JPS60149858A - 冷却装置とその冷媒流量制御方法 - Google Patents
冷却装置とその冷媒流量制御方法Info
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- JPS60149858A JPS60149858A JP59265518A JP26551884A JPS60149858A JP S60149858 A JPS60149858 A JP S60149858A JP 59265518 A JP59265518 A JP 59265518A JP 26551884 A JP26551884 A JP 26551884A JP S60149858 A JPS60149858 A JP S60149858A
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
- G05D23/193—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
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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。
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、冷媒凝縮器から冷媒蒸発器への冷媒流量が、
圧縮すべき冷媒の温間状態に応答して調整可能な膨張弁
によって制御される冷却装置と、その冷媒流量制御方法
に関する。
圧縮すべき冷媒の温間状態に応答して調整可能な膨張弁
によって制御される冷却装置と、その冷媒流量制御方法
に関する。
冷却装置は、冷媒液が冷媒蒸気と一緒に圧縮機のシリン
ダに入らないように段目しなければならない。そのよう
な［スラッギング−１または「フラッディング」といわ
れる状態は、圧縮機に激しい損傷を生じることがあるか
らである。理想的には、冷媒が蒸発器から出る前にずべ
て蒸発Ｊ−るように、蒸発器への冷媒の流れが冷媒膨張
弁によって制御される。従来の冷却装置では、多くの場
合、膨張弁を通過する冷媒の圧力、または、その湿度、
および蒸発器から出る過熱冷媒の温度を検出りることに
より、膨張弁の冷媒流量を制御している。そのような温
度の差は当該技術分野では［過熱ｆｆ１Ｊと呼ばれてお
り、従来の冷却装置の設計では通常、前記スラッギング
状態を回避り゛べく、蒸発器から出る冷媒の過熱量に大
きな安全余裕を見込む必要があった。このように大きな
安全余裕を必要としたのは、圧縮機に入る冷媒の実際の
過熱量に影響を及はり゛冷却装置の様々の変数が解明さ
れておらず、まｌζ少ない冷媒過熱量の検出は実際上困
難であり、しかも、冷媒過熱量の変化に対する前段のｌ
１１１１１弁の応答が遅かったからである。そのような
大きな安全余裕を１９る′″Ｉこめに、蒸発器の熱交換
面積を必要以上に大きくして、冷媒を完全に蒸発させる
ようにしている。換言すれば、冷媒流量を熱交換面積に
見合う但より少なくし、ある一定のエルネギ−人力に対
リ−る冷却装置の能力を抑えている。
ダに入らないように段目しなければならない。そのよう
な［スラッギング−１または「フラッディング」といわ
れる状態は、圧縮機に激しい損傷を生じることがあるか
らである。理想的には、冷媒が蒸発器から出る前にずべ
て蒸発Ｊ−るように、蒸発器への冷媒の流れが冷媒膨張
弁によって制御される。従来の冷却装置では、多くの場
合、膨張弁を通過する冷媒の圧力、または、その湿度、
および蒸発器から出る過熱冷媒の温度を検出りることに
より、膨張弁の冷媒流量を制御している。そのような温
度の差は当該技術分野では［過熱ｆｆ１Ｊと呼ばれてお
り、従来の冷却装置の設計では通常、前記スラッギング
状態を回避り゛べく、蒸発器から出る冷媒の過熱量に大
きな安全余裕を見込む必要があった。このように大きな
安全余裕を必要としたのは、圧縮機に入る冷媒の実際の
過熱量に影響を及はり゛冷却装置の様々の変数が解明さ
れておらず、まｌζ少ない冷媒過熱量の検出は実際上困
難であり、しかも、冷媒過熱量の変化に対する前段のｌ
１１１１１弁の応答が遅かったからである。そのような
大きな安全余裕を１９る′″Ｉこめに、蒸発器の熱交換
面積を必要以上に大きくして、冷媒を完全に蒸発させる
ようにしている。換言すれば、冷媒流量を熱交換面積に
見合う但より少なくし、ある一定のエルネギ−人力に対
リ−る冷却装置の能力を抑えている。
大部分の冷却装置では、蒸発器から出た冷媒蒸気を圧縮
機の圧縮部へ送り込まれる前に圧縮機のモータと熱交換
さμることにより、そのモータを冷し、さらに、システ
ムの応答遅れにより圧縮機に達Ｊ−ることかある冷媒液
を、圧縮機のシリンダに入る前に蒸発さゼるようにして
いる。冷媒が圧縮機のモータを通過づると、圧縮Ｉ幾の
シリンダに入る冷媒は追過熱される。従来の冷却装置に
おいては、そのような追過熱ｍを考慮′リ−ることなく
、膨張弁の調整が行われていた。と言うのは、蒸発器か
ら出る冷媒の温度を検出りるのが普通のやり方であり、
その検出温１爽に追過熱団は反映しないからである。
機の圧縮部へ送り込まれる前に圧縮機のモータと熱交換
さμることにより、そのモータを冷し、さらに、システ
ムの応答遅れにより圧縮機に達Ｊ−ることかある冷媒液
