JP2007003015A - Refrigerating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路を備える冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle.
従来より、冷媒回路で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。 Conventionally, a refrigeration apparatus that performs a vapor compression refrigeration cycle by circulating a refrigerant in a refrigerant circuit is known.
例えば、特許文献１には、冷媒回路に圧縮機、四方切換弁、室外側熱交換器、室外側膨張弁、室内側熱交換器、及び室内側膨張弁が接続された冷凍装置が開示されている。この冷凍装置は、１つの室外ユニットに対して複数の室内ユニットが設けられている。室内側熱交換器及び室内側膨張弁は、各室内ユニットに１つずつ設けられている。
For example,
この冷凍装置には、室内側膨張弁の開度を制御する制御部が各室内ユニットに設けられている。この制御部は、暖房運転では凝縮器出口のサブクール（過冷却度）が制御目標値になるように、冷房運転では蒸発器出口のスーパーヒート（過熱度）が制御目標値になるように、室内側膨張弁の開度を制御している。
ところで、冷凍装置の膨張弁には、パルスモータの制御によって開度が調節される電子膨張弁がよく用いられる。この種の膨張弁は、その開度を連続的に調節することができず、その開度を全閉から全開までの間で複数の開度ステップに段階的に設定可能になっている。 By the way, an electronic expansion valve whose opening degree is adjusted by control of a pulse motor is often used as the expansion valve of the refrigeration apparatus. This type of expansion valve cannot be continuously adjusted in opening, and the opening can be set stepwise in a plurality of opening steps from fully closed to fully open.
このため、この種の膨張弁で冷媒サイクルの制御パラメータ（例えば蒸発器出口の冷媒過熱度）を所定の目標値に調節しようとしても、その制御パラメータが目標値にある程度近づくとそれ以上は目標値に近づかない場合がある。具体的に、膨張弁の開度をある開度ステップに調節すると制御パラメータは目標値を上回り、その開度ステップから１ステップ開度を調節するとその目標値を下回ってしまうような場合である。 For this reason, even if an attempt is made to adjust the control parameter of the refrigerant cycle (for example, the degree of superheat of the refrigerant at the evaporator outlet) to a predetermined target value with this type of expansion valve, if the control parameter approaches the target value to some extent, the target value is exceeded. May not be close to Specifically, the control parameter exceeds the target value when the opening degree of the expansion valve is adjusted to a certain opening step, and falls below the target value when the one-step opening degree is adjusted from the opening step.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路を備える冷凍装置において、冷媒サイクルの制御パラメータの制御精度を向上させることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to improve the control accuracy of the control parameter of the refrigerant cycle in the refrigeration apparatus including the refrigerant circuit that performs the vapor compression refrigeration cycle. is there.
第１の発明は、開度可変の膨張弁（6）が設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）と、冷凍サイクルの状態を表す制御パラメータが所定の目標値となるように上記膨張弁（6）の開度を調節する制御手段（53）とを備える冷凍装置（10）を対象とする。そして、上記膨張弁（6）の開度は、全閉から全開までの間で複数の開度ステップに設定可能となっており、上記制御手段（53）は、上記膨張弁（6）を何れかの開度ステップに設定する通常調節動作と、上記膨張弁（6）を隣り合う２つの開度ステップの一方に設定する時間と他方に設定する時間とのデューティ比を調節する微調節動作とを選択的に行う。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a refrigerant circuit (20) for performing a refrigeration cycle provided with an expansion valve (6) having a variable opening, and the expansion valve so that a control parameter representing the state of the refrigeration cycle becomes a predetermined target value. The refrigeration apparatus (10) including the control means (53) for adjusting the opening degree of (6) is an object. The opening of the expansion valve (6) can be set to a plurality of opening steps from fully closed to fully open, and the control means (53) A normal adjustment operation for setting the opening step, and a fine adjustment operation for adjusting the duty ratio between the time for setting the expansion valve (6) to one of two adjacent opening steps and the time for setting the other. Selectively.
第１の発明では、制御手段（53）が、膨張弁（6）の開度を調節するにあたって通常調節動作だけでなく微調節動作も行う。通常調節動作では、膨張弁（6）の開度が全閉から全開までの何れかの開度ステップに設定される。また、微調節動作では、膨張弁（6）の開度を隣り合う２つの開度ステップの一方に設定する状態と他方に設定する状態とが交互に繰り返される。この微調節動作中では、膨張弁（6）の開度が、隣り合う開度ステップの一方と他方との間の開度に擬似的に設定される。また、この微調節動作では、膨張弁（6）の開度についてデューティ比が調節される。つまり、一定の時間内において、膨張弁（6）を一方の開度ステップに設定する時間の割合を変化させれば、膨張弁（6）の擬似的な開度が２つの開度ステップの間で任意に設定される。 In the first invention, the control means (53) performs not only the normal adjustment operation but also the fine adjustment operation when adjusting the opening degree of the expansion valve (6). In the normal adjustment operation, the opening of the expansion valve (6) is set to any opening step from fully closed to fully open. In the fine adjustment operation, the state in which the opening degree of the expansion valve (6) is set to one of two adjacent opening degree steps and the state in which the opening degree is set to the other are alternately repeated. During this fine adjustment operation, the opening of the expansion valve (6) is set in a pseudo manner to the opening between one of the adjacent opening steps. In this fine adjustment operation, the duty ratio is adjusted for the opening of the expansion valve (6). In other words, if the ratio of the time for setting the expansion valve (6) to one opening step is changed within a certain time, the pseudo opening of the expansion valve (6) becomes between two opening steps. Is set arbitrarily.
