JPS59191853A - 冷凍サイクルの制御方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は電動式膨張弁を用いた冷凍サイクルの制御方法
に関し、特に、コールドスタート時の円滑化のために行
なわれる電動式膨張弁の初期制御に拘束されずに、電動
式膨張弁の弁開度を負荷対応制御が円滑に行われるよう
に変更することができる冷凍サイクルの制御方法に係る
。

［発明の技術的背景］ 近時、冷凍サイクル装置にあっては、多様な信号媒体に
て冷凍サイクル制御を行なうことが　　□できるものと
して、電動式膨張弁を用いて冷凍サイクルを構成するよ
うにしたものが開発されている。

これは、コンデンサとエバポレータとの間に電動式膨張
弁を配してなるもので、電動式膨張弁の簡易制御として
は、電気信号を媒体とした圧縮機の吐出温度による弁開
度の変更制御方法が採られている。

圧縮機の吐出温度を電動式膨張弁で制御する場合、コー
ルドスタート時の制御方法が問題となる。すなわち、コ
ールドスタート時には、圧縮機が冷えているため上記制
御にのみ頼ると第１図に示す如く、吐出温度Ｔ　ｄが安
定するまでに数１０分を要することもある。このため、
安定時（圧縮機の温度が上がったとき）とは別の制御が
必要となるからである。この別な制御を初期制御といい
、一般的には、起動時に電動式膨張弁に所定の弁開度を
与える方法が採られる。

［背景技術の問題点］ しかし、初期制御として標準的負荷に対応した弁開度を
与えることになるため、その弁開度が実際の空気調和機
負荷と都合良く整合しない場合が一般的であり、これを
いかに整合さけていくかが電動式膨張弁を用いて冷凍サ
イクル制御づ゛るに際して問題となってきた。

［発明の目的］ 本発明は上記問題に鑑みてなされ、その目的とするとこ
ろは、電動式膨張弁の初期制御を離脱し、実負荷に対応
した制御に基づく弁開度の変更を可能にして、安定且つ
信頼性の高い冷凍サイクル運転をすることができる冷凍
サイクルの制御方法を提供することにある。

［発明の概要］ 上記目的は、本発明によれば、次のようにして達成する
ことができる。すなわち、コンデンサとエバポレータと
の間に、初期制御により予め所定の弁開度を与えた電動
式膨張弁を配して冷凍サイクルを形成し、上記電動式膨
張弁の弁開度を変更し冷媒の流量を調整して冷凍サイク
ルを制御するに際して、圧縮機の吐出温度を検出し、そ
の検出値が設定温度を超えるとき上記電動式膨張弁の所
定の弁開度をクリアしてこれより大きい一定間度に開き
、反対に上記検出値が所定時間経過しても設定温度に達
しないとき同じく電動式膨張弁の所定の弁開度をクリア
してこれより小さい一定間度に閉じて冷媒の流量を調整
する一方、圧縮機の吐出温度が設定温度以下で安定した
ときに圧縮機の吐出温度に基づき電動式膨張弁の弁開度
を変更するようにして、安定且つ信頼性の高い冷凍ザイ
クル運転を得ようとするものである。

［発明の実施例コ 以下、本発明に係る冷凍サイクルの制御方法の好適一実
施例を添付図面に基づいて説明する。

第２図は本発明方法を実施するための冷凍サイクル装置
の一実施例を示し、図中１は例えば能力可変形の圧縮機
、２はコンデンサ、３はエバポレータである。そして、
これら各機器は冷媒循環路４で順次連結される。またコ
ンデンサ２とエバポレータ３との間には、電動式膨張弁
５が設けられ、冷凍サイクル６を形成している。上記電
動式膨張弁５は圧縮機１の吐出側に設けた温度センサ７
に接続され、圧縮機１の吐出温度に基づき、その弁開度
を後述する制御により初期の吐出温度を得ることができ
るようになっている。

