JPH0263150B2

JPH0263150B2 -

Info

Publication number: JPH0263150B2
Application number: JP4074185A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Iwata; Kazuyuki Iguchi; Kenzo Watanabe
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1985-02-28
Publication date: 1990-12-27
Also published as: JPS61202056A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電動式の膨張弁を備えた冷凍機、詳し
くは蒸発器の入口側に設ける開度調整可能な電動
式膨張弁と、前記蒸発器の出口側の冷媒の過熱度
を検出する過熱度検出手段と、該検出手段の信号
を基に前記出口側冷媒の過熱度が設定過熱度にな
るように前記膨張弁の弁開度を制御する制御手段
とを設けた電動式の膨張弁を備えた冷凍機に関す
る。

（従来技術）一般に冷凍機においては、蒸発器の入口側の液
管に開度を調節可能とした膨張弁、例えば感温式
膨張弁を設け、この膨張弁の開度を調節すること
により前記吸入ガス冷媒の過熱度を制御するよう
にしている。

一方、本出願人は、先に、このような冷凍機に
おいて、前記膨張弁として電動式の膨張弁を用い
たものを特願昭58−242768号において提案してい
る。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、前記冷凍機に封入する冷媒量が多す
ぎたり、前記蒸発器に付設するフアンが故障して
能力が低下し、または、停止した場合等には、前
記蒸発器出口側のガス冷媒が極端な湿り状態とな
る（以下、異常湿りという）ので、前記膨張弁が
極めて小さな開度に調節されるが、この状態で運
転が継続されると、極端な低圧運転やポンプダウ
ン運転になり、能力がダウンするばかりでなく、
故障の原因にもなる問題があつた。

しかして、第１番目の発明の目的は、吸入ガス
冷媒が異常湿りになると前記膨張弁の弁開度が極
端に小さくなることに着目して、前記膨張弁の弁
開度を基に前記吸入ガス冷媒の異常湿りを検出で
きるようにする点にある。

また、第２番目の発明の目的は、第１番目の発
明の目的に加え、前記冷凍機への封入冷媒量の不
足などの原因により、前記吸入ガス冷媒の過熱度
が異常に高くなつた場合（いわゆるガス欠運転）
には、前記膨張弁EVの弁開度が極端に大きく調
節されることに着目して、前記膨張弁EVの弁開
度を基に、前記吸入ガス冷媒の異常湿りのみなら
ず異常乾きも同時に検出できるようにする点にあ
る。

（問題点を解決するための手段）しかして、本発明の構成を第１，２，３図に基
づいて説明すると、第１番目の発明は（第１，３
図参照）、蒸発器２の入口側に設ける開度調整可
能な電動式の膨張弁EVと、前記蒸発器２の出口
側の冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と、
該検出手段の信号を基に前記出口側冷媒の過熱度
が設定過熱度になるように前記膨張弁EVの弁開
度を制御する制御手段とを備えた冷凍機におい
て、前記電動式の膨張弁EVの弁開度を検出する弁
開度検出手段と、該検出手段の信号を基に、前記膨張弁EVの弁
開度が設定下限値以下となることにより、前記冷
媒の異常湿りを判定する異常湿り判定手段と、該手段の出力を受けて異常信号を出力する異常
信号出力手段とを設けたのである。

また、第２番目の発明は（第２，３図参照）、前記電動式の膨張弁EVの弁開度を検出する弁
開度検出手段と、前記検出手段の信号を基に、前記膨張弁EVの
弁開度が設定下限値以下になることにより、前記
冷媒の異常湿りを判定する異常湿り判定手段と、前記膨張弁EVの弁開度が設定上限値以下にな
ることにより、前記冷媒の異常過熱を判定する異
常乾き判定手段と、これら各判定手段の出力を受けてそれぞれ異常
信号を出力する異常信号出力手段とを設けるごとくしたのである。

