JPH01222165A

JPH01222165A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH01222165A
Application number: JP4911388A
Authority: JP
Inventors: Masaki Nakao; 正喜中尾; Minoru Sanpei; 実三瓶; Kazuo Oshima; 大島　一夫; Tsuneo Uekusa; 常雄植草; Akio Higuchi; 樋口　晶夫; Masahiro Yoshida; 昌弘吉田; Moichi Kitano; 北野　茂一; Isao Kondo; 功近藤; Koichiro Tamakoshi; 玉腰　光市郎
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Daikin Industries Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1988-03-01
Filing date: 1988-03-01
Publication date: 1989-09-05
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPH0745975B2

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、膨張機構としてコントローラからの開度指令
で弁開度を調節する電動式膨張弁を用い、該膨張弁の弁
開度調節により過熱度制御を行い得るようにした冷凍装
置に関する。

（従来の技術）従来、膨張機構に電動式膨張弁を用い、蒸発器の出入口
に温度センサーを配設して、その検出出入口温度差が所
定の過熱度（例えば５℃）になるように、コントローラ
から前記膨張弁に開度指令を与えて、該膨張弁の弁開度
を制御するようにしたものは、例えば特開昭Ｅ３１−３
８８７１号公報等により知られている。

一方、実公昭６０−２５３３号公報に開示され、又、第
３図に示すように、圧縮機（Ａ）の吐出側の高圧ガス管
（ＨＧ）から凝縮器（Ｃ）の出口側の高圧液管（ＨＬ）
に、バイパス管（Ｂ）を接続し、該バイパス管（Ｂ）の
高圧液管側の接続点に、三方比例弁から成る凝縮圧力制
御弁（Ｘ）を介装して、凝縮圧力が設定値以下の時、高
圧ガス管（ＨＧ）をバイパス管（Ｂ）を介して高圧液管
（ＨＬ）に連通させ、凝縮圧力が設定値を越える時、高
圧ガス管（ＨＧ）を凝縮器（Ｃ）を介して高圧液管（Ｈ
Ｌ）に連通させることにより、凝縮器（Ｃ）が置かれる
外気条件により凝縮圧力が変動しようとしても、常に適
正な一定の凝縮圧力に保持できるようにしたものが゛知
られている。

尚、第３図において、（Ｖ）は膨張機構、（Ｅ）は蒸発
器である。

（発明が解決しようとする課題）後者の凝縮圧力制御弁（Ｘ）により凝縮圧力を一定に制
御しようとするものの膨張機構（Ｖ）として、前者の電
動式膨張弁を用いたとしても、このように、凝縮圧力を
常に一定の値に制御するものでは、その一定に制御しよ
うとする凝縮圧力値をいかに定めるかにより、必ずしも
最適な運転が行えるとは云えないのである。

すなわち、蒸発器（Ｅ）で冷却しようとする室内の熱負
荷が小さい場合等にあっては、設定過熱度を得るために
は、蒸発器（Ｅ）へ供給する冷媒量はもともと少なくて
よく、さほど高い凝縮圧力を必要としないにも拘わらず
、通常負荷時やあるいは高負荷時を想定した凝縮圧力で
は高すぎることになり、膨張弁（Ｖ）の開度は、絞られ
た状態で使われ、該膨張弁（Ｖ）の容量は十分に足りて
余りあるのだが、圧縮機（Ａ）での仕事量のみ必要以上
に要して、冷凍サイクルにおける成績係数が悪くなるの
であった。

又、特定の負荷時を想定して、その負荷時に膨張弁（Ｖ
）の容量内ぎりぎりで過熱度制御を行わしめ成績係数の
悪化を最小に抑制できる凝縮圧力に制御することとした
場合には、当然種々の負荷に対応できないし、又、その
特定の負荷時にあっても、実際に膨張弁（Ｖ）の入口に
作用する圧力いかんによっては、膨張弁（Ｖ）の容量不
足を補うことができずに、設定過熱度を得ることができ
なくなるのであった。つまり、例えば、凝縮器（Ｃ）と
蒸発器（Ｅ）とを連絡する連絡配管が長い場合等には、
高圧液管（ＨＬ）での圧力損失が大きくなり、膨張弁（
Ｖ）の入口に至った時の圧力が低下して、該膨張弁（Ｖ
）は全開状態にしても所定の設定過熱度が得られない事
態が起こるのであった。

本発明の目的は、電動式膨張弁での容量不足を、その不
足分に見合う最小の凝縮圧力の増加で補うこととして、
負荷のいかんに拘わらず成績係数の改善を図りながら所
定の過熱度を得ることができると共に、膨張弁入口での
圧力値にも影習もされないで過熱度制御を行うことがで
きる冷凍装置を提供する点にある。

