JPH02233945A - 冷凍装置の運転制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は蒸発器における過熱度が一定になるよう膨張弁
の開度を制御するようにした冷凍装置の運転制御装置に
係り、特に、冷媒の過熱運転を防止するようにしたもの
の改良に関する。

（従来の技術） 従来より、特開昭６３−７３０４４号公報に開示される
如く、液管と吸入管との間にリキッドインジエクション
バイパス路を設け、冷房運転中吸入ガスが過熱時には、
吸入ラインにリキッドインジェクションを行うことによ
り、過熱運転を防止するようにしたものは公知の技術で
ある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようにリキットインジエクションを行うことによ
り、吸入ガスの温度が適度に調節されるので、冷房運転
中に空調負荷の増大等に起因する吸入ガスの過熱を有効
に防止することができる。

しかしながら、上記従来のようなリキッドインジエクシ
ョンを行う場合、そのためのバイパス路と、膨張弁，キ
ャピラリチューブ等が必要となり、配管が複雑化し、か
つコス１・が高くつくという問題がある。

本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、リキッドインジエクションを行うことなく、蒸発
器の膨張弁の開度を制御することにより、過熱運転を有
効に防止することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、吸入ガス
の過熱時、膨張弁を高開度に設定することにより、液分
離器に液冷媒を貯溜することにある。

具体的には、第１の解決手段は、第１図に示すように（
破線部分を含まず）、圧縮機（１）、凝縮器（４又は８
）、開度の調節可能な膨張弁（７又は５）、蒸発器（８
又は４）及び吸入冷媒中の液冷媒を分離する液分離器（
９）を順次接続してなる冷媒回路（１１）を備え、かつ
上記蒸発器（８又は４）における冷媒の過熱度に基づき
上記膨張弁（７又は５）の開度を制御する開度制御手段
（５１）を備えた冷凍装置の運転制御装置を対象とする
。

そして、吐出管温度を検出する温度検出手段（　Ｔ　ｈ
１）と、該温度検出手段（　Ｔ　ｈ１）の出力を受け、
吐出管温度が所定値よりも高いときには、上記開度制御
手段（５１）による膨張弁（７又は５）の開度制御を強
制的に停止させて、膨張弁（７又は５）の開度を高開度
値に固定する開度固定手段（５２）と、該開度固定手段
（５２）による開度固定時から一定時問経過後には開度
固定手段（５２）による開度固定を解除して開度制御手
段（５１）による開度制御に復帰させる復帰手段（５３
Ａ）とを設ける構成としたものである。　第２の解決手
段は、第１図に示すように（破線部分を含む）、上記第
１の解決手段における復帰手段（５３Ａ）の代わりに、
上記温度検出手段（Ｔｈ１）の出力を受け、吐出管温度
が上記所定値よりも低い下限値以下になったときには、
上記開度固定手段（５２）による開度固定を解除して開
度制御手段（５１）による開度制御に復帰させる復帰手
段（５３Ｂ）を設けたものである。

第３の解決手段は、上記第１の解決手段と同様の空気調
和装置の運転制御装置を対象とし、吐出管温度を検出す
る温度検出手段（　Ｔ　ｈ１）と、該温度検出手段（　
Ｔ　ｈ１）の出力を受け、吐出管温度が所定値よりも高
いときには、上記開度制御手段（５１）による膨張弁（
７又は５）の開度制御を強制的に停止させて膨張弁（７
又は５）の開度を高開度値に固定する開度固定手段（５
２）と、該開度固定手段（５２）による開度固定時から
一定時問経過後には、開度固定手段（５２）による開度
固定を解除して上記開度制御手段（５１）による開度制
御に復帰させる第１復帰手段（５３Ａ）と、上記温度険
出手段（Ｔｈ１）の出力を受け、吐出管温度が上記所定
値よりも低い所定の下限値以下になったときには、上記
開度固定手段（５２）による開度固定を解除して上記開
度制御手段（５１）による開度制御に復帰させる第２復
帰手段（５　３　Ｂ）とを設けたものである。