を、圧縮機のシリンダに入る前に蒸発さゼるようにして
いる。冷媒が圧縮機のモータを通過づると、圧縮Ｉ幾の
シリンダに入る冷媒は追過熱される。従来の冷却装置に
おいては、そのような追過熱ｍを考慮′リ−ることなく
、膨張弁の調整が行われていた。と言うのは、蒸発器か
ら出る冷媒の温度を検出りるのが普通のやり方であり、
その検出温１爽に追過熱団は反映しないからである。
本発明によれば、凝縮器から蒸発器へ流れる冷媒の流量
を制御する膨張弁は、圧縮機のモータで熱交換した後の
、圧縮機の圧縮部へ入る冷媒の過熱量に応じて制御され
る。このにうにりれば、より多量の冷媒を蒸発器へ送る
ことができるため、蒸発器の熱交換面を効率的に利用で
きる。すなわち、過熱量を通かに正確に検出でき、圧縮
（：笈のし一夕による冷媒の追過熱吊が蒸発器への冷媒
供給量の制御に反映されるから、ある一定の能力の冷却
装置を設計する場合、蒸発器の面積を減ら１ことができ
る。好ましい実施例にＬ１３いては、冷媒が往復圧縮機
のシリンダに入る直前の位置Ｃ１冷媒の過熱量がザーミ
スターによつく検出され、同→ノーミスタ−からアナロ
グ電気信号がマイクロコンピュータに供給される。この
マイクロコンピュータからデジタル出り信号がステップ
モータに供給されて膨張弁の位置が段階的に制１１１１
され、かくして膨張弁の位置が素早く調整されて蒸発器
への冷媒流量が迅速に調整される。このような構成によ
れば、過熱量の変化に対する応答は非常に速くなり、過
熱量の安全余裕が相当減少させても圧縮機のスラッギン
グが発生づ−る危険がなく、したがって、冷却装置の能
力および効率をさらに向上できる。
を制御する膨張弁は、圧縮機のモータで熱交換した後の
、圧縮機の圧縮部へ入る冷媒の過熱量に応じて制御され
る。このにうにりれば、より多量の冷媒を蒸発器へ送る
ことができるため、蒸発器の熱交換面を効率的に利用で
きる。すなわち、過熱量を通かに正確に検出でき、圧縮
（：笈のし一夕による冷媒の追過熱吊が蒸発器への冷媒
供給量の制御に反映されるから、ある一定の能力の冷却
装置を設計する場合、蒸発器の面積を減ら１ことができ
る。好ましい実施例にＬ１３いては、冷媒が往復圧縮機
のシリンダに入る直前の位置Ｃ１冷媒の過熱量がザーミ
スターによつく検出され、同→ノーミスタ−からアナロ
グ電気信号がマイクロコンピュータに供給される。この
マイクロコンピュータからデジタル出り信号がステップ
モータに供給されて膨張弁の位置が段階的に制１１１１
され、かくして膨張弁の位置が素早く調整されて蒸発器
への冷媒流量が迅速に調整される。このような構成によ
れば、過熱量の変化に対する応答は非常に速くなり、過
熱量の安全余裕が相当減少させても圧縮機のスラッギン
グが発生づ−る危険がなく、したがって、冷却装置の能
力および効率をさらに向上できる。
以下、本発明を実施例に旦づいて説明する。ここで説明
する冷却装置は、一般に水冷却装置またはブライン冷却
装置と呼ばれるもので、空冷の凝縮器、往復圧縮機、お
よび、冷媒を直接的に膨服させて水またはブラインと熱
交換さｕｌそれらを冷却づる冷却容器を使用している。
する冷却装置は、一般に水冷却装置またはブライン冷却
装置と呼ばれるもので、空冷の凝縮器、往復圧縮機、お
よび、冷媒を直接的に膨服させて水またはブラインと熱
交換さｕｌそれらを冷却づる冷却容器を使用している。
ただし本発明は、熱ポンプ、発熱を主要な目的とりる機
械、水冷凝縮器、または他の種類の密封型圧縮機を用い
る機械に同様に適用できるものである。また、内部の熱
交換パイプの外側で水またはブラインを冷却りる白接膨
服蒸発容器に関して本発明を説明するが、当該装置は熱
交換パイプの外側に冷媒が存在づる溢れ蒸発器、あるい
は空気または他の流体を直接冷却する蒸発器を採用する
こともｃきる。
械、水冷凝縮器、または他の種類の密封型圧縮機を用い
る機械に同様に適用できるものである。また、内部の熱
交換パイプの外側で水またはブラインを冷却りる白接膨
服蒸発容器に関して本発明を説明するが、当該装置は熱
交換パイプの外側に冷媒が存在づる溢れ蒸発器、あるい
は空気または他の流体を直接冷却する蒸発器を採用する
こともｃきる。
さらに、上記形式の冷却装置は、実際的には、所望の冷
却能力または発熱能力が得られるように、冷却容器、圧
縮機をおよび凝縮器を並列に設けてもよいし、あるいは
複数の冷却回路を直列接続してもよい。また、電気作動
の弁ステップモータを駆動り゛るマイクロプロセッザ構
成の１１ ａｌｌ装置について本発明を説明するが、本
発明の範囲内において、Ｉ幾械式、電気式、空気圧式、
その他の制御装置も使用可能である。
却能力または発熱能力が得られるように、冷却容器、圧
縮機をおよび凝縮器を並列に設けてもよいし、あるいは
複数の冷却回路を直列接続してもよい。また、電気作動
の弁ステップモータを駆動り゛るマイクロプロセッザ構
成の１１ ａｌｌ装置について本発明を説明するが、本
発明の範囲内において、Ｉ幾械式、電気式、空気圧式、
その他の制御装置も使用可能である。
第１図に示′１Ｊ冷却装置１は制御装置２を備えている
。この冷却装置１は、往復圧縮４Ｍ４、空冷凝縮器６、
モータ９によっ−Ｃ制御される冷媒光１１１Ｑ弁８を備
えている。凝縮器６のパイプには、モータ駆動のファン
１２によって空気が送られる。蒸発器１０は円筒状の容
器であり、その端部に配置したパイプシート１８．１９