第２の発明は、第１の発明において、上記制御手段（53）は、上記通常調節動作によっては上記制御パラメータが所定の目標値に達しない場合に上記微調節動作を行う。 In a second aspect based on the first aspect, the control means (53) performs the fine adjustment operation when the control parameter does not reach a predetermined target value by the normal adjustment operation.
第２の発明では、制御手段（53）が通常調節動作を行うと、制御パラメータが所定の目標値に近づいてゆく。そして、通常調節動作では制御パラメータを所定の目標値に調節することができない場合に上記微調節動作が行われる。通常調節動作は制御パラメータを大きく調節する場合に行われ、微調節動作は制御パラメータを微調節する場合に行われる。例えば、隣り合う開度ステップの一方では所定の目標値を下回るが他方では所定の目標値を上回ってしまう場合に微調節動作が行われる。微調節動作では、膨張弁（6）の擬似的な開度が、デューティ比の調節によって隣り合う２つの開度ステップの間で任意に設定され、制御パラメータが所定の目標値になる。 In the second invention, when the control means (53) performs the normal adjustment operation, the control parameter approaches a predetermined target value. The fine adjustment operation is performed when the control parameter cannot be adjusted to a predetermined target value in the normal adjustment operation. The normal adjustment operation is performed when the control parameter is largely adjusted, and the fine adjustment operation is performed when the control parameter is finely adjusted. For example, the fine adjustment operation is performed when one of the adjacent opening steps falls below a predetermined target value but exceeds the predetermined target value on the other. In the fine adjustment operation, the pseudo opening of the expansion valve (6) is arbitrarily set between two adjacent opening steps by adjusting the duty ratio, and the control parameter becomes a predetermined target value.
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記制御手段（53）は、上記冷媒回路（20）の蒸発器の出口における冷媒過熱度を制御パラメータとして上記膨張弁（6）の開度を調節している。 According to a third invention, in the first or second invention, the control means (53) opens the expansion valve (6) with the refrigerant superheat degree at the outlet of the evaporator of the refrigerant circuit (20) as a control parameter. The degree is adjusted.
第３の発明では、冷媒回路（20）の蒸発器の出口における冷媒過熱度が所定の目標値になるように、制御手段（53）が膨張弁（6）の開度を調節する。蒸発器の出口における冷媒過熱度は、制御手段（53）が通常調節動作と微調節動作とを行うことで調節される。 In 3rd invention, a control means (53) adjusts the opening degree of an expansion valve (6) so that the refrigerant | coolant superheat degree in the exit of the evaporator of a refrigerant circuit (20) may become a predetermined target value. The refrigerant superheat degree at the outlet of the evaporator is adjusted by the control means (53) performing a normal adjustment operation and a fine adjustment operation.
本発明では、制御手段（53）が微調節動作を行いデューティ比を調節することで、その微調節動作中の膨張弁（6）の擬似的な開度が、隣り合う２つの開度ステップの間で任意に設定されるようにしている。つまり、微調節動作により、膨張弁（6）の開度が実質的に小刻みに調節される。従って、制御パラメータを小刻みに調節することができ、冷媒サイクルの制御パラメータの制御精度が向上する。よって、通常調節動作では制御パラメータを所定の目標値に調節することができない場合であっても、制御パラメータを所定の目標値に調節することができるようになる。 In the present invention, the control means (53) performs a fine adjustment operation to adjust the duty ratio, so that the pseudo opening degree of the expansion valve (6) during the fine adjustment operation is changed between two adjacent opening degree steps. It is set to be arbitrarily set between. That is, the opening degree of the expansion valve (6) is adjusted in small increments by the fine adjustment operation. Therefore, the control parameter can be adjusted in small increments, and the control accuracy of the control parameter of the refrigerant cycle is improved. Therefore, even when the control parameter cannot be adjusted to the predetermined target value in the normal adjustment operation, the control parameter can be adjusted to the predetermined target value.
また、上記第２の発明では、制御パラメータを大きく調節する場合には通常調節動作を行い、制御パラメータを微調節する場合には微調節動作を行うようにしている。これにより、効率的に制御パラメータを所定の目標値に調節することができる。 In the second aspect, the normal adjustment operation is performed when the control parameter is largely adjusted, and the fine adjustment operation is performed when the control parameter is finely adjusted. Thereby, it is possible to efficiently adjust the control parameter to a predetermined target value.
また、上記第３の発明では、冷媒回路（20）の蒸発器の出口における冷媒過熱度を調節するのに、制御手段（53）が通常調節動作と微調節動作とを行う。これにより、通常調節動作では蒸発器の出口における冷媒過熱度を所定の目標値に調節することができない場合であっても、微調節動作でデューティ比を調節することにより、蒸発器の出口における冷媒過熱度を所定の目標値に調節することができる。従って、蒸発器の冷却効率を向上させることができる。 In the third aspect of the invention, the control means (53) performs the normal adjustment operation and the fine adjustment operation in order to adjust the refrigerant superheat degree at the outlet of the evaporator of the refrigerant circuit (20). Thus, even if the refrigerant superheat degree at the outlet of the evaporator cannot be adjusted to a predetermined target value in the normal adjustment operation, the refrigerant at the outlet of the evaporator can be adjusted by adjusting the duty ratio in the fine adjustment operation. The degree of superheat can be adjusted to a predetermined target value. Therefore, the cooling efficiency of the evaporator can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《発明の実施形態》
図１に示すように、本発明に係る冷凍装置により構成された空調機（10）は、１台の室外ユニット（11）と、複数台の室内ユニット（12,12,…）とを備えている。室外ユニット（11）は、屋外に設けられている。一方、各室内ユニット（12,12,…）は、室内に設けられている。
<< Embodiment of the Invention >>
As shown in FIG. 1, an air conditioner (10) constituted by a refrigeration apparatus according to the present invention includes one outdoor unit (11) and a plurality of indoor units (12, 12,...). Yes. The outdoor unit (11) is provided outdoors. On the other hand, each indoor unit (12, 12,...) Is provided indoors.
