JPH0239179Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は過冷却度制御用の膨張弁を備えた冷凍
機、詳しくは、凝縮器と蒸発器とを結ぶ液管に、
高圧液冷媒の過冷却度を制御する弁開度調整可能
な過冷却度制御用の膨張弁と、受液器と、低圧ガ
ス冷媒の過熱度制御用膨張機構とを直列に介装す
るごとくした冷凍機に関する。

（従来技術） 本出願人は、先に、高圧液冷媒の過冷却度と、
低圧ガス冷媒の過熱度とを同時に制御できるよう
にした冷凍機を提案した（特願昭58−242768号）。

このものを第５図に基づいて概略説明すると、
この冷凍機は、圧縮器５０、凝縮器５１、蒸発器
５２を順次接続して冷媒回路を形成し、該回路に
おける前記凝縮器５１と前記蒸発器５２とを接続
する液管５３に、高圧液冷媒の過冷却度を制御す
る膨張弁（以下、第１膨張弁という）５４と、受
液器５５と、低圧ガスの過熱度を制御する膨張弁
（以下、第２膨張弁という）５６とを直列に介装
している。

尚、５７はアキユムレータである。

かくして、運転中に、高圧液冷媒の過冷却度、
及び低圧ガス冷媒の過熱度を検出して、この検出
値を基に前記各膨張弁５６，５７の弁開度制御を
行うごとくしている。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、前記第１膨張弁５４による過冷却度
制御のメカニズムは概略次のように成つている
（以下、前記冷凍機を暖房装置に利用した場合に
ついて説明する。）。

即ち、例えば暖房負荷が減少し、凝縮圧力、温
度が上昇していくと、これに伴つて前記凝縮器５
１の出口側の高圧液冷媒の過冷却度が減少ぎみに
なるが、これを補うために前記第１膨張弁５４が
閉鎖側に調整され、このことにより前記高圧液冷
媒の過冷却度が増加して適正な値に制御されるの
である。

ところが、以上のごとく暖房負荷が減少し、凝
縮圧力が上昇した場合、過冷却をつけるために、
前記凝縮器５１の液溜り量を増大させると、該凝
縮器５１における熱交換面積が減少して、これに
伴つて更に凝縮圧力の上昇が促進されてしまうの
である。かくして、過冷却度制御を行うと高圧圧
力上限値の制約から運転域がせばめられる問題が
生じていたのである。

本考案の目的は、凝縮圧力が上昇する過負荷運
転時を検出して、この過負荷運転時に前記過冷却
度制御用の膨張弁を開放し、前記凝縮器５１に滞
留する液冷媒を受液器５５に積極的に排出させ
て、凝縮圧力の上昇を抑制し、もつて、冷凍機の
運転可能域を拡大する点にある。

本考案の構成を第２、第３図に基づいて説明す
ると、凝縮器２と蒸発器３とを結ぶ液管に、高圧
液冷媒の過冷却度を制御する弁開度調整可能な膨
張弁５と、受液器６と、低圧ガス冷媒の過熱度制
御用の膨張機構７とを直列に介装するごとくした
冷凍機において、過負荷運転を検出して出力する
過負荷運転検出手段と、この検出手段の出力を受
けて過冷却度を制御する前記膨張弁５を大開度に
制御する制御手段とを設けたのである。

前記過負荷運転検出手段は、第２図のものにお
いては、凝縮圧力を検出する圧力検出器１０を用
いて前記凝縮圧力を基に過負荷運転を検出するよ
うにしているが、この他、凝縮温度、凝縮器の吹
出空気温度、及び外気温度を検出する温度検出器
などを用いてこれら各要素を基に過負荷運転を検
出するようにしてもよい。

また、前記過冷却度制御用の膨張弁５は、第２
図のものにおいては、高圧液冷媒の過冷却度に一
定に制御するように、弁開度を連続的に調節する
ようにしているが、過冷却度制御時にその開度を
１または２以上の所定の開度に段階的に調節する
ようにしたものでもよい。

（作用） 前記過負荷運転検出手段が冷凍機の過負荷運転
を検出すると、前記制御手段により前記過冷却度
制御用の膨張弁５が大開度に調節されて、前記凝
縮器２に滞留していた液冷媒が前記受液器６に排
出されるのであり、この結果、凝縮圧力が低下す
るので運転範囲を従来よりも拡大できるのであ
る。

しかも、過熱度制御用の前記膨張弁７が作用し
ているので、前記凝縮器２から排出した液冷媒は
前記受液器６に貯留され、液バツクを生じること
もないのである。

（実施例） 第２図に示したものは本考案に係る実施例の冷
凍機で、暖房装置に適用したものであり、圧縮機
１と、室内側に配設される凝縮器２と、室外側に
配設される蒸発器３とを順次接続して冷媒回路を
形成している。

