JPS6155022B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷媒流量制御法の改良に関する。

従来、冷媒の循環量制御装置としては、キヤピ
ラリチユーブや温度式膨張弁が主に用いられて来
た。しかし、キヤピラリチユーブは構造簡単で低
コストである長所は有するものの、制御範囲が狭
いため使用範囲が小型のものに限られている。他
方、温度式膨張弁はある程度の制御範囲を持つの
で、だいたいの要求には応じられるが、冷媒蒸発
温度と感温部との間に通常５℃程度のスーパーヒ
ートを必要とするので、蒸発出口付近では冷媒は
完全にガス化してしまい、その部分の蒸発伝熱面
積を生かせないことになる。また温度式膨張弁は
機械式であるので制御範囲を十分に大きくは取れ
ない、また応答速度が遅い、単純なフイードバツ
ク系なので蒸発器系の長さによつては過大なハン
チングを生ずるなどの欠点を有している。

従来から用いられている電気式膨張弁として、
フロートにより冷媒液面を検知して電磁弁を作動
させるものもあるが、これは完全な満液式蒸発器
にしか適用できない。

乾式または半満式に使用できる電気式膨張弁も
あるが、この型式のものでは液冷媒検知器がひと
つのみで、これを単純に電気式弁と組み合わさせ
ているため、蒸発器の系が長い場合は温度式膨張
弁と同様に過大なハンチングが避けられない現状
である。

本発明は上述の従来方式の欠点を解決すること
を目的とする。すなわち、本発明においては、ヒ
ートポンプ等の冷媒回路において、その冷媒流量
の制御目標が、従来の温度式膨張弁のようなスー
パーヒート量（（加熱蒸気温度）マイナス（飽和
温度）のことで、通常５度）ではなく、低圧受液
器内の液面である。

これにより、従来のように、冷媒蒸発器の後半
がスーパーヒート用として働くのではなく、熱交
換器全体が蒸発器として動作するので、冷媒蒸発
温度が上がつて、成績係数が向上する。この液面
高さを安定的に保つために、低圧受液器内に液冷
媒検知器を、上下２つ設ける。

本発明は、これらの液冷媒検知器からの２つの
検知信号（液の有無）に基づいて、冷媒流量制御
弁の開度設定方法を提供するものである。

すなわち本発明は、蒸発器と圧縮器との間に位
置する低圧受液器または液分離器内に、液冷媒の
上限を検知する液冷媒検知器と液冷媒の下限を検
知する液冷媒検知器とを設けた、冷凍機や熱ポン
プ等の冷媒回路の冷媒流量制御法において、前記
上部液冷媒検知器または下部液冷媒検知器も同時
に液冷媒を検知した場合冷媒流量制御弁の設定を
変更して単位時間当りの冷媒流量を時間と共に漸
次減少させ、前記上部液冷媒検知器が液冷媒を検
知せずかつ前記下部液冷媒検知器が液冷媒を検知
した場合前記冷媒流量制御弁の設定をそのまま持
続し、前記上下部または下部のみの液冷媒検知器
が共に液冷媒を検知しない場合は前記冷媒流量制
御弁の設定を変えて単位時間当りの冷媒循環量を
時間と共に徐々に増加させることを特徴とする冷
媒流量制御法にある。

また本発明は、蒸発器と圧縮機との間に位置す
る低圧受液器または液分離器内に、液冷媒の上限
を検知する液冷媒検知器と液冷媒の下限を検知す
る液冷媒検知器とを設けた、冷凍機や熱ポンプ等
の冷媒回路の冷媒流量制御法において、前記上部
液冷媒検知器が液冷媒を検知した場合冷媒流量制
御弁の設定を変更して単位時間当りの冷媒流量を
時間と共に漸次減少させ（以下第１の場合と云
う）、前記上部液冷媒検知器が液冷媒を検知せず
かつ前記下部液冷媒検知器が液冷媒を検知した場
合前記冷媒流量制御弁の設定をそのまま持続し
（以下第２の場合と云う）、前記上下部液冷媒検知
器または下部液冷媒検知器が液冷媒を検知しない
場合は前記冷媒流量制御弁の設定を変えて単位時
間当りの冷媒循環量を時間と共に徐々に増加させ
（以下第３の場合と云う）ると共に、第２の場合
から第１の場合に移行した時点で短時間だけ前記
冷媒制御弁を実質的に閉止させることを特徴とす
る冷媒流量制御法にある。