室外ユニット（11）には、室外回路（15）が設けられている。各室内ユニット（12）には、室内回路（16）がそれぞれ設けられている。空調機（10）では、これらの回路（15,16）を冷媒配管で接続して冷媒回路（20）が構成されている。各室内回路（16）は、室外回路（15）に対して互いに並列に接続されている。 The outdoor unit (11) is provided with an outdoor circuit (15). Each indoor unit (12) is provided with an indoor circuit (16). In the air conditioner (10), these circuits (15, 16) are connected by refrigerant piping to constitute a refrigerant circuit (20). Each indoor circuit (16) is connected in parallel to the outdoor circuit (15).
〈室内ユニット〉
上述したように、各室内ユニット（12）は室内回路（16）をそれぞれ備えている。各室内回路（16）には、その液側端からガス側端へ向かって順に室内膨張弁（6）と室内熱交換器（7）とが設けられている。
<Indoor unit>
As described above, each indoor unit (12) includes an indoor circuit (16). Each indoor circuit (16) is provided with an indoor expansion valve (6) and an indoor heat exchanger (7) in order from the liquid side end to the gas side end.
室内熱交換器（7）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、利用側熱交換器を構成している。室内膨張弁（6）は、その開度を調節するための弁棒とパルスモータの回転子とが直接連結されたいわゆる直動式の電子膨張弁として構成されている。この室外膨張弁（6）の開度は、全閉から全開までの間で複数の開度ステップ（例えば、全閉が０パルスで全開が４００パルス）に設定可能になっている。また、室内ユニット（12）には、図示しないが室内ファンが設けられている。室内熱交換器（7）へは、この室内ファンによって室内空気が送られる。 The indoor heat exchanger (7) is a cross fin type fin-and-tube heat exchanger, and constitutes a use side heat exchanger. The indoor expansion valve (6) is configured as a so-called direct-acting electronic expansion valve in which a valve rod for adjusting the opening degree and a rotor of a pulse motor are directly connected. The opening of the outdoor expansion valve (6) can be set to a plurality of opening steps (for example, fully closed with 0 pulse and fully opened with 400 pulses) from fully closed to fully open. The indoor unit (12) is provided with an indoor fan (not shown). Indoor air is sent to the indoor heat exchanger (7) by the indoor fan.
室内回路（16）において、室内膨張弁（6）と室内熱交換器（7）とを接続する冷媒配管には、冷媒の温度を計測する第１温度センサ（31）が設けられている。また、室内熱交換器（7）と室内ユニット（12）のガス側端とを接続する冷媒配管には、冷媒の温度を計測する第２温度センサ（32）が設けられている。第１温度センサ（31）の計測値と第２温度センサ（32）の計測値とは、後述するコントローラ（50）に送られる。 In the indoor circuit (16), a refrigerant pipe connecting the indoor expansion valve (6) and the indoor heat exchanger (7) is provided with a first temperature sensor (31) for measuring the temperature of the refrigerant. Moreover, the 2nd temperature sensor (32) which measures the temperature of a refrigerant | coolant is provided in the refrigerant | coolant piping which connects an indoor heat exchanger (7) and the gas side end of an indoor unit (12). The measurement value of the first temperature sensor (31) and the measurement value of the second temperature sensor (32) are sent to a controller (50) described later.
〈室外ユニット〉
上述したように、室外ユニット（11）は室外回路（15）を備えている。この室外回路（15）には、圧縮機（1）、四路切換弁（2）、室外熱交換器（3）、及び室外膨張弁（4）が設けられている。
<Outdoor unit>
As described above, the outdoor unit (11) includes the outdoor circuit (15). The outdoor circuit (15) is provided with a compressor (1), a four-way switching valve (2), an outdoor heat exchanger (3), and an outdoor expansion valve (4).
圧縮機（1）は、全密閉型のスクロール圧縮機で、いわゆる高圧ドーム型に構成されている。圧縮機（1）には、インバータを介して電力が供給される。この圧縮機（1）は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。 The compressor (1) is a hermetic scroll compressor and is configured as a so-called high-pressure dome type. Electric power is supplied to the compressor (1) via an inverter. The capacity of the compressor (1) can be changed by changing the rotation speed of the compressor motor by changing the output frequency of the inverter.
圧縮機（1）の吐出側には、吐出管（22）が接続されている。吐出管（22）の一端は、四路切換弁（2）の第１ポートに接続されている。圧縮機（1）の吸入側には、吸入管（21）が接続されている。吸入管（21）の一端は、四路切換弁（2）の第２ポートに接続されている。 A discharge pipe (22) is connected to the discharge side of the compressor (1). One end of the discharge pipe (22) is connected to the first port of the four-way switching valve (2). A suction pipe (21) is connected to the suction side of the compressor (1). One end of the suction pipe (21) is connected to the second port of the four-way switching valve (2).
