JPS6162770A - 冷凍空調装置の制御方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は冷凍機、パッケージエアコン、チラユニット、
ルームエアコンなどに適用される冷凍空調装置の制御方
法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、電気信号に応じて弁開度を変化させる電子制御膨
張弁を備えた冷凍空調装置では、蒸発器出口の冷媒過熱
度が一定となるように前記膨張弁を制御していた。とこ
ろが、このような冷凍空調装置において、負荷が上昇し
た場合１例えば室内外の空気温度が上昇した場合には、
圧縮機の吐出温度も著しく上昇するため、圧縮機モータ
巻線が焼損する恐れがあった。

そこで、上記吐出温度が許容値Ｔｄ１以上に上昇した場
合にこれを記憶し、その吐出温度が設定値Ｔｄ２以下に
なるまで電子制御膨張弁の開度を大きくし、吐出温度が
前記設定値以下に低下した場合に、再び過熱度制御を行
うような制御方法が提案されている（実開昭５６−１６
３２５７号公報）。

しかし、この制御方法では、許容値Ｔｄ１と設定値Ｔｄ
、のディファレンシャルのために、常に電子制御膨張弁
の開度は変更され、一定の負荷条件でもその膨張弁の開
度が周期的に変動し、この変動に伴って圧縮機の吐出温
度および吸入温度も変動する。このため冷凍空調能力の
低下および電子制御膨張弁の信頼性の低減を招く恐れが
あった。

本発明は上記にかんがみ、圧縮機の吐出温度が上昇した
場合でも、その吐出温度を安定に制御し。

かつ電子制御膨張弁の開度の変更を最小限にして、冷凍
空調能力の増大および前記膨張弁の信頼性の向上をはか
ることを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、電子制御膨張弁を
備えた冷凍空調装置において、通常は圧縮機および蒸発
器の吸入側にそれぞれ設けた温度センサおよび電子制御
膨張弁により吸入冷媒の過熱度制御を行い、圧縮機の吐
出温度が設定値以上に上昇した場合には、前記両温度セ
ンサ、電子制御膨張弁および圧縮機の吐出側に設けた温
度センサにより吐出温度制御を行い、さらに吐出温度制
御時に、吐出温度が設定値以下で、かつ過熱度が設定値
以上の場合には、再び前記過熱度制御を行うようにした
ことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は本実施例を適用する冷凍空調装置の冷凍サイク
ルの構成図で、この冷凍サイクルは圧縮機１．凝縮器２
．電子制御膨張弁３、蒸発器４を順次作動的に接続して
構成されている。前記圧縮機１の吸入側と吐出側には、
冷媒の吸入温度を検出する第１温度センサ５および吐出
温度を検出する第３温度センサ６が設けられ、また蒸発
器４の入口側には、蒸発温度を検出する第２温度センサ
６が設けられている。これらの温度センサ５〜７および
前記電子制御膨張弁３はコントローラ８に接続されてお
り、前記温度センサ５〜７で検出された温度に応じて、
コントローラ８が電子制御膨張弁３の弁開度を制御する
。

上記圧縮機１から吐出されたガス冷媒は、凝縮器２に流
入して凝縮・液化される。この凝縮器２から吐出された
液冷媒は、電子制御膨張弁３に流入して減圧された後、
蒸発器４に流入して蒸発しガス化される。このガス冷媒
は再び圧縮機１に吸入される。

次に電子制御膨張弁３の制御方法について説明する。

通常の運転では、電子制御膨張弁３は第１温度センサ５
と第２温度センサ６でそれぞれ検出される温度の差、す
なわち吸入冷媒の過熱度が第１設定値ＳＲよと等しくな
るように、弁開度が制御される。室内外の空気温度が上
昇し、第３温度センサ７で検出される温度、すなわち吐
出温度が第２設定値Ｔｄ□以上で、かつ第１温度センサ
５と第２温度センサ６でそれぞれ検出される温度の差。

すなわち過熱度が第３Ｈ定値ＳＨ２以下の場合には、電
子制御膨張弁３の弁開度は、圧縮機１の吐出温度（第３
温度センサ７の検出温度）が前記第２設定値Ｔｄ、と等
しくなるように制御されて。

吐出温度制御が行われる。さらに、吐出温度制御時に、
室内外の空気温度が低下すると、吐出温度は第２設定値
Ｔｄ□に制御されているために、過熱度が大きくなる。

そして、過熱度、すなわち第１温度センサ５と第２温度
センサ６の各検出度の差が第５設定値ＳＨ，以上で、か
つ第３′ｌＡ度センサ６の検出温度（吐出温度）が第４
設定値Ｔｄ２以下の場合には、再び過熱度制御で行われ
る。

