JP2904525B2 - ヒートポンプ式空調装置における冷媒流量制御方法及びヒートポンプ式空調装置 - Google Patents

ヒートポンプ式空調装置における冷媒流量制御方法及びヒートポンプ式空調装置

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    • 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
    • F25B2700/00Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/04Refrigerant level

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子膨張弁を有するヒートポンプ式空調装
置における冷媒流量の制御方法及びヒートポンプ式空調
装置に関するものである。
〔従来の技術〕
在来の電子膨張弁を有するヒートポンプ式空調装置に
おける冷媒流量の制御は、蒸発器出口における冷媒蒸気
の過熱度を検知して電子膨張弁の開度を制御するするこ
とにより冷凍サイクルの冷媒流量を決定するというもの
であった。
そして、冷媒蒸気の過熱度の検知は、蒸発器入口温度
と蒸発器出口温度の検知手段による方法、または蒸発器
内の圧力と蒸発器出口配管温度の検知手段による方法で
あった。
しかしながら、上記のような過熱度の検知方法は、蒸
発器の配管温度を測定するものであるため、電子膨張弁
の開度変更後冷媒流量が変化し蒸発器出口の過熱度とし
て配管温度が追従するのに遅が生じ、蒸発器に対する熱
負荷変動が激しい場合適正に電子膨張弁の開度を制御出
来なくなる課題を有しており、そうならないようにする
ために、結局は、過熱度制御ではなく予め設定された開
度を電子膨張弁へ掲示して冷凍サイクルを運転してい
た。
又過熱度の設定は、蒸発器の能力を最大限引き出す為
には0℃に近づけたいが蒸発器から圧縮機へ戻る冷媒が
未蒸発即ち蒸発器出口の冷媒が液気味となる恐れが有
り、圧縮機への液戻りによる圧縮機破損事故に至る為こ
の防止の為又温度変換器や圧力変換器が持つ測定器誤差
の為過熱度は0℃に対して安全方向に余裕を持たせ3℃
〜8℃位に設定している。
従って蒸発器の能力を最大限引き出していないばかり
でなく圧縮機への過熱といったエネルギーロスの課題も
有していた。
これに対し、近時においては、第2図に示される冷媒
流量の制御技術が提案されている。
即ち、蒸発器aと圧縮機bとの間に位置する低圧受液
器c内に、冷媒液の上限を検知する検知器dと冷媒液の
下限を検知する検知器eとを設け、上下部の検知器d,e
が同時に液冷媒を検知した場合に冷媒流量制御弁fの設
定を変更して単位時間当りの冷媒流量を時間と共に漸次
減少させ、上部の検知器dが冷媒液を検知せずかつ下部
の検知器eが冷媒液を検知した場合に冷媒流量制御弁f
の設定をそのまま持続し、上下部の検知器d,eが共に冷
媒液を検知しない場合は冷媒流量制御弁fの設定を変え
て単位時間当りの冷媒循環量を時間と共に徐々に増加さ
せる冷媒流量制御法である。
なお、同図において、gは凝縮器、hは膨張弁、iは
コントローラである。
しかし、この冷媒流量の制御にあっても、結局は、負
荷の変動等に応じた冷媒の流量制御を行っているに過ぎ
ず、例えば暖房を行なうときには直ちに圧縮機を過熱さ
せる必要がある、という運転状況や、圧縮機運転後に於
いて熱負荷が増大しインバーター圧縮機の回転数がフル
回転となった場合や圧縮機の温度上昇が激しくなった場
合に、圧縮機の冷却運転を行う必要がある、という運転
状況等に対応して冷媒流量の制御を行うものではなかっ
た。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記課題に鑑み、圧縮機の過熱や冷却を要す
る際に、そのような運転状況に応じた冷凍サイクルの冷
媒流量制御を、圧縮機への液戻りによる圧縮機破損を防
ぎつつ行うことができるヒートポンプ式空調装置におけ
る冷媒流量制御方法とヒートポンプ式空調装置を提供す
るものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、本発明方法においては、
圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、蒸発器及びアキュムレー
ターを環状に接続して冷凍サイクルを構成し、上記圧縮
機の過熱を必要とする際には、上記冷凍サイクルの通常
運転時において上記蒸発器と上記圧縮機との間に位置す
る上記アキュムレーター内に貯留されるべき冷媒の通常
液位に対して、上記アキュムレーター内に貯留される冷
媒が低い液位となるように、上記電子膨張弁の開度を制
御し、上記圧縮機の冷却を必要とする際には、上記アキ
ュムレーター内の貯留冷媒が上記通常液位に対して高い
液位となるように、上記電子膨張弁の開度を制御するこ
とを特徴とする。
また本発明装置においては、圧縮機、凝縮器、電子膨
張弁及び蒸発器を環状に接続して冷凍サイクルを構成す
ると共に、上記蒸発器と上記圧縮機との間に冷媒液のア
キュムレーターを設け、該アキュムレーターにおいて冷
媒液の液位変動に追随して信号を変化させる液位センサ
ーを設け、上記圧縮機の過熱を必要とする際には、上記
冷凍サイクルの通常運転時において上記アキュムレータ
ー内に貯留されるべき冷媒の通常液位に対して、上記ア
キュムレーター内に貯留されている冷媒の液位が低い状
態において、上記液位センサーが出力する信号のレベル
に、該液位センサーの出力信号レベルが維持されるよう
に、上記電子膨張弁の開度を制御し、上記圧縮機の冷却
を必要とする際には、上記通常液位に対して高い液位の
冷媒が上記アキュムレーター内に貯留されている状態に
おいて、上記液位センサーが出力する信号のレベルに、
該液位センサーの出力信号レベルが維持されるように、
上記電子膨張弁の開度を制御するコントローラを有する
事を特徴とする。
〔作用〕
アキュムレーター内に貯留する冷媒の液位レベルを、
冷凍サイクルの通常運転時においてアキュムレーター内
に貯留されるべき冷媒の通常液位より低め、あるいは高
めとすることにより、蒸発器出口の過熱度を最高とし、
あるいは冷媒液戻り気味に設定して圧縮機の運転がで
き、例えば暖房を行なうときには直ちに圧縮機を過熱さ
せる必要があるため、蒸発器出口の過熱度を高め、即ち
アキュムレーター内に貯留する冷媒の液位レベルを低め
に設定して暖房立上げスピードを速くする制御ができ、
圧縮機運転後に於いて熱負荷が増大しインバーター圧縮
機の回転数がフル回転となった場合や圧縮機の温度上昇
が激しくなった場合アキュムレーター内に貯留する冷媒
の液位レベルを所定の位置より高めに設定を変える事に
よりやや湿り気味の冷媒をアキュムレーターから圧縮機
に戻す制御が可能となり、また圧縮機への冷媒液戻りに
よる圧縮機破損を防止しながら圧縮機の冷却運転が可能
となり、更には従来のガスインジェクション等の冷媒回
路が無くてもすむものであって圧縮機の信頼性の向上を
計り、圧縮機の高効率運転が可能となる。
〔実施例〕
第1図において、1は圧縮機、2は四方弁、3は室外
熱交換器、4は電子膨張弁、5は室内熱交換器、6はア
キュムレーター、7は液位センサー、8はコントローラ
である。
アキュムレーター6内には、静電容量式レベルセンサ
ーやフロート式レベルセンサーによる冷媒液位変動に追
随して電気信号に変換する構造の液位センサー7が設け
られており、該アキュムレーター6に四方弁2から冷媒
流入管P1と圧縮器1に対する冷媒流出管P2が開口して接
続されている。
コントローラ8において、液位センサー7による液位
検出手段と条件設定手段からの信号を判別手段を通して
から電子膨張弁開度演算して電子膨張弁開度制御を行な
う。
上記構成において、矢符方向で示される冷房運転時に
蒸発器として働く室内熱交換器5から出る冷媒の状態を
アキュムレーター6内の液位lで見る。
例えば、蒸発器内で電子膨張弁から供給された冷媒が
全て蒸発し、冷媒供給量が不足気味であれば蒸発器出口
から過熱ガスが出るためアキュムレーター6内の液位l
は減少して行く。
蒸発器内で電子膨張弁から供給された冷媒が過不足な
く最も効率良く蒸発していれば蒸発器出口からの返還冷
媒流体はアキュムレーター6内の液位lに変化を生ぜし
めることなく圧縮機1に吸い込まれる。
他方、電子膨張弁4の開け過ぎにより冷媒循環量が多
