JP3823444B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルの電動膨張弁の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機，凝縮器，減圧装置，蒸発器を接続してなる冷凍サイクルを構成した空気調和装置の能力制御方法として、例えば特公平5−2901 号公報に記載のように、インバータを用いた容量可変型圧縮機を用い、負荷により圧縮機の容量を変更するとともに、電動膨張弁を用い運転状態が変化した場合にも圧縮機入口の冷媒過熱度が一定になるような制御方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、室内負荷に応じてインバータにより圧縮機回転数を変更し、圧縮機入口の過熱度を設定値に制御することにより、室内負荷に応じた能力を、液戻り等の不具合を生じることなく達成できるが、室内負荷が小さくなると圧縮機回転数を小さくし過熱度を一定に保つために蒸発温度が高くなり、冷房運転時には除湿能力が極めて小さいあるいは蒸発温度が空気の露点温度以上になり除湿できないといった問題点があった。
【０００４】
さらに、室内に熱源があり外気の空気温度が著しく低い場合にも空調が必要となるような場合には、蒸発温度と凝縮温度が逆転し正常な運転ができない、あるいは２つのスクロール歯形を吸込圧力と吐出圧力の中間の圧力で押しつける構造のスクロール圧縮機では吐出圧力と吸込圧力の比が一定値以下になると中間圧が吐出圧力より高くなり運転できないといった問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な構成により冷凍サイクルの能力制御を行うとともに、能力が小さい場合にも除湿可能にした空気調和装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、常に適正な圧力比で圧縮機を運転可能にし、空気調和装置の運転領域を広範囲にした空気調和機を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、少なくとも圧縮機，凝縮器，電動膨張弁，蒸発器を接続し、冷媒を封入した冷凍サイクルにおいて、室内の室内負荷検出手段を設け、該室内負荷検出手段で検出した室内負荷に応じて電動膨張弁を制御する制御器を設けることにより達成できる。
【０００８】
さらに、本発明の他の目的は凝縮圧力検出手段と蒸発圧力検出手段を設け、該凝縮圧力検出手段と蒸発圧力検出手段で検出された圧力の比が設定圧力比以下の時は設定圧力比以上になるように電動膨張弁を制御する制御手段を設けることにより達成できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施例に係る電動膨張弁の制御を示すフローチャート、図２は本発明の実施例に係る空気調和装置の構成図、図３は過熱度と能力，圧力比の関係である。
【００１１】
図２において、１は空気調和装置、２は圧縮機、３は凝縮器、４は電動膨張弁、５は蒸発器、６はアキュームレータであり、内部に冷媒および冷凍機油が封入され冷凍サイクルを構成している。１１は全ての機器を制御するための制御器、１２は圧縮機２を駆動する圧縮機駆動装置、１３は凝縮器ファン駆動装置１４により駆動される凝縮器ファン、１５は蒸発器ファン駆動装置１６により駆動される蒸発器ファン、１７は圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出器、１８は凝縮温度を検出する凝縮温度検出器、１９は蒸発温度を検出する蒸発温度検出器、 ２０は室内の空気温度を検出する室内空気温度検出器、２１は圧縮機吸込冷媒の温度を検出する圧縮機吸込冷媒温度検出器、２２は室内温度を設定する室内温度設定器である。
【００１２】
以上のように構成した空気調和装置１の制御は、空気調和装置１の運転が開始されると、制御器１１からの信号により、圧縮機駆動装置１２により圧縮機２が駆動，凝縮器ファン駆動装置１４により凝縮器ファン１３が駆動，蒸発器ファン駆動装置１６により蒸発器ファン１５が駆動される。電動膨張弁４の制御を図２の電動膨張弁の制御を示すフローチャートに沿って説明する。制御器１１に、室内空気温度検出器２０，室内温度設定器２２，凝縮温度検出器１８，蒸発温度検出器１９，圧縮機吸込冷媒温度検出器２１，圧縮機温度検出器１７の信号からそれぞれ室内空気温度，室内設定温度，凝縮温度，蒸発温度，圧縮機入口冷媒温度，圧縮機温度が取り込まれる。
