JPS5833040A - 冷凍サイクルの制御方法 - 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】 本発明は、冷凍サイクル、たとえばルームエアコンディ
ジ璽すの冷凍ナイクルの制御方法に係抄、特に１断続運
転時の成績係数の改善を志向した、冷凍ナイクルの制御
方法に関するものである。

まず、従来の、冷凍サイクルの制御方法とその欠点を、
ルームエアコンディジ璽すの冷凍サイクルを例にとって
説明する。

第１図は、ルームエア；ンデイシ曹すの冷凍ナイクルの
サイクル構成図、＊２ｖ！Ｊは、圧ａＩＩを停止させ九
０１０．圧カパツンスを示す圧力パツンス状況図、第３
図は、第１図に係る冷凍サイクルの動作点を示す篭リニ
ル線図である。

第１図において、圧縮機ｌで圧縮され九高温高圧のガス
冷媒は、凝縮器２で外気と熱交換して熱を外気に排出し
、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、減圧器８
で低温の二相状態冷媒となり、蒸発器１で室内空気と熱
交換して室内を冷房し、前記圧縮機ｌへ戻りサイクルを
完結する。

そして、冷房能力に余裕がある場合には、冷凍サイクル
の断続運転を行なうが、この冷凍サイクルを停止させる
とき、従来、圧縮機１を停止させると同時に１蒸発器４
に付着している凝縮水が室内空気へ再蒸発するのを防止
するため、蒸発器用送風機６も停止させていた。なお、
５は凝縮器用送風機である。

ところで、上記冷凍サイクルが定常運転状ＪＩＩＫある
ときは、たとえば圧縮機ｌを高圧チャンバ形式のロータ
リ圧縮機と仮定すると、その圧縮機ｌから減圧器３に至
るまでの高圧側には、冷凍サイクル全体に封入しである
冷媒量の７０〜７５１１が集まっていることが１般Ｋｖ
ＡＱれてｉる。

いま、この定常運転状態にある冷凍サイクルを停止させ
ると（すなわち、圧縮機１を停止させると）、高圧側の
圧カフは、第２図に示すように１Ｐａより下わ始め、一
方、減圧ＩＩ３かも圧縮機ｌまでの低圧側の圧力８はＰ
、よ紗上す始める。そして、圧縮機１を停止させてから
時間を１後に高圧側の圧カフと低圧側Ｏ圧力８がバラン
ス圧力Ｐｂでバランスし等しくなる。圧縮機ｌを停止さ
せてから圧力バランスまでの時間ｔ−は、ＪＩ８の始動
試験では８分を指定している関係上、通常ｉｓ〜３分に
設定されてｉる。

、　　上記冷凍サイクルの動作を、第３図のモリエル線
図上Ｋ１１！！わすと、圧縮過程は状態１１から状態１
２、凝縮過程は状態１２から状態１３、減圧過ｌｉ杜状
態１３から状態”１４、蒸発過＠紘状１１１４から状ｍ
１ｌｌである。冷凍サイクルが停止すると、凝纏圧力Ｐ
ａｔ蒸発圧力Ｐ＄杜前記パツンス圧力ＰｈＫそれぞれ近
づ−て行＜、ｔた、圧力バランス後の高圧側の温度は、
圧縮終了温度Ｔ−とバランス圧力における飽和＠変Ｔ−
の間のａ１度となるため、高圧側はナベで過熱ガス冷媒
（第３図における範囲ムの冷厳）で満されることｋなる
。このとき高圧１１にある過熱ガス冷媒の総量は、全体
の１０〜１Ｂ憾程度であるため、前記した定常状態で運
転していた時高圧側に存在゛していた冷媒の８０〜８ｓ
憾は、圧縮機ｌを停止させ九〇ち、圧力がバランスする
までに減圧器３を通って低圧側へ流入し九ことＫなる。