（課題を解決するための手段）そこで、本発明では、圧縮機（１）と、凝縮器（２）と
、コントローラ（７）からの開度指令で弁開度を調節す
る電動式膨張弁（４）と、蒸発器（５）とからなり、前
記膨張弁（４）の弁開度調節により過熱度制御を行うよ
うにした冷凍装置において、高圧液管（ＨＬ）に、弁開
度を調節して凝縮圧力を制御する三方の電動弁（８）を
介装すると共に、前記凝縮器（２）を、冷媒が並流する
第１熱交換管部（２ａ）と第２熱交換管部（２ｂ）とか
ら形成し、前記第１熱交換管部（２ａ）の出口を、前記
電動弁（８）の入口側の高圧液管（ＨＬ）に接続し、前
記第２熱交換管部（２ｂ）の出口を、前記電動弁（８）
の出口側の高圧液管（ＨＬ）にバイパス管（９）を介し
て接続する一方、前記コントローラ（７）に、制御過熱
度（ＳＨ）が設定過熱度（α）を上回り、かつ、前記膨
張弁（４）が略全開の時、前記電動弁（８）の弁開度を
閉側に調節し、凝縮圧力を制御する凝縮圧力制御手段を
設けたことを特徴とするものである。

（作用）制御過熱度（ＳＨ）が設定過熱度（α）を上回り、かつ
、電動式膨張弁（４）が略全開で、もはや該膨張弁（４
）は容量不足で過熱度制御不能となる時には、電動弁（
８）は閉側に調節されて凝縮圧力が引上げられ、この引
上げられた圧力がバイパス管（９）を介して膨張弁（４
）の入口に作用することになり、膨張弁（４）の出入口
の圧力勾配が大きく確保されて、蒸発器（５）への供給
冷媒量を多くでき、制御過熱度（ＳＨ）は設定過熱度（
α）に向けて低下されることになる。従って、凝縮圧力
は設定過熱度（α）を得るに必要な最小の値に抑制され
、成績係数が改善できることになる。

（実施例）第１図に示すものは、年間を通じて冷房を専用に受は持
つ例えば電子計算機室用の冷凍装置であって、圧縮機（
１）の吐出側から吸入側にかけて、凝縮器（２）、受液
器（３）、電動式膨張弁（４）、蒸発器（５）を順次冷
媒配管（６）で接続して冷凍サイクルを形成したもので
ある。

前記圧縮機（１）、膨張弁（４）及び蒸発器（５）は、
室内ユニット（Ｕ１）に配設され、又、前記凝縮器（２
）及び受液器（３）は、室外ユニット（Ｕ２）にそれぞ
れ配設されており、両ユニット（Ｕ１）（Ｕ２）間は、
連絡配管（１１）（１２）で接続されている。

前記電動式膨張弁（４）は、弁開度を駆動調節するため
に例えばパルスモータ等を内蔵する電動部（４０Ｍ）を
備え、蒸発器（５）の出口に各々介装する圧力センサー
（４１）及び出口温度センサー（４２）により、蒸発器
（５）出口の冷媒の過熱度を検出し、これに基づいてコ
ントローラ（７）から膨張弁（４）に開度指令を与え、
所定の過熱度（例えば５℃）を得るようにしている。該
膨張弁（４）の弁開度は全閉（開度Ｏ％）から全開（開
度１００％）まで調節できるようになっており、その開
度変化範囲（０〜１００％）を、電動部（４０Ｍ）に与
えるパルス信号（Ｏ〜２０００パルス）に対応させその
開度調節を行うようにしている。

以上の構成において、凝縮器（２）と膨張弁（４）との
間の高圧液管（ＨＬ）に、弁開度を調節して凝縮圧力を
制御する三方の電動弁（８）を介装する。該電動弁（８
）は、電動式膨張弁（４）と同様電動部（８０Ｍ）を備
え、弁開度（０〜１００％）をコントローラ（７）から
与えるパルス信号（０〜２０００パルス）に対応させて
いる。

又、前記凝縮器（２）は、９本の熱交換管（２０）・・
・を並設してなり、各熱交換管（２０）・・・の入口は
ヘッダー（２Ｃ）に接続される一方、第１熱交換管部（
２ａ）となる８本の熱交換管（２０）・・・の出口は分
流器（１０）を介して前記電動弁（８）゛の入口側の高
圧液管（ＨＬ’）に接続され、第２熱交換管部（２ｂ）
となる１本の熱交換管（２０）の出口はバイパス管（９
）を介して前記電動弁（８）の出口側の高圧液管（ＨＬ
）に接続されている。このバイパス管（９）の内径は、
例えば熱交換管（２０）の内径が７．４φに対し４．８
φのものである。