【００１３】
圧縮機温度が設定温度より高い場合には、空気調和装置１に何らかの異常が発生しているために直ちに空気調和装置１の運転が停止される。圧縮機温度が設置値以下の場合は蒸発温度と凝縮温度からそれぞれ蒸発圧力と凝縮圧力を算出し、凝縮圧力と蒸発圧力の比を圧縮機の圧力比（吐出圧力／吸込圧力）として代用し、圧力比が設定圧力比以下の場合は、算出した圧力比に応じた開度変更量が計算され、電動膨張弁４を変更量閉になる。圧力比が設定圧力比以上の時、室内空気温度と室内設定温度から室内負荷と圧縮機入口冷媒温度と蒸発温度から過熱度が算出され、室内負荷が第１の設定値以下になり空調が不要になると圧縮機２を停止する。
【００１４】
また、室内負荷が第１の設定値以上で第２の設定値以下の時は室内負荷から算出される目標過熱度、室内負荷が第２の設定負荷以上の時は制御器１１内の記憶装置に記憶されている固定の目標過熱度が読み込まれる。検出した過熱度と目標過熱度の差から例えばＰＩＤ制御により、電動膨張弁の開度変更量が計算され、計算された開度変更量だけ電動膨張弁４開度を変更する。これらの制御を一定時間毎に繰り返す。
【００１５】
図３に過熱度と能力の関係を示す。電動膨張弁４の開度を小さくし過熱度を大きくすると蒸発圧力が低下し、蒸発温度が低くなるが、冷凍サイクル内を流れる冷媒循環量が低下するために、蒸発器４内の蒸発域が減少する分、過熱域が増加し、能力が低下する。また、過熱度を大きくすると、能力が低下する分凝縮圧力も低下するがそれ以上に蒸発圧力が低下し、結果として圧縮機の吐出圧力と吸込圧力の比である圧力比が増加する。
【００１６】
したがって、能力制御が必要な室内負荷が第１の設定負荷と第２の設定負荷の場合に過熱度を室内負荷の関数とすることで室内負荷に空気調和機の能力をあわせることができる。さらに、圧力比が小さくなるような条件でも電動膨張弁開度により適正な圧力比に制御できる。
【００１７】
以上の制御により圧縮機２により高温高圧になった冷媒は凝縮器３で凝縮器ファン１３によって送風された空気への放熱によって凝縮し液冷媒となる。凝縮した液冷媒は電動膨張弁４で減圧され飽和冷媒となり蒸発器５に送られる。蒸発器５内で冷媒は蒸発器ファン１５から送風された空気を冷却して蒸発する。この時、空気を冷却する際に空気中の水分が凝縮し、除湿可能となるが、室内負荷が小さい場合にも、蒸発器内の蒸発域は少なくなるが蒸発温度が低くなるために能力に対する除湿量はほとんど変化しない。蒸発器５を出たガス冷媒はアキュムレータ８を通り圧縮機２に戻る冷凍サイクルを構成する。
【００１８】
したがって、本実施例では、室内負荷が比較的小さい場合には電動膨張弁の開度を室内負荷に応じた過熱度で制御するために簡単な制御で空気調和装置の能力制御が可能になる。また、能力制御を過熱度で行うために能力が低い場合にも蒸発温度が低く保たれ冷房運転時にも除湿量を確保できる。さらに、圧縮機の圧力比を設定値以下の場合には優先的に電動膨張弁の開度を閉じることにより設定圧力比を確保することができ、例えば室内負荷が大きく外気温度が極端に低くなり、通常の制御方法では凝縮圧力と蒸発圧力が逆転する、あるいはスクロール圧縮機のように圧縮機内に吸込圧力と吐出圧力の中間圧力を設け該中間圧力によりスクロール同士を押し付ける構造の圧縮機でも中間圧力が吐出圧力より高くならず適正に運転できる。
【００１９】
なお、本実施例では吸込圧力および吐出圧力の検出手段としてそれぞれ蒸発温度および凝縮温度の検出器を用いたが、吸込圧力および吐出圧力を圧力検出器で検出してもよい。また、過熱度も圧縮機入口の圧力から算出された飽和凝縮温度と圧縮機入口冷媒温度との差を用いても同様の効果を有する。
【００２０】
さらに本実施例では、一定速圧縮機を用いたがインバータ圧縮機を用いてもよい。この場合、インバータ圧縮機による容量制御と電動膨張弁による容量制御が可能になりさらに広範囲な容量制御が可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも圧縮機，凝縮器，電動膨張弁，蒸発器を接続し、冷媒を封入した冷凍サイクルを備えた空気調和機において、前記圧縮機の吐出圧力と吸込圧力の比である圧力比が設定圧力比以上の場合、室内温度および設定温度から求まる室内負荷の状態から目標過熱度を設定し、この目標過熱度になるように前記電動膨張弁の開度を制御するようにした空気調和機とすることにより、室内負荷に応じた能力制御が可能な空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電動膨張弁の制御を示すフローチャート図。
