JPH0575937B2 - - Google Patents

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JPH0575937B2
JPH0575937B2 JP61301572A JP30157286A JPH0575937B2 JP H0575937 B2 JPH0575937 B2 JP H0575937B2 JP 61301572 A JP61301572 A JP 61301572A JP 30157286 A JP30157286 A JP 30157286A JP H0575937 B2 JPH0575937 B2 JP H0575937B2
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JP
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superheat
degree
refrigerant
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valve opening
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、冷凍空調装置に係り、特に、電気
式膨張弁の弁開度を調整して冷媒の流量を制御す
る冷媒流量制御機構に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は従来の冷凍空調装置を示す回路図であ
り、図において、1は冷媒圧縮機、2は凝縮器、
3は蒸発器、15は温度式自動膨張弁、16は冷
媒圧縮機1に吸入される冷媒蒸気(以下、吸入ガ
スという。)の温度を飽和温度とする冷媒圧力を
発生させるための感温筒、17は冷媒圧縮機1に
吸入される吸入ガスの圧力を温度式自動膨張弁1
5へ導くための均圧管を示す。
次に、動作について説明する。
冷媒圧縮機1によつて圧縮された冷媒過熱蒸気
(以下、冷媒ガスという。)は凝縮器2によつて凝
縮され、温度式自動膨張弁15によつて減圧さ
れ、蒸発器3において蒸発し、再び冷媒圧縮機1
に吸入されるというサイクルを繰り返している。
前述の冷凍空調装置における冷媒流量調整は、
主に温度式自動膨張弁15によつて次のように行
われている。
感温筒16内の圧力である冷媒圧縮機1への吸
入ガスの温度を飽和温度とする圧力をPS、均圧管
17によつて導かれる吸入ガスの圧力をP、温度
式自動膨張弁15の静止過熱度設定値を内部スプ
リング力に換算したものをPBとすると、PS>(P
+PB)のときに温度式自動膨張弁15の弁を開
き、PS<(P+PB)のときに温度式自動膨張弁1
5の弁を閉じる。
いま、冷媒圧縮機1への吸入ガスが温度式自動
膨張弁15に設定されている静止過熱度と同じ過
熱度を保つて安定した運転を行つているとする
と、PS=(P+PB)となつて温度式自動膨張弁1
5の弁開度は一定となるが、運転条件によつて過
熱度が変化するため、前記した関係式にしたがつ
て温度式自動膨張弁15の弁開度は変化する。す
なわち、冷媒圧縮機1への吸入ガスの過熱度が、
温度式自動膨張弁15に設定されている静止過熱
度設定値よりも大きい場合はPS>(P+PB)とな
つて弁は開き、静止過熱度より小さい場合はPS
(P+PB)となつて弁は閉じる。
以上の説明のように、温度式自動膨張弁15の
弁開度は吸入ガスの過熱度の変化にしたがつて連
続的に変化し、弁開度操作量も3圧力PS,P,
PBの大きさのみで決定される。
なお、類似する冷凍空調装置として、例えば特
開昭60−178254号に示されているものがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の冷凍空調装置は以上のように構成されて
いるので、同じく過熱度変化に対して冷媒循環量
が多くても、少なくても温度式自動膨張弁15は
同じだけの弁開度操作を行うため、低負荷運転
時、すなわち冷媒循環量が少ないときには弁開度
操作量が大き過ぎ、冷媒圧縮機1への吸入ガスの
圧力、過熱度等がハンチング現象を起し易い状態
となり、場合によつては弁開度を大きくし過ぎて
液バツクに至る危険性があるという問題点があつ
た。
また、前述した問題点は、温度式自動膨張弁1
5の動作機構上、防ぐことは困難であるという問
題点もあつた。
この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、冷媒圧縮機への吸入ガスの
過熱度が一定値となるように電気式膨張弁の弁開
度を制御する過程において、運転負荷に応じた弁
開度操作量を自動的に判断、決定することによつ
て低負荷運転時でもハンチング現象を起さず、高
負荷運転時にも追随性のよい冷凍空調装置を得る
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る冷凍空調装置は、冷媒流量調節
