JP3984027B2 - ２つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法 - Google Patents

２つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御に関し、特に、冷／暖房負荷に従って冷媒の圧縮量を変化させるために、圧縮容量の異なる２つの圧縮機が備えられた２つの圧縮機を有する空調装置において電子膨張弁の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空気調和機は、圧縮機で高温・高圧で圧縮された冷媒を用いて、室内を冷／暖房させる装置である。
一方、２つの圧縮機を有する空気調和機は、前記それぞれの圧縮機が冷／暖房負荷に従って選択的に作動して、前記圧縮機を駆動させるに必要な電力を減らすためのもので、その構成を概略的に説明すると次の通りである。
【０００３】
図２に示すように、前記２つの圧縮機を有する空調装置は、冷房装置に使用されるとき選択的に作動して、冷媒の圧縮量を変化させるための大容量圧縮機２及び小容量圧縮機４と、前記各々の圧縮機２，４で圧縮した冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器６と、その室外熱交換器６で凝縮した冷媒を膨張させる電子膨張弁８と、その電子膨張弁８から膨張した冷媒と室内の空気とが熱交換する室内熱交換器１０と、オイル分離器１２とから構成されている。
【０００４】
前記の構造で、小容量圧縮機２と大容量圧縮機４は、室内の負荷条件に応じてそれぞれ独立的に運転させたり、２台を同時に運転させることができる。室内の負荷条件によって圧縮機２台を同時に運転させるべき場合は、小容量圧縮機２と大容量圧縮機４で圧縮した高温、高圧の冷媒は、オイル分離器１２を通過しつつオイルと分離される。
オイルと分離された高温高圧の冷媒は、各々の冷媒が室外熱交換器６へ送られ、高圧の液状冷媒で凝縮された後、電子膨張弁８を通過しつつ低温且つ低圧の冷媒に変換する。その後、前記低温、低圧の冷媒は室内熱交換器１０を通過しつつ気体状態の冷媒に蒸発した後、２つの毛細管１４，１６を通過しつつ、それぞれ第１アキュームレータ１８と第２アキュームレータ２０を介して再び圧縮機２，４に吸入される。
【０００５】
仮に、上記構造で小容量圧縮機２と大容量圧縮機４は、暖房運転のためのヒートポンプで使用される場合には、オイル分離器１２を経て四方弁（図示せず）が設けられ、吐出した冷媒を室内熱交換器１０へ送り凝縮させた後、電子膨張弁８を経つつ低温低圧の冷媒に変換された後、室外熱交換器６を通過して蒸発した後、それぞれアキュームレータ１８，２０を介して圧縮機１０，２０に再吸入される。
【０００６】
２台の圧縮機２，４から吐出され、オイル分離器１２で冷媒と分離されたオイルは、それぞれ第１毛細管１４と、第２毛細管１６を通過しつつ圧力が降下した後、それぞれの圧縮機に吸入されることにより、吐出したオイルは圧縮機２，４で回収される。
【０００７】
上述のように、２つの圧縮機２，４を使用する空調装置では、室内の負荷条件に従って圧縮機２，４の容量変更が可能であるため、空調装置の冷媒流量を調節するための膨張バルブとして電子膨張弁８を使用する。前記電子膨張弁８の制御は、圧縮機の起動時の起動制御と、圧縮機起動終了後の制御とで区分され、起動終了後の制御は、図面で示すように、圧縮機吸入温度センサー２２と室内配管温度センサー２４との温度差を一定に維持する制御方式を使用している。
【０００８】
圧縮機の起動時に電子膨張弁を制御する目的は、圧縮機の初期起動時に液状冷媒の流入によって圧縮機の破損及び起動失敗を防止し、初期の非正常状態で圧縮機の吸入圧力の低下によって冷媒流量が減少して冷房能力が低減することを防止するためである。
【０００９】
図３は従来の空調装置で電子膨張弁を制御する方式をグラフで示す。
図を参照すると、圧縮機の起動時に電子膨張弁のパルス値は液状の冷媒流入を最小とする値に設定して、運転時間の増加に伴って次第に電子膨張弁のパルス値を目標値に増加させる。目標値の到達時間ｔ１をｎ等分に分けて、一定時間の間隔ごとに電子膨張弁のパルス値を増加させ、この際、電子膨張弁のパルス値もまた目標値と初期値との差をｎ等分して次第に増加させる。
