JPH0452465A - 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、冷凍装置の運転制御装置に係り、特に圧縮機
の湿り運転の防止対策に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭６３−３２２５７号公報に開示
される如く、圧縮機、凝縮器、電動膨張弁及び蒸発器を
順次接続してなる冷媒回路を備えた空気調和装置におい
て、電動膨張弁の開度を予め設定された範囲に制御する
ことにより、吸入冷媒が湿り気味となって圧縮機で液圧
縮等を生じる虞れを防止しようとするものは公知の技術
である。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記従来のもののように、電動膨張弁の開度
を湿り運転とならない範囲に絞る場合、吸入過熱度に応
じて電動膨張弁の開度を制御することが一般的に行われ
ており、吸入過熱度を検知するには、蒸発圧力相当飽和
温度を検出する必要があるので、高価な圧力センサを装
着しなければならないという問題があった。

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、冷媒の凝縮温度と吐出管温度との関係から圧縮前
の吸入冷媒の乾き状態が近似的ながらら高い確度で推測
しうる点に着目し、圧力センサを配置することなく温度
センサにより冷媒の湿り状態を検知して、湿り運転防止
の対策を講することにより、低コストでもって信頼性の
向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため第１の解決手段は、第１Ａ図に
示すように、圧縮機（１）、凝縮器（３又は６）、減圧
弁（５）及びファン（６ａ又は３ａ）を付設した蒸発器
（６又は３）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。

そして、冷凍装置の運転制御装置として、上記圧縮機（
１）の吐出管温度を検出する吐出管温度検出手段（Ｔ　
ｈ２）と、上記凝縮器（３又は６）における冷媒の凝縮
温度を検出する凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴ　ｈｅ
）と、冷凍装置の運転中、上記吐出管温度検出手段（Ｔ
　ｈ２）及び凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴ　ｈｅ）
の出力を受け、吐出管温度が凝縮温度に所定値を加えた
値よりも低い値に低下したときには、上記ファン（６ａ
又は３ａ）の風量を増大させるよう変更する風量変更手
段（５１）とを設ける構成としたものである。

第２の解決手段は、１ｒＩＢ図に示すように、圧縮機（
１）、凝縮器（３又は６）、電動膨張弁（５）及び蒸発
器（６又は３）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。

そして、冷凍装置の運転制御装置として、上記圧縮機（
１）の吐出管温度を検出する吐出管温度検出手段（Ｔ　
ｈ２）と、上記凝縮器（３又は６）における冷媒の凝縮
温度を検出する凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴ　ｈｅ
）と、冷凍装置の運転中、上記吐出管温度検出手段（Ｔ
　ｈ２）及び凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴ　ｈｅ）
の出力を受け、吐出管温度が凝縮温度に所定値を加えた
値よりも低い値に低下したときに、上記電動膨張弁（５
）の開度を小さくするよう制御する開度制御手段（５２
）とを設ける構成としたものである。

第３の解決手段は、第１Ｃ図に示すように、圧縮機（１
）、凝縮器（３又は６）、減圧弁（５）及び蒸発器（６
又は３）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。

さらに、上記冷媒回路（９）の吐出管と吸入管とを冷媒
のバイパス可能に接続するバイパス路（１１）と、該バ
イパス路（１１）を開閉する開閉弁（１２）とを設ける
。

そして、冷凍装置の運転制御装置として、上記圧縮機（
１）の吐出管温度を検出する吐出管温度検出手段（Ｔ　
ｈ２）と、上記凝縮器（３又は６）における冷媒の凝縮
温度を検出する凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴ　ｈｅ
）と、冷凍装置の運転中、上記吐出管温度検出手段（Ｔ
　ｈ２）及び凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴ　ｈｅ）
の出力を受け、吐出管温度が凝縮温度に所定値を加えた
値よりも低い値に低下したときに、上記開閉弁（１２）
を開くよう制御する開閉制御手段（５３）とを設ける構
成としたものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、吐出管温
度検出手段（Ｔ　ｈ２）で検出される吐出管温度が凝縮
温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴ　ｈｅ）で検出される凝縮
温度に所定値だけ加えた値よりも低くなると、風量変更
手段（５１）により、蒸発器（６又は３）のファン（６
ａ又は３ａ）の風量が増大するよう変更される。

