JPH085164A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JPH085164A
JPH085164A JP16448894A JP16448894A JPH085164A JP H085164 A JPH085164 A JP H085164A JP 16448894 A JP16448894 A JP 16448894A JP 16448894 A JP16448894 A JP 16448894A JP H085164 A JPH085164 A JP H085164A
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Kazutoyo Kagami
一豊 鏡
Takaharu Miya
隆治 宮
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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
    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/15Hunting, i.e. oscillation of controlled refrigeration variables reaching undesirable values
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸発器の過熱度制御や凝縮器の過冷却度制御
の制御性の向上を図り、冷凍サイクルの効率的な運転が
できる冷凍装置を提供する。 【構成】 本発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨脹
弁及び蒸発器を環状に接続してなる冷凍サイクルを有
し、検出した冷媒温度に基づいて前記膨脹弁の開度を制
御するものであって、膨脹弁の開度制御をおこなう際
に、圧縮機の能力が高い場合には、開度制御をおこなう
時間間隔を短くし、前記圧縮機の能力が低い場合には、
開度制御をおこなう時間間隔を長くする。従って、圧縮
機の能力に応じて、制御をおこなう時間間隔を変化させ
るものであるから、ハンチングの少ない滑らかな制御が
達成できるので、冷凍サイクルの効率的な運転をするこ
とができる(S9〜S10)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機、凝縮器、膨脹
弁及び蒸発器を環状に接続してなる冷凍サイクルを有す
る冷凍装置に関し、特に、その冷凍装置の過熱度制御及
び過冷却制御に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の冷凍装置においては、一般に、
蒸発器における冷媒の過熱度を制御する場合、または凝
縮器の過冷却度制御をおこなう場合、検知した冷媒温度
に基づいて膨脹弁の開度を変えて制御している。
【0003】例えば、特公平4ー27465号公報に
は、冷凍サイクルに、減圧素子を備えたバイパス回路
(飽和温度生成回路)を形成し、このバイパス回路の温
度差を検知して膨脹弁の開度を制御し、過熱度制御をお
こなう構成が開示されている。
【0004】かかる過熱度制御は、一般に、固定された
時間(例えば、一律に30秒)をカウントし、その所定
時間毎に過熱度制御をおこなっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、圧縮機の能力
が異なる場合、特に圧縮機としてインバータコンプレッ
サを用いる場合には、圧縮機の能力(負荷)が刻々と変
化しており、同じ蒸発器の過熱度制御をおこなう場合で
も、圧縮機の能力によりハンチング(制御における振
動)の周期が変化しており、過熱度制御をおこなう間隔
が常時一定では、図3に破線で示すように、制御幅が大
きく滑らかな制御ができないという問題点がある。この
ように過熱度制御が滑らかでないと、制御性が低下する
とともに効率的な運転ができないという問題点がある。
【0006】また、冷凍サイクルの場合、圧縮機の能力
によっては、膨脹弁の開閉による応答速度が異なり、例
えば圧縮機能力が高い場合には検出温度に現れる応答が
早く、圧縮機の能力が低い場合には、膨脹弁の開閉によ
って生じる検出温度に現れる応答速度が遅いのが一般的
である。このため、滑らかな過熱度制御ができないとい
