JPS62119370A - 冷凍装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、減圧機構としてのキャピラリーデユープや感
温筒式の膨張弁と共に電動弁を備えて過熱度を所定値に
保持するようにした冷凍装置に関し、特に上記電動弁の
聞酵制御のｅｌ易化対策に関する。

（従来の技術） 従来より、凝縮器と蒸発器との間に電気膨張弁を配置し
、この電気膨張弁の開度をステップモータ等により微細
に大小制御可能とげるとともに、蒸発器での冷媒の温度
を検出する温度センサと、蒸発器下流の冷媒の温度を検
出する温度センサとを設け、この両温度センサの温度信
号に基づいて」二記電気膨張弁の開度を大小制御するこ
とにより、冷媒循環回路の冷媒の過熱度をほぼ所定値に
保持するようにしたものが知られている。

〈発明が解決しようとする問題点） しかるに、このように電気膨張弁をＲｍ　ｔ！Ｉ御する
場合、上記の如き２個の温度センサを有するフィードバ
ック制御系を構成して、ＣＰＵ等を備える制御回路によ
り電気膨張弁の開度を比例制御、積分制御等する必要が
ある。このため、電気膨張弁の開度制御系が複雑になる
とともに、制御回路に容量の大きい記憶部を要し、しか
もそのｒ＃ｊ度υ制御系の開発に時間を「するという欠
点がある。また、電気膨張弁Ｃ冷媒を大きく減圧した場
合には、この電気膨張弁で大きな冷媒通過音が発生する
という欠点もあった。

本出願の第１の発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、冷媒循環回路の絞りの程度をキャピ
ラリチューブや感温筒式膨張弁等の減圧機構によりある
程度確保しておくとともに、運転モードに応じて上記減
圧機構の絞り程度を補うべく電動弁の開度をオープンル
ープ制御することにより、過熱度の所定値保持を良好に
確保しつつ電動弁の開度制御系を簡易に構成でさるとと
もに、冷媒を大きく減圧させた場合の冷媒通過音の減少
を効果的に図ることにある。

そして、このように電動弁の間瓜をオープンループ１，
１ＩｔｉＤする場合、電動弁の開度がその駆動用ステッ
プモータへのパルス信号の出力にも拘らず物理的要因等
で変化しないときには、それ以侵聞麿に狂いが生じ、過
熱度の所定値保持を確保できないことになる。このため
、出願の第２発明の目的は、運転モードの変化時には電
動弁の開度を確実に全開又は全開の岳準位置に位置付け
たのち、その開度を所定開度にオープンループ制御する
ことにより、間ｒｌｉも制御を正確に行って、過熱度の
所定（直保持を確保することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本出願の第１の発明の解決手
段は、第１図〜第４図に示す如く、圧縮機（１）、凝縮
器（３）、減圧機構（４）又は（１１）および蒸発器（
１０）を順次接続してなる冷媒循環回路（１７）を備え
た冷凍装置において、上記減圧機構（４）又は（１１）
に直列に接続される電動弁（１２）を備えるとともに、
現在の運転モードを検出する運転モード検出手段（４２
）と、該運転モード検出手段（４２）の出力を受ｔ′ｊ
、現在の運転モードに応じて過熱度がほぼ所定値になる
よう上記電動弁（１２）を予め求められた固定開度にオ
ープンループ制御する制御手段（４３）とを設ける構成
としたものである。

また、本出願の第２の発明の解決手段は、上記第１の発
明の解決手段に加えて、上記制御手段（４３）による？
Ｔｉ初弁ζ１２）の開度制御に先立ら上記電動弁（１２
）を全開又は全開に相当するパルス数を越えるパルス数
で全開又は全開の基準位置に位置付ける基準設定手段（
４４）とを設ける構成としたものである。

〈作用） 以上により、本出願の第１の発明では、運転Ｌ−ドの変
化時には電動弁（１２）の開度が１ｉ１１　＠Ｉ手段（
４３）により、変化後の運転モードに対応する固定開度
にオープンループ制御されるので、この電動弁（１２）
の絞り開度と減圧ｍ横（４）又は（１１）の絞り開度と
で冷媒の過熱度が所定値に保持されることになる。

