JPS6329159A - 空気調和機 - 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） この発明は冷凍装置に関するもので、特に蒸発冷媒の過
熱度制御方式の改善された冷凍装置に関するものである
。

（従来の技術） 従来装置における過熱度等の制御方式の具体例としては
、例えば本出願人の先の出願く特願昭５９−２４８５２
７号）を挙げることができる。この装置について、本願
発明の実施例である第２図に基づいて説明すると、この
装置は図のように、１台の室外ユニットＸに複数台の室
内ユニットＡ−Ｄを接続した構成のもので、各室内熱交
換器１８は、被測支管１５・・１５とガス側支管１７・
・１７との間に接続されている。また第１液管ＩＯと第
２液管１２との間には、受液器１１が介設されているが
、この受液器１１は、キャピラリーチューブ２１及び配
管２０を介して圧縮機１の吸込配管４に接続されている
。なお上記第１液管１０には第１電動膨張弁Ｉ３が、ま
た各被測支管１５・・１５には第２電動膨張弁１６・・
１６がそれぞれ介設されている。また上記配管２０には
第１温度センサー３１が、また圧Ｉｉ１）Ｍｌの吸込配
管４には第２温度センサー３２が、さらにガス側支管１
７には第４温度センサー３４がそれぞれ取着されている
。上記第１温度センサー３１は、低圧ガス冷媒の圧力相
当飽和温度Ｔ１を検出するためのものである。

そして上記した装置においては、冷房運転時には、蒸発
器となる室内熱交換器１８・・１８の出口での蒸発冷媒
の温度を上記第４温度センサー３４にて検出すると共に
、この検出温度Ｔ４と上記第１温度センサー３１の検出
温度Ｔ１とから蒸発冷媒の過熱度を求め、この過熱度が
基準過熱度に近づくように各第２電動膨張弁１６・・１
６の開度制御を行なうのである。一方、暖房運転時には
、上記第２温度センサー３２での検出温度Ｔ２と、上記
第１温度センサー３１での検出温度ＴＩとから過熱度を
求め、上記同様に第１電動膨張弁１３の開度制御を行な
う。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記のようなマルチ型の空気調和機においては
、近年、快適空調を行なうと共に省エネルギを図るとい
う観点から、インバータ式の圧縮機が採用されつつある
。このような空気調和機においては、運転部屋数に増減
が生じたような場合には、圧縮機のインバータ周波数を
それに伴って増減するというように、短時間のうちに比
較的大幅な容量制御を行なう必要がある。これに対し、
上記従来の過熱度制御方式においては、各電動膨張弁１
３．１６・・１６は、運転開始当初は初期設定開度に維
持し、所定時間経過後は、検出過熱度に基づいたＰ■Ｄ
制御等を行なうのが普通である。

したがってインバータ圧縮機のような圧縮能力可変な圧
縮機を使用するに際し、上記従来の過熱度制御方式をそ
のまま採用したのでは、各電動膨張弁１３．１６・・１
６の開度を圧縮能力に応じて追従、変化させることがで
きず、この結果、最適な運転状態を維持し得ないという
不具合が生じることになる。

この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたも
のであって、その目的は、圧縮機の能力変化が生じた場
合にも、蒸発冷媒の過熱度を最適に近い状態に維持でき
、そのため運転効率を良好に維持し得る冷凍装置を提供
することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の冷凍装置は、第１図に示すように、圧
縮能力を制御するための圧縮能力制御手段４１を有する
圧縮機１からの吐出冷媒を、凝縮器１８から蒸発器８を
経て圧縮機１へと返流させる冷媒循環回路を構成すると
共に、上記蒸発器８の冷媒入口側に過熱度制御弁１３を
介設して成る冷凍装置であって、上記蒸発器８での蒸発
冷媒の過熱度を検出するための過熱度検出手段４６と、
上記検出過熱度が基準過熱度に近づくように上記過熱度
制御弁１３の開度を制御する過熱度制御弁制御手段４２
とを備え、さらに圧縮能力制御手段４１による圧縮能力
の変化に応じて上記過熱度制御弁１３の開度を補正する
開度補正手段４３を有している。

