JPH04251158A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置の運転制御装置
に係り、特にサ―モオフ，再起動の繰り返しによる圧縮
機の発停回数の低減に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６０―１８５０
７６号公報に開示される如く、圧縮機、熱源側熱交換器
、電動膨張弁及び利用側熱交換器を順次接続した冷媒回
路を備えた冷凍装置の運転制御装置として、冷媒の過熱
度又は過冷却度を検出し、通常冷房運転時は過熱度を、
通常暖房運転時は過冷却度をそれぞれ所定値に保持する
よう上記電動膨張弁の開度を制御する一方、冷凍装置の
運転開始時には、電動膨張弁の開度を運転モ―ドに応じ
て予め設定された所定開度に制御することにより、目標
開度への速やかな収束を図ろうとするものは公知の技術
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最適の冷凍
効果を与える吐出冷媒の最適温度を制御目標値として電
動膨張弁の開度を制御するようにした冷凍装置の運転制
御装置においては、通常、吐出冷媒温度の過上昇から圧
縮機を保護すべく吐出冷媒温度が所定温度以上に達する
と、圧縮機を所定時間の間停止させるいわゆるサ―モオ
フ状態にするとともに、所定時間が経過するとサ―モオ
ン状態に切換えて圧縮機を再起動させるようになされて
いるが、斯かる冷凍装置の運転制御装置について、上記
従来のもののように電動膨張弁の初期開度を一定に設定
した場合、下記のような問題があった。

【０００４】すなわち、図５に示すように、電動膨張弁
の初期開度を一定値に設定して運転を開始した後、運転
中に冷媒回路中に冷媒が滞溜する等により冷媒循環量が
不足すると、吐出冷媒温度が上昇し、それに応じて電動
膨張弁の開度も目標値制御により増大するが、冷媒循環
量が不足している条件下では吐出冷媒温度の上昇を抑制
できず、吐出冷媒温度が所定温度以上となって圧縮機が
サ―モオフ停止する（図中の時刻ｘ１　）。そして、所
定時間経過後に、電動膨張弁の初期開度を一定値に設定
して再起動する（図中の時刻ｘ１　）と、冷媒の循環量
が不足しているような条件下では、吐出冷媒温度が再び
上昇して所定温度に達し、圧縮機がサ―モオフ停止する
（図中の時刻ｘ２　）。そして、一定時間が経過すると
サ―モオンに切換わり再起動する（図中の時刻ｘ３　）
が、すぐに吐出冷媒温度が上昇してサ―モオフになる（
図中の時刻ｘ４　）という過程が繰り返されることにな
る（図中の時刻ｘ５　以下）。そして、吐出冷媒状態が
定常状態になるまでに、サ―モオン・サ―モオフの切換
わりによる圧縮機の発停がなんども繰り返されることに
より、運転効率と信頼性の低下を招く虞れがあった。

【０００５】本発明は、上記のような圧縮機の起動時に
おけるサ―モオン・サ―モオフの繰り返しが冷媒回路の
いずれかにおける冷媒の滞溜に起因する点に鑑みなされ
たものであり、このような冷媒の滞溜が生じるような条
件下では、冷媒循環量を確保する手段を講ずることによ
り、圧縮機の発停回数を低減し、もって、運転効率及び
信頼性の向上を図ることにある。

【０００６】

【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、再起動時における電動膨張弁の
初期開度を前回起動時における初期開度よりも増大させ
ることにある。

【０００７】具体的には、請求項１の発明の講じた手段
は、図１に示すように、圧縮機（１）、熱源側熱交換器
（３）、電動膨張弁（５）及び利用側熱交換器（６）を
順次接続してなる冷媒回路（９）を備えた冷凍装置を前
提とする。

【０００８】そして、冷凍装置の運転制御装置として、
冷凍装置の運転開始時における上記電動膨張弁（５）の
初期開度を一定値に設定する初期開度設定手段（５１）
と、吐出冷媒温度を検出する吐出温度検出手段（Ｔｈ２
）と、該吐出温度検出手段（Ｔｈ２）の出力を受け、最
適な冷凍効果を与える吐出冷媒の最適温度を制御目標値
として上記電動膨張弁（５）の開度を制御する開度制御
手段（５３）と、上記吐出温度検出手段（Ｔｈ２）の出
力を受け、吐出冷媒温度が所定温度以上に達すると、上
記圧縮機（１）を所定時間の間停止させた後再起動させ
る運転制御手段（５０）とを設けるものとする。