室外熱交換器（3）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。室外熱交換器（3）の一端は、四路切換弁（2）の第３ポートに接続されている。一方、室外熱交換器（3）の他端は、室外膨張弁（4）を介して液側閉鎖弁（25）に接続されている。室外膨張弁（4）は、室内膨張弁（6）と同様に直動式の電子膨張弁によって構成されている。また、室外ユニット（11）には、図示しないが室外ファンが設けられている。室外熱交換器（3）へは、この室外ファンによって室外空気が送られる。 The outdoor heat exchanger (3) is a cross fin type fin-and-tube heat exchanger, and constitutes a heat source side heat exchanger. One end of the outdoor heat exchanger (3) is connected to the third port of the four-way switching valve (2). On the other hand, the other end of the outdoor heat exchanger (3) is connected to the liquid side closing valve (25) via the outdoor expansion valve (4). The outdoor expansion valve (4) is a direct-acting electronic expansion valve, similar to the indoor expansion valve (6). The outdoor unit (11) is provided with an outdoor fan (not shown). Outdoor air is sent to the outdoor heat exchanger (3) by the outdoor fan.
四路切換弁（2）は、第１のポートが吐出管（22）に、第２のポートが吸入管（21）に、第３のポートが室外熱交換器（3）に、第４のポートがガス側閉鎖弁（26）にそれぞれ接続されている。この四路切換弁（2）は、第１のポートと第３のポートが互いに連通して第２のポートと第４のポートが互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートが互いに連通して第２のポートと第３ポートが互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。 The four-way selector valve (2) has a first port for the discharge pipe (22), a second port for the suction pipe (21), a third port for the outdoor heat exchanger (3), Each port is connected to a gas side shut-off valve (26). This four-way switching valve (2) has a first state (state indicated by a solid line in FIG. 1) in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other. The first port and the fourth port can communicate with each other, and the second port and the third port can communicate with each other. The second state can be switched to the second state (shown by a broken line in FIG. 1).
冷媒回路（20）は、この四路切換弁（2）の切換によって冷房運転と暖房運転とが切り換わるように構成されている。つまり、四路切換弁（2）が図１の破線側の状態に切り換わると、室外熱交換器（3）が蒸発器となって室内熱交換器（7）が凝縮器となる暖房運転で冷媒が冷媒回路（20）を循環する。四路切換弁（2）が図１の実線側の状態に切り換わると、室外熱交換器（3）が凝縮器となって室内熱交換器（7）が蒸発器となる冷房運転で冷媒が冷媒回路（20）を循環する。 The refrigerant circuit (20) is configured to switch between the cooling operation and the heating operation by switching the four-way switching valve (2). In other words, when the four-way switching valve (2) is switched to the broken line side in FIG. 1, the outdoor heat exchanger (3) becomes an evaporator and the indoor heat exchanger (7) becomes a condenser. The refrigerant circulates through the refrigerant circuit (20). When the four-way selector valve (2) is switched to the state shown by the solid line in FIG. 1, the refrigerant is supplied in the cooling operation in which the outdoor heat exchanger (3) becomes a condenser and the indoor heat exchanger (7) becomes an evaporator. Circulate the refrigerant circuit (20).
室外回路（15）において、吐出管（22）には冷媒の圧力を計測する高圧センサ（33）が設けられている。吸入管（21）には冷媒の圧力を計測する低圧センサ（34）が設けられている。高圧センサ（33）の計測値と低圧センサ（34）の計測値とは、後述するコントローラ（50）に送られる。 In the outdoor circuit (15), the discharge pipe (22) is provided with a high pressure sensor (33) for measuring the pressure of the refrigerant. The suction pipe (21) is provided with a low pressure sensor (34) for measuring the pressure of the refrigerant. The measurement value of the high pressure sensor (33) and the measurement value of the low pressure sensor (34) are sent to the controller (50) described later.
〈コントローラの構成〉
この空調機（10）には、圧縮機（1）の運転周波数や室外膨張弁（4）及び室内膨張弁（6）の開度を制御するためのコントローラ（50）が設けられている。コントローラ（50）は、主に入力部（51）、演算部（52）、及び制御手段である制御部（53）から構成されている。
<Configuration of controller>
The air conditioner (10) is provided with a controller (50) for controlling the operating frequency of the compressor (1) and the openings of the outdoor expansion valve (4) and the indoor expansion valve (6). The controller (50) mainly includes an input unit (51), a calculation unit (52), and a control unit (53) which is a control means.
入力部（51）は、第１温度センサ（31）、第２温度センサ（32）、高圧センサ（33）、及び低圧センサ（34）の各計測値を受信するように構成されている。演算部（52）は、入力部（51）が受信した各センサ（31,32,33,34）の計測値をその入力部（51）から受け取り、冷房運転時の室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を計算する。制御部（53）は、演算部（52）で計算した室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度に基づいて室内膨張弁（6）の開度を調節する。制御部（53）は、室内膨張弁（6）の開度を調節する際に、その室内膨張弁（6）を何れかの開度ステップに設定する通常調節動作と、その室内膨張弁（6）を隣り合う２つの開度ステップの一方に設定する時間と他方に設定する時間とのデューティ比を調節する微調節動作とを選択的に行う。 The input unit (51) is configured to receive measurement values of the first temperature sensor (31), the second temperature sensor (32), the high pressure sensor (33), and the low pressure sensor (34). The calculation unit (52) receives the measured value of each sensor (31, 32, 33, 34) received by the input unit (51) from the input unit (51), and the indoor heat exchanger (7) during cooling operation Calculate the degree of refrigerant superheat at the outlet. A control part (53) adjusts the opening degree of an indoor expansion valve (6) based on the refrigerant | coolant superheat degree in the exit of the indoor heat exchanger (7) calculated by the calculating part (52). When the opening degree of the indoor expansion valve (6) is adjusted, the control unit (53) sets the indoor expansion valve (6) at any opening step, and the indoor expansion valve (6) ) Is selectively performed with a fine adjustment operation for adjusting the duty ratio between the time set to one of two adjacent opening steps and the time set to the other.
