JPS5883165A - 空調機の冷媒制御装置 - Google Patents

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】 本発明は蒸発器出口冷媒の過熱度をできるだけ０°Ｃ近
辺で精度良く保持し、かつこの保持のための制御が抵抗
一温度特性について比較的ラフな汎用の感熱抵抗体によ
り簡単に行える如き空調機用冷媒制御装置を提供しよう
とするものである。

感温式自動膨張弁は、顕熱変化に応じて作動する構造で
あるために、蒸発器の出口冷媒をしぬり状態にさせて熱
交換面積の効率利用をはかる制御には使用できない。

かかる点から、電気信号を受けてその大小に応じ弁開度
を調節し得る電気カー機械力変換形の膨張弁である電気
式膨張弁を使用すれば、蒸発器出口冷媒の乾き度を１．
０近傍において制御できることを知見するに至り、本出
願人はさきに特開昭５５−８１２７０号公報において新
規な空調機用冷媒制御装置を提案してきた。

この装置は凝縮器と蒸発器とを接続する液管中に介設し
た電気式膨張弁の弁開度を、蒸発器出口の冷媒温度を検
知する温度検知用感熱抵抗体の電気信号と、前記蒸発器
の出口における冷媒のしめり状態の程度を熱放散定数の
変化として検知する自己加熱形感熱抵抗体の電気信号と
によって制御するものであって、特に温度検知用感熱抵
抗体の信号で自己加熱形感熱抵抗体の放熱定数を一定巾
に保持する補償を行う回路形態を特徴としている。

かかる制御方式は例えば乾き度が０．９５〜１．０のよ
うにある巾を存した状態の下で制御するものであるから
、実際には負荷の変動によって蒸発器出口冷媒の乾き度
はこれよりも広い巾で変化するようになり、一定した乾
き度が維持される如き制御精度を必要とする運転には適
応できない問題を有していた。

このような点に着目して、本出願人は前記制御装置では
困難とされる過熱度一定制御を可能ならしめることによ
り高精度が要求される空調機にも十分適用し得る冷媒制
御装置を提供するべく、本発明を完成しここに提案する
ものであって、特に凝縮器と蒸発器とを接続する液管中
に介設して制御電流に比例した弁開度調節が成される電
気式膨張弁と、蒸発器出口の冷媒の温度に対応した電気
信号を出す温度検知用感熱抵抗体と、前記蒸発器出口の
冷媒に直接々し得る如く設けてこの冷媒のしめり状態の
程度を熱放散定数の変化として検知し電気信号を出す自
己加熱形感熱抵抗体と、矩形波電流を一定時間保持毎に
短時間発して前記膨張弁に加わる制御電流に重畳するこ
とにより、この膨張弁を過度に開口し蒸発器出口の冷媒
を一時的にしぬり状態に強制する如くなす矩形波発生回
路と、前記温度検知用感熱抵抗体の電気信号と前記自己
加熱形感熱抵抗体の電気信号とを前記矩形波発生回路が
矩形波を発すると同時に受けて、それ等両電気信号から
前記自己加熱形感熱抵抗体のしぬりの程度の設定値を決
定すると共に、この設定値に対応する電気信号を一定時
間保持するしぬり度設定回路と、このしめり度設定回路
の前記電気信号と自己加熱形感熱抵抗体が検出により発
する前記電気信号とを比較して、後者の電気信号が大き
いときには前記膨張弁への制御電流を減少し弁開度を小
さくさせ、逆に小さいときには前記制御電流を増加し弁
開度を大きくさせるよう作動して自己加熱形感熱抵抗体
の熱放散定数を一定に保持せしめる弁開度調節回路とか
ら構成したことを特徴とし、かくして一定時間毎にしぬ
り状態設定の補正を行うことにより、２つの感熱抵抗素
子が夫々特性上に差が存する汎用のものであっても出口
令妹の過熱度を０°Ｃ近辺の所定値に精度良く制御する
ことを可能ならしめるに至ったものである。

以下、本発明の内容について添付図面の例を診察しなが
ら詳細に説明する。

第１図は本発明装置例の実施に係る空調機の冷媒回路図
であり、圧縮機（１）、凝縮器（２）、電気式膨張弁（
３）および蒸発器（４）を要素として公知の冷媒循環回
路を形成している。

