JPH044507B2

JPH044507B2 -

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Publication number: JPH044507B2
Application number: JP60078815A
Authority: JP
Priority date: 1985-04-13
Filing date: 1985-04-13
Publication date: 1992-01-28
Also published as: JPS61237977A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明はマルチ形冷凍装置、詳しくは、利用側
熱交換器を備えた複数の室内ユニツトを備えると
共に、前記各利用側熱交換器への循環冷媒を制御
する弁開度調整可能な膨張弁と、前記各利用側熱
交換器の出口側の冷媒の過熱度を検出する検出手
段と、該検出手段の出力を基に、前記膨張弁によ
る過熱度制御を行なうための過熱度制御弁開度を
算出するフイードバツク制御手段とを設けたマル
チ形冷凍装置に関する。（従来技術）本出願人は、先に、マルチ形冷凍装置において
循環冷媒制御用の前記膨張弁に電動弁を用い、該
膨張弁の弁開度を前記循環冷媒の過熱度を基に制
御するものを提案した（特願昭58−242768号）。さらに、本出願人は前記冷凍装置における前記
膨張弁をフイードバツク制御する手段について検
討を行い、下記する制御手段を設けて運転を行う
ことを試みた。即ち、例えば、第５図に示すように一台の室外ユニツ
トＡに３台の室内ユニツトＢを接続し、かつ、各
室内ユニツトＢの入口側の液側支管Ｃに各々電動
式の膨張弁（以下、電動弁という）６０を設けた
冷凍装置において冷房運転をする場合を説明する
と、前記各室内ユニツトＢの出口側の冷媒の過熱
度（SH）を検出する検出手段（図示せず）と、一定時間毎に、前記検出手段からその時の過
熱度（SH）を入力して、該過熱度（SH）と予
め設定しておく目標過熱度（SH₀）との偏差値
（Ｅ＝SH₀−SH）を算出し、この偏差値(E)を基
に、前記電動弁６０の変更弁開度を下記する一
定の関係式を基に算出し、変更弁開度＝制御常数(A)×偏差値(E) この算出された変更弁開度を基に前記電動弁
６０の弁開度を前記した一定時間（サンプリン
グ時間）毎に調整することを試みたのである。尚、第５図中、６１は圧縮機、６２は熱源側
熱交換器、６３は利用側熱交換器である。（発明が解決しようとする問題点）ところが、前記した制御では、室内ユニツトＢ
の運転台数が増減するなど、運転条件が大幅に変
更された場合、この変更後の過渡期に前記制御が
ハンチングを生じたりして、安定するまでに長時
間を要し、制御特性が著しく不良になる問題があ
つた。この原因の一つは、室内ユニツトＢの運転台数
が変化した場合には、負荷が大幅に変化し、か
つ、前記電動弁６０のトータル弁開度が急激に変
更されるために、循環冷媒の状態が激変し、前記
した通常のフイードバツク制御による前記電動弁
６０の弁開度制御では前記各外乱に十分対応でき
ないためと考えられる。しかして、本発明の目的は、室内ユニツトの運
転台数の変化という外乱があつた場合には、この
外乱発生から所定時間にわたる過渡期間内におい
て、膨張弁開度を、フイードバツク制御による過
