JPH0814698A - 空気調和装置の運転制御装置 - Google Patents

空気調和装置の運転制御装置

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JPH0814698A
JPH0814698A JP6173729A JP17372994A JPH0814698A JP H0814698 A JPH0814698 A JP H0814698A JP 6173729 A JP6173729 A JP 6173729A JP 17372994 A JP17372994 A JP 17372994A JP H0814698 A JPH0814698 A JP H0814698A
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expansion valve
air conditioner
outlet side
degree
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Seiichi Miyagawa
誠一 宮川
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成をシンプルにして、信頼性を高め、コス
トを下げること。 【構成】 外気を取り込んで空調を行うダクト方式の空
気調和装置１において、コンプレッサ１１と室外熱交換
機を構成する凝縮器１２と室内熱交換機を構成する蒸発
器１３と膨張弁１４とが配設され閉回路を構成する冷媒
回路５と、前記蒸発器１３の出口側の温度および前記出
口側の圧力その他を検出するセンサ２と、前記センサ２
によって検出された前記蒸発器１３の出口側の温度と前
記出口側の圧力に基づき過熱度を演算する過熱度演算手
段３１と、前記過熱度演算手段３１が演算した前記過熱
度と目標過熱度とエンジン回転数とに基づき前記膨張弁
１４の開度を演算する膨張弁開度演算手段３２とから成
る制御装置３と、前記制御装置３からの制御信号に基づ
き前記膨張弁１４の開度を駆動制御する駆動装置４とか
ら成る空気調和装置の運転制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、外気を取り込んで空調
を行う空気調和装置において、凝縮器および蒸発器の少
なくとも何れか一方の出口側の温度と出口側の冷媒の圧
力に対応する飽和温度との温度差である過熱度または過
冷却度に基づき前記膨張弁の開度を制御する空気調和装
置の運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の空気調和装置の運転制御装置（特
開平４−２２２３４１）は、図５に示すように部屋Ｈ毎
に室内機Ｉを配設して個別に空調する個別空調方式にお
いて、外気温度検出手段Ｓにより外気温度を検出して外
気温度に基づき室外機Ｏの可変風量型の室外ファンＦの
風量および電動膨張弁Ｖの開度を制御するもので有っ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の空気調和装
置の運転制御装置は、外気温度に基づき前記室外ファン
Ｆの風量および前記電動膨張弁Ｖの開度を制御するの
で、制御ロジック、コントローラ、アクチュエータおよ
びシステム全体が複雑になるという問題が有った。
【０００４】また上記従来の空気調和装置の運転制御装
置は、上述のようにシステム全体が複雑になるので、そ
れに伴いトラブルが増加するとともに、しかも高価な風
量可変型ファンを用いる必要があるため一層コストが増
加するという問題が有った。
【０００５】そこで本発明者は、外気を取り込んで空調
を行う空気調和装置において、凝縮器および蒸発器の少
なくとも何れか一方の出口側の温度と出口側の冷媒の圧
力に対応する飽和温度との温度差である過熱度またはお
よび過冷却度に基づき前記膨張弁の開度を制御するとい
う本発明の技術的思想に着眼し、さらに研究開発を重ね
た結果、システムの構成をシンプルにして、それに伴い
信頼性を高め、コストを下げるという目的を達成する本