−運転動作−
上記空調機（10）の冷房運転及び暖房運転について説明する。
-Driving action-
The cooling operation and heating operation of the air conditioner (10) will be described.
〈冷房運転〉
冷房運転時には、四路切換弁（2）が図１に示す実線側の状態に設定される。この状態で圧縮機（1）を運転すると、冷媒回路（20）内で冷媒が図１に示す実線の矢示の方向に循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。
<Cooling operation>
During the cooling operation, the four-way selector valve (2) is set to the state on the solid line side shown in FIG. When the compressor (1) is operated in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (20) in the direction indicated by the solid line in FIG. 1 to perform a vapor compression refrigeration cycle.
具体的に、圧縮機（1）から吐出された冷媒は、四路切換弁（2）を通過し、室外熱交換器（3）へ流入する。室外熱交換器（3）では、流入した冷媒が室外空気と熱交換して凝縮する。そして、凝縮した冷媒は、室外膨張弁（4）を通過し、各室内ユニット（12）へ分配される。室内ユニット（12）に流入した冷媒は、室内膨張弁（6）で減圧されて膨張し、室内熱交換器（7）へ流入する。室内熱交換器（7）では、流入した冷媒が室内空気と熱交換して蒸発する。その際、室内空気が冷却され、室内の冷房が行われる。蒸発した冷媒は、四路切換弁（2）を通過して圧縮機（1）へ吸入され、再び圧縮されて吐出される。 Specifically, the refrigerant discharged from the compressor (1) passes through the four-way switching valve (2) and flows into the outdoor heat exchanger (3). In the outdoor heat exchanger (3), the inflowing refrigerant exchanges heat with the outdoor air and condenses. The condensed refrigerant passes through the outdoor expansion valve (4) and is distributed to each indoor unit (12). The refrigerant flowing into the indoor unit (12) is decompressed by the indoor expansion valve (6), expands, and flows into the indoor heat exchanger (7). In the indoor heat exchanger (7), the inflowing refrigerant exchanges heat with room air and evaporates. At that time, the room air is cooled and the room is cooled. The evaporated refrigerant passes through the four-way switching valve (2), is sucked into the compressor (1), is compressed again, and is discharged.
〈暖房運転〉
暖房運転時には、四路切換弁（2）が図１に示す破線側の状態に設定される。この状態で圧縮機（1）を運転すると、冷媒回路（20）内で冷媒が図１に示す破線の矢示の方向に循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。
<Heating operation>
During the heating operation, the four-way selector valve (2) is set to the state on the broken line side shown in FIG. When the compressor (1) is operated in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (20) in the direction of the broken arrow shown in FIG. 1 to perform a vapor compression refrigeration cycle.
具体的に、圧縮機（1）から吐出された冷媒は、四路切換弁（2）を通過し、各室内ユニット（12）へ分配される。室内ユニット（12）に流入した冷媒は、室内熱交換器（7）へ流入する。室内熱交換器（7）では、流入した冷媒が室内空気と熱交換して凝縮する。その際、室内空気が加熱され、室内の暖房が行われる。そして、凝縮した冷媒は、室内膨張弁（6）及び室外膨張弁（4）で減圧されて膨張し、室外熱交換器（3）へ流入する。室外熱交換器（3）では、流入した冷媒が室外空気と熱交換して蒸発する。そして、蒸発した冷媒は、四路切換弁（2）を通過して圧縮機（1）へ吸入され、再び圧縮されて吐出される。 Specifically, the refrigerant discharged from the compressor (1) passes through the four-way switching valve (2) and is distributed to each indoor unit (12). The refrigerant that has flowed into the indoor unit (12) flows into the indoor heat exchanger (7). In the indoor heat exchanger (7), the inflowing refrigerant exchanges heat with room air and condenses. At that time, the room air is heated and the room is heated. The condensed refrigerant is decompressed and expanded by the indoor expansion valve (6) and the outdoor expansion valve (4), and flows into the outdoor heat exchanger (3). In the outdoor heat exchanger (3), the inflowing refrigerant exchanges heat with outdoor air and evaporates. The evaporated refrigerant passes through the four-way switching valve (2), is sucked into the compressor (1), is compressed again, and is discharged.
〈コントローラの動作〉
コントローラ（50）は、冷房運転時に各室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度が目標過熱度（例えば２℃）になるように各室内膨張弁（6）の制御を行う。以下では、複数の室内ユニット（12,12,…）のうち１つの室内ユニット（12）の室内膨張弁（6）の制御について説明する。
<Operation of controller>
The controller (50) controls each indoor expansion valve (6) so that the refrigerant superheat degree at the outlet of each indoor heat exchanger (7) becomes the target superheat degree (for example, 2 ° C.) during the cooling operation. Below, control of the indoor expansion valve (6) of one indoor unit (12) among several indoor units (12,12, ...) is demonstrated.
コントローラ（50）の制御部（53）は、空調機（10）の冷房運転の開始の際に圧縮機（1）を起動させると共に室外膨張弁（4）を全開の状態に設定する。そして、制御部（53）は、冷房運転の開始後に室内膨張弁（6）を全閉の状態（０パルス）から徐々に開いていく。 The controller (53) of the controller (50) activates the compressor (1) at the start of the cooling operation of the air conditioner (10) and sets the outdoor expansion valve (4) to a fully open state. Then, the control unit (53) gradually opens the indoor expansion valve (6) from the fully closed state (0 pulse) after the start of the cooling operation.