この低圧側へ流入した冷媒のほとんどは、低エンタルピ
の液冷媒であり１その温度は、次第に上りつつある低圧
側の圧力の、そのときどきの飽和ａｉｍである。

したがって、前記低圧側へ流入した液冷媒は室内空気と
熱交換可能であり、冷房能力として利用できるＫもかか
わらず、従来は前述したようｋ。

圧縮機工を停止させると同時に蒸発器用送風機６も停止
させていたために、前記液冷媒が持つ冷房能力を何ら利
用していないという欠点があった。

本発明は、上記した従来技術の欠点をなくし、圧縮機停
止後に低圧側へ流入した冷媒が持つ冷房能力を有効に利
用し、断続運転時の成績係数を改善した、冷凍サイクル
の制御方法の提供を、その目的上するものである。

本町明の特徴は、少なくとも、圧縮機、凝縮器、蒸発器
、この蒸発器へ送風する蒸発器用送風機を備え九冷凍ナ
イクルの制御方法におｉて、断続運転時、圧縮機を停止
させたのち、蒸発器へ流入した低エンタルピの冷媒によ
る冷房能力が前記蒸発器に付着して−る凝縮水の再蒸発
による冷房能力とはぼ等しくなるまでの間だけ、蒸発器
用送風機を運転するようｋした冷凍サイクルの制御方法
にある。

さらに詳しくは、ルームエアコンディジ冒すの冷凍サイ
クルの制御方法において、断続運転時、冷凍サイクル停
止後、゛任意の一定時間のみ蒸発器用送風機を運転し、
その後は冷凍サイクル再起動時まて前記蒸発器用送風機
を停めることにより、蒸発器に付着してｉる凝縮水の室
内空気中への再蒸発を少なく抑えながら、冷凍サイクル
の成績係数を改善するようにしたものである。

！１１！施例の説ＩＪ１に入る前に１本発ｌ！Ｊ１の基
本的事項を、第４〜６図を使用して説明する。

第４〜６図は、本発明の基本的事項を説明するためのも
のであり、第４図は、圧縮機を停止させたのちの、低圧
１１に係る蒸発器の表面状態を説明するための空気線図
、第５図は、圧縮機を停止させたのちも蒸発器用送風機
の運転を継続した場合の、癲咳冷凍サイクルの冷房能力
の変化を示す冷房能力変化図、第６図は、第５図に係る
冷房能力を、蒸発器へ流入し九低エンタルピの冷媒によ
る冷房能力と、凝縮水の再蒸発による冷房能力に分けて
示し九冷房能力変化図である。

第４図において、縦軸は絶対湿度、横軸は温度、９は飽
和線、１０は等湿球温度線をそれぞれ示す。

蒸発器表面温度は、圧縮機を停止させると、定常運転状
態Ｖｃシける温度Ｔ、から、バランス状態における冷媒
の飽和温度Ｔｂまで上昇する。圧縮機を停止させたとき
、蒸発器表面が凝縮水により濡れた状態であるときＫは
、その表面状態は飽和！Ｉ９上を状態畠から状態ｂ（圧
力バランス時の表面状１＠）ｉで移動し、その後乾燥し
、等湿球温度線１ＧＩＣ沿って、そのときの室内空気の
状ｊＩＩＣＫ至る。ζＯ過鴨で、前記状態ａから、状Ｉ
ＩＣの絶対潅ｊｌＥＫはは勢しい絶対湿度の状態ｄ（こ
のときの蒸発器表面温度Ｔ、）までは、蒸発器表面での
凝縮水の再蒸発はなく、それ以降の状ｌｉｄから状態す
で再蒸発が行なわれる。

上記した第４図に係る蒸発器表面状態と関連し、圧縮機
を停止させたのちも蒸発器用送風機の運転を継続して、
蒸発器へ流入した低エンタルピの冷媒の冷房能力を利用
した場合の、尚該冷凍サイクルの冷房能力の変化を示し
たのが、第５図である。

この第ＳＩＩにおいて、縦軸は冷房能力、横軸は時間を
それぞれ目盛ったものであり、１ｓｔ！冷房能力０変化
を示す。

冷房能力１ｓの範囲Ｂは、第４図ＫｓＩ−ける状態ａか
ら状態ｄまでに蒸発器へ流入した低エンタルピの冷媒に
よる冷房能力の範囲、範囲Ｃは、同じく状１１ｄから状
Ｉｌｂ′ｔ′でに蒸発器へ流入し九低エンタルピの冷媒
による冷房能力と凝縮水の再蒸発による冷房能力の和ｏ
Ｉｉｌ！ｌｓ範Ｉ！Ｄは、状１／ｌＡｂにおいて凝縮水
が再蒸発することによって得られる冷房能力の範囲であ
る。なお、ｔｂは、圧縮機を停止させてから圧力バラン
スするまでの時間である。