（作用）第１発明によれば、冷凍機への冷媒の過充填や
室内側のフアンのロツク等により、吸入ガス冷媒
が異常湿りになると、前記制御手段により前記膨
張弁EVの弁開度が極端な小開度に調節されてい
くが、このとき前記開度が前記設定下限値以下に
なると、前記判定手段が異常湿りを判定し、前記
異常信号出力手段により異常信号が出力されるの
で、異常湿りの運転状態を確実に検出できるので
ある。

また、第２発明によれば、第１発明と同様に、
前記吸入ガス冷媒の異常湿りを検出できると共
に、冷媒の充填量不足等の原因により、前記吸入
ガス冷媒が異常乾きになつて、前記膨張弁EVの
弁開度が前記設定上限開度以上に調節されると、
前記異常乾き判定手段が異常乾きを判定し、前記
異常信号出力手段が異常信号を出力するのであ
る。かくして、異常乾き状態も確実に検出できる
のである。

（実施例）第３図に示したものは、本発明に係る冷凍機を
暖房装置に適用したもので、室外ユニツトＡに、
圧縮機１、蒸発器として作用する熱源側熱交換器
２及び吸入ガスの過熱度を制御する電動式の膨張
弁（以下、電動弁という）EVを順次接続した回
路を設ける一方、室内ユニツトＢに凝縮器として作用する利用側
熱交換器３を配設して、これら室外ユニツトＡと
室内ユニツトＢとを連絡配管Ｃで接続し、冷媒を
実線矢印で示すごとく循環させるごとくしてい
る。

また、前記各熱交換器２，３はいづれも対空気
式のもので、それぞれフアンF₁，F₂を付設して
いる。

尚、４は受液器、５はアキユムレータである。

また、前記電動弁EVの弁開度制御は次のごと
くしている。

即ち、前記熱源側熱交換器２と前記圧縮機１と
を連絡する吸入ガス管６に、吸入ガス冷媒の温度
を検出する第１温度検出器７を付設する一方、前
記受液器４と前記吸入ガス管６とを、キヤピラリ
ーチユーブ８をもつ検出回路９で接続し、該検出
回路９における前記チユーブ８の出口側に蒸発圧
力相当飽和温度を検出する第２温度検出器１０を
設けて、これら検出器７，１０の検出温度を基
に、後記するマイクロコンピユータで過熱度を演
算し、この演算結果に基づいて前記電動弁EVの
弁開度を制御するようにしている。

尚、本実施例においては、前記電動弁EVの過
熱度制御を行う制御手段は前記した如くマイクロ
コンピユータを用いて構成している。

以下、このマイクロコンピユータを用いた前記
冷凍機の制御回路を第４図に基づいて説明する。

前記マイクロコンピユータ１１は通常のもの
で、中央演算処理装置１２とROM、RAMとか
ら成るメモリ１３とからなり、入力側にＡ／Ｄ変
換器１４を介して前記第１、第２温度検出器７，
１０を接続すると共に、運転スイツチ１５、及び
室内サーモスタツト１６を接続している。また、
出力側には、前記電動弁EVと前記圧縮機１の駆
動用モータＭと前記室内側のフアンF₁とをそれ
ぞれ駆動回路１７，１８，３５を介して接続して
いる。

以上のごとく構成する冷凍機において、吸入ガ
ス冷媒が異常湿りになつた時に対応する前記電動
弁EVの弁開度、及び、前記吸入ガス冷媒が異常
乾きとなつた時に対応する前記電動弁EVの弁開
度を実験的に求めておいて、これらの対応する弁
開度をそれぞれ設定下限値、設定上限値とし、予
め前記メモリ１３に記憶させておくのである。

更に、前記電動弁EVの弁開度を検出する弁開
度検出手段を設けると共に、該検出手段の信号を基に、前記電動弁EVの弁
開度が設定下限値以下になることにより、前記冷
媒の異常湿りを判定する異常湿り判定手段と、同じく前記検出手段の信号を基に、前記電動弁
EVの弁開度が設定上限値以上になることにより、
前記冷媒の異常乾き（ガス欠運転）を判定する異
常乾き検出手段とを設け、かつ、前記各検出手段の出力を受けてそれぞれ異常信
号を出力する異常信号出力手段を設けるのである。

