JP2550649B2

JP2550649B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2550649B2
Application number: JP63062860A
Authority: JP
Inventors: 浩宮本; 孝之杉本; 幹彦黒田; 哲也星野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1996-11-06
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JPS6463757A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は冷凍装置に関するものであり、特に蒸発冷
媒の過熱度を略一定に維持すべく開度制御される制御弁
を膨張機構として有する冷凍装置に関する。

（従来の技術）従来装置における過熱度等の制御方式の具体例として
は、例えば特開昭59−95349号公報記載の装置や本出願
人の先の出願（特願昭59−248527号）を挙げることがで
きる。後者の装置について、本願発明の実施例である第
２図に基づいて説明すると、この装置は図のように、１
台の室外ユニットＸの複数台の室内ユニットＡ〜Ｄを接
続した構成のもので、各室内熱交換器18は、液側支管15
・・15とガス側支管17・・17との間に接続されている。
また第１液管10と第２液管12との間には、受液器11が介
設されているが、この受液器11は、キャピラリーチュー
ブ21及び配管20を介して圧縮機１の吸込配管４に接続さ
れている。なお上記第１液管10には第１電動膨張弁13が
介設されている。また上記配管20には第１温度センサー
31が、また圧縮機１の吸込配管４には第２温度センサー
32がそれぞれ取着されている。上記第１温度センサー31
は、低圧ガス冷媒の圧力相当飽和温度を検出するための
ものである。

そして上記した装置においては、例えば暖房運転時に
は、上記第２温度センサー32での検出温度と、上記第１
温度センサー31での検出温度とから過熱度を求め、この
過熱度が基準過熱度に近づくように第１電動膨張弁13の
開度制御を行う。

（発明が解決しようとする問題点）ところで上記のような空気調和機において、暖房運転
を継続していく場合、低外気温時等には室外熱交換器８
に霜が付着してくることがあり、その着霜量が増加して
室外熱交換器８における熱交換能力が低下した場合に
は、暖房運転を中断して除霜を行うことが必要である。
そして上記のように蒸発冷媒が予め設定されている所定
の基準過熱度を維持すべく第１電動膨張弁13の開度制御
を行っていく場合には、室外熱交換器８に霜が付着する
ようになった後、短時間のうちに除霜を必要とする着霜
量に達してしまう。それは、室外熱交換器８に霜が発生
して大気流通量が減少し、熱交換能力の低下が生ずる
と、上記基準過熱度を維持するために、第１電動膨張弁
13はその開度を絞るように制御される。これにより循環
冷媒量が減少し、上記低下した熱交換能力においても所
定の過熱度が得られることとなる。しかしながら循環冷
媒量を減少させることによって、蒸発条件がより低圧・
低温側へ移行し、このため室外熱交換器８の温度が低下
し、着霜を生じ易くなる。このように熱交換能力の低下
に対する基準過熱度を維持するための冷媒循環量の変更
が、室外熱交換器の温度低下ともなって着霜速度を速
め、それらの相互作用によって、加速度的な着霜量の増
加現象を生ずるのである。このため頻繁に除霜運転に移
行し、この間は暖房運転が中断されるため、空調快適性
が損なわれるという問題がある。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目
的は、蒸発器における霜の成長速度を抑制し、このため
例えば空気調和機においては暖房運転時間の増加が図れ
て、空調快適性を向上し得る冷凍装置を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段）そこで第１図に示すように、第１請求項記載の冷凍装
置は、圧縮機１からの吐出冷媒を凝縮器18から蒸発器８
を経て上記圧縮機１へと返流する冷媒循環回路を構成す
ると共に、上記蒸発器８の冷媒入口側に介設された過熱
度制御弁13と、上記蒸発器８への着霜量が基準着霜量に
達したときに除霜運転を行うため上記蒸発器８への着霜
量を検出する着霜量検出手段30と、上記蒸発器８での蒸
発冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段45と、上記検
出過熱度が基準過熱度に近づくように上記過熱度制御弁
13の開度を制御する第１開度制御手段42とを有して成る
冷凍装置であって、除霜運転終了後の運転再開状態にお
いて上記過熱度制御を所定時間だけ継続した後、上記検
出着霜量が基準着霜量に達するまでの間は、上記過熱度
制御弁13の開度を上記過熱度制御終了時の開度とほぼ同
程度の開度に維持すべく制御する第２開度制御手段43を
有していることを特徴としている。