熱度制御弁開度ではなく、運転台数に応じて予め
定められた過渡期弁開度に保持することにより、
前記外乱発生後の過渡期間内は、膨張弁の弁開度
制御を安定させ、良好な制御特性が得られるよう
にする点にある。（問題点を解決するための手段）本発明の構成を第１，３，４図を基に説明する
と、利用側熱交換器６を備えた複数の室内ユニツ
トＢを備えると共に、前記各利用側熱交換器６へ
の循環冷媒を制御する弁開度調整可能な膨張弁
EV₂〜₄と、前記各利用側熱交換器６の出口側の
冷媒の過熱度を検出する検出手段TH₃〜₆と、該検出手段TH₃〜₆の出力を基に、前記膨張弁
EV₂〜₄による過熱度制御を行なうための過熱度
制御弁開度を算出するフイードバツク制御手段と
を設けたマルチ形冷凍装置において前記室内ユニツトＢの運転台数の変化を検出し
て外乱発生信号を出力する外乱検出手段と、前記外乱検出手段の外乱発生信号を基に、運転
台数に応じて予め定められた過度期弁開度を出力
する弁開度変更手段と、前記外乱検出手段が外乱を検出してから所定時
間にわたる過渡期間内は、前記膨張弁の弁開度を
前記弁開度変更手段の出力する過渡期弁開度に保
持し、前記過渡期間外は、前記膨張弁の弁開度を
前記フイードバツク制御手段の出力する過熱度制
御弁開度に、それぞれ制御する制御手段とを設け
たのである。（作用）室内ユニツトの運転台数の変化という外乱が生
じると、この外乱は前記外乱検出手段によつて検
出される一方、この外乱発生から所定時間にわた
る過渡期間内において、前記膨張弁の弁開度は、
フイードバツク制御手段による過熱度制御弁開度
ではなく、運転台数に応じて予め定められた前記
過渡期弁開度に変更して保持されるのである。こ
の結果、運転条件の大幅な変更に伴い、循環冷媒
が安定しない過渡期に、従来のようにハンチング
現象を生じたりすることなく、安定した制御が迅
速に得られるのである。（実施例）第３図に示したものは、１台の室外ユニツトＡ
に３台の室内ユニツトＢを接続したマルチ形冷凍
装置で、冷房運転及び暖房運転を行えるようにし
たものである。前記室外ユニツトＡには可変容量形の圧縮機
１、熱源側熱交換器２及び冷凍サイクル切換え用
の四路切換弁３とを設けると共に、前記熱源側熱
交換器２の出口側に接続する液側主管４及び前記
四路切換弁３の切換ポートに接続するガス側主管
５に、それぞれ前記室内ユニツトＢの台数に対応
させた３本の液側支管４１及びガス側支管５１を
接続している。また、前記各室内ユニツトＢにはそれぞれ利用
側熱交換器６を設け、これら熱交換器６を前記各
液側支管４１、ガス側支管５１に接続している。更に、前記室外ユニツトＡの前記液側主管４及
び各液側支管４１には、それぞれ膨張弁として作
用する第１電動弁EV₁及び第２電動弁EV₂〜₄を
介装し、これら電動弁EV₁〜₄を、冷房運転及び
暖房運転時に過熱度制御弁または過冷却度制御弁
として作用させるようにしている。前記各電動弁
EV₁〜₄は、ステツピングモータを備え、パルス
信号を入力して、このパルス信号に応じて弁開度
を任意に調節できるようにしたものである。かくして、前記四路切換弁３を切換えることに
より、実線矢印で示す冷房サイクル運転と破線矢
印で示す暖房サイクル運転とが行えるようにして
いる。以下、冷房運転時における前記各電動弁EV₁〜
_４の制御について第１表を基に説明する（尚、暖
房運転の説明は省略する）。

