JPH04198644A - 空気調和装置 - Google Patents

空気調和装置

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JPH04198644A
JPH04198644A JP2325745A JP32574590A JPH04198644A JP H04198644 A JPH04198644 A JP H04198644A JP 2325745 A JP2325745 A JP 2325745A JP 32574590 A JP32574590 A JP 32574590A JP H04198644 A JPH04198644 A JP H04198644A
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superheating
compressor
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Koichi Yamaguchi
広一 山口
Tetsuo Sano
哲夫 佐野
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Toshiba Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature

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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、空気調和装置に関し、特に冷凍サイクルの
過熱度制御に関するものである。
(従来の技術) 一般に冷暖房可能な空気調和装置は、圧縮機、室内熱交
換器、膨張弁、室外熱交換器を順次連結して構成された
ヒートポンプ式冷凍サイクルを備え、四方弁を正逆に切
替えることにより、冷、暖房の切替えを行うようになっ
ている。
上記構成要素の中で、膨張弁は圧縮機入口の過熱度を一
定に保ちながら、冷媒を減圧する役割を持ち、通常は、
メカ式調節の温度膨張弁、キャピラリーチューブ1、電
気式調節の電子膨張弁等が用いられている。温度膨張弁
、キャピラリーチューブは、安価であるものの、メカ式
調節であるため、成る条件でのみ(例えば、圧縮機の成
る周波数のときのみ)しか過熱度の調整がうまく行かな
いという難点を持ち、第4図(A)に示すように、場合
によっては、大きなハンチングを生じて液バツクを起こ
す。vIN4図(B)は圧縮機周波数の変化を示してい
る。
後者の電子膨張弁は、前者の温度膨張弁等に比べ高価で
はあるが、電気式であるため、マイコン等の使用により
かなり広範囲の運転状況に適応できる長所を持っている
。しかし制御結果は必ずしも、温度膨張弁の制御性を上
回るものではなく、実際のところ、あまり普及するには
至っていない。
この理由を現在の電子膨張弁の制御方法をもとに考える
と次のような点にあるものと思われる。
即ち、下記の式は、現在の電子膨張弁の制御方法の一例
を示している。
ΔPLSN−M+A・ (TN−TN−+)・・・(1
)ここに、 ΔPLSN :弁開度増分 M:圧縮機の周波数の関数 A:定数で2 TNbTN−1:時刻(N命tC)、((N−1)・t
C)における過熱度 上記(1)式の第1項は過渡時に対する過熱度制御、第
2項は定常時に対する過熱度制御を表していると考えら
れる。しかし、上記(1)式に基づく過熱度制御には、
次のような問題がある。
第1項の過渡時に対する過熱度制御は、第5図(B)に
示す圧縮機周波数のステップ状の変化に対し、同図(A
)に示すように、過熱度の変化はステップ状には変化せ
ず、しかも、パラメータの決定が変化後の周波数のみと
いう静的因子に基づいており、時系列的な因子がない。
従って、急激な、圧縮機周波数の変化に対しては過熱度
がかなり振れ、液バツクを起す。
¥A2項の定常時に対する過熱度制御は、第6図の(A
)、(B)、(C)に示すように、圧縮機周波数により
、単位弁開度変化に対する過熱度の変化の様子は異なり
、(同図中、ゲインにの変化に注目)、また、弁の開閉
方向によっても、過熱度の変化の様子は異なることが分
るが、上記の制御では、Aは定数であり、この点が考慮