また第２請求項記載の冷凍装置は、圧縮機１からの吐
出冷媒を凝縮器18から蒸発器８を経て上記圧縮機１へと
返流する冷媒循環回路を構成すると共に、上記蒸発器８
の冷媒入口側に介設された過熱度制御弁13と、上記蒸発
器８への着霜量が基準着霜量に達したときに除霜運転を
行うため上記蒸発器８への着霜量を検出する着霜量検出
手段30と、上記蒸発器８での蒸発冷媒の過熱度を検出す
る過熱度検出手段45と、上記検出過熱度が基準過熱度に
近づくように上記過熱度制御弁13の開度を制御する第１
開度制御手段42とを有して成る冷凍装置であって、上記
検出着霜量が上記基準着霜量よりも少なく設定されてい
る初期基準着霜量に達するまでは上記過熱度制御を継続
した後、上記検出着霜量が基準着霜量に達するまでの間
は、上記過熱度制御弁13の開度を上記過熱度制御終了時
の開度とほぼ同程度の開度に維持すべく制御する第２開
度制御手段43を有していることを特徴としている。

（作用）上記第１請求項記載の冷凍装置においては、まず除霜
運転終了後の暖房再開時から所定時間が経過するまでの
間は、第１開度制御手段42によって所定の基準過熱度が
得られるように過熱度制御弁13の開度制御がなされる。
そして所定時間経過後には、次の除霜運転となるまで、
その時の開度状態を維持する第２開度制御手段43による
制御がなされる。したがって蒸発器８に着霜が生じ、熱
交換能力が低下するようになった場合においても、従来
装置のように冷媒循環量の減少、蒸発条件の低圧側、低
温側への移行が生じないので、着霜速度が従来装置より
も抑制される。このため除霜を必要とする着霜状態に達
するまでの時間が長くなることとなり、その間、例えば
暖房運転が継続されるので、暖房運転率が向上し、空調
快適性が向上される。また暖房再開時からの上記第１開
度制御手段42による制御で、所定の過熱度が得られる状
態となるまでに必要な時間を予め見込んでタイマに初期
値として設定し、このタイマによる切換制御で上記の切
換えを行わせることが可能であり、簡素な構造及び制御
方法で構成することができる。

一方、上記第２請求項記載の冷凍装置においては、検
出着霜量を初期基準着霜量と比較し、初期基準着霜量以
上となったとき、すなわち実際に蒸発器８に着霜を生じ
ている間だけ、上記第２開度制御手段43による制御に切
換える構成であり、その他の期間は、例えば空調負荷に
応ずる冷媒循環量を維持する過熱度制御が上記第１開度
制御手段42によって行われ、また蒸発器８への着霜の進
行中に、例えば外気温度の上昇等によって着霜状態が解
消されたような場合には、上記第１開度制御手段42によ
る過熱度制御に自動的に復帰することともなる。このよ
うに着霜速度を制御するための上記第２開度制御手段43
による制御を必要最小限として、空調負荷等に応ずる過
熱度制御での運転が極力維持されるので、暖房運転率の
向上と共に、空調快適性をさらに向上することができ
る。