第５図に係る冷房能力を、蒸発器へ流入し九番低エンタ
ルどの冷媒による冷房能力８と、凝縮水の再蒸発による
冷房能力ＷＫ分けて示すと第６図のようＫなる。この第
６図において、縦軸は冷房能力、横軸は時間を、それぞ
れ目盛つ九ものである。

蒸発器へ流入した低エンタルピの冷媒による冷房能力具
は、時間と共に減少し、ノ（ランス時間１ｈで零となる
。まえ、凝縮水の再蒸発による冷房能力Ｗは蒸発器表面
温度が温度Ｔ、（第４図参照）となったとき、時間にし
て、圧縮機の停止時から時間ｔ、経過後から始まり、蒸
発器表面が乾き終るまで続く。この凝縮水の再蒸発によ
り得られる冷房能力Ｗは、次に冷凍サイクルが起動し九
とき、再度その凝縮水を室内空気から回収する必要があ
るので、実冷房能力とはなり得ない。

そこで、第６図における冷房能力の時間積分値／’（Ｒ
−Ｗ）ｄｔ ・ がはｔ！最大になったと龜、すなわち、換言すれば、蒸
鈍器へ流入した低エンタルピの冷媒による冷房能力Ｒが
、凝縮水の再蒸発による冷房能力Ｗとがほぼ等しくなっ
た時点１．で、蒸発器用送風機を停止することＫより、
最大の成績係数が得られることがわかる。

以上に説明した理由によって、断続運転時、圧縮機を停
止させたのちも、蒸発器へ流入した低エンタルピの冷媒
による冷房能力が、前記蒸発器に付着している凝縮水の
′再蒸発による冷房能力とほぼ等しくなるまでの間だけ
、蒸発器用送風機を運転するととｋより１前記低エンタ
ルピの冷媒の冷房能力を利用し、実冷房能力を増加させ
、冷凍サイクルの成績係数を改善することができる。

そして前記した蒸発器へ流入し九低エンタルピの冷媒に
よる冷房能力具が、凝縮水の再蒸発による冷房能力Ｗと
等しくなる時点ｔｅａ、蒸発器の冷媒温ＫＴｍが上昇し
て室内空気の湿球温度Ｔｗと一致するときである。

なお、前記時点ｔＩＫｌｉＪ達してから間もなく圧力バ
ランスする（第６図における時点ｔｈ）ので、圧縮機を
停止させたのち、はぼ時点ｔｂＫ到るまでの間だけ、蒸
発器用送風機を運転するようにしてもよい。

さらに１前記した時点ｔ１と時点１．の関の、予め設定
した一定時間、たとえば経験的Ｋ、機種に応じて、を麺
より短い、１〜２分間だけ蒸発器用送風機を運転するよ
うにしてもよい。

上記し九本発明の基本的事項に基づき、以下実施例を説
明する。

第７図は、本発明の一実施例に係る、ルームエアコンデ
ィジ曹すの冷凍サイクルの制御方法の実施に供せられる
制御装置のブロック図、第８図は、第７図に係る制御方
法をｇＡ施し九冷陳サイクルの成績係数を、従来の制御
方法を奥施し・た冷凍サイクルの成績係数と比較して示
す成績係数線図である。