この場合、電動弁（１２）の開度は運転モードに応じて
予め求められた固定開度にオープンループ制御されるの
で、その開度制御系を簡易に構成できるとともに、その
開発にもさほど時間を要しない。しかも、冷媒を大きく
減圧する場合にも、この減圧作用は電動弁（１２）と減
圧機構（４）又は（１１〉とで行われるので、大きな冷
媒通過音を生じることがない。

また、第２の発明では、運転モードの変化詩句に弁開度
が塁準設定手段（４４）により全開又は全開の基準位置
に確実に位置付けられたのら、運転モードに応じた固定
開醜に位置付けられるので、たとえ弁開度が物理的要因
で一旦狂った場合にも電動弁（１２）の開度制御を正確
に行うことができ、上記第１の発明による過熱麿の所定
値保持を良好に確保することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に塁づいて説明する。

第１図は高層ピル等に配置されるマルチ型式の空気調和
機に本発明を適用した場合の冷媒配管系統を示し、（Ｘ
）は室外ユニット、（Ｙ）、　　（Ｙ′）ｔよ各々−室
に配置された室内ユニット、（Ｚ）は同様に伯の一室に
配置された室内ユニットであって、上記室外ユニット（
×）の内部には、圧縮機（１）と、冷房運転時に図中実
線の如く切換わり暖房運転時に図中破線の如く切換わる
四路切換弁（２）と、室外送風ファン（３ａ）を有する
室外熱交換器（３）と、暖房運転時に蒸発器として作用
する室外熱交換器（３）の蒸発温庇を感温筒〈４ａ）で
感温して絞り稈度を調整する減圧機構としての暖房用膨
張弁（４）と、アキュムレータ（５）とが主要機器とし
て内蔵されていて、該各機器（１）＝（５）は各々冷媒
配管（８）・・・で冷媒の流通可能に接続されている。

一方、３台の室内ユニット（Ｙ）、（Ｙ′　）、（Ｚ）
は同一構成であり、その内部には第２図に示す如く、二
台の熱交換器（１０ａ　）、（１０ｂ　）が互いに並列
に接続され且つ１台の室内送風ファン（１０Ｃ）を有す
る室内熱交換器（１０）と、減圧機構としての冷房用キ
ャピラリーデユープ〈１１）と、このキャピラリチュー
ブ（１１）に直列に接続され、双方型１１弁としても機
能する電動弁（１２）とが内蔵されていて、該各機器（
１０）〜（１２）は各々冷媒配管（１５）・・・で冷媒
の流通可能に連結されている。そして、各室内ユニット
（Ｙ）、（Ｙ’　）および（Ｚ）はそれぞれ冷媒配管（
１６）・・・により上記１台の室外ユニット（Ｘ＞に対
して並列に接続されて冷媒循環回路（１７）が形成され
ていて、このごとにより冷房運転時および暖房運転時に
凝縮器および蒸発器として作用する室外熱交換器（３）
と室内熱交換器（１０）との間で、電動弁（１２）が冷
房運転時には冷房用キャピラリチューブ（１１）と直列
に接続され、暖房運転時には暖房用膨張弁（４）と直列
に接続される。而して、暖房運転時には、圧縮機（１）
からの冷媒を四路切換弁（２）の切換えにより第１図お
よび第２図破線矢印で示す如く１ｌｌｌｉ環させること
により、室外熱交換器（３）で外気から吸熱しＩ；熱量
を各室内ユニット（Ｙ）、（Ｙ′）、（Ｚ）の室内熱交
換器（１０）で室内空気に放熱プることを繰返して、二
空を同時に暖房する一方、冷房運転時および室外熱交換
器（３）の着霜時には、圧縮ａ（１）からの冷媒を第１
図および第２図実線矢印で示す如く循環させることによ
り、冷’Ｒ循ｔＷサイクルを上記とは逆サイクルとして
、二室を同時に冷房したり、室外熱交換器（３）に熱量
を与えてその生長霜を除霜するようになされている。

