JPH0136026B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の技術分野］ 本発明は電動式膨脹弁を用いた冷凍サイクルの
制御方法に関し、特に、コールドスタート時の円
滑化のために行なわれる電動式膨脹弁の初期制御
に拘束されずに、電動式膨脹弁の弁開度を負荷対
応制御が円滑に行われるように変更することがで
きる冷凍サイクルの制御方法に係る。 ［発明の技術的背景］ 近時、冷凍サイクル装置にあつては、多様な信
号媒体にて冷凍サイクル制御を行なうことができ
るものとして、電動式膨脹弁を用いて冷凍サイク
ルを構成するようにしたものが開発されている。 これは、コンデンサとエバポレータとの間に電
動式膨脹弁を配してなるもので、電動式膨脹弁の
簡易制御としては、電気信号を媒体とした圧縮機
の吐出温度による弁開度の変更制御方法が採られ
ている。 圧縮機の吐出温度を電動式膨脹弁で制御する場
合、コールドスタート時の制御方法が問題とな
る。すなわち、コールドスタート時には、圧縮機
が冷えているため上記制御にのみ頼ると第１図に
示す如く、吐出温度Tdが安定するまでに数10分
を要することもある。このため、安定時（圧縮機
の温度が上がつたとき）とは別の制御が必要とな
るからである。この別な制御を初期制御といい、
一般的には、起動時に電動式膨脹弁に所定の弁開
度を与える方法が採られる。 ［背景技術の問題点］ しかし、初期制御として標準的負荷に対応した
弁開度を与えることになるため、その弁開度が実
際の空気調和機負荷と都合良く整合しない場合が
一般的であり、これをいかに整合させていくかが
電動式膨脹弁を用いて冷凍サイクル制御するに際
して問題となつてきた。 ［発明の目的］ 本発明は上記問題に鑑みてなされ、その目的と
するところは、電動式膨脹弁の初期制御を離脱
し、実負荷に対応した制御に基づく弁開度の変更
を可能にして、安定且つ信頼性の高い冷凍サイク
ル運転をすることができる冷凍サイクルの制御方
法を提供することにある。 ［発明の概要］ 上記目的は、本発明によれば、次のようにして
達成することができる。すなわち、コンデンサと
エバポレータとの間に、初期制御により予め所定
の弁開度を与えた電動式膨脹弁を配して冷凍サイ
クルを形成し、上記電動式膨脹弁の弁開度を変更
し冷媒の流量を調整して冷凍サイクルを制御する
に際して、圧縮機の吐出温度を検出し、その検出
値が設定温度を超えるとき上記電動式膨脹弁の所
定の弁開度をクリアしてこれより大きい一定開度
に開き、反対に上記検出値が所定時間経過しても
設定温度に達しないとき同じく電動式膨脹弁の所
定の弁開度をクリアしてこれより小さい一定開度
に閉じて冷媒の流量を調整する一方、圧縮機の吐
出温度が設定温度以下で安定したときに圧縮機の
吐出温度に基づき電動式膨脹弁の弁開度を変更す
るようにして、安定且つ信頼性の高い冷凍サイク
ル運転を得ようとするものである。 ［発明の実施例］ 以下、本発明に係る冷凍サイクルの制御方法の
好適一実施例を添付図面に基づいて説明する。 第２図は本発明方法を実施するための冷凍サイ
クル装置の一実施例を示し、図中１は例えば能力
可変形の圧縮機、２はコンデンサ、３はエバポレ
ータである。そして、これら各機器は冷媒循環路
４で順次連結される。またコンデンサ２とエバポ
レータ３との間には、電動式膨脹弁５が設けら
れ、冷凍サイクル６を形成している。上記電動式
膨脹弁５は圧縮機１の吐出側に設けた温度センサ
７に接続され、圧縮機１の吐出温度に基づき、そ
の弁開度を後述する制御により初期の吐出温度を
得ることができるようになつている。 ここで、電動式膨脹弁５について説明すれば、