【表】この冷房運転時には、前記第１電動弁EV₁で前
記熱源側熱交換器２の出口側冷媒の過冷却度
（SC）を制御し、また、前記第２電動弁EV₂〜₄
で各利用側熱交換器６の出口側冷媒の過熱度
（SH）を制御するのである。前記過冷却度（SC）の検出は、前記熱源側熱
交換器２に、冷媒の凝縮温度を検出する第１温度
検出器TH₁を設けると共に、前記熱源側熱交換
器２の出口側の前記液側主管４に凝縮冷媒の温度
を検出する第２温度検出器TH₂を設け、これら
検出器の検出温度の差により過冷却度（SC）を
検出するようにしている。また、前記過熱度（SH）の検出は、前記液側
主管４に設ける受液器７と前記圧縮機の吸入管８
とを、キヤピラリーチユーブ９１をもつ蒸発温度
検出回路９で接続し、この回路９における前記チ
ユーブ９１の出口側に蒸発圧力相当飽和温度を検
出する第３温度検出器TH₃を設ける一方、各ガ
ス側支管５１に、それぞれ前記利用側熱交換器６
の出口側のガス冷媒の温度を検出する第４温度検
出器TH₄〜₆を設け、これら検出器TH₃及び₄〜₆
の検出温度を基に前記各室内ユニツトＢ毎の過熱
度（SH）を検出するようにしている。そして、これら検出された過冷却度（SC）及
び過熱度（SH）を基に、前記凝縮液冷媒及び蒸
発ガス冷媒の各過冷却度（SC）、過熱度（SH）
が予め設定された目標過冷却度（SC₀）及び過熱
度（SH₀）となるように、前記各電動弁EV₁〜₄
の弁開度を制御するごとくしている。換言すると、前記第１電動弁EV₁は、前記目標
過冷却度SC₀と検出過冷却度（SC）との差である
偏差値（Ｅ＝SC₀−SC）が零に成るように制御さ
れるのである。また、前記第２電動弁EV₂〜₄は、
同様にして偏差値（E′＝SH₀−SH）が零とるよ
うにフイードバツク制御されるのである。尚、前記各温度検出器TH₃〜₆が本発明におけ
る各利用側熱交換器６の出口側の冷媒の過熱度を
検出する検出手段に対応する。前記したフイードバツク制御について説明する
と、所定のサンプリング時間（Ｔ）毎に、前記各
温度検出器TH₁〜₆の出力する各検出温度を読
み込んで、前記過冷却度（SC）の前記偏差値
(E)及び前記過熱度（SH）の前記偏差値（E′）
を算出し、これらの値を基に前記各電動弁EV₁
〜₄の変更弁開度を設定するための駆動パルス
（Ｐ、Ｑ）を、次式に従つて演算するのである。第１電動弁EV₁ Ｐ＝Ａ×E₀ …… 第２電動弁EV₂〜₄ Ｑ＝Ｂ（E′₀＝E₁）＋Ｃ・E′₀＋Ｄ（E′₀−2E′₁，
E′₂） … 但し、Ｐ、Ｑ；第１、第２電動弁EV₁，₂〜₄に出
力する各駆動パルス数 E₀、E′₀；現サンプリング時の過冷却度
（SC）及び過熱度（SH）の前記各偏差値 E′₁；１回前のサンプリング時の前記各偏
差値 E′₂；２回前のサンプリング時の前記各偏
差値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、；フイードバツク常数上記した制御、即ち、前記各温度検出器TH₁
〜₆の出力を基にした各電動弁EV₁〜₄の変更弁開
度の算出制御はマイクロコンピユータを用いて成
るフイードバツク制御手段により行うものであ
る。このための制御回路を第４図を基に概略説明す
る。第４図中、１０はマイクロコンピユータで、中
央演算処理装置（CPU）とRAM及びROMから
成るメモリ１１とを備え、このマイクロコンピユ
ータの入力側には、各室内ユニツトＢに設けられる３個の室内運
転スイツチ１２（一個のみ図示）室温設定器１３（同上）室温検出器１４（同上）前記目標過冷却度（SC₀）の設定器１５前記目標過熱度（SH₀）の設定器１６を接続
すると共に、前記各温度検出器TH₁〜₆をＡ／Ｄ変換器１
７を介して接続している。また、前記マイクロコンピユータ１０の出力側
には、前記四路切換弁３を駆動回路３１を介して、
また、前記圧縮機１の駆動モータＭを駆動回路３２
を介して接続すると共に、前記各電動弁EV₁〜₄をマルチプレクサー１
８及び各駆動回路１９〜２２を介して接続して
いる。尚、前記圧縮機１の容量制御は、前記室温設定
器１３による設定温度と、前記室温検出器１４の
検出温度との温度差により検出する負荷変動に基
づいて行うようにしている。以上のごとく構成するマルチ形冷凍装置におい
て、前記室内ユニツトＢの運転台数の変化を検出
して外乱発生信号を出力する外乱検出手段と、前
記外乱検出手段の外乱発生信号を基に、運転台数
に応じて予め定められた過渡期弁開度を出力する
弁開度変更手段と、前記外乱検出手段が外乱を検
出してから所定時間にわたる過渡期間内は、前記
膨張弁EV₂〜₄の弁開度を前記弁開度変更手段の
出力する過渡期弁開度に保持し、前記過渡期間外
は、前記膨張弁EV₂〜₄の弁開度を前記フイード
バツク制御手段の出力する過熱度制御弁開度に、
それぞれ制御する制御手段とを構成するのであ
る。これらの手段はいずれも前記マイクロコンピユ
ータを用いて構成するものである。以下、説明す
る。前記外乱検出手段は、前記運転スイツチ１２の出力を入力して、室
内ユニツトＢの運転台数を検出する運転台数検
出部と、前記圧縮機１の容量制御（100％または50％）
を検出する容量制御検出部とからなつている。前記変更手段は、前記外乱検出手段における前記運転台数検出
部の出力を入力して、前記電動弁EV₂〜₄の弁
開度を、変更後の運転台数に応じて予め定めら
れた所定の弁開度に変更する第１弁開度変更部
と、前記容量制御検出部の出力を入力して、この
容量制御に応じて、前記フイードバツク制御に
よる前記第２電動弁EV₂〜₄の過熱度制御弁開
度に変更を加える第２弁開度変更部とからなつ
ている。以下、第１弁開度変更部について説明すると、
例えば、室内ユニツトＢの運転台数が、３台から
２台（EV₄対応室内ユニツトＢを停止）に減少す
ると、前記第２電動弁EV₂，₃のトータル弁開度
が、この運転台数の減少に伴つて極端に絞られて
しまうので、負荷変動（減少）を考慮した上で、
運転室側の前記第２電動弁EV₂，₃の弁開度を、第
２表に示すように、２台運転に対応した過渡期弁
開度に保持するようにしている。