いと、蒸発器内で蒸発しきれない冷媒がアキュムレータ
ー6内に流入して液位lが増加する。
従って、アキュムレーター6内の液位lの増減が収斂
し変化しなくなった運転状態をもって蒸発器の最も効率
の良い使用状態と判定することが出来、この変化しなく
なった時点でのアキュムレーター6内の液位lが、冷凍
サイクルの通常運転時においてアキュムレーター6内に
貯留される冷媒の通常液位ということになる。
そして、アキュムレーター6内の液位lを高めに設定
し液位lを維持しようとする事は、過熱度を最低にした
状態で蒸発器を使用することを意味しつまり冷媒ガスが
湿り気味で圧縮機に戻る運転となり、逆に該液位を低め
に設定し液位lを維持しようとする事は、蒸発器を最大
の過熱気味で使うことを意味している。
〔発明の効果〕
本発明は上記した如くに、冷凍サイクルに於ける蒸発
器と圧縮機の間にアキュムレーターを設け、圧縮機の過
熱を必要とする際には、アキュムレーター内に貯留され
る冷媒が通常液位に対して低い液位となるように電子膨
張弁の開度を制御し、圧縮機の冷却を必要とする際に
は、アキュムレーター内の貯留冷媒が通常液位に対して
高い液位となるように電子膨張弁の開度を制御するもの
であるから、従来のガスインジェクション等の冷媒回路
が無くても、蒸発器出口の過熱度を高めて圧縮機を過熱
させたり、やや湿り気味の冷媒をアキュムレーターから
圧縮機に戻して圧縮機を冷却することができるものであ
って、圧縮機の信頼性の向上を計り、圧縮機の高効率運
転が可能となると共に、圧縮機の起動時や除霜運転時の
全ての運転の制御に対応することが出来る。
また、本発明に於いてはアキュムレーター内の液位を
常時液位センサーにて検出しているので圧縮機への液バ
ックを完全に防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例についての説明図、 第2図は従来の説明図である。 4……電子膨張弁、6……アキュムレーター、7……液
位センサー、8……コントローラ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機、凝縮器、電子膨張弁、蒸発器及び
    アキュムレーターを環状に接続して冷凍サイクルを構成
    し、上記圧縮機の過熱を必要とする際には、上記冷凍サ
    イクルの通常運転時において上記蒸発器と上記圧縮機と
    の間に位置する上記アキュムレーター内に貯留されるべ
    き冷媒の通常液位に対して、上記アキュムレーター内に
    貯留される冷媒が低い液位となるように、上記電子膨張
    弁の開度を制御し、上記圧縮機の冷却を必要とする際に
    は、上記アキュムレーター内の貯留冷媒が上記通常液位
    に対して高い液位となるように、上記電子膨張弁の開度
    を制御することを特徴とするヒートポンプ式空調装置に
    おける冷媒流量制御方法。
  2. 【請求項2】圧縮機、凝縮器、電子膨張弁及び蒸発器を
    環状に接続して冷凍サイクルを構成すると共に、上記蒸
    発器と上記圧縮機との間に冷媒液のアキュムレーターを
    設け、該アキュムレーターにおいて冷媒液の液位変動に
    追随して信号を変化させる液位センサーを設け、上記圧
    縮機の過熱を必要とする際には、上記冷凍サイクルの通
    常運転時において上記アキュムレーター内に貯留される
    べき冷媒の通常液位に対して、上記アキュムレーター内
    に貯留されている冷媒の液位が低い状態において、上記
    液位センサーが出力する信号のレベルに、該液位センサ
    ーの出力信号レベルが維持されるように、上記電子膨張
    弁の開度を制御し、上記圧縮機の冷却を必要とする際に
    は、上記通常液位に対して高い液位の冷媒が上記アキュ
    ムレーター内に貯留されている状態において、上記液位
    センサーが出力する信号のレベルに、該液位センサーの
    出力信号レベルが維持されるように、上記電子膨張弁の
    開度を制御するコントローラを有する事を特徴とするヒ
    ートポンプ式空調装置。
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