【０００９】さらに、上記運転制御手段（５０）による
圧縮機（１）の再起動時における電動膨張弁（５）の初
期開度を前回起動時の初期開度よりも所定開度増大させ
るよう変更する開度増大手段（５２）を設ける構成とし
たものである。

【００１０】

【作用】以上の構成により、本発明では、冷凍装置の運
転開始時、初期開度設定手段（５１）により電動膨張弁
（５）の初期開度が一定値に設定され、その後、開度制
御手段（５３）により、吐出冷媒温度が最適温度に収束
するよう電動膨張弁（５）の開度が目標値制御される。 そのとき、冷凍装置の運転中に冷媒回路（９）内で冷媒
の滞溜等により圧縮機（１）への冷媒循環量の不足が生
じると、吐出冷媒温度が上昇し、それに応じて目標値制
御される電動膨張弁（５）の開度は徐々に増大するが、
吐出冷媒温度の上昇は急激なので電動膨張弁（５）の開
度制御では十分追随できずに、吐出冷媒温度が所定温度
を越えることになる。そして、運転制御手段（５３）に
より、圧縮機（１）が所定時間の間停止した後再起動す
ると、吐出冷媒温度が再び所定温度以上となって、サ―
モオフ、再起動，サ―モオフ，…が繰り返される虞れが
あるが、本発明では、開度増大手段（５２）により、運
転制御手段（５３）による再起動時における電動膨張弁
（５）の初期開度が前回起動時における初期開度よりも
所定開度増大するよう変更されるので、冷媒の循環量が
多い状態で起動するので、吐出冷媒温度の上昇に対する
電動膨張弁（５）の開度制御の追随性が次第に良くなり
、その後、吐出冷媒温度の上昇が漸次抑制されて定常状
態に収束することになる。したがって、サ―モオフ，再
起動，…の繰り返しによる圧縮機（１）の頻繁な発停が
防止され、空調効果の悪化が回避されるとともに、信頼
性が向上することになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図２以下の
図面に基づき説明する。

【００１２】図２は本発明を適用した空気調和装置の冷
媒配管系統を示し、（１）は圧縮機、（２）は冷房運転
時には図中実線のごとく、暖房運転時には図中破線のご
とく切換わる四路切換弁、（３）は冷房運転時には凝縮
器として、暖房運転時には蒸発器として機能する熱源側
熱交換器である室外熱交換器、（４）は液冷媒を貯留す
るためのレシ―バ、（５）は冷媒の減圧機能と冷媒流量
の調節機能とを有する電動膨張弁、（６）は室内に設置
され、冷房運転時には蒸発器として、暖房運転時には凝
縮器として機能する利用側熱交換器である室内熱交換器
、（７）は圧縮機（１）の吸入管に介設され、吸入冷媒
中の液冷媒を除去するためのアキュムレ―タである。

【００１３】上記各機器（１）〜（７）は冷媒配管（８
）により順次接続され、冷媒の循環により熱移動を生ぜ
しめるようにした冷媒回路（９）が構成されている。な
お、（１３）は室外熱交換器（３）の液管側に介設され
た過冷却用キャピラリチュ―ブである。

【００１４】ここで、上記冷媒回路（９）の圧縮機（１
）吐出側には、吐出冷媒中の油を回収するための油回収
器（１０）が介設されていて、該油回収器（１０）から
圧縮機（１）−アキュムレ―タ（７）間の吸入管まで、
油回収器（１０）の油を圧縮機（１）の吸入側に戻すた
めの油戻し通路（１１）が流量調節弁（１２）を介して
設けられている。