そして、コントローラ（７）に、膨張弁（４）による制
御過熱度（ＳＨ）が設定過熱度（α＝１０℃）を上回り
、かつ、膨張弁（４）が略全開の時、電動弁（８）の弁
開度を閉側に調節し凝縮圧力を制御する凝縮圧力制御手
段を設ける。尚、制御過熱度（ＳＨ）が設定過熱度（α
＝１０℃）を下回り、かつ、電動弁（８）が非全開の時
、該電動弁（８）の弁開度を開側に調節している。この
凝縮圧力制御手段は、第２図に示す手順に従って処理を
行うものであり、以下詳述する。

■　まず、現時点で膨張弁（４）により制御されている
制御過熱度（ＳＨ）が、設定過熱度（α＝１０°Ｃ）を
上回るか否かを判別する。

■　設定過熱度（α＝１０℃）を上回る時、膨張弁（４
）に与えられている開度指令が１８００パルスか否か、
すなわち、該膨張弁（４）の弁開度が略全開か否かを判
別する。

尚、前記膨張弁（４）の弁開度の判別基準を略全開であ
る１８００パルスとした理由は、１８００パルスに相当
する弁開度以上では膨張弁の特性上、弁開度の増加に比
例して冷媒量が増加しないこと、及び制御の応答性を早
くするためである。しかし、実用上は全開である２００
０パルスの弁開度を判別基準としても差し支えない。

■　略全開（ＹＥＳ）の場合、膨張弁（４）の容量だけ
ではもはや冷媒量調節が不可能であるため、ここで、電
動弁（８）を閉側に閉じてやる。

１回の閉操作は、例えば４０パルス分に相当する開度を
閉じるものであり、こうして、凝縮圧力つまりは高圧液
管（ＨＬ）の圧力が上昇される。これは、電動弁（８）
を閉側に調節すると、凝縮器（２）における第１熱交換
管部（２ａ）内の凝縮液冷媒の′流通に抵抗が付いて該
凝縮器（２）で凝縮液冷媒が溜り気味となり、凝縮圧力
が引上げられて、この引上げられた圧力が、第１熱交換
管部（２ａ）及びバイパス管（９）を介して高圧液管（
ＨＬ）に作用されるからである。そして、この引上げら
れた圧力が膨張弁（４）の入口側に作用して、該膨張弁
（４）の出口側との圧力勾配が大きく確保されることと
なり、これにより、該膨張弁（４）を通って蒸発器（５
）に供給される冷媒量を多くでき、少ない冷媒量で過剰
な過熱が行われていた状態が回避されて、設定過熱度１
０″Ｃに向けて制御過熱度（ＳＨ）は低下していくこと
になるのである。

■　こうして約３０秒後、再び、現時点での制御過熱度
（ＳＨ）を判別する処理■にリターンさせる。

■　尚、上記処理■で、未だ膨張弁（４）の開度が略全
開でない場合には、該膨張弁（４）を開くことにより制
御過熱度（ＳＨ）を低く調節できるのから、電動弁（８
）を閉側に調節することなく、処理■にリターンさせて
やる。

■　一方、処理■で現時点で制御されている制御過熱度
（Ｓ）Ｉ）が設定過熱度１０℃を下回る時には、電動弁
（８）が全開か否かを判別する。

■　電動弁（８）が全開でない場合には、該電動弁（８
）を、今度は４０パルス分だけ開けてやる。これは、制
御過熱度（ＳＨ）が１０℃を下回る時には、電動弁（８
）を全開方向に調節した状態で出来るだけ膨張弁（４）
による通常の過熱度制御を行うこと＼して、凝縮圧力を
低減して圧縮機（１）の仕事量を減らし、成績係数を改
善せんがためである。

■　但し、上記処理■で、既に、電動弁（８）が全開と
なっている場合には、これ以上開くことができないので
、何もしないで、３０秒の待ち時間後に上記処理■にリ
ターンさせてやる。

以上のように、処理■で現時点で制御されている実際の
制御過熱度（ＳＨ）が設定過熱度１０℃を上回り、もは
や、膨張弁（４）では過熱度制御不能となる時にあって
は、処理■で電動弁（８）を閉側に調節することにより
、凝縮圧力を引上げて膨張弁（４）の容量不足を補い、
設定過熱度１０℃に調節できるのであり、一方、制御過
熱度（ＳＨ）が、設定過熱度１０℃を下回る場合には、
処理■で電動弁（８）を開側に戻してやることにより、
凝縮圧力を、設定過熱度１０℃を得るに必要な最小の値
に抑制でき、成績係数の改善が行えるのである。