その場合、上記所定値を規制したい乾き度に合わせて設
定しておくことで、高価な圧力センサを使用することな
く、温度センサで検知される吐出管温度と凝縮温度との
関係から圧縮機（１）の吸入冷媒が湿り状態になる時が
検出される。そして、それに応じて蒸発能力が増大する
よう変更されるので、吸入冷媒の状態が乾き側に移行す
る。したがって、低コストでもって湿り運転が防止され
ることになる。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明と同
様の手段により、高価な圧力センサを使用することなく
、吸入冷媒が湿り状態になる時が検出されると、開度変
更手段（５２）により、電動膨張弁（５）の開度が絞ら
れるので、吸入冷媒が乾き側に移行する。したがって、
低コストでもって湿り運転が防止される。

請求項（３）の発明では、上記請求項（１）の発明と同
様の手段により、高価な圧力センサを使用することなく
、吸入冷媒が湿り状態になるときが検出されると、開閉
制御手段（５３）により、バイパス路（１１）の開閉弁
（１２）が開かれ、吸入冷媒の湿り状態が緩和される。

したがって、低コストでもって湿り運転が回避されるこ
とになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に基
づき説明する。

第２図は第１実施例に係る空気調和装置の冷媒配管系統
を示し、（１）はスクロール形圧縮機、（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、（３ａ）は該室外熱交
換器（３）に付設された室外ファン、（４）は液冷媒を
貯留するためのレシーバ、（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、（６ａ）は該室内熱交換器（６）に付設された
室内ファン、（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ータ
である。

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せしめるように
した冷媒回路（９）が構成されている。

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）
−アキュムレータ（７）間の吸入管まで、油回収器（１
０）の油を冷媒と共に圧縮機（１）の吸入側に戻すバイ
パス路としての油戻し通路（１１）が設けられている。

そして、この油戻し通路（１１）には、通路を開閉する
開閉弁（１２）が介設されていて、該開閉弁（１２）は
常時は閉じられている一方、圧縮機（１）の起動時等に
は所定の制御により開けられて、圧縮機（１）の吸入側
に油回収器（１０）の油及び吐出冷媒の一部を戻すよう
になされている◎また、冷媒回路（９）の液管において
、上記しシーバ（４）と電動膨張弁（５）とは、電動膨
張弁（５）がレシーバ（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
（８ａ）のレシーバ（４）上部側の端部である点（Ｐ）
と室外熱交換器（３）との間は、レシーバ（４）側への
冷媒の流通のみを許容する第１逆止弁（２１）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）との間はレシーバ（４）側へ
の冷媒の流通のみを許容する第２逆止弁（２２）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（８ａ）の上記電動膨張弁（５）側の端部で
ある点（Ｑ）と上記第１逆止弁（２１）−室外熱交換器
（３）間の点（Ｓ）とは第１キヤピラリチユーブ（Ｃ１
）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（２２）−室内熱交換
器（６）間の点（Ｒ）とは第２キヤピラリチユーブ（Ｃ
２）を介して第２流出路（８ｅ）によりそれぞれ接続さ
れている。

すなわち、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逆止弁（２１）を経てレシーバ
（４）に貯溜され、電動膨張弁（５）及び第２キヤピラ
リチユーブ（Ｃ２）で減圧された後、室内熱交換器（６
）で蒸発して圧縮機（１）に戻る循環となる一方、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逆止弁（２２）を経てレシーバ（４）に貯溜さ
れ、電動膨張弁（５）及び第１キヤピラリチユーブ（Ｃ
１）で減圧された後、室外熱交換器（３）で蒸発して圧
縮機（１）に戻る循環となるように構成されている。

なお、（８ｆ）は、点（Ｐ）−点（Ｓ）間の第１流入路
（８ｂ）において第１逆止弁（２１）をバイパスして設
けられだ液封防止バイパス路であって、該液封防止バイ
パス路（８ｆ）には冷媒減圧用の第３キヤピラリチユー
ブ（Ｃ３）が介設されている。