（実施例）次にこの発明の冷凍装置について、空気調和機を例に
して図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第２図には、４台の室内ユニットを備えたマルチ
形式の空気調和機の冷媒回路図を示すが、図において、
Ｘは室外ユニットを、Ａ〜Ｄは第１〜第４室内ユニット
をそれぞれ示している。上記室外ユニットＸは、圧縮機
１を有しているが、この圧縮機１はインバータ２によっ
て能力制御されるものであって、その吐出配管３と吸込
配管４とは、四路切換弁５に接続されている。上記四路
切換弁５には、第１ガス管６と第２ガス管７とがそれぞ
れ接続され、第２ガス管７には、暖房運転時に蒸発器と
して作用する室外熱交換器８が接続されている。なお上
記室外熱交換器８には室外ファン９が付設されている。
また上記室外熱交換器８には、第１液管10、受液器11、
第２液管12が順次接続されており、上記第１液管10に
は、暖房運転時に過熱度制御弁となる第１電動膨張弁13
が介設されている。上記第２液管12はヘッダー14に接続
されているが、このヘッダー14からは複数の、図の場合
には４本の液側支管15・・15が分岐しており、各液側支
管15・・15にはそれぞれ第２電動膨張弁16・・16が介設
されている。一方上記第１ガス管６からも上記に対応し
て４本のガス側支管17・・17が分岐しており、上記各支
管15、17の間に、暖房運転時に凝縮器として作用する室
内熱交換器・・18が接続されている。なお各室内熱交換
器18には室内ファン19が付設され、両者18、19によって
室内ユニットＡ〜Ｄが構成されている。また上記受液器
11と、上記圧縮機１の吸込配管４との間は、配管20によ
って接続され、この配管20にはキャピラリーチューブ21
が介設されている。なお同図において、22はガス閉鎖
弁、23は液閉鎖弁、24、25はマフラー、26はアキューム
レータをそれぞれ示している。

上記空気調和機においては、図中実線矢印で示すよう
に、圧縮機１から吐出された冷媒を、凝縮器となる室内
熱交換器18から蒸発器となる室外熱交換器８へと回流さ
せることによって暖房運転を行い、これとは逆に圧縮機
１から吐出された冷媒を、凝縮器となる室外熱交換器８
から蒸発器となる室内熱交換器18・・18へと回流させる
ことによって冷房運転を行う（図中破線矢印）。そして
上記冷媒回路では、暖房運転時において室外熱交換器８
に霜が生じた場合の除霜運転を制御するために、着霜量
検出手段として、室外熱交換器８における配管に室外熱
交換器温度測定用のサーミスタ30を付設している。この
測定温度が設定温度以下となった場合に除霜を要する着
霜量に達しているとして、室外ファン９と室内ファン19
とを停止すると共に四路切換弁５を破線矢印方向に切換
えて、いわゆる逆サイクルデフロストの除霜運転を開始
するように成されている。そして、室外熱交換器８に付
着している霜が除かれて、上記サーミスタ30で検出され
る室外熱交換器８の温度が除霜終了温度に達したときに
除霜運転を終了し、暖房運転を再開するように成されて
いる。

また上記冷媒回路においては、上記キャピラリーチュ
ーブ21の出口側の位置に、第１温度センサー31が取着さ
れているが、この第１温度センサー31は、低圧ガス冷媒
の圧力相当飽和温度を検出するためのものである。また
圧縮機１の吸込配管４には、第２温度センサー32が、一
方上記各液側支管15・・15には第３温度センサー33・・
33が、さらに上記各ガス側支管17・・17には第４温度セ
ンサー34・・34がそれぞれ取着されている。

第３図には上記空気調和機の制御系のブロック図を示
す。図のように室外ユニットＸは室外制御装置35を、ま
た各室内ユニットＡ〜Ｄは室内制御装置36をそれぞれ有
している。上記室内制御装置36には、運転スイッチ37と
室内サーモ38とがそれぞれ接続されており、室内制御装
置36から室外制御装置35に対して運転スイッチ37がONで
あり、かつ室温が設定温度に達していないときに運転要
求信号と、検出室温と設定温度との温度差に対応するΔ
Ｔ信号とがそれぞれ出力されるようになっている。

