冷冻装置的制作方法

专利名称：冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明，涉及一种包括设置了可变开度的膨胀阀的制冷剂回路
的冷冻装置。
背景技术：
迄今为止，包括设置了可变开度的膨胀阀的制冷剂回路的冷冻 装置已为众所周知。专利文献l中，揭示了作为这种冷冻机的空气 调和机。这种空气调和机包括过热度控制装置。过热度控制装置的 控制部，算出制热时室外热交换器的入口温度和室外热交换器的出 口温度的差作为室外热交换器出口的过热度，再算出已得出的过热 度和目标过热度的差作为偏差E。并且，过热度控制装置的阀控制 部控制膨胀阀的开度使得偏差E成为零。 另外，这种冷冻装置中，通过阀控制部那样的控制膨胀阀的阔 控制器输出伴随着开度指令值的脉冲信号，调节开度可变的膨胀阀 的开度。膨胀阀的开度，对应开度指令值的大小而被调节。阀控制 器中，设定了开度指令值的下限值。阀控制器，输出这个下限值以 上大小的开度指令值。
专利文献1:日本公开专利公报特开平7-225058号公报
一发明所要解决的技术问题一
然而，使用于这种冷冻装置中的开度可变膨胀阀，由于膨胀阀
个体的不同存在着开度的个体差异，即便是输入的开度指令值相 同，也会产生实际开度的偏差。为此，迄今为止的冷冻装置中，例 如膨胀阀相对于开度指令值开度向开大侧偏离的情况下，当压缩机 的吸入制冷剂的过热度减少时，即便关小膨胀阀的开度至开度指令 值降至它的下限值为止，存在着在控制上无法将膨胀阈的实际开度 关小到预想开度的情况。并且，在这样的情况下，通过膨胀阀的制 冷剂流量比适合的流量多，无法消除压缩机吸入成为湿制冷剂的状
4态(气液两相状态的制冷剂中液相比例大的制冷剂状态)。

发明内容
本发明，是鉴于所述各点而发明的，其目的在于包括设置了 开度可变的膨胀阀的制冷剂回路的冷冻装置中，无论是怎样开度特 性的膨胀阀，都能避免在开度指令值到达下限值的状态下压缩机吸 入湿制冷剂状态的制冷剂。
一为解决问题的技术方案一 第一方面的发明，是以包括设置了压缩机11、和可变开度 的膨胀阀13，进行冷冻循环的制冷剂回路20，和通过向所述膨胀 阔13输出下限指令值以上大小的开度指令值来控制该膨胀阀13的 开度的阀控制器33的冷冻装置为对象的。并且，这个冷冻装置，
在进行冷冻循环中的所述开度指令值成为等于所述下限指令值的 下限控制状态下，所述阀控制器33基于所述膨胀阀13和压縮机11
的吸入侧之间低压侧制冷剂的状态，进行判断通过膨胀阀13的制 冷剂流量是否处于过多状态的第一判断动作，当该第一判断动作判 断通过膨胀阀13的制冷剂流量为过多状态时，修正所述下限指令 值使该下限指令值成为小值的下限指令值。 第二方面的发明，是在所述第一方面的发明中，当在进行所述 冷冻循环中的所述下限控制状态下，所述阀控制器33基于所述低 压恻制冷剂的状态进行判断通过该膨胀阀13的制冷剂流量是否处 于过少状态的第二判断动作，当该第二判断动作判断通过该膨胀阀 13的制冷剂流量为过少状态，就修正下限指令值使该下限指令值成 为大值的下限指令值。 第三方面的发明，是在所述第二方面的发明中，在成为所述下 限控制状态时，所述阀控制器33先进行所述第二判断动作后再进 行所述第一判断动作。 第四方面的发明，是在第二或第三方面的发明中，当所述第一 判断动作判断通过所述膨胀阀13的制冷剂流量为过多状态时，所 述阀控制器33从修正前的下限指令值中减去所规定的第一修正系 数得出修正后的下限指令值，而当所述第二判断动作判断通过所述膨胀阀13的制冷剂流量为过少状态时，所述阀控制器33在修正前 的下限指令值上加上比所述第一修正系数大的所规定.的第二修正 系数得出修正后的下限指令值。 第五方面的发明，是在第二至第四方面的发明中的任何一个发