これら各手段はいずれも前記マイクロコンピユ
ータを用いて達成するものである。

以下、前記コンピユータ１１に組込むプログラ
ムを第５図のフローチヤートを基に説明し、あわ
せて前記冷凍機の作用も同時に説明する。

電源を投入すると、前記電動弁EVが閉鎖され、
該弁EVの弁開度のゼロ点調節が行われる（ステ
ツプ100、以下、ステツプの語を略す）。

次に、室内側の運転スイツチ１５、サーモスタ
ツト１６の信号を読み取り（101）、運転か、停止
を判断する（102）。

前記運転スイツチ１５、サーモスタツト１６が
共にオン信号を出力していれば、さらに、運転開
始か、継続運転かを判断し（103）、運転開始であ
れば、前記電動弁EVの弁開度を予め定めておい
た初期開度に設定し（104）、圧縮機１を駆動する
（105）。そして、３分間、前記電動弁EVを前記初
期弁開度に保持させたまま運転を継続する
（106）。

一方、ステツプ（103）において、継続運転で
あれば、前記ステツプ（104、105）を飛ばしてス
テツプ（106）に進む。

そして、ステツプ（106）において３分の経過
が判定されると前記各温度検出器７，１０から吸
入ガス冷媒の温度、蒸発圧力相当飽和温度をそれ
ぞれ読み取り、これらの温度を基に過熱度を算出
する（107）。更に、この過熱度を基に前記電動弁
EVの変更弁開度を算出する（108）。

そして、この算出された電動弁EVの変更弁開
度と、予めメモリ１３に記憶しておいた前記設定
下限値とを比較する（109）。

前記電動弁EVの弁開度が前記設定下限値以下
であれば、異常湿りを判定して、異常信号を出力
し（110）、前記圧縮機１を止め、運転を停止する
のである（111）。

一方、ステツプ（109）の比較で、前記弁開度
が前記設定下限値より大であつた場合には、更
に、前記変更弁開度と、前記メモリ１３に記憶さ
せておいた前記設定上限値とを比較し（112）、前
記変更弁開度が前記設定上限値以上であれば、異
常乾きであることを判定して、異常信号を出力し
（110）、前記圧縮機１を止め、運転を停止するの
である（111）。また、前記ステツプ（112）の比
較により、前記弁開度が前記設定上限未満である
と判定された場合は、前記ステツプ（108）で算
出された弁開度に基づいて前記電動弁EVを調節
するのである（113）。この後再びステツプ（101）
に復帰するのである。

（第２実施例）第６図〜第８図に示したものは、本発明の冷凍
機をマルチ形の冷暖房装置に適用したものであ
る。

第６図に基づいて冷媒回路の基本的な構成を説
明すると、圧縮機１、四路切換弁２１、熱源側熱
交換器２及び液側主管２２と、この液側主管２２
から分岐する複数の液側支管２３、ガス側主管２
４とこのガス側主管２４から分岐する複数のガス
側支管２５とを備えた１台の室外ユニツトＡと、
利用側熱交換器３とフアンF₁とを備え、複数の
連絡配管Ｃを介して前記液側支管２３とガス側支
管２５との間に並列的に接続する複数台の室内ユ
ニツトＢとから成るもので、前記四路切換弁２１
の切換えにより冷暖房可能としたものである
（尚、第６図において実線矢印は暖房運転、破線
矢印は冷房運転を示している。）。

そして、第６図に示したものは、以上の如く構
成する冷凍機において、前記液側支管２３に第１
電動弁EV₁〜EV₃をそれぞれ介装すると共に、前
記液側主管２２に、第２電動弁EV₄を介装して、
前記第１電動弁EV₁〜EV₃と前記第２電動弁EV₄
との間の液側主管２２に受液器４を介装するので
ある。尚、２６はドライヤである。