発明に到達した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の空気調和装置の運転制御装置は、コンプ
レッサと凝縮器と蒸発器と膨張弁とから成り、外気を取
り込んで空調を行う空気調和装置において、前記凝縮器
および蒸発器の少なくとも何れか一方の出口側の温度と
出口側の冷媒の圧力に対応する飽和温度との温度差に基
づき、前記膨張弁の開度を制御する制御装置を備えたも
のである。
【０００７】本発明（請求項２に記載の第２発明）の空
気調和装置の運転制御装置は、第１発明において、前記
制御装置が、前記蒸発器の出口側の温度と前記出口側の
圧力に対応する飽和温度との差で決定される過熱度に基
づき前記膨張弁の開度を制御するものである。
【０００８】本発明（請求項３に記載の第３発明）の空
気調和装置の運転制御装置は、前記第１発明において、
前記制御装置が、前記凝縮器の出口側の温度と前記出口
側の圧力に対応する飽和温度との差で決定される過冷却
度に基づき前記膨張弁の開度を制御するものである。
【０００９】本発明（請求項４に記載の第４発明）の空
気調和装置の運転制御装置は、前記第２発明において、
前記制御装置が、前記蒸発器の出口側の温度と前記出口
側の圧力に基づき過熱度を演算する過熱度演算手段と、
前記過熱度演算手段が演算した前記過熱度と目標過熱度
とエンジン回転数とに基づき前記膨張弁の開度を演算す
る膨張弁開度演算手段とから成るものである。
【００１０】本発明（請求項５に記載の第５発明）の空
気調和装置の運転制御装置は、前記第４発明において、
前記制御装置が、前記コンプレッサの起動後一定時間は
制御定数を大きく設定し、前記一定時間経過後は制御定
数が小さく設定するものである。
【００１１】本発明（請求項６に記載の第６発明）の空
気調和装置の運転制御装置は、前記第５発明において、
前記制御装置が、前記過熱度と目標過熱度との差および
過熱度の時間的変化に基づき前記膨張弁の開度を演算す
るものである。
【００１２】本発明（請求項７に記載の第７発明）の空
気調和装置の運転制御装置は、前記第６発明において、
前記制御装置が、前記エンジン回転数の時間的変化に基
づき前記膨張弁の開度を演算するものである。
【００１３】
【作用】上記構成より成る第１発明の空気調和装置の運
転制御装置は、前記制御装置が、前記凝縮器および蒸発
器の少なくとも何れか一方の出口側の温度と出口側の冷
媒の圧力に対応する飽和温度との温度差に基づき前記膨
張弁の開度を制御して、必要に応じて外気を取り込んで
空調を行うものである。
【００１４】上記構成より成る第２発明の空気調和装置
の運転制御装置は、前記制御装置が、前記蒸発器の出口
側の温度と前記出口側の冷媒の圧力に対応する飽和温度
との温度差で決定される過熱度に基づき前記膨張弁の開
度を制御して、必要に応じて外気を取り込んで空調を行
うものである。
【００１５】上記構成より成る第５発明の空気調和装置
の運転制御装置は、前記制御装置が、前記コンプレッサ
の起動後一定時間は制御定数を大きく設定し、設定過熱
度に早く近づけ、前記一定時間経過後は制御定数を小さ
く設定し、前記設定過熱度に安定させるように制御す
る。
【００１６】
【発明の効果】上記作用を奏する第１発明または第２発
明の空気調和装置の運転制御装置は、前記飽和温度との
温度差または前記過熱度に基づき前記膨張弁の開度を制
御するだけで、従来のように室外ファンの風量を制御し
ないので、システムの構成をシンプルにして、それに伴
い信頼性を高め、コストを下げるという効果を奏する。
【００１７】上記作用を奏する第５発明の空気調和装置
の運転制御装置は、前記制御装置が、前記コンプレッサ
の起動後一定時間は制御定数を大きく設定し、設定過熱
度に早く近づけるので、屋内温度を設定温度近くに早く
近づけることが出来るという効果を奏するとともに、前
記一定時間経過後は制御定数を小さく設定し、前記設定
過熱度に安定させるように制御するため、過熱度のハン
チングを抑制するという効果を奏する。
【００１８】
【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。
【００１９】（第１実施例）本第１実施例の空気調和装
置の運転制御装置は、図１ないし図４に示すように外気