【図２】本発明の実施例に係る空気調和装置の構成図。
【図３】過熱度と能力及び圧力比の関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…空気調和装置、２…圧縮機、３…凝縮器、４…電動膨張弁、５…蒸発器、６…アキュームレータ、１１…制御器、１８…凝縮温度検出器、１９…蒸発温度検出器、２０…室内空気温度検出器、２１…圧縮機吸込冷媒温度検出器、２２…室内温度設定器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルの電動膨張弁の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機，凝縮器，減圧装置，蒸発器を接続してなる冷凍サイクルを構成した空気調和装置の能力制御方法として、例えば特公平5−2901 号公報に記載のように、インバータを用いた容量可変型圧縮機を用い、負荷により圧縮機の容量を変更するとともに、電動膨張弁を用い運転状態が変化した場合にも圧縮機入口の冷媒過熱度が一定になるような制御方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、室内負荷に応じてインバータにより圧縮機回転数を変更し、圧縮機入口の過熱度を設定値に制御することにより、室内負荷に応じた能力を、液戻り等の不具合を生じることなく達成できるが、室内負荷が小さくなると圧縮機回転数を小さくし過熱度を一定に保つために蒸発温度が高くなり、冷房運転時には除湿能力が極めて小さいあるいは蒸発温度が空気の露点温度以上になり除湿できないといった問題点があった。
【０００４】
さらに、室内に熱源があり外気の空気温度が著しく低い場合にも空調が必要となるような場合には、蒸発温度と凝縮温度が逆転し正常な運転ができない、あるいは２つのスクロール歯形を吸込圧力と吐出圧力の中間の圧力で押しつける構造のスクロール圧縮機では吐出圧力と吸込圧力の比が一定値以下になると中間圧が吐出圧力より高くなり運転できないといった問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な構成により冷凍サイクルの能力制御を行うとともに、能力が小さい場合にも除湿可能にした空気調和装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、常に適正な圧力比で圧縮機を運転可能にし、空気調和装置の運転領域を広範囲にした空気調和機を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、少なくとも圧縮機，凝縮器，電動膨張弁，蒸発器を接続し、冷媒を封入した冷凍サイクルにおいて、室内の室内負荷検出手段を設け、該室内負荷検出手段で検出した室内負荷に応じて電動膨張弁を制御する制御器を設けることにより達成できる。
【０００８】
さらに、本発明の他の目的は凝縮圧力検出手段と蒸発圧力検出手段を設け、該凝縮圧力検出手段と蒸発圧力検出手段で検出された圧力の比が設定圧力比以下の時は設定圧力比以上になるように電動膨張弁を制御する制御手段を設けることにより達成できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施例に係る電動膨張弁の制御を示すフローチャート、図２は本発明の実施例に係る空気調和装置の構成図、図３は過熱度と能力，圧力比の関係である。
【００１１】
図２において、１は空気調和装置、２は圧縮機、３は凝縮器、４は電動膨張弁、５は蒸発器、６はアキュームレータであり、内部に冷媒および冷凍機油が封入され冷凍サイクルを構成している。１１は全ての機器を制御するための制御器、１２は圧縮機２を駆動する圧縮機駆動装置、１３は凝縮器ファン駆動装置１４により駆動される凝縮器ファン、１５は蒸発器ファン駆動装置１６により駆動される蒸発器ファン、１７は圧縮機の温度を検出する圧縮機温度検出器、１８は凝縮温度を検出する凝縮温度検出器、１９は蒸発温度を検出する蒸発温度検出器、 ２０は室内の空気温度を検出する室内空気温度検出器、２１は圧縮機吸込冷媒の温度を検出する圧縮機吸込冷媒温度検出器、２２は室内温度を設定する室内温度設定器である。
【００１２】