う問題点がある。
【0007】従って、本発明の目的は、蒸発器の過熱度
制御や凝縮器の過冷却度制御の制御性の向上を図り、冷
凍サイクルの効率的な運転ができる冷凍装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の本発明は、圧縮
機、凝縮器、膨脹弁及び蒸発器を環状に接続してなる冷
凍サイクルを有し、検出した冷媒温度に基づいて前記膨
脹弁の開度を制御する冷凍装置において、前記膨脹弁の
開度制御をおこなう際に、圧縮機の能力が高い場合に
は、前記開度制御をおこなう時間間隔を短くし、前記圧
縮機の能力が低い場合には、前記開度制御をおこなう時
間間隔を長くしている。
【0009】第2の本発明は、圧縮機、凝縮器、膨脹弁
及び蒸発器を環状に接続してなる冷凍サイクルを有し、
検出した冷媒温度に基づいて前記膨脹弁の開度を制御す
る冷凍装置において、前記膨脹弁の開度制御をおこなう
際に、圧縮機の能力が高い場合には、前記開度制御をお
こなう時間間隔を短くし、前記圧縮機の能力が低い場合
には、前記開度制御をおこなう時間間隔を長くするタイ
マー手段を有し、更に、このタイマー手段は圧縮機の能
力に応じた任意の整数値を用い、その整数値の回数だけ
所定時間の計測を繰り返している。
【0010】
【作用】第1の本発明の冷凍装置は、圧縮機の能力に応
じて制御をおこなう時間間隔を変化させるものである。
即ち、圧縮機の能力が高い場合には、冷媒の循環が早く
蒸発器(または凝縮器)に現れる応答が早くなるが、圧
縮機の能力が高い場合には膨脹弁の開度制御によって行
なわれる蒸発器の過熱度制御(または凝縮器の過冷却制
御)が、短い時間間隔で行なわれるので、短い応答時間
に対応して安定した滑らかな制御をすることができる。
【0011】一方、圧縮機の能力が低い場合には、冷媒
の循環が遅く蒸発器または凝縮器に現れる応答が遅くな
るが、圧縮機の能力が低い場合には膨脹弁の開度制御に
よって行なわれる蒸発器の過熱度制御(または凝縮器の
過冷却制御)が、長い時間間隔で行なわれているので、
長い応答時間に対応して安定した滑らかな制御をするこ
とができる。
【0012】このように、第1の本発明は、圧縮機の能
力に応じて、制御をおこなう時間間隔を変化させるもの
であるから、ハンチングの少ない滑らかな制御が達成で
きるので、冷凍サイクルの効率的な運転をすることがで
きる。
【0013】第2の本発明は、第1の本発明に加えて、
時間を間隔を計測するのに、圧縮機の能力によって定ま
る任意の整数値を用い、その整数値の回数だけ計測時間
を繰り返す構成であるから、タイマー手段を簡易な構成
にできる。
【0014】
【実施例】以下に、添付図面を参照して本発明の一実施
例を詳細に説明する。
【0015】図1は本発明の冷凍装置の一例として、冷
房と暖房とを行うヒートポンプ式空気調和機を示すもの
であり、図中符号1は室外ユニット2に設けられた圧縮
機で、この圧縮機1に四方弁3を介して室外熱交換器4
を接続すると共に、四方弁3より接続バルブ5を介し室
内ユニット6の室内熱交換器7を接続し、且つ室外ユニ
ット2内には前記室内熱交換器7と室外熱交換器4との
間に電気式膨脹弁8を設けている。そして、圧縮機1の
吐出管11より吸込管9に至るバイパス管12(「飽和
温度生成回路」と呼ばれている。)を備え、このバイパ
ス管12には補助熱交換器10とこの補助熱交換器10
で液化した冷媒を減圧する減圧素子13と、この減圧素
子13で減圧された液冷媒の温度(飽和温度)を検出す
る第1温度センサー16とを設ける一方、圧縮機1の吸
込管9には吸込冷媒の温度を検出する第2温度センサー
17を設け、この第1センサー16と第2センサー17
とで検出した温度の差に基いて電気式膨脹弁8の弁開度
を制御する制御手段18を備えており、上述の機器によ
りヒートポンプ式冷媒サイクルが形成されている。
【0016】そして、上述の補助熱交換器10は熱を有
効利用するためにこの外管14が圧縮機1の吸込管9で
ある内管15と第1図に示すように熱交換可能に設けら
れている。
【0017】制御手段18は、前述の第1温度センサ1
6と第2温度センサ17とに接続されており、これらの
検知信号を受けるようになっている。更に、制御手段1
8は圧縮機1にも接続されており圧縮機の能力(周波
数)を検知するとともに、更に、電気式膨脹弁8に接続
されており、第1温度センサ16及び第2温度センサ1