（作用） 上記装置においては、圧縮能力制御手段４１にて圧縮機
１の能力を変化させたときには、開度補正手段４３にて
過熱度制御弁１３の開度を補正する一方、それ以外のと
きには過熱度制御弁制御手段４２にて検出過熱度が基準
過熱度に近づくような弁１３の開度制御がなされる。そ
のため、圧縮能力が変化しても、蒸発冷媒の過熱度は、
従来よりも短時間内に適正値に近づくことになる。

（実施例） 次にこの発明の冷凍装置について、空気調和機を例にし
て図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず第２図には、４台の室内ユニットを備えたマルチ型
式の空気調和機の冷媒回路図を示すが、図において、Ｘ
は室外ユニットを、Ａ−Ｄは第１〜第４室内ユニツトを
それぞれ示している。上記室外ユニットＸは、圧縮機１
を有しているが、この圧縮機ｌはインバータ２によって
能力制御されるものであって、その吐出配管３と吸込配
管４とは、四路切換弁５に接続されている。上記四路切
換弁５には、第１ガス管６と第２ガス管７とがそれぞれ
接続され、第２ガス管７には室外熱交換器８が接続され
ている。なお上記室外熱交換器８には室外ファン９が付
設されている。また上記室外熱交換器８には、第１液管
１０、受液器１１、第２液管１２が順次接続されており
、上記第１液管１０には第１電動膨張弁１３が介設され
ている。

上記第２液管１２はヘッダー１４に接続されているが、
このヘッダー１４からは複数の、図の場合には４本の被
測支管１５・・１５が分岐しており、各被測支管１５・
・１５にはそれぞれ第２電動膨張弁１６・・１６が介設
されている。一方上記第１ガス管６からも上記に対応し
て４本のガス側支管１７・・１７が分岐しており、上記
各支管１５．１７の間に室内熱交換器１８・・１８が接
続されている。なお各室内熱交換器１８には室内ファン
１９が付設され、両者１８．１９によって室内ユニット
Ａ−Ｄが構成されている。また上記受液器１１と、上記
圧縮機１の吸込配管４との間は、配管２０によって接続
され、この配管２０にはキャピラリーチューブ２１が介
設されている。なお同図において、２２はガス閉鎖弁、
２３は液閉鎖弁、２４．２５はマフラー、２６はアキュ
ームレータをそれぞれ示している。上記空気調和機にお
いては、図中実線矢印で示すように、圧縮ｖ！Ａ１から
吐出された冷媒を、凝縮器゛となる室外熱交換器８から
蒸発器となる室内熱交換器１８・・１８へと回流させる
ことによって冷房運転を行ない、これとは逆に圧縮Ｒ１
から吐出された冷媒を、凝縮器となる室内熱交換器１８
から蒸発器となる室外熱交換器８へと回流させることに
よって暖房運転を行なうのである（図中破線矢印）。

そして上記冷媒回路においては、上記キャピラリーチュ
ーブ２１の出口側の位置に、第１温度センサー３１が取
着されているが、この第１温度センサー３１は、低圧ガ
ス冷媒の圧力相当飽和温度Ｔ１を検出するためのもので
ある。また圧縮機１の吸込配管４には、第２温度センサ
ー３２が、一方上記各液側支管１５・・１５には第３温
度センサー３３・・３３が、さらに上記各ガス側支管１
６・・１６には第４温度センサー３４・・３４がそれぞ
れ取着されているが、これら各温度センサー３２．３３
．３４の機能については後述する。

第３図には上記空気調和機の制御系のブロック図を示す
。図のように室外ユニットＸは室外制御装置３５を、ま
た各室内ユニッｌ−Ａ、　−Ｄは室内制御装置３６をそ
れぞれ有している。上記室内制御装置３６には、運転ス
イッチ３７と室内サーモ３８とがそれぞれ接続されてお
り、室内制御装置３６から室外制御装置３５に対して次
の３つの信号、すなわち■運転スイッチ３７がＯＮであ
り、かつ室温が設定温度に達していないときに発せられ
る運転指令信号、■検出室温と設定温度との温度差に対
応するΔＴ倍信号■機種コード信号がそれぞれ出力され
るようになっている。