によって複数の熱交換パイプ１６を支持している。パイ
プシー１−１８は蒸発器容器の一端から離間し、冷媒ヘ
ッダー２０を形成している。パイプシ−１〜１９は蒸発
容器の他端と離間し、水平部２３とともに入口ヘッダ−
２１および出口ヘッダ−２２を形成している。普通、冷
却°リーベき水またはブラインを蒸発器容器内の所望の
通路へ指向させ、熱交換パイプ１６と効率的に熱伝達を
行わせるためのバフル２６が１枚以上設けられる。
。この冷却装置１は、往復圧縮４Ｍ４、空冷凝縮器６、
モータ９によっ−Ｃ制御される冷媒光１１１Ｑ弁８を備
えている。凝縮器６のパイプには、モータ駆動のファン
１２によって空気が送られる。蒸発器１０は円筒状の容
器であり、その端部に配置したパイプシート１８．１９
によって複数の熱交換パイプ１６を支持している。パイ
プシー１−１８は蒸発器容器の一端から離間し、冷媒ヘ
ッダー２０を形成している。パイプシ−１〜１９は蒸発
容器の他端と離間し、水平部２３とともに入口ヘッダ−
２１および出口ヘッダ−２２を形成している。普通、冷
却°リーベき水またはブラインを蒸発器容器内の所望の
通路へ指向させ、熱交換パイプ１６と効率的に熱伝達を
行わせるためのバフル２６が１枚以上設けられる。
動作を説明Ｊれば、冷媒蒸気は、蒸発器１０の出口ヘッ
ダ−２２から吸い込み通路３０を通じて圧縮機４により
吸い込まれる。この冷媒蒸気は、圧縮ｔ１１４の内部で
圧縮され、熱カス通路３１を介して凝縮器６へ送られ、
そこで空気などの冷却媒質との熱交換によつ′Ｃ凝縮し
液体になる。この液体冷媒は、１膨張弁８が途中に設け
られた液体通路３２を通って蒸発器１０の冷媒入口ヘッ
ダ−２１へ戻る。ヘッダー２１から膨＋１１ｉ Ｌだ低
圧冷媒が一部の熱交換パイプ１６を通って冷媒ヘッダー
２１へ流れ込み、そこから残りの熱交換パイプ１６を通
って冷媒出口ヘッダ−２２へ流れる。熱交換パイプ１６
を通過中に冷媒は蒸発し、暖水入口通路２８を介しＣ蒸
発器容器内に送り込まれた水を冷ず。蒸発器容器内で冷
された冷水は、冷却のｌｃメに冷水出口通路２９を通じ
て所望の場所へ送られる。
ダ−２２から吸い込み通路３０を通じて圧縮機４により
吸い込まれる。この冷媒蒸気は、圧縮ｔ１１４の内部で
圧縮され、熱カス通路３１を介して凝縮器６へ送られ、
そこで空気などの冷却媒質との熱交換によつ′Ｃ凝縮し
液体になる。この液体冷媒は、１膨張弁８が途中に設け
られた液体通路３２を通って蒸発器１０の冷媒入口ヘッ
ダ−２１へ戻る。ヘッダー２１から膨＋１１ｉ Ｌだ低
圧冷媒が一部の熱交換パイプ１６を通って冷媒ヘッダー
２１へ流れ込み、そこから残りの熱交換パイプ１６を通
って冷媒出口ヘッダ−２２へ流れる。熱交換パイプ１６
を通過中に冷媒は蒸発し、暖水入口通路２８を介しＣ蒸
発器容器内に送り込まれた水を冷ず。蒸発器容器内で冷
された冷水は、冷却のｌｃメに冷水出口通路２９を通じ
て所望の場所へ送られる。
制御装置２は、好ましくは、マイクロプロレッサ、メモ
リー、入出力回路、およびデジタル制御可能なステップ
モータ９を制御づる電力スイッチング素子からなるマイ
クロコンピュータ３４により構成される。ステップモー
タ９は、膨張弁８の開閉量を段階的に調整して、凝縮器
６がら蒸発器１０へ流れる冷媒の流量を段階的に制御覆
る。マイクロコンピュータ−３４は、サーミスター３６
゜３８からアナログの温度人力信号を受け、それらを処
理してステップモータ９を駆動するためのデジタル出力
（ｇ号を発生ジる。適切なマイクロコンピュータ制御膨
張弁と、そのステップモータについては、同じ発明者の
米国特許出願（代理人の事件整理番号５４１４）にさら
に詳細に述べられＣいる。
リー、入出力回路、およびデジタル制御可能なステップ
モータ９を制御づる電力スイッチング素子からなるマイ
クロコンピュータ３４により構成される。ステップモー
タ９は、膨張弁８の開閉量を段階的に調整して、凝縮器
６がら蒸発器１０へ流れる冷媒の流量を段階的に制御覆
る。マイクロコンピュータ−３４は、サーミスター３６
゜３８からアナログの温度人力信号を受け、それらを処
理してステップモータ９を駆動するためのデジタル出力
（ｇ号を発生ジる。適切なマイクロコンピュータ制御膨
張弁と、そのステップモータについては、同じ発明者の
米国特許出願（代理人の事件整理番号５４１４）にさら
に詳細に述べられＣいる。
サーミスター３６は、蒸発器１ｏの冷媒入口ヘッダー、
または蒸発器内の飽和冷媒温石を検出づるのに好適な他
の場所に設【プられた蒸発器プローブ・アセンブリーに
含まれ一部いる。このプローブ・アセンブリー４０は、
サーミスター３６をブシュ・シール・アセンブリー４４
を介して冷媒入口へツタ−２１に挿入し、蒸発器に入る
冷媒の温度を検出づるようになっている。この温度は、
熱交換パイプ１６内で液体冷媒が完全に蒸発する前の膨
張冷媒の飽和温度に相当する。サーミスター３８は、圧
縮機プローブ・アレンプリー４２の一部であり、圧縮１
幾４のカバー内の所望位置での冷媒調度を検出づる。
または蒸発器内の飽和冷媒温石を検出づるのに好適な他
の場所に設【プられた蒸発器プローブ・アセンブリーに
含まれ一部いる。このプローブ・アセンブリー４０は、
サーミスター３６をブシュ・シール・アセンブリー４４
を介して冷媒入口へツタ−２１に挿入し、蒸発器に入る
冷媒の温度を検出づるようになっている。この温度は、