一方上記室外制御装置35は、上記運転要求のある室内
ユニットＡ〜Ｄの各定格能力を合計して合計負荷容量値
ΣＳとして把握する負荷容量値把握部39と、運転要求の
ある室内ユニットＡ〜ＤからのΔＴ信号を合計してΣΔ
Ｔを求める温度差検出部40と、上記ΣＳとΣΔＴとに基
づいてインバータ２の周波数を制御すると共に、暖房−
冷房、除霜運転に応じた四路切換弁５の切換えを制御す
る運転制御部41とを有している。また上記室外制御装置
35はさらに、第１及び第２電動膨張弁13、16・・16の開
度を制御する第１の弁制御部（すなわち、第１開度制御
手段）24と、第２の弁制御部（すなわち、第２開度制御
手段）43とを有している。

上記室外制御装置35においては、上記のように運転要
求のある室内ユニットＡ〜Ｄの合計負荷容量値ΣＳとΣ
ΔＴとに基づいて運転制御部41により圧縮機１の周波数
が制御される。すなわち、上記ΣＳとΣΔＴとに対応し
た初期設定周波数を記憶しておき、運転開始時、運転部
屋数増加時には上記初期設定周波数での運転を行うと共
に、所定時間経過後はΣΔＴに基づいて、Ｐ制御、PID
制御等によって周波数を変更していくのである。したが
って、例えば運転要求のある室内ユニットＡ〜Ｄの台数
が多い場合には、総じて合計負荷容量値ΣＳは大きくな
り、このときには高い周波数で圧縮機１を駆動し、これ
により空調能力を増加させて、各室を要求に見合った能
力で同時に空調するのである。

次に上記第１弁制御部42による上記第１及び第２電動
膨張弁13、16・・16の制御方法につき説明する。まず冷
房運転時には、第１電動膨張弁13を全開に維持すると共
に、各第２電動膨張弁16・・16を、各室内熱交換器18・
・18内で蒸発するガス冷媒の過熱度を略一定になるよう
に制御する。この場合、上記第１温度センサー31にて検
出した低圧相当飽和温度と各第４温度センサー34にて検
出した蒸発冷媒温度との差、つまり検出過熱度と、基準
過熱度との偏差に比例する開度の増減を行う。

一方、暖房運転時には、上記第１弁制御部42によっ
て、室外熱交換器８内で蒸発する冷媒の過熱度を第１電
動膨張弁13にてPID制御し、また各第２電動膨張弁16・
・16においては、運転中の各室内熱交換器18・・18の出
口での凝縮冷媒温度を互いに等しくするような制御（FD
制御という）が行われる。前者は、第１温度センサー31
にて検出した低圧相当飽和温度T1と、第２温度センサー
32にて検出した蒸発冷媒温度T2との差、つまり検出過熱
度（T2−T1）を求めると共に、この検出過熱度（T2−T
1）と基準過熱度SH0との偏差Ｅ＝（T2−T1）−SHOを所
定のサンプリング時間毎に求め、各サンプリング毎の偏
差E0、E1、E2・・に基づいて、以下の式にて第１電動膨
張弁13の開度を制御する方式のものである。

Ｐ＝KO・E0＋K1・（E0−E1）＋K2・（EO−2E1＋E2）（ただし、K0、K1、K2は定数）すなわちＰ＞０ならばＰパルスだけ第１電動膨張弁13
を開弁し、一方Ｐ＜０ならばＰ（絶対値）パルスだけ閉
弁するような制御を行うのである。

また各第２電動膨張弁16・・16によるFD制御は、各第
３温度センサー33・・33で、運転中の室内熱交換器18・
・18の出口での凝縮冷媒温度T3・・T3を検出すると共
に、これら検出温度T3・・T3の平均温度Tmを求め、上記
各第２電動膨張弁16・・16の開度を、上記平均温度Tmと
検出温度T3・・T3との温度差（Tm−T3）に比例する量Ｐ
＝Ｄ・（Tm−T3）（ただし、Ｄは正の定数）だけ増減
（Ｐ＞０は開、Ｐ＜０は閉）することによって行う。

そして上記暖房運転時においては、暖房運転効率を上
げるために、上記のような第１弁制御部42による開度制
御と共に、第２弁制御部43によっても開度制御が行われ
るようになされている。このような制御方式について第
４図に示すフローチャートに基づいて、次に説明する。