第４の解決手段は、上記第１，第２又は第３の解決手段
において、開度固定手段（５２Ａ又は５２Ｂ）により固
定される膨張弁（７又は５）の高開度値を全開値とした
ものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、開度制御
手段（５１）により、蒸発器（８又は４）において、過
熱度が一定になるように膨張弁（７又は５）の開度が制
御され、能力が適度に調節される。

その場合、蒸発器（８又は４）の熱交換量が増大して、
温度検出手段（　Ｔ　ｈ１）で検出される吐出管温度が
所定値よりも高くなったときには、開度固定手段（５２
）により、開度制御手段（５１）による開度制御が強制
停止され、膨張弁（７又は５）の開度が高開度値に固定
されるので、湿り気味の運転となって液分離器（９）に
液冷媒が多量に貯溜され、吸入冷媒の過熱状態が解消す
ることになる。

また、開度固定手段（５２）で膨張弁（７又は５）の開
度を固定した後一定時間が経過したときには、復帰手段
（５２Ａ）により、開度固定手段（５２）による開度固
定が解除され、上記開度制御手段（５１）による膨張弁
（７又は５）の開度制御に復帰するので、過熱度が一定
になるよう制御され、液分離器（９）に液冷媒が溜り過
ぎて液圧縮が生じるのが有効に防止され、別途バイパス
路や減圧機構等を設けるようなコストアップを招くこと
なく、信頓性が向上することになる。

請求項（′２Ｊの発明では、上記請求項（１）の発明と
同様の開度制御手段（５１）及び開度固定手段（５２）
による作用が行われた後、吐出管温度が上記所定値より
も低い下限値以下になったときには、復帰手段（５　３
　Ｂ）により、ふたたび開度制御手段（５１）による開
度制御に復帰するよう制御され、上記請求項（１）の発
明と同様に、コストアップを招くことなく、信頓性の向
上とコストの低減とを図ることができる。

請求項（３）の発明では、上記請求項（１）の発明と同
様の開度制御手段（５１）及び開度固定手段（５２）に
よる作用が行われた後、一定時間が経過したとき、或い
は吐出管温度が下限値以下になったときには、第１復帰
手段（５３Ａ）又は第２復帰手段（５　３　Ｂ）により
、開度固定手段（５２）による開度固定が解除され、開
度制御手段（５１）による開度制御に復帰するよう制御
されるので、過熱運転を有効に防止しながら、湿り気味
の運転時間をより短く済ませることができ、よって、信
勅性の向上をより顕著に図ることができる利点がある。

請求項（４）の発明では、上記請求項（１１，　（２１
又は（３）の発明において、開度固定手段（５２）によ
り、吐出管温度の過上昇時に膨張弁（７又は５）の開度
が全開値に固定されるので、吸入冷媒中の液冷媒量がよ
り急速に増大し、速やかに過熱状態が解消することにな
る。

（実施例） 以下、本発明の実施ｆｊ！Ｉについて、第３図以下の図
面に基づき説明する。

第３図は本発明の実施例に係る空気調和装置の全体構成
を示し、一台の室外ユニット（Ａ）に対して二台の室内
ユニット（Ｂ），　　（Ｃ）が並列に接続されたいわゆ
るマルチ形の構成をしている。

上記室外ユニット（Ａ）において、（１）は圧縮機、（
２）は該圧縮機（１）から吐出される吐出ガス中の油を
分離するための浦分離器、（３）は冷房運転時には図中
実線のごとく切換わり、暖房運転中は図中破線のごとく
切換わる四路切換弁、（４）はファン（４ａ）を付設し
、冷房運転時には凝縮器、暖房運転時には蒸発器となる
室外熱交換器、（５）は冷房運転時には冷媒流量を調節
し、暖房運転時には減圧機構として機能する室外電動膨
張弁、（６）は液冷媒を貯溜するレシーバ、（９）は吸
入冷媒中の液冷媒を分離して貯溜する液分離器としての
アキュムレータである。