明中，当所述下限控制状态的持续时间达到所规定的基准时间的情
况下，所述阀控制器33进行所述第一判断动作。
第六方面的发明，是在第二至第五方面的发明中的任何一个发 明中，在进行所述冷冻循环中，所述阀控制器33.进行控制所述膨 胀阀13的开度进行使得吸入所述压缩机11的制冷剂的过热度达到 所规定的目标过热度的过热度控制，同时，若在所述第二判断动作 中则所述阀控制器33中断该过热度控制。
第七方面的发明，是在第二至第六方面的发明中的任何一个发 明中，在所述第一判断动作中，当所述低压侧制冷剂的过热度降低 到所规定的湿制冷剂侧的基准值以下的情况下，所述阀控制器33 判断通过所述膨胀阀13的制冷剂流量处于过多状态。
第八方面的发明，是在第二至第六方面的发明中的任何一个发 明中，在所述第二判断动作中，当所述低压恻制冷剂的压力低于所 规定压力基准值以下的条件、和该低压侧制冷剂的过热度高于所规
态)的基准值'以上的条件中至少二个成立的情况下，'所述阀控制器 33判断通过所述膨胀阀13的制冷剂流量处于过少状态。
—作用一
第 一方面的发明中，在开度指令值等于下限指令值的下限控制 状态下，所述阀控制器33基于低压侧制冷剂的状态(例如压力以及
温度)进行判断通过膨胀阔13的制冷剂流量是否处于过多状态的第 一判断动作。并且，在第一判断动作判断为通过膨胀阀13的制冷 剂流量处于过多状态的情况下，阀控制器33修正下限指令值使其 成为小值的下限指令值。若下限指令值修正为小值的下限指令值， 则可以将开度指令值改变为比修正前的下限指令值更小值的开度 指令值，所以，只要是通过膨胀阀13的制冷剂流量处于过多状态，就可以缩小膨胀阀13的开度。在这个第一方面的发明中，当处于 下限控制状态下，当判断通过膨胀阀13的制冷剂流量为处于过多 状态的情况下，修正下限指令值为更小值的下限指令值，关小膨胀 阀13的开度。 第二方面的发明中，在开度指令值等于下限指令值的下限控制 状态下，阀控制器33基于所述低压侧制冷剂的状态进行判断通过 膨胀阀13的制冷剂流量是否处于过少状态的第二判断动作。并且， 当第二判断动作判断通过该膨胀阀13的制冷剂流量处于过少状态 的情况下，阀控制器33修正下限指令值使其成为更大值的下限指 令值。若下限指令值修正为更大值，则开度指令值也随之变为更大 值的开度指令值，所以向开大侧调节膨胀阀13的开度。这个第二 方面的发明中，当在成为下限控制状态的情况下，判断通过膨胀阀 13的制冷剂流量为过少状态时，则修正下限指令值为更大值的下限 指令值，向开大侧调节膨胀阔13的开度。 第三方面的发明中，在成为下限控制状态的情况下，先进行第 二判断动作，然后再进行第一判断动作。在此，若通过膨胀阀13 的制冷剂流量为过少状态，则压缩机ll吸入的制冷剂流量也减少， 所以就有压缩机11空转的可能。另一方面，若通过膨胀阀13的制 冷剂流量为过多状态，则吸入压縮机11的制冷剂会成为湿制冷剂 状态，所以在压缩机U中有可能产生液体压缩。并且，压縮机ll 空转的情况和压縮机11中产生液体压縮的情况相比较，前者状态 持续的情况下压缩机11更容易受到损伤。在这个第三方面的发明 中，先进行压縮机11负担更大的过少状态的判断。 第四方面的发明中，判断通过膨胀阀13的制冷剂流量为过多 状态情况的第一修正系数、和判断通过膨胀阀13的制冷剂流量为 过少状态情况的第二修正系数中，第二修正系数的值更大。在此， 如上所述，与通过膨胀阀13的制冷剂流量为过多状态的情况相比， 通过膨胀阀13的制冷剂流量为过少状态的情况下压缩机ll的负担 大。第四方面的发明，使压缩机U的负担更大的过少状态的情况 的第二修正系数值比过多状态的第 一修正系数值更大。
第五方面的发明中，当成为下限控制状态的持续时间达到基准
