JPH025311Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ この考案は、電動式膨脹弁を用いて冷凍サイク
ルを構成してなる冷凍サイクル装置の改良に関す
る。

［考案の技術的背景とその問題点］ 近時、冷凍サイクル装置にあつては、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脹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、コンデンサーとエバポレーターとの間
に電動式膨脹弁を配してなるもので、通常、電動
式膨脹弁の制御としては、電気信号を媒体として
制御部を通じエバポレーター側の温度差（エバポ
レーターの温度と圧縮機の吸込側温度との差）に
よる開度の変更制御、いわゆるスーパーヒートに
よる制御が採られている。

ところが、電動式膨脹弁は、温度変化に対し応
答性がきわめて良いことから、ステツプ的な開度
変更後、その開度に対してサイクルが安定する前
に再度開度の変更を判定して開度変更してしまう
といつた誤判定が伴なう。このような誤判定によ
り無意味な開度変更が続くと、過状な開度操作と
なつて、第１図に示すように、圧縮機の吸込側ａ
およびエバポレーターｂの温度が大幅に変動し
て、多量の液戻りやスーパーヒートの大幅な変動
をきたして、能力ロスを生じる問題があつた。

［考案の目的］ この考案は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、電動式膨脹弁の誤
判定によるサイクルの変動を防止して、能力ロス
のない冷凍サイクル運転を得ることができる冷凍
サイクル装置を提供することにある。

［考案の概要］ この考案は、エバポレーター側の温度差を検出
する温度検出手段と、この温度差によりスーパー
ヒート量を検出するスーパーヒート検出手段と、
前記電動式膨脹弁の開度変更後の一定時間経過し
た冷凍サイクルが安定したか否かを判断するサイ
クル安定判断手段と、前記安定した冷凍サイクル
の判断を受けて、前記スーパーヒート検出手段か
ら検出される安定時のスーパーヒート量に応じと
前記電動式膨脹弁の開度を設定する弁開度設定手
段とを設けて、電動式膨脹弁の変動域での変更動
作を回避し、能力ロスのない冷凍サイクル運転を
得ようとするものである。

［考案の実施例］ 以下、この考案を図面に示す一実施例にもとづ
いて説明する。第２図はこの考案の一実施例を示
し。図中１は能力可変形の圧縮機、２はコンデン
サー、３はエバポレーターである。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
コンデンサー２とエバポレーター３との間には、
電動式膨脹弁５が設けられ、冷凍サイクル６を構
成している。

一方、図中７はマイクロコンピユータで構成さ
れた制御部である。制御部７には、第４図に示さ
れるように温度差検出手段２０（温度差検出回路
よりなる）、スーパーヒート検出手段２１（スー
パーヒート検出回路からなる）、サイクル安定判
断手段２２（判断回路からなる）、弁開度設定手
段２３（設定回路からなる）が内蔵されている。
この制御部７の出力側は電動式膨脹弁５に接続さ
れる。また制御部７の入力側は、エバポレーター
３に設けた温度センサー８および圧縮機１の吸込
側に設けた温度センサー９にそれぞれ接続されて
いて、制御部７にエバポレーター３側の温度を入
力できるようにしている。そして、温度差検出手
段２０にて、温度センサー８，９から入力される
温度の差を検出するようにしている。またスーパ
ーヒート検出手段２１は、その得られる温度差に
よりスーパーヒート量を検出するようにしてい
る。そして、サイクル安定判断手段２２および弁
開度設定手段２３により、電動式膨脹弁５の開度
を、上記検出されるスーパーヒート量が逐次目的
の設定値となるよう変更するようにしている。す
なわち、サイクル安定判断手段２２は、電動式膨
脹弁５の開度が変更後、その開度を冷凍サイクル
が安定するまでの一定時間（通常、30〜90秒）、
維持する。そして、さらにサイクル安定判断手段
２２は、その一定時間経過後、例えば２度におけ
る圧縮機１の吸込側の温度およびエバポレータ３
の温度の検出から、それぞれスーパーヒート量を
測定し、両スーパーヒート量の比較からサイクル
が安定したか否かを判断するようにしている。そ
して、冷凍サイクルが安定したと判断すると、弁
開度設定手段２３により、上記温度を測定したと
きのスーパーヒート量と設定されたスーパーヒー
ト量との差を演算し、開度変更が必要であるか否
かを判断して、必要ならば電動式膨脹弁５に、そ
の差に応じた弁開度設定信号を出力するようにし
ている。

他方、電動式膨脹弁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つの入出管
１０ａ，１０ｂを弁ポート部１１を介して連通し
た弁本体１２を設け、この弁本体１２内にダイヤ
フラム１３で弁ポート部１１に対し開閉自在に支
持された弁棒１４を内装するとともに、弁本体１
２の頭部に、ボール１５ｂ、進退自在に螺合され
たドライバー１５ｃ、弁棒１４を進退動作させる
ステツピングモータ１５を順に設けて構成される
ものが採用され、制御部７から信号が出力される
ことにより、ステツピングモータ１５の出力軸１
５ａのステツピング回転でドライバー１５ｃおよ
びボール１５ｂを進退動させて、ダイヤフラム１
３、弁棒１４を通じ弁ポート部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
になつている。

