JPH0232545B2 - Kukichowakinoreibairyuryoseigyosochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明は、減圧制御用電気信号により、その減
圧量を変え得る減圧弁駆動部付減圧装置を備えた
空気調和機の冷媒流量制御装置に関する。

〈従来技術〉 従来の空気調和機は、第１図のごとく電動式冷
媒圧縮器１、冷媒凝縮器２、冷媒減圧装置３、冷
媒蒸発器４、及び前記減圧装置３の冷媒流量制御
装置５を備えていた。そして減圧装置３として
は、電動モータやソレノイド、あるいはヒータと
バイメタルを組合せて減圧弁３Ａを駆動する減圧
弁駆動部３Ｂを設けたものを用いることができ、
蒸発器４の入口と出口にそれぞれ設けられた第
一、第二温度検出器５Ａ，５Ｂによつて検出され
る蒸発器４の入口温度と出口温度の差δHが適切
な値となるよう制御装置５が減圧装置３に減圧量
を変える制御信号を出力していた。第２図は減圧
装置３の減圧弁の揚程ｈと、減圧弁を駆動するス
テツピングモータの回転角θとの関係を示す。

第３図は制御装置５の一例であり、これは、蒸
発器４の入口と出口の温度検出器５Ａ，５Ｂと、
該温度検出器５Ａ，５Ｂの出力をデジタル量に変
えるＡ／Ｄ変換器５Ｃと、Ａ／Ｄ変換器５Ｃの出
力から前記温度差δHを適切な値δHoに保つよう
減圧装置３を制御する制御回路（マイクロコンピ
ユータ）５Ｄと、制御回路５Ｄから出される演算
結果を減圧装置３に合わせて出力する出力変換器
５Ｅとから構成されたものである。

従来の制御装置５が、減圧装置３を制御する手
法は、前記温度差δHの変化に対応して、温度差
δHが増大するときには減圧装置３の弁揚程ｈを
増加させ、温度差δHが低下するときには弁揚程
ｈを減少させるように制御用電気信号を出力する
いわゆる比例制御と、温度差δHと目標値δHoと
の偏差を補正するような、例えば、一定時間毎に
偏差を計算し、これが許容範囲外であれば、その
偏よりを補正する方向に弁揚程ｈを変化させる制
御用電気信号を出力する積分制御の組合せであつ
た。このような手法での制御結果の一例を第４図
に示す。図中TH１は第一温度検出器５Ａによつ
て得られた蒸発器４の入口温度、TH２は第二温
度検出器５Ｂによつて得られた蒸発器４の出口温
度、ｈは減圧装置３の弁揚程、Ｐは蒸発器４の入
口部分の冷媒圧力である。この例では、蒸発器４
の入口、出口の温度は持続振動となつており、し
たがつて、温度差δHも同様に振動していること
は明白であり、冷凍サイクルを適切な状態に維持
しているとはいい難い。このような現象（ハンチ
ング現象）の生じる原因は、減圧弁３の弁揚程ｈ
の変化に対する冷凍サイクルの応答が遅いためで
ある。即ちこれは、弁揚程ｈが変化して冷媒流量
が変化しても蒸発器４の冷媒が新しい状態に安定
するまでに時間が必要であり、そのため蒸発器４
の出口部分の温度の応答が遅れるためである。従
つてこの応答を第一、第二温度検出器５Ａ，５Ｂ
でとらえて新たな減圧弁制御信号を減圧弁制御装
置５が出力する時には、すでに遅く、常に行き過
ぎの制御となる。第４図で説明すると、蒸発器４
の出口温度TH２が上昇し、温度差δHと目標値
δHoとの差が大きく、即ち蒸発器４出口の冷媒過
熱度が大きくなり、減圧弁揚程ｈを増大させるよ
う積分による制御用電気信号を出力するときは、
その直前までの比列制御によつて、すでに減圧弁
揚程は増加しており、蒸発器４内の冷媒圧力Ｐは
既に上昇している。それにも拘らず、減圧弁揚程
ｈをさらに増大する積分制御信号を出力すると、
今度は、減圧弁揚程ｈが過大となり、冷媒流量が
過量となり、蒸発器４で冷媒の全部が蒸発し切れ
ずに出口側に冷媒がそのまま流出することにな
る。したがつて、蒸発器４の出口側温度TH２が
低くなる。一方、出口側温度TH２が低くなつた
時点では、既に入口側の冷媒流量を小にするよう
制御するので、入口側温度TH１が高くなる。そ
のため、第４図において、TH１＞TH２となる
場合があり、ハンチング現象が著しくなる。この
ような行き過ぎの制御により、制御結果が振動的
となる。

従来の手法で制御を安定なものにするには、積
分制御、比例制御の両者による弁揚程操作量を小
さくすることが考えられる。ところが、そうする
ことによつて、制御が緩やかになつて安定性は増
すものの、負荷の変化に対して迅速な対応が困難
となる。このように従来の手法では、制御の速応
性と安定性の両立が困難であつた。