また、室外ユニット（Ｘ）において、（′ｌ　９　＞は
圧１ｉｉ機（１）内部をその吐出側と吸入側とに選択的
に連通切換する三方電磁弁であって、該三方？ｌｉ磁弁
（１９）の図中破線で示ず吐出側切換時には、圧縮機（
１）から吐出された冷媒の一部を直ちに圧縮機（１）内
部にアンロードして容堅制御運転を行う一方、その実線
で示ず吸入ｌ１ｌｌＩ１．７Ｊ換時には上記アンロード
を停止して、圧縮機（１）の全容ｆｆｉ運転を行うよう
になされている。

さらに、（２０）は受液器であって、該受液器〈２０）
は暖房用膨張弁（４）を介設した暖房時専用流通路（２
１）の該暖房用膨張弁（４）上流側に配置され、該受液
器（２０）の直上流および直下流にはそれぞれ暖房運転
時にのみ暖房時専用流通路（２１）を開く電磁弁（２２
＞、（２３＞が配置されていて、暖房運転時には、室内
ユニットの運転台数の変化等によって生じる余剰冷媒を
受液器（２０）に溜込むとともに、冷房運転時には、該
受液器く２０）に溜った液冷媒を逆止弁（２４）および
キャピラリチコーブ（２５）を介して、四路切換弁〈２
）と各室内ユニット（Ｙ）〜（Ｚ）との間の低圧側に戻
づようにしている。

尚、室外ユニツ）−（Ｘ）において、（３０）は圧４Ｉ
２ｉ機（１）からの冷媒中より圧縮機の循環油を分離す
る油分離器であって、分離された循環油はキＶピラリチ
ューブ（３１）を介してアキュムレータ（５）上流側に
戻すようになされている。また。

（＋−Ｉ　Ｐ　Ｓ　’Ｉは圧縮機（１）保護用の＾圧圧
力開閉器、（ＰＳｌ）、（ＰＳ２）は圧縮機（１）から
吐出された冷媒の圧力を検出する圧力スイッチであって
、圧力スイッチ（ＰＳｌ）は圧力値が所定ｌａ　（例え
ば１９ｋｑ／ｊ）以上でＯＦＦ作動するものであり、圧
力スイッチ（ＰＳ２）は圧力値が他の所定値（例えば２
４に９．／ｃｊ）以上でＯＦＦ作勅するものである。

一方、各室内ユニット（Ｙ）、（Ｙ′）、（Ｚ）内には
、冷房運転時に室内熱交換器（１０）に生じる水滴を貯
溜するドレンタンク（図示せず）が設けられているとと
もに、室温を検出する室温センサ（３５）が接続されて
いて、該室温センサ〈３５）からの室温信号は第３図に
示す如く、ＣＰｔＪ等を備えた制御回路（４０）に入力
されていて、該制御回路（４０）により同一室内ユニッ
ト内の電動弁（１２）が開度制御される。また、「親Ｊ
側の制御回路（４０）には、運転／停止スイッチや冷／
１１１ｒＡ切換スイッチ等を備えたりリモートコントロ
ール装置（４１）が信号の授受可能に接続されている。

上ｍｌ「明」側の制御回路（４０）は、室温センサ（３
５）で得た実際室温と室温目標値とを大小比較して運転
指令信号又は停止指令信号を出力する２段ステップサー
モとしての機能を有するとともに、下記に示す各種の運
転モードを検出する運転モード検出手段（４２）として
の機能をイガ有している。すなわち、制御回路（４０）
は、■　冷房又は暖房運転の停止時 ■　冷房又は暖房運転時 ■　２段ステップサーモの１ステップＯＮ時および１ス
テップＯＦＦ時 ■　運転中の異常時 （Φ　学外熱交換器（３）の着霜による除ｒｉ運転要求
時 （Φ　圧縮機（１）の容量制御運転の続行に起因する潤
滑油の冷媒循環回路（１７）中への溜込時（油戻し運転
の要求時） （リ　暖房運転の開始時および除霜運転終了時での冷風
吹出の防１に要求時 を検出する機能を有している。

