜８．８′は、それぞれの制御器である。

制御器５゜制御器８及び制御器８′は、可変の周波数電
源１２と信号線にて結ばれている。

以上のように構成されたヒートポンプ式空気調和機の作
用について、以下第１図、第２図及び第３図を用いて説
明する。

まず第２図よシミ動膨張弁４，６．６’の制御について
説明する。冷暖房運転時それぞれにおいて、電動膨張弁
制御は、同一であるので、冷房時の室内側の電動膨張弁
６の制御について説明する。通常の冷房運転時は、可変
の周波数電源１２から運転周波数検知手段８ｂにより運
転周波数を検知し、電動膨張弁開度決定手段８Ｃによシ
、電動膨張弁６の弁開度を決定し、それに基づき電動膨
張弁制御手段８ｄにて、弁開度を制御する。室内外の空
気温度が上昇する冷房過負荷時には、室内熱交換器７の
中間部と出口部に設けられた温度センサー２２．２３の
差温か大きくなる。差温計測手段８ａが、設定した差温
の上限値よシ大きくなった場合、電動膨張弁開度決定手
段８Ｃは、その差温に基づき弁開度を決定し、それに基
づき電動膨張弁制御手段８ｄにて電動膨張弁６の弁開度
を制御する。

次に第３図より負荷の変動にともなう電動膨張弁６．６
′の制御方法について更に詳しく説明する。

通常の冷房運転時（ｏ（Ｔ、　（ｔ　”）には、圧縮機
１の運転周波数を制御器８．８′が検知して、電動膨張
弁６，６′の開度を決定する。したがって、負荷の変動
があって、圧縮機１の運転周波数が変動すれば、それに
追従して電動膨張弁開“度も変動する。よってこの場合
は、室内機の運転台数にかかわらず、圧縮機１の運転周
波数のみによって電動膨張弁６．６′の開度が決定され
ることとなる。ただし、この場合電動膨張弁４は全開で
ある。通常の暖房運転時も通常の冷房運転時と同様に、
圧縮機１の運転周波数を制御器６が検知して、電動膨張
弁４の開度を決定する。この場合電動膨張弁６及び６′
は全開である。次に室内外の空気温度が上昇してくる冷
房過負荷時について説明する。冷房過負荷時（ｔ＞Ｔ、
）に、エバポレーター中間部の配管温度と出口部の配管
温度の差温が一定値以上になると通常の冷房運転時（０
＜ｔ＜７１）から電動膨張弁６．６′の制御手法を切り
替えて、このときエバポレーターとなっている室内熱交
換器７゜７′の中間部の配管温度と出口部の配管温度の
差温を制御器８，８′が演算して、それにもとづいて電
動膨張弁６，６′の開度を決定する。ただし、この場合
も電動膨張弁４は、全開である。暖房過負荷時も冷房過
負荷時と同様に、このときエバポレーターとなっている
室外熱交換器３の中間部の配管温度と出口部の配管温度
の差温が一定値以上になると、通常の暖房運転時（０＜
ｔ＜Ｔ１　）から電動膨張弁４の制御手法を切シ替えて
、制御器６がこの差温を演算して、それにもとづいて電
動膨張弁４の開度を決定する。ただし、この場合も電動
膨張弁６．６′は全開である。以上のように本実施例に
よれば通常の冷暖房運転時には、圧縮機運転周波数を検
知して、電動膨張弁開度を決定するため、負荷の変動が
あって、圧縮機運転周波数が変わったときにも、ただち
に、そのときの最適絞り量が電動膨張弁によって設定さ
れるため、ハンチング等の現象も起こらず、冷却システ
ム全体も、すばやく安定状態に保つことができる。また
室内外の空気温度が上昇してくる冷暖房過負荷時には、
エバポレーターとなっている熱交換器出口での過熱度が
大きくなシ、更には、吐出温度も増大するが、このとき
には、制御手法を切り替えて、従来と同様にエバポレー
ターとなる熱交換器の中間部の配管温度と出口部の配管
温度の差を演算して、電動膨張弁の開度を決定するので
、通常運転時に比べて、電動膨張弁開度が大きくなり、
冷媒流量が増加することによって、吐出温度の上昇を防
ぎ、圧縮機の信頼性の向上をはかることができる。

なお、本実施例において、エバポレーターの中間部の配
管温度と出口部の配管温度の差温が一定値以上になるこ
とにて、冷暖房の過負荷状態を検知しているが、これは
、吐出温度、吐出圧力及び外気温にて検知してもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、通常の冷暖房運転時には、圧縮
機運転周波数を検知して、電動膨張弁開度を決定するこ
とによシ、負荷の変動があって、圧縮機運転周波数が変
わったときにも、ただちに、そのときの最適絞り量が電
動膨張弁によって設定されるため、ハンチング等の現象
も起こらず、冷却システム全体も、すばやく安定状態に
保つことができる。′また室内外の空気温度が上昇する
冷暖房過負荷運転時には、制御手法を切り替えてエバポ
レーターとなる熱交換器の中間部の配管温度と出口部の
配管温度の差を演算して、電動膨張弁の開度を決定する
ので、通常運転時に比べて、電動膨張弁開度が大きくな
り、冷媒流量が増加することによって、吐出温度の上昇
を防ぎ、圧縮機の信頼性の向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるヒートポンプ式空気
調和機の冷却システム図、第２図は同制御器のブロック
図、第３図は上記ヒートポンプ式空気調和機の電動膨張
弁制御方法について示した図、第４図は従来のヒートポ
ンプ式空気調和機の冷却システム図、第６図は同制御器
のブロック図、第６図は同電動膨張弁開度とエバポレー
ター配管温度、能力の関係について示した図である。 １・・・・・・圧縮機、３・・・・・・室外熱交換器、
４・・・・・・電動膨張弁、５・・・・・・制御器、６
・・・・・・電動膨張弁、６′・・・・・・電動膨張弁
、７・・・・・・室内熱交換器、７′・・・・・・室内
熱交換器、８・・・・・・制御器、８′・・・・・・制
御器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１−
ｍ＝圧縮機 ３−一一室外熟交挟量 ４−　電動膨張弁 ５−−一剖１」器 ６、６’−＠動膨張弁 ７７・−一一室汀熟交換器 ８、８’−−一剖＃量 第１図 ６−電動カ張弁 ８−制御器 １２−−一可変の屑波数電原 ２２、２３−−一温度辷りサー 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　可変の周波数電源にて駆動される圧縮機，室内熱交換
   器，室外熱交換器等を環状に接続して構成される冷媒回
   路中に、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器との間に
   電動膨張弁を設け、通常は、前記圧縮機の運転周波数を
   検知して上記電動膨張弁の開度を決定し、室内外の空気
   温度が上昇する冷暖房過負荷運転時には、エバポレータ
   ーとなる熱交換器の中間部の配管温度と出口部の配管温
   度の差を演算して、前記電動膨張弁の開度を決定する過
   熱度制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ式
   空気調和機。