(57)【要約】【課題】蒸発器の過熱度の変化に対して、迅速かつ適切に膨張弁の開度を制御できる冷凍装置を提供すること。【解決手段】水側熱交換器１と、スクリュー圧縮機２と、空気側熱交換器３と、膨張弁４とを順に接続する。制御装置１１は、スクリュー圧縮機２の吸入管に設けた吸入温度センサ８および吸入圧力センサ９の検出値に基いて、吸入冷媒の現ＳＨを検出し、目標ＳＨに対する現ＳＨの偏差に基いて、ＰＩ演算によって膨張弁４の駆動量を算出する。膨張弁駆動手段６は、算出された駆動量をなすように膨張弁４を駆動する。運転条件の所定変化としてのスクリュー圧縮機２の容量増大が生じると、ＰＩ演算式の乗数を変更して補正を行なって膨張弁４の駆動量を算出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（２）と、凝縮器（３）と、膨張弁（４）と、蒸発器（１）とを順に接続してなる冷凍回路を備える冷凍装置において、
上記蒸発器（１）の過熱度を検出する過熱度検出手段（１１）と、
上記過熱度検出手段（１１）によって検出された過熱度に基いて、上記膨張弁（４）の弁開度を算出する弁開度算出手段（Ｓ２，Ｓ１２）と、
運転条件の所定の変化を検出する変化検出手段（Ｓ１，Ｓ１１）と、
上記変化検出手段（Ｓ１，Ｓ１１）が検出した運転条件の所定の変化に基いて、所定時間の間、補正を行なうように上記弁開度算出手段（Ｓ２，Ｓ１２）に弁開度を算出させる補正手段（Ｓ４，Ｓ１４）と、
上記弁開度算出手段（Ｓ２，Ｓ１２）が算出した弁開度になるように、上記膨張弁（４）を駆動する膨張弁駆動手段（６）と
を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍装置において、
上記変化検出手段（Ｓ１１）が検出した運転条件の変化に応じて、上記膨張弁駆動手段（６）による上記膨張弁（４）の駆動動作を、閉じ動作または開き動作のいずれか一方に制限する制限手段（Ｓ１５，Ｓ１８）を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷凍装置において、
上記変化検出手段（Ｓ１，Ｓ１１）が検出する運転条件の所定の変化は、上記圧縮機（２）の運転容量の変化、上記凝縮器（３）または蒸発器（１）に風を送るファン（１６）の風量の変化、被冷却または加熱媒体の流量の変化、あるいは、上記冷凍回路の部分に設けられたバイパス路への冷媒流量の変化であることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、容量可変型の圧縮機と、凝縮器と、電動膨張弁と、蒸発器とを順次接続した冷凍装置では、上記電動膨張弁の開度を、上記圧縮機への吸入冷媒の過熱度に基いたＰＩ（比例・積分）制御によって制御するものがある。従来、上記ＰＩ制御では、所定の乗数を用いたＰＩ演算式を用いて上記電動膨張弁の駆動量を算出している。
【０００３】
しかしながら、上記電動膨張弁の開度をＰＩ制御によって制御する場合、弁開度の変化と、これによって生ずる吸入冷媒の過熱度の変化とに時間遅れがあるため、ハンチングが生じ易い。このハンチングを防止するためには、ＰＩ制御における乗数としての積分時間を長くして安定を図る必要があり、そうすると応答特性が悪化して、上記圧縮機の容量の変化に対する上記電動膨張弁の制御遅れが生じるという問題がある。
【０００４】
そこで、圧縮機の容量に応じた電動膨張弁の開度を記憶手段に予め記憶しておいて、この記憶された開度を用いて電動膨張弁がなすべき開度を算出するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。この冷凍装置は、上記圧縮機の容量が変化すると、この変化前後の圧縮機の容量に応じた上記電動膨張弁の開度を上記記憶手段から読み出し、この読み出された弁開度と現在の弁開度とから、上記電動膨張弁の開度変化量を算出する。