に電気式膨張弁を用い、冷媒圧縮機への吸入ガス
の圧力,温度を圧力センサおよび温度センサで検
出し、コントローラで圧力センサ,温度センサの
出力から過熱度を算出するとともに、この過熱度
から目標過熱度を引いて過熱度差を求め、この過
熱度差から前回の過熱度差を引いて求めた差変化
分によつて電気式膨張弁の弁開度を制御する構成
としたものである。
〔作用〕
この発明における冷凍空調装置は、求めた差変
化分が小さいときは次回の弁開度操作量を大きく
し、差変化分が大きくて過熱度差の符号が反転す
るときは次回の弁開度操作量を小さくする。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
第1図において、1は冷媒圧縮機、2は凝縮
器、3は蒸発器、4は電気式膨張弁、5は冷媒圧
縮機1への吸入ガスの圧力を検知する圧力センサ
としての半導体センサ、6は冷媒圧縮機1への吸
入ガスの温度を検出する温度センサとしてのサー
ミスタ、7は冷媒圧縮機1の運転信号を取り出す
ためのケーブル、8は電気式膨張弁4の弁開度制
御を行うコントローラを示す。
第2図はコントローラ8の構成を示すブロツク
図であり、9は半導体センサ5、サーミスタ6か
らの信号と冷媒圧縮機1の運転信号とが入力する
入力部、10は入力部9で取り込んだアナログ・
データである圧力情報,温度情報をデイジタル・
データに変換するアナログ・デイジタル変換部
(以下、A/D変換部という。)、11は取り込ん
だ各データを一時的に保管しておくための記憶
部、12は弁開度を決定するための演算処理を行
う演算部、13は演算部12で決定されて記憶部
11に一時保管されている弁開度設定データを電
気式膨張弁4へ出力するための出力部、14は入
力部9、A/D変換部10、記憶部11、演算部
12および出力部13を制御する制御部を示す。
次に、動作について説明する。
冷媒圧縮機1によつて圧縮された冷媒ガスは凝
縮器2によつて凝縮され、電気式膨張弁4によつ
て減圧され、蒸発器3において蒸発し、再び冷媒
圧縮機1に吸入されるというサイクルを繰り返し
ている。
第1図の冷凍空調装置における冷媒流量調整
は、主に電気式膨張弁4によつて次のように行わ
れている。
冷媒圧縮機1の運転信号がケーブル7からコン
トローラ8の入力部9へ取り込まれると、吸入ガ
スの圧力PSを半導体センサ5で検知し、吸入ガス
の温度TSをサーミスタ6で検知し、入力部9で
圧力PSの値を圧力PSのときの冷媒の飽和温度TPS
に換算して吸入ガスの過熱度S(=TS−TPS)を
算出することにより、過熱度Sが予め設定されて
いる目標過熱度SOになるように電気式膨張弁4の
弁開度を制御する。すなわち、過熱度差D(=S
−SO)としたとき、D>0のときは電気式膨張弁
4の弁開度を大きくし、D<0のときは弁開度を
小さくし、D=0のときは弁開度をそのままとす
る。
さて、一制御動作時に、ある過熱度差Dに対し
ての弁開度操作量がΔVであつたとし、その結
果、次回制御動作時に過熱度SがΔS(過熱度変
化)だけ変化して過熱度差DがΔD(差変化分)
だけ変化した場合を考える。
弁開度操作量ΔVの弁開度操作の結果である過
熱度変化ΔSが極めて小さくΔS≒0のとき、すな
わち、ΔD=0(ΔDがほぼ0とみなせる場合を含
む)のときは次回制御動作時に過熱度差Dに対す
る弁開度操作量ΔVを大きくし、逆に過熱度変化
ΔSが極めて大きくΔD≠0で、過熱度差Dの符号
が反転したとき、すなわちS>SOの状態からS<
SOの状態に、あるいはS<SOの状態からS>SO
状態になつたときは次回制御動作時に過熱度差D
に対する弁開度操作量ΔVを小さくする。そし
て、ΔD≠0で、過熱度差Dの符号が反転しない
ときには次回制御動作時に過熱度差Dに対する弁
開度操作量ΔVをそのままとする。
なお、ΔD=0のときは、冷凍空調装置が高負
荷運転で弁開度操作量ΔVを大きくしないと過熱
度変化ΔSに追従できないような状態のときの動
作で、過熱度差Dの符号が反転するようなとき
は、冷凍空調装置が低負荷運転で弁開度操作量
ΔVを小さくしないとハンチング現象が発生する
ような状態の動作である。
第3図はコントローラ8で行われる処理のプロ
セスを示すフローチヤートであり、ST1〜ST10
はステツプを示す。
まず、入力部9へ半導体圧力センサ5、サーミ
スタ6および冷媒圧縮機1の運転信号が入力され
(ステツプST1)、これらの入力データの圧力デー
タ、温度データについてはA/D変換部10でア
ナログ・データがデイジタル・データに変換さ
れ、運転信号データとともに記憶部11に保管さ
れる。ここで、運転信号がなければ以下の処理は
行われず(ステツプST2)、運転信号が入力され
るまでステツプST1のデータ入力を繰り返す。
運転信号が入力されている場合(ステツプ