第４図において、暖房運転が開始されると、まずステ
ップS1においてフラッグビットＦに０が初期設定され
る。このフラッグビットＦについては後で説明する。次
いで運転要求にある室内ユニットＡ〜Ｄの前記ΣＳとΣ
ΔＴとに応じて前記運転制御部41によってインバータ周
波数の初期設定がなされて運転が開始されると共に、ス
テップS2において、上記第１弁制御部42により、上記運
転要求のある室内ユニットＡ〜ＤからのΣＳとΣΔＴと
に応ずる初期設定開度に第１及び第２電動膨張弁13、16
の開度が設定される。そしてステップS3において上記Ｆ
値の判定を行うが、この場合Ｆ＝０として説明すると、
次にステップS4に移行して上記したPID制御、FD制御を
開始し、ステップS5において前記室外熱交換器温度検出
用サーミスタ30における検出温度Tcbと、予め設定され
ている除霜を必要とする温度Tdとの比較を行う。外気温
がそれ程低くなく、室外熱交換器８に着霜が生じないよ
うな外気条件での暖房運転の場合には、上記TcbはTdよ
り高い温度で検出され、このとき上記ステップS5からS3
に戻って、上記ステップS3〜S5の処理を繰返すこととな
る。すなわちステップS4における基準過熱度を維持する
PID制御、FD制御を行うことによって、室内側の暖房負
荷に応じた冷媒循環サイクルで運転が継続される。

一方、低外気温で、また高湿度条件下における運転で
は、上記のような暖房運転の継続に伴って、室外熱交換
器８に霜が発生する。この霜が成長し、熱交換能力、す
なわち暖房能力の大幅な低下が生じることとなる着霜量
となった場合には、この着霜状態に対応して予め設定さ
れている上記Tdよりも上記検出温度Tcbが低くなる。こ
のときには上記ステップS5からステップS6に移行し、前
記した除霜運転に切換えられる。そして前記のように上
記Tcdが除霜終了温度に達することにより除霜終了信号
が発生されるまで、上記除霜運転を継続する（ステップ
S6、S7）。そして上記除霜運転が終了した場合には、前
記フラッグビットＦを１に設定して（ステップS8）、前
記ステップS2に戻ることとしている。すなわちこのフラ
ッグビットＦは暖房運転が室外熱交換器８に着霜を生じ
るような運転条件下で運転がされているか否かを判別す
るためのものであり、着霜の恐れがない場合には、上記
のような基準過熱度を維持するようなPID制御、FD制御
による開度制御が継続される。一方、着霜を生じるよう
な運転条件下、すなわち上記においては暖房運転が開始
されて一度除霜運転が行われると、次回以降の除霜運転
開始時までの暖房運転期間をできるだけ長くするため
に、以下に述べるような制御に移行する。

すなわちステップS2において上記と同様に初期設定開
度を設定して暖房運転を再開した後、ステップS3からは
ステップS9に移行して、タイマの計時が開始され、この
計時時間ｔが基準時間t0（例えば20分）に達するまで
（ステップS10）は、ステップS4、S5、S3、S9、S10を繰
り返すことによって、前記と同様にPID制御、FD制御に
よる開度制御を行うが、上記ｔがt0に達した時点におい
て上記ステップS10からステップS11に移行し、上記タイ
マをリセットした後、ステップS12においてはその時の
開度状態を維持・固定するような制御となるのである。
そしてこの開度固定制御が、次の除霜開始時、すなわち
ステップS13で上記TcbがTd以下となるまで継続される。
ステップS13で上記TcbがTd以下となったことが判別され
た場合には、前記と同様に除霜運転を行い（ステップS
6、S7）、その終了時、Ｆ＝１の設定状態を維持して
（ステップS8）、上記ステップS2に戻り、以上の処理が
繰返される。