前記第１電動弁EV₁〜EV₃は、暖房運転時に、
各利用側熱交換器３の出口側の高圧液冷媒の過冷
却度を、また、冷房運転時は吸入ガス冷媒の過熱
度を調節する膨張弁として作用させるものであ
る。

同様に、前記第２電動弁EV₄は暖房運転時に、
前記吸入ガス冷媒の過熱度を、また、冷房運転時
には、高圧液冷媒の過冷却度を調節する膨張弁と
して作用させるものである。

また、前記第１、第２電動弁EV₁〜EV₄は、主
として一つのパルスで一定角度回転するパルスモ
ータを用い、マイクロコンピユータより出力され
る発信パルス数により弁開度を調整できるように
構成している。

ここで本発明の構成と本実施例における構成と
の対応関係を説明しておくと、暖房運転時におい
ては、前記熱源側熱交換器２が本発明における蒸
発器に対応し、また、前記第２電動弁EV₄が本発
明における過熱度制御用の膨張弁EVに対応して
いる。

同様に、冷房運転時においては、前記利用側熱
交換器３が本発明における蒸発器に対応し、ま
た、前記第１電動弁EV₁〜₃が過熱度制御用の膨
張弁EVとして対応している。

以下、暖房運転時に限定して説明する。

前記第２電動弁EV₄による過熱度制御は第１実
施例と同じであつて、吸入ガス管６及び前記検出
回路９に付設する第１、第２温度検出器７，１０
の出力を基にマイクロコンピユータで過熱度を算
出し、計算結果に基づいて前記第２膨張弁EV₄の
弁開度を制御するようにしている。

また、第１電動弁EV₁〜₃の弁開度の制御は、
高圧液冷媒の過冷却度を直接検出して行なうので
はなく、室内ユニツトＢの運転台数に対応した弁
開度に初期設定し（例えば１室運転においては
150パルスとし、２室運転では100パルスとし、更
に３室運転では70パルス）、その後に、各液側支
管２３に付設する各第３温度検出器２７で各高圧
液冷媒の温度を検出して、これらの検出値が等し
くなるように前記各電動弁EV₁〜₃の弁開度を再
調節するようにしている。この再調整は主とし
て、各利用側熱交換器３間での冷媒の偏流を防止
するためである。

しかして、上記以外の点における、第２実施例
と第１実施例との運転制御に係る構成の相違点は
以下の通りである（暖房運転時）。

第１実施例においては、前記電動弁EV（本実施
例における第２電動弁EV₄）の弁開度が設定下限
値以下になつて、異常湿り判定手段が異常湿りを
判定すると直ちに異常信号を出力するようにして
いたが、本実施例においては、前記判定手段が異
常湿りを判定しても、直ちに異常信号を出力する
ことなく、詳しくは後記するごとく、一旦、前記
第１電動弁EV₁〜₃を閉じ方向に制御して、前記
利用側熱交換器３に液冷媒を積極的に貯留させる
ようにして吸入ガス冷媒の過熱度の上昇を促進
し、それでも異常湿りの状態が継続した場合にの
み異常信号を出力させるようにしている。

尚、前記マイクロコンピユータを用いた制御回
路も第１実施例と基本的に同じであつて、相違す
る主な点は、前記コンピーユータ１１の入力側に
第３温度検出器２７が追加接続され、出力側にマ
ルチプレクサー２８を介して前記第１、第２電動
弁EV₁〜₄が駆動回路１７，３１〜３３と共に接
続され、また、前記四路切換弁２１が駆動回路３
４と共に接続されている点である。

以下、前記マイクロコンピユータに組込むプロ
グラムを、第８図に示すフローチヤートに基づい
て説明する（暖房運転）。

ステツプ（100）からステツプ（106）までは、
第１実施例と基本的に同様であるから説明を省略
する。

ステツプ（107）で前記第１〜第３温度検出器
７，１０，２７の出力に基づいて、吸入ガス冷媒
の過熱度を算出すると共に、前記各液側支管２３
を流通する高圧液冷媒温度の平均値と、この平均
値に対する各検出温度の偏差値を算出する。