【００１５】また、冷媒回路（９）の液管において、上
記レシ―バ（４）と電動膨張弁（５）とは、電動膨張弁
（５）がレシ―バ（４）の下部つまり液部に連通するよ
う共通路（８ａ）に直列に配置されており、共通路（８
ａ）のレシ―バ（４）上部側の端部である点（Ｐ）と室
外熱交換器（３）との間は、室外熱交換器（３）からレ
シ―バ（４）への冷媒の流通のみを許容する第１逆止弁
（Ｄ１）を介して第１流入路（８ｂ）により、上記共通
路（８ａ）の点（Ｐ）と室内熱交換器（６）との間は室
内熱交換器（６）からレシ―バ（４）への冷媒の流通の
みを許容する第２逆止弁（Ｄ２）を介して第２流入路（
８ｃ）によりそれぞれ接続されている一方、共通路（８
ａ）の上記電動膨張弁（５）他端側の端部である点（Ｑ
）と上記第１逆止弁（Ｄ１）−室外熱交換器（３）間の
点（Ｓ）との間は電動膨張弁（５）から室外熱交換器（
３）への冷媒の流通のみを許容する第３逆止弁（Ｄ３）
を介して第１流出路（８ｄ）により、共通路（８ａ）の
上記点（Ｑ）と上記第２逆止弁（Ｄ２）−室内熱交換器
（６）間の点（Ｒ）との間は電動膨張弁（５）から室内
熱交換器（６）への冷媒の流通のみを許容する第４逆止
弁（Ｄ４）を介して第２流出路（８ｅ）によりそれぞれ
接続されている。また、上記共通路（８ａ）のレシ―バ
上流側の１点（Ｗ）と第２流出路（８ｅ）の第４逆止弁
（Ｄ４）上流側の点（Ｕ）との間には、キャピラリチュ
―ブ（Ｃ）を介設してなる液封防止バイパス路（８ｆ）
が設けられており、圧縮機（１）の停止時における液封
を防止するようになされている。

【００１６】また、空気調和装置には、センサ類が配置
されていて、（Ｔｈ２）は圧縮機（１）の吐出管に配置
され、吐出管温度を検出する吐出管センサ、（Ｔｈｃ）
は室外熱交換器（３）の液管に配置され、冷房運転時に
は冷媒の凝縮温度、暖房運転時には冷媒の蒸発温度を検
出する外熱交センサ、（Ｔｈａ）は室外熱交換器（３）
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、（Ｔｈｅ）は室内熱交換器（６）の液管に配置さ
れ、冷房運転時には蒸発温度、暖房運転時には凝縮温度
を検出する内熱交センサ、（Ｔｈｒ）は室内熱交換器（
６）の空気吸込口に配置され、吸込空気温度を検出する
室温センサ、（ＨＰＳ）は高圧側圧力が上限に達すると
作動して異常停止させる高圧作動圧力スイッチ、（ＬＰ
Ｓ）は低圧側圧力が下限に達すると作動して異常停止さ
せる低圧作動圧力スイッチであって、上記各センサ類は
、空気調和装置の運転を制御するためのコントロ―ラ（
図示せず）に信号の入力可能に接続されており、該コン
トロ―ラにより、センサの信号に応じて各機器の運転を
制御するようになされている。

【００１７】上記冷媒回路（９）において、冷房運転時
には、室外熱交換器（３）で凝縮液化された液冷媒が第
１流通路（８ｂ）から共通路（８ａ）に流れてレシ―バ
（４）に貯溜され、電動膨張弁（５）で減圧された後、
第２流出路（８ｅ）を経て室内熱交換器（６）で蒸発し
て圧縮機（１）に戻る循環となる。また、暖房運転時に
は、室内熱交換器（６）で凝縮液化された液冷媒が第２
流通路（８ｃ）から共通路（８ａ）に流れてレシ―バ（
４）に貯溜され、電動膨張弁（５）で減圧された後、第
１流出路（８ｄ）を経て室外熱交換器（３）で蒸発して
圧縮機（１）に戻る循環となる。