第５図には、上記のように所定時間t0経過後には開度
固定制御とした場合の暖房運転と、従来装置における基
準過熱度を維持する制御のみによる暖房運転との室外熱
交換器への着霜量の時間変化を示している。従来装置に
おいては、霜が発生（Ａ点）して以降、急激に着霜量が
増大し（Ｂ）、短時間のうちに除霜を必要とする基準着
霜量に達して（Ｃ点）、暖房運転を中断した除霜運転が
行われる（Ｄ）。一方上記実施例においては、二回目以
降の霜の発生時（Ａ点）には、基準着霜量に達するまで
（Ｆ点）の着霜速度が遅くなっており（Ｅ）、このため
暖房運転をより長く継続することができる。すなわち従
来装置のように、霜が発生して以降も過熱度を一定にす
るように開度を制御した場合には、前記したように、冷
媒循環サイクルの変化が着霜速度を増大させるようにも
作用するため、加速度的な着霜量の増加を生じる。一
方、上記実施例においては、暖房再開後に所定時間t0の
間PID制御・FD制御を継続して基準過熱度状態で冷媒循
環サイクルが得られた後には、その時の開度が、着霜量
が増加して基準着霜量に達するまでは維持される。した
がって、室外熱交換器８に霜が発生して以降も、この室
外熱交換器８の温度がより低温となるような冷媒循環サ
イクルの変更がなされないので、着霜速度は従来装置に
比べて大幅に小さなものとなり、暖房運転をより長く継
続することが可能となるのである。また、着霜量の増加
と共に、室外熱交換器８における熱交換能力が低下して
いくことによって、固定開度状態として一定流量の冷媒
が流通する場合には、基準過熱度よりも徐々に過熱度の
低下が生ずることとなる訳であるが、この過熱度制御
は、圧縮機での液圧縮を防止して安全性を維持するため
の制御でもあって、例えば上記基準過熱度５℃としてい
る場合にも、過熱度０℃に至る範囲で運転の継続は可能
であり、また湿り運転に至った場合においても、吸込配
管４に介設されているアキュームレータ26で気液分離が
なされるので、液圧縮の恐れはほとんどなく、上記のよ
うな暖房運転期間を維持する開度制御が可能である。

なお第４図に示したフローチャートに沿って処理が行
われている際に、多室同時運転可能な上記実施例におい
て、運転部屋数の変更や、各運転中の室内ユニットにお
けるサーモ停止、或いはサーモ復帰が生じ、室内側の暖
房負荷に大きな変化が生じる場合には、同図においてス
テップS1からの制御に戻ることとしている。

以上の説明のように、上記実施例においては、室外熱
交換器８への着霜速度を低下することができ、このため
除霜を必要とする基準着霜量に達するまでの時間、すな
わち暖房運転の継続時間を長くすることができるので、
除霜運転頻度が低減され、空調快適性の向上を図ること
ができる。

なお上記実施例においては、開度制御の切換えを行う
ためのタイマには、除霜運転終了後の暖房運転再開時か
ら、PID・FD制御を継続して基準過熱度状態が得られる
までに必要な時間を予め見込んで、これを初期値t0とし
て設定しているが、PID制御による開度変更量が所定の
偏差範囲内に安定するまでに必要な時間を設定する等
の、その他の構成とすることもできる。また第４図にお
いてステップS12、S13で構成した上記実施例における第
２弁制御部43では、先のPID制御で制御された開度を維
持・固定する制御として説明したが、例えば第１弁制御
部42における制御目標としての基準過熱度をほぼ０℃に
制御し、その時の開度に例えば過熱度５℃に相当する開
度の増加を与えた開度として維持・固定するように第２
弁制御部を構成することもできる。また上記では、イン
バータ式のマルチ型空気調和機にて実施した例を示した
が、１台の室内ユニットのみを有する空気調和機等や、
他の構成の冷凍装置においても実施可能である。また上
記実施例では、第１温度センサー31と第２温度センサー
32とによって暖房時の過熱度検出手段45を構成した例を
示したが、この過熱度検出手段は上記に限られるもので
はない。