なお、以下の説明において、「室内膨張弁（6）の開度ステップを大きくする」とは、室内膨張弁（6）の開度を大きくすることを意味する。冷房運転において、室内膨張弁（6）の開度ステップを大きくすると室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度は小さくなり、室内膨張弁（6）の開度ステップを小さくすると室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度は大きくなる。 In the following description, “increasing the opening step of the indoor expansion valve (6)” means increasing the opening of the indoor expansion valve (6). In cooling operation, increasing the opening step of the indoor expansion valve (6) reduces the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7), and reducing the opening step of the indoor expansion valve (6) reduces the indoor heat exchange. The degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the vessel (7) increases.
制御部（53）は、まず通常調節動作で室内膨張弁（6）の開度を調節する。制御部（53）は、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を観察しながら、室内膨張弁（6）を徐々に大きい開度ステップに設定していく。 A control part (53) adjusts the opening degree of an indoor expansion valve (6) by normal adjustment operation | movement first. The controller (53) gradually sets the indoor expansion valve (6) to a large opening step while observing the degree of refrigerant superheating at the outlet of the indoor heat exchanger (7).
具体的に、まず演算部（52）が室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を計算する。室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度は、入力部（51）が受信した第２温度センサ（32）の計測温度及び低圧センサ（34）の計測圧力に基づいて計算される。そして、制御部（53）は、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度と目標過熱度との差に応じて開度ステップを調節する。制御部（53）は、その差が大きい場合には開度ステップを比較的大きな間隔（例えば１０パルス）で調節し、その差が小さい場合には開度ステップを小刻みに調節する。制御部（53）が開度ステップを変更すると、演算部（52）は室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を再び計算する。制御部（53）は、その計算した冷媒過熱度に基づいてさらに開度ステップを調節してゆく。 Specifically, first, the computing unit (52) calculates the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7). The refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) is calculated based on the measured temperature of the second temperature sensor (32) and the measured pressure of the low pressure sensor (34) received by the input unit (51). And a control part (53) adjusts an opening degree step according to the difference of the refrigerant | coolant superheat degree in the exit of an indoor heat exchanger (7), and a target superheat degree. When the difference is large, the control unit (53) adjusts the opening step with a relatively large interval (for example, 10 pulses), and when the difference is small, the control unit (53) adjusts the opening step in small increments. When the control unit (53) changes the opening step, the calculation unit (52) calculates again the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7). The controller (53) further adjusts the opening degree step based on the calculated refrigerant superheat degree.
室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度と目標過熱度との差が小さくなってくると、制御部（53）は、微調節動作に移行するか否かの決定を行う。具体的に、制御部（53）は、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度と目標過熱度との差が設定値（例えば０．７℃）未満になると微調節動作への移行を決定する。 When the difference between the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) and the target superheat degree becomes smaller, the control unit (53) determines whether or not to shift to the fine adjustment operation. Specifically, when the difference between the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) and the target superheat degree becomes less than a set value (for example, 0.7 ° C.), the control unit (53) shifts to the fine adjustment operation. To decide.
微調節動作では、制御部（53）は、室内膨張弁（6）を隣り合う２つの開度ステップの一方に設定する時間と他方に設定する時間とのデューティ比を調節する。具体的に、制御部（53）は、微調節動作に移行する時の開度ステップである第１の開度ステップと、その第１の開度ステップより１つ開度が大きい第２の開度ステップとに交互に室内膨張弁（6）を設定する（図２参照）。第１の開度ステップに設定している時間（T1）と第２の開度ステップに設定している時間（T2）の合計時間（T3＝T1＋T2）は、一定（例えば２０秒間）に保たれる。制御部（53）は、上記合計時間（T3）に対する第１の開度ステップに設定している時間（T1）の比率であるデューティ比（T1／T3）を調節する。これにより、第１の開度ステップの時間（T1）と第２の開度ステップの時間（T2）とが決定される。デューティ比（T1／T3）が大きいほど室内膨張弁（6）の擬似的な開度は第１の開度ステップに近くなり、デューティ比（T1／T3）が小さいほど室内膨張弁（6）の擬似的な開度は第２の開度ステップに近くなる。 In the fine adjustment operation, the control unit (53) adjusts the duty ratio between the time for setting the indoor expansion valve (6) to one of two adjacent opening steps and the time for setting the other. Specifically, the control unit (53) includes a first opening step that is an opening step when shifting to the fine adjustment operation, and a second opening that is one opening larger than the first opening step. The indoor expansion valve (6) is alternately set to the degree step (see FIG. 2). The total time (T3 = T1 + T2) of the time set for the first opening step (T1) and the time set for the second opening step (T2) (T3 = T1 + T2) was kept constant (for example, 20 seconds). It is. The control unit (53) adjusts the duty ratio (T1 / T3), which is the ratio of the time (T1) set in the first opening step to the total time (T3). Thereby, the time (T1) of the first opening step and the time (T2) of the second opening step are determined. The larger the duty ratio (T1 / T3), the closer the pseudo opening of the indoor expansion valve (6) becomes to the first opening step, and the smaller the duty ratio (T1 / T3), the more the indoor expansion valve (6) The pseudo opening is close to the second opening step.
制御部（53）は、微調節動作の開始時において、デューティ比（T1／T3）を例えば０．８に設定する。制御部（53）は、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度と目標過熱度との差を観察しながら、デューティ比（T1／T3）を調節してゆく。デューティ比（T1／T3）は、例えば０.２ピッチで調節される。これにより、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度が通常調節動作に比べて小刻みに調節され、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度が目標過熱度に近づいてゆく。 The control unit (53) sets the duty ratio (T1 / T3) to, for example, 0.8 at the start of the fine adjustment operation. The control unit (53) adjusts the duty ratio (T1 / T3) while observing the difference between the refrigerant superheat degree and the target superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7). The duty ratio (T1 / T3) is adjusted at, for example, 0.2 pitch. As a result, the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) is adjusted in small increments compared with the normal adjustment operation, and the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) approaches the target superheat degree.