【００１０】
上述のように、目標値の到達時間に電子膨張弁のパルス値が目標値に到達すると、過熱度の制御スタート時間からは、過熱度制御のために電子膨張弁のパルス値が調整される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子膨張弁の制御は、図４に示すグラフで点線で示すように、圧縮機吸入圧力の低下が発生し、適正な吸入圧力に到達するまでの非正常状態の時間が増加することにより、圧縮機の起動時の初期冷房能力が減少するという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明は、従来の圧縮機の起動時に液状の冷媒が圧縮機に流入されることに伴う圧縮機の破損及び起動失敗や、吸入圧力の低下で冷媒流量が減少することによって装置の運転初期に冷媒能力が減少することを防止するための２つの圧縮機を有する空調装置における電子膨張弁の制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、大容量圧縮機と小容量圧縮機とからなる空調装置の電子膨張弁を制御する方法において、圧縮機の起動後、圧縮機の運転時間が（Ｔｓ−ａ）に到達すると、電子膨張弁のパルス値を初期値からＰ１に変更する段階１００と、圧縮機の運転時間が（Ｔｍ−ｂ）に到達すると、電子膨張弁のパルス値をＰ１からＰ２に変更する段階２００と、圧縮機の運転時間が（Ｔ１−ｃ）に到達すると、電子膨張弁のパルス値をＰ２から目標値に変更する段階３００と、圧縮機の運転時間がＴ２に到達した後、過熱度の制御を始まる段階４００とを備えることを特徴とする。
ここで、Ｐ１＝初期パルス値＋小容量圧縮機の容量比（％）×目標値／１００
Ｐ２＝初期パルス値＋大容量圧縮機の容量比（％）×目標値／１００
Ｔ１＝目標パルス値の到達時間、Ｔ２＝過熱度制御のスタート時間
Ｔｓ＝小容量圧縮機の容量比（％）×Ｔ１／１００
Ｔｍ＝大容量圧縮機の容量比（％）×Ｔ１／１００
ａ：電子膨張弁の変更時間（初期値→Ｐ１）
ｂ：電子膨張弁の開道変更時間（Ｐ１→Ｐ２）
ｃ：電子膨張弁の開道変更時間（Ｐ２→目標値）
【００１４】
また、前記本発明の制御方法は、電子膨張弁のパルス値を初期値からＰ１に変更する時、大容量圧縮機の容量比を使用し、電子膨張弁のパルス値をＰ１からＰ２に変更する時、小容量圧縮機の容量比を使用したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に沿って詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明による２つの圧縮機２、４を使用する空調装置で、電子膨張弁８の制御方法に対して電子膨張弁８を開道するためのパルス値を圧縮機の起動時間に対して示すグラフである。
２台の圧縮機２、４を使用する空調装置の場合、圧縮機起動時の初期段階で電子膨張弁８のパルス初期値は、液状の冷媒が最小限にそれぞれの圧縮機２、４に流入するように選定され、設計によって装置の起動制御完了時に電子膨張弁パルスの目標値やその目標値への到達時間が定められる。
【００１７】
図１を参照すると、第１段階１００では、圧縮機の起動後、圧縮機の運転時間がＴｓ−ａに到達すると、電子膨張弁のパルスを初期値からＰ１に変更させる。ここで、Ｔｓは目標値に至る時間Ｔ１に全体容量に対する小容量圧縮機の容量比率をかけた値であり、ａは電子膨張弁のパルスが初期値からＰ１に変更するに所要となる時間である。Ｐ１は電子膨張弁の目標値に全体容量に対する小容量圧縮機の容量比率をかけて初期値を合わせたパルス値である。
【００１８】
第２段階２００では、圧縮機の運転時間がＴｍ−ｂに到達すると、電子膨張弁のパルスをＰ１からＰ２に変更する。ここで、Ｔｍは目標値の到達時間Ｔ１に大容量圧縮機の容量比率をかけた値であり、ｂは電子膨張弁のパルスがＰ１からＰ２に変更するに所要となる時間である。Ｐ２は電子膨張弁のパルス目標値に大容量圧縮機の容量比率をかけて初期値を合わせたパルス値である。
【００１９】
第３段階３００では、圧縮機の運転時間がＴ１−ｃに到達すると、電子膨張弁のパルスをＰ２から目標値に変更させる。ここで、ｃは電子膨張弁のパルスがＰ２から目標値に変更するに所要となる時間である。