を取り込んで空調を行うダクト方式の空気調和装置１に
おいて、コンプレッサ１１と屋外熱交換機を構成する凝
縮器１２と屋内熱交換機を構成する蒸発器１３と膨張弁
１４とが配設され閉回路を構成する冷媒回路５と、前記
蒸発器１３の出口側の温度および前記出口側の圧力その
他を検出するセンサ２と、前記センサ２によって検出さ
れた前記蒸発器１３の出口側の温度と前記出口側の圧力
に基づき過熱度を演算する過熱度演算手段３１と、前記
過熱度演算手段３１が演算した前記過熱度と目標過熱度
とエンジン回転数とに基づき前記膨張弁１４の開度を演
算する膨張弁開度演算手段３２とから成る制御装置３
と、前記制御装置３からの制御信号に基づき前記膨張弁
１４の開度を駆動制御する駆動装置４とから成る。
【００２０】前記ダクト方式の空調装置１は、図２に示
すように建物の外壁に形成された外気導入口１５より外
気を導入して屋外機１６によって制御される屋内機１７
によってダクト１８を介して各部屋に温度調節された空
気を供給し得る構成より成るものである。
【００２１】前記冷媒回路５は、図３に示すようにエン
ジン１０によって回転駆動されるコンプレッサ１１と、
前記コンプレッサ１１の吐出側配管に配設され吐出冷媒
中の油を回収する油回収器５１と、前記油回収器５１に
連絡しており前記蒸発器１３と凝縮器１２とを連絡する
配管に配設された四路切換弁５２と、前記四路切換弁５
２に連絡しており屋外に配設された前記凝縮器１２と、
前記凝縮器１２に連絡しており液冷媒を貯留するレシー
バ５３と、前記レシーバ５３の他端に連絡しており冷媒
の減圧機能と冷媒流量の調節機能とを有する前記膨張弁
１４と、前記凝縮器１２に連絡しており屋内に配設され
た前記蒸発器１３と、前記コンプレッサ１１の吸入管に
配設され吸入冷媒中の液冷媒を回収除去するアキューム
レータ５４とが配設され、冷媒の循環により熱移動が生
ずるように構成されている。
【００２２】前記屋外熱交換機を構成する前記凝縮器１
２は、冷房運転時には凝縮器として機能するが、暖房運
転時には蒸発器として機能し、前記屋内熱交換機を構成
する前記蒸発器１３は、冷房運転時には蒸発器として機
能するが、暖房運転時には凝縮器として機能し、それに
伴い前記四路切換弁５２が、冷房運転時には図３中実線
で示す連絡関係になり、暖房運転運転時には図３中破線
で示す連絡関係になるように切り替わり得るように構成
されている。
【００２３】前記油回収器５１から前記コンプレッサ１
１の前記アキュームレータ５４に連絡した吸入管に連絡
し、前記油回収器５１の回収した油を前記コンプレッサ
１１の吸入側に戻すための油戻し回路５５が設けられて
いる。
【００２４】前記膨張弁１４は、電動膨張弁によって構
成され、前記レシーバ５３の下部の液部に連絡する共通
路５００の前記レシーバ５３の上部側の一端Ｐと前記凝
縮器１２との間の第１の流路５０１には、前記凝縮器１
２から前記レシーバ５３への冷媒の流れのみを許容する
第１逆止弁５６が配設されている。
【００２５】また前記点Ｐと前記蒸発器１３との間の第
２の流路５０２には、前記蒸発器１３から前記レシーバ
５３への冷媒の流れのみを許容する第２逆止弁５７が配
設されている。
【００２６】さらに前記第１逆止弁５６の一端Ｓと前記
膨張弁１４の他端Ｑとの間の第３の流路５０３には前記
膨張弁１４から前記凝縮器１２への流れを許容する第３
逆止弁５８が配設され、前記第２逆止弁５７の一端Ｒと
前記膨張弁１４の他端Ｑとの間の第４の流路５０４には
前記膨張弁１４から前記蒸発器１３への流れを許容する
第４逆止弁５９が配設されている。
【００２７】前記センサ２は、図３に示すように前記コ
ンプレッサ１１の吸入管に配設され前記蒸発器１３から
吸入管に供給される冷媒の温度を検出する吸入温度セン
サ２１と、前記コンプレッサ１１の吐出管に配設され前
記吐出管に吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度セ
ンサ２２と、前記屋外熱交換器を構成する前記凝縮器１
２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室外熱交換器温
度センサ２３と、前記屋外熱交換器を構成する前記凝縮