また、空気調和装置には、センサ類が配置されていて、
（Ｔ　ｈ２）は圧縮機（１）の吐出管に配置され、吐出
管温度Ｔ２を検出する吐出管温度検出手段としての吐出
管センサ、（Ｔ　ｈｅ）は室外熱交換器（３）に配置さ
れ、冷房運転時には冷媒の凝縮温度Ｔｃ、暖房運転時に
は冷媒の蒸発温度Ｔｅを検出する外熱交センサ、（Ｔｈ
ａ）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、（Ｔ　ｈｅ）は室内熱
交換器（６）に配置され、冷房運転時には蒸発温度Ｔｅ
、暖房運転時には凝縮温度Ｔ’ｃ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Ｔｒを検出する室内吸込センサで
あって、上記各センサは、空気調和装置の運転を制御す
るためのコントローラ（図示せず）に信号の入力可能に
接続されており、該コントローラにより、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。

ここで、上記コントローラによる請求項（１）の発明に
係る第１実施例の制御内容について説明するに、暖房運
転時、ステップＳ１で、上記吐出管センサ（Ｔ　ｈ２）
の信号から吐出管温度Ｔ２の値を入力し、ステップＳ２
で、上記内熱交センサ（Ｔ　ｈｅ）の信号から凝縮温度
Ｔｃの値を入力して、ステップＳ３で、Ｔ２　＜Ｔｃ　
＋ａ　（ａは例えば２０℃程度の定数）か否かを判別し
て、Ｔ２くＴＣ＋αでなければそのまま通常暖房運転の
制御を実行するが、Ｔ２＜Ｔｃ＋αになると、湿り運転
状態にあると判断して、ステップＳ４に移行し、室外フ
ァン（３ａ）の風量を増大させる。

上記フローにおいて、ステップＳ４の制御により、吐出
管温度Ｔ２が凝縮温度Ｔｃに所定値αを加えた値よりも
低い値に低下したときにファン（３ａ）の風量を増大さ
せるよう変更する風量変更手段（５１）が構成されてい
る。

したがって、上記第１実施例では、風量変更手段（５１
）により、吐出管温度Ｔ２が凝縮温度ＴＣに所定温度α
だけ加算した値よりも低くなると、暖房運転時に蒸発器
となる室外熱交換器（３）に付設された室外ファン（３
ａ）の風量を増大するよう制御される。

すなわち、第４図のモリエル線図に示すように、冷媒が
低圧側圧力線１１ｅの状態から高圧側圧力線ｊｌｃの状
態まで圧縮されたとし、飽和蒸気線ｇ。

と低圧側圧力線１ｅとの交点を点（Ａ）、飽和蒸気線ｇ
ｏと高圧側圧力線ｆｌｃとの交点を点（Ｂ）とする。こ
こで、点（Ｂ）における冷媒の温度は近似的に内熱交セ
ンサ（Ｔ　ｈｅ）で検知される凝縮温度Ｔｃに等しい。

次に、吸入冷媒の乾き度が１゜０である状態（つまり、
図中の飽和蒸気線１）ｏ上）で圧縮機（１）により圧縮
された吐出冷媒の温度（吐出管温度）Ｔ２に対応する等
混線ｄ１と高圧側圧力線Ｒｃとの交点を点（Ｃ）とする
。そして、高圧側圧力線Ｄｃ上の点（Ｂ）−（Ｃ）間で
凝縮温度Ｔｃよりも所定温度αだけ高い点を点（Ｄ）と
すると、吐出管温度Ｔｃが点（Ｄ）上の温度になるよう
な吸入冷媒の状態は、１．０よりも湿った等乾き度線１
１　（例えば０．９８程度の乾き度）と低圧側圧力線１
１ｅとの交点（Ｅ）で表される状態となる。

したがって、規制しようとする湿り状態（乾き度）に対
応した値にαを設定しておくことにより（例えば２０℃
程度）、上記のように、吐出管温度Ｔｃと凝縮温度Ｔｃ
との関係から、吸入冷媒が湿り状態になる時を検知する
ことができる。以上のようにして、圧縮機（１）による
吐出後の冷媒の状態から高い確度で吸入冷媒の状態を検
知しうる。そして、このように吸入冷媒の湿り状態が検
知されると、蒸発器ファン（３ａ）の風量を増大するよ
う変更されるので、蒸発能力の増大により冷媒状態が乾
き側に移行して、湿り運転を有効に防止することができ
る。