时间的情况下则进行第一判断动作。但是，即便是变为了下限控制 状态也不马上进行第一判断动作。这个第五方面的发明中，下限控 制状态的持续时间达到一定程度后才进行第一判断动作。 第六方面的发明中，若处于第二判断动作中则中断过热度控
制。第二判断动作，中断以目标过热度为基准的膨胀阔13的控制。
第七方面的发明中，基于作为低压侧制冷剂状态的低压恻制冷
剂过热度判断通过膨胀阀13的制冷剂流量是否处于过多状态。
第八方面的发明中，基于作为低压侧制冷剂状态的低压侧制冷
剂的压力及过热度判断通过膨胀阀13的制冷剂流量是否处于过少状态。
一发明的效果一 本发明中，在下限控制状态中判断通过膨胀阀13的制冷剂流 量为过多状态的情况下，修正下限指令值为小值的下限指令值，关 小膨胀阀13的开度。因此，即便是用于冷冻装置10的膨胀阀13 的开度相对于开度指令值偏向开大侧，由于可以设定开度指令值比 修正前的下限指令值小值的下限指令值，所以就可以避免通过膨胀 阀13的制冷剂流量比适合的流量多的情况。因此，不受膨胀阀13 的开度特性的影响，在开度指令值成为下限值的状态下，也可以避 免压缩机11吸入成为湿制冷剂状态的制冷剂。 还有，所述第二方面的发明中，当下限控制状态中判断通过膨 胀阀13的制冷剂流量为过少状态的情况下，修正下限指令值为大 值下限指令值，向开大侧调节膨胀阀13的开度。在此，所谓的在 下限控制状态中通过膨胀阀13的制冷剂流量为过少状态，意味着 使用于冷冻装置10的膨胀阈13的开度相对于开度指令值偏向关小 恻。也就是意味着，补正前的下限指令值对于膨胀阀13而言成为 小值的下限指令值。这个第二方面的发明中，考虑到这样的情况， 当在下限控制状态中判断为通过膨胀阀13的制冷剂流量为过少状 态的情况下，修正下限指令值为大值的下限指令值。因此，能够使 下限指令值接近适合的值。
还有，所述第三方面的发明中，与过多状态的判断相比先进行
压缩机11负担更大的过少状态的判断。为此，和进行与上述相反 顺序的判断情况相比，压缩机11的负担更大的过少状态的持续时 间变短，所以就可以减轻压縮机ll的负担。
还有，所述第四方面的发明中，压縮机11负担更大的过少状
态时的第二修正系数值比过多状态时的第一修正系数值大。因此，
在压缩机ll负担更大的过少状态的情况，与过多状态的情况相比， 经过修正的下限修正值的变化量更大，所以，下限指令值修正后的
开度指令值的变化量也更大，膨胀阀13的开度变化量就大。因此，
可以很快地从压缩机11负担大的过少状态中摆脱出来，就可以减 轻压缩机11的负担。 还有，所述第五方面的发明中，下限控制状态的持续时间达到 一定程度时间的情况下，进行第一判断动作。在此，若膨胀阀13 的开度变化，则低压侧制冷剂的状态开始变化，但是从膨胀阀13 的开度开始变化到低压侧制冷剂的状态安定为止，需要一定程度的 时间。为此，即便是成为了下限控制状态，到该低压恻制冷剂的状 态安定为止，还是需要一定程度的时间。为此，在一达到下限控制 状态就立即进行第一判断动作的情况下，有可能无法正确判断通过 膨胀阀13的制冷剂流量是否成为过多状态。对此，这个第五方面 的发明中，是在下限控制状态的持续时间达到一定程度下进行第一 判断动作的，所以在进行第 一 判断动作时低压侧制冷剂的状态已经 安定。因此，由第一判断动作就可以正确判断通过膨胀阀13的制 冷剂流量是否成为过多状态。


图l，是实施方式所涉及的冷冻装置的概要构成图。 图2，是实施方式所涉及的膨胀阔的纵剖视图。 图3,是表示实施方式所涉及的膨胀阀的流量特性的图表。 图4，是表示设置在实施方式所涉及的阀控制部的下限指令值 的设定状况的图表。
图5,是表示实施方式所涉及的冷冻装置中开阀开度检测动作及第一修正动作的流程的流程图。
图6，是表示实施方式所涉及的冷冻装置中第二修正动作的流 程的流程图。
符号说明
10冷冻装置
11压缩机
12库外热交换器
13膨胀阀
14库内热交换器