又、このように、まず、膨張弁（４）の開度調節が優先
され、該膨張弁（４）が略全開まで開かれて容量不足と
なった時に始めて不足容量分を補って設定過熱度１０℃
を得るに必要な最小限の凝縮圧力に調節するものであり
、しかも、凝縮圧力を幾らに調節するのかは問わないの
であるから、連絡配管（１２）での配管抵抗等により圧
力損失が生じて膨張弁（４）に入力される圧力がバイパ
ス管（９）の接続点に対して低下したとじても、膨張弁
（４）の容量不足を補うまで電動弁（８）による凝縮圧
力の調節が行われるから、圧力損失等に影響されずに、
設定過熱度１０℃に良好に制御できるのである。

又、この場合、前記電動弁（８）が全開となっても、液
冷媒が凝縮器（２）の第１熱交換管部（２ａ　）　、バ
イパス管（９）を通り、前記電動弁（８）の出口側の高
圧液管（ＨＬ）に流れることになり、運転が継続できる
。

尚、上記実施例では、冷房専用の冷凍装置について説明
したが、ヒートポンプ式冷凍装置における蒸発器での過
熱度制御に適用することもできるのは云うまでもない。

（発明の効果）以上のように本発明では、凝縮器（２）と電動式膨張弁
（４）との間の高圧液管（）（Ｌ）に、弁開度を調節し
て凝縮圧力を制御する電動弁（８）を介装し、かつ、前
記凝縮器−（２）を、冷媒が並流する第１熱交換管部（
２ａ）と第２熱交換管部（２ｂ）とから形成し、前記第
１熱交換管部（２ａ）の出口を、前記電動弁（８）の入
口側の高圧液管（ＨＬ）に接続し、前記第２熱交換管部
（２ｂ）の出口を、前記電動弁（８）の出口側の高圧液
管（ＨＬ）にバイパス管（９）を介して接続して、膨張
弁（４）での制御過熱度（ＳＨ）が設定過熱度（α）を
上回り、かつ、膨張弁（４）が略全開の時、電動弁（８
）の弁開度を閉側に調節するようにしたから、膨張弁（
４）での容量不足を、その不足分に見合う最小の凝縮圧
力の増加で補うことができ、負荷のいかんに拘わらず成
績係数の改善を図りながら設定過熱度（α）を得ること
ができると共に、膨張弁（４）の入口での圧力値にも影
響もされないでその過熱度制御を行うことができるので
ある。

又、三方の電動弁（８）を用いたことにより、従来の三
方形式の弁よりも小型化、低コスト化を図ることができ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る冷凍装置の回路図、第２図は同冷
凍装置における過熱度制御の制御手順を示すフローチャ
ート、第３図は従来例の回路図である。（１）・・・・・・・・圧縮機（２）・・・・・・・・凝縮器（２ａ）・・・・・・第１熱交換管部（２ｂ）・・・・・・第２熱交換管部（４）・・・・・・・・電動式膨張弁（５）・・・・・・・・蒸発器（６）・・・・・・・・冷媒配管（７）・・・・・・・・コントローラ（８）・・・・・・・・電動弁（９）・・・・・・・・バイパス管（ＨＬ）・・・・・・高圧液管（α）・・・・・・・・設定過熱度（ＳＨ）・・・・・・制御過熱度出願人　日本電信電話株式会社（ほか１名）代理人　弁
理士　津　１）直　久　’、”）−ｉ、、ニア□、１７
．。

Claims

【特許請求の範囲】

１）圧縮機（１）と、凝縮器（２）と、コントローラ（
７）からの開度指令で弁開度を調節する電動式膨張弁（
４）と、蒸発器（５）とからなり、前記膨張弁（４）の
弁開度調節により過熱度制御を行うようにした冷凍装置
において、高圧液管（ＨＬ）に、弁開度を調節して凝縮
圧力を制御する二方の電動弁（８）を介装すると共に、
前記凝縮器（２）を、冷媒が並流する第１熱交換管部（
２ａ）と第２熱交換管部（２ｂ）とから形成し、前記第
１熱交換管部（２ａ）の出口を、前記電動弁（８）の入
口側の高圧液管（ＨＬ）に接続し、前記第２熱交換管部
（２ｂ）の出口を、前記電動弁（８）の出口側の高圧液
管（ＨＬ）にバイパス管（９）を介して接続する一方、
前記コントローラ（７）に、制御過熱度（ＳＨ）が設定
過熱度（α）を上回り、かつ、前記膨張弁（４）が略全
開の時、前記電動弁（８）の弁開度を閉側に調節し、凝
縮圧力を制御する凝縮圧力制御手段を設けたことを特徴
とする冷凍装置。