【表】このようにして、過渡期の所定時間（３分間）、
前記フイードバツク制御による過熱度制御弁開度
とは無関係に、変更された運転台数に応じて前記
第２電動弁EV₂〜₄の弁開度を保持するのである。また、前記第２弁開度変更部は、前記圧縮機１
の容量が例えば100％運転から50％運転に減少さ
せられると、この瞬間に循環冷媒が半減されるの
で、この循環冷媒量に対応させて、第３表に示す
ように、前フイードバツク制御による記第２電動
弁EV₂〜₄の弁開度を所定比（α）減少させた過
渡期弁開度に変更し、かつ、所定時間（３分間）、
この過渡期弁開度を保持させるのである。

【表】また、前記制御手段は、前記フイードバツク制
御手段及び前記変更手段の出力を基に、前記電動
弁EV₁及びEV₂〜₄にパルス信号を出力するもの
である。尚、本実施例においては、前記室内ユニツトＢ
の運転台数が変更された場合は、前記外乱検出手
段の出力を基に、前記制御手段が、第４表に示す
ごとく、前記第２電動弁EV₂〜₄の各フイードバ
ツク制御常数（Ｂ〜Ｄ）を変更するようにしてい
る。

【表】このように室内ユニツトＢの運転台数の増加に
応じて、第２電動弁EV₂〜₄の前記常数を減少さ
せるようにする理由の一つは、これら常数を運転
台数に関係なく固定すると、フイードバツク制御
に基づく前記第２電動弁EV₂〜₄のトータル開度
の変更量が、前記過熱度（SH）の偏差値（E′）
が同じでも、運転台数の増加に伴つて、大きくな
り過ぎてしまうからである。以上のごとく構成する前記冷凍装置の冷房運転
を説明する。運転スイツチ（図示せず）を投入すると、ま
ず、運転開始か、継続運転かを判断する（ステツ
プ100）。運転開始であるから、ステツプ101に進み、室
内ユニツトＢの運転台数を検出する。そして、ステツプ102で、検出された運転台数
に応じて、第１電動弁EV₁、第２電動弁EV₂〜₄
の初期弁開度を設定し、更に、前記各常数（Ａ〜
Ｄ）及びサンプリング時間（Ｔ）を設定する。この時、第１電動弁EV₁は300パルス、第２電
動弁EV₂の初期弁開度は第２表に基づき、また、
前記フイードバツク制御常数は第４表に基づい
て、それぞれ運転台数に合わせて設定する。ま
た、前記サンプリング時間（Ｔ）は、20秒に設定
する。かくして、前記圧縮機１を全容量（100％）で
起動させる（ステツプ103）。そして、３分間強制的に継続運転させる（ステ
ツプ104）。この後、再び室内ユニツトＢの運転台数を再確
認して（ステツプ105）、変更がなければ、更に、
前記圧縮機１の容量制御を判定し（ステツプ
106）、この容量制御の変更も行われていなけれ
ば、前記各温度検出器TH₁〜₆から各温度を検出し
（ステツプ107）、更に、過冷却度（SC）の前記偏
差値(E)及び過熱度（SH）の各偏差値（E′）を算
出するのである（ステツプ108）。そして、前記ステツプ108で算出された各偏差
値(E)（E′）を基に、前記した制御式、を利用
して、各電動弁EV₁，EV₂〜₄の変更弁開度（パ
ルス数Ｐ、Ｑ）を算出し（ステツプ109）、前記各
電動弁EV₁〜₄の弁開度を調節するのである（ス
テツプ110）。尚、停止中の室内ユニツトＢに対応する第２電
動弁EV₂〜₄は閉鎖している。このようにして、再びステツプ100に復帰し、
今度は継続運転であるからステツプ105に飛んで、
運転台数を検出するのである。この時、運転台数に変更があれば、停止側の第
２電動弁（EV₄とする）を閉鎖する一方、運転室
側の前記第２電動弁EV₂，₃の弁開度を、算出され
た前記過熱度（SH）の前記偏差値（E′）換言す
ると、算出された前記変更弁開度Ｑに関係なく、
この変更された運転台数に応じて第２表に示した
通りに、設定するのである（ステツプ111）。この例では、室内ユニツトＢの運転台数が３台
から２台に減少されているから、第１電動弁EV₁
はそのままフイードバツク制御を継続する一方、
前記第２電動弁EV₂，₃の弁開度を各々160パルス
の弁開度に強制的に調節するのである。また、前記第２電動弁EV₂，₃の各制御式の各
常数（Ｂ〜Ｄ）を第４表に示したごとく、それぞ
れ0.6、0.5、1.0に変更するのである。そして、この状態で３分間運転を継続した後
（112）、ステツプ107に進み前記したと同様の運転
を行うのである。また、前記ステツプ105で室内ユニツトＢの運
転台数に変更がないと判断された場合には、更
に、前記ステツプ106で前記圧縮機１の容量制御
の変更を判定し、例えば、100％容量から50％容
量運転に変更された場合には、この容量制御と同
時に、前記フイードバツク制御による過熱度制御
弁開度Ｑを所定比（例えばα＝0.5）減少させて、
その開度をα・Ｑとするのである（ステツプ
113）。かくして、この状態で３分間前記第２電動
弁EV₂〜₄の弁開度を保持するのである。かくして、前記ステツプ107に進み前記同様の
制御を繰り返すのである。他の実施例前記第２電動弁EV₂〜₄の外乱時の変更弁開度
設定は、運転台数の変化のみを考慮したが、これ
と共に停止されまたは運転される室内ユニツトＢ
の容量の相違をも考慮するようにしてもよい。例
えば第５表に示す通りである。