7の検知温度に基づいて、電気式膨脹弁8の開度を制御
する制御信号発するようになっている。
【0018】この制御手段18には、タイマー手段23
が設けられており、蒸発器として作用する室外熱交換器
4の過熱度制御をおこなう場合に、その制御をおこなう
時間間隔(インターバル)を圧縮機8の能力に応じて変
えるようになっている。
【0019】次に、本実施例の作用について説明する。
【0020】冷房サイクルにおいては、圧縮機1から吐
出され、四方弁3より室外熱交換器4、電気式膨脹弁
8、室内熱交換器7、補助熱交換器10の内管15、吸
込管9、アキュームレータ19を経て圧縮機1に戻る冷
媒の流れとなる(第1図破線矢印参照)。また、暖房サ
イクルにおいては、前記と逆に圧縮機1からの冷媒が室
内熱交換器7から室外熱交換器4を経て補助熱交換器1
0の内管15、吸込管9、アキュームレータ19及び圧
縮機4に戻る冷媒の流れとなる(第1図実線矢印参
照)。
【0021】冷房サイクル及び暖房サイクルの場合、圧
縮機1の運転時に、常時この圧縮機1から吐出された冷
媒の一部をこの圧縮機1の吸込管9へ戻すバイパス管1
2を流れ、補助熱交換器10の外管14を流れる際に内
管15を流れる低温の吸込冷媒で冷やされて高圧液冷媒
となった後に減圧素子13で減圧され、この減圧後の減
圧液冷媒温度(飽和温度)と吸込管9を流れる低温の吸
込冷媒温度との温度差を、バイパス管12に設けた第1
温度センサー16と吸込管9に設けた第2温度センサー
17で検出し、この温度差に基く制御手段18からの信
号によって電気式膨脹弁8の開度を制御する。
【0022】次に、図2を参照して、制御手段18にお
ける膨脹弁(メカ弁)8の開度制御による過熱制御につ
いて説明する。
【0023】制御手段18では、ステップS1におい
て、予めプログラムされた運転起動時の制御をおこなう
か否かが判断される。そして、運転起動時の制御をおこ
なう場合には、ステップS2で予め設定された初期パル
ス信号を発して膨脹弁8を所定の初期開度にセットした
後、リターンステップS3にてスタ−トステップに戻
る。
【0024】ステップS1において、運転起動時の制御
を行なわない場合、即ち、運転起動介しから所定時間が
経過した場合には、ステップS4にて、5秒タイマによ
る時間の計測がおこなわれ、5秒経過したか否かが判断
される。そして、5秒経過していない場合には、リター
ンステップS5にてスタートステップに戻る。
【0025】ステップ4において5秒タイマによる時間
計測が5秒経過した場合には、ステップS6に移行し、
圧縮機の周波数が変化したか否か判断される。そして、
周波数が変化していない場合にはステップS7に移行
し、ステップS7にて5秒タイマーをリセットする。周
波数が変化した場合には、ステップS8にて、ステップ
周波数が上昇の場合にxパルス(X=圧縮機周波数上昇
分,10Hz 上昇したらX=10パルス)を増加させ、
周波数が下降の場合にはyパルス(Y=圧縮機周波数下
降分,10Hz 下降したらY=10パルス)を減少させ
た後、ステップS7に移行する。
【0026】ステップ7でタイマーをリセットした後、
ステップS9でN値が0か否かを判断する。そしてNが
0でない場合には、ステップS10に移行し、Nから1
を引いた値がN値としてセットされ、スターステップに
戻る。
【0027】ステップ9でNが0の場合には、ステップ
S11にて過熱度制御をおこなう。この過熱度制御は、
第1及び第2温度センサ16及び17の検知温度に基づ
いて膨脹弁8の開度を所定の開度に設定するもので、制
御装置18が膨脹弁8に開度制御信号を発する。
【0028】次に、ステップS12にてN値をセットし
た後、スタートステップに戻る。
【0029】ここで、N値について説明する。
【0030】N値は圧縮機の能力(馬力)に応じて設定
される任意の整数である。
【0031】本実施例では、図2中に表で示すように、
圧縮機が1.0馬力以下の場合にはN値は10であり、
1.1〜2.5馬力の場合にはN値は8であり、8.1
以上の場合にはN値は2である。
【0032】従って、上述した制御ステップでは、例え
ば、N値が6(例えば、圧縮機が約4.0馬力)の場合
には、N値が6から0になるまでステップ11の過熱度
制御がおこなわれないから、5秒タイマーが6回セット
されることになり、合計30秒後に過熱度制御がおこな
われる。
【0033】一方、N値が2(例えば、圧縮機が約8.