器１２の空気吸込口に配置され外気温度を検出する外気
温度センサ２４と、屋内のサーモスタット近辺に配置さ
れ室内空気温度を検出する室温センサ２５と、前記コン
プレッサ１１の吸入管内に配設され前記過熱度を演算す
るための吸入圧力を検出する吸入圧力センサ２６と、前
記コンプレッサ１１の吸入管内に配設され低圧側圧力が
下限に達すると作動して異常停止させる低圧作動スイッ
チ２７と、前記コンプレッサ１１の吐出管内に配設され
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
圧作動スイッチ２８と、前記コンプレッサ１１を回転駆
動する前記エンジン１０の回転数を検出するエンジン回
転数センサ２９とから成る。
【００２８】前記センサ２を構成する各センサ２１ない
し２９は、前記制御装置３に接続され検出した信号を出
力して、前記制御装置３によって入力された信号に応じ
て各機器の運転が制御されるように構成されている。
【００２９】前記制御装置３は、コンピュータによって
構成され、前記コンプレッサの起動後一定時間は制御定
数が大きく設定され、前記一定時間経過後は制御定数が
小さく設定されるもので、前記過熱度と目標過熱度との
差、過熱度の時間的変化および前記エンジン回転数の時
間的変化に基づき前記膨張弁の開度（パルス数）を演算
するものである。
【００３０】すなわち、過熱度と目標過熱度との差に表
１に示される比例定数を乗じたものと、今回の過熱度と
前回の過熱度との差に表１に示される微分定数を乗じた
ものと、今回のエンジン回転数と前回のエンジン回転数
との差に表１に示されるエンジン係数を乗じたものとの
総和によって前記膨張弁１４のパルス数変化量が決定さ
れる。
【表１】
【００３１】なお、前記目標過熱度は、本第１実施例に
おいては、冷房運転時は１０℃、暖房運転時は８℃に夫
々設定され、前記比例定数、微分定数およびエンジン係
数等の制御定数は表１に示すように通常運転時のそれに
比べて大きな値にすることにより、目標過熱度に出来る
だけ早く近づけ、空気調和装置の立ち上がり時間を短縮
するように構成してある。
【００３２】前記制御装置３を構成するコンピュータの
ＲＯＭには、上記演算を実現するために図４のフローチ
ャートで示される制御プログラムが予め格納されてい
る。
【００３３】前記駆動装置４は、ステッピングモータに
よって構成され、前記制御装置３によって出力されたパ
ルス数に応じて前記膨張弁１４の可動弁部材を制御し
て、弁開度を制御し得る構成より成る。
【００３４】上記構成より成る第１実施例の空気調和装
置は、冷房運転時においては、屋外の凝縮器１２で凝縮
液化された液冷媒が、前記第１の流路５０１から共通路
５００に流れて前記レシーバ５３に貯留される。
【００３５】前記レシーバ５３に貯留された前記冷媒
を、前記膨張弁１４によって減圧された後、第２の流路
５０２を介して屋内の前記蒸発器１３に供給して蒸発さ
せ、前記コンプレッサ１１に戻る循環となる。
【００３６】他方暖房運転時においては、屋内熱交換器
１３において凝縮液化された液冷媒が、前記第２の流路
５０２から前記共通路５００に流れてレシーバ５３に貯
留され、前記膨張弁１４で減圧された後、前記第３の流
路５０３を介して前記屋外熱交換器１２に供給され、蒸
発して前記コンプレッサ１１に戻る循環となる。
【００３７】上記構成より成る第１実施例の空気調和装
置の運転制御装置の冷房運転時における作用、すなわち
前記コンプレッサ１１の起動時における起動制御の内容
および通常運転時における制御の内容について図４に示
されるフローチャートに従い説明する。本実施例装置
は、冷房運転時においては２０℃以下の場合は動作しな
いように設定されている。
【００３８】ステップ１０１において、前記膨張弁１４
の初期開度を１０００パルスに設定し、その後ステップ
１０２において、前記四路切換弁５２をオンつまり冷房
サイクルにする。
【００３９】ステップ１０３において、前記コンプレッ
サ１１を起動させ、ステップ１０４において、前記膨張
弁１４の開度変化量を演算する。すなわち、前記過熱度
演算手段３１が、前記吸入圧力センサ２６によって検出