【表】尚、前記フイードバツク制御は、前記した制御
式による制御に限定されるものではない。（発明の効果）以上のごとく、本発明によれば前記室内ユニツトの運転台数の変化を検出して
外乱発生信号を出力する外乱検出手段と、前記外
乱検出手段の外乱発生信号を基に、運転台数に応
じて予め定められた過渡期弁開度を出力する弁開
度変更手段と、前記外乱検出手段が外乱を検出してから所定時
間にわたる過渡期間内は、前記膨張弁の弁開度を
前記弁開度変更手段の出力する過渡期弁開度に保
持し、前記過渡期間外は、前記膨張弁の弁開度を
前記フイードバツク制御手段の出力する過熱度制
御弁開度に、それぞれ制御する制御手段とを設け
たから、室内ユニツトの運転台数の変化という外
乱が生じても、この外乱に順応するための過渡期
に、前記膨張弁（電動弁）の制御にハンチング現
象を生じるようなことがなく、運転条件の大幅な
変化にも拘わらず、安定した制御が迅速に達成で
き、従来に比して良好な制御特性が得られるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図、第２〜４図は本発明
の実施例の説明図で、第２図は冷房運転を説明す
るためのフローチヤート、第３図は冷媒回路図、
第４図は制御回路図、第５図は従来例を示す説明
図である。６……利用側熱交換器、１０……マイクロコン
ピユータ、１２……運転スイツチ、EV₁……第１
電動弁、EV₂〜₄……第２電動弁、TH₁〜₇……温
度検出器。

Claims

【特許請求の範囲】１利用側熱交換器６を備えた複数の室内ユニツ
トＢを備えると共に、前記各利用側熱交換器６へ
の循環冷媒を制御する弁開度調整可能な膨張弁
EV₂〜₄と、前記各利用側熱交換器６の出口側の
冷媒の過熱度を検出する検出手段TH₃〜₆と、該検出手段TH₃〜₆の出力を基に、前記膨張弁
EV₂〜₄による過熱度制御を行なうための過熱度
制御弁開度を算出するフイードバツク制御手段と
を設けたマルチ形冷凍装置において、前記室内ユニツトＢの運転台数の変化を検出し
て外乱発生信号を出力する外乱検出手段と、前記外乱検出手段の外乱発生信号を基に、運転
台数に応じて予め定められた過度期弁開度を出力
する弁開度変更手段と、前記外乱検出手段が外乱を検出してから所定時
間にわたる過渡期間内は、前記膨張弁EV₂〜₄の
弁開度を前記弁開度変更手段の出力する過渡期弁
開度に保持し、前記過渡期間外は、前記膨張弁
EV₂〜₄の弁開度を前記フイードバツク制御手段
の出力する過熱度制御弁開度に、それぞれ制御す
る制御手段とを設けたことを特徴とするマルチ形
冷凍装置。