20制冷剂回路
21库外风扇
22库内风扇
30控制器
33阀控制部(阀控制器)
34下限修正部
具体实施例方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。
本实施方式，是本发明所涉及的冷冻装置10。本实施方式的 冷冻装置10，构成冷却集装箱库内的集装箱用冷冻装置10。这个 冷冻装置10，构成为可以从比较宽的温度范围(例如从一3(TC至 46。C)选择库内的设定温度。
如图1所示，冷冻装置10包括填充了制冷剂的制冷剂回路20 。 制冷剂回路20中，连接了压缩机11、库外热交换器12、膨胀阀13、 以及库内热交换器14。在制冷剂回路20中进行循环制冷剂的蒸气 压缩冷冻循环。 压缩机11是由例如高压圆顶型压縮机构成的。压缩机11的喷 出侧连接于库外热交换器12的气体恻。压縮机11的吸入侧连接于 库内热交换器14的气体侧。
库外热交换器12是由交叉鳞片式的管片型热交换器构成的。 在库外热交换器12附近，设置了向库外热交换器12送去库外空气的库外风扇21。库外热交换器12中，进行库外空气和制冷剂之间 的热交换。库外热交换器12的液体侧连接于膨胀阀13。库外热交
换器12和膨胀阀13之间，设置了临时储存制冷剂的储槽15。
库内热交换器14是由交叉鳞片式的管片型热交换器构成的。 在库内热交换器14附近，设置了向库内热交换器14送去库内空气 的库内风扇22。库内热交换器14中，进行库内空气和制冷剂之间 的热交换。库内热交换器14的液体侧连接于膨胀阀13。
还有，膨胀阔13是由开度可变的电动膨胀阀构成。膨胀阀13 的开度，对应于后述的阀控制部33输出的脉冲信号的控制脉冲(开 度指令值)被调节。有关膨胀阀13的详细说明在后叙述。
所述冷冻装置10中设置了控制器30。控制器30包括压缩机 控制部31、风扇控制部32、和阖控制部33。有关控制器30的详细 内容在后叙述。 还有，本实施方式的冷冻装置10中设置了多个传感器。具体 地讲，在制冷剂回路20的压缩机11喷出侧，设置了检测从压缩机 11喷出的高压侧制冷剂压力的高压压力传感器23。在压缩机11的 吸入侧，设置了检测被压缩机11吸入的低压侧制冷剂压力的低压 压力传感器24。高压压力传感器23及低压压力传感器24的计测值 由表压检测。 还有，在成为蒸发器的库内热交换器14入口侧，设置了检测 流入库内热交换器14的制冷剂温度的入口温度传感器25。再有， 在库内热交换器14出口侧，设置了检测从库内热交换器14流出的 制冷剂温度的出口温度传感器26。还有，在库内热交换器14附近， 设置了测量流入库内热交换器14的空气温度的吸入温度传感器 27。这些传感器23、 24、 25、 26、 27的测量值，输入控制器30。 —膨胀阀的构造一
所述制冷剂回路20的膨胀阀13，是直动式电动膨胀阀。在此， 参照图2说明这个膨胀阀13。 所述膨胀阀13中，由设置在圆简状的马达壳体71外周恻的作 为定子的圆简形线圈72、和位于该马达壳体71内的作为旋转子的转子73上的磁体74构成脉冲马达75。这个膨胀阀13，构成为对 应于转子73的旋转而上下摆动在顶端设置有阀部76a的指针76。 转子73包括圆简状的衬套77、和设置在它外周侧的磁体74。
