JPH01200155A

JPH01200155A - 冷媒量の制御方法および装置

Info

Publication number: JPH01200155A
Application number: JP63023606A
Authority: JP
Inventors: Taro Ikeguchi; 池口　太朗
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1988-02-03
Filing date: 1988-02-03
Publication date: 1989-08-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ヒートポンプ式冷凍機で膨脹させる冷媒量の
制御方法および装置に係り、特に圧縮機起動時の圧縮機
を駆動する電動機の負荷の低減に配慮した冷媒量の制御
方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ヒートポンプ式冷凍機で冷媒を膨脹させる手段と
しては、第２図に示すように、蒸発器１で蒸発した冷媒
蒸気を圧縮機３で圧縮し、圧縮されて温度・圧力が高く
なった冷媒を凝縮器２で冷却・凝縮し、凝縮した冷媒を
膨脹弁４を通過させて膨脹させるものや、第３図に示す
ように、凝縮器２で凝縮した冷媒をキャピラリーチュー
ブ５を通過させて膨脹させるものがしられている。膨脹
弁４を用いる場合は、通常、蒸発器１の出口温度を温度
センサで測定し、この出口温度により膨脹弁４の開度を
制御する方法がとられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

膨脹弁はキャピラリーチューブに比べて、複雑な可動部
分を持っている流動制御装置であり、冷凍機の停止中の
高圧側（凝縮器２側）と低圧側（蒸発器１側）の圧力の
平衡化がゆっくりと行われるために、次の起動時の高圧
側と低圧側、つまり圧縮機の吸入側（低圧側）と吐出側
（高圧側）の圧力差が大きく、膨脹弁を備えたヒートポ
ンプ式冷凍機にあっては、冷媒流量の制御は可能である
が、圧縮機駆動電動機の起動時負荷が大きくなり、起動
トルクの大きな電動機を要する。

一方キャピラリーチューブは、可動部分を持たず、冷凍
機の停止中もキャピラリーチューブを通じて高圧側の液
冷媒が低圧側に流れこみ、圧力の平衡化が比較的早く行
われるので、次の起動時に圧縮機ｒＦＡ動電動機に加わ
る負荷は小さいが、冷媒流量を制御する機能はもってい
ない。また、キャピラリーチューブの選定に当っては、
所要の圧力差、冷媒流量が得られるチューブの直径、長
さの決定が困難で、数次の試作・実験が不可避である。

本発明の課題は、圧縮機駆動電動機の起動時負荷が小さ
く、かつ冷媒流量の制御が可能な、膨脹する冷媒量の制
御方法および装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、圧縮され
た冷媒を冷却・凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨脹
させる冷媒膨脹手段と、膨脹した冷媒を蒸発させて冷媒
蒸気とする蒸発器とを備えたヒートポンプ式冷凍機で膨
脹させる冷媒量の制御方法において、冷媒量の制御は凝
縮器冷媒出口側にたがいに並列に接続された複数個の流
路開閉手段の開閉によって行い、冷媒の膨脹は前記複数
個の流路開閉手段それぞれの出口側に接続された冷媒膨
脹手段で行うことを特徴とする冷媒量の制御方法によっ
て達成される。また、流路開閉手段の出口側に接続され
る冷媒膨脹手段の冷媒膨脹容量は、通常運転時の凝縮器
と蒸発器の圧力差において、該流路開閉手段全開時の該
流路開閉手段許容流量を超えない大きさのものとするの
が効果的である。さらに、流路開閉手段を電磁弁とし、
冷媒膨脹手段をキャピラリーチューブを用いるとより）
。

そして上記方法を実施する装置としては、弁と該弁に接
続された冷媒膨脹手段とからなる冷媒流路が凝縮器冷媒
出口と蒸発器入口との間に、複数側方いに並列に接続さ
れており、蒸発器を流れる冷媒の温度を測定する温度セ
ンサと、該温度センサの出力に基づいて前記弁の開閉を
制御する制御装置とを備えている冷媒量の制御装置があ
る。また、冷媒膨脹容量が同一であるキャピラリーチュ
ーブを一本以上並列に接続して所要の容量の冷媒膨脹手
段とし、これを弁に接続して冷媒流路とすることができ
る。

〔作用〕

凝縮器冷媒出口に、複数個の流路開閉手段が互いに並列
に接続され、さらにそれぞれの流路開閉手段に冷媒膨脹
手段が接続されているので、開かれる流路開閉手段数も
しくは組み合わせを変えることにより、冷媒膨脹手段を
通過して膨脹する冷媒流量が制御される。また、冷媒流
量が変化しても、個々の流路開閉手段は、全開または全
開のいずれかの状態であるから、流路開閉手段に接続さ
れている個々の冷媒膨脹手段に流れる冷媒量は、蒸発器
と凝縮器の圧力差が一定なら、あらかじめ、計画された
量もしくは零であって、その間で変動することはない。