1馬力)の場合には、N値が2から0になるまで5秒タ
イマーが2回セットされることになり、10秒後に過熱
度制御がおこなわれる。
【0034】以上のように、本実施例の冷凍装置は、圧
縮機の能力に応じて制御をおこなう時間間隔を変化さ
せ、圧縮機の能力が高い場合には、短い時間間隔で過熱
度制御をおこなうので、安定した滑らかな制御をするこ
とができる。一方、圧縮機の能力が低い場合には、長い
時間間隔で過熱度制御を行なうので、長い応答時間に対
応して安定した滑らかな制御をすることができる。
【0035】本実施例による実験の結果を図3に示して
いるが、図3の実線で示すように、本実施例によれば、
破線で示す従来のものと比較して、ハンチングの小さな
円滑な制御ができるので、冷凍サイクルの効率的な運転
をすることができた。尚、図3は縦軸に、第1温度セン
サ、第2温度センサ検出温度及び室外電子制御弁パルス
をとり、横軸に時間をとったものである。
【0036】しかも、本実施例では、タイマー手段とし
て、圧縮機の能力に基づく所定の整数値Nを用いて制御
するものであるから、小数点以下の数値を有するゲイン
制御定数を用いる制御に比較して、マイコンプログラム
が簡単になるという利点がある。
【0037】本発明は上述した実施例に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【0038】例えば、上述した実施例では、過熱度制御
を例に用いて説明したが、これに限らず、凝縮器におけ
る過冷却制御においても同様な効果を得ることができ
る。
【0039】
【発明の効果】第1の本発明によれば、圧縮機の能力が
高い場合には、冷媒の循環が早く蒸発器(または凝縮
器)に現れる応答が早くなるが、圧縮機の能力が高い場
合には膨脹弁の開度制御によって行なわれる蒸発器の過
熱度制御(または凝縮器の過冷却制御)が、短い時間間
隔で行なわれるので、短い応答時間に対応して安定した
滑らかな制御をすることができる。
【0040】一方、圧縮機の能力が低い場合には、冷媒
の循環が遅く蒸発器または凝縮器に現れる応答が遅くな
るが、圧縮機の能力が低い場合には膨脹弁の開度制御に
よって行なわれる蒸発器の過熱度制御、または凝縮器の
過冷却制御が、長い時間間隔で行なわれているので、長
い応答時間に対応して安定した滑らかな制御をすること
ができる。
【0041】従って、圧縮機の能力に応じて、制御をお
こなう時間間隔を変化させるものであるから、ハンチン
グの少ない滑らかな制御が達成できるので、冷凍サイク
ルの効率的な運転をすることができる。
【0042】第2の本発明は、第1の本発明に加えて、
時間を間隔を計測するのに、圧縮機の能力によって定ま
る任意の整数値を用い、その整数値の回数だけ計測時間
を繰り返す構成であるから、タイマー手段を簡易な構成
にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかる冷凍装置の回路図であ
る。
【図2】本発明の実施例による過熱度制御のフローチャ
ートである。
【図3】本実施例による過熱度制御の状態を時間と温度
(制御パルス)との関係で示すグラフ図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 室外ユニット 7 室内熱交換器 8 膨脹弁 18 制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、凝縮器、膨脹弁及び蒸発器を環
    状に接続してなる冷凍サイクルを有し、検出した冷媒温
    度に基づいて前記膨脹弁の開度を制御する冷凍装置にお
    いて、 前記膨脹弁の開度制御をおこなう際に、圧縮機の能力が
    高い場合には、前記開度制御をおこなう時間間隔を短く
    し、前記圧縮機の能力が低い場合には、前記開度制御を
    おこなう時間間隔を長くすることを特徴とする冷凍装
    置。
  2. 【請求項2】 圧縮機、凝縮器、膨脹弁及び蒸発器を環
    状に接続してなる冷凍サイクルを有し、検出した冷媒温
    度に基づいて前記膨脹弁の開度を制御する冷凍装置にお
    いて、 前記膨脹弁の開度制御をおこなう際に、圧縮機の能力が
    高い場合には、前記開度制御をおこなう時間間隔を短く
    し、前記圧縮機の能力が低い場合には、前記開度制御を
    おこなう時間間隔を長くするタイマー手段を有し、更
    に、このタイマー手段は圧縮機の能力に応じた任意の整
    数値を用い、その整数値の回数だけ所定時間の計測を繰
    り返すことを特徴とする冷凍装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011058703A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Corona Corp ヒートポンプ式給湯器
CN102419041A (zh) * 2011-12-13 2012-04-18 Tcl空调器(中山)有限公司 变频空调器节流开度控制方法
US9217591B2 (en) 2008-09-05 2015-12-22 Danfoss A/S Method for controlling a flow of refrigerant to an evaporator

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