衬套77上，形成了在其旋转中心附近向下开口的孔部77a。这个孔 部77a,在它的内表面形成了螺紋构成螺母。并且，孔部77a中， 设置成将上端侧固定在转子73上的指针76向下方延伸。 在马达壳体71的下侧， 一体设置了柱状的本体部78。在这个 本体部78内部，以垂直相交的方式形成了分别向侧方及下方的开 口作为流通路的孔部78a、 78b。这个本体部78上连接了第一及第 二连接部79、 80，以形成分别连通孔部78a、 78b的第一及第二管 路85、 86。在连接于第二连接部80的孔部78b内，设置了为支撑 阀部76a的阀座81。 还有，在本体部78内部，还形成了从设置了阀座81的孔部 78b向上延伸的孔部78c。并且，在本体部78的上侧，以与这个孔 部7 8 c的内部空间连通的方式设置了向上方延伸的圆简部件8 2 。在 这个圆简部件82的外周面上形成了螺紋部，与转子73的孔部77a 螺合。由此，若转子73旋转，则转子73相对于固定在马达壳体71 上的本体部78上下移动。 在圆简部件82内部，指针76的上端侧固定在转子73上，并 设置成在孔部77a内向下延伸的的姿势。这个指针76插入连通所 述圆简部件82的内部空间的本体部78的孔部78c内。指针76的 下端的阀部76a,在本体部78的孔部78a、 78b相互垂直相交的部 分(即连通部87)，与设置在本体部78内的阀座81相对。由此，如 上所述，若转子73上下移动，则对应于此指针76在圆简部件82 内及本体部78的孔部78c内上下移动，该指针76的下端阀部76a 相对于阀座81上下移动(在第二管路的长度方向上移动)，由此进行 膨胀阀13的开关动作。 另外，使用于这个冷冻装置10的膨胀阀13,是控制脉冲(EV) 的最大值为EV—max脉冲(例如EV—max=2000)的制品。如图3所示， 这个制品是在表示控制脉冲EV和膨胀阀13的通过流量的关系的流量特性上，具有从特性线A到特性线C的范围的偏差。另外，
特性线A，表示这个制品中膨胀阀13的通过流量成为最大的膨胀 阀13的流量特性。特性线B，表示这个制品中膨胀阀13的通过流 量成为平均值的膨胀阀13的流量特性。特性线C，表示这个制品 中的膨胀阀13的通过流量成为最少量的膨胀阀13的流量特性。这 个制品中，作为膨胀阀13从开的状态变化到关闭状态时的控制脉 冲EV的开阀开度EVJLlim的个体差的偏差范围，设定为从EV—Lli m(A)脉冲(例如EV—Llim(A)-50)到EV—Llim(C)脉冲(例如EV_Llim (C)=150的范围)。还有，这个膨胀阀13的规格，对应库内的设定 温度较高的条件(例如30。C)，决定全开时的流量。—运转动作一
作为本实施方式的冷冻装置10的运转动作，说明冷却集装箱 库内的冷却运转。冷却运转，是调节对象空间的库内的温度的通常 运转。冷却运转是从压缩机11起动开始的。在此之际，制冷剂回 路20中进行库外热交换器12作为冷凝器而动作、且库内热交换器 14作为蒸发器而动作的冷冻循环。 具体地讲，从压縮机11喷出的制冷剂，在库外热交换器12中 向库外空气放热而冷凝。在库外热交换器12中冷凝了的制冷剂， 在膨胀阀13减压后流入库内热交换器14。在库内热交换器14中， 制冷剂从库内空气吸热而蒸发。另一方面，在库内热交换器14中 冷却了的库内空气被供给库内。在库内热交换器14中蒸发了的制 冷剂，被吸入压缩机ll而压缩。 —控制器的构成一
如上所述，控制器30包括压缩机控制部31、风扇控制部32、 和阀控制部33。阀控制部33构成阔控制器33。 具体地讲，压縮机控制部31构成为控制压缩机ll的运转状态。 压缩机控制器31控制压缩机ll的运转容量使得例如低压压力传感 器24的测量值LPT达到所规定的目标值。 风扇控制部32构成为控制库外风扇21及库内风扇22的运转 状态。风扇控制部32,通过控制库外风扇21的运转状态，控制冷冻循环的高压压力。具体地讲，当压縮机11运转中高压压力传感