冷凍機（圧縮機）停止時には、冷媒流量を最大にするよ
うに、流路開閉手段を全て開くと、高圧側と低圧側の圧
力がすみやかに平衡化する。

流路開閉手段の出口側に接続される冷媒膨脹手段の通常
運転時の凝縮器と蒸発器の圧力差における膨脹の容量を
、該流路開閉手段が全開された時の該流路開閉手段の許
容流量を超えない大きさとすれば、流路開閉手段を通過
した冷媒は、冷媒膨脹手段を通過しつつ所定の圧力降下
を生じて膨脹を完了する。

流路開閉手段は開閉２位置制御であるから、電磁弁とす
るのが好ましく、冷媒膨脹手段は流量制御機能を要しな
いからキャピラリーチューブとしてよい。キャピラリー
チューブは同一容量のものを所要の容量となる本数、並
列に接続して使うことができる。

また、蒸発器を流れる冷媒温度を検知し、冷媒の温度に
基づいて、開かれる流路開閉手段の数・組合せを制御す
る装置を設けることにより、冷媒量の制御が行われる。

〔実施例〕

第１図を参照して、本発明の第１の実施例を説明する。

蒸発器１で蒸発した冷媒蒸気は、圧縮機３で圧縮されて
高温・高圧となり、凝縮器２において冷却・凝縮される
。凝縮器２の冷媒出口には、流路開閉手段である電磁弁
Ａ８および電磁弁Ｂ９が、互いに並列に接続され、該電
磁弁８および９には、それぞれに冷媒膨脹手段であるキ
ャピラリーチューブ６および７が接続されて冷媒流路を
形成している。キャピラリーチューブＣ６およびＤ７の
出口側は、互いに接続されるとともに蒸発器１の入口側
とも接続されている。また、蒸発器１の冷媒が流れるコ
イルの中央部分に温度センサＥ１０が、出口部分に温度
センサＦｉｌがそれぞれ装着され、温度センサＥＩＯで
測定された温度Ｔｅおよび温度センサＦｉｌで測定され
た温度Ｔｏは、制御装置へ温度信号として入力される。

前記電磁弁ＡおよびＢは前記温度信号に基づいて制御装
置１２により開閉制御される。キャピラリーチューブＣ
およびＤのそれぞれの容量は、冷凍機が標準の負荷状態
で運転を行う際に必要な冷媒蒸発量を膨脹させる大きさ
であり、電磁弁ＡおよびＢの全開時のそれぞれの許容流
量は、冷凍機が標準の負荷状態で運転を行う際に必要な
冷媒蒸発量である。

蒸発器１における冷媒の過熱度は、Ｔｏ−Ｔｅに相当す
る値であり、この値は冷凍機の運転状態（負荷の状態）
により変化してくるため、その大小によって、電磁弁Ａ
、Ｂの開閉が制御装置により１次のように制御される。

（イ）′ＪＲ準の負荷状態で運転している時、電磁弁Ａ
のみ開。

（ロ）急激な負荷の増加が有る時、最大負荷で運転して
いる時、電磁弁Ａ、Ｂともに開。

（ハ）急激な負荷の減少が有る時、少ない負荷で運転し
ている時、電磁弁Ａの開閉の繰り返し。

（ニ）冷凍機の停止時、起動時、電磁弁Ａ、Ｂともに開。

上述のように、運転状態に対応して電磁弁が開閉されて
冷媒量が制御され、キャピラリーチューブＣおよびＤは
、接続された電磁弁の開閉に応じて前記制御された冷媒
量を膨脹させる。また、冷凍機の停止時、起動時には、
電磁弁ＡおよびＢがともに開かれるので、高圧側と低圧
側の圧力がすみやかに平衡化し、起動時の圧縮機駆動電
動機の起動待負荷が少なくなる。またキャピラリーチュ
ーブＣ及びＤの容量は同一であり、流量の変動を考慮す
る必要もないから、径、長さの選定も容易に行うことが
できる。

第２図は、本発明の第２の実施例を示し、前記第１の実
施例と同じ部分には同一の符号を付して説明は省略する
。

凝縮器２の冷媒量りに接続して、電磁弁に、３、電磁弁
Ｌ１４．電磁弁Ｍユ、がたがいに並列に設けられ、電磁
弁に１３に接続してキャピラリーチューブＰ１い電磁弁
Ｌ１４に接続してキャピラリーチューブＱｔｔ、電磁弁
Ｍ１．に接続してキャピラリーチューブＲ１８が設けら
れている。これら３個のキャピラリーチューブの出口側
は、たがいに接続されるとともに、蒸発器１の入口に接
続されている。