【００２０】
第４段階４００では、電子膨張弁のパルスが目標値に至った後、定まった時間Ｔ２が過ぎると起動制御を終了し、加熱度制御を開始して電子膨張弁のパルスを調整する。
【００２１】
上述のように、本発明の電子膨張弁の制御方法は、それぞれの圧縮機容量比率を使用して制御することにより、初期値から目標値まで至る間に２段階のパルス変更を行うようになっている。前記本発明の電子膨張弁の制御方法により制御された空調装置で、時間に伴う圧縮機吸入圧力の変化を図４に実線で表示した。
【００２２】
図４を参照して、実線で示した本発明と点線で示した従来の電子膨張弁の制御時を比較すると、本発明による制御方法の適用時に初期吸入圧力がある程度減少しており、圧縮機の起動後、従来より速やかに適正な吸入圧力に到達して、最適化状態に成っていることが分かる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮機の起動時に運転時間の変化に従う電子膨張弁の開道量を小容量圧縮機と大容量圧縮機の容量比率に基づき初期値から目標値に変化させるので、圧縮機の起動時に吸入圧力の低下と冷房能力の減少を防止することができる。
尚、起動の後迅速な時間内に安定状態に達することにより、装置効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による２つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法によって電子膨張弁の開道のためのパルス値を圧縮機の機動時間に対して示すグラフである。
【図２】従来の２つの圧縮機を有する空調装置の概略的な構成図である。
【図３】２つの圧縮機を有する空調装置で、従来の電子膨張弁の制御方法による電子膨張弁の開道パルス値と圧縮機の起動時間に対するグラフである。
【図４】従来の電子膨張弁の制御方法と、本発明の電子膨張弁の制御方法とによる圧縮機の吸入圧力の変化を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
２…大容量圧縮機
４…小容量圧縮機
６…室外熱交換器
８…電子膨張弁
１０…室内熱交換器
１２…オイル分離器
１４、１６…毛細管
１８，２０…アキュームレータ
２２，２４…センサー

Claims (3)

  1. 大容量圧縮機と小容量圧縮機とからなる空調装置の電子膨張弁を制御する方法において、
    圧縮機の起動後、圧縮機の運転時間が（Ｔｓ−ａ）に到達すると、電子膨張弁のパルス値を初期値からＰ１に変更する段階１００と、
    圧縮機の運転時間が（Ｔｍ−ｂ）に到達すると、電子膨張弁のパルス値をＰ１からＰ２に変更する段階２００と、
    圧縮機の運転時間が（Ｔ１−ｃ）に到達すると、電子膨張弁のパルス値をＰ２から目標値に変更する段階３００と、
    圧縮機の運転時間がＴ２に到達した後、過熱度の制御を始める段階４００と、を備えることを特徴とする２つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法。
    ここで、Ｐ１＝初期パルス値＋小容量圧縮機の容量比（％）×目標値／１００
    Ｐ２＝初期パルス値＋大容量圧縮機の容量比（％）×目標値／１００
    Ｔ１＝目標パルス値の到達時間、Ｔ２＝過熱度制御のスタート時間
    Ｔｓ＝小容量圧縮機の容量比（％）×Ｔ１／１００
    Ｔｍ＝大容量圧縮機の容量比（％）×Ｔ１／１００
    ａ：電子膨張弁の変更時間（初期値→Ｐ１）
    ｂ：電子膨張弁の開道変更時間（Ｐ１→Ｐ２）
    ｃ：電子膨張弁の開道変更時間（Ｐ２→目標値）
  2. 前記電子膨張弁のパルス値を初期値からＰ１に変更する時、大容量圧縮機の容量比を使用することを特徴とする請求項１記載の２つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法。
  3. 前記電子膨張弁のパルス値をＰ１からＰ２に変更する時、小容量圧縮機の容量比を使用することを特徴とする請求項１記載の２つの圧縮機を有する空調装置の電子膨張弁の制御方法。
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