この算出された開度変化量だけ上記電動膨張弁の開度を変更することによって、上記圧縮機の運転容量の変化に対して大きな制御遅れが生じること無く、上記蒸発器における過熱度を制御するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平５−２９０１号公報（第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記記憶手段に予め記憶された弁開度を用いる従来の冷凍装置は、例えば上記圧縮機の容量以外の他の運転条件が変化した場合、この他の運転条件に対応して上記電動膨張弁を制御できないので、上記他の運転条件の変化に起因する過熱度の変化に適切に対応できないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、蒸発器の過熱度の変化に対して、迅速かつ適切に膨張弁の開度を制御できる冷凍装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の冷凍装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを順に接続してなる冷凍回路を備える冷凍装置において、
上記蒸発器の過熱度を検出する過熱度検出手段と、
上記過熱度検出手段によって検出された過熱度に基いて、上記膨張弁の弁開度を算出する弁開度算出手段と、
運転条件の所定の変化を検出する変化検出手段と、
上記変化検出手段が検出した運転条件の所定の変化に基いて、所定時間の間、補正を行なうように上記弁開度算出手段に弁開度を算出させる補正手段と、
上記弁開度算出手段が算出した弁開度になるように、上記膨張弁を駆動する膨張弁駆動手段と
を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の冷凍装置によれば、上記過熱度検出手段によって、上記蒸発器の過熱度が検出され、上記過熱度検出手段によって検出された過熱度に基いて、上記弁開度算出手段によって、上記膨張弁がなすべき弁開度が算出される。上記変化検出手段によって、例えば圧縮機の容量の変化等のような運転条件の所定の変化が検出される。上記弁開度算出手段は、上記補正手段によって、所定時間の間、上記変化検出手段が検出した運転条件の所定の変化に基いて補正を行なうように弁開度が算出させられる。この弁開度算出手段が算出した弁開度になるように、上記膨張弁駆動手段によって上記膨張弁が駆動される。したがって、例えば圧縮機の容量の変化のみならず、例えばファン風量、冷媒のバイパス量、あるいは、被冷却または加熱媒体の流量などの他の運転条件に所定の変化が生じた場合においても、従来におけるような過熱度の変化に対する膨張弁の制御の応答遅れが殆ど生じない。したがって、この冷凍装置は、上記蒸発器の過熱度の変化に対して、迅速かつ適切に膨張弁の開度が制御される。
【００１０】
請求項２の発明の冷凍装置は、請求項１に記載の冷凍装置において、
上記変化検出手段が検出した運転条件の変化に応じて、上記膨張弁駆動手段による上記膨張弁の駆動動作を、閉じ動作または開き動作のいずれか一方に制限する制限手段を備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の冷凍装置によれば、上記制限手段によって、上記膨張弁の動作が、上記運転条件の変化に応じて閉じ動作または開き動作のいずれか一方に制限される。例えば、上記圧縮機の吸入冷媒の過熱度が目標過熱度よりも小さくて、上記膨張弁駆動手段によって上記膨張弁が閉じ方向に駆動されているときに、例えば圧縮機の容量の増大という弁開度を増大することが必要な運転条件の変化が生じた場合、この運転条件の変化に応じた開き方向の制御が、それ以前の膨張弁を閉じる方向の制御よりも重視されて、運転条件の変化に応じた開き動作のみに限定される。もし、膨張弁の閉じ動作の制御中に、開き動作を必要とする運転条件の変化が生じた場合、弁駆動量の絶対値のみの制御をすると、より大きな閉じ動作が生じてしまうのである。つまり、上記運転条件の変化が生じる直前の運転条件の影響を受けること無く、上記運転条件の変化に対応して、上記膨張弁が適切な方向に駆動される。
【００１２】
請求項３の発明の冷凍装置は、請求項１または２に記載の冷凍装置において、
上記変化検出手段が検出する運転条件の所定の変化は、上記圧縮機の運転容量の変化、上記凝縮器または蒸発器に風を送るファンの風量の変化、被冷却または加熱媒体の流量の変化、あるいは、上記冷凍回路の部分に設けられたバイパス路への冷媒流量の変化であることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の冷凍装置によれば、上記圧縮機の運転容量の変化、上記凝縮器または蒸発器に風を送るファンの風量の変化、被冷却または加熱媒体の流量の変化、あるいは、上記冷凍回路の部分に設けられたバイパス路への冷媒流量の変化に対応して、弁開度算出手段は、上記補正手段によって、例えば算出式の係数を増大することによって補正を行なうように弁開度が算出させられる。