JPH03217744A - 調温装置の運転制御方式 - 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、冷媒圧縮機，蒸発器、凝縮器、減圧機構及び
再熱器よりなる冷凍サイクルが複数組込まれた調温装置
の運転制御方式に関するものである。

［従来の技術］ 居住室、環境試験室、恒温室等を冷凍サイクルを利用し
て所望温度に維持するようにした空気調和装置或は調温
装置は従来周知である。これらの空気調和装置又は調温
装置として色々のタイプのものが提案されている。例え
ば、特開昭５９−１．１５９５９号公報，同５９−１６
４８７３号公報には、冷凍サイクルと電気ヒータを組込
んだ調温装置が提案されている。この装置によると、冷
凍サイクルを運転しながら電気ヒータを容量制御するこ
とができるので、室温を精度よく制御することができる
という特徴を有するが、エネルギー消費が大きくなると
いう欠点がある。そこで、冷凍サイクルのみによる調温
装置が例えば特開昭５９−３８５６８号公報に提案され
ている。この冷凍サイクルには西方弁が設けられており
，この弁を切換えることにより室内側熱交換器を冷却器
と加熱器とに選択的に利用することができるようになっ
ている。この装置によると、電気ヒータが設けられてい
ないので、消費電力が小さくてすむという利点は有する
が、四方弁の切換えによって熱交換器を冷却器と加熱器
とに選択的に利用するので、室温の細かな制御ができな
いという欠点がある。

他方，近年、冷凍サイ・クル内に冷媒による再熱器を組
込んだ調温装置が提案され、更にはこのような再熱器を
有する冷凍サイクルを複数台組込んだ調温装置も提案さ
れている。この種の調温装置は、負荷変動に応じ、再熱
器側に設けられている冷媒流量調整弁によって冷媒の流
量を調整して、再熱器の加熱能力と蒸発器の冷却能力と
のバランスにより室温を所定温度に制御するようになっ
ている。また大きい負荷変化に応じては冷凍サイクルの
運転台数の切換制御を行なっている。

［発明が解決しようとする課題］ 再熱器を冷凍サイクルに組込むことによって、省エネル
ギーの運転ができるが、再熱器を組み込んだ冷凍サイク
ルを２台有し、再熱器への冷媒流量調整と冷凍サイクル
の運転台数の切換とを併用する従来の調温装置において
は、再熱器への冷媒流量調整と冷凍サイクル運転台数の
切換との間の適切な協調関係に配慮されておらず、冷凍
サイクル運転台数を切換える時の温度変動幅が、例えば
３〜４℃と大きくなることが起り得，恒温状態の維持が
良好にできないという欠点があった。これは，冷凍サイ
クル運転台数の切換の制御と再熱器へ流れる冷媒流量調
整の制御とが互に独立的に行なわれるので、冷凍サイク
ル運転台数の切換の時点における再熱器への冷媒流量と
関係なく冷凍サイクル運転台数の切換えが行なわれるこ
とがあり、冷却力または加熱力に不連続を生じ勝ちだか
らである。

したがって、本発明は再熱器を有する冷凍サイクルが複
数台組込まれている調温装置において，負荷に大きい変
動が生じて、冷凍サイクル運転台数を切換える時に冷却
力または加熱力に不連続を生ぜしめず，以て、室温を精
度良く、例えば±１℃範囲内に維持できる様にすること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、特許請求の範囲
の各請求項に記載したところを要旨とする． ［作　　　用］ 圧縮機の或る台数運転中、負荷変動に応じて、再熱器へ
の冷媒流量の連続制御（例えば、ＰＩＤ制御）を行なう
ことにより容量制御して設定温度に保つ様にし、負荷変
動が更に大きくなって設定温度に対して所定の限界温度
になると、再熱器への冷媒流量を強制的に最大又は最小
になるように調整して設定温度に保つようにする。熱負
荷変動が更に大きくなると，圧縮機の運転台数の切換を
行なう。この時、運転台数が増す方向の時は，同時に再
熱器への冷媒流量を強制的に最大値に増加させ，また、
運転台数が減る方向の時は同時に該冷媒流量を強制的に
最小値に減少させ，切換後は前記と同様の制御を続ける
。これにより、圧縮機運転台数の変更に伴う冷却能力の
急激な変化を防止できる。