なお、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度は、室内温度や風量の影響を受けるため、室内膨張弁（6）の開度を一定にしても一定の値にならない。このため、冷房運転中は、室内膨張弁（6）の開度を調節し続けなければならない。制御部（53）は、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度と目標過熱度との差が設定値以上であれば通常調節動作を行い、設定値未満であれば微調節動作を行う。また、制御部（53）は、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度が目標過熱度を下回ると室内膨張弁（6）の開度ステップを小さくし、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度が目標過熱度を上回ると室内膨張弁（6）の開度ステップを大きくする。 Note that the degree of refrigerant superheat at the outlet of the indoor heat exchanger (7) is affected by the indoor temperature and the air volume, and therefore does not take a constant value even if the opening of the indoor expansion valve (6) is constant. For this reason, the opening degree of the indoor expansion valve (6) must be continuously adjusted during the cooling operation. The control unit (53) performs a normal adjustment operation if the difference between the refrigerant superheat degree and the target superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) is equal to or greater than a set value, and performs a fine adjustment operation if the difference is less than the set value. Do. Further, when the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) falls below the target superheat degree, the control unit (53) reduces the opening step of the indoor expansion valve (6), and the indoor heat exchanger (7) When the refrigerant superheat degree at the outlet of the refrigerant exceeds the target superheat degree, the opening step of the indoor expansion valve (6) is increased.
−実施形態の効果−
上記実施形態では、制御部（53）が微調節動作を行いデューティ比を調節することで、その微調節動作中の室内膨張弁（6）の擬似的な開度が、隣り合う２つの開度ステップ（第１の開度ステップと第２の開度ステップ）の間で任意に設定されるようにしている。つまり、微調節動作により、室内膨張弁（6）の開度が実質的に小刻みに調節される。従って、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を小刻みに調節することができる。よって、通常調節動作では室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を目標過熱度に調節することができない場合であっても、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を目標過熱度に調節することができるようになる。よって、冷房運転において室内熱交換器（7）の冷却効率が向上する。また、圧縮機（1）が吸入する冷媒の過熱度も一定になるので、圧縮機（1）の液圧縮を防止することもできる。
-Effect of the embodiment-
In the said embodiment, when a control part (53) performs fine adjustment operation | movement and adjusts a duty ratio, the pseudo opening degree of the indoor expansion valve (6) in the fine adjustment operation | movement has two adjacent opening degree | times. It is arbitrarily set between steps (first opening step and second opening step). That is, the opening degree of the indoor expansion valve (6) is substantially adjusted in small increments by the fine adjustment operation. Therefore, the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) can be adjusted in small increments. Therefore, even if the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) cannot be adjusted to the target superheat degree in the normal adjustment operation, the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) is targeted. It becomes possible to adjust the degree of superheat. Therefore, the cooling efficiency of the indoor heat exchanger (7) is improved in the cooling operation. Moreover, since the superheat degree of the refrigerant sucked by the compressor (1) is also constant, liquid compression of the compressor (1) can be prevented.
上記実施形態では、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を大きい間隔で調節する場合には通常調節動作を行い、室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を微調節する場合には微調節動作を行うようにしている。これにより、効率的に室内熱交換器（7）の出口における冷媒過熱度を目標過熱度に近づけることができる。 In the above embodiment, when the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) is adjusted at large intervals, a normal adjustment operation is performed, and the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) is finely adjusted. In some cases, a fine adjustment operation is performed. Thereby, the refrigerant superheat degree at the outlet of the indoor heat exchanger (7) can be brought close to the target superheat degree efficiently.
−実施形態の変形例−
実施形態の変形例についてを説明する。この変形例では、コントローラ（50）が、冷凍サイクルの状態を表す制御パラメータとして暖房運転時の各室内熱交換器（7）の出口における冷媒の過冷却度を制御している。コントローラ（50）は、各室内熱交換器（7）の出口における冷媒の過冷却度が目標値になるように各室内膨張弁（6）の制御を行う。
-Modification of the embodiment-
A modification of the embodiment will be described. In this modification, the controller (50) controls the degree of refrigerant subcooling at the outlet of each indoor heat exchanger (7) during heating operation as a control parameter representing the state of the refrigeration cycle. The controller (50) controls each indoor expansion valve (6) so that the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of each indoor heat exchanger (7) becomes a target value.
具体的に、演算部（52）が室内熱交換器（7）の出口における冷媒の過冷却度を計算する。室内熱交換器（7）の出口における冷媒の過冷却度は、入力部（51）が受信した第１温度センサ（31）の計測温度及び高圧センサ（33）の計測圧力に基づいて計算される。そして、制御部（53）は、室内熱交換器（7）の出口における冷媒の過冷却度と目標値との差に応じて室内膨張弁（6）の開度ステップを調節する。制御部（53）は、室内熱交換器（7）の出口の冷媒における過冷却度と目標値との差が設定値以上であれば通常調節動作を行い、設定値未満であれば微調節動作を行う。 Specifically, the calculation unit (52) calculates the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the indoor heat exchanger (7). The degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the indoor heat exchanger (7) is calculated based on the measured temperature of the first temperature sensor (31) and the measured pressure of the high pressure sensor (33) received by the input unit (51). . And a control part (53) adjusts the opening degree step of an indoor expansion valve (6) according to the difference of the supercooling degree of the refrigerant | coolant in the exit of an indoor heat exchanger (7), and target value. The control unit (53) performs a normal adjustment operation if the difference between the degree of supercooling in the refrigerant at the outlet of the indoor heat exchanger (7) and the target value is greater than or equal to the set value, and performs a fine adjustment operation if less than the set value. I do.