更に、前記過熱度及び前記偏差値を基に、前記
各電動弁EV₁〜₄の変更弁開度を算出する（ステ
ツプ108）。

そして、まず、前記第２電動弁EV₄の弁開度が
設定下限値以下であるか、否かを判定する
（109）。

以下であれば、更に、前記変更弁開度の補正量
がマイナスか否かを判定して（120）、マイナスで
あれば、まず前記第１電動弁EV₁〜₃をマイナス
５パルス分閉側に調節する（121）。（以下、吸入
ガス冷媒が異常湿りの状態が継続しているものと
して説明する。）斯くすると、前記利用側熱交換
器３への液冷媒の貯留が促進される。

この時、前記第１電動弁EV₁〜₃の弁開度が下
限値に達したか否かを判定し（122）、下限値に達
していれば、カウンターに１加算する（123）。
尚、達していなければ前記カウンターをリセツト
し（124）、ステツプ（101）に復帰する。

更に、ステツプ（123）により１加算した場合
は、更に、前記カウンターのカウント数が５に達
したか否かを判定し（125）、してなければ再びス
テツプ（101）に戻つてこれらのルーチンを繰り
返す。

尚、このルーチンの繰返しの間に、ステツプ
（121）での前記第１電動弁EV₁〜₃の閉操作によ
り、前記利用側熱交換器３に貯留される冷媒量が
増大し、このため吸入ガス冷媒の過熱度が上昇し
て、前記第４電動弁EV₄の弁開度が前記設定下限
値より大になると、前記ステツプ（109）から後
記するステツプ（128）に進む。

しかして、ステツプ（120）（122）で共に
“Yes”と判断され、前記ステツプ（125）で前
記カウンターのカウントが５に達したことが判定
されると、異常信号が出力され（126）、前記圧縮
機１が止められて、運転が停止される。

また、前記ステツプ（120）で前記第２電動弁
EV₄の変更弁開度の補正量がプラスと判定された
場合には、前記第４電動弁EV₄の弁開度を前記変
更弁開度に調節し（127）、ステツプ（101）に復
帰する。

次に、吸入ガス冷媒が異常乾きになつた場合を
説明すると、ステツプ（109）で第４電動弁EV₄
の変更弁開度が前記設定下限値以下であると判定
されると、更に、前記変更弁開度が設定上限値と
比較される（128）。

前記弁開度が前記上限値以上であり、しかも、
前記変更弁開度の補正量がプラスであれば
（129）、前記第１電動弁EV₁〜₃がプラス５パルス
分開方向に調節される（130）。

この時、前記第１電動弁EV₁〜₃の弁開度を判
定し（131）、上限値に達していれば、異常湿りの
場合と同様にカウンターを１加算し（132）、更
に、そのカウント数を判定して（133）、５未満で
あれば再びステツプ（101）に復帰する。

尚、ステツプ（130）において前記第１電動弁
EV₁〜₃が開側に調節されると、前記利用側熱交
換器３に帯溜していた液冷媒が積極的に排出され
るので、吸入ガス冷媒は湿り側に補正される。こ
の結果、前記ルーチンの繰返しの間に前記第１電
動弁EV₁〜₃の変更弁開度が前記設定上限値以下
になれば、ステツプ（128）で“No”と判断され
前記ステツプ（127）へと進む。

また、前記ステツプ（131）において、前記第
１〜３電動弁EV₁〜₃の弁開度が上限値未満であ
れば前記カウンターをリセツトして前記ステツプ
（101）に復帰し、このルーチンを繰り返すのであ
る。

一方、ステツプ（133）でカウントが５に達し
たと判定されれば、異常信号が出力され（134）
運転が停止される。尚、前記ステツプ（129）に
おいて、第４電動弁EV₄の前記変更弁開度の補正
量がマイナスであつた場合も、前記ステツプ
（127）に進み前記第４電動弁EV₄を前記変更弁開
度に調節するのである。