［実　施　例］ 第１図は本発明の実施例に係る空調装置の内部構造配置
，第２図はその冷凍サイクル系統を示す。

変調装置本体内には夫々圧縮機１，３を有する２組の冷
凍サイクルが設けられている。また、本体内には上方位
置に送風ファン５０が設けられ、空気吸込口５ｌ付近（
または空気吹出口５２付近）には空気温度センサ５３（
又は５４）が、更に、中央付近には補助加熱ヒータ５５
が設けられている。

各冷凍サイクルには，それぞれ蒸発器１３，３３、再熱
器１４，３４が備えられ、ファン５０の起す空気流中に
おいて、これらの再熱器は蒸発器の下流側に配置されて
いる。冷凍サイクルを運転し、ファン５０を回転させる
と、空調すべき対象たる室内の空気は吸込口５１より本
体内に吸引され、蒸発器１３．３３と熱交換して冷却さ
れ、再熱器１４，．．３４（これは一種の凝縮器である
）で加熱され、吹呂口５２より室内ヘ調温された空気と
して吹出される。このときの空気の流れを矢印ａ，ｂ，
ｃで示す。

本体の下方位置には，温度センサ５３（又は５４）から
の検出空気温度を受信し、これを設定温度と比較演算し
てその偏差信号によって後述する圧縮機の運転台数を切
換えたり、又は再熱器冷媒流量調整弁へ開度制御用印加
電圧信号を送信する等、調温装置の運転に必要な制御を
司る制御部５５が配置されている。

第２図は上記２組の冷凍サイクルを詳細に示した図であ
る。そのうち１組の冷凍サイクルの要素を括弧なしで，
また他の１組の冷凍サイクルの要素を括弧付きで引用符
号により記せば，各冷凍サイクルは圧縮機１（３）、凝
縮器１２（３２）、蒸発器１　３（３　３）よりなる冷
媒流路、および、凝縮器１２（３２）の上流側と下流側
との間に並列接続された再熱器１４（３４）を含む冷媒
流路から構成さ九ている。そして、蒸発器１３（３３）
に向う分岐管路の途中には膨張機構としての膨張弁１７
（３７）が設けられ、また再熱器から冷媒が戻る分岐管
路の途中には、印加電圧によってその間度が制御される
冷媒流量調整弁１８（３８）が介装されている。なお、
凝縮器１２（３２）は室外に設置されている。

圧縮機１，３は、オン又はオフ運転（すなわち運転また
．は停止）され、他方、再熱器１４，３４の冷媒流量調
整弁１８．３８は，夫々、全閉およ？全開を含む連続的
開度制御（ＰＩ’Ｄ制御）がなされる様になっている。

また、圧縮機１，３の両方が運転され且つ再熱器冷媒流
量調整弁１８，３８の両方が全開のときの冷房力（すな
おち、両蒸発器１３および３３による冷却力と両再熱器
１４および３４による最大加熱力との差）は、台の圧縮
機のみが運転され且つ両方の再熱器の冷媒流量調整弁１
８．３８が共に全閑のときの冷房力（すなわち１つの冷
凍サイクルの蒸発器のみによる冷房力）より若干小さい
様に設計されている。

なお、各組の冷凍サイクルにおける再熱器による最大加
熱力は蒸発器による冷却力に比べて小さいことは勿論で
ある。

次に、上記構成の本実施例において、制御部５５の司る
運転制御について説明する。

第３図において、Ｔｏは目標温度すなわち設定温度であ
り、これを中心として上下に許容限界温度ＴエおよびＴ
２，圧縮機運転台数切替用ディファレンシャル限界温度
Ｔｃエ，Ｔｃ，，ならびに再熱器冷媒流量調整用限界温
度ＴＲ■およびＴＲ２が設定さ？ている。温度範囲（Ｔ
ｃ■一Ｔｃｚ）および（’ｒｉｔ■−ＴＲ２）は、夫々
，許容温度範囲（Ｔエー”ｒｚ）の約７０％、約５０％
に定めてある。