電気式膨張弁（３）は前述した如き電気カー機械力変換
形の膨張弁であって、電気信号の入力要素として温度検
知用感熱抵抗体例えば負特性サーミスタ（５）（以下補
償用サーミスタ（５）と称す）と、自己加熱形感熱抵抗
体例えば負特性サーミスタ（６）（以下制御用サーミス
タ（６）と称す）とに制御部を関連せしめている。

前記両サーミスタ（５）　、　（６）は第２図に示す如
く、サーミスタチップを硝子で封じ込めたものであって
、これを薄いステンレス管ψ）に収容し、該ステンレス
管ＣＰ）とニップル■とをロー付することにより気密構
造のサーミスタセンサを形成していて、これを蒸発器（
４）の出口管（７）に溶接されたアダプタ（図示せず）
に螺入しドライシールすることによって、各サーミスタ
（５）　、　（６）を出口管（７）内に冷媒との熱交換
可能に挿設せしめている。

令弟３図に示す如く、抵抗（２）なる制御用サーミスタ
（６）に対して抵抗（ｒ）を直列に接続し、この直列回
路に電圧（■０）を印加すると、制御用サーミスタ（６
）に電力が供給されて、その温度は上昇し所謂自己加熱
の状態になる。第３図において、Ｖｏ　　印加電圧 ｒ　直列抵抗 Ｔ　制御用サーミスタ（６）の温度 Ｒ制御用サーミスタ（６）のＴ（’Ｃ）に於ける抵抗Ｃ
制御用サーミスタ（６）の熱放散定数Ｔａ　　制御用サ
ーミスタ（６）の周囲温度Ｗ　制御用サーミスタ（６）
に加わる電力■　制御用サーミスタ（６）の両端の電圧
とすると、 ｖ−Ｒ＋ｒ　Ｖｏ　　　　　　・・・（イ）２ Ｗ　＝　□　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　・・・（ロ）几 Ｗ＝Ｇ！（Ｔ−Ｔａ）から 上記（イ）〜（ハ）式を使用して制御用サーミスタ（６
）の周囲温度Ｔａとサーミスタ両端電圧Ｖとの関係を制
御用サーミスタ（６）の熱放散定数Ｃをパラメーターと
して画いたのが第４図である。

第４図に見られるように制御用サーミスタ（６）の熱放
散定数が（イ）のときは制御用サーミスタ（６）の温度
上昇はなくサーミスタの温度と周囲温度は等しくなるが
、熱放散定数が小さくなるに従ってサーミスタの温度上
昇は大きくなり、サーミスタ両端の電圧は図示の如く小
さくなる。

この制御用サーミスタ（６）の熱放散定数に注目すると
空調機の蒸発器（４）が過熱状態すなわち気体の状態と
、しぬり状態すなわち気液混合状態を比較すると当然制
御用サーミスタ（６）の熱放散定数は後者の方が大きい
。この状況を実測した一例が第４図の点線である。これ
は空調機の周囲条件を一定にして電気式膨張弁（３）を
定電流で駆動し、この電流を徐々に増加していった時の
蒸発器出口の制御用サーミスタ（６）の周囲温度と制御
用サーミスタ両端の電圧をプロットしたものである。

点線（４）は空調機負荷の大きい場合であり、点線の）
は空調機負荷の小さい場合である。何れの場合も電気式
膨張弁（３）に流れる電流が小さいとき（すなわち弁の
開度も小）は蒸発器（４）出口の冷媒は過熱状態であり
出口温度は高く（過熱度も大きい）熱放散定数はＣ２近
辺の値となっている。この電気′式膨張弁（３）に流れ
る電流を増加して行くと（弁開度も増大する）、出口温
度は降下して加熱度は小さくなると同時に熱放散定数も
増大して行く。

これは蒸発器（４）出口の状態が前述の如く気液混合状
態となり、電気式膨張弁（３）に流れる電流が大きくな
るにつれて液状冷媒が増加して行くからである。

しかし電気式膨張弁（３）の弁開度を大きくしても、あ
る一定の液冷媒量に達すると、熱放散定数は飽和に達す
るようになる。したがって制御用サーミスタ（６）両端
の電圧は点線（３）ではａ点、点線０３）ではｂ点に相
当する電圧以上になることはない。