〈目的〉 本発明は、このような欠点を解消するためにな
されたもので、新たな検出器等の追加なく、冷凍
サイクルを迅速かつ安定に、適切な状態に制御し
得る制御装置を提供するものである。

即ち本発明は、第４図でも明らかなとおり、蒸
発器４の出口温度TH２は、蒸発器４内の冷媒圧
力Ｐの変化に対し大きな位相遅れがあるが、蒸発
器４の入口温度TH１は、ほぼ冷媒圧力Ｐと同位
相であることに着目して、蒸発器の入口温度のみ
の変化による比例制御を加えることにより、制御
系の応答を早めるようにするものである。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を詳述する。なお本例
では、従来と同一機能を有する構成部品は同一符
号を付して示す。本発明に係る制御装置は、電動
圧縮機１、冷媒凝縮器２、冷媒蒸発器４、及び該
凝縮器２と蒸発器４の間に配設した冷媒減圧装置
３を備えた空気調和機において、前記冷媒蒸発器
４の入口側に第一温度検出器５Ａが設けられ、該
蒸発器４の出口側に第二温度検出器５Ｂが設けら
れ、前記冷媒蒸発器４の入口温度TH１と出口温
度TH２の温度差δHを、最適冷凍サイクル状態
にする温度差目標値δHoに保つよう前記減圧装置
３の減圧弁駆動部３Ｂへ減圧制御信号を出力する
制御回路５Ｄが設けられ、該制御回路５Ｄは、第
７図の如く、前記温度差δHを検出する温度差検
出手段５ａと、該温度差検出手段５ａの検出温度
差δHに基いて減圧弁駆動部３Ｂに逐一減圧制御
信号を出力する比例制御手段５ｂと、温度差検出
手段５ａからの検出温度差δHと温度差目標値
δHoとの偏差δH−δHoを一定時間毎に算出しそ
の偏差の大きさにより減圧弁駆動部３Ｂに減圧制
御信号を出力する積分制御手段５ｃと、前記第一
温度検出器５Ａで検出される温度変化に基いて前
記減圧弁駆動部３Ｂに減圧弁制御信号を出力する
入口温度応答比例制御手段５ｄとを備えたもので
ある。なお、第７図中、５ｅは、積分制御時に一
定時間を計時するためのタイマーである。

そしてこの制御装置５は、従来と同様に、前記
第一、第二温度検出器５Ａ，５Ｂと、該温度検出
器５Ａ，５Ｂの出力をデジタル量に変えるＡ／Ｄ
変換器５Ｃと、Ａ／Ｄ変換器５Ｃの出力から前記
温度差δHを適切な温度目標値δHoに保つよう減
圧装置３を制御する制御回路（マイクロコンピユ
ータ）５Ｄと、制御回路５Ｄから出される演算結
果を減圧装置３に合わせて出力する出力変換器５
Ｅとから構成されたものである。

次に減圧弁の制御方法を主に第５図に基いて説
明すると、第５図は制御装置５内のマイクロコン
ピユータ５Ｄに組込まれた制御の流れ図を示す。
なお第５図で点線で囲まれた部分は従来と同様の
制御である。減圧弁の制御は、まず所定時間ΔTi
が経過したかどうか判断し、経過したときは積分
制御を行ない、経過していないときには比例制御
を行なう。積分制御は、積分制御手段５ｃによ
り、一定時間ΔTi毎（例えば30秒毎）に第一、第
二温度検出器５Ａ，５Ｂにより温度差δHを計算
し、その値と目標温度差δHoとの差（以下偏差と
呼ぶ）の大きさにより、例えば、第６図に示す如
く、減圧装置３へ制御用電気信号を出力する。更
に簡易な方法としては、偏差が許容範囲外であれ
ば、一定のステツプ数だけ減圧装置３を駆動して
もよい。

また比例制御は、例えば温度差δHが増大し、
出口温度TH２が大のときは、蒸発器４出口の冷
媒の過熱が大きくなりつつあるから、比例制御手
段５ｂにより、減圧装置３の減圧量を低下させて
冷媒流量を増し、過熱度を低下するよう弁揚程ｈ
を増加させる制御信号を出力する。更にこの比例
制御に加えて、入口温度応答比例制御手段５ｄに
より、第一温度検出器５Ａによつて得られた温度
TH１の変化により比例制御を行なう。蒸発器４
の入口温度TH１の変化は、ほぼ蒸発器４内の冷
媒圧力に比例したものとみることができるから、
前述の温度差δHに関するゾーン分けと同様に、
入口温度TH１の温度変化中でゾーン分けを行な
い、これらのゾーン間を横断したとき、その変化
を妨げる方向に、例えば入口温度TH１が下向き
にゾーン間を横断した時には蒸発器４内の冷媒が
減少し減圧装置３の減圧量が増したことを意味す
るから、逆に減圧量を少なくするように弁揚程ｈ
を大きくする御御信号を出力する。なおこの際の
弁揚程ｈは、同一の温度変化に対して温度差δH
による比例制御のときの弁揚程よりも大とするの
が望ましい。