【００１８】ここで、上記コントロ―ラによる冷房運転
時の制御内容について、図３のフロ―チャ―トに基づき
説明する。空気調和装置の運転を開始すると、まず、ス
テップＳＴ１で、サ―モオフ回数Ｕｐ　を初期値「０」
に設定し、ステップＳＴ２で、電動膨張弁（５）（５０
０パルスで全開となる）の初期開度Ｐｏ　を式　　Ｐｏ
　＝２５０＋Ｕｐ　×５０（パルス）に基づき設定する
。つまり、空気調和装置の運転開始直後は、Ｐｏ　＝２
５０（パルス）になる。次に、ステップＳＴ３，ＳＴ４
，ＳＴ５で、室外ファン（図示せず）、四路切換弁（２
）及び圧縮機（１）を順次オンにして、ステップＳＴ６
で、上記吐出管センサ（Ｔｈ２）で検出された吐出冷媒
温度Ｔ２　を入力し、ステップＳＴ７で電動膨張弁（５
）の開度Ｐを目標値制御する。すなわち、上記内熱交セ
ンサ（Ｔｈｅ）で検出された冷媒の蒸発温度Ｔｅ　と、
上記外熱交センサ（Ｔｈｃ）で検出された冷媒の凝縮温
度Ｔｃ　とから、式　　Ｔｋ　＝４−１．１３Ｔｅ　＋
１．７２Ｔｃ　に基づき、装置の最適な冷凍効果を与え
る最適温度Ｔｋ　を演算し、吐出冷媒温度Ｔ２　がこの
最適温度Ｔｋ　に収束するように電動膨張弁（５）の開
度Ｐを制御する。

【００１９】そして、この電動膨張弁（５）開度Ｐの目
標値制御を行っている間に吐出冷媒温度Ｔ２　が上昇し
て、ステップＳＴ８の判別で、吐出冷媒温度Ｔ２　がサ
―モオフ設定値１３５℃を越える状態が１００秒間継続
すると、圧縮機（１）保護等のために、ステップＳＴ９
に進み、空気調和装置の運転開始後のサ―モオフ回数Ｕ
ｐ　を１だけ積算して、ステップＳＴ１０で、圧縮機（
１）をサ―モオフ停止させた後、ステップＳＴ１１で、
サ―モオフ後３分間待ってから、上記ステップＳＴ２に
制御に戻る。

【００２０】上記フロ―において、ステップＳＴ１０，
ＳＴ１１からステップＳＴ３，ＳＴ４，ＳＴ５の制御に
より本発明の運転制御手段（５０）が構成され、ステッ
プＳＴ１及びＳＴ２の制御により初期開度設定手段（５
１）が構成されている。また、ステップＳＴ９及びＳＴ
２の制御により開度増大手段（５２）が構成され、ステ
ップＳＴ７の制御により開度制御手段（５３）が構成さ
れている。

【００２１】したがって、上記実施例では、空気調和装
置の運転開始時、初期開度設定手段（５１）により電動
膨張弁（５）の初期開度Ｐｏ　が一定値（２０５パルス
）に設定され、その後、開度制御手段（５３）により、
吐出冷媒温度Ｔ２　が最適温度Ｔｋ　に収束するよう電
動膨張弁（５）の開度Ｐが目標値制御される。そのとき
、図４に示すように、空気調和装置の運転中に冷媒回路
（９）内で冷媒の滞溜等により圧縮機（１）への冷媒循
環量の不足が生じると、吐出冷媒温度Ｔ２　が上昇し、
それに応じて目標値制御される電動膨張弁（５）の開度
Ｐは徐々に増大するが、吐出冷媒温度Ｔ２　の上昇は急
激なので、電動膨張弁（５）の開度Ｐの制御では間に合
わないことがある。その後、電動膨張弁（５）の開度Ｐ
が許容最大値（例えば４８０パルス程度の開度）に達す
ると、吐出冷媒温度Ｔ２　の上昇を抑制することができ
ず、所定温度（サ―モオフ設定値１３５℃）を越えるこ
とになる（図中の時刻ｔｏ　）。そして、運転制御手段
（５３）により、圧縮機（１）を所定時間（３分間）の
間停止させるいわゆるサ―モオフ状態に維持した後、圧
縮機（１）を再起動させるよう制御される。しかし、冷
媒の循環量が不足しているような状況下では、圧縮機（
１）の再起動後、電動膨張弁（５）の初期開度Ｐｏ　を
一定値に設定して運転を継続しても、吐出冷媒温度Ｔ２
　が再びサ―モオフの設定値（１３５℃）を越えて再度
サ―モオフ、再起動，サ―モオフ，…が繰り返されるこ
とになり、空調効果を損ねるだけでなく、圧縮機（１）
の頻繁な発停により信頼性を損ねる虞れがある。特に、
上記実施例のように、定容量形の圧縮機（１）を使用し
、吐出冷媒温度Ｔ２　を制御指標として電動膨張弁（５
）の開度を調節するものでは、簡素な構成により高い空
調効果が得られる利点があるが、反面、圧縮機（１）の
容量が固定されるために吐出冷媒温度Ｔ２　の過上昇を
抑制できない虞れがある。