つぎにこのように構成された冷凍サイクル装置
の作用について説明する。

まず、制御部７に接続された操作部２４を操作
する。これにより、圧縮機１が運転し、冷凍がコ
ンデンサー２、電動式膨脹弁５、エバポレーター
３を循環する冷却サイクルが形成される。そし
て、このサイクルは制御部７に設定されたスーパ
ーヒート量にもとづき、各種負荷条件を電動式膨
脹弁５の開度変更動作で満たしながら行なわれ
る。そして、この電動式膨脹弁５の動作状況が第
６図に示すフローチヤートで表わされている。

すなわち、今、設定されたスーパーヒート量
SH₀と、現在のエバポレーター３と圧縮機１の吸
込側温度との温度差で得られたスーパーヒート量
との差に応じた開度変更信号ΔSHを制御部７か
ら電動式膨脹弁５へ出力する。これにより、ステ
ツピングモータ１５はステツピング回転して開度
を変更することになる。この電動式膨脹弁５の開
度変更により、圧縮機１の吸込側温度およびエバ
ポレーター３の温度はたとえば第５図のＡで示す
ように変動を始めることになる。従来では、この
変動域、特にスーパーヒート量が変わらない部分
A₁をもつて、設定されたスーパーヒート量と比
較してスーパーヒートの誤判定をなし、これによ
り電動式膨脹弁５における過状な再度の開度変更
が余儀なくされ、冷凍サイクル運転の大幅な変動
をきたして能力ロスをきたした。

しかしながら、この考案では、そのようなこと
はない。すなわち、この考案によると、開度変更
後、サイクル安定判断手段２２によつて30〜90秒
の一定時間の間、その変更した電動式膨脹弁５の
開度を維持していく。ついで、その後、スーパー
ヒート検出手段２１で、時間をおいた、エバポレ
ーター３と按圧縮機１の吸込側温度の２度の温度
差の検出によつて得られた２回のスーパーヒート
量SH₁，SH₂の検出が行なわれていく。そして、
両スーパーヒート量SH₁，SH₂がサイクル安定判
断手段２２で比較され、サイクルが安定したか、
否かの判断がなされていく。そして、安定（SH₁
＝SH₂）と判断されると、弁開度設定手段２３に
より、そのときのスーパーヒート量、たとえばス
ーパーヒート量SH₂と、設定されたスーパーヒー
ト量SH₀との差ΔSHが演算されていく。これに
より、再度の開度変更が必要か、否かを判断して
いく。そして、差ΔSHに応じて電動式膨脹弁４
の開度を制御していく。かくして、電動式膨脹弁
４の変動域での変更動作は回避され、電動式膨脹
弁４は常に安定なサイクル状態で制御される。

したがつて、スーパーヒートの大幅な変動は回
避され、安定した冷凍サイクル運転を得ることが
でき、能力ロスのない運転を達成して、省エネル
ギー化を図ることができる。しかも、冷凍サイク
ルの安定によつて大幅な液戻りがなくなるので、
圧縮機１の信頼性を向上させることができる。そ
のうえ、開度変更が無意味に頻繁に行なわれるこ
とがないので、電動式膨脹弁４の消費電力を低減
することができる利点がある。

［考案の効果］ 以上説明したようにこの考案によれば、電動式
膨脹弁の変動域での変更動作は回避され、安定し
た冷凍サイクル運転を得ることができる。

したがつて、能力ロスのない運転を達成するこ
とができ、省エネルギー化を図ることができる。
しかも、安定した冷凍サイクルによつて大幅な液
戻りがなくなるので、圧縮機の信頼性の向上に大
で、また無意味な開度変更がなくなるので、電動
式膨脹弁の消費電力を低減することができるとい
つた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷凍サイクル装置の電動式膨脹
弁を用いた冷凍サイクルの変動状況を示す線図、
第２図はこの考案の一実施例の冷凍サイクル装置
を示す構成図、第３図はその電動式膨脹弁を示す
断面図、第４図は制御回路を示すブロツク図、第
５図は電動式膨脹弁の応答状況を示す線図、第６
図は電動式膨脹弁の制御推移を示すフローチヤー
ト図である。 ２……コンデンサー、３……エバポレーター、
５……電動式膨脹弁、６……冷凍サイクル、２０
……温度差検出手段、２１……スーパーヒート検
出手段、２２……サイクル安定判断手段、２３…
…弁開度設定手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コンデンサーとエバポレーターとの間に電動式
   膨脹弁を配して構成された冷凍サイクルを設け、
   この冷凍サイクルの電動式膨脹弁をエバポレータ
   ー側の温度差にもとづきその開度を変更する冷凍
   サイクル装置において、エバポレーター側の温度
   差を検出する温度差検出手段と、この温度差によ
   りスーパーヒート量を検出するスーパーヒート検
   出手段と、前記電動式膨脹弁の開度変更後の一定
   時間経過した冷凍サイクルが安定したか否かを判
   断するサイクル安定判断手段と、前記安定した冷
   凍サイクルの判断を受けて、スーパーヒート検出
   手段から検出される前記冷凍サイクルが安定した
   ときのスーパーヒート量に応じて前記電動式膨脹
   弁の開度を設定する弁開度設定手段とを具備する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。