器23的测量值HPT高于第一高压基准值的情况下，风扇控制部32 起动库外风扇21。另一方面，当高压压力传感器23的测量值HPT 低于第二高压基准值的情况下，风扇控制部32停止库外风扇21。 当压缩机11停止之际，风扇控制部32也使库外风扇21停止。另 夕卜，这些高压基准值，在后述的准备运转及降压运转中比通常运转 中设定的值高。 阀控制部33构成为在冷却运转中控制膨胀阀13的开度。阀控 制部33控制膨胀阀13的开度使得库内热交换器14出口的制冷剂 过热度SH，也就是说压缩机11吸入的低压侧制冷剂的过热度SH 达到所规定的目标过热度(例如3t)从而进行过热度控制。但是， 当高压压力传感器23的检测值HPT上升到所规定的第三高压基准 值(例如2100kPa)以上的情况下，与过热度控制相比，阀控制部33 优先关小膨胀阀13所规定的开度，降低冷冻循环的高压压力。 具体地讲，过热度控制中，阀控制部33，决定控制脉冲EV使 得库内热交换器14出口的制冷剂过热度SH接近目标过热度，再将 决定了的控制脉冲EV的脉冲信号输出给膨胀阔13的脉冲马达75。 当库内热交换器14出口的制冷剂过热度SH比目标过热度大的情况 下，阀控制部33增大控制脉冲EV。另一方面，当库内热交换器 14出口的制冷剂过热度SH比目标过热度值小的情况下，阀控制部 33减小控制脉冲EV。 另外，如图4所示，阀控制部33对应于运转条件中吸入温度 传感器27的测量值RS，预先设定控制脉冲的下限值的下限指令 EVL。在每个吸入温度传感器27的测量值RS的温度范围内设定下 限指令值EVL。吸入温度传感器27的测量值RS越大，下限指令 值EVL设定为越大的值。阀控制部33中，在下限指令值EVL以 上且所述最大值EV一max以下的范围内决定控制脉冲EV。 这个实施方式中，阀控制部33包括下限修正部34。下限修正 部34，构成为在冷冻装置IO起动时顺次进行为检测所述开阀开度 EV—Llim的开阀开度检测动作、和用检测到的开阀开度EV—Llim修正下限指令值EVL的第一修正动作。第一修正动作中，算出为
修正下限指令值EVL的修正值EV一adj。 还有，在进行冷冻循环的冷却运转中，下限修正部34构成为 进行再修正第一修正动作中已经修正了的下限指令值EVL的第二 修正动作。第二修正动作中，与下限指令值EVL —起修正修正值 EV一adj。第二修正动作中，进行基于膨胀阀13和压缩机11吸入侧 之间的低压侧制冷剂的状态判断通过膨胀阀13的制冷剂流量是否 达到过多状态的第一判断动作、和基于低压侧制冷剂的状态判断通 过膨胀阀13的制冷剂流量是否处于过少状态的第二判断动作。第 二修正动作中，与第一判断动作相比先进行第二判断动作。第二判 断动作，当开度指令值等于下限指令值的下限控制状态便进行。第 一判断动作，在下限控制状态的持续时间达到所规定的基准时间 (例如120秒)后才进行。 还有，下限修正部34包括为记忆修正值EV—adj的记忆部35。 记忆部35，构成能够保存修正值EV—adj的存储器。记忆部35，是 由即便是关闭冷冻装置10的电源，记忆的内容也不会消失的SRAM (Static Random Access Memory)构成。 —控制器的动作一
说明控制器30的动作中开阀开度检测动作、第一修正动作、 和第二修正动作。另外，开阀开度检测动作和第一修正动作是做为 连续动作进行的，所以以下，参照图5—起说明开阀开度检测动作 和第一修正动作。还有，这个冷冻装置10中，在冷冻装置10起动 时开阔开度检测动作前进行准备运转和降压运转，所以在进行开阀 开度检测动作说明之前，说明准备运转和降压运转。 首先，起动冷冻装置10，在步骤一ST1中，控制器30使冷冻 装置10进行准备运转。步骤一 ST1中，压缩机控制部31起动压缩 机ll，风扇控制部32起动库内风扇22。还有，阀控制部33，将所 规定的设定值(例如800半波(脉冲))作为控制脉冲EV的脉冲信号输 给膨胀阀13，调节膨胀阀13的开度。还有，控制器30中，与压縮 机ll开始起动的同时，起动例如90秒计时的第一计时。