ST2)は、次に過熱度Sを計算し(ステツプ
ST3)、求めた過熱度Sと予めコントローラ8に
設定されている目標過熱度SOとの過熱度差D(=
S−SO)を求める(ステツプST4)。
次に、ステツプST3で求めた過熱度差Dと前回
の制御動作時に求めた過熱度差DLを比較し、差
変化分ΔD(=D−DL)を求める(ステツプ
ST5)。この結果、ΔD=0のときは(ステツプ
ST6)、過熱度差Dに対する弁開度操作量ΔVを
前回まで決められていた値よりも大きくし(ステ
ツプST7)、ΔD≠0で、過熱度差Dの符号が反転
するときは(ステツプST8)、今回の過熱度差D
に対する弁開度操作量ΔVを前回まで決められて
いた値よりも小さくする(ステツプST9)。そし
て、差変化分ΔD≠0で、過熱度差Dの符号が反
転しないときは、弁開度操作量ΔVをそのままと
する。
ステツプST3からステツプST9までの一連の処
理は演算部12によつて行われ、演算結果は記憶
部11に一時保管される。
最後に、コントローラ8は記憶部11に一時保
管されている。過熱度差Dに対する弁開度操作量
ΔV、すなわち弁開度設定信号を出力部13から
電気式膨張弁4へ弁開度を制御するために出力す
る(ステツプST10)。
このようなステツプST1からステツプST10ま
での動作は弁開度を制御する周期で何回も繰り返
されることになる。
なお、上記実施例では温度計測としてサーミス
タ6を用いたものを示したが、温度計測手段は、
白金測温抵抗体や熱電対等であつてもよい。
そして、目標過熱度SOは記憶部11に記憶され
ており、この目標過熱度SOは図示を省略した設定
器で任意に設定できる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、圧力センサ
および温度センサからの出力で過熱度を算出する
とともに、この過熱度から目標過熱度を引いて過
熱度差を求め、この過熱度差から前回の制御動作
時に求められた過熱度差を引いた差変化分が大き
い場合は電気式膨張弁の弁開度操作量を小さく、
その差変化分が小さい場合は電気式膨張弁の弁開
度操作量を大きくするコントローラを備えるよう
に構成したので、現在の過熱度差から前回の制御
動作時に求められた過熱度差を引いた差変化分が
大きい場合は電気式膨張弁の弁開度操作量を小さ
くし、低負荷運転時であつてもハンチング現象を
おさえるとともに早く最適の弁開度にすることが
でき、また、差変化分が小さい場合は電気式膨張
弁の弁開度操作量を大きくし、高負荷運転時であ
つても、早く最適の弁開度にすることができ、運
転負荷が変化しても、追従が早く、安定性、安全
性の高いものが得られる効果がある。さらに、こ
のような条件により制御されるので、弁の選定を
幅広く選定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による冷凍空調装
置を示す回路図、第2図はコントローラの構成を
示すブロツク図、第3図はコントローラで行われ
る処理のプロセスを示すフローチヤート、第4図
は従来の冷凍空調装置を示す回路図である。 図において、1は冷媒圧縮機、2は凝縮器、3
は蒸発器、4は電気式膨張弁、5は半導体圧力セ
ンサ、6はサーミスタ、8はコントローラ、9は
入力部、10はA/D変換部、11は記憶部、1
2は演算部、13は出力部、14は制御部を示
す。なお、図中、同一符号は同一、または相当部
分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 気化した冷媒蒸気を圧縮して高圧の冷媒過熱
    蒸気とする冷媒圧縮器と、この冷媒圧縮器からの
    前記冷媒過熱蒸気を凝縮して液冷媒とする凝縮器
    と、この凝縮器からの前記液冷媒を気化させて前
    記冷媒蒸気として前記冷媒圧縮器へ還流させる蒸
    発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間に配設さ
    れた電気式膨張弁と、前記冷媒圧縮器に吸入され
    る前記冷媒蒸気の圧力、温度を検出する圧力セン
    サおよび温度センサと、前記圧力センサおよび温
    度センサからの出力で過熱度を算出するととも
    に、この過熱度から設定されている目標過熱度を
    引いて過熱度差を求め、この過熱度差から前回の
    制御動作時に求められた過熱度差を引いた差変化
    分が大きい場合は前記電気式膨張弁の弁開度操作
    量を小さく、前記差変化分が小さい場合は前記電
    気式膨張弁の弁開度操作量を大きくするコントロ
    ーラとを備えた冷凍空調装置。
JP30157286A 1986-12-19 1986-12-19 冷凍空調装置 Granted JPS63156978A (ja)

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