熱交換パイプ１６内で液体冷媒が完全に蒸発する前の膨
張冷媒の飽和温度に相当する。サーミスター３８は、圧
縮機プローブ・アレンプリー４２の一部であり、圧縮１
幾４のカバー内の所望位置での冷媒調度を検出づる。
第２図に、圧縮機４がさらに詳しく示されている。圧縮
機４は、密封型または半密封型のものであり、そのハウ
ジング５８はｖｊ造または引抜きによって筒状に形成さ
れている。ハウジング５８の内部には、モータ装置６０
（誘導型として示されている）と、圧縮装置６２（往復
型として示されている）が収容されている。モータ装＠
６０は複数の固定子巻線６６と、かご形固定子巻線６８
を備え、かご形固定子巻線６８は回転軸７０と連結し、
ハウジング５８に支持された軸受７′１に゛回転自在に
支承されたクランク軸７２に１〜ルクを与えるようにな
っている。圧縮装置６２は１つ以上のシリンダ７６を有
し、その内部に同数のビスＩ〜ン７４が設けられている
。ピストン７４は連接棒７３によってクランク軸７２に
連結され、クランク軸は冷媒蒸気を圧縮さＵるためにシ
リンダ内のピストンを往復動作させる。冷媒蒸気は冷媒
吸い込み弁７８を介してシリンダ内に送り込まれ、各シ
リンダに設りられた冷媒排出弁８０を通じ゛Ｃシリンダ
から排出される。
機４は、密封型または半密封型のものであり、そのハウ
ジング５８はｖｊ造または引抜きによって筒状に形成さ
れている。ハウジング５８の内部には、モータ装置６０
（誘導型として示されている）と、圧縮装置６２（往復
型として示されている）が収容されている。モータ装＠
６０は複数の固定子巻線６６と、かご形固定子巻線６８
を備え、かご形固定子巻線６８は回転軸７０と連結し、
ハウジング５８に支持された軸受７′１に゛回転自在に
支承されたクランク軸７２に１〜ルクを与えるようにな
っている。圧縮装置６２は１つ以上のシリンダ７６を有
し、その内部に同数のビスＩ〜ン７４が設けられている
。ピストン７４は連接棒７３によってクランク軸７２に
連結され、クランク軸は冷媒蒸気を圧縮さＵるためにシ
リンダ内のピストンを往復動作させる。冷媒蒸気は冷媒
吸い込み弁７８を介してシリンダ内に送り込まれ、各シ
リンダに設りられた冷媒排出弁８０を通じ゛Ｃシリンダ
から排出される。
吸い込み通路３０から冷媒を圧縮機内ｌ＼送り込むため
に冷媒吸い込み入口通路８４が設けられ、まＩＣ％圧縮
冷媒を熱ガス通路３１へ排出づるために圧縮冷媒蒸気出
口通路８６が設けられている。
に冷媒吸い込み入口通路８４が設けられ、まＩＣ％圧縮
冷媒を熱ガス通路３１へ排出づるために圧縮冷媒蒸気出
口通路８６が設けられている。
蒸発器６から出た低温冷媒ガスは、吸い込み通路３０か
ら冷媒蒸気入口通路８４を通じて圧縮機４内に入り、モ
ータ装置６ｏを冷却゛リベく、それと熱交換しながら進
む。この冷媒蒸気はモータ装置６０と熱交換しながら進
み、その熱を吸収した後、吸気マニホルド８８を通って
圧縮装＠６２のシリンダに入る。吸気マニホルド８８に
よって得られる冷媒蒸気通路は、モータ装置６０に対し
ては下流側に位置し、吸い込み弁７８およびシリンダ７
６に対しては上流側に位置する。し１ｃがって、吸気マ
ニホルド８８に入る冷媒蒸気は、モータ装置６０により
追過熱されてから圧縮装置のシリンダに入る。冷媒蒸気
はシリンダ７６に入ってピストン７４の往復により圧縮
される。その圧縮冷媒は冷媒排出弁８０を通じて冷媒出
口通路８６へ進み、そこから熱カス通路３１を通じて凝
縮器６へ進む。
ら冷媒蒸気入口通路８４を通じて圧縮機４内に入り、モ
ータ装置６ｏを冷却゛リベく、それと熱交換しながら進
む。この冷媒蒸気はモータ装置６０と熱交換しながら進
み、その熱を吸収した後、吸気マニホルド８８を通って
圧縮装＠６２のシリンダに入る。吸気マニホルド８８に
よって得られる冷媒蒸気通路は、モータ装置６０に対し
ては下流側に位置し、吸い込み弁７８およびシリンダ７
６に対しては上流側に位置する。し１ｃがって、吸気マ
ニホルド８８に入る冷媒蒸気は、モータ装置６０により
追過熱されてから圧縮装置のシリンダに入る。冷媒蒸気
はシリンダ７６に入ってピストン７４の往復により圧縮
される。その圧縮冷媒は冷媒排出弁８０を通じて冷媒出
口通路８６へ進み、そこから熱カス通路３１を通じて凝
縮器６へ進む。
圧、縮機プローブ・アレンプリ−４２は、好ましくは吸
気マニホルド８８内に配置され、ブシュ・シール・アレ
ンプリー４５により温度プローブ４３を吸気マニホルド
８８内へ延在さけてなる。サーミスター３８はプローブ
４３内に設けられ、モータ装［ｄ６０と熱交換し−（モ
ータ装置の下流側に達し、圧縮装置６２のシリンダ７Ｇ
に入る前の過熱冷媒熱気の温度を検出する。この位置で
は、冷媒蒸気は完全に混合して均質であるから、過熱量
を正確に検出できる。プローブ４３を圧縮機内の他の場
所に設け、モータ装置６０との熱交換による過熱後で、
圧縮装置６２に入る前の冷媒蒸気の温度を検出してもよ
い。
気マニホルド８８内に配置され、ブシュ・シール・アレ
ンプリー４５により温度プローブ４３を吸気マニホルド
８８内へ延在さけてなる。サーミスター３８はプローブ
４３内に設けられ、モータ装［ｄ６０と熱交換し−（モ
ータ装置の下流側に達し、圧縮装置６２のシリンダ７Ｇ
に入る前の過熱冷媒熱気の温度を検出する。この位置で
は、冷媒蒸気は完全に混合して均質であるから、過熱量
を正確に検出できる。プローブ４３を圧縮機内の他の場