この点線を観点を変えて、過熱度（出口温度と出口圧力
から換算）と制御用サーミスタ（６）の両端９− 電圧とを実測したのが第５図である。

この両図からサーミスタの熱放散定数が０＝ｃｓになる
如き第４図の一点鎖線を設定値とし、この設定電圧より
制御用サーミスタ（６）の両端電圧（ト）が大きくなれ
ば電気式膨張弁（３）の電流を減少させて弁開度を減じ
、制御用サーミスタ（６）の両端電圧が小さくなれば電
気式膨張弁（３）の電流を増大して弁開度を大きくなる
ように制御すれば、制御用サーミスタ（６）の両端電圧
はＣ＝Ｏ３（過熱度はｏ′ｃに近い（Ｔｓ）・・・第５
図参照）とすることができる。

次にａ＝ＣＳの設定には前述した補償用サーミスタ（５
）を用いて、第６図の回路のように接続する。

そして第４図の横軸に等間隔に３つの温度ｔｌ、ｔ２゜
ｔ８をとり、この温度に於ける補償用サーミスタ（５）
の抵抗をｒ１＋　ｒ２．　ｒＢとし、また、この温度で
０＝Ｏｓの場合のサーミスタ電圧Ｖのだとんば−の０ 値ヲｖＩ・ｖ２・ｖ８とすると（この場合のサーミスタ
は温度補償に使用するので過大な自己加熱を生じてはな
らないので補償用サーミスタ（５）に加わる電力が小さ
くなるように電圧を正としている）比率式サーミスタの
式から第６図のＰ、Ｑ、Ｓは次式によって計算される。

上記式から算出した値の各抵抗Ｐ、Ｑ、Ｓと補償用サー
ミスタ（５）とによって抵抗回路を形成すれば、制御用
サーミスタ（６）が過熱度０°Ｃの低圧冷媒と熱交換す
るときに比し僅かに低い所定値の熱放散定数（ごく僅か
の過熱度がついた状態のときの値）を保持した状態の下
での周囲温度変化に対する電気信号特性線に対応した電
気信号を発する設定回路を形成することができる。

以上の説明かられかることであるが、両サーミスタ（５
）　、　（６）を指令信号のための検知要素として電気
式膨張弁（３）を制御するための具体的回路を示すと第
７図の如き構造となる。

第７図において（１）は前記両サーミスタ（５）　、　
（６）を要素とした検知人力部であり、（ＩＩ）はボル
テージフォロアを入力としだ差動増幅回路で出力（ｖｏ
ｌ）は次式であられされる。

ｒＢ Ｖｏ１＝　（］、　＋−）　（ＶＩ＋　−ＶＩ２　）４ ここでＶＩＩは補償用サーミスタ（５）部の出力電圧、
ＶＩ２は制御用サーミスタ（６）の両端の電圧を上にし
０ た出力電圧である。この出力（Ｖｏｗ）を（ＩＩＤで示
す公知のＰＩＤ回路を通して、制御性をよくしオフセッ
トがなく外乱の影響を少なくしている。

側は加算回路であり、これは冷凍機停止時に電気式膨張
弁（３）の弁を閉止して、蒸発器（４）に過大な冷媒の
流入を防止して再起動時冷凍機への液戻りを防ぐゴこめ
に設けたものである。すなわち電気式膨張弁（３）に流
れる電流が零になったとき弁が完全に閉止するよう、電
気式膨張弁（３）に流れる電流と弁リフトの関係は第８
図のようになっている。

第８図のように電気式膨張弁（３）はソレノイド電流が
０〜ＩＯまで弁は閉止となっているので、冷凍機起動時
ソレノイド電流がＩＯになるように負電圧を抵抗（ｒ７
）、　（ｒｓ）で分圧し、ソレノイド電流１ｏに相当す
る電圧を加算している。

（ｖ）は出力回路で、電気式膨張弁（３）のソレノイド
ここでＶＯ２は出力オペアンプへの入力電圧であ’）、
ｒｌＯは出力Ｉ□ラノジスタ（ＴＲ２）のエミッターに
接続された抵抗である。

ＲＬ１はリレーであって、前述のことく起動時の冷凍機
への液侵入を防止するため冷凍機停止時電気式膨張弁（
３）の弁が閉止するまう、冷凍機と連動する前記リレー
の接点（ＲＬ、−、）を用いて出力回路（Ｖ）への入力
を開放し、ソレノイドσ、）に電流が流れないようにし
ている。

この第７図に見られるように、補償用サーミスタ（５）
による設定電圧と制御用サーミスタ（６）の出力電圧の
大小によって電気式膨張弁（３）の電流を増減し、かく
して蒸発器（４）に流入する冷媒量を制御している。

また、制御用サーミスタ（６）の熱放散定数を所定値に
保持する温度補償を行うことによって、蒸発器（４）出
口冷媒の過熱度を０　’Ｃ近辺の一定値に制御すること
が可能となる。