これはたとえば第３図で示すように、２つの入出
管１０ａ，１０ｂを弁ポート部１１を介して連通
した弁本体１２を設け、この弁本体１２内にダイ
ヤフラム１３で弁ポート部に対し開閉自在に支持
された弁棒１４を内装すると共に、弁本体１２の
頭部に、ボール１５ｂ、進退自在に螺合されたド
ライバー１５ｃ、弁棒１４を進退動作させるステ
ツピングモータ１５を順に設けて構成されるもの
が採用され、温度センサ７による検出値が出力さ
れることにより、ステツピングモータ１５の出力
軸１５ａのステツピングモータ回転でドライバー
１５ｃ及びボール１５ｂを進退動させて、ダイヤ
フラム１３、弁棒１４を通じ弁ポート部１１を所
要の流通面積に開けたり、閉じたりすることがで
きるようになつている。 つぎにこのように構成された冷凍サイクル装置
の作用について説明する。 空気調和機で圧縮機１の吐出温度を電動式膨脹
弁５で制御する場合、次の２点を問題とする。 吐出温度を規格内におさめる。 の範囲内で能力を最大限に引き出す。 このために、運転開始時に電動式膨脹弁５に初
期制御として標準的負荷に対応した所定の弁開度
を予め与える。したがつて、圧縮機１を運転する
と、冷媒がコンデンサ２、電動式膨脹弁５、エバ
ポレータ３を循環する冷却サイクルが形成される
も、電動式膨脹弁５には所定の弁開度が与えられ
ているので、圧縮機１の温度は速やかに上がり、
その吐出温度の立上り時間は速い。そして、上記
サイクルは吐出温度の設定値に基づき、各種負荷
条件を電動式膨脹弁５の開度変更動作で満たしな
がら行われる。初期制御により電動式膨脹弁５に
与えた所定の弁開度を中心に、弁開度が全開方向
あるいは全閉方向に変更されるので、実負荷が標
準負荷に近い場合には問題なく開度変更動作で吐
出温度の設定値を満たすことができる。しかし、
実負荷が標準負荷から大きくずれた場合には、弁
開度の中心が固定されているので、最早その開度
変更動作範囲では吐出温度の設定値を満たすこと
ができなくなる。 そこで、本発明では、冷却サイクルが第４Ａ
図、第４Ｂ図及び第４Ｃ図に示す吐出温度特性を
呈するときに、電動式膨脹弁５の初期制御をクリ
アし、各負荷条件に応じた弁開度の変更を与える
ようにしたのである。すなわち、第４Ａ図は吐出
温度Tdがその設定温度Tdoを超える場合を示し、
これは負荷に対して電動式膨脹弁５の絞りがきつ
いとき起る。第４Ｂ図は吐出温度Tdが設定温度
Tdo以下で安定してしまつた場合を示し、これは
負荷に対して電動式膨脹弁５の絞りが緩いとき起
こる。そして、第４Ｃ図は吐出温度Tdが所定時
間経過しても設定値Tdoに達しない場合を示し、
これは負荷が変化しているときに起こる。以上、
３つの場合に限つて、電動式膨脹弁５の初期制御
をクリアし、これらの場合の負荷条件を電動式膨
脹弁５の開度変更動作で満たしながら温度制御が
行なわれる。そして、この電動式膨脹弁５の動作
状況が第５図に示すフローチヤートで表わされて
いる。 すなわち、Td≧Tdoとなつた場合、Td＜
Tdoにて安定した場合（たとえば５分間のTd変
化が１℃以下）、所定時間経つてもTd＜Tdoで
安定しない場合（たとえば５分間のTd変化が１
℃以上）を除き、電動式膨脹弁５の弁開度は、起
動時に与えた所定開度を維持するが、上記の場
合には初期制御をクリアして電動式膨脹弁５の弁
開度を上記所定開度よりも大きい一定開度に開
き、弁開度の中心を全開方向にずらす。また、上
記の場合にも同様に初期制御をクリアして電動
式膨脹弁５の弁開度を上記所定開度よりも小さい
一定開度に閉じ、弁開度の中心を全閉方向にずら
す。このように電動式膨脹弁５を一定開度開くか