上記室内ユニットＣＢ），　　（Ｃ）はいずれも同一構
成であって、冷房運転時には減圧機構としてき能し、暖
房運転時には冷媒流量を調節する室内電動膨張弁（７）
と、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器とな
る室内熱交換器（８）とが配置されている。

そして、上記各機器（１）〜（９）は、冷媒配管（１０
）により、冷媒の流通可能に接続されていて、室外空気
との熱交換により得た熱を室内空気に放出するヒートボ
ンブ作用を行う冷媒回路（１１）が構成されている。

ここで、上記圧縮機（１）は、アンローダ機構（１ａ）
により容量を２段階に制御されるものであって、圧縮機
（１）のバイパス路（１　０　ａ）には、圧縮機（１）
の停止時及びアンロード状態時に「開」となり、フルロ
ード状態時に「閉」となるアンローダ用電磁弁（１２）
と、キャピラリ（１３）とが介設されている。

また、装置には、センサ類が配．置されていて、（Ｔｈ
１）は吐出管（１　０　ｃ）に配置され、吐出管温度Ｔ
１を検出するための温度検出手段としての吐出管センサ
、（　Ｔ　ｈ２）は室外熱交換器（４）の空気吸込口に
配置され、外気温度を検出する外気温センサ、（Ｐｅ）
は吸入管（１．Ｏｄ）に配置され、低圧を検出する低圧
センサ、（Ｐｃ）は吐出管（１０ｃ）に配置され、高圧
を検出するための高圧センサ、（　Ｈ　ｐｓ）は高圧が
所定値以上に達する装置の異常時に作動して圧縮機（１
）の運転を強制的に停止させるための高圧圧力スイッチ
であって、上記各センサ類は、装置全体の運転を制御す
るコントローラ（図示せず）に接続されている。

そして、該コントローラにより、上記各センサの信号に
応じて、圧縮機（１）の運転容量、室内電動膨張弁（７
），　　（７）、室外電動膨張弁（５）の開度等を制御
するようになされている。　なお、図中、（１０ｂ）は
上記浦分離器（２）で分離した冷媒中の油を圧縮機（１
）に戻すための浦戻し管、（１４）は該油戻し管（１０
ｂ）に介設されたキャピラリチューブである。

装置の冷房運転時、吐出された冷媒は室外ハ交換器（４
）で凝縮された後、各室内ユニット（Ｂ）（Ｃ）の室内
熱交換器（８）．（８）で蒸発して圧縮機（１）に戻る
ように循環する。

また、暖房運転時には、各室内ユニット（Ｂ），（Ｃ）
の室内熱交換器（８），（８）で凝縮された後、室外ユ
ニット（Ａ）の室外熱交換器（４）で蒸発して圧縮機（
１）に戻るように循環する。

上記冷房又は暖房運転中における室外電動膨張弁（４）
の開度制御の内容について、第４図のフローチャートに
基づき説明するに、ステップＳｌで吐出管センサ（Ｔｈ
　）で検出した吐出管温度Ｔ２が所定値である第１設定
値α（例えば１２０℃程度の温度）よりも大きいか否か
を判別し、大きければ、冷媒の過熱運転の虞れがあると
判断して、ステップＳ２で室外電動膨張弁（５）を全開
（高容量値）に設定する。

次に、ステップＳ３で一定時間β（例えば５分間程度の
時間）が経過したか否かを判別して、経過していなけれ
ば、過熱運転の虞れが解消していないと判断して、ステ
ップＳ４でさらに吐出管温度Ｔ２が上記第１設定値αよ
りも低い第２設定値γ（例えば１１０℃程度の温度）よ
りも低くなったか否かを判別して、低くなければ上記ス
テップＳ３に戻り、一定時間βが経過するか第２設定値
γよりも低くなるまで待つ。