そして、上記制御回路（４ｏ）は、冷媒循環回路（１７
）の冷媒の過熱度が、冷房運転時においては冷房用キレ
ピラリチューブ（１１）と電動弁（１２）との合計絞り
開度により、また暖房運転時ニＪ３　イＴ　ハＢＭ　ｒ
Ａ用膨張弁（４）　ト電Ｄｊｔ　（１２）との合計絞り
開度によりそれぞれ常に所定値に保持されるよう、第４
図のフローチャートに基づいて電動弁（１２）の開度を
予め定められた４種類の固定開度Ｐ＋　、Ｐｌ　、Ｐ３
　、Ｐｌ　にオープンループ制御する制御手段（４３）
としての機能を有づるものである。ここに、予め定めら
れた固定開度は、電動弁（１２）の１７ｆ１度を全開か
ら全開にする場合の電動弁（１２〉駆動用スデッ１モー
タへのパルス数を２０００とした場合において、固定開
度Ｐ１は「Ｏ」、Ｐｌはｒ２００Ｊ、Ｐｌは「１００ｏ
」、Ｐｌは「２０００」に設定’ｃ５　レテいる。

而して、上記第４図のフローチャートを判り易くまとめ
て各固定開度ＰＩ−Ｐ４にそれぞれ制御される場合の運
転モードを示すと下記の如くなる。

（１）　　固定開度Ｐ＋＝Ｏ（全開） ａ６冷房運転の停止時 す、冷房運転中の２段ステップリーー七の１ステップＯ
ＦＦ時 Ｃ１冷房運転中の異常時 ｄ、冷房運転中でのドレンタンクの安常水情時で且つ窯
内送風ファン＜１０ｃ）の運転時 （２）　　固定開度Ｐ２＝２００ ａ、暖房運転の停止時 す、暖房運転中の２段ステップサーモの１ステップＯＦ
Ｆ時 Ｃ１暖５１運転時の異常時 ただし、油戻し運転の要求時は固定開成Ｐ３又はＰ４に
、除霜運転中および冷風吹出防止中はＰ４に制御される
。

（３）　　固定開度Ｐ３−１０００ ａ、運転の停止時での油戻し運転の要求時す、運転中の
異常時での油戻し運転の要求時（４）　　固定開面Ｐ４
＝２０００　（全開）ａ、浦戻し運転の要求時で且つ正
常運転中ただし、上記（１）ｄの場合を除く す、冷風吹出防止要求時 Ｃ３除霜運転時 ｄ、運転中の２段スデップリ゛−モの１ステップＯＮ時 さらに、上記制御回路（４０）は、上記４種類の固定開
度Ｐ１〜Ｐ４の変更時には電動弁（１２）駆動用ステッ
プモータに対して次の如き数のパルスを出力するもので
ある。

ｍ　　Ｐ４→Ｐ＋への変更時 開方向へｒ２２００Ｊのパルス数を出力する。

＋２）Ｐ３→Ｐ１への変更時 閉方向へｒ１２００Ｊのパルス数を出力する。

（３１Ｐ２→Ｐ１への変更時 開方向へｒ４００Ｊのパルス数を出力する。

＋４）　　Ｐ４→Ｐ２への変更時 開方向へｒ２２００Ｊのパルス数を出力後、開方向へｒ
２００Ｊのパルス数を出力する。

ｆ５１Ｐａ→Ｐｚへの変更時 閉方向へＭ　２００Ｊのパルス数を出力後、開方向へｒ
２００Ｊのパルス数を出力する。

（６）　　Ｐ４→Ｐ３への変更時 閉方向へ「１０００」のパルス数を出力する。

よって、以上の開度制御により、Ｗｉ電動弁１２）の開
度の開方向への変更時には上記１１Ｊ御手段（４３）の
開度制御に先立って、Ｎ動弁（１２）を仝閉に相当する
パルス数をｒ２００Ｊだけ越えるパルス数でもって全開
の基準位置に位置付けるようにした！！！準設定手段（
４４）を構成している。

したがって、上記実施例においては、冷房運転時および
暖房運転時、現在の運転モードが運転モード検出手段（
４２）により検出され、この運転モードが変化する毎に
電動弁（１２）の開度が制御手段（４３）により変化侵
の運転モードに応じた固定量ａ　Ｐ　＋〜Ｐ３又はＰ４
にオープンループ制り０されるので、冷媒循環回路（１
７）の冷媒の過熱度をほぼ所定値に保持しながら、電動
弁（１２）の開度制御系を簡易に構成することができる
とともに、その間度υ１１１１系の開発に要する時間を
著しく短縮することができる。しがも、冷媒を大きく減
圧する場合には、この減圧作用が１暖房用膨張弁（４）
又は冷房用キャピラリチューブ（１１）と電動弁く１２
）との双方で行われるので、冷媒通過前を小さく低減で
きる。