された前記吸入管内の冷媒の圧力に対応する飽和温度と
前記吸入温度センサ２１によって検出された前記蒸発器
１３より前記コンプレッサ１１の吸入管に供給された冷
媒の温度に基づき過熱度を演算し、前記膨張弁開度演算
手段３２が、前記過熱度演算手段３１によって演算され
た過熱度と、設定された目標過熱度、前回の過熱度、エ
ンジン回転数、および前回のエンジン回転数に基づき演
算を行い、前記膨張弁１４のパルス数変化量を演算す
る。
【００４０】ステップ１０５において、前記膨張弁開度
演算手段３２によって演算されたパルス数変化量に基づ
き前記駆動装置４を構成するステッピングモータが前記
膨張弁１４を駆動して弁開度を制御し、この状態でタイ
マが１５分経過するまで維持される。
【００４１】１５分が経過するとステップ１０６におい
て、演算された過熱度の平均値が５℃から１５℃の範囲
内におさまっている時は、ステップ１０７において表１
の通常運転の比例定数、微分定数およびエンジン係数等
の制御定数を用いて、前記膨張弁開度演算手段３２によ
って上述と同様の演算を行い通常運転における前記膨張
弁１４のパルス数変化量を演算する。
【００４２】ステップ１０８において、前記膨張弁開度
演算手段３２によって演算されたパルス数変化量に基づ
き前記駆動装置４を構成するステッピングモータが前記
膨張弁１４を駆動して通常運転の弁開度に制御する。
【００４３】上記通常運転のおける各制御定数は、表１
に示すように小さな値に設定されており、過熱度がオー
バーシュートし、ハンチングしないようにして、運転停
止を回避するようにしてある。
【００４４】また暖房運転時においては、前記コンプレ
ッサ１１の起動時には前記膨張弁１４の初期開度を決定
するパルスは８００パルスに設定されている。
【００４５】上記作用を奏する第１実施例の空気調和装
置の運転制御装置は、前記制御装置３によって演算され
た前記過熱度に基づき前記膨張弁１４の開度を制御する
ものであるので、従来のように室外ファンの風量を制御
する必要が無いので、システムの構成をシンプルにし
て、それに伴いトラブルを回避して信頼性を高め、コス
トを下げるという効果を奏する。
【００４６】また第１実施例の空気調和装置の運転制御
装置は、前記制御装置３が、前記コンプレッサ１１の起
動後１５分間は制御定数を大きく設定し、空調装置を設
定過熱度に早く近づけるので、屋内温度を設定温度近く
に早く近づけることが出来るという効果を奏するととも
に、前記１５分間経過後は制御定数を小さく設定し、前
記設定過熱度に安定させるように制御するため、過熱度
のオーバーシュートに基づくハンチングを抑制して、運
転停止を回避することにより、低コストで信頼性の向上
を図ることを可能にするという効果を奏する。
【００４７】さらに第１実施例の空気調和装置の運転制
御装置は、前記コンプレッサ１１の起動時一定時間は制
御定数を大きくしたので、高外気時における高圧側圧力
の上昇を抑制して、高圧カットや、吐出管温度の過上昇
による空気調和装置の運転停止を回避することが出来る
という効果を奏する。
【００４８】また、本第１実施例装置は、暖房運転中の
前記コンプレッサ１１の起動時においても前記膨張弁の
制御定数を大きくすることにより、低外気時における低
圧側圧力の低下を抑制して、低圧カットや吐出管温度の
過上昇による空気調和装置の運転停止を回避するという
効果を奏するとともに、設定過熱度に到達後は、制御定
数を小さくすることにより、過熱度のハンチングを抑制
して、運転停止を回避することにより、低コストで信頼
性の向上を図ることを可能にするという効果を奏する。
【００４９】すなわち、暖房運転時には従来のように電
動膨張弁１４の開度を一定のまま制御すると、低外気域
では室外熱交換器の蒸発能力の低減により低圧側圧力が
低下するので、低圧側圧力が瞬間的に過低下して低圧カ
ットや吐出温度の過上昇による運転停止を招くおそれが
あるが、本第１実施例においては制御定数を一定時間大
きくすることにより、蒸発能力および冷媒循環量が適度
に維持され、低圧側圧力の低下が抑制される。
【００５０】また本第１実施例においては、高外気域で
は外気導入に切換、暖房運転しないので、室外熱交換器
の蒸発能力が過大となり、高圧側圧力が上昇することに