一方上記室外制御装置３５は、上記運転指令のある室内
ユニッ）Ａ−Ｄの合計負荷容量値ΣＳを把握する負荷容
量値把握部３９と、運転指令のある室内ユニットＡ−Ｄ
のΔＴ倍信号積算してΣΔＴを求める温度差検出部４０
ど、上記ΣＳとΣΔＴとに基づいてインバータ２の周波
数を制御する周波数制御部くすなわち、圧縮能力制御手
段）４１とを有している。また上記室外制御装置３５は
さらに、上記第１〜第４温度センサー３１〜３４の検出
温度に基づいて第１及び第２電動膨張弁１３．１６・・
１６の開度を制御する弁制御部（すなわち、過熱度制御
弁制御手段）４２と、上記周波数制御部４１によるイン
バータ周波数の変更に応じて第１及び／又は第２電動膨
張弁１３．１６・・１６の開度を補正する開度補正部（
すなわち、開度補正手段）４３とを有している。

上記室外制御装置３５においては上記のように、各室内
制御装置３６・・３６から出力される機種コード信号に
基づき、負荷容量把握部３９にて、運転指令のある室内
ユニットＡ−Ｄの合計負荷容量ΣＳを把１屋するような
されているが、それは以下のような手順によって行なわ
れている。まず室内制御装置３６・・３６から出力され
る機種コード信号は、各室内熱交換５１８１Ｍの容量に
対応して定められたものであって、例えば２２４０ｋｃ
ａ　Ｉ　／　ｈの容量に対してはｒｏｏｏ　Ｊのコード
が、２８００ｋｃａ　Ｉ／ｈにはｒｏｏＩ　Ｊが、３５
５０ｋｃａｌ／　ｈには「０１０」が、また４５００ｋ
ｃａ　ｌ　／　ｈにはｒｏｌｌ　Ｊというようにそれぞ
れ定められており、これらコードが各室内ユニットＡ−
Ｄ毎に記憶されている。また負荷容量把握部３９におい
ては、記憶部４４に、上記機種コードに対応した負荷容
量値Ｓが記憶されている。この負荷容量値Ｓは、容量２
２４０ｋｃａｌ／　ｈ　（機種コード「ＯＯＯ」）を基
準値ｒｌＪとし、２８００ｋｃａｌ／ｈ（機種コードｒ
ｏｏｔ　Ｊ　）をｒｌ、２５Ｊに、３５５０ｋｃａｌ／
　ｈ　（機種コードｒｏ１０　Ｊ　）をｒｌ、５　Ｊに
、４５００ｋｃａｌ／　ｈ　（機種コードｒｏｌｌ　Ｊ
　）を「２」としてそれぞれ設定したものであって、負
荷容量把握回路４５においては、運転指令のある室内ユ
ニッ）Ａ−Ｄ毎に上記負荷容量値Ｓを読出すと共に、こ
れらの合計ΣＳを演算するのである。

上記室外制御装置３５においては、上記のように運転指
令のある室内ユニットＡ−Ｄの合計負荷容量値ΣＳが把
握される訳であるが、これと室内サーモ３８による室温
と設定温度との差に対応した信号ΣΔＴとに基づいて周
波数制御部４１により圧縮機１の周波数が制御される。

すなわち、上記ΣＳとΣΔＴとに対応した初期設定周波
数を記憶しておき、運転開始時、運転部屋数増加時には
上記初期設定周波数での運転を行なうと共に、所定時間
経過後はΣΔＴに基づいて、Ｐ制御、ｐｒ。

制御等によって周波数を変更していくのである。

したがって、例えば運転指令のある室内ユニットＡ−Ｄ
の台数が多い場合には、総じて合計負荷容量値ΣＳは大
きくなり、このときには高い周波数で圧縮機１を駆動し
、これにより空調能力を増加させて、各室を要求に見合
った能力で同時に空調するのである。

次に上記弁制御部４２による上記第１及び第２電動膨張
弁１３．１６・・１６の制御方法につき説明する。まず
冷房運転時には、第１電動膨張弁１３を全開に維持する
と共に、各第２電動膨張弁１６・・１６の開度制御を行
ない、各室内熱交換器１８・・１８内で蒸発するガス冷
媒の過熱度が略一定になるように制御する。この場合、
上記第１温度センサー３Ｉにて検出した低圧相当飽和温
度ＴＩと第４温度センサー３４にて検出した蒸発冷媒温
度Ｔ４・・Ｔ４との差、つまり検出過熱度（Ｔ４−ＴＩ
）と、基準過熱度ＳＨＯとの偏差Ｅ−（Ｔ４−ＴＩ）−
ＳＨＯに比例する開度Ｐ＝Ｃ−Ｅ（Ｃは正の定数）だけ
各第２電動膨張弁１６・・１６の開度を増減（Ｐ〉０は
開、ｐ＜ｏは閉）する、いわゆるＰ制御を行なうのであ
る。