所に設け、モータ装置６０との熱交換による過熱後で、
圧縮装置６２に入る前の冷媒蒸気の温度を検出してもよ
い。
本発明の好ましい本実施例にＪ３い（は、サーミスター
３６．３８はアナログの温度信号を発生し、それらの温
度信号をマイクロコンピュータ３４【処理Ｊ−ることに
より得られるデジタル出力信号がステップモータへ供給
され、このステップ七−夕で膨張弁８の位置が段階的に
制御される。しかしながら、サーミスターの代わりに、
感熱抵抗器やその他の素子を用いて所望の温度、まＩＣ
は、それと等価な圧ツノを検出し゛（もよい。
３６．３８はアナログの温度信号を発生し、それらの温
度信号をマイクロコンピュータ３４【処理Ｊ−ることに
より得られるデジタル出力信号がステップモータへ供給
され、このステップ七−夕で膨張弁８の位置が段階的に
制御される。しかしながら、サーミスターの代わりに、
感熱抵抗器やその他の素子を用いて所望の温度、まＩＣ
は、それと等価な圧ツノを検出し゛（もよい。
第３図は、上記信号処理を行う基本的なブｌコグラムの
フローチ１７−トである。ステップ１０１において、サ
ーミスター３６によって検出されＩＣ１７Ｍ度、つまり
蒸発器内の冷媒飽和温度が読み込まれ、温度ｔＩとして
記憶される。ステップ１０２で、サーミスター３８によ
り検出された温度が読み込まれ、過熱冷ａｍ度ｔ２とし
て記憶される。ステツブ１０３では、膨張弁の絶対現在
位置がメモリーから読み出され、マイクロプロはツサに
入力される。ステップ１０４にＪ３いて、し２から１＋
を減算することにより、サーミスター３８によって検出
された、圧縮装置に入る冷媒の過熱量が算出される。ス
テップ１０５にて、適切な弁開閉アルゴリズムのｉｌ
ｇ＝２が実行され、１彰服弁８を開閉さ′Ｕるための弁
変化最信号すなわち誤差信号が生成される。そのノフル
ゴリズムは、維持づ゛べき所望過熱量、および冷却装置
、膨張弁、そのステップモータの特性の関数として決定
される。例えば、冷却装置の圧縮装置に入る冷媒の過熱
量を１５°Ｉ：に維持する必要があり、したがって、ｔ
２−ｔ、 −１５’＝０でなければならない。ｔ２−を
電−１５°の１白がＯでない場合、種々の装置；層面に
よって、過熱量を１５°Ｅに回復させる位置まで膨張弁
を聞くか閑じるための弁変化足信号が作られ、偏差が調
整される。なお、弁変化量信号の発生において、膨張弁
の流量非直線性や、所望過熱量からのある一定の偏差分
だ１ノ膨張弁で冷媒流量を調整する速度など、冷却装置
の比特性を考１ムしてもよい。また、冷却装置の他のパ
ラメータ、例えば装置の過大もしくは過少圧力、異常湿
度上昇、モータ過入電流、負荷変化、冷媒流量を変化さ
せる必要のある他の状態などを検出してマイクロコンピ
ユータに与え、検出された過熱量に基づき作られた弁変
化量信号を打ち消したり、修正しＩこりＪ′るようにし
てもよい。
フローチ１７−トである。ステップ１０１において、サ
ーミスター３６によって検出されＩＣ１７Ｍ度、つまり
蒸発器内の冷媒飽和温度が読み込まれ、温度ｔＩとして
記憶される。ステップ１０２で、サーミスター３８によ
り検出された温度が読み込まれ、過熱冷ａｍ度ｔ２とし
て記憶される。ステツブ１０３では、膨張弁の絶対現在
位置がメモリーから読み出され、マイクロプロはツサに
入力される。ステップ１０４にＪ３いて、し２から１＋
を減算することにより、サーミスター３８によって検出
された、圧縮装置に入る冷媒の過熱量が算出される。ス
テップ１０５にて、適切な弁開閉アルゴリズムのｉｌ
ｇ＝２が実行され、１彰服弁８を開閉さ′Ｕるための弁
変化最信号すなわち誤差信号が生成される。そのノフル
ゴリズムは、維持づ゛べき所望過熱量、および冷却装置
、膨張弁、そのステップモータの特性の関数として決定
される。例えば、冷却装置の圧縮装置に入る冷媒の過熱
量を１５°Ｉ：に維持する必要があり、したがって、ｔ
２−ｔ、 −１５’＝０でなければならない。ｔ２−を
電−１５°の１白がＯでない場合、種々の装置；層面に
よって、過熱量を１５°Ｅに回復させる位置まで膨張弁
を聞くか閑じるための弁変化足信号が作られ、偏差が調
整される。なお、弁変化量信号の発生において、膨張弁
の流量非直線性や、所望過熱量からのある一定の偏差分
だ１ノ膨張弁で冷媒流量を調整する速度など、冷却装置
の比特性を考１ムしてもよい。また、冷却装置の他のパ
ラメータ、例えば装置の過大もしくは過少圧力、異常湿
度上昇、モータ過入電流、負荷変化、冷媒流量を変化さ
せる必要のある他の状態などを検出してマイクロコンピ
ユータに与え、検出された過熱量に基づき作られた弁変
化量信号を打ち消したり、修正しＩこりＪ′るようにし
てもよい。
ステップ１０６において、ステップ１０３で暮売み出さ
れた現在弁位置およびステップ１０５で得られた弁変化
量信号から、必！！な新しい弁の位置が計紳される。例
えば、ステップモータ９は２極のステップモータであり
、膨張弁を完全に閉じた位置から完全に聞いた位置まで
７６０ステツプが得られる。冷却装置のある動作時点で
、膨張弁のゼロ基準位置を確定するために膨張弁は完全
に閉じられる。その後、膨張弁を直前の位置から聞くか
または閉じるための弁変化伍信号がステップモータに供
給される度に、マイクロコンビュータは膨張弁の絶対位
置を呼び出す。ステップ１０７では、蒸発器へ所望の流