ここで、電動式膨張弁５について説明すれば、これはた
とえば第３図で示すように、２つの人出管１０ａ、１０
ｂを弁ポート部１１を介して連通した弁本体１２を設（
ブ、この弁本体１２内にダイヤフラム］３で弁ポート部
に対し開閉自在に支持された弁棒１４を内装すると共に
、弁本体１２の頭部に、ボール１５ｂ１進退自在に螺合
されたドライバー１５Ｃ１弁棒１４を進退動作させるス
テッピングモータ１５を順に設けて構成されるものが採
用され、温度センサ７による検出値が出力されることに
より、ステッピングモータ１５の出力軸１５ａのステッ
ピングモータ回転でドライノ＼−１３Ｃ及びボール１５
ｂを進退動させて、ダイヤフラム１３、弁棒１４を通じ
弁ボート部１１を所要の流通面積に開けたり、閉じたり
することができるようになっている。

つぎにこのように構成された冷凍ナイクル装置の作用に
ついて説明する。

空気調和機で圧縮機１の吐出湿度を電動式膨張弁５で制
御する場合、次の２点を問題とする。

■　吐出温度を規格内におさめる。

■　■の範囲内で能力を最大限に引き出す。

このために、運転開始時に電動式膨張弁５に初期制御と
して標準的負荷に対応した所定の弁開度を予め与える。

したがって、圧縮機１を運転すると、冷媒がコンデンサ
２、電動式膨張弁５、■バボレータ３を循環する冷却サ
イクルが形成されるも、電動式膨張弁５には所定の弁開
度が与えられているので、圧縮機１の温度は速やかに上
がり、その吐出温度の立上り時間は速い。そして、上記
サイクルは吐出湿度の設定値に基づき、各種負荷条件を
電動式膨張弁５の開度変更動作で満たしながら行われる
。初期制御により電動式膨張弁５に与えた所定の弁開度
を中心に、弁開度が全開方向あるいは全開方向に変更さ
れるので、実負荷が標準負荷に近い場合には問題なく開
度変更動作で吐出温度の設定値を満たずことができる。

しかし、実負荷が標準負荷から大きくずれた場合には、
弁開度の中心が固定されているので、最早その開度変更
動作範囲では吐出温度の設定値を満だ寸ことができなく
なる。

そこで、本発明では、冷却サイクルが第４Ａ図、第４Ｂ
図及び第４Ｃ図に示ず吐出温度特性を呈するときに、電
動式膨張弁５の初期制御をクリアし、各負荷条件に応じ
た弁開度の変更を与えるようにしたのである。すなわち
、第４Ａ図は吐出温度Ｔｄがその設定温度下ｄＯを超え
る場合を示し、これは負荷に対して電動式膨張弁５の絞
りがきついとき起る。第４Ｂ図は吐出温度Ｔｄが設定温
度Ｔｄｏ以下で安定してしまった場合を示し、これは負
荷に対して電動式膨張弁５の絞りが緩いとぎ起こる。そ
して、第４Ｃ図は吐出温度Ｔｄが所定時間経過しても設
定値Ｔｄｏに達しない場合を示し、これは負荷が変化し
ているときに起こる。以上、３つの場合に限って、電動
式膨張弁５の初期制御をクリアし、これらの場合の負荷
条件を電動式膨張弁５の開度変更動作で満たしながら温
度制御が行なわれる。そして、この電動式膨張弁５の動
作状況が第５図に示すフローチャートで表わされている
。