一方、暖房運転時には、室外熱交換器８内で蒸発する冷
媒の過熱度を第１電動膨張弁１３にてＰＩＤ制御し、ま
た各第２電動膨張弁１６・・１６においては、運転中の
各室内熱交換器１８・・１８の出口での凝縮冷媒温度を
互いに等しくするような制御（ＦＤ制御という）を行な
う。前者は、第１温度センサー３１にて検出した低圧相
当飽和温度Ｔ１と、第２温度センサー３２にて検出した
蒸発冷媒温度↑２との差、つまり検出過熱度（Ｔ２−Ｔ
１．）を求めると共に、この検出過熱度（Ｔ２−ＴＩ）
と基準過熱度５１１０との偏差Ｅ＝　（Ｔ２−ＴＩ）　
＝Ｓｌ（Ｏを所定のサンプリング時間毎に求め、各サン
プリング毎の偏差ＥＯ１Ｅ１、Ｅ２、・・・に基づいて
、以下の式にて第１電動膨張弁１３の開度を制御する方
式のものである。

Ｐ　＝ＫＯ−ＥＯ＋に１・　（８０−ＩＥＩ）＋に２・
　（ＥＯ−２Ｅｌ＋Ｅ２） （ただし、ＫＯｌに１、Ｋ２は定数） すなわちＰ＞ＯならばＰパルスだけ第１電動膨張弁１３
を開弁し、一方Ｐ≦０ならばＰ（絶対値）パルスだけ閉
弁するような制御を行なうのである。

また各第２電動膨張弁１６・・１６によるＦＤ制御は、
各第３温度センサー３３・・３３で、運転中の室内熱交
換器１８・・１８の出口での凝縮冷媒温度Ｔ３・・Ｔ３
を検出すると共に、これら検出温度Ｔ３・・Ｔ３の平均
温度Ｔｍを求め、上記各第２電動膨張弁１６・・１６の
開度を、上記平均温度Ｔｍと検出温度Ｔ３・・Ｔ３との
温度差（Ｔｍ　−Ｔ３）に比例する量Ｐ＝Ｄ・（Ｔｍ−
７３）　　（ただし、Ｄは正の定数）だけ増減（Ｐ＞Ｏ
は開、ＰくＯは閉）することによって行なうのである。

ところで上記のようなインバータ２を使用するマルチ型
式の空気調和機においては、運転部屋数の増減によって
負荷ΣＳが大幅に変化し、これに基づいてインバータ周
波数も大幅に変化する。このようにインバータ周波数の
変化したような場合にも上記Ｐ、ＰｒＤ及びＦＤの各制
御を継続したのでは、回路内での冷媒の流れが安定する
までに時間を要することと、上記各制御の制御が安定す
るまでにも時間を要することから、上記周波数変化に追
従して過熱度等を制御し得ないという不具合が生ずる。

そこでこの空気調和機においては、この不具合を解消す
るために開度補正部４３を設け、第４図のフローチャー
トに示すような制御を行なっている。なおこの制御方式
は、上記Ｐ、ＰＩＤ及びＦＤの各制御に略共通するもの
であるため、ここでは便宜上、ＰＩＤ制御とＦＤ制御と
を例にその説明をする。まず、運転開始後、第１電動膨
張弁１３及び第２電動膨張弁１６の開度を、予め定めた
初期開度に設定すると共に（ステップＳ１）、この開度
を所定時間Ｌ１だけ維持しくステップＳ２）、この時間
経過後に上記ＰｒＤ制御及びＦＤ制御に移行する（ステ
ップＳ３）。そして次のステップＳ４にて、部屋数変更
等によるインバータ周波数の変更の有無について判断し
、ＮＯの場合にはステップＳ３に戻ってＰＩＤ及びＦＤ
制御を継続する。一方、インバータ周波数の変更のある
場合には、次のステップＳ５にて第１電動膨張弁１３及
び運転指令のある室内ユニットＡ、　−Ｄに対応する第
２電動膨張弁１６・・１６の開度を以下のように補正す
る。