したがって、上記運転条件の変化に対応する適切な弁開度が算出され、この弁開度に上記膨張弁が迅速に駆動される。その結果、上記駆動弁は、上記運転条件の変化に対する応答遅れや、ハンチングを生じることなく、適切に駆動される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態の冷凍装置を示す図である。この冷凍装置は、水の温度を制御するチラーであり、被冷却または加熱媒体としての水が供給されて蒸発器として働く水側熱交換器１と、圧縮機としてのスクリュー圧縮機２と、凝縮器として働く空気側熱交換器３と、膨張弁４とを順に接続してなる冷媒回路を備える。
【００１６】
上記膨張弁４には膨張弁駆動手段６が設けられており、この膨張弁駆動手段６は、後述の制御装置１１の制御の下で上記膨張弁４の開度を変更するようになっている。
【００１７】
上記水側熱交換器１とスクリュー圧縮機２の吸入口とを接続する冷媒配管には、上記スクリュー圧縮機２に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ８と、この冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ９とが設けられている。
【００１８】
上記スクリュー圧縮機２は、上記水熱交換器１が調節すべき水の目標温度に基いて、図示しない容量制御機構によって運転容量が変更されるようになっている。
【００１９】
上記水側熱交換器１は、冷媒と熱交換すべき水が供給される入口配管１３と、冷媒と熱交換された水を排出する出口配管１４とを備える。
【００２０】
上記空気側熱交換器３は、モータで駆動されるファン１６によって所定風量の空気が供給されるようになっている。
【００２１】
この冷凍装置は、上記膨張弁４の弁開度を制御する制御装置１１を備える。この制御装置１１は、上記吸入温度センサ８および吸入圧力センサ９のからの信号を受けて、上記吸入温度センサ８の検出値と上記吸入圧力センサ９の検出値から、上記スクリュー圧縮機２が吸入する冷媒の過熱度を検出する。つまり、過熱度検出手段として機能する。また、この制御装置１１は、上記検出した過熱度に基いて、上記膨張弁４が駆動されるべき駆動量を算出することによって、上記膨張弁４がなすべき弁開度を算出する。具体的には、上記スクリュー圧縮機２の吸入冷媒がなすべき目標の過熱度（以下目標ＳＨという）に対する上記吸入冷媒の現在の過熱度（以下現ＳＨという）の偏差を算出し、この偏差を、所定の乗数を用いるＰＩ（比例・積分）演算式に代入して、上記膨張弁４が駆動されるべき駆動量を算出する。なお、上記ＰＩ演算式に用いる乗数は、比例乗数および積分時間乗数である。そして、上記制御装置１１は、上記膨張弁駆動手段６に、上記算出した駆動量だけ上記膨張弁４を駆動させるようになっている。
【００２２】
また、上記制御装置１１は、上記スクリュー圧縮機２の容量制御機構に接続されて、このスクリュー圧縮機２の運転容量が検知可能になっている。また、上記制御装置１１は、上記ファン１６を駆動するモータに接続されて、このモータの回転数が検知可能になっている。あるいは、空気側熱交換器３に、モータおよびファンを複数台設け、この複数台のファンのうちの運転台数を検知してもよい。また、上記制御装置１１は、冷媒回路の一部に設けられた図示しないバイパス回路を流れる冷媒量が検知および演算可能になっている。
【００２３】
上記構成の冷凍装置の動作を説明する。図２は、上記構成の冷凍装置が動作する際、上記制御装置１１で実行される処理を示したフロー図である。
【００２４】
上記冷凍装置の動作が開始されると、図２のフロー図に示すように、制御装置１１は、冷凍装置の運転条件に所定の変化が生じたか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、運転条件の所定の変化とは、スクリュー圧縮機２の運転容量の増大または減少である。ここにおいて、このステップＳ１は変化検出手段として機能している。なお、図示しないが、冷凍装置の運転条件の所定の変化として、空気側熱交換器３に風を送るファン１６の回転数の増大または減少、空気側熱交換器３に風を送る複数のファンうちの運転台数の増大または減少、被冷却または加熱媒体としての水の流量の変化、あるいは、冷媒回路の一部に設けられた図示しないバイパス回路を流れる冷媒量の増大または減少を検出する変化検出手段を設けてもよい。