より、高圧側圧力が瞬間的に過上昇するピークを発生し
て、吐出管温度の過上昇や高圧カットを招くおそれは無
い。以上によって空気調和装置の運転停止が回避される
ことになる。
【００５１】上述の実施例は、説明のために例示したも
ので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００５２】上述の実施例においては、過熱度を目標値
に収束させる例について一例として述べたが、本発明
は、それに限定されるものでは無く、例えば吐出温度や
凝縮器の過冷却度を目標値に収束させる態様も採用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例装置を示す概略ブロック図
である。
【図２】本第１実施例を適用したダクト空調方式を示す
模式図である。
【図３】本第１実施例の冷媒回路を示すブロック図であ
る。
【図４】本第１実施例の制御フローを示すチャート図で
ある。
【図５】従来の個別空調方式を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ダクト方式の空気調和装置 ２ センサ ３ 制御装置 ４ 駆動装置 ５ 冷媒回路 １１ コンプレッサ １２ 凝縮器 １３ 蒸発器 １４ 膨張弁 ３１ 過熱度演算装置 ３２ 膨張弁開度演算手段

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンプレッサと凝縮器と蒸発器と膨張弁
    とから成り、外気を取り込んで空調を行う空気調和装置
    において、 前記凝縮器および蒸発器の少なくとも何れか一方の出口
    側の温度と出口側の冷媒の圧力に対応する飽和温度との
    温度差に基づき、前記膨張弁の開度を制御する制御装置
    を備えたことを特徴とする空気調和装置の運転制御装
    置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記制御装置が、前記蒸発器の出口側の温度と前記出口
    側の圧力に対応する飽和温度との差で決定される過熱度
    に基づき前記膨張弁の開度を制御することを特徴とする
    空気調和装置の運転制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 前記制御装置が、前記凝縮器の出口側の温度と前記出口
    側の圧力に対応する飽和温度との差で決定される過冷却
    度に基づき前記膨張弁の開度を制御することを特徴とす
    る空気調和装置の運転制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項２において、 前記制御装置が、前記蒸発器の出口側の温度と前記出口
    側の圧力に基づき過熱度を演算する過熱度演算手段と、 前記過熱度演算手段が演算した前記過熱度と目標過熱度
    とエンジン回転数とに基づき前記膨張弁の開度を演算す
    る膨張弁開度演算手段とから成ることを特徴とする空気
    調和装置の運転制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項４において、 前記制御装置が、前記コンプレッサの起動後一定時間は
    制御定数を大きく設定し、前記一定時間経過後は制御定
    数が小さく設定することを特徴とする空気調和装置の運
    転制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項５において、 前記制御装置が、前記過熱度と目標過熱度との差および
    過熱度の時間的変化に基づき前記膨張弁の開度を演算す
    ることを特徴とする空気調和装置の運転制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項６において、 前記制御装置が、前記エンジン回転数の時間的変化に基
    づき前記膨張弁の開度を演算することを特徴とする空気
    調和装置の運転制御装置。
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