そして、上記ステップＳｔにおける判別で吐出管温度Ｔ
２が第１設定値α以下の場合、上記ステップＳ３におけ
る判別で一定時間βが経過した場合、又はステップＳ４
における判別で吐出管温度Ｔ２が第２設定値γよりも低
くなった場合には、過熱運転の虞れがないと判断して、
いずれもステップＳ５に進んで、通常暖房運転を行う。

上記フローにおいて、ステップＳ５により、蒸発器（８
又は４）における冷媒の過熱度に基づき膨張弁（７又は
５）の開度を制御する開度制御手段（５１）が構成され
、ステップＳ２により、上記吐出管センサ（温度検出手
段）　　（Ｔｈ１）の出力を受け、吐出管温度Ｔ２が第
１設定値（所定値）よりも高いときには、上記開度制御
手段（５１）による膨張弁（７又は５）の開度の制御を
強制的に停止させて、膨張弁（７又は５）の開度を全開
値（高開度値）に固定する開度固定手段（５２）が構成
されている。

また、ステップＳ３の判別において、上記開度固定手段
（５２）による開度固定時から一定時間βの経過後には
、開度固定手段（５２）による開度固定を解除して上記
開度制御手段（５１）による開度制御に復帰させるよう
にした第１復帰手段（５３Ａ）が構成され、ステップＳ
４の判別において、吐出管センサ（Ｔｈ１）の出力を受
け、吐出管温度Ｔ２が上記第１設定値（所定値）αより
も低い第２設定値（下限値）γ以下になったときには、
上記開度固定手段（５２）による開度固定を解除して上
記開度制御手段（５１）による開度制御に復帰させるよ
うにした第２復帰手段（５３Ｂ）が構成されている。

したがって、請求項（１）の発明では、開度制御手段（
５１）により、蒸発器（冷房運転時には室内熱交換器（
８）、暖房運転時には室外熱交換器（４））において、
過熱度が一定になるように膨張弁（冷房運転時には室内
電動膨張弁（７）、暖房運転時には室外電動膨張弁（５
））の開度が制御され、能力が適度に調節される。

その場合、蒸発器（８又は４）の熱交換量が増大して、
圧縮機（１）の容量制御では冷媒の過熱度を適度に調節
できない場合には、冷媒の過熱度が過上昇するいわゆる
過熱運転状態となって、吐出管温度Ｔ２が過上昇するこ
とにより、圧縮機（１）で焼付きが生じる虞れがあるが
、本発明では、吐出管センサ（　Ｔ　ｈ１）で検出され
る吐出管温度Ｔ２が第１設定値αよりも高いときには、
開度固定手段（５２）により、上記開度制御手段（５１
）による開度制御が強制停止され、膨張弁（７又は５）
の開度が全開値（高開度値）に固定されるので、湿り気
味の運転となってアキュムレータ（９）に液冷媒が多量
に貯溜され、吸入冷媒中のの過熱状態が解消することに
なる。

また、開度固定手段（５２）で膨張弁（７又は５）の開
度を固定した後一定時間βが経過したときには、復帰手
段（５２Ａ）により、開度固定手段（５２）による開度
固定が解除され、上記開度制御手段（５１）による膨張
弁（７又は５）の開度制御に復帰するよう制御されるの
で、過熱度が一定になり、アキュムレータ（９）に液冷
媒が溜り過ぎて液圧縮が生じるのが有効に防止され、よ
って、過熱運転を防止するために別途バイパス路や電磁
弁を設けることによるコストアップを招くことなく、信
頼性の向上を図ることができる。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明と同
様の開度制御手段（５１）及び開度固定手段（５２）に
よる作用が行われた後、吐出管温度Ｔ２が上記第１設定
値αよりも低い第２設定値γ以下になったときには、復
帰手段（５　３　Ｂ）により、ふたたび開度制御手段（
５１）による開度制御に復帰するよう制御され、よって
、上記請求項（１）の発明と同様に、コストアップを招
《ことなく、信頼性の向上を図ることができる。