更に、前記凝縮器２と蒸発器３とを結ぶ液管４
に、高圧液冷媒の過冷却度を制御する過冷却度制
御用の膨張弁（以下、第１膨張弁という）５と、
受液器６と低圧ガスの過熱度を制御する過熱度制
御用の膨張弁（以下、第２膨張弁という）７を直
列に介装している。前記各膨張弁５，７は共に電
動式の膨張弁で、弁開度を任意に調節できるよう
にしたものである。

また、高圧液冷媒の過冷却度及び低圧ガス冷媒
の過熱度はそれぞれ下記のようにして検出するよ
うにしている。

［過冷却度］ 前記圧縮機１と前記凝縮器２とを
接続する高圧ガス管８に圧力検出器９を設けると
共に、前記液管４における前記凝縮器２出口側部
分に第１温度検出器１０を設けて、これら検出器
９，１０の検出する高圧ガス冷媒の圧力（凝縮圧
力）、及び高圧液冷媒の温度とを基に、後記する
マイクロコンピユータを用いて過冷却度を算出す
るようにしている。

［過熱度］ 前記蒸発器３と圧縮機１とを結ぶ低
圧ガス管１１に、低圧ガス冷媒の温度を検出する
第２温度検出器１２を設ける一方、前記受液器６
と前記低圧ガス管１１との間に、キヤピラリーチ
ユーブ１３をもつ検出回路３０を設け、該回路３
０の前記キヤピラリーチユーブ１３の出口側に、
低圧ガス圧力（蒸発圧力）相当飽和温度を検出す
る第３温度検出器１４を設けるのである。かくし
て、前記第２、第３温度検出器１２，１４の出力
を基に前記マイクロコンピユータを用いて過熱度
を算出するごとくしている。

以上のごとく構成する冷凍機において、過負荷
運転を検出して出力する過負荷運転検出手段と、 この過負荷運転検出手段の出力を受けて、前記
第１膨張弁５を全開する信号を出力する制御手段
とを設けるのである。

前記過負荷運転検出手段は、検出部として高圧
圧力を検出する前記圧力検出器９を利用してお
り、この検出器９の出力を受けて、前記高圧ガス
圧力が予め設定した上限圧力を越えた場合に、過
負荷運転であることを判定して出力するようにし
ている。

前記した過負荷運転検出手段と前記制御手段と
はいずれもマイクロコンピユータを利用して構成
するものであり、このコンピユータに組込むソフ
トウエアは後記する。

次に、前記マイクロコンピユータを用いた前記
冷凍機の制御回路を第３図に基づいて説明する。

前記マイクロコンピユータ１５は通常のもの
で、中央演算処理装置（CPU）１６とROM及び
RAMから成るメモリ１７とから成つている。そ
して、このマイクロコンピユータ１５の入力側に
は、圧力検出器９、前記第１温度検出器１０、第
２、第３温度検出器１２，１４を接続すると共
に、運転スイツチ１８及び室内のサーモススタツ
ト１９を接続している。

また、前記マイクロコンピユータ１５の出力側
には前記第１、第２膨張弁５，７及び前記圧縮機
１を、駆動回路２０〜２２を介して接続してい
る。

次に前記マイクロコンピユータ１５に組込むソ
フトウエアに基づく運転を第１図に示すフローチ
ヤートにより説明する。

電源スイツチ（図示せず）を投入すると（ステ
ツプ１０１、以下、ステツプの語を略す）、一旦、
前記第１、第２膨張弁５，７が全閉される１０
２。これは前記各膨張弁５，７の弁開度のゼロ点
調節のためである。

この後、前記運転スイツチ１８、室内の前記サ
ーモスタツト１９の出力が読み込まれ、運転開始
をするのか否かが判断される１０３。

そして、前記スイツチ１８、サーモスタツト１
９が共にオン信号を出力していれば、運転と判断
され、更に、このときが運転開始時であるのか、
否かが判断されるのである１０４。

運転開始時であれば、前記第１、第２膨張弁
５，７の弁開度を予め設定している初期開度に調
節して１０５、前記圧縮機１を駆動するのであ
る。また、運転継続時であれば、ステツプ１０５
及び圧縮機１の駆動開始操作を飛ばしてステツプ
１０６に進むのである。

このステツプ１０６において、各検出器９，１
０，１２，１４の検出値を読み込むのである。

そして、前記圧力検出器９で検出した高圧ガス
冷媒の凝縮圧力（高圧圧力）を、予め設定してお
いた上限圧力と比較して１０７、前記高圧圧力が
上限圧力未満であれば、過負荷運転でないことを
判定して、前記各検出器の出力に基づいて過冷却
度、過熱度を算出し、前記第１、第２膨張弁５，
７の弁開度を制御するのである１０８。