ところで、第７図により説明した制御方式では制御用、
補償用両サーミスタ（６）　、　（５）の特性のバラツ
キについては考慮外のものである。

すなわち、制御用サーミスタ（６）に関しては熱放散定
数と抵抗値、補償用サーミスタ（５）に関しては抵抗値
（但し影響は少ないがサーミスタのＢ定数も考えられる
）が異なれば当然第４図々示の特性曲線は変化するもの
である。

したがってＣ＝Ｃ５に相当する設定線は使用するサーミ
スタ毎に変えなければならない煩わしさがある。

よって第７図の制御方式を採用するためには上述したサ
ーミスタの特性が同一かその差異の非常に小さなものを
厳選して使用しなければならない。

実際にはこのようなセンサーは非常な高価にならざるを
得ない。またあらかじめ両センサーの特性を実測して、
それに合うように制御回路定数を決定することも考えら
れるが、実測ならびに回路プリセットのイつずらイつし
さそれにサーミスタ故障時の交換などを考えると実際的
ではない。これらの問題を解消すべく、本発明は前記両
ザーミスタ（５）。

（６）を入力信刑要素としたしめり度設定回路に対して
、矩形波発生回路からの矩形波電流が周期的に制御電流
に重畳される如くなっている弁開度調節回路を組み合わ
せたことを特徴とするものであり、これを以下説明する
。

第４図にもどってまず完全に蒸発器（４）の出口冷媒が
しぬり状態になった制御用サーミスタ（６）の出力電圧
例えばａ、ｂは第５図のように過熱度０　’Ｃ近辺を表
イつしていることが実測の結果判明している。

一方、使用する制御用サーミスタ（６）の第４図に図示
する特性は実際に空調機に組込Ａ、で測定しない限り正
確には判らない。

そこで、第７図の回路における制御電流（Ｉ）に短時間
に限って矩形波を重畳し、蒸発器（４）の出口冷媒を一
時的にしぬり状態に強制すると共に、このときの制御用
サーミスタ（６）の電圧（第５図ではａあるいはｂ）を
一定時間保持して、この電圧よりもα（第４図参照）だ
け低い電圧を設定値として電気式膨張弁（３）を駆動さ
せれば、蒸発器（４）出口を０°Ｃに近い一定の過熱度
に保持することができる。

このように空調機自体でしぬり状態を強制的に醸成して
これを検知し、設定値を自動的に設定するようにすれば
制御用サーミスタ（６）の特性を一々測定する煩わしさ
から解放されることとなるものであり、しぬり状態を強
制的に醸し出すための回路の例として第９図に例示して
いるが、該回路は前述の矩形波電流を制御電流（Ｉ）に
重畳する際の時間々隔および重畳時間を決定するオン−
オフタイマーとも云うべき回路で、コンデンサの充放電
を利用した矩形波発生回路（至）であり、ダイオード（
Ｄｌ）によって充電と放電の時定数を変えている。

オペアンプ（ＯＦ２）は充放電回路の抵抗値が高いので
、ボルテージフォロアとして使用し、オペアンプ（ＯＰ
Ｉ）の入力抵抗の影響を除去している。

従って、出力リレー（ＲＬ２）の動作は第９図中の線図
のように時定数ＣＲ１で決定される時間（Ｔ１）たとえ
ば１０分間消勢した後、時定数ＯＲ２で決定される時間
（Ｔ２）たとえば２０秒間付勢することとなり、この付
勢時間（Ｔ２）中、矩形波電流を前記制御電流（Ｉ）に
重畳させることになる。

この矩形波電流は第７図の加算回路（ｌｖ）に新たに入
力してもよいが、この一定の大きさの矩形波電流の場合
には制御電流（Ｉ）の大きさによって、矩形波電流を重
畳した場合の蒸発器（４）出口の冷媒のしぬり状態に差
を生じるので、制御電流（１）（こ比例した大きさの矩
形波電流を重畳することの方が好ましいものである。

そこで、かかる重畳方式を採用したのが第１１図に示す
回路であって、これは第７図々示回路における出力回路
（Ｖ）の入力部に抵抗Ｒ１，Ｒ２と、矩形波発生回路（
２）の出力リレー（ＲＬ２）の接点（ＲＬ２−２）とを
図示の要領で接続したものである。