その際、高価な圧力センサを使用することなく、温度セ
ンサ（上記実施例では吐出管センサ（Ｔ　ｈ２）及び内
熱交センサ（Ｔｈｃ））だけで冷媒の湿り状態を検出す
ることができ、よって、低コストでもって信頼性の向上
を図ることができるのである。

なお、上記第１実施例では暖房運転時における制御内容
について説明したが、本発明は冷房運転時にも適用する
ことができ、また、空気調和装置だけでなく、コンテナ
冷凍機等に対しても適用することができる。

次に、請求項（２）の発明に係る第２実施例について説
明する。第２実施例においても、空気調和装置の冷媒配
管系統の構成は上記第２図に示す第１実施例と同様であ
る。

第５図は第２実施例におけるコントローラの制御内容を
示し、ステップＲ，−Ｒ３で、上記第３図のステップ８
１〜Ｓ３と同様の制御を行った後、ステップＲ３の判別
で、Ｔ２　＜Ｔｃ＋αの時のみ、ステップＲ４に移行し
て、上記電動膨張弁（５）の開度を絞るよう制御する。

上記フローにおいて、ステップＲ４により、吐出管温度
Ｔ２が凝縮温度Ｔｃに所定値αを加えた値よりも低くな
った時に電動膨張弁（５）の開度を小さくするよう変更
する開度変更手段（５２）が構成されている。

したがって、第２実施例では、上記第１実施例と同様に
、吐出管センサ（Ｔ　ｈ２）で検出される吐出管温度Ｔ
２と、内熱交センサ（Ｔｈｃ）　　（又は外熱交センサ
（Ｔｈｃ））で検出される凝縮温度Ｔｃとを指標として
冷媒の湿り状態が検出される。そして、冷媒状態が湿り
気味になったときには、開度変更手段（５２）により電
動膨張弁（５）の開度を絞ることで、冷媒の過熱度が上
昇するので、湿り運転を有効に防止することができ、よ
フて、低コストでもって信頼性の向上を図ることができ
るのである。

次に、請求項（３）の発明に係る第３実施例について説
明する。第３実施例においても、空気調和装置の冷媒配
管系統の構成は上記第２図に示す第１実施例と同様であ
る。

そして、本実施例におけるコントローラの制御内容につ
いて、第６図に基づき説明するに、ステップＱ１〜Ｑ３
で、上記第３図のステップ８１〜Ｓ３と同様の制御を行
った後、ステップＱ３の判別で、Ｔ２〈Ｔｃ＋αの時の
み、ステップＱ４に移行して、油戻し通路（１１）の開
閉弁（１２）を開くよう制御する。

上記フローにおいて、ステップＱ４の制御により、吐出
管温度Ｔ２が凝縮温度Ｔｃに所定値αだけ加えた値より
も低くなった時に開閉弁（１２）を開くよう制御する開
閉制御手段（５３）が構成されている。

したがって、第３実施例では、上記第１実施例と同様に
、吐出管センサ（Ｔ　ｈ２）で検出される吐出管温度Ｔ
２と、内熱交センサ（Ｔｈｃ）　　（又は該熱交センサ
（Ｔ　ｈｅ）で検出される凝縮温度Ｔｃとを指標として
冷媒の湿り状態が検出される。そして、冷媒状態が湿り
気味になったときには、開閉制御手段（５３）により油
戻し通路（１１）の開閉弁（１２）を開くことで、圧縮
機（１）の吸入側にホットガスをバイパスさせて、冷媒
の湿り状態を緩和することができ、よって、低コストで
もって信頼性の向上を図ることができる。