以上、第１弁制御部42によるPID制御、FD制御（以
下、過熱度制御と言う）をタイマで規定される時間行っ
た後、第２弁制御部43による開度固定制御に切換え、以
降、この開度固定制御を継続することによって、暖房運
転効率を向上し得るように構成した第１実施例について
の説明を行ったが、第６図には、上記の過熱度制御と開
度固定制御との切換えを、上記第１実施例とは異なる制
御方式を採用して構成した第２実施例における制御フロ
ーチャートを示しており、次に同図に基づいて、この第
２実施例での開度制御方式について説明する。

同図のように、暖房運転が開始されてから、ステップ
S1からS8に至る処理内容は、前記第１実施例の場合と同
様であり、したがって暖房運転開始時に、まずフラッグ
ビットＦに０を初期設定し（ステップS1）、次いで初期
設計開度に第１及び第２電動膨張弁13、16の開度を設定
し（ステップS2）、その後、ステップS3のフラッグビッ
トＦの内容判別ステップを経てステップS4においてPID
制御・FD制御が開始され、この制御は、室外熱交換器８
の検出温度Tcbが除霜開始温度Tdに低下するまで（ステ
ップS5）継続される。そして上記TcbがTdとなった時
に、ステップS6、S7で除霜運転を行い、次いでステップ
S8と上記フラッグビットＦに１を設定してステップS2に
戻り、したがって一度除霜運転を行った後での暖房運転
時には、上記ステップS3からステップS51を経る処理が
行われることとなる。

このステップS51においては、上記室外熱交換器８の
検出温度Tcbと、上記除霜開始温度Tdよりもα℃高い温
度との大小を比較する。この（Td＋α）の温度が、室外
熱交換器８に霜が発生してきたときの温度となるよう
に、上記αは設定されている。つまり上記ステップS51
においては、室外熱交換器８の温度が初期着霜温度（す
なわちTd＋α）の温度まで低下したか否かを判別する。
したがって、霜の発生が殆どない間は、検出温度Tcbは
上記Td＋αよりも高い温度を示すこととなり、このとき
には上記ステップS51からS4に移行し、PID・FD制御によ
る過熱度制御を行い、以降、ステップS5、S3、S51、S4
の繰返し処理によって、TcbがTd＋αよりも高い間は、
上記過熱度制御が継続される。

そして上記過熱度制御の継続中に、TcbがTd＋αまで
低下したときに、ステップS51からS52に移行し、その時
の開度状態を保持する開度固定制御に切換え、以後はス
テップS5において、上記検出温度Tcbが除霜開始温度Td
へとさらに低下するまで、ステップS5、S3、S51、S52の
反復処理によって上記の開度固定制御を継続し、TcbがT
dとなった時にステップS6、S7での除霜運転を行う。そ
の後ステップS8からS2に戻って上記の処理が繰返され
る。

なお上記開度固定制御の継続中に、例えば外気温度の
上昇や室内側の負荷変化によって室外熱交換器８での蒸
発温度が上昇し、これにより検出温度TcbがTd＋αより
も高くなった場合には、上記ステップS51からS4に移行
する反復処理となって、除霜を行う前にも過熱度制御に
自動的に復帰することとなる。

以上の説明のように上記第２実施例の制御方式によれ
ば、開度固定制御への切換えは、室外熱交換器８に実際
に着霜を生じ、その着霜量が除霜を必要とする量まで増
加していく間だけに限定されることとなり、これによっ
て着霜速度を抑制して暖房運転時間を長くすることが可
能になると共に、室外熱交換器８に着霜していない間
は、室内側の負荷変化に応じた冷媒循環量とする過熱度
制御が極力維持されるので、前記第１実施例に比べてき
め細かな暖房運転が行われる期間が長くなって空調快適
性をさらに向上することが可能となる。

なお上記第２実施例においては、第６図のステップS5
1、S52によって第２弁制御部43を構成している。

以上説明した各実施例はこの発明を限定するものでは
なく、この発明の範囲内で種々の変更を行うことが可能
であり、例えば着霜量検出手段を室外熱交換器８の温度
を検出するサーミスタ30で構成した例を示したが、霜の
付着によって弾性波伝搬効率の変化する磁歪センサ等を
用いて上記着霜量検出手段を構成することが可能であ
る。