この接点（ＲＬ２−２）は矩形波重畳時すなわち時間（
Ｔ２）の時に閉じるようにすれば、入力電圧（ＶＯ２）
が印加されるオペアンプの■端子における電圧は、接点
（ＲＬ２−２）開放のときでＶＯ２’　””’／Ｒ１＋
１２　　ニナリ、逆に閉成のときでＶＯ２になる。

従って、接点（ＲＬ２−２）が時間（Ｔ２）の開閉成し
てれることとなる。

このようにして一定周期毎に膨張弁（３）を強制的に開
弁させることによりしぬり状態を作り出しているが、こ
の開弁に同期してしぬり度設定回路により制御の基準と
なるしぬり度を自動的に設定しているのが本発明の特徴
の−っである。

上記しぬり度設定回路の要部を第１０図に示しているが
、これはピーク値保持回路であって、制御用サーミスタ
（６）の出力電圧（ｖ■２）を入力させると入力オペア
ンプ（ＯＦ２）の反転端子ｅは接地されているので非反
転端子■の入力電圧が零になるようにコンデンサ（Ｃ）
は−ＶＩ２　　まで充電されることとなる。

このとき入力がＶＩ２以下になるとコンデンサ（０）は
放電するが、放電々流はダイオード（Ｄ２）で阻止され
るので、出力は−ＶＩ２に保持されたままになる。

この保持電圧を極性変換差動アンプ（ＯＦ２）を通して
出力する。

該差動アンプ（ＯＦ２）の抵抗（Ｒ４）と（Ｒ５）とに
より○電圧を分圧して第４図のαに相当する電圧を非反
転端子■に入力すると、このピーク値保持回路の最終出
力ＶＨ８は −ａ　−（−Ｖｌ２　）　　＝ＶＩ２−αる１２時間後
に、Ｖｌ２は第４図のａ、ｂ−・・点（ＳＨ＝０の点）
の電圧■Ｈａ、■Ｈｂ・・・となるから、ＶＨ８は第４
図の一点鎖線上の一点に固定され、この点が設定点とな
る。

なお、第１０図のダイオード（Ｄ２）に並列に接続され
ているリレー（ＲＬ２）の接点（ＲＬ２１）は１２時間
中を通じ閉成されてピーク値の保持を解除し、１２時間
後のＴ１時間は接点を開放した状態となり、新たにピー
ク値を保持するように設けたものである。

以上説明した各回路を要素として電気式膨張弁（３）の
制御回路を構成すると第１４図の如くなる。

上記制御回路において、補償用サーミスタ（５）。

制御用サーミスタ（６）に関連するセンサ入力回路につ
いては第７図での説明で前述しているので省略する。オ
ペアンプ（ＯＰＡ）　（ＯＰＢ）はボルテージフォロワ
ーとして使用してその入力抵抗を十分高くし各サーミス
タ（６）　、　（５）に係るセンサの出力電圧に誤差を
生じないようにしている。

オペアンプ（０ＰＡ）の出力端子と差動アンプ（ＯＰａ
）の非反転端子とを結ぶライン中に介設したブロック示
回路（■）は第１０図によって説明したピーク値保持回
路（■）であり、一方、オペアンプ（ＯＰＢ）の出力端
子と差動アンプ（ＯＰａ）の反転端子とを結ぶライン中
に介設したブロック示回路（ＶＩ［）は第１０図におい
て破線で囲んだ部分すなわち抵抗Ｒ８〜Ｒ５を要素とす
る分圧回路部を除いた他の回路部からなるピーク値保時
回路（■１）である。

また、オペアンプ（ＯＰＤ）は加算回路であって制御用
サーミスタ（６）の出力、補償用サーミスタ（５）の出
力を図示の如く結線することによって、結局、オペアン
プ（ＯＰＤ）（７）出力ＬＬ　ＶＨ８−（１−ＶＨＴ＋
　ＶＴ＝　ＶＴ十Ｅとなり、後述する第１６図々示の特
性を発揮する。

オペアンプ（ＯＰＥ）は利得調節回路であって、これに
つづ＜ＰＩＤ回路、加算回路■は第７図の説明で述べた
内容と同じものであり、さらに出力回路（Ｖ）も第７図
において、オン−オフタイマー（２）も第９図において
夫々説明した内容と同じものである。