【００２５】
冷凍装置の運転条件に所定の変化が生じていない場合、上記制御装置１１は、上記膨張弁４の弁開度を算出するためのＰＩ演算式に用いる乗数を、通常の乗数にする（ステップＳ２）。この通常乗数を用いたＰＩ演算式によって、上記目標ＳＨに対する現ＳＨの偏差に基いて、膨張弁４の駆動量を算出する。ここにおいて、上記ステップＳ２は弁開度算出手段として機能している。この後、ステップＳ５に移る。
【００２６】
上記ステップＳ１において、冷凍装置の運転条件に所定の変化が生じたと判断した場合、上記制御装置１１は、この制御装置１１内に備えるタイマーを起動する（ステップＳ３）。
【００２７】
続いて、上記膨張弁４の弁開度を算出するためのＰＩ演算式に用いる乗数を、過渡時乗数に変更する（ステップＳ４）。この過渡時乗数を用いたＰＩ演算式によって、上記目標ＳＨに対する現ＳＨの偏差に基いて、膨張弁４の弁駆動量を算出する。このように、上記制御装置１１は、ステップＳ２において通常乗数を用いて弁駆動量を算出したのに対して、上記運転条件の所定の変化に基いて補正を行なうように、過渡時乗数を用いて駆動量を算出する。すなわち、ステップＳ４は補正手段として機能している。
【００２８】
そして、上記スクリュー圧縮機２の吸入冷媒について、目標ＳＨ値Ａと、現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＜Ｂの関係が成立するか否か判断する（ステップＳ５）。
【００２９】
上記目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＜Ｂの関係が成立する場合、上記膨張弁駆動手段６に指令を与えて、上記膨張弁４を上記算出された弁駆動量だけ開方向に駆動させる（ステップＳ６）。
【００３０】
上記ステップＳ５において、上記目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＜Ｂの関係が成立しない場合、Ａ＞Ｂの関係が成立するか否かを判断する（ステップＳ７）。
【００３１】
上記目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＞Ｂの関係が成立する場合、上記膨張弁駆動手段６に指令を与えて、上記膨張弁４を閉方向に上記算出された弁駆動量だけ駆動させる（ステップＳ８）。
【００３２】
上記ステップＳ７において、上記目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＞Ｂが成立しない場合、膨張弁４の駆動は行なわない（ステップＳ９）。
【００３３】
上記ステップＳ６，Ｓ８，Ｓ９の後、制御装置１１内のタイマが所定時間の経過を計時したか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００３４】
上記タイマが所定時間の経過を計時していない場合、ステップＳ４に戻って、このＳ４以下の処理を行なう。
【００３５】
上記タイマが所定時間の経過を計時した場合、ステップＳ１に戻って、所定の運転条件の変化が生じた否かを検知する。
【００３６】
このように、本実施形態の冷凍装置は、運転条件に所定の変化が生じた場合、所定時間の間、ＰＩ演算式の乗数を過渡時乗数に変更することによって、上記過熱度の偏差に基いた膨張弁４の駆動量を増大させる。すなわち、所定時間の間、制御感度を敏感にする。その結果、この冷凍装置は、運転条件が急激に変化しても、この運転条件の急激な変化に適切に追従して、応答遅れやハンチングなどを生じることなく、適切に膨張弁４の弁開度を制御できる。
【００３７】
図３は、本実施形態の冷凍装置について、運転条件の所定の変化としてのスクリュー圧縮機２の容量の増加が生じた際、上記制御装置１１によって制御される膨張弁４の弁開度と、上記スクリュー圧縮機２の吸入冷媒の目標ＳＨに対する現ＳＨの偏差とについて生じる変化を示した図である。図３の横軸は時間の経過を示す。図３の左側の縦軸は、スクリュー圧縮機２の吸入冷媒の目標ＳＨに対する現ＳＨの偏差を示している。図３の右側の縦軸は、上記スクリュー圧縮機２の容量（％）と、上記膨張弁４の弁開度（％）とを示している。
【００３８】
図３に示すように、時間０から時間ｔ１の間、スクリュー圧縮機２の運転容量が所定量に保持されて、現ＳＨの偏差が正の値をなすと共に緩やかに減少している。これに伴って、上記制御装置１１は、通常の乗数を用いたＰＩ演算式によって膨張弁４の弁駆動量を算出し、この算出された弁駆動量をなすように上記膨張弁駆動手段６によって上記膨張弁４を駆動する。その結果、上記膨張弁４の開度が緩やかに増加する。