＃Ｉ７図において、１・は、蒸発器の風上側風路上に前
記蒸発器！ｌｃ１ｍシないようＫ、且つ凝縮水が常に補
給されるように設置され、室内空気の湿球温度を検出す
るサー（スタ式の湿球温度検出器、１７は、湿球部−検
出器１６で検出した室内空気の湿球温度Ｔｗをデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１８は、蒸発器の冷媒配
管上のフィンの付いてない部分に断熱して設置され、蒸
発器の冷媒温度を検出するナー（スタ式の冷媒温度検出
器、１９は、冷媒ｌ１ｌＬ＆出器１８で検出し九蒸発器
の冷媒温度Ｔ１をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
、２０は、両ム／Ｄ変換器１７．１９からのデジタル信
号を比較し、所定誤差の範囲でＴｗがＴｍと一致したと
き（すなわち、ＴｍがＴｗと＃１埋等しくなったとき）
信号を発する比較器、２１は、比較器２０からの信号に
よってリレー切断信号を発するマイクロコンピュータ、
２２は、マイクＣＩ：ｆンピエータ２１からのリレー切
断信号によって、蒸発器用送風機６を停止させるリレー
である・ このように構成したので、蒸発器用送風機６は、圧縮機
（図示せず）を停止させ九ときには停止せず、冷媒温度
検出器１８で検出した蒸発器の冷媒ｍ＆’ｒｍが上昇し
て湿球温度検出器１６で検出し九室内空気の湿球温度Ｔ
ｗと＃１ぼ一致したとき停止する。すなわち、蒸発器用
送風機６は、圧縮機停止時からほぼ時間１．（第６図参
照）経過後に停止する１のである。

このように制御した当該冷凍サイクルの成績係数を、従
来の冷凍サイクルと比較して示すと、第８図のようＫな
る。

この第８図において、横軸は運転時間／（運転時間中停
止時間）をとり、縦軸は断続運転時の成績係数／連続運
転時の成績係数をとったものであり、本実施例の成績係
数を実線で示す。これに対して、従来の冷凍サイクル圧
縮機を停止させると同時に蒸発器用送風機を停めた場合
の成績係数は破線のようになる。いずれの場合も運転時
間の割下 合が小さくなるに従い成績係数が低化していくが、本実
施例では、その低下する割合が小さく、所期の効果を奏
するものである。

＃Ｉ９、図は、本発明の他の実施例に係る、ルームエア
コンディジ１すの冷凍サイクルの制御方法のＩｆ！ｊ＊
に供せられる制御装置のブーツク図である。

この第９図において、２３ａ、冷凍サイクルの高圧側圧
力検出器、２４は、高圧側圧力検出器２３て検出した高
圧側圧力Ｐ４をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、
２ｓは、冷凍サイクルの低圧側圧力検出器、２６は、低
圧側圧力検出器２ｓで検出した低圧側圧力Ｐ、をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２７は、両Ａ／Ｄ変換
器２４．２６からのデジタル信号を比較し、所定誤差の
範囲でＰ−がＰ、′と一致したとき（すなわち、高圧側
圧力と低圧側圧力がは埋バッンスし九とき）信号を発す
る比較器、２８は、比較器２７からの信号によってリレ
ー切断信号を発する！イクロコンビ瓢−タ％２９はＳマ
イクロコンピュータ２８からのリレー切断信号によって
、蒸発器用送風機６を停止させるリレーである。

このように構成したので、蒸発器用送風機６Ｆｉ、圧縮
機（図示せず）を停止させたときＫは停止せず、冷凍サ
イク）電圧側圧力検出器２３で検出した高圧側圧力Ｐａ
と低圧側圧力検出器２５で検出し九低圧圧力Ｐ、がはぼ
一致したとき、すなわち、第６図における時間ｔｂＫな
ったとき、停止する。

この実施例は、冷凍サイクルの高圧側圧力と低圧側圧力
がほぼ一致したとき（第６図における時間ｔ、）Ｋ蒸発
器用送風機６を停止させるようＫしたので、第７図に係
る実施例と比較して成績係数がやや低くなる４のの、蒸
発器の温度上昇が早い友的（蒸発器の温度が上昇し、空
気温度と等しくなったとき第６図のＲ＝Ｏ，時間１．と
なる）、冷凍サイクルの高圧側と低圧側の圧力／（ラン
スが早く、成績係数の低下は、きわめて少ない。

さらに他の実施例として、圧縮機を停止させたのち、予
め設定した一定時間（詳細後述）だけ蒸発器用送風機を
運転するようＫしてもよい。

前記一定時間は、エアコンディジ冒すの機種。

運転条件によって異なるが、バランス時間（第６図にお
ける時間ｔｂ）よりも多少短い、１〜２分程程度適尚で
ある。

この実施例は、第７図に係る実施例と比較して成績係数
が中や悪゛くなるものの、従来のルームニアコンディシ
ョナに設置されているタイマ（図示せず）を使用するこ
とができるので、コストが安いとばり実用的効果がある
。