《その他の実施形態》
上記実施形態については、室外膨張弁（4）及び室内膨張弁（6）として、弁棒がギアを介してパルスモータの回転子に連結されたいわゆるギア式の電子膨張弁を用いてもよい。ギア式の電子膨張弁は、直動式の電子膨張弁よりも全閉から全開まで開度ステップの数が多く制御パラメータを小刻みに調節することができるが、微調節動作を行うことで制御パラメータをさらに細かく調節することができるようになる。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, you may use what is called a gear type electronic expansion valve with which the valve rod was connected with the rotor of the pulse motor via the gear as an outdoor expansion valve (4) and an indoor expansion valve (6). The gear type electronic expansion valve has a larger number of opening steps from fully closed to fully open than the direct acting type electronic expansion valve, and the control parameters can be adjusted in small increments. Can be adjusted more finely.
また、上記実施形態については、制御部（53）が、冷凍サイクルの状態を表す制御パラメータとして、圧縮機（1）が吸入する冷媒の過熱度（吸入スーパーヒート）の制御を行ってもよい。制御部（53）は、圧縮機（1）が吸入する冷媒の過熱度が目標値に近づくように室外膨張弁（4）の開度を調節する。なお、この場合に、吸入管（21）には温度センサが設けられる。演算部（52）は、この温度センサの計測温度及び低圧センサ（34）の計測圧力に基づいて圧縮機（1）が吸入する冷媒の過熱度を計算する。 In the above embodiment, the control unit (53) may control the superheat degree (suction superheat) of the refrigerant sucked by the compressor (1) as a control parameter representing the state of the refrigeration cycle. The control unit (53) adjusts the opening degree of the outdoor expansion valve (4) so that the degree of superheat of the refrigerant sucked by the compressor (1) approaches the target value. In this case, the suction pipe (21) is provided with a temperature sensor. The calculation unit (52) calculates the degree of superheat of the refrigerant sucked by the compressor (1) based on the measured temperature of the temperature sensor and the measured pressure of the low pressure sensor (34).
また、上記実施形態については、制御部（53）が、冷凍サイクルの状態を表す制御パラメータとして、圧縮機（1）が吐出する冷媒の過熱度（吐出スーパーヒート）の制御を行ってもよい。制御部（53）は、圧縮機（1）が吐出する冷媒の過熱度が目標値に近づくように室外膨張弁（4）の開度を調節する。なお、この場合に、吐出管（22）には温度センサが設けられる。演算部（52）は、この温度センサの計測温度及び高圧センサ（33）の計測圧力に基づいて圧縮機（1）が吐出する冷媒の過熱度を計算する。 Moreover, about the said embodiment, a control part (53) may control the superheat degree (discharge superheat) of the refrigerant | coolant which a compressor (1) discharges as a control parameter showing the state of a refrigerating cycle. The controller (53) adjusts the opening of the outdoor expansion valve (4) so that the degree of superheat of the refrigerant discharged from the compressor (1) approaches the target value. In this case, the discharge pipe (22) is provided with a temperature sensor. The calculation unit (52) calculates the degree of superheat of the refrigerant discharged from the compressor (1) based on the measured temperature of the temperature sensor and the measured pressure of the high pressure sensor (33).
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路を備える冷凍装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for a refrigeration apparatus including a refrigerant circuit that performs a vapor compression refrigeration cycle.
6 室内膨張弁（膨張弁）
10 空気機（冷凍装置）
20 冷媒回路
53 制御部（制御手段）
6 Indoor expansion valve (expansion valve)
10 Air machine (refrigeration equipment)
20 Refrigerant circuit
53 Control unit (control means)
Claims (3)
上記膨張弁（6）の開度は、全閉から全開までの間で複数の開度ステップに設定可能となっており、
上記制御手段（53）は、上記膨張弁（6）を何れかの開度ステップに設定する通常調節動作と、上記膨張弁（6）を隣り合う２つの開度ステップの一方に設定する時間と他方に設定する時間とのデューティ比を調節する微調節動作とを選択的に行うことを特徴とする冷凍装置。 A refrigerant circuit (20) for performing a refrigeration cycle with an expansion valve (6) having a variable opening, and an opening of the expansion valve (6) so that a control parameter indicating the state of the refrigeration cycle becomes a predetermined target value. A refrigeration apparatus comprising control means (53) for adjusting
The opening of the expansion valve (6) can be set to a plurality of opening steps from fully closed to fully open.
The control means (53) includes a normal adjustment operation for setting the expansion valve (6) to one of the opening steps, and a time for setting the expansion valve (6) to one of two adjacent opening steps. A refrigeration apparatus that selectively performs a fine adjustment operation for adjusting a duty ratio with a time set on the other side.
上記制御手段（53）は、上記通常調節動作によっては上記制御パラメータが所定の目標値に達しない場合に上記微調節動作を行うことを特徴とする冷凍装置。 In claim 1,
The refrigeration apparatus, wherein the control means (53) performs the fine adjustment operation when the control parameter does not reach a predetermined target value by the normal adjustment operation.
上記制御手段（53）は、上記冷媒回路（20）の蒸発器の出口における冷媒過熱度を制御パラメータとして上記膨張弁（6）の開度を調節していることを特徴とする冷凍装置。 In claim 1 or 2,
The said control means (53) is adjusting the opening degree of the said expansion valve (6) by making into a control parameter the refrigerant | coolant superheat degree in the exit of the evaporator of the said refrigerant circuit (20), The freezing apparatus characterized by the above-mentioned.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2005
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