一方、ステツプ１０７の段階で、前記高圧圧力
が前記上限圧力以上である場合には、過負荷運転
であることを判定して、前記第１膨張弁５を全開
にするのであり、前記第２膨張弁７については前
記した過熱度に基づいて弁開度を調節するのであ
る。

しかして、暖房負荷が減少した場合等の過負荷
傾向時には、前記高圧液冷媒の過冷却度を得るた
めに前記第１膨張弁５は閉じ方向に制御されてお
り、この結果、前記凝縮器２には大量の液冷媒が
貯留されるのであるが、過負荷運転と判定される
と同時に前記第１膨張弁５が全開されることによ
り、前記凝縮器２に滞留していた液冷媒が前記受
液器６に排出されるのである。この液冷媒の排出
により、該凝縮器２の熱交換面積が増大して、高
圧圧力が低下していくのである。

この結果、室内温度が高い場合など暖房負荷が
従来よりも小さい領域においても運転が可能とな
るのであり、運転域を拡大できるのである。

一方、前記凝縮器２から排出された液冷媒は、
前記第２膨張弁７が過熱度制御するように調節さ
れているので、確実に前記受液器６に貯留され、
前記蒸発器３を介して前記圧縮機１に液バツクさ
れるようなことがないのである。

尚、前記過負荷運転の検出に当たつては、高圧
ガス冷媒の凝縮温度、凝縮器２側の吹出空気温
度、外気温度等を基に検出してもよい。

また、前記過冷却度制御用の膨張弁５の弁開度
制御は、通常運転時に、必ずしも高圧液冷媒の過
冷却度を一定に制御するようなものでなくてもよ
く、この通常運転時に、前記弁開度を標準運転状
態において適性な過冷却度となる開度に固定する
ようにしたものでもよい。

また、上記実施例においては、過熱度制御用に
電気式の膨張弁７を用いたが、感温膨張弁など過
熱度制御を行える膨張機構であればよい。

（他の実施例） 上記実施例は、本考案を暖房装置に適用した
が、第４図に示すように、マルチ形の冷暖房装置
に適用してもよい。

この場合、室内側には各室毎に、暖房・冷房運
転でそれぞれ凝縮器と蒸発器として作用する熱交
換器７０を設け、又、室外側には、暖房・冷房運
転でそれぞれ蒸発器、凝縮器として作用する熱交
換器７１を設けるのである。そして、これら熱交
換器７０，７１と圧縮機１とを四路切換弁７２を
介して接続するのである。また、各室内側の各熱
交換器７０に接続する各分岐液管７３にそれぞれ
電気式の膨張弁７４を設ける一方、室外側の主液
管７５に１個の電気式の膨張弁７６を設けるので
ある。そして、これら膨張弁７４，７６を暖房・
冷房運転時に、それぞれ過冷却度制御用または過
熱度制御用の膨張弁として作用させるのである。

また、本実施例においては、暖房運転時に過冷
却度制御する前記膨張弁７４は、運転室数に応じ
て、予め設定しておく所定の弁開度に制御するよ
うにしている。

尚、他の点については、第２図に示した実施例
と同様であるから説明を省略する。

（考案の効果） 以上のごとく、本考案は過負荷運転を検出して
出力する過負荷運転検出手段と、この検出手段の
出力を受けて前記過冷却度制御用の膨張弁の弁開
度を大開度にする制御手段とを設けたから、 過負荷運転域に突入すると前記過冷却度制御用
の膨張弁５の弁開度が大開度に調節されて、前記
凝縮器２に滞留する液冷媒が前記受液器５に排出
されるから、この過負荷運転時に前記凝縮器２の
能力が有効に発揮されて、高圧が低下させられる
のであり、従つて、運転域を従来よりも拡大でき
るのである。

しかも、前記凝縮器２から排出された液冷媒は
前記受液器６に確実に貯留され、圧縮器１に液バ
ツクされるようなこともないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案の一実施例を示す図面
で、第１図は運転制御を示すフローチヤート、第
２図は冷媒回路図、第３図は電気回路図であり、
第４図は本考案の他の実施例の冷媒回路図、第５
図は従来例を示す冷媒回路図である。 ２……凝縮器、３……蒸発器、４……液管、５
……過冷却度制御用の膨張弁（第１膨張弁）、６
……受液器、７……過熱度制御用の膨張弁（第２
膨張弁）、９……圧力検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 凝縮器２と蒸発器３とを結ぶ液管に、高圧液冷
   媒の過冷却度を制御する弁開度調整可能な膨張弁
   ５と、受液器６と、低圧ガス冷媒の過熱度制御用
   の膨張機構７とを直列に介装するごとくした冷凍
   機において、過負荷運転を検出して出力する過負
   荷運転検出手段と、この検出手段の出力を受けて
   過冷却度を制御する前記膨張弁５を大開度に制御
   する制御手段とを設けたことを特徴とする過冷却
   度制御用の膨張弁を備えた冷凍機。