請求項（３）の発明では、上記請求項（１）の発明と同
様の開度制御手段（５１）及び開度固定手段（５２）に
よる作用が行われた後、一定時間βが経過したとき、或
いは吐出管温度Ｔ２が第２設定値γ以下になったときに
は、第１復帰手段（５３Ａ）又は第２復帰手段（５　３
　Ｂ）により、開度固定手段（５２）による開度固定が
解除され、ふたたび開度制御手段（５１）による開度制
御に復帰するよう制御されるので、過熱運転を有効に防
止しながら、湿り気味の運転時間をより短く済ませるこ
とができ、よって、信頼性の向上をより顕著に図ること
ができる利点がある。

請求項（４）の発明では、上記請求項（１１．　（２）
又は（３）の発明において、開度固定手段（５２）によ
り、吐出管温度Ｔ２の過上昇時に膨張弁（７又は５）の
開度が全開値に固定されるので、吸入冷媒中の液冷媒量
がより急速に増大し、速やかに過熱状態が解消されるの
で、上記請求項（１），　（２）又は（３）の発明の効
果が加重的に得られる。

なお、本発明の冷凍装置に配置される圧縮機（１）は上
記実施例のようなアンローダ（１ａ）形のものに限定さ
れるものではないが、特に、インバータを備えず、アン
ローダだけで圧縮機（１）の容量を制御する場合、熱交
換器能力の調節をきめ細かに行うことができないため、
過熱運転を招きやすい。本発明は、そのような場合にも
、有効に過熱運転を防止でき、著効を発揮することがで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、冷
凍装置の蒸発器における過熱度を一定にするよう膨張弁
開度を制御しながら、吐出管温度が過上昇した場合、膨
張弁の過熱度一定制御を停止して、高開度値に固定する
とともに、開度の固定後一定時間経過時に開度固定を解
除してもとの過熱度一定制御に復帰させるようにしたの
で、過熱運転を有効に防止することができ、よって、過
熱運転防止のためのバイパス路や電磁弁を別途設けるこ
とによるコストアップを招くことなく、信頼性の向上を
図ることができる。

請求項（２）の発明によれば、冷凍装置の蒸発器におけ
る過熱度を一定にするよう膨張弁開度を制御しながら、
吐出管温度が過上昇した場合、膨張弁の過熱度一定制御
を停止して、高開度値に固定するとともに、吐出管温度
の過上昇状態が解消したときには開度固定を解除しても
との過熱度一定制御に復帰させるようにしたので、上記
請求項（１）の発明と同様に、コストアップを招くこと
なく、信頼性の向上を図ることができる。

請求項（３）の発明によれば、冷凍装置の蒸発器におけ
る過熱度を一定にするよう膨張弁開度を制御しながら、
吐出管温度が過上昇した場合、膨張弁の過熱度一定制御
を停止して、高開度値に固定するとともに、開度の固定
後一定時間経過時又は吐出管温度の過上昇状態が解消し
たときに開度固定を解除してもとの過熱度一定制御に復
帰させるようにしたので、より顕著に信頼性の向上効果
を得ることができる。