【００３９】
次に、時間ｔ１において、運転条件の所定の変化としてのスクリュー圧縮機２の容量の増加が生じる。これに対応して、上記制御装置は、過渡時乗数を用いたＰＩ演算式によって膨張弁４の弁駆動量を算出し、この弁駆動量をなすように上記膨張弁駆動手段６によって膨張弁４を駆動する。これによって、上記膨張弁４の開度は、時間ｔ１以後、時間ｔ１までよりも大きい割合で増加する。その結果、時間ｔ１以後、現ＳＨの目標ＳＨに対する偏差の増加量が比較的少量に抑えられる。ここで、従来におけるように、スクリュー圧縮機２の容量の増加後においても乗数を変えないでＰＩ制御を行なうと、膨張弁４の弁開度は、曲線イで示すように、時間ｔ１以後においても比較的小さい割合で増加する。その結果、現ＳＨの偏差は、曲線ロで示すように、急激に増大してしまう。
【００４０】
このように、本実施形態の冷凍装置によれば、運転条件の変化に対応して、従来よりも迅速かつ適切に膨張弁４の弁開度を制御でき、これによって、スクリュー圧縮機２の吸入冷媒が安定して目標過熱度になるように制御できる。その結果、上記冷凍装置は、安定して適切な冷凍性能が得られる。
【００４１】
図４は、本発明の第２実施形態の冷凍装置の制御装置が実行する処理を示すフロー図である。第２実施形態の冷凍装置は、第１実施形態の冷凍装置と同一の構成部分を有し、第１実施形態の冷凍装置とは、制御装置１１が実行する処理のみが異なる。第２実施形態において、第１実施形態と異なる点のみを説明する。
【００４２】
上記冷凍装置の動作が開始されると、図４のフロー図に示すように、制御装置１１は、冷凍装置の運転条件に所定の変化が生じたか否かを判断する（ステップＳ１１）。ここで、運転条件の所定の変化とは、スクリュー圧縮機２の運転容量の増大または減少である。このステップＳ１１は、変化検出手段として機能している。
【００４３】
冷凍装置の運転条件に所定の変化が生じていない場合、上記制御装置１１は、上記膨張弁４の弁開度を算出するＰＩ演算式に用いる乗数を、通常の乗数にする（ステップＳ１２）。この通常乗数を用いたＰＩ演算式によって、上記目標ＳＨに対する現ＳＨの偏差に基いて、膨張弁４の弁駆動量を算出する。ここにおいて、ステップＳ１２は弁開度算出手段として機能している。この後、ステップＳ１６に移る。
【００４４】
上記ステップＳ１１において、冷凍装置の運転条件に所定の変化が生じたと判断した場合、上記制御装置１１はタイマーを起動する（ステップＳ１３）。
【００４５】
続いて、上記膨張弁４の弁開度を算出するＰＩ演算式に用いる乗数を、過渡時乗数に変更する（ステップＳ１４）。この過渡時乗数を用いたＰＩ演算式によって、上記目標ＳＨに対する現ＳＨの偏差に基いて、膨張弁４の弁駆動量を算出する。上記ステップＳ１４は、補正手段として機能している。
【００４６】
次に、上記制御装置１１は、上記ステップＳ１１で検出した運転条件の所定の変化について、この運転条件の変化は、膨張弁４の閉動作が禁止である変化か否かを判断する（ステップＳ１５）。具体的には、運転条件の所定の変化が、スクリュー圧縮機２の運転容量の増大であるとき、膨張弁４の閉動作が禁止される。
【００４７】
上記ステップＳ１５において、上記運転条件の変化が、上記膨張弁４の閉動作禁止の変化であると判断した場合、後述のステップＳ２０に進む。
【００４８】
上記ステップＳ１５において、上記運転条件の変化が、上記膨張弁４の閉動作禁止の変化でないと判断した場合、上記スクリュー圧縮機２の吸入冷媒について、目標ＳＨ値Ａと、現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＞Ｂの関係が成立するか否か判断する（ステップＳ１６）。
【００４９】
上記目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＞Ｂの関係が成立する場合、上記膨張弁駆動手段６に指令を与えて、上記膨張弁４を上記算出された弁駆動量だけ閉方向に駆動させる（ステップＳ１７）。
【００５０】
上記ステップＳ１６において、上記目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＞Ｂの関係が成立しない場合、上記運転条件の変化は、膨張弁４の開動作が禁止である変化か否かを判断する（ステップＳ１８）。具体的には、運転条件の所定の変化が、スクリュー圧縮機２の運転容量の減少であるとき、膨張弁４の開動作が禁止される。