すなわち第１電動膨張弁１３においては、ΔＰ＝Ａ・Δ
Ｆ また各第２電動膨張弁１６・・１６においては、ΔＰ＝
Ａ・ΔＦ＋　（８０−８１） ただし、ΔＰ：開度補正値 ΔＦ二同周波数変化 分：定数 ＢＯ：現在の運転部屋数に応じた定数 ８１＝前回の運転部屋数に応じた定数 そして上記のような開度補正を行なった後、ステップＳ
６にて時間ガードを開始し、所定時間Ｌ２だけ、すなわ
ち冷媒回路系の安定するまでの間、上記開度を維持しく
ステップＳ７）、その後、ステップＳ３へと戻って上記
同様にＰＩＤ及びＦＤ制御を行なうのである。

そして上記のような制御を行なった場合、冷暖いずれの
運転時にも、インバータ周波数の変化に対し、迅速に第
１．第２電動膨張弁１３．１６・・１６の開度を追従、
変化させることができるので、冷房運転時には過熱度を
、また暖房運転時には過熱度と過冷却度との両者を適正
値に近い状態に維持することが可能となり、そのため空
気調和機の運転効率（ＥＥＲ’）を向上することが可能
となる。

なお上記では、インバータ式のマルチ型空気調和機にて
実施した例を示したが、１台の室内ユニットのみを有す
る空気調和機や、他の構成の圧縮能力制御手段４１を有
する冷凍装置においても実施可能である。また上記実施
例では、冷房時には第１温度センサー３１と第４温度セ
ンサー３４とによって、暖房時には第１温度センサー３
１と第２温度センサー３２とによってそれぞれ過熱度検
出手段４６を構成した例を示したが、この過熱度検出手
段４６は上記に限られるものではない。さらに上記にお
いては、冷暖再運転モードについて説明をしたが、いず
れか一方の運転のみを行なう装置においても上記同様に
実施可能であり、この場合には上記第１電動膨張弁１３
と第２電動膨張弁１６・・１６とのいずれかが過熱度制
御弁として機能することになる。

（発明の効果） この発明の冷凍装置においては、上記のように、圧縮機
の能力を変化させた際に、開度補正手段にて過熱度制御
弁の開度を補正する一方、それ以外のときには過熱度制
御弁制御手段にて検出過熱度を基準過熱度に近づけるよ
うな制御を行なっているので、圧縮能力を変化させた際
の蒸発冷媒の過熱度は、従来よりも短時間内に適正値に
近づくことになり、そのため蒸発冷媒の過熱度を適正状
態に近い状態に維持でき、良好な運転効率を維持するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の冷凍装置の実施例を示すもので、第１図
は機能系統図、第２図は冷媒回路図、第３図は運転制御
系のブロック図、第４図は制御方法のフローチャート図
である。 １・・・圧縮機、８・・・室外熱交換器（蒸発器）、１
３・・・第１電動膨張弁（過熱度制御弁）、１６・・・
第２電動膨張弁（過熱度制御弁）、１８・・・室内熱交
換器（凝縮器）、４１・・・周波数制御部（圧縮能力制
御手段）、４２−・・弁制御部（過熱度制御弁制御手段
）、４３・・・開度補正部（開度補正手段）、４６・・
・過熱度検出手段。 特許出願人　　　　　　　ダイキン工業株式会社代理人
　　　西　森　正　博・７１・ １）：ｊ’ｌ：１ １、・弓 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮能力を制御するための圧縮能力制御手段（４１
   ）を有する圧縮機（１）からの吐出冷媒を、凝縮器（１
   ８）から蒸発器（８）を経て圧縮機（１）へと返流させ
   る冷媒循環回路を構成すると共に、上記蒸発器（８）の
   冷媒入口側に過熱度制御弁（１３）を介設して成る冷凍
   装置であって、上記蒸発器（８）での蒸発冷媒の過熱度
   を検出するための過熱度検出手段（４６）と、上記検出
   過熱度が基準過熱度に近づくように上記過熱度制御弁（
   １３）の開度を制御する過熱度制御弁制御手段（４２）
   とを備え、さらに圧縮能力制御手段（４１）による圧縮
   能力の変化に応じて上記過熱度制御弁（１３）の開度を
   補正する開度補正手段（４３）を有することを特徴とす
   る冷凍装置。