量の冷媒を供給するために、膨張弁の現在位置に加算ま
たは減算すべきステップモータの所要ステップ数が１１
ｎされる。そのような出力信号がマイクロプロセッサに
よって作られ、適当な出力駆動論理段１０８に印加され
、そのデジタル出力信号によりステップモータ９の該当
巻線がパルス駆動される結果、ステップモータ９は所要
ステップ数だけ膨張弁８を段階的に開くか閉じる。
れた現在弁位置およびステップ１０５で得られた弁変化
量信号から、必！！な新しい弁の位置が計紳される。例
えば、ステップモータ９は２極のステップモータであり
、膨張弁を完全に閉じた位置から完全に聞いた位置まで
７６０ステツプが得られる。冷却装置のある動作時点で
、膨張弁のゼロ基準位置を確定するために膨張弁は完全
に閉じられる。その後、膨張弁を直前の位置から聞くか
または閉じるための弁変化伍信号がステップモータに供
給される度に、マイクロコンビュータは膨張弁の絶対位
置を呼び出す。ステップ１０７では、蒸発器へ所望の流
量の冷媒を供給するために、膨張弁の現在位置に加算ま
たは減算すべきステップモータの所要ステップ数が１１
ｎされる。そのような出力信号がマイクロプロセッサに
よって作られ、適当な出力駆動論理段１０８に印加され
、そのデジタル出力信号によりステップモータ９の該当
巻線がパルス駆動される結果、ステップモータ９は所要
ステップ数だけ膨張弁８を段階的に開くか閉じる。
デジタル制御’１１のステップし一夕によって膨張弁を
制ｍ＋りる場合を本発明の好ましい実施例として説明し
１こが、検出され１〔過熱状態に応動゛づる適当な制ｕ
１１装置と結合した適当な任意の弁駆動手段によって膨
張弁８を調整してもよい。しかし、ステップモータによ
って膨張弁を制御する構成は、応答が精密かつ高速であ
り、また検出し決定した装置特性にしＩＣがって、マイ
クロコンピユータで膨張弁の所望位置を正確に設定する
制御に特に好適であるという利点を有する。
制ｍ＋りる場合を本発明の好ましい実施例として説明し
１こが、検出され１〔過熱状態に応動゛づる適当な制ｕ
１１装置と結合した適当な任意の弁駆動手段によって膨
張弁８を調整してもよい。しかし、ステップモータによ
って膨張弁を制御する構成は、応答が精密かつ高速であ
り、また検出し決定した装置特性にしＩＣがって、マイ
クロコンピユータで膨張弁の所望位置を正確に設定する
制御に特に好適であるという利点を有する。
しかしながら、機械式、電気式、空気圧式などの制御ｌ
装置を用いることにＪ：す、圧縮機のモータ装置との冷
媒の熱交換で与えられた過熱量を考慮すべく、圧縮機の
モータ装置から圧縮装置に流れ込む冷媒に基づき得られ
る過熱量信号に応じて膨張弁の位置を制御Ｊ−ることも
でさる。
装置を用いることにＪ：す、圧縮機のモータ装置との冷
媒の熱交換で与えられた過熱量を考慮すべく、圧縮機の
モータ装置から圧縮装置に流れ込む冷媒に基づき得られ
る過熱量信号に応じて膨張弁の位置を制御Ｊ−ることも
でさる。
圧縮機のモータ装置によって冷媒にイ」加される過熱量
を考慮するので、冷媒液が圧縮装置に入って、それを破
壊する危険を回避しつつ、蒸発器から出る冷媒の過熱■
を減らして冷却装置を運転できる。その結果、蒸発器に
よって（ｌ加しなければならない過熱量が減少し、蒸発
器の熱交Ｊ’Ａ １ｆｆｉ ｆｆｉを減らＪ−ことがで
きるという効果が得られる。さらに、冷却装置の重要な
揚ｉ’）ｉであ゛る圧縮機のモータ装置ど圧ｌｉｔ装置
との間で過熱量を検出ターることにより、冷ｕ１装置の
冷媒流ｍ＠極めて正確に制御２１１′ｒ″きる。従来、
蒸発器で与える必要があつ１．：過熱量は、圧縮機に入
る冷媒の安全な過熱量に関する様々な推定に基づいた概
紳値であり、圧縮装置に入る冷媒の実際の過熱量ではな
かった。冷却装置ｆｆｉの安全運転を期するには、安全
係数を非常に大きくする必要があったため、殆どの場合
、過熱量が非常に過大な状態で冷却装置を運転する結果
になっていた。
を考慮するので、冷媒液が圧縮装置に入って、それを破
壊する危険を回避しつつ、蒸発器から出る冷媒の過熱■
を減らして冷却装置を運転できる。その結果、蒸発器に
よって（ｌ加しなければならない過熱量が減少し、蒸発
器の熱交Ｊ’Ａ １ｆｆｉ ｆｆｉを減らＪ−ことがで
きるという効果が得られる。さらに、冷却装置の重要な
揚ｉ’）ｉであ゛る圧縮機のモータ装置ど圧ｌｉｔ装置
との間で過熱量を検出ターることにより、冷ｕ１装置の
冷媒流ｍ＠極めて正確に制御２１１′ｒ″きる。従来、
蒸発器で与える必要があつ１．：過熱量は、圧縮機に入
る冷媒の安全な過熱量に関する様々な推定に基づいた概
紳値であり、圧縮装置に入る冷媒の実際の過熱量ではな
かった。冷却装置ｆｆｉの安全運転を期するには、安全
係数を非常に大きくする必要があったため、殆どの場合
、過熱量が非常に過大な状態で冷却装置を運転する結果
になっていた。
本発明を適用づれば、過熱量を精密に決定することかで
き、また、動作状態の異常などにより、圧縮装置に入る
冷媒の過熱量が設計値からずれた場合に、迅速に冷媒流
量を修正できる。したがって、過剰過熱量余裕を大幅に
減らしても、安全に作動する冷却装置をｉｉｕ泪できる
。さらに、少ない過熱量を確実に検出ないし測定りるこ
とは難しい。
き、また、動作状態の異常などにより、圧縮装置に入る
冷媒の過熱量が設計値からずれた場合に、迅速に冷媒流
量を修正できる。したがって、過剰過熱量余裕を大幅に