【００５１】
上記ステップＳ１８において、上記運転条件の変化は、膨張弁４の開動作禁止の変化であると判断した場合、上記膨張弁４は駆動しない（ステップＳ１９）。
【００５２】
上記ステップＳ１８において、上記運転条件の変化は、膨張弁４の開動作禁止の変化でないと判断した場合、目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＜Ｂの関係が成立するか否かを判断する（ステップＳ２０）。
【００５３】
上記目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＜Ｂの関係が成立する場合、上記膨張弁駆動手段６に指令を与えて、上記膨張弁４を上記算出された弁駆動量だけ開方向に駆動させる（ステップＳ２１）。
【００５４】
上記ステップＳ２０において、上記目標ＳＨ値Ａと現ＳＨ値Ｂとについて、Ａ＜Ｂが成立しない場合、膨張弁４の駆動は行なわない（ステップＳ２２）。
【００５５】
上記ステップＳ１７，Ｓ１９，Ｓ２１，Ｓ２２の後、制御装置１１内のタイマが所定時間の経過を計時したか否かを判断する（ステップＳ２３）。
【００５６】
上記タイマが所定時間の経過を計時していない場合、ステップＳ１４に戻って、このステップＳ１４以下の処理を行なう。
【００５７】
上記タイマが所定時間の経過を計時した場合、ステップＳ１１に戻って、所定の運転条件の変化が生じた否かを検知する。
【００５８】
このように、本実施形態の冷凍装置は、運転条件に所定の変化が生じた場合、この運転条件の変化に対応して、膨張弁４の駆動を閉じ動作または開き動作のいずれか一方に制限する。つまり、上記ステップＳ１５，Ｓ１８が制御手段として機能する。これによって、現ＳＨが目標ＳＨよりも小さくて膨張弁４を閉じ制御しているときに、スクリュー圧縮機２の運転容量が増大した場合、この増大した運転容量に対応してＰＩ演算式で算出された駆動量が増大し、この増大した駆動量で閉じ方向に膨張弁４が駆動されてしまうような不都合が防止できる。
【００５９】
図５は、本実施形態の冷凍装置について、膨張弁４を閉じ方向に駆動しているときに、運転条件の所定の変化としてのスクリュー圧縮機２の容量の増加が生じた際、上記制御装置１１によって制御される膨張弁４の弁開度と、上記スクリュー圧縮機２の吸入冷媒の目標ＳＨに対する現ＳＨの偏差とについて生じる変化を示した図である。図５の横軸および縦軸は、図３の横軸および縦軸と同一である。
【００６０】
図５に示すように、時間０から時間ｔ２の間、スクリュー圧縮機２の運転容量は所定量に保持されていると共に、現ＳＨの偏差が負の値であり、これによって、膨張弁４が閉じ方向に駆動されている。ここで、時間ｔ２において、運転条件の所定の変化としてのスクリュー圧縮機２の運転容量の増加が生じる。これに対応して、上記制御装置１１は、過渡時乗数を用いたＰＩ演算式によって膨張弁の弁駆動量を算出し、この弁駆動量をなすように上記膨張弁駆動手段６によって膨張弁４を駆動する。このとき、制御装置１１は、上記膨張弁４の動作を開動作のみに制限する。したがって、上記膨張弁４は、時間ｔ２の直前に閉じ方向に駆動されていたにも拘らず、この閉じ方向の制御の影響を受けること無く、確実に開き方向に駆動できる。
【００６１】
ここにおいて、上記運転条件の変化に対応して膨張弁４の駆動方向を制限しないと、膨張弁４は、曲線ハで示すように、時間ｔ２の直前の運転条件に応じた閉じ制御のまま、過渡時乗数を用いて算出された弁駆動量で駆動されてしまう。そうすると、現ＳＨの偏差は、曲線ニで示すように急激に増大してしまう。
【００６２】
このように、本実施形態の冷凍装置によれば、運転条件の変化に対応して、適切に膨張弁４の駆動方向を制御でき、その結果、スクリュー圧縮機２の吸入冷媒が迅速に目標過熱度になるように制御できる。これによって、上記冷凍装置は、安定して適切な冷凍性能が得られる。
【００６３】
上記第１および第２実施形態において、冷凍装置の運転条件の所定の変化は、スクリュー圧縮機２の運転容量の増大であったが、スクリュー圧縮機２の運転容量の減少でもよく、あるいは、空気側熱交換器３に風を送るファン１６の回転数の増大または減少、空気側熱交換器３に風を送る複数のファンの運転台数の増加または減少、被冷却または加熱媒体としての水の流量の変化、または、冷媒回路の一部に設けられた図示しないバイパス回路を流れる冷媒量の増大または減少であってもよい。