制御部５５は、温度センサ５３（又は５４）の検出した
空気検出温度が温度ＴｃエとＴ０２の間にある・ときに
は、圧縮機運転台数の切換を行なうことなく、冷媒流量
調整弁１８．３８への印加電圧の制御による該弁の開度
制御によって再熱器冷媒流量を調整する．すなわち，温
度ＴｅｌとＴ。２の間の温度範囲内で上記検出温度が温
度ＴＲ■以上であるときは上記弁を全閑にし、温度ＴＲ
■以下のときは上記弁を全開にし、ＴＲ１とＴＲ２の間
では検出温度と設定温度Ｔ．Ｊとの差に基づき上記弁開
度をＰＩＤ制御する。このような再熱器の制御のみでは
追いつかなくなって空気検出温度が温度範囲Ｔｃエ〜Ｔ
０２から出たときは圧縮機運転台数の切換えを行なう。

これを以下具体的に説明する．今，温度センサ５３（又
は５４）の検出した空気検出温度がＴ１以上であるとす
れば、圧縮機１，３は２台とも運転され、且つ流量調整
弁１８，？８は共に全開（すなわち再熱器１４，３４は
いずれも不作用）とされ，これにより、空気は２台の蒸
発器１３．３３で冷却される。空気検呂温度がＴＲ，と
Ｔ．■の間の温度まで下って来たら、圧縮機２台運転の
ままで流量調整弁１８．３８の開度を空気検出温度と設
定温度Ｔ。との差に基づきＰＩＤ制御して両再熱器１４
，３４の加熱能力をＰＩＤ制御し、これにより、検出温
度をＴＲ■とＴＲ２の間の温度範囲に保つように制御す
る。検出温度がＴ１■まで下ったときは流量調整弁１８
，３８を全開にして両再熱器１４，３４をフル作用させ
、検出温度をＴ．■とＴ１■の間の温度に戻すようにす
る。逆に検出温度がＴ１■まで上ったときは流量調整弁
１８．３８を全閉にして両再熱器１４，３４を不作用に
し、検出温度をＴ１■とＴＲ■の間の温度に戻すように
する６このようにして，圧縮機２台運転のままで検出温
度をＴｌ，とＴＲ２の間の温度に保つべく制御が行なわ
れる。

もし、ここで，温度Ｔ１２にて上記の如く流量調整弁１
８．３８を全開にして再熱器１４，３４を？ル作用させ
たにもかかわらず、検出温度が更に温度Ｔｃ２まで下っ
たときには、圧縮機１（又は３）のみの１台運転に切換
えると同時に流量調整弁１８．３８は全閑に切換えられ
、再熱器１４，３４を不作用にする。これにより、検出
温度をＴ及，とＴＲ２の間の温度に戻すようにし、ＴＲ
１とＴＲ２との間の温度に戻ったら，圧縮機１台運転の
ままで検出温度と設定温度Ｔ０との差に基づき流量調整
弁１８．３８の開度をＰＩＤ制御する。このＰＩＤ制御
を行なっているうちに、検出温度がＴＲ２まで下ったと
きは流量調整弁１８．３８を全開にし、検出温度をＴＲ
２とＴＲ１の間の温度に戻すようにする。

圧縮機１台運転にて上記のようなＰＩＤ制御をしている
状態で検出温度が温度ＴＲ■まで上ったときは、流量調
整弁１８．３８は全閉とされる。それでも、なお、検出
温度が上昇し続けて温度Ｔ０１まで上ったら，圧縮機２
台運転に切換えると同時に流量調整弁１８．３８を全開
に切替え、これにより検出温度がＴＲ■とＴ，の間の温
度に戻ったら、？縮機２台運転のままで先に述べたよう
に流董調整弁１８．３８の開度のＰＩＤ制御を行なう。