されておらず運転状況に応じた制御がなされていない。
しかも、比例制御のみてあり、位相のおくれ・進みが考
慮されていない。
(発明が解決しようとする課題) 従来の空気調和装置における電子膨張弁の調節による過
熱度の制御では、広範囲な運転状況に対応できる構成に
なっておらず、運転状況によっては、大きなハンチング
が生じて液バツクを起すという問題があった。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、過
渡時及び定常時の広範囲な運転状況に対応できて良好な
過熱度制御を行うことのできる空気調和装置を提供する
ことにある。
[発明の構成] 帽1を解決するための手段) この発明は上記課題を解決するために、圧縮機及び膨張
弁を備えた冷凍サイクルと室内ファンとを有する空気調
和装置であって、前記冷凍サイクルの過熱度を検出しそ
の検出結果に基づいて前記膨張弁の弁開度を調節して当
該冷凍サイクルの過熱度を目標過熱度に制御する過熱度
制御手段と、前記圧縮機の周波数及び前記室内ファンの
回転数の少なくとも何れかが変化したときにはその変化
幅に基づいて前記目標過熱度にするための時間依存的修
正を前記過熱度制御手段に加える修正手段とを有するこ
とを要旨とする。
(作用) 上記構成において、過熱度がフィードバックされ、この
フィードバックされた過熱度に基づいて膨張弁の弁開度
が調節されて冷凍サイクルの過熱度が目標過熱度になる
ように制御される。圧縮機周波数の変化や室内ファン回
転数の変化のような過渡時には、その変化幅に基づいた
時間依存的修正が上記制御に加えられる。これにより、
過渡時及び定常時の広範囲な運転状況に対応した良好な
過熱度制御が実現される。
(実施例) 以下、この発明の実施例を第1図ないし第3図に基づい
て説明する。
第1図は過熱度制御部をブロックで示したものであり、
同図において、1は制御部、2はパラメータ選択部、3
は弁駆動部であり、パラメータ選択部2は圧縮機の周波
数及び検出された過熱度に基づいてその時の運転状況に
見合った制御パラメータを選択し、制御部1は、この選
択されたパラメータを基に、冷凍サイクルの過熱度が目
標過熱度になるように弁駆動部3を介して電子膨張弁の
弁開度を調節するようになっている。而して、制御部1
、パラメータ選択部2及び弁駆動部3により、電子膨張
弁の弁開度を調節して冷凍サイクルの過熱度を目標過熱
度に制御する過熱度制御手段が構成されている。4は圧
縮機の周波数が変化したとき、その変化幅を検出する周
波数変化幅検出部、5はその変化幅に基づいて電子膨張
弁の弁開度に時間依存的修正を加える過渡時制御部であ
り、この周波数変化幅検出部4及び過渡時制御部5によ
り、第1の修正手段か構成されている。6は室内ファン
の回転数が変化したとき、その変化幅を検出する室内フ
ァン回転数変化幅検出部、7はその変化幅に基づいて電
子膨張弁の弁開度に時間依存的修正を加える過渡時制御
部であり、この室内ファン回転数変化幅検出部6及び過
渡時制御部7により、jf!2の修正手段が構成されて
いる。
次に、上述のように構成された過熱度制御部による過熱
度制御作用を説明する。
まず、制御部1は、常時、圧縮機吸込み部の温度と蒸発
器中央部温度との差により、過熱度T〜を検出する。次
に、制御部1はこの検出された過熱度を基に次のPID
演算を行い、弁開度増分ΔPLSNを決定する。
ΔPLSN+ =KP ・ (TN−TN−1)ΔPL
SN2−KP −Tdt/l。
ΔPLSN3−Kp −to  (TN−2TN−。
+TN−2)/lc ΔPLSN−ΔPLSNI +ΔPLSN2+ΔPLS
N3  ・・・(2) ここに tC:制御時間 KP、t、 、tD :運転状況例えば、圧縮機周波数
、弁開閉方向の関数 パラメータ選択部2が、現状の圧縮機周波数及び過熱度
TNの正負に基づきその時の運転状況に見合ったパラメ
ータ値を選択し、制御部1は、これを基に冷凍サイクル
の過熱度が目標過熱度になるように、弁駆動部3を介し
て電子膨張弁の弁開度を調節する。これにより、圧縮機
の運転状況が変化しても、それに適した制御が行われ、
しかも、弁開閉方向により制御パラメータが異なるため
、従来のように運転状況の違いによるハンチングの発生
を防くことができる。