以上詳細Ｋｍ明したように本発明によれば、少なくとも
、圧縮機、凝縮器、蒸発器、この蒸発器へ送風する蒸発
器用送風機を備えた冷凍サイクルの制御方法において、
断続運転時、圧縮機を停止させたのち、蒸発器へ流入し
た低エンタルピの冷媒による冷房能力が前記蒸発器に付
着している凝縮水の再蒸発による冷−房能力とほぼ等し
くなるまでの間だけ、蒸発器用送風機を運転するようＫ
し九ので、圧縮機停止後に低圧側へ流入し九冷媒が持つ
冷房能力を有効に利用し、断続運転時の成績係数を改善
した、冷凍ナイクルの制御方法を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ルームエアコンディジ曹すの冷凍ｔイクルの
サイクル構成図、第２図は、圧縮機を停止させたのちの
、圧力バランスを示す圧力バランス状況図、第３図は、
第１図に係る冷凍サイクルの動作点を示すモリエル線図
、第４〜６図は、本発明の基本的事項を説明する丸めの
ものであり、第４図は、圧縮機を停止させたのちの、低
圧＠に係る蒸発器の表面状態を説明する丸めの空気線図
、第５図は、圧縮機を停止させたのち４蒸発器用送風機
の運転を継続した場合の、当皺冷凍サイクルの冷房能力
の変化を示す冷房能力変化図、第６図は、第５図に係る
冷房能力を、蒸発器へ流入した低エンタルピの冷媒によ
る冷房能力と、凝縮水の再蒸発による冷房能力に分けて
示した冷房能力変化図、第７図は、本発明の一実施例に
係る、ルームエアコンディジ曹すの冷凍サイクルの制御
方法の実施に供せられる制御装置のブロック図、第８図
は、ｔｌＥ７図に係る制御方法を実施した冷凍サイクル
の成績係数を、従来の制御方法を実施した冷凍ナイクル
の成績係数と比較して示す成績係数線図、第９図は、本
発明の他の実施例に係る、ルームエアコンディジ真すの
冷凍サイクルの制御方法の実施に供せられる制御装置の
ブロック図である。 ｌ・−圧縮機、ト・・凝縮器、４・・・蒸発器、６・・
・蒸発器用送風機、１６・・・湿球温度検出器、１８・
・・冷媒＠変検出器、２２・−リレー、２Ｂ−・・高圧
側圧力検茅１目 ｌ 綺町 茅３　図 工〉ツルヒ０ 茅４目 上皮 Ｍ舊Ｊ！ぶ 第７目 茅８目 θ　　　　　　ｔｏ　　　　　　ｍ。 茅ｑ　目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　少なくとも、圧縮機、凝縮器、蒸発器、この蒸発器
   へ送風すゐ蒸発器用送風機を備えた冷凍サイクルの制御
   方法において、断続運転時、圧縮機を停止１せ良のち、
   蒸発器へ流入した低エンタルピの冷媒による冷房能力が
   前記蒸発器に付着している凝縮水の再蒸発によゐ冷房能
   力とほは等しくなるまての間だけ、蒸発器用送風機を運
   転するようにしたことを特徴とする冷凍サイクルの制御
   方法。 ２　圧縮機を停止させたのち、蒸発器の冷媒温度が室内
   空気の湿球温度とほぼ等しくなるまでの間だけ、蒸発器
   用送風機を運転するようＫしたものである特許請求の範
   囲第１項記載の冷凍サイクルの制御方法。 ＆　圧縮機を停止させたのち、冷凍サイクルの高圧側圧
   力と低圧側圧力がははバランスするまでの間だけ、蒸発
   器用送風機を運転するようにしたものである特許請求の
   範囲第１項記載の冷凍サイクルの制御方法。 未　圧縮機を停止させ九のち、予め設定した一定時間だ
   け蒸発器用送風機を運転するようＫしたものである特許
   請求の範囲第１項記載Ｏ冷凍サイクルの制御方法。