第１４図中ブロック示してなる回路（■）は起動回路で
あって、第１２図に回路構成が、第１３図にその動作特
性が夫々示される通りであって、これを以下説明する。

空調機を起動する場合の状態を考えると、蒸発器（４）
の出口は過熱状態になっており、本発明に係る制御方式
は蒸発器（４）の出口の冷媒状態をしめりの状態にする
ことが前提となっているから、起動時において可及的短
時間に限って蒸発器（４）出口をしぬり状態に強制する
ことが好ましい。

かかる点よりして起動回路（Ｖｆｆｌ）が設けられてい
るのであって、該回路（Ｗｉｌｌ）は積分回路を応用し
たタイマー回路に相当する。

すなわち、圧縮機停止時はこれと連動関係に存する前述
のリレー（ＲＬｌ）の接点（ＲＬｌ−２）により積分回
路のコンデンサ（Ｃ）は積分回路の抵抗（６）に比し十
分小さな抵抗（Ｒ１）を通して短絡されている。

そして圧縮機起動と同時に前記接点（ＲＬｌ−２）は開
放しコンデンサ（０）が充電される。

いま、Ｒ＝２ＭΩ、０＝１０μＦ、オペアンプ（ＯＰｌ
）の入力電圧ＶＯを２Ｖ、オペアンプ（ＯＦ２）の設定
電圧Ｖｓを１■とすると、圧縮機起動直後はオペアンプ
（ＯＰｌ）の出力（Ｖｌ）は２ｖであり、積分回路の積
分時間０Ｒ＝２０秒毎にオペアンプ（ＯＰｌ）の出力（
Ｖｌ）は２■づつ増加してゆくから、該出力（Ｖｌ）は
圧縮機起動後８０秒でＩＯＶに達する。

この出力（ｖｌ）をπに分圧してオペアンプ（ＯＦ２）
に入力しているから、ＶｌがＩＯＶ以下ではリレー（Ｒ
Ｌ８）には電流が流れずオフ状態となるがＶｌが１０Ｖ
を越すと■２〉ＩＶとなりトランジスタ（Ｔｒ）のベー
スに電流が流れ込み、リレー（ＲＬ８）はオンとなる。

従って、リレー（ＲＬ３）がオフからオンになる時間（
Ｔ）は積分時間（ＣＲ）に依存する。

また、リレー（Ｒｂ２）の接点（Ｒｂ２−、）を第１２
図の如く配設して一方の接点に第７図における出力口Ｋ
　（Ｖ）の入力電圧（ＶＯ２）を加える。

リレー（Ｒｂ８）の接点（Ｒｂ２−１）が図示の状態に
なっているとすると、出力回路（Ｖ）への電圧は圧縮機
起動と同時にＶｌ／／１ｏ（第８図のＩＯに相当するよ
うにｖｌを選定する）から始まって、その後直線的に増
大し、Ｖｓに達するとリレー（Ｒｂ２）がオンとなるの
で、圧縮機起動後Ｔ秒経過すると出力回路（Ｖ）は制御
電圧回路に接続されることとなる。

また、点線水接続の場合は圧縮機起動と同時にｖ８とな
ｌ）Ｔ秒経過後、制御回路に接続されることとなる。

この作動を図示したものが第１３図であって、起ｍ１ｆ
ｆｌ後の一定時間膨張弁（３）を全開状態に強制させる
ことが可能である。

次いで、本発明装置の動作を第１４図以降の各図によっ
て説明する。

第１５図において標準の熱放散定数と抵抗値を有する標
準制御用サーミスタによるしぬり線を０１、また標準の
抵抗値を有する標準補償用サーミスタと抵抗Ｐ、　Ｑ、
　Ｓ　（第６図参照）とによる設定電圧線をＣ８とする
（副電圧間の差は当然αである）。

この両サーミスタからなるセンサを無差別的に選び出し
たサーミスタからなるセンサと交換して取付け、空調機
を運転させて前述の方法により短時間制御電流（Ｉ）に
矩形波電流を重畳したものを膨張弁（３）に流通させ蒸
発器（４）出口の冷媒をしめり状態としたとき、新たに
取付けた制御用サーミスタの電圧がＶＨＢになり、この
サーミスタの周囲温度がＴとなって、新たに取付けた補
償用サーミスタによる設定電圧がｖｎ’ｒになったとす
る。

これは後者の制御用サーミスタの抵抗値あるいは熱放散
定数が標準のものよりも大きく、また補償用サーミスタ
の抵抗値が標準のサーミスタよりも小さくなったことを
意味している。