請求項（４）の発明によれば、上記請求項（１）．　（
２）又は（３）の発明において、膨張弁の開度を固定す
る高開度値を全開値としたので、それらの発明の効果を
加重的に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項（１）及び（′２Ｊの発明の構成を示す
ブロック図、第２図は請求項（３）の発明の構成を示す
ブロック図である。第３図以下は本発明の実施例を示し
、第３図は冷凍装置の全体構成を示す冷媒配管系統図、
第４図は制御内容を示すフローチャート図である。 １・・・　圧縮機 ４　　室外熱交換器 （凝縮器又は蒸発器） ５　　室外電動膨張弁 ７　　室内電動膨張弁 Ｔｈｌ 室外熱交換器 （蒸発器又は凝縮器） アキュムレータ （液分離器） 開度制御手段 開度固定手段 復帰手段 吐出管センサ （温度検出手段） 第４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　圧縮機（１）、凝縮器（４又は８）、開度の調
   節可能な膨張弁（７又は５）、蒸発器（８又は４）及び
   吸入冷媒中の液冷媒を分離する液分離器（９）を順次接
   続してなる冷媒回路（１１）を備え、かつ上記蒸発器（
   ８又は４）における冷媒の過熱度に基づき上記膨張弁（
   ７又は５）の開度を制御する開度制御手段（５１）を備
   えた冷凍装置の運転制御装置であって、 吐出管温度を検出する温度検出手段（Ｔｈ１）と、該温
   度検出手段（Ｔｈ１）の出力を受け、吐出管温度が所定
   値よりも高いときには、上記開度制御手段（５１）によ
   る膨張弁（７又は５）の開度制御を強制的に停止させて
   、膨張弁（７又は５）の開度を高開度値に固定する開度
   固定手段（５２）と、該開度固定手段（５２）による開
   度固定時から一定時問経過後には開度固定手段（５２）
   による開度固定を解除して開度制御手段（５１）による
   開度制御に復帰させる復帰手段（５３Ａ）とを備えたこ
   とを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
2. （２）　圧縮機（１）、凝縮器（４又は８）、開度の調
   節可能な膨張弁（７又は５）、蒸発器及び吸入冷媒中の
   液冷媒を分離する液分離器（９）を順次接続してなる冷
   媒回路（１１）を備え、かつ上記蒸発器（８又は４）に
   おける冷媒の過熱度に基づき上記膨張弁（７又は５）の
   開度を制御する開度制御手段（５１）を備えた冷凍装置
   の運転制御装置であって、 吐出管温度を検出する温度検出手段（Ｔｈ１）と、該温
   度検出手段（Ｔｈ１）の出力を受け、吐出管温度が所定
   値よりも高いときには、上記開度制御手段（５１）によ
   る膨張弁（７又は５）の開度制御を強制的に停止させて
   膨張弁（７又は５）の開度を高開度値に固定する開度固
   定手段（５２）と、上記温度検出手段（Ｔｈ１）の出力
   を受け、吐出管温度が上記所定値よりも低い下限値以下
   になったときには、上記開度固定手段（５２）による開
   度固定を解除して開度制御手段（５１）による開度制御
   に復帰させる復帰手段（５３Ｂ）とを備えたことを特徴
   とする冷凍装置の運転制御装置。
3. （３）　圧縮機（１）、凝縮器（４又は８）、開度の調
   節可能な膨張弁（７又は５）、蒸発器（８又は４）及び
   吸入冷媒中の液冷媒を分離する液分離器（９）を順次接
   続してなる冷媒回路（１１）を備え、かつ上記蒸発器（
   ８又は４）における冷媒の過熱度に基づき上記膨張弁（
   ７又は５）の開度を制御する開度制御手段（５１）を備
   えた冷凍装置の運転制御装置であって、 吐出管温度を検出する温度検出手段（Ｔｈ１）と、該温
   度検出手段（Ｔｈ１）の出力を受け、吐出管温度が所定
   値よりも高いときには、上記開度制御手段（５１）によ
   る膨張弁（７又は５）の開度制御を強制的に停止させて
   膨張弁（７又は５）の開度を高開度値に固定する開度固
   定手段（５２）と、該開度固定手段（５２）による開度
   固定時から一定時間経過後には、開度固定手段（５２）
   による開度固定を解除して上記開度制御手段（５１）に
   よる開度制御に復帰させる第１復帰手段（５３Ａ）と、
   上記温度検出手段（Ｔｈ１）の出力を受け、吐出管温度
   が上記所定値よりも低い所定の下限値以下になったとき
   には、上記開度固定手段（５２）による開度固定を解除
   して上記開度制御手段（５１）による開度制御に復帰さ
   せる第２復帰手段（５３Ｂ）とを備えたことを特徴とす
   る冷凍装置の運転制御装置。
4. （４）　開度固定手段（５２Ａ又は５２Ｂ）により固定
   される膨張弁（７又は５）の高開度値は全開値であるこ
   とを特徴とする請求項（１），（２）又は（３）記載の
   冷凍装置の運転制御装置。