また，もし，前記の圧縮機１台運転での制御を続けてい
るうちに，温度ＴＲ■にて流量調整弁１８，３８を全開
にしたにもかかわらず，検出温度が更に温度Ｔｃ２まで
下った場合には、圧縮機を全て停止する（すなわち運転
台数ゼロとする）ことにより、冷凍サイクルの働きを全
てゼロにする。これにより、検出温度（室内空気温度）
の上昇を図る（この場合、必要に応じ補助加熱ヒータ５
５を作動させる）。

以上述べた様にして，圧縮機運転台数の切換および再熱
器への冷媒流量の制御を行なう。

第４図は上記実施例における再熱器冷媒流量調整弁１８
，３８への印加電圧と圧縮機運転台数の関係を示す。該
弁の開度は印加電圧２００Ｖで全開．６Ｖで全開となり
，これら間の印加電圧範囲では連続的に開度可変であっ
て，この範囲で前述のＰＩＤ制御が行なおれる。図示の
如く，前述したところに従い，圧縮機１台運転から２台
運転に切換える時には、その切換と同時に再熱器冷媒流
量調整弁１８．３８の開度を全開に強制的に切換える。

また、２台運転から１台運転に切換える時には、それと
同時に上記弁の開度を強制的に全閑に切換える。

第５図は制御のフローチャートを示す。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によると再熱器を組込んだ
複数の冷凍サイクルを有する調温装置において，圧縮機
すなわち冷凍サイクルの運転台数の切換制御と再熱器を
流れる冷媒流量の制御を関連づけて制御が行なわれるよ
うに構成されているので、連続的に冷却力および再熱力
の容量制御が可能となり、制御温度を高精度、例えば±
１℃の範囲に維持することができ、且つ、省エネルギー
運転ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である空調装置の概略構成を
示す側面図、第２図は同実施例における冷凍サイクルの
詳細図、第３図は運転時の動作状態の経過の例示図、第
４図は再熱器冷媒流量調整弁の印加電圧の説明図、第５
図は温度制御のフローチャート図である。 １，３・・・圧縮機　　　１２．３２・・・凝縮器１３
．３３・・・蒸発器　１４，３４・・・再熱器１８，３
８・・・再熱器冷媒流量調整弁５３．５４・・・空気温
度センサ （他１名） 第 １ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 経過時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　冷媒圧縮機、蒸発器、凝縮器、減圧機構及び再熱器
   よりなる冷凍サイクルを複数台備え、調温空間中の雰囲
   気温度を検出する温度センサを有し、前記蒸発器による
   冷却力と前記再熱器による加熱力とを用いて熱負荷に応
   じ冷媒圧縮機運転台数の切換と再熱器の冷媒流量の制御
   とを行なうことにより前記雰囲気温度を設定温度に維持
   するようにした調温装置の運転制御方式において、 冷媒圧縮機の運転台数が増加に切換わる時にはそれと同
   時に再熱器の冷媒流量を強制的に最大に、また、圧縮機
   運転台数が減少に切換わる時にはそれと同時に再熱器の
   冷媒流量を強制的に最小にするように制御すると共に、
   圧縮機運転台数に変化がないときは、再熱器の冷媒流量
   を前記温度センサの検出温度と設定温度との偏差に応じ
   て連続制御することを特徴とする調温装置の運転制御方
   式。 ２　圧縮機運転台数に変化がないときの再熱器の冷媒流
   量の前記制御においては、前記温度センサの検出温度が
   設定温度より上の所定限界温度以上又は設定温度より下
   の所定限界温度以下であるときには再熱器の冷媒流量を
   、夫々、最大又は最小に制御することを特徴とする請求
   項１記載の調温装置の運転制御方式。