さらに本発明は、蒸発器と圧縮機との間に位置
する低圧受液器または液分離器内に、液冷媒の上
限を検知する液冷媒検知器と液冷媒の下限を検知
する液冷媒検知器とを設けた、冷凍機や熱ポンプ
等の冷媒回路の冷媒流量制御法において、前記上
部液冷媒検知器が液冷媒を検知した場合冷媒流量
制御弁の設定を変更して単位時間当りの冷媒流量
を時間と共に漸次減少させ（以下第１の場合と云
う）、前記上部液冷媒検知器が液冷媒を検知せず
かつ前記液冷媒検知器が液冷媒を検知した場合前
記冷媒流量制御弁の設定をそのまま持続し（以下
第２の場合と云う）、前記上下部液冷媒検知器ま
たは下部液冷媒検知器が液冷媒を検知しない場合
は前記冷媒流量制御弁の設定を変えて単位時間当
りの冷媒循環量を時間と共に徐々に増加させ（以
下第３の場合と云う）ると共に、第２の場合から
第３の場合に移行した時点で短時間だけ前記冷媒
制御弁を実質的に全開せしめることを特徴とする
冷媒流量制御法にある。

以下本発明を添付図面に例示したその好適な実
施例について述べる。

第１図は通常の冷凍サイクルにおける制御装置
を示すものである。

ガス化した冷媒は圧縮機３により圧縮されて冷
媒配管８を介して凝縮器２に至り、ここで凝縮し
て液冷媒となり受液器５に貯えられる。この受液
器５からくみ上げられた液冷媒は冷媒熱交換器６
および液溜内熱交換器７を介して冷媒流量制御弁
１０および固定または半固定の膨張弁（減圧弁）
９を経て蒸発器１に至り、ここで冷熱を生ずる。
蒸発器１から出た冷媒は一旦液溜４に入り、ここ
では気相の冷媒と液相の冷媒とに完全に分離し、
その気相分のみを、ループ状の管を介して圧縮機
３の方へと戻すのである。

この液溜４における液相の冷媒の液面高さを制
御することにより、この系全体の冷媒流量を制御
するのである。このため本発明によれば、液溜４
の内壁面に液面の上限を定める上部液冷媒検知器
１３と液面の下限を定める下部液冷媒検知器１４
とを設置してある。これらは電線１５により共に
コントローラ１１に接続してあり、このコントロ
ーラ１１からの信号線が冷媒流量制御弁１０に連
結してある。なお、参照番号１２はコントローラ
用の電源を示す。

検知器１３，１４としてはサーミスタ（米国
SINGER社製）を用いた。このサーミスタは気体
中では自己発熱して温度が上がり抵抗が減少す
る。また、液冷媒中ではサーミスタが冷却される
ので温度が低下して、抵抗が増大する。

従つて、第３図のような回路を作り、このサー
ミスタを冷媒中に露出させておけば、抵抗１６の
電流値が変化し、端子１８，１８′間の電圧が変
化するので、液冷媒か否かを判定できる。

コントローラ１１はマイクロプロセツサであつ
て、その論理回路のいくつかの例を第２ａ図ない
し第２ｃ図にフローチヤートとして示した。

第２ａ図の例では、上部検知器１３でこの液面
レベルにおいて液冷媒が存在するか否かを検知す
る。YESであれば制御弁１０に時間と共に開度
を減らす信号を発する。NOであればその事実を
アンド回路２３およびアンド回路２４へ入れる。
他方下部検知器１４でこの液面レベルにおいて液
冷媒が存在するか否かを検知する。この結果が
NOでしかも検知器１３がNOであればアンド回路
２４を介して制御弁１０を時間と共に開度を増加
させる信号を発せしめる。上部検知器がNOで、
下部検知器がYESの場合すなわち液面が上部検
知器と下部検知器の間にあれば、現在の開度設定
を維持せしめることとなる。

上述の開度減少および開度増加の場合、その動
作開始直前に短時間（たとえば数秒間）制御弁１
０の開度を極端に減少せしめるか完全に閉止せし
める動作および開度を極端に増大せしめるか全開
せしめる動作を行わせるようにしてもよい。これ
らの動作はいずれか一方を行わせるものとする。

上部検知器１３が液を検知した場合（第１の場
合）は、液冷媒の供給が蒸発能力を上回つている
ことを示す（給液過剰）。

この場合は、制御弁開度を減らせば良いのであ
るが、蒸発器管路の長い装置や、検知器感度の悪
いもの、制御弁動作が遅いもの（制御用語では、
ムダ時間や遅れ時間が大きいと言う）では、間に
合わないことがある。