第２図は吸入冷媒の過熱度ＳＨと吐出温度Ｔｄとの関係
を示す制御特性図で、上記各設定値および各制御範囲を
示している。

負荷が小さい場合には、過熱度制御範囲Ｙ内のＡ点で過
熱度制御が行われる。負荷が増加して吐出温度制御範囲
Ｘ内のＢ点に達すると、吐出温度制御に移行する。さら
に、負荷が増加して吐出温度制御範囲Ｘ内の０点に至る
と、吸入冷媒は湿り状態になる。逆に負荷が０点からＢ
、Ｄ点に低下した場合、Ｄ点に達すると、再び過熱度制
御に移行してＡ点付近に戻る。

前記設定値ＳＨ，，ＳＨ，，ＳＨ，およびＴｄ、。

Ｔｄ２がそれぞれ極めて近似する値であっても、過熱膚
制御時には吐出温度を、吐出温度制御時には過熱度をそ
れぞれ常に検出しながら制御するため、ハンチングのな
い安定した制御を行うことが可能である。

したがって、電子制御膨張弁の開度変化が小さく、また
過熱度がある設定値より小さく′＃Ｊ御されるから、性
能的にも最適な制御を行うことができる。

第３図は他の実施例の制御特性図で、この制御特性は前
記実施例の制御特性図（第２図）における設定値ＳＲ，
とＳＨ３とを等しく設定すると共に。

設定値Ｔｄ１とＴｄ、とを等しく設定した場合の各制御
範囲ｘ’　、ｙ’　を示したものである１本実施例では
、各制御の切換における吐出温度の設定値が等しいため
、吐出温度を完全に設定値Ｔｄ１に一致させることはで
きないが、その変動幅を非常に小さくすることは可能で
ある。また制御が著しく簡略化させているので、コスト
面で非常に有利である。

以上の実施例では各制御法の制御アルゴリズムを特に限
定していないが、最も簡単な制御アルゴリズムとしては
式（１）で表わされるように検出値と設定値との差ｅ、
（偏差）に応じて修正量ΔＶ（膨張弁開度）を決定する
方法がある。

ＡＶ　＝　Ｋ−ａ、　　　　　　　　　　　　　・・・
（１）Ｋ：定数 このような簡単な制御法は、低コストではあるが、過熱
度を設定値に精度よく一致させることは難しい、このよ
うな場合、式（２）で表わされるような比例動作と積分
動作を組合せた速度形ＰＩ制御アルゴリズムを用いると
安定した制御が行える。

ＪＶ＝に、（ｅ、−ｅ、−ｔ）＋Ｋｓｅ、・τ、−（２
）式（２）において、ｅａｖｅｍはそれぞれ時刻ｔｅｌ
ｔ、−１における検出値と設定値との差（偏差）であり
、τ８はサンプリングの間隔である。したがってこの制
御法では、偏差の時間的変化と、サンプリング時間と偏
差の積に比例した修正量が与えられるようになっており
、精度良く安定した制御が行える。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、過熱度制御およ
び吐出温度制御を安定的に行うことができ、かつ前記両
制御の切換えをスムーズに行えるので、冷凍空調能力の
増加および電子制御膨張弁、その他の機器の信頼性を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御方法を適用する冷凍空調装置の冷
凍サイクルの構成図、第２図および第３図は本発明の制
御方法の各実施例の制御特性図である。 １・・・圧縮機、２・・・凝縮器、３・・・電子制御膨
張弁、４・・・蒸発器、５〜７・・・温度センサ、８・
・・コントローラ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．圧縮機、凝縮器、電子制御膨張弁および蒸発器を作
   動的に連結して冷凍サイクルを構成し、圧縮機の吸入側
   および吐出側に第１温度センサおよび第３温度センサを
   それぞれ設けると共に、蒸発器の吸入側に第２温度セン
   サを設け、前記電子制御膨張弁および前記第１温度セン
   サないし第３温度センサをコントローラに接続した冷凍
   空調装置において、通常は前記第１温度センサと第２温
   度センサの各検出温度の差が、第１設定値と等しくなる
   ように前記電子制御膨張弁を開閉制御する過熱度制御を
   行い、前記第３温度センサの検出温度が第２設定値以上
   で、かつ第１温度センサと第２温度センサの各検出温度
   の差が第３設定値以下の場合には、第３温度センサの検
   出温度が第２設定値と等しくなるように前記電子制御膨
   張弁を制御する吐出温度制御を行い、さらに吐出温度制
   御時に、第３温度センサの検出温度が第４設定値以上で
   、かつ第１温度センサと第２温度センサの各検出温度の
   差が第５設定値以上の場合には、前記過熱度制御を行う
   ようにしたことを特徴とする冷凍空調装置の制御方法。
2. ２．上記第３設定値と第５設定値を等しくすると共に、
   第２設定値と第４設定値を等しくしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の冷凍空調装置の制御方法。
3. ３．上記過熱度制御および吐出温度制御をＰＩ制御アル
   ゴリズムで制御するようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の冷凍空調装置の制御
   方法。