〈効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明は、電動
圧縮器、冷媒凝縮器、冷媒蒸発器、及び該凝縮器
と蒸発器の間に配設した冷媒減圧装置を備えた空
気調和機において、前記冷媒蒸発器の入口側に第
一温度検出器が設けられ、該蒸発器の出口側に第
二温度検出器が設けられ、前記冷媒蒸発器の入口
温度と出口温度の温度差を、最適冷凍サイクル状
態にする温度差目標値に保つよう前記減圧装置の
減圧弁駆動部へ減圧制御信号を出力する制御回路
が設けられ、該制御回路は、前記温度差を検出す
る温度差検出手段と、該温度差検出手段の検出温
度差に基いて減圧弁駆動部に逐一減圧制御信号を
出力する比例制御手段と、温度差検出手段からの
検出温度差と温度差目標値との偏差を一定時間毎
に算出しその偏差の大きさにより減圧弁駆動部に
減圧制御信号を出力する積分制御手段と、前記第
一温度検出器で検出される温度変化に基いて前記
減圧弁駆動部に減圧弁制御信号を出力する入口温
度応答比例制御手段とを備えたものである。

したがつて、本発明によれば、入口温度応答比
例制御手段により、従来手法に比べより早く冷凍
サイクルの変化をとらえて、減圧装置の制御を行
なうことができるから、制御の行き過ぎによる冷
凍サイクルの不安定現象（ハンチング現象）を抑
え、安定な制御が実現できるのみならず、負荷の
急変などの外乱にも速やかに追従することが可能
となり、実用効果が大となる。

また、本発明によると、容量可変式電動圧縮機
を用いた冷凍サイクルにおいても、圧縮機の運転
容量の変化に対し、速やかにかつ安定に応答で
き、また負荷が急に大きくなつた時など、減圧量
が相対的に過大となるが、このとき蒸発器の入口
温度に特に大きな変化が現れるため、この変化を
入口温度応答比例制御手段により敏感にとらえ、
減圧量を速やかに補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の空気調和機の構成図、第２図は
同減圧弁駆動用ステツピングモータの回転角と減
圧弁の揚程との関係を示す図、第３図は同冷媒流
量制御装置の構成図、第４図は同時間に対する蒸
発器の出入口温度、圧力、減圧弁の揚程との関係
を示す図、第５図は本発明の一実施例を示す減圧
弁の制御フローチヤート、第６図は同蒸発器の入
口温度と出口温度の温度差と、温度差目標値との
偏差に対する減圧弁の制御信号の出力状態を示す
図、第７図は制御回路の機能ブロツク図である。 １：圧縮機、２：凝縮器、３：減圧装置、４：
蒸発器、５Ａ，５Ｂ：温度検出器、５：制御装
置、５Ｄ：制御回路、５ａ：温度差検出手段、５
ｂ：比例制御手段、５ｃ：積分制御手段、５ｄ：
入口温度応答比例制御手段、５ｅ：タイマー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電動圧縮器１、冷媒凝縮器２、冷媒蒸発器
   ４、及び該凝縮器２と蒸発器４の間に配設した冷
   媒減圧装置３を備えた空気調和機において、前記
   冷媒蒸発器４の入口側に第一温度検出器５Ａが設
   けられ、該蒸発器４の出口側に第二温度検出器５
   Ｂが設けられ、前記冷媒蒸発器４の入口温度TH
   １と出口温度TH２の温度差δHを、最適冷凍サ
   イクル状態にする温度差目標値δHoに保つよう前
   記減圧装置３の減圧弁駆動部３Ｂへ減圧制御信号
   を出力する制御回路５Ｄが設けられ、該制御回路
   ５Ｄは、前記温度差δHを検出する温度差検出手
   段５ａと、該温度差検出手段５ａの検出温度差
   δHに基いて減圧弁駆動部３Ｂに逐一減圧制御信
   号を出力する比例制御手段５ｂと、温度差検出手
   段５ａからの検出温度差δHと温度差目標値δHo
   との偏差（δH−δHo）を一定時間毎に算出しそ
   の偏差の大きさにより減圧弁駆動部３Ｂに減圧制
   御信号を出力する積分制御手段５ｃと、前記第一
   温度検出器５Ａで検出される温度変化に基いて前
   記減圧弁駆動部３Ｂに減圧弁制御信号を出力する
   入口温度応答比例制御手段５ｄとを備えたことを
   特徴とする冷媒流量制御装置。