（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
凍装置において、吐出管温度が凝縮温度に所定値を加え
た値よりも低くなった時に冷媒の湿り状態であると判断
することにより、高値な圧力センサを利用することなく
吐出管温度と凝縮温度との関係から冷媒の湿り状態を検
出するとともに、この冷媒の湿り状態の検知に応じて蒸
発器ファンの風量を増大させるようにしたので、蒸発能
力の増大により冷媒の湿り状態を解消することができ、
よって、低コストでもって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、減圧弁として電動膨張弁を
配置した冷凍装置において、上記請求項（１）の発明と
同様の手段により吸入冷媒の湿り状態を検出するととも
に、湿り状態の検知に応じて電動膨張弁の開度を絞るよ
うにしたので、冷媒の過熱度の上昇により冷媒の湿り状
態を解消することができ、よって、低コストでもって信
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、吐出管と吸入管との間に
ホットガスをバイスするバイパス路を設け、このバイパ
ス路に開閉弁を介設しておき、上記請求項（１）の発明
と同様の手段により冷媒の湿り状態を検知するとともに
、湿り状態の検知に応じて開閉弁を開くようにしたので
、ホットガスの吸入側へのバイパスにより冷媒の湿り状
態を緩和することができ、よって、低コストでもって信
頼性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成を示し、第１Ａ図は請求項（１）の
発明、第１Ｂ図は請求項（２の発明、第１Ｃ図は請求項
（３）の発明の構成をそれぞれ示すブロック図である。 第２図〜第４図は第１実施例を示し、第２図は空気調和
装置の構成を示す冷媒配管系統図、第３図はコントロー
ラの制御内容を示すフローチャート図、第４図は発明の
詳細な説明するためのモリエル線図、第５図は第２実施
例におけるコントローラの制御内容を示すフローチャー
ト図、第６図は第３実施例におけるコントローラの制御
内容を示すフローチャート図である。 １　　圧縮機 ３　　室外熱交換器 （凝縮器又は蒸発器） ５　　電動膨張弁 （減圧弁） ６　　室内熱交換器 （蒸発器又は凝縮器） １１　油戻し通路 （バイパス路） １２　開閉弁 ５１　風量変更手段 ５２　開度変更手段 ５３　開閉制御手段 Ｔｈ２　　吐出管センサ （吐出管温度検出手段） Ｔｈｅ　　内熱交センサ （凝縮温度検出手段） Ｔｈｅ　　外熱交センサ （凝縮温度検出手段） 第 エンタルヒ。 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機（１）、凝縮器（３又は６）、減圧弁（５
   ）及びファン（６ａ又は３ａ）を付設した蒸発器（６又
   は３）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、 上記圧縮機（１）の吐出管温度を検出する吐出管温度検
   出手段（Ｔｈ２）と、上記凝縮器（３又は６）における
   冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又
   はＴｈｅ）と、冷凍装置の運転中、上記吐出管温度検出
   手段（Ｔｈ２）及び凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴｈ
   ｅ）の出力を受け、吐出管温度が凝縮温度に所定値を加
   えた値よりも低い値に低下したときには、上記ファン（
   ６ａ又は３ａ）の風量を増大させるよう変更する風量変
   更手段（５１）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（３又は６）、電動膨張弁
   （５）及び蒸発器（６又は３）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、 上記圧縮機（１）の吐出管温度を検出する吐出管温度検
   出手段（Ｔｈ２）と、上記凝縮器（３又は６）における
   冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又
   はＴｈｅ）と、冷凍装置の運転中、上記吐出管温度検出
   手段（Ｔｈ２）及び凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴｈ
   ｅ）の出力を受け、吐出管温度が凝縮温度に所定値を加
   えた値よりも低い値に低下したときに、上記電動膨張弁
   （５）の開度を小さくするよう制御する開度制御手段（
   ５２）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（３又は６）、減圧弁（５
   ）及び蒸発器（６又は３）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、 上記冷媒回路（９）の吐出管と吸入管とを冷媒のバイパ
   ス可能に接続するバイパス路（１１）と、該バイパス路
   （１１）を開閉する開閉弁（１２）と、上記圧縮機（１
   ）の吐出管温度を検出する吐出管温度検出手段（Ｔｈ２
   ）と、上記凝縮器（３又は６）における冷媒の凝縮温度
   を検出する凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴｈｅ）と、
   冷凍装置の運転中、上記吐出管温度検出手段（Ｔｈ２）
   及び凝縮温度検出手段（Ｔｈｃ又はＴｈｅ）の出力を受
   け、吐出管温度が凝縮温度に所定値を加えた値よりも低
   い値に低下したときに、上記開閉弁（１２）を開くよう
   制御する開閉制御手段（５３）とを備えたことを特徴と
   する冷凍装置の運転制御装置。