又は一定開度閉じることにより、冷媒の流量が負
荷条件に見合うように調整さるので、上記及び
の場合の吐出温度特性はすべての場合に集約
されることになる。上記の場合には、設定され
た圧縮機１の吐出温度Tdoと、温度センサ７で検
出された現在の吐出温度Tdとの差ΔTdに応じた
開度変更信号ΔXを電動式膨脹弁５へ出力する。
これにより、ステツピングモータ１５はステツピ
ング回転してその弁開度を変更することになる。
因に、温度差ΔTdと開度変更信号ΔXとの関係を
示せば下表の如くになり、また、信号と開度との
関係を図示すれば第６図の如くになる。

【表】 第６図からわかるように、弁開度は現状開度を
中心に所定の応動域内で有効に変更し得るのであ
つて、上記及びの場合には、現状開度位置に
ずらす操作を行なうわけである。 上記電動式膨脹弁５の吐出温度にもとづく弁開
度変更により、圧縮機１の吐出温度は変動を始め
るも、その変動結果を直ちに判定するのではな
く、開度変更後所定時間の間、その開度を維持し
充分にサイクルが安定した後にその変動結果を判
定するようにしている。したがつて、電動式膨脹
弁５は、変動域での変更動作を回避した安定なサ
イクル状態をもつて常に吐出温度を設定温度に制
御される。 このように、負荷条件に応じて電動式膨脹弁５
の初期制御をクリアし、負荷条件に見合つた弁開
度中心を設定すると共に、その上で圧縮機の吐出
温度にもとづき電動式膨脹弁５の弁開度を変更す
るようにしたので、空気調和機の冷凍サイクルの
安定した制御が可能となり、また制御が安定する
ので過大なスーパーヒート、液バツクを防止で
き、もつて圧縮機の信頼性が向上する。 ［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば次のような優れた
効果を発揮する。 (1) 安定した冷凍サイクル運転を得ることができ
る。 (2) 安定したサイクルによつて過大なスーパーヒ
ート、大幅な液バツクがなくなるので圧縮機の
信頼性が格段と向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は起動時における一般的な圧縮機の吐出
温度立上り特性図、第２図は本発明に係る冷凍サ
イクル装置の好適一実施例を示す構成図、第３図
ははその電動式膨脹弁を示す断面図、第４図は本
発明方法の適用対象となる３つの態様を示す圧縮
機の吐出温度立上り特性図、第５図は電動式膨脹
弁の制御推移を示すフローチヤート、第６図は電
動式膨脹弁の弁開度特性図である。 なお、図中、１は圧縮機、２はコンデンサ、３
はエバポレーチ、５は電動式膨脹弁、Tdは圧縮
機の実際の吐出温度、Tdoは圧縮機の設定吐出温
度である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コンデンサとエバポレータとの間に、初期制
   御により予め所定の弁開度を与えた電動式膨脹弁
   を配して冷凍サイクルを形成し、上記電動式膨脹
   弁の弁開度を変更し冷媒の流量を調整して冷凍サ
   イクルを制御するに際して、圧縮機の吐出温度を
   検出し、その検出値が設定温度を超えるか又は所
   定時間経過しても設定温度に達しないとき、上記
   電動式膨脹弁の所定の弁開度をクリアしてこれよ
   り大きい一定開度に開くか又は所定の弁開度より
   小さい一定開度に閉じて冷媒の流量を調整する一
   方、圧縮機の吐出温度が設定温度以下で安定した
   ときに圧縮機の吐出温度にもとづき電動式膨脹弁
   の弁開度を変更するようにしたことを特徴とする
   冷凍サイクルの制御方法。