減らしても、安全に作動する冷却装置をｉｉｕ泪できる
。さらに、少ない過熱量を確実に検出ないし測定りるこ
とは難しい。
したがって、蒸発器の出口にＡＨノる過熱量（５゜Ｆ
ｆｊ度が望ましい）を測定する場合、液体冷媒による圧
縮機のフラッディングを防止するために安全係数を大き
くしなければならない。しかし、本発明ににるなうば、
冷媒過熱量の測定位置は、圧縮機内部の冷媒が圧縮装置
に入る場所であり、そこでは過熱量はかなり高く例えば
１５°Ｆ程度であるから、容易に過熱量を充分正確に測
定できる。
ｆｊ度が望ましい）を測定する場合、液体冷媒による圧
縮機のフラッディングを防止するために安全係数を大き
くしなければならない。しかし、本発明ににるなうば、
冷媒過熱量の測定位置は、圧縮機内部の冷媒が圧縮装置
に入る場所であり、そこでは過熱量はかなり高く例えば
１５°Ｆ程度であるから、容易に過熱量を充分正確に測
定できる。
このように実際の過熱量を正確に検出できるため、必要
な過熱ｍの安全係数をさらに減らり−ことができる。本
実施例におけるように膨張弁をデジタル制御すれば、従
来装置よりも正確かつ迅速に冷媒の流量を変化させるこ
とができるため、蒸５を器から出る冷媒の過熱量の安全
余裕をざらに減らづことができる。このように、本発明
によれば、システム内の冷媒流量が精密かつ速やかに制
御されるため、蒸発器の熱交換面を大幅に縮小づ−るこ
とができ、あるいは、同じ蒸発器によって一定のエネル
ギー人力に対し従来装置より大きな冷却能力を得ること
ができる。その結果、冷Ｊ、ＪＩ装置の初期］ストが下
がり、能力が増大し、１ネルギー効率が向上する。
な過熱ｍの安全係数をさらに減らり−ことができる。本
実施例におけるように膨張弁をデジタル制御すれば、従
来装置よりも正確かつ迅速に冷媒の流量を変化させるこ
とができるため、蒸５を器から出る冷媒の過熱量の安全
余裕をざらに減らづことができる。このように、本発明
によれば、システム内の冷媒流量が精密かつ速やかに制
御されるため、蒸発器の熱交換面を大幅に縮小づ−るこ
とができ、あるいは、同じ蒸発器によって一定のエネル
ギー人力に対し従来装置より大きな冷却能力を得ること
ができる。その結果、冷Ｊ、ＪＩ装置の初期］ストが下
がり、能力が増大し、１ネルギー効率が向上する。
なお、本発明は特Ｗ［請求範囲に定義した本発明の範囲
内で種々変形して実施できることは勿論である。
内で種々変形して実施できることは勿論である。
第１図は本発明による冷ム１１装置とその制御装置を示
ｔａＸ略図、第２図は過熱量測定用のセンサーを最適位
置に配置した圧縮機を示づ一部分μｍ１面図、第３図は
本発明によるマイクロプロセッサ構成の制１ｌｌＩ装置
で実行される基本的論理を示タフローチャートである。 ・・・冷却装置、２・・・制御装置、４・・・圧縮機、
６・・・凝縮器、８・・・膨張弁、９・・・ステップモ
ータ、１０・・・蒸発器、３４・・・マイクロ］ンピ」
−夕、３６゜３８・・・ザーミスター、６０・・・モー
タ装置、６２・・・圧縮装置、７４・・・ビス１ヘン、
７６・・・シリンダ、８８・・・吸気マニホルド。 特ｎ′［出願人 キトリア・コーポレイション代理人
弁理士 大 森 泉
ｔａＸ略図、第２図は過熱量測定用のセンサーを最適位
置に配置した圧縮機を示づ一部分μｍ１面図、第３図は
本発明によるマイクロプロセッサ構成の制１ｌｌＩ装置
で実行される基本的論理を示タフローチャートである。 ・・・冷却装置、２・・・制御装置、４・・・圧縮機、
６・・・凝縮器、８・・・膨張弁、９・・・ステップモ
ータ、１０・・・蒸発器、３４・・・マイクロ］ンピ」
−夕、３６゜３８・・・ザーミスター、６０・・・モー
タ装置、６２・・・圧縮装置、７４・・・ビス１ヘン、
７６・・・シリンダ、８８・・・吸気マニホルド。 特ｎ′［出願人 キトリア・コーポレイション代理人
弁理士 大 森 泉
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）Ａ＞冷媒液を蒸発さμ゛冷却Ｊ−る蒸発器と、Ｂ
）冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、 Ｃ）前記蒸発器内で形成された冷媒蒸気を圧縮し、その
圧縮冷媒蒸気を前記凝縮器へ送るものであって、ハウジ
ングと、冷媒蒸気を圧縮する前記ハウジング内に配置さ
れた圧縮装置と、該圧縮装置を駆動する前記ハウジング
内に配置されたモータ装置と、前記ハウジングを通じて
冷媒蒸気を前記モータ装置と熱交換させ該モータ装置を
冷してから前記圧縮装置へ送る前記ハウジング内に配置
された冷媒通路手段とからなる圧縮機と、Ｄ）前記凝縮
器から前記蒸発器への冷媒の流量を制御Ｊる調整可能な
冷媒膨張弁と、Ｅ）前記モータ装置から前記圧縮装置に
流れ込む冷媒の温度のある関数に応じて前記冷媒膨張弁
を調整する制御装置と、 からなることを特徴とする冷却装置。 （２）前記制御装置は、前記ハウジング内部の前記冷媒
通路手段内のある位置に配置された、前記圧縮装置に入
る冷媒の温度を検出する温度センサーを有１°ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の冷却装置。 （３）前記制御装置は、前記圧縮装置に入る冷媒の過熱
量のある関数に応じて前記冷媒膨張弁を制御する手段か
らなることを特徴とする特ｆｆ請求の範囲第１項に記載