また、前記変更弁開度が前記設定上限値及び下
限値の間であれば、ステツプ（128）で“NO”
即ち、吸入ガス冷媒の状態が異常湿りでも、異常
乾きでもないと判断され、直ちにステツプ（127）
に進み、前記第４電動弁EV₄を前記変更弁開度に
調節するのである。

（発明の効果）以上のごとく、第１番目の本発明は、前記電動
式の膨張弁EVの弁開度を検出する弁開度検出手
段と、該検出手段の信号を基に、前記膨張弁EVの弁
開度が設定下限値以下になることにより、前記冷
媒の異常湿りを判定する異常湿り判定手段と、該手段の出力を受けて異常信号を出力する異常
信号出力手段とを設けたから、吸入ガス冷媒の異常湿りを確実に検出でき、こ
の結果、前記異常湿り状態で運転が継続され、極
端な低圧状態での運転や、ポンプダウン運転が行
われるのを未然に防止することが可能となるので
ある。

また、第２番目の発明によれば、第１発明の構
成に加えて前記膨張弁EVの弁開度が設定上限値
以上になることにより、前記冷媒の異常過熱を判
定する異常乾き判定手段を設けたから、第１番目
の発明と同様な効果を達成できるばかりでなく、
吸入ガス冷媒が異常乾きの状態（ガス欠運転）と
なつた場合にも、この異常状態を検出できるので
あり、ガス欠運転による機器、例えば圧縮機モー
タＭの損傷等を未然に防止できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は第１発明、第２発明のクレーム対
応図、第３〜５図は第１、２本発明に係る第１実
施例の説明図で、第３図は冷媒回路図、第４図は
電気回路図、第５図は運転に係るフローチヤー
ト、第６〜第８図は第１、第２本発明に係る第２
実施例の説明図で、第６図は冷媒回路図、第７図
は電気回路図、第８図は運転に係るフローチヤー
トである。２……熱源側熱交換器（暖房運転時本発明の蒸
発器として作用）、EV……電動弁（膨張弁）、
EV₁〜₃……第１電動弁、EV₄……第２電動弁
（暖房運転時本発明の膨張弁として作用）。

Claims

【特許請求の範囲】１蒸発器２の入口側に設ける開度調整可能な電
動式の膨張弁EVと、前記蒸発器２の出口側の冷
媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と、該検出
手段の信号を基に前記出口側冷媒の過熱度が設定
過熱度になるように前記膨張弁EVの弁開度を制
御する制御手段とを備えた冷凍機において、前記電動式の膨張弁EVの弁開度を検出する弁
開度検出手段と、該検出手段の信号を基に、前記膨張弁EVの弁
開度が設定下限値以下になることにより、前記出
口側冷媒の異常湿りを判定する異常湿り判定手段
と、該手段の出力を受けて異常信号を出力する異常
信号出力手段とを設けたことを特徴とする電動式の膨張弁EVを
備えた冷凍機。２蒸発器２の入口側に設ける開度調整可能な電
動式の膨張弁EVと、前記蒸発器２の出口側の冷
媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と、該検出
手段の信号を基に前記出口側冷媒の過熱度が設定
過熱度になるように前記膨張弁EVの弁開度を制
御する制御手段とを備えた冷凍装置において、前記電動式の膨張弁EVの弁開度を検出する弁
開度検出手段と、前記検出手段の信号を基に、前記膨張弁EVの
弁開度が設定下限値以下となることにより、前記
冷媒の異常湿りを判定する異常湿り判定手段と、前記膨張弁EVの弁開度が設定上限値以上にな
ることにより、前記冷媒の異常過熱を判定する異
常乾き判定手段と、これら各判定手段の出力を受けてそれぞれ異常
信号を出力する異常信号出力手段とを設けたことを特徴とする電動式の膨張弁を備え
た冷凍機。