そこで、制御弁１０を一時的に全閉させ、この
不具合を積分的に補正しようとするものである。

下部検知器１４が、液の無いことを検知した場
合（第３の場合）、上記とは逆に、給液不足であ
ることを示す。

この場合は、上記と同様の理由により、ムダ時
間や遅れ時間により給液増大の遅れを積分的に補
正するために、制御弁１０を、一時的に全開にす
るのである。

上述のように本発明では、電子回路１１を利用
し、制御弁１０を電気的に動作させるため、従来
の温度式膨張弁（機械式）のような動作上の制限
がない。（具体的に言えば、容量制御範囲と動作
の速い、パルスモータ駆動弁など。） このため本発明によれば、従来の温度式膨張
弁、キヤピラリチユーブ等の代替方式であるが、
(イ)容量、温度制御範囲が広い、(ロ)定常特性が良い
（目標値からの偏差が小さい）、(ハ)制御過程におけ
る安定性が高い（行き過ぎ量が小さい）、(ニ)速い
応答性がある、(ホ)構造が簡単で動作確実などの長
所が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の冷凍サイクルに本発明を適用し
た実施例を示す回路図、第２ａ図ないし第２ｃ図
はその論理回路例を示す回路図、第３図は冷媒液
検出回路例を示す回路図である。 １……蒸発器、２……凝縮器、３……圧縮器、
４……低圧液溜、５……高圧受液器、６……冷媒
熱交換器、７……液溜内熱交換器、８……冷媒配
管、９……膨張弁、１０……冷媒流量制御弁、１
１……コントローラ、１２……電源、１３……上
部液冷媒検知器、１４……下部液冷媒検知器、１
５……電線、１６……抵抗、１７，１７′……DC
入力端子、１８，１８′……DC出力端子、２３，
２４……アンド回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸発器と圧縮機との間に位置する低圧受液器
   または液分離器内に、液冷媒の上限を検知する液
   冷媒検知器と液冷媒の下限を検知する液冷媒検知
   器とを設けた、冷凍機や熱ポンプ等の冷媒回路の
   冷媒流量制御法において、前記上部液冷媒検知器
   または下部液冷媒検知器も同時に液冷媒を検知し
   た場合冷媒流量制御弁の設定を変更して単位時間
   当りの冷媒流量を時間と共に漸次減少させ、前記
   上部液冷媒検知器が液冷媒を検知せずかつ前記下
   部液冷媒検知器が液冷媒を検知した場合前記冷媒
   流量制御弁の設定をそのまま持続し、前記上下部
   または下部のみの液冷媒検知器が共に液冷媒を検
   知しない場合は前記冷媒流量制御弁の設定を変え
   て単位時間当りの冷媒循環量を時間と共に徐々に
   増加させることを特徴とする冷媒流量制御法。 ２ 蒸発器と圧縮機との間に位置する低圧受液器
   または液分離器内に、液冷媒の上限を検知する液
   冷媒検知器と液冷媒の下限を検知する液冷媒検器
   器とを設けた、冷凍機や熱ポンプ等の冷媒回路の
   冷媒流量制御法において、前記上部液冷媒検知器
   が液冷媒を検知した場合冷媒流量制御弁の設定を
   変更して単位時間当りの冷媒流量を時間と共に漸
   次減少させ（以下第１の場合と云う）、前記上部
   液冷媒検知器が液冷媒を検知せずかつ前記液冷媒
   検知器が液冷媒を検知した場合前記冷媒流量制御
   弁の設定をそのまま持続し（以下第２の場合と云
   う）、前記上下部液冷媒検知器または下部液冷媒
   検知器が液冷媒を検知しない場合は前記冷媒流量
   制御弁の設定を変えて単位時間当りの冷媒循環量
   を時間と共に徐々に増加させ（以下第３の場合と
   云う）ると共に、第２の場合から第１の場合に移
   行した時点で短時間だけ前記冷媒制御弁を実質的
   に閉止させることを特徴とする冷媒流量制御法。 ３ 蒸発器と圧縮機との間に位置する低圧受液器
   または液分離器内に、液冷媒の上限を検知する液
   冷媒検知器と液冷媒の下限を検知する液冷媒検知
   器とを設けた、冷凍機や熱ポンプ等の冷媒回路の
   冷媒流量制御法において、前記上部液冷媒検知器
   が液冷媒を検知した場合冷媒流量制御弁の設定を
   変更して単位時間当りの冷媒流量を時間と共に漸
   次減少させ（以下第１の場合と云う）、前記上部
   液冷媒検知器が液冷媒を検知せずかつ前記液冷媒
   検知器が液冷媒を検知した場合前記冷媒流量制御
   弁の設定をそのまま持続し（以下第２の場合と云
   う）、前記上下部液冷媒検知器または下部液冷媒
   検知器が液冷媒を検知しない場合は前記冷媒流量
   制御弁の設定を変えて単位時間当りの冷媒循環量
   を時間と共に徐々に増加させ（以下第３の場合と
   云う）ると共に、第２の場合から第３の場合に移
   行した時点で短時間だけ前記冷媒制御弁を実質的
   に全開せしめることを特徴とする冷媒流量制御
   法。