ところで、この蒸発器（４）の出口温度がＴＣＣ）にな
ったときの設定電圧は（ＶＨ８−α）とすべきであるか
らＶＨＴに注目すると、 Ｖｌｌｓ−α＝ＶＩＴＴ十β　となるからβ＝　（ＶＨ
６−ａ　）　−ＶＨＴ　　となる。

また、周囲温度（Ｔ’ａ）が変化した場合には太線ポす
るようにしぬり線は　、／の太線、設定線はｃｓ′の太
線になることが予想されるから、ｃｓ′線にβを加算し
たＳｓ″線を新たな設定線とすれば、標準的サーミスタ
による場合と同じ制御特性を示すことになる。

このＶｎｓとＶＨＴとは膨張弁（３）の制御電流（Ｉ）
に矩形波を重畳した後に生じるピーク電圧となるから、
この電圧をピーク値保持回路（Ｖｌｌ）、　（Ｖｌｌ）
で保持している間はβは一定となる（但し、αは定値と
する）から温度補償された過熱度制御となり、ｃｓ′線
が設定線となるから負荷変動が生じても蒸発器（４）出
口の冷媒がしぬり状態になるのを未然に防止することが
できる。また、ピーク値保持時間（Ｔ１）を十分長い時
間とすることができる。

このように本発明に係る制御方式は、空調機自体でしぬ
り状態を検知して設定線を決定するため、第１５図の各
線の平行関係が保たれる限りにおいて、特性に差のある
サーミスタを使用することが可能である。

次にサーミスタの特性の差異と第１５図の０１゜Ｃ８線
の平行関係について述べる。

まず熱放散定数が異なっている場合には第４図に見られ
るように広い温度範囲にわたってほぼ平行である。第１
６図はサーミスタの熱放散定数は一定として抵抗値が±
１０％変化した場合であるが、この場合も良好な平行関
係が保たれている。

第１７図は補償用サーミスタ（５）の抵抗値が±１０％
変化した場合であるが、これについても同様なことが言
える。また空調機の大幅な急激な負荷変動は考えられな
いから仮にこの平行関係が悪い場合でも保持時間ＴＩを
短縮することによって補うことができる。これらの線の
平行関係が良好なのは使用するサーミスタに対応して第
３図に見られる■○、ｒを適切に選定したためで、Ｖ○
、ｒは無差別に選定することはできない。

本発明装置による制御方式は蒸発器（４）出口のしめり
状態を検知するものであるから、圧縮機起動時には第１
２図で説明した如く膨張弁（３）の弁を短時間制御電流
以上の開度にして駆動することが望ましい。

ところで、温度補償用の感熱抵抗体（５）を用いなく自
己加熱形感熱抵抗体（６）のみで制御を行ったとすると
、第４図に示す特性から明らかなところであるが、今、
負荷がＡであったとすれば設定電圧は（Ｖｎａ−σ）と
なる。実際には起こり得ないことであるけれども急激に
負荷が減少して負荷がｂになったとすると、しぬり度に
対応する電圧はＶｎａよりも大きい値のＶｌ（ｂとなる
か、この場合ピーク値保持回路（Ｖｌ＋）によりＶｎｂ
が保持されるため、このときの設定電圧は（Ｖｎｂ−α
）となり、負荷Ａの場合と同じで何も問題は生じない。

反対に負荷Ａから急に負荷Ｃになった場合には設定電圧
はピーク値を保持するため、（Ｖｎａ−α）のままの値
を保持する。

この負荷Ｃのしめり電圧はＶｎｃとなり、この値は（Ｖ
ｎａ　−ａ　）より小さい値となるため、ソレノイド電
流は増加することになる。

すなオつち、蒸発器出口の冷媒は湿っているにも拘らず
、ソレノイド電流は増加し、ますます湿り度を増すこと
になる。この状態は電圧保持が解除され、新たなピーク
電圧が保持されて、設定電圧が（ＶＨＣ−ａ）になるま
で続くことになる。

この不都合な現象を避けるためには第９図の時間（ＴＩ
）を短縮する以外にない。

このように負荷変動が大きいときには感熱抵抗体（６）
１個だけでは即動性か悪くて蒸発器出口の冷媒が極端に
しぬりとなるのを防止し難いのに対して、温度補償を行
わせてなる本発明方式は、負荷が急激に増大した場合に
もしぬり状態になるのを確実に防止できる利点がある。