【００２２】ここで、上記実施例では、開度増大手段（
５２）により、運転制御手段（５３）による再起動時に
おける電動膨張弁（５）の初期開度Ｐｏ　が前回起動時
における初期開度よりも所定開度（５０パルス）増大す
るよう変更される。すなわち、図４に示すように、時刻
ｔ１　で初期開度Ｐｏ　を３００パルスに増大させて再
起動した後、吐出冷媒温度Ｔ２　が再び上昇してサ―モ
オフ設定値（１３５℃）を越え（図中の時刻ｔ２　）、
サ−モオフになったとき、次の再起動時（図中の時刻ｔ
３　）には、電動膨張弁（５）の初期開度Ｐｏ　が３５
０パルスに設定される。したがって、このような電動膨
張弁（５）の初期開度Ｐｏ　の増大変更により、冷媒の
循環量ある程度確保された状態から運転が開始されるの
で、開度制御手段（５３）による電動膨張弁（５）の開
度制御の追随性が再起動の都度良くなり、その後、吐出
冷媒温度Ｔ２　の上昇が漸次抑制されて定常状態に収束
することになる。したがって、サ―モオフ，再起動，…
の繰り返しによる圧縮機（１）の頻繁な発停が防止され
、空調効果の悪化を回避しうるとともに、信頼性の向上
を図ることができることになる。

【００２３】なお、上記実施例では、冷房運転について
説明したが、本発明は冷房運転だけでなく暖房運転につ
いても適用しうることはいうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の冷凍装置
の運転制御装置によれば、冷凍装置の運転開始時に電動
膨張弁の初期開度を一定値に設定した後、吐出冷媒温度
を最適温度に収束させるよう電動膨張弁の開度を目標値
制御して、冷凍装置の運転中に吐出冷媒温度が所定温度
以上になると圧縮機を所定時間の間サ―モオフ停止させ
た後再起動させるとともに、再起動時における電動膨張
弁の初期開度を前回起動時における初期開度よりも所定
開度増大させるようにしたので、冷媒循環量の不足によ
り吐出冷媒温度が上昇して圧縮機がサ―モオフ停止して
も、その後再起動，サ―モオフの過程が何回も繰り返さ
れるのを防止することができ、圧縮機の発停回数の低減
により、空調効果及び信頼性の向上を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統図で
ある。

【図３】コントロ―ラの制御内容を示すフロ―チャ―ト
図である。

【図４】実施例における吐出冷媒温度及び電動膨張弁開
度の時間変化図である。

【図５】従来例における吐出冷媒温度及び電動膨張弁開
度の時間変化図である。

【符号の説明】

１　　　　圧縮機 ３　　　　室外熱交換器（熱源側熱交換器）５　　　　
電動膨張弁 ６　　　　室内熱交換器（利用側熱交換器）９　　　　
冷媒回路 ５０　　運転制御手段 ５１　　初期開度設定手段 ５２　　開度増大手段 ５３　　開度制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機（１）、熱源側熱交換器（３）
   、電動膨張弁（５）及び利用側熱交換器（６）を順次接
   続してなる冷媒回路（９）を備えた冷凍装置において、
   冷凍装置の運転開始時における上記電動膨張弁（５）の
   初期開度を一定値に設定する初期開度設定手段（５１）
   と、吐出冷媒温度を検出する吐出温度検出手段（Ｔｈ２
   ）と、該吐出温度検出手段（Ｔｈ２）の出力を受け、最
   適な冷凍効果を与える吐出冷媒の最適温度を制御目標値
   として上記電動膨張弁（５）の開度を制御する開度制御
   手段（５３）と、上記吐出温度検出手段（Ｔｈ２）の出
   力を受け、吐出冷媒温度が所定温度以上に達すると、上
   記圧縮機（１）を所定時間の間サ―モオフ停止させた後
   再起動させるよう制御する運転制御手段（５０）とを備
   えるとともに、上記運転制御手段（５０）による圧縮機
   （１）の再起動時における電動膨張弁（５）の初期開度
   を前回起動時の初期開度よりも所定開度増大させるよう
   変更する開度増大手段（５２）を備えたことを特徴とす
   る冷凍装置の運転制御装置。