また、上記制御手段〈４３）による電動弁（１２）のＩ
明方向への開度制御の前には、予め、その電動弁（１２
）の開度が基準設定ｆ段（４４〉により確実に全開位置
に位置付けられ、その後に制御手段〈４３）でもって固
定開成Ｐ＋　、Ｐｚ又はＰｌに間■制御されるので、た
とえ前回ではステップモータへのパルスの出力に拘らず
物理的要因等で開度変化しなかった場合にも、次の運転
モードの変化時には電動弁（１２）の開度を目標開度に
正確に位置付けることができ、冷媒の過熱度の所定値保
持を確保することができる。

尚、上記実施例では、棋準設定手段（４４）による電動
弁（１２）の開度の基準位置を全開位置としたが、全開
位置であってもよいのは勿論である。

（発゛明の効果） 以上説明したように、本出願の第１の発明の冷凍装置に
よれば、冷媒循環回路の減圧機構と直列に電動弁を接続
し、この電動弁の開度を運転モードに応じて予め求めた
固定開度にオープンループ制御したので、運転モードの
変化に拘らず常に冷媒の過熱唯を所定値に保持しつつ、
Ｔ１１Ｊ！弁の開度制神系を大幅に簡易できるとともに
、冷媒を大きく減圧する場合の冷媒通過音を小さく低減
することができる。

また、本出願の第２の発明によれば、運転モードの変化
時には電動弁の開度を一口全開又は全開の基準位置に確
実に位置付けたのち、運転モードに応じた固定開度に位
置付けるようにしたので、上記第１の発明の構成の加え
て、電動弁の開面制御を正確にして、電動弁による冷媒
の過熱度の所定値保持を常に確保することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は冷媒配管系統図
、第２図は室内ユニットの内部構成を示す図、第３図は
室内コ、ニットに備える電気機器のブロック図、第４図
は制御回路の作動を示す７０一ヂヤート図である。 （Ｘ）・・・室外ユニット、（Ｙ）、（Ｙ’　　＞。 （Ｚ）・・・室内ユニット、（３）・・・室外熱交換器
、（４）・・・暖房用膨張弁、（１０）・・・寮内熱交
換器、（１１）・・・冷房用キレピラリチューブ、（１
２）・・・電動弁、（４０）・・・制御回路、（４２）
・・・運転モード検出手段、（４３）・・・制御手段、
（４４）・・・基準設定手段。 第２因

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）、凝縮器（３）、減圧機構（４）又
   は（１１）および蒸発器（１０）を順次接続してなる冷
   媒循環回路（１７）を備えた冷凍装置において、上記減
   圧機構（４）又は（１１）に直列に接続される電動弁（
   １２）を備えるとともに、現在の運転モードを検出する
   運転モード検出手段（４２）と、該運転モード検出手段
   （４２）の出力を受け、現在の運転モードに応じて過熱
   度がほぼ所定値になるよう上記電動弁（１２）を予め求
   められた固定開度にオープンループ制御する制御手段（
   ４３）とを備えたことを特徴とする冷凍装置。
2. （２）圧縮機（１）、凝縮器（３）、減圧機構（４）又
   は（１１）および蒸発器（１０）を順次接続してなる冷
   媒循環回路（１７）を備えた冷凍装置において、上記減
   圧機構（４）又は（１１）に直列に接続される電動弁（
   １２）を備えるとともに、現在の運転モードを検出する
   運転モード検出手段（４２）と、該運転モード検出手段
   （４２）の出力を受け、現在の運転モードに応じて過熱
   度がほぼ所定値になるよう上記電動弁（１２）を予め求
   められた固定開度にオープンループ制御する制御手段（
   ４３）と、該制御手段（４３）による電動弁（１２）の
   開度制御に先立ち上記電動弁（１２）を全開又は全閉に
   相当するパルス数を越えるパルス数で全開又は全閉の基
   準位置に位置付ける基準設定手段（４４）とを備えたこ
   とを特徴とする冷凍装置。