还有，准备运转中的风扇控制部32,基于高压压力传感器23 的检测值HPT控制库外风扇21的运转和停止。具体地讲，风扇控 制部32，当高压压力传感器23的检测值HPT超过所规定的第一高 压基准值(例如1800kPa)以上的情况下起动库外风扇21，而当高压 压力传感器23的检测值HPT低于所规定的第二高压基准值(例如 1600kPa)以下的情况下停止库外风扇21。准备运转中，在从第一高
压基准值到第二高压基准值的一定范围内调节冷冻循环的高压压 力。步骤二ST2中，控制器30进行判断第一计时是否还剩余时间
的第一计时判断。当第一计时的剩余时间已经没有的情况下，控制 器30判断准备运转结束，复位第一计时后进行步骤三ST3。当第
一计时还有剩余时间的情况下，到第一计时的剩余时间没有为止重 复步骤二 ST2。 步骤三ST3中，控制器30控制冷冻装置10进行降压运转。 步骤三ST3中，与阀控制部33设定膨胀阔13全关闭的同时，起动 例如为120秒计时的第二计时。降压运转，从膨胀阀13关闭时刻 开始。另外，压缩机11的运转从准备运转得以继续。降压运转中， 在膨胀阀13全关闭的状态下进行压缩机11的运转，不向库内热交 换器14送入制冷剂，库内热交换器14的制冷剂被吸向压缩机11。 降压运转中，与准备运转一样，由风扇控制部32在从第一髙压基 准值到第二高压基准值的一定范围内调节冷冻循环的高压压力。步 骤三ST3结東便进行步骤四ST4。 步骤四ST4中，控制器30进行判断第二计时是否还剩余时间 的第二计时判断。当第二计时没有剩余时间的情况下，控制器30 判断有必要异常停止冷冻装置10,转移到步骤六ST6，异常停止冷 冻装置IO。另一方面，当第二计时还有剩余时间的情况下，控制器 30进行步骤五ST5。 步骤五ST5中，进行是否结東降压运转的判断。当低压压力 传感器24的测量值LPT降至所规定的第一低压基准值(例如一55kP
a)以下的情况下，控制器30判断降压运转结東，复原第二计时后进
16行步骤七ST7。另一方面，当低压压力传感器24的测量值LPT还 没有降至所规定的第一低压基准值以下的情况下，'控制器30控制 返回步骤四ST4，进行所述第二计时判断。本实施方式的冷冻装置 10，到第二计时的剩余时间结東为止，当低压压力传感器24的测 量值LPT不降至第一低压基准值以下的情况下就异常停止。
从步骤七ST7开始，在控制器30中开始下限修正部34的开 .阀开度检测动作。步骤七ST7中，下限修正部34在停止压缩机11 的同时，若库外风扇21处于运转状态就停止库外风扇21。另外， 库内风扇22继续运转。还有，步骤七ST7中，下限修正部34将所 规定的初期值(例如50半波(脉冲))作为控制脉冲EV的脉冲信号输 出给膨胀阀13，以调节膨胀阀13的开度。由此，膨胀阀13的指针 76只上升一点。另外，初期值，设定为预想的因这个膨胀阀13的 开阀开度EV—Llim的个体差而产生的偏差范围的下限值 EV—LlimA。若步骤七ST7结東则在步骤八ST8起动例如为20秒 计时的第三计时。步骤九ST9中，下限修正部34进行判断第三计时是否还剩余
时间的第三计时判断。当第三计时还剩余时间的情况下，下限修正 部34按顺序进行步骤十ST10和步骤十一 STll。另一方面，当第 三计时没有剩余时间的情况下，下限修正部3 4进行步骤十三S T13 。 步骤十ST10中，下限修正部34算出为判断膨胀阀13是否开 着的低压阈值Pjdg。低压阈值.巧dg，由以下所示的式l得出。若步 骤十ST10结東则进行步骤十一 STll。式1:<formula>formula see original document page 17</formula>所述式1中，Pjdg表示低压阈值、RS表示吸入温度传感器27 的测量值、F表示安全率(例如F:0.5)。还有，Ref是从温度用表压
求得使用制冷剂的饱和压力的系数。若使用所述式l，作为低压阈 值，就可以得到在吸入温度传感器27的测量值RS的温度的饱和压