の冷却装置。 （４）冷却装置であって、 Ａ）冷媒液を蒸発させて冷ｌＪＩりる蒸発器と、Ｂ）冷
媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、 Ｃ）前記蒸発器内で形成された冷媒蒸気を圧縮し、その
圧縮冷媒蒸気を前記凝縮器Ｉ＼送るものであっ−Ｃ、ハ
ウジングと、冷媒蒸気を圧縮づる前記ハウジング内に配
置された圧縮装置と、該圧縮装置を駆動する前記ハウジ
ング内に配置されたモータ装置と、前記ハウジングを通
じて冷媒蒸気を前記モータ装置と熱交換させ該モータ装
置を冷してから前記圧縮装置へ送る前記ハウジング内に
配置された冷媒通路手段とかうなる圧縮機と、Ｄ）前記
凝縮器から前記蒸発器への冷媒の流量を制御する調整可
能な冷媒膨張弁と、［）前記モータ装置から前記圧縮装
置に流れ込む冷媒の温度、のある関数に応じて前記冷媒
膨張弁を調整するものであって、ｉ）当該冷却装置内の
ある場所に配置され、前記蒸発器内の冷媒の飽和温度に
相当す゛る第１の温度を検出する第１の温度センサーと
、ｉｉ）前記ハウジング内のある場所に配置され、前記
モータ装置と前記圧縮装置との間のある場所において前
記カバーを通過する冷媒の温度に相当する第２の温度を
検出Ｊる第２の湿度センリーーと、ｉｉｉ ）前記第１
温度と前記第２温度との差のある関数としての過熱量制
す１１信号を前記冷媒膨張弁へ供給するように接続され
た信号処理手段とからなるＩｔＩＩＪｔＩＩＩ装置と、
Ｆ）前記冷媒膨張弁に連結され、前記信号処理手段の発
生Ｊる前記過熟ｆｆｌ ＩＱ陣他信号応じて前記冷媒ｆ
ｉ服弁を調整する弁モータと、からなることを特徴と覆
る冷却装置。”（５）Ａ）前記第１および第２の温度セ
ンサーは第１および第２のアナログ温度信号を発生づる
感熱素子からなり、 Ｂ）前記信号処理手段は、前記第１および第２のアナロ
グ温度信号に応じてデジタル過熱量制御信号を前記弁モ
ータに供給す゛るようにプログラムされかつ接続された
マイクロコンビ３−夕からなり、 Ｃ）前記弁モータはデジタル制御可能なステップモータ
からなり、該ステップモータは前記マイクロコンピュー
タが発生する前記デジタル過熱量制御信号に応じて駆動
され、前記デジタル過熱量制ゆ１１信号に応じて前記冷
媒膨張弁を段階的に調整するようにしてなる、 ことを特徴とする特Ｗ［請求の範囲第４項に記載の冷却
装置。 （６）凝縮器、調整可能な冷媒膨張弁、蒸発器および圧
縮機を備え、前記圧縮機はそのハウジングで圧縮機モー
タと該圧縮機上−夕により駆動される圧縮装置を包囲し
てなる冷却装置内の冷媒の流量を制御する方法であって
、 Ａ）冷媒を前記圧縮機モータと熱交換させ該圧縮機モー
タを冷してから前記圧縮装置へ送る段階と、 Ｂ）前記圧縮機のハウジングを通じて前記圧縮機モータ
から前記圧縮ｌＶＡ回へ流れ込む冷媒の温度を検出り−
る段階と、 Ｃ）前記検出冷媒温面の関数としての制御信号を光生り
る段階と、 Ｄ）前記制御信号に応じて前記冷媒膨張弁を調整するこ
とにより、前記冷却装置の前記凝縮器から前記蒸発器へ
の冷媒の流れを制御する段階と、 からなることを特徴とする冷媒流量制御方法。 （７）制御信号を発生Ｊる段階において、前記圧縮機モ
ータから前記圧縮装置へ流入する冷媒の過熱量の関数と
しての制御信号を発生ずることを特徴とする特Ｗ［請求
の範囲第６項に記載の冷媒流量制御方法。 （８）Ａ）制御信号を発生ずる段階におい（デジタル制
御信号を発生し、 Ｂ）前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の流れを制御す
る段階において、前記デジタル制御信号に応じて前記冷
媒膨張弁を段階的に調整する、ことを特徴とする特許請
求の範囲第６項に記載の冷媒流量制御方法。 （９）凝縮器、調整可能な冷媒膨張弁、蒸発器および圧
縮機を備え、前記圧縮機はそのハウジングで圧縮機モー
タと該圧縮機モータにより駆動される圧縮装置を包囲し
てなる冷却装置内の冷媒の流量を制御１する方法であっ
て、 Ａ）冷媒を前記圧縮機モータと熱交換させ該圧縮機モー
タを冷してから前記圧縮装置へ送る段階と、 Ｂ）前記蒸発器内の冷媒の飽和温度に相当する前記冷却
装置内の第１の温度を検出し、該第１の温度の関数とし
ての第１の温度信号を発生する段階と、 Ｃ）前記圧縮機モータから前記圧縮装置に流入する冷媒
の温度に相当する前記圧縮機ハウジング内の第２の温度
を検出し、該第２の温度の関数としての第２の温度信号
を発生ずる段階と、Ｄ）前記第１および前記第２の温度
信号の差の関数としての弁制御信号を発生ずる段階と、
Ｅ）前記弁制御信号に応じて前記冷媒膨張弁を調整する
ことにより当該冷却装置の前記凝縮器から前記蒸発器へ
の冷媒の流れを制御する段階と、 かうなることを特徴とする冷媒流量制御方法。 （１０）Ａ＞弁制御信号を発生する段階においてデジタ
ル弁制建１１信号を発生し、 Ｂ）前記凝縮器から前記蒸発器への冷媒の流れを制御Ｊ
−る段階において、前記デジタル弁制御信号に応じて前
記冷媒膨張弁を段階的に制御する、 ことを特徴とする特ＶＦ請求の範囲第９項に記載の冷媒
流ｍ制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
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