【００６４】
また、上記実施形態において、上記制御装置１１が過熱度検出手段として働いたが、スクリュー圧縮機２の吸入冷媒の過熱度を直接検出する過熱度検出手段を別個に設けてもよい。また、上記制御装置１１が実行する処理について、ステップＳ２，Ｓ１２が弁開度算出手段として機能し、ステップＳ１，Ｓ１１が変化検出手段として機能し、ステップＳ４，Ｓ１４が補正手段として機能したが、他の処理のステップが過熱度検出手段、弁開度算出手段、変化検出手段および補正手段として機能してもよい。
【００６５】
また、上記冷凍装置は、水側熱交換器１に導かれる被冷却または加熱媒体としての水の温度を調節するチラーであったが、他の被冷却または加熱媒体の温度調節をする冷凍装置であってもよい。また、チラー以外の他の冷凍装置であってもよい。
【００６６】
また、上記実施形態において、圧縮機としてスクリュー圧縮機２を用いたが、他の容量可変型の圧縮機を用いてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態において、上記水側熱交換器１は蒸発器として働くと共に、上記空気側熱交換器３は凝縮器として働いたが、上記水側熱交換器２が凝縮機として働くと共に、上記空気側熱交換器１が蒸発器として働いてもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍装置によれば、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを順に接続してなる冷凍回路を備える冷凍装置において、上記蒸発器の過熱度を検出する過熱度検出手段と、上記過熱度検出手段によって検出された過熱度に基いて、上記膨張弁の弁開度を算出する弁開度算出手段と、運転条件の所定の変化を検出する変化検出手段と、上記変化検出手段が検出した運転条件の所定の変化に基いて、所定時間の間、補正を行なうように上記弁開度算出手段に弁開度を算出させる補正手段と、上記弁開度算出手段が算出した弁開度になるように、上記膨張弁を駆動する膨張弁駆動手段とを備えるので、例えば圧縮機の容量の変化等のような運転条件の所定の変化が生じた場合においても、従来におけるような過熱度の変化に対する応答遅れが殆ど生じることなく、膨張弁の開度を迅速かつ適切に制御できる。
【００６９】
請求項２の発明の冷凍装置によれば、請求項１に記載の冷凍装置において、上記変化検出手段が検出した運転条件の変化に応じて、上記膨張弁駆動手段による上記膨張弁の駆動動作を、閉じ動作または開き動作のいずれか一方に制限する制限手段を備えるので、上記運転条件の変化が生じる直前の運転条件の影響を受けることなく、この運転条件の変化に対応して、上記膨張弁を適切な方向に駆動できる。
【００７０】
請求項３の発明の冷凍装置によれば、請求項１または２に記載の冷凍装置において、上記変化検出手段が検出する運転条件の所定の変化は、上記圧縮機の運転容量の変化、上記凝縮器または蒸発器に風を送るファンの風量の変化、被冷却または加熱媒体の流量の変化、あるいは、上記冷凍回路の部分に設けられたバイパス路への冷媒流量の変化であるので、上記駆動弁を、上記運転条件の変化に対する応答遅れやハンチングを生じることなく、適切に駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の冷凍装置を示す図である。
【図２】制御装置で実行される処理を示したフロー図である。
【図３】スクリュー圧縮機の容量の増加が生じた際、膨張弁の弁開度と、吸入冷媒の現ＳＨの偏差とについて生じる変化を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態の冷凍装置の制御装置が実行する処理を示すフロー図である。
【図５】スクリュー圧縮機の容量の増加が生じた際、膨張弁の弁開度と、吸入冷媒の現ＳＨの偏差とについて生じる変化を示した図である。
【符号の説明】
１  水側熱交換器
２  スクリュー圧縮機
３  空気側熱交換器
４  膨張弁
６  膨張弁駆動手段
８  吸入温度センサ
９  吸入圧力センサ
１１  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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