（発明の効果）上記のように、この発明の第１請求項記載の冷凍装置
においては、過熱度制御弁の開度を、検出過熱度が基準
過熱度に近づくように制御した後、所定の開度を維持す
るように制御することによって、蒸発器への着霜速度を
低下することができ、このため除霜を必要とする基準着
霜量に達するまでの時間、すなわち空気調和機において
は暖房運転の継続時間を長くすることができるので、除
霜運転頻度が低減され、例えば暖房時の快適性の向上を
図ることができる。

しかも上記冷凍装置においては、タイマを用いる簡単
な構造及び簡単な制御方式で、上記暖房運転率等を向上
し得る過熱度制御から開度固定制御への切換制御を行わ
せることができる。

また第２請求項記載の冷凍装置においては、開度固定
制御での運転期間が必要最小限に抑えられ、負荷変動に
応じる過熱度制御での運転が極力維持されるので、暖房
運転率等の向上と共に、暖房時の快適性等をさらに向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の冷凍装置の実施例を示すもので、第１図
は機能系統図、第２図は冷媒回路図、第３図は運転制御
系のブロック図、第４図は第１実施例における制御方法
のフローチャート図、第５図は室外熱交換器への着霜量
の時間変化を示すグラフ、第６図は第２実施例における
制御方法のフローチャート図である。１……圧縮機、８……室外熱交換器（蒸発器）、13……
第１電動膨張弁（過熱度制御弁）、18……室内熱交換器
（凝縮器）、30……サーミスタ（着霜量検出手段）、42
……第１弁制御部（第１開度制御手段）、43……第２弁
制御部（第２開度制御手段）、45……（過熱度検出手
段）。

フロントページの続き (72)発明者星野哲也滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ダイキン工業株式会社滋賀製作所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機（１）からの吐出冷媒を凝縮器（1
8）から蒸発器（８）を経て上記圧縮機（１）へと返流
する冷媒循環回路を構成すると共に、上記蒸発器（８）
の冷媒入口側に介設された過熱度制御弁（13）と、上記
蒸発器（８）への着霜量が基準着霜量に達したときに除
霜運転を行うため上記蒸発器（８）への着霜量を検出す
る着霜量検出手段（30）と、上記蒸発器（８）での蒸発
冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段（45）と、上記
検出過熱度が基準過熱度に近づくように上記過熱度制御
弁（13）の開度を制御する第１開度制御手段（42）とを
有して成る冷凍装置であって、除霜運転終了後の運転再
開状態において上記過熱度制御を所定時間だけ継続した
後、上記検出着霜量が基準着霜量に達するまでの間は、
上記過熱度制御弁（13）の開度を上記過熱度制御終了時
の開度とほぼ同程度の開度に維持すべく制御する第２開
度制御手段（43）を有していることを特徴とする冷凍装
置。
【請求項２】圧縮機（１）からの吐出冷媒を凝縮器（1
8）から蒸発器（８）を経て上記圧縮機（１）へと返流
する冷媒循環回路を構成すると共に、上記蒸発器（８）
の冷媒入口側に介設された過熱度制御弁（13）と、上記
蒸発器（８）への着霜量が基準着霜量に達したときに除
霜運転を行うため上記蒸発器（８）への着霜量を検出す
る着霜量検出手段（30）と、上記蒸発器（８）での蒸発
冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段（45）と、上記
検出過熱度が基準過熱度に近づくように上記過熱度制御
弁（13）の開度を制御する第１開度制御手段（42）とを
有して成る冷凍装置であって、上記検出着霜量が上記基
準着霜量よりも少なく設定されている初期基準着霜量に
達するまでは上記過熱度制御を継続した後、上記検出着
霜量が基準着霜量に達するまでの間は、上記過熱度制御
弁（13）の開度を上記過熱度制御終了時の開度とほぼ同
程度の開度に維持すべく制御する第２開度制御手段（4
3）を有していることを特徴とする冷凍装置。