以上のように構成した空気調和装置１の制御は、空気調和装置１の運転が開始されると、制御器１１からの信号により、圧縮機駆動装置１２により圧縮機２が駆動，凝縮器ファン駆動装置１４により凝縮器ファン１３が駆動，蒸発器ファン駆動装置１６により蒸発器ファン１５が駆動される。電動膨張弁４の制御を図２の電動膨張弁の制御を示すフローチャートに沿って説明する。制御器１１に、室内空気温度検出器２０，室内温度設定器２２，凝縮温度検出器１８，蒸発温度検出器１９，圧縮機吸込冷媒温度検出器２１，圧縮機温度検出器１７の信号からそれぞれ室内空気温度，室内設定温度，凝縮温度，蒸発温度，圧縮機入口冷媒温度，圧縮機温度が取り込まれる。
【００１３】
圧縮機温度が設定温度より高い場合には、空気調和装置１に何らかの異常が発生しているために直ちに空気調和装置１の運転が停止される。圧縮機温度が設置値以下の場合は蒸発温度と凝縮温度からそれぞれ蒸発圧力と凝縮圧力を算出し、凝縮圧力と蒸発圧力の比を圧縮機の圧力比（吐出圧力／吸込圧力）として代用し、圧力比が設定圧力比以下の場合は、算出した圧力比に応じた開度変更量が計算され、電動膨張弁４を変更量閉になる。圧力比が設定圧力比以上の時、室内空気温度と室内設定温度から室内負荷と圧縮機入口冷媒温度と蒸発温度から過熱度が算出され、室内負荷が第１の設定値以下になり空調が不要になると圧縮機２を停止する。
【００１４】
また、室内負荷が第１の設定値以上で第２の設定値以下の時は室内負荷から算出される目標過熱度、室内負荷が第２の設定負荷以上の時は制御器１１内の記憶装置に記憶されている固定の目標過熱度が読み込まれる。検出した過熱度と目標過熱度の差から例えばＰＩＤ制御により、電動膨張弁の開度変更量が計算され、計算された開度変更量だけ電動膨張弁４開度を変更する。これらの制御を一定時間毎に繰り返す。
【００１５】
図３に過熱度と能力の関係を示す。電動膨張弁４の開度を小さくし過熱度を大きくすると蒸発圧力が低下し、蒸発温度が低くなるが、冷凍サイクル内を流れる冷媒循環量が低下するために、蒸発器４内の蒸発域が減少する分、過熱域が増加し、能力が低下する。また、過熱度を大きくすると、能力が低下する分凝縮圧力も低下するがそれ以上に蒸発圧力が低下し、結果として圧縮機の吐出圧力と吸込圧力の比である圧力比が増加する。
【００１６】
したがって、能力制御が必要な室内負荷が第１の設定負荷と第２の設定負荷の場合に過熱度を室内負荷の関数とすることで室内負荷に空気調和機の能力をあわせることができる。さらに、圧力比が小さくなるような条件でも電動膨張弁開度により適正な圧力比に制御できる。
【００１７】
以上の制御により圧縮機２により高温高圧になった冷媒は凝縮器３で凝縮器ファン１３によって送風された空気への放熱によって凝縮し液冷媒となる。凝縮した液冷媒は電動膨張弁４で減圧され飽和冷媒となり蒸発器５に送られる。蒸発器５内で冷媒は蒸発器ファン１５から送風された空気を冷却して蒸発する。この時、空気を冷却する際に空気中の水分が凝縮し、除湿可能となるが、室内負荷が小さい場合にも、蒸発器内の蒸発域は少なくなるが蒸発温度が低くなるために能力に対する除湿量はほとんど変化しない。蒸発器５を出たガス冷媒はアキュムレータ８を通り圧縮機２に戻る冷凍サイクルを構成する。
【００１８】
したがって、本実施例では、室内負荷が比較的小さい場合には電動膨張弁の開度を室内負荷に応じた過熱度で制御するために簡単な制御で空気調和装置の能力制御が可能になる。また、能力制御を過熱度で行うために能力が低い場合にも蒸発温度が低く保たれ冷房運転時にも除湿量を確保できる。さらに、圧縮機の圧力比を設定値以下の場合には優先的に電動膨張弁の開度を閉じることにより設定圧力比を確保することができ、例えば室内負荷が大きく外気温度が極端に低くなり、通常の制御方法では凝縮圧力と蒸発圧力が逆転する、あるいはスクロール圧縮機のように圧縮機内に吸込圧力と吐出圧力の中間圧力を設け該中間圧力によりスクロール同士を押し付ける構造の圧縮機でも中間圧力が吐出圧力より高くならず適正に運転できる。
【００１９】
なお、本実施例では吸込圧力および吐出圧力の検出手段としてそれぞれ蒸発温度および凝縮温度の検出器を用いたが、吸込圧力および吐出圧力を圧力検出器で検出してもよい。また、過熱度も圧縮機入口の圧力から算出された飽和凝縮温度と圧縮機入口冷媒温度との差を用いても同様の効果を有する。
【００２０】