電磁弁に、Ｌ、Ｍの大きさは、その許容冷媒流量が、冷
凍機最大負荷運転時の冷媒蒸発量の１／７．２／７．４
／７になるように定められており、電磁弁に接続された
キャピラリーチューブＰ、Ｑ、Ｈの冷媒膨脹容量も、そ
れぞれ冷凍機最大負荷運転時の冷媒蒸発量の１／７．２
／７．４／７に設定しである。したがって、開く電磁弁
の組み合せをかえることにより、冷凍機最大負荷の、１
／７から７／７までの７段附の負荷に対応した冷媒量の
制御が可能である。また、この場合、キャピラリーチュ
ーブを１７７容量の１種類のみとし、２／７のものには
１／７容量のものを２本、４／７容量のものには、４本
を並列に配置すれば、キャピラリーチューブの径、長さ
の選定は１種類のみですみ、選定作業が容易になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷媒量の制御を凝縮器の冷媒出口側に
たがいに並列に接続された複数個の流路開閉手段の開閉
によって行い、冷媒の膨脹は冷媒を前記複数個の流路開
閉手段それぞれの出口側に接続された冷媒膨脹手段を通
過させることによって行う冷媒量の制御方法としたので
、冷媒膨脹手段の選定に当って個々の冷媒膨脹手段を通
過する冷媒量の変動を考慮する必要が無くなるとともに
、冷凍機の停止時および起動時に冷媒流量を大きくして
圧縮機の吐出側と吸入側の圧力差を小さくし、起動トル
クの小さい圧縮機駆動電動機の使用を可能にする効果が
ある。

また、冷媒膨脹手段の冷媒膨脹容量を、該冷媒膨脹手段
が接続された流路開閉手段全開時の許容流量を超えない
大きさとすると、流路開閉手段に対して冷媒膨脹手段の
容量が大きすぎて所要の圧力降下が得られないというト
ラブルが避けられる。

流路開閉手段は開閉２位置で使用されるから、これを電
磁弁とすれば制御が容易であり、冷媒膨脹手段を可動部
のないキャピラリーチューブとすることによって故障や
トラブルを減らす効果がある。

さらに、上記の制御方法を実施する装置として、弁と該
弁に接続された冷媒膨脹手段とからなる冷媒流路を凝縮
器冷媒出口と蒸発器入口との間に、たがいに並列に複数
個接続し、蒸発器を流れる冷媒の温度を測定する温度セ
ンサと、該温度センサの出力に基づいて前記弁の開閉を
制御する制御装置を備えた冷媒量の制御装置としたので
、冷凍機の負荷状態に基づいて冷媒量を制御することが
可能になるとともに、冷凍機の停止時および起動時に凝
縮器側と蒸発器側の圧力を平衡化させて次の起動時に圧
縮機駆動電動機に加わる起動待負荷を低減させ、起動ト
ルクの小さい電動機の使用を可能とする効果があり、個
々の冷媒膨脹手段を流れる冷媒量の変動を考慮する必要
がないので、冷媒膨脹手段の選定を容易にする効果があ
る。

また、冷媒膨脹容量が同一のキャピラリーチューブを１
本以上並列に接続して所要の容量の冷媒膨脹手段を形成
することにより、冷媒膨脹手段の選定をさらに容易にす
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す系統図であり、第
２図は本発明の第２の実施例を示す系統図であり、第３
図および第４図は従来技術の例を示す系統図である。１・・・蒸発器、２・・・凝縮器、３・・・圧縮機、６
・・・冷媒膨脹手段（キャピラリーチューブＣ）７・・
・冷媒膨脹手段（キャピラリーチューブＤ）８・・・流
路開閉手段（電磁弁Ａ）、９・・・流路開閉手段（電磁弁Ｂ）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒
を冷却・凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を膨脹させる
冷媒膨脹手段と、膨脹した冷媒を蒸発させて冷媒蒸気と
する蒸発器とを備えたヒートポンプ式冷凍機で膨脹させ
る冷媒量の制御方法において、冷媒量の制御は凝縮器冷
媒出口側にたがいに並列に接続された複数個の流路開閉
手段の開閉によって行い、冷媒の膨脹は前記複数個の流
路開閉手段それぞれの出口側に接続された冷媒膨脹手段
で行うことを特徴とする冷媒量の制御方法。
（２）　流路開閉手段の出口側に接続された冷媒膨脹手
段の冷媒膨脹容量は、通常運転時の凝縮器と蒸発器の圧
力差において、該流路開閉手段全開時の該流路開閉手段
許容流量を超えない大きさであることを特徴とする請求
項１に記載の冷媒量の制御方法。
（３）　流路開閉手段が電磁弁であり、冷媒膨脹手段が
キャピラリーチューブであることを特徴とする請求項１
または２に記載の冷媒量の制御方法。
（４）　弁と該弁に接続された冷媒膨脹手段とからなる
冷媒流路が、凝縮器冷媒出口と蒸発器入口との間に、複
数個たがいに並列に接続されており、蒸発器を流れる冷
媒の温度を測定する温度センサと、該温度センサの出力
に基いて前記弁の開閉を制御する制御装置とからなる、
請求項１に記載の方法を実施するための冷媒量の制御装
置。
（５）　冷媒膨脹容量が同一であるキャピラリーチュー
ブを１本以上並列に接続し所要の容量の冷媒膨脹手段と
し、これを弁に接続して冷媒流路としたことを特徴とす
る請求項４に記載の冷媒量の制御装置。