すなわち、■Ｔｄ≧Ｔｄｏとなった場合、■Ｔｄ＜Ｔｄ
ｏにて安定した場合（たとえば５分間のＴｄ変化が１℃
以下）、■所定時間経ってもＴｄ　＜Ｔｄｏで安定しな
い場合（たとえば５分間のＴｄ変化が１℃以上）を除き
、電動式膨張弁５の弁開度は、起動時に与えた所定開度
を維持するが、上記■の場合には初期制御をクリアして
電動式膨張弁５の弁開度を上記所定開度よりも大きい一
定間ｊ褒に開き、弁開度の中心を全開方向にずら（−０
また、上記■の場合にも同様に初期制御をクリアして電
動式膨張弁５の弁開度を上記所定開度よりも小さい一定
開度に閉じ、弁開度の中心を全開方向にずらす。このよ
うに電動式膨張弁５を一定開度開くか又は一定開度閉じ
ることにより、冷媒の流量が負荷条件に見合うように調
整さるので、上記■及び■の場合の吐出温度特性はすべ
て■の場合に集約されることになる。上記■の場合に（
よ、設定された圧縮機１の吐出温度１”’ｄｏと、温度
センサ７で検出された現在の吐出ｆｆ、　度Ｔ　ｄとの
差ΔＴｄに応じた開度変更信号△Ｘを電動式膨張弁５へ
出力する。これにより、ステッピングモータ１５はステ
ッピング回転してその弁開度を変更することになる。囚
に、温度差ΔＴｄと開度変更信号△Ｘとの関係を示せば
下表の如く【こなり、また、信号と開度との関係を図示
すれば第６図の如くになる。

〈表　ＴｄとΔＸとの　係 第６図かられかるように、弁開度は現状開度を中心に所
定の応動域内で有効に変更し得るのであって、上記■及
び■の場合には、現状開度位置にずらす操作を行なうわ
けである。

上記電動式膨張弁５の吐出温度にもとづく弁開度変更に
より、圧縮ｔＭ１の吐出温度は変動を始めるも、その変
動結果を直ちに判定するのではなく、開度変更後所定時
間の間、その開度を維持し充分にサイクルが安定した後
にその変動結果を判定するようにしている。したがって
、電動式膨張弁５は、変動域での変更動作を回避した安
定なサイクル状態をもって常に吐出温度を設定温度に制
御される。

このＪ、うに、負荷条件に応じて電動式膨張弁５の初期
制御をクリアし、負荷条件に見合った弁開度中心を設定
すると共に、その上で圧縮機の吐出温度にもとづき電動
式膨張弁５の弁開度を変更するようにしたので、空気調
和機の冷凍サイクルの安定した制御が可能となり、また
制御が安定するので過大なスーパーヒート、液バツクを
防止でき、もって圧縮機の信頼性が向上する。

［発明の効果コ 以上型するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。

（１）安定した冷凍サイクル運転を得ること′ができる
。

（２）安定したサイクルによって過大なスーパーヒート
、大幅な液バツクがなくなるので圧縮機の信頼性が格段
と向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は起動時における一般的な圧縮機の吐出温度立上
り特性図、第２図は本発明に係る冷凍サイクル装置の好
適一実施例を示す構成図、第３図ははその電動式膨張弁
を示す断面図、第４図は本発明方法の適用対象となる３
つの態様を示す圧縮機の吐出温度立上り特性図、第５図
は電動式膨張弁の制御推移を示すフローチャート、第６
図は電動式膨張弁の弁開度特性図である。 なお、図中、１は圧縮機、２はコンデンサ、３はエバポ
レーチ、５は電動式膨張弁、Ｔｄは圧縮機の実際の吐出
温度、ｌｄｏは圧縮機の設定吐出温度である。 代理人弁理士　則近憲佑　（外１名） 第２図 暇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンデンサとエバポレータとの間に、初期制御により予
   め所定の弁開度を与えた電動式膨張弁を配し゛Ｃ冷凍サ
   イクルを形成し、上記電動式膨張弁の弁開度を変更し冷
   媒の流量を調整して冷凍サイクルを制御するに際して、
   圧縮機の吐出温度を検出し、その検出値が設定温度を超
   えるか又は所定時間経過しても設定温度に達しないとき
   、上記電動式膨張弁の所定の弁開度をクリアしてこれよ
   り大きい一定開度に開くか又は所定の弁開度より小さい
   一定開度に閉じて冷媒の流量を調整する一方、圧縮機の
   吐出温度が設定温度以下で安定したときに圧縮機の吐出
   温度にもとづき電動式膨張弁の弁開度を変更するように
   したことを特徴とする冷凍サイクルの制御方法。