しかしながら、上述の制御だけでは不十分である。なぜ
ならば、パラメータ変化の判定が運転状況のパターン変
化という静的なものに基づいたものであり、時系列的な
ものに依存していないためである。このため、圧縮機の
周波数が変化した時の過渡時に対しては、上述の制御は
追従しきれず、この部分に関しては、別の制御概念を導
入する必要がある。
そこで、この実施例では圧縮機の周波数が変化したとき
には、周波数変化幅検出部4でその変化幅を検出し、そ
の検出された変化幅に基づいて過渡時制御部5で電子膨
張弁の弁開度に時間依存的(制御部はこの場合時間管理
を行う)修正を加える。その修正の加え方は次式による
K (t) −−(ΔTI/ΔT2) ×周波数炭化幅  ・・・(3) ここに、 ΔT1 :圧縮機周波数の単位変化に対する過熱度の変
化 ΔT2 :単位弁開度変化に対する過熱度の変化 この修正の加え方は、過熱度を検出して行うものではな
く、フィードフォワードで行われる。これは、過渡時に
おいては、フィードバック制御では過渡的変化に追従で
きないことによる。
また、室内ファンの回転数が変化した過渡時においても
上記と同様の考えに基づいて修正が行われる。
第2図は、暖房時における過熱度の制御結果を従来の制
御結果と比較して示している。同図(A)がこの実施例
の制御結果であり、同図(B)が従来の制御結果である
。また、第3図は、冷房時における過熱度の制御結果を
従来の制御結果と比較して示している。同図(A)がこ
の実施例の制御結果であり、同図(B)が従来の制御結
果である。
従来例では大きなハンチングが生して液バツクが起る場
合があるのに比べ、この実施例のものは、過渡時及びそ
の後の定常時において良好に目標過熱度に制御される。
【抛明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、冷凍サイクル
の過熱度を検出しその検出結果に基づいて膨張弁の弁開
度を調節して当該冷凍サイクルの過熱度を目標過熱度に
制御する過熱度制御手段と、圧縮機の周波数及び室内フ
ァンの回転数の少なくとも何れかが変化したときにはそ
の変化幅に基づいて目標過熱度にするための時間依存的
修正を過熱度制御手段に加える修正手段とを具備させた
ため、過渡時及び定常時の広範囲な運転状況に対応した
良好な過熱度制御を実現することができる。
したがって液バツクが無く、圧縮機の信頼性を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図はこの発明に係る空気調和装置の実
施例を示すもので、第1図は過熱度制御部のブロック図
、第2図は暖房時における過熱度の制御結果を比較例と
ともに示す制御特性図、第3図は冷房時における過熱度
の制御結果を比較例とともに示す制御特性図、第4図な
いし第6図は従来の空気調和装置の過熱度制御を示すも
ので、第4図は温度膨張弁による過熱度制御結果を示す
制御特性図、第5図は圧縮機周波数の変化に対する過熱
度の変化を示す特性図、第6図は暖房時の弁開度減少方
向におけるステップ応答定数を示す特性図である。 に制御部  2:パラメータ選択部、 3:制御部及びパラメータ選択部とともに過熱度制御手
段を構成する弁駆動部、 4:周波数変化幅検出部、 5:周波数変化幅検出部とともに第1の修正手段を構成
する過渡時制御部、 6:室内ファン回転数変化幅検出部、 7:室内ファン回転数変化幅検出部とともに第2の修正
手段を構成する過渡時制御部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 圧縮機及び膨張弁を備えた冷凍サイクルと室内ファンと
    を有する空気調和装置であって、前記冷凍サイクルの過
    熱度を検出しその検出結果に基づいて前記膨張弁の弁開
    度を調節して当該冷凍サイクルの過熱度を目標過熱度に
    制御する過熱度制御手段と、前記圧縮機の周波数及び前
    記室内ファンの回転数の少なくとも何れかが変化したと
    きにはその変化幅に基づいて前記目標過熱度にするため
    の時間依存的修正を前記過熱度制御手段に加える修正手
    段とを有することを特徴とする空気調和装置。
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