斜上の構成および作用を有する本発明装置は、自己加熱
形感熱抵抗体（６）の熱放散定数が顕熱変化の小さい領
域である過熱度に対応した所定の値に保たれるよう温度
検知用感熱抵抗体（５）を含む設定回路によって温度補
償するようにしているので、過熱度０°Ｃ近辺の顕熱変
化が小さい温度を基準とした微細な定温度制御が可能と
なり、従って運転中における蒸発器出口の冷媒状態が変
動を来すことがなくなって、圧縮機への液戻りを完全に
防ぎながら蒸発器の伝熱管を出口にいたるまで湿り状態
に保たせて、伝熱面積の１．００％利用が行える利点が
ある。

しかも本発明は、設定温度点に制御する所謂点制皿であ
って、ある温度中を持つ制御方式に比して蒸発器出口の
冷媒を安定的に維持できるため、負荷変動が激しい場合
にも圧縮機への液戻りを確実に防ぐことができる。

特に本発明は、膨張弁（３）を一定時間々隔毎に短時間
開弁じて一時的なしぬり状態をつくり出し、そのときの
状態でしぬり度の設定を補正するようにしているので制
御用サーミスタ（６）に関してはその特性が±１０％程
度変化しても支障なく使用できるから安価な汎用のサー
ミスタを適用することができる。

また、使用中にサーミスタの特性が相当変化することが
あってもそのまま使用可能であり、サーミスタ故障時の
交換に際してもその都度微調整を行う必要がなく取扱い
が簡単となる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置例の実施に係る空調機の冷媒回路図
、第２図は温度、湿り状態を検知する感熱抵抗体を要素
としたセンサの略本構造図、第３図は自己加熱形感熱抵
抗体を要素とするｍり状態検知部の回路図、第４図は自
己加熱形感熱抵抗体の熱放散定数をパラメータとした温
度−出力電圧線図、第５図は同じく過熱度−出力電圧線
図、第６図は温度検知用感熱抵抗体を要素とする温度設
定回路の展開回路図、第７図は本発明装置と比較するた
めの膨張弁制御用電気回路図、第８図は電気式膨張弁の
電流−弁リフト量関係線図、第９図乃至第１２図は本発
明装置に係る膨張弁制御用電気回路の各要部を示す部分
回路図、第１３図は第１２図々示回路の作動特性線図、
第１４図は本発明装置に係る膨張弁制御用電気回路図、
第１５図乃至第１７図は本発明装置の作動特性を説明す
るための温度−出力電圧線図である。 （２）・・・凝縮器、　　　（３）・・・電気式膨張弁
、（４）・・・蒸発器、　　　（５）・・・温度検知用
感熱抵抗体、（６）・・・自己加熱形感熱抵抗体、 特許出願人　　　ダイキン工業株式会社３１− 第１図 第２図 第７図 第８図 →　ソレノイド電流 第９図 第１０図 「

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、凝縮器（２）と蒸発器（４）とを接続する液管中に
   介設して制御電流に比例した弁開度調節が成される電気
   式膨張弁（３）と、蒸発器（４）出口の冷媒の温度に対
   応した電気信号を出す温度検知用感熱抵抗体（５）と、
   前記蒸発器（４）出口の冷媒に直接々し得る如く設けて
   この冷媒のしめり状態の程度を熱放散定数の変化として
   検知し電気信号を出す自己加熱形感熱抵抗体（６）と、
   矩形波電流を一定時間保持毎に短時間発して前記膨張弁
   （３）に加！ツる制御電流に重畳することにより、この
   膨張弁（３）を過度に開口し蒸発器（４）出口の冷媒を
   一時的にしぬり状態に強制する如くなす矩形波発生回路
   と、前記温度検知用感熱抵抗体（５）の電気信号と前記
   自己加熱形感熱抵抗体（６）の電気信号とを前記矩形波
   発生回路が矩形波を発すると同時に受けて、それ等両電
   気信号から前記自己加熱形感熱抵抗体（６）のしぬりの
   程度の設定値を決定すると共に、この設定値に対応する
   電気信号を一定時間保持するしめり度設定回路と、この
   しぬり度設定回路の前記電気信号と自己加熱形感熱抵抗
   体（６）の検出により発する前記電気信号とを比較して
   、後者の電気信号が大きいときには前記膨張弁（３）へ
   の制御電流を減少し弁開度を小さくさせ、逆に小さいと
   きには前記制御電流を増加し弁開度を大きくさせるよう
   作動して自己加熱形感熱抵抗体（６）の熱放散定数を一
   定に保持せしめる弁開度調節回路とからなることを特徴
   とする空調機の冷媒制御装置。