さらに本実施例では、一定速圧縮機を用いたがインバータ圧縮機を用いてもよい。この場合、インバータ圧縮機による容量制御と電動膨張弁による容量制御が可能になりさらに広範囲な容量制御が可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、少なくとも圧縮機，凝縮器，電動膨張弁，蒸発器を接続し、冷媒を封入した冷凍サイクルを備えた空気調和機において、前記圧縮機の吐出圧力と吸込圧力の比である圧力比が設定圧力比以上の場合、室内温度および設定温度から求まる室内負荷の状態から目標過熱度を設定し、この目標過熱度になるように前記電動膨張弁の開度を制御するようにした空気調和機とすることにより、室内負荷に応じた能力制御が可能な空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電動膨張弁の制御を示すフローチャート図。
【図２】本発明の実施例に係る空気調和装置の構成図。
【図３】過熱度と能力及び圧力比の関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…空気調和装置、２…圧縮機、３…凝縮器、４…電動膨張弁、５…蒸発器、６…アキュームレータ、１１…制御器、１８…凝縮温度検出器、１９…蒸発温度検出器、２０…室内空気温度検出器、２１…圧縮機吸込冷媒温度検出器、２２…室内温度設定器。
Claims (1)
- 少なくとも圧縮機、凝縮器、電動膨張弁、蒸発器を接続し、冷媒を封入した冷凍サイクルを備えた空気調和機において、前記圧縮機の吐出圧力と吸込圧力の比である圧力比が設定圧力比以上の場合、室内温度および設定温度から求まる室内負荷の状態から目標過熱度を設定し、この目標過熱度になるように前記電動膨張弁の開度を制御するようにした空気調和機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13188197A JP3823444B2 (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13188197A JP3823444B2 (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 空気調和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325621A JPH10325621A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3823444B2 true JP3823444B2 (ja) | 2006-09-20 |
Family
ID=15068335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13188197A Expired - Lifetime JP3823444B2 (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 空気調和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3823444B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
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| JP2002295915A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Mitsubishi Electric Corp | 空気調和機 |
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| JP2016118385A (ja) * | 2016-02-02 | 2016-06-30 | 株式会社前川製作所 | 冷凍漁船 |
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| CN112710071B (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-26 | 宁波奥克斯电气股份有限公司 | 电子膨胀阀的调节速度控制方法、装置及多联机空调系统 |
-
1997
- 1997-05-22 JP JP13188197A patent/JP3823444B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10325621A (ja) | 1998-12-08 |
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