力中考虑了安全率的压力。
步骤十一 ST11中，进行判断膨胀阀13是否开着，也就是说 制冷剂是否通过膨胀阀13的判断。当低压压力传感器24的测量值LPT超过低压阈值Pjdg以上的情况下，下限修正部34判断膨胀阀 13为开着，进行步骤十二ST12。另一方面，当低压压.力传感器24 的测量值LPT处在低压阈值Pjdg以下的情况下，下限修正部34判 定膨胀阀13没有打开，返回步骤九ST9。
步骤十二ST12中，下限修正部34检测膨胀阀13现在的控制 脉冲EV值作为开阀开度EV一Llim。检测的开阀开度EV—Llim，临 时记忆在记忆部35。若步骤十二 ST12结束，则进行步骤十六ST16。 开阔开度检测动作在步骤十二 ST12结束，从步骤十六ST16开始 第一修正动作。 步骤十三ST13中，进行判断膨胀阀13的现在的控制脉冲EV 是否降至所规定的预想上限值Hlim(例如Hlim = 150脉冲)以下。预 想上限值—Hlim，成为由于开阀开度EV—Llim的个体差而产生的偏 差范围的预先范围的上限值的值。 在步骤十三ST13中，当现在的控制脉冲EV在预想上限值Hli m以上的情况下，下限修正部34进行步骤十四ST14,结東开阀开 度检测动作。在步骤十四ST14中，下限修正部34检测预想上限值 Hlim的值作为开阀开度EV—Llim。检测到的开阀开度EV一Llim， 临时储存在记忆部35中。开阀开度检测动作中，当现在的控制脉 冲EV达到所规定的预想上限值Hlim，则即便是低压压力传感器 24的测量值LPT处于低压阈值Pjdg以下，也判断为膨胀阀13成 为开着的状态。 另一方面，步骤十三ST13中，当现在的控制脉冲EV低于所 规定的预想上限值以下的情况下，下限修正部34判断膨胀阀13还 没有成为开着的状态，经过步骤十五ST15返回步骤八ST8。步骤 十五ST15中，下限修正部34，将在膨胀阀13现在的控制脉冲EV 上增加所规定的设定值AEV(例如AEV-20半波(脉冲))所得到的值 作为控制脉冲EV'的脉冲信号输出给膨胀阀13，调节膨胀阀13 的开度。在输出这个脉冲信号后，加上设定值AEV的控制脉冲EV' 成为膨胀阀13现在的控制脉冲EV。
从步骤十六ST16开始，如上所述，进行第一修正动作。步骤十六ST16中，下限修正部34，算出为了修正下限指令值EVL的 修正值EV一adj。修正值EV—adj用以下所示的式2'得出。
式2: EV—adj=EV—Llim_EV—ave
在所述式2中，EV—adj表示修正值，EV一ave表示这个冷冻装 置10使用的膨胀阀13的开阀开度EV一Llim的设定值(例如EV一av e=100)。这个实施方式的设定值，使用设定范围的上限值和下限值 的平均值作为开阀开度EV—L1 im的个体差的偏差范围。修正值EV— adj ，当与开阀开度EV—Llim相比所述平均值EV_ave大的情况下成 为负值。由式2得出的修正值EV—adj，保存在记忆部35中。另夕卜， 当记忆部35中存在以前保存的修正值EV—adj的情况下，在记忆部 35中重写保存新的修正值EV—adj。若步骤十六ST16结束就进行步 骤十七ST17。 步骤十七ST17中，下限修正部34用修正值EV一adj修正下限 指令值EVL。修正后的控制脉冲的下限值EVL'，成为设定在阀控 制部33中的下限值EVL上增加修正值EV—adj后所得到的值。步 骤十七ST17中，修正每个运转条件下的各下限值EVL。若步骤十 七ST17结束，第一修正动作也就结束。并且，若第一修正动作结 束，与压縮机11起动的同时库外风扇21也起动，开始通常运转的 制冷运转。 接下来，参照附图6说明第二修正动作。第二修正动作中，阀 控制部33中断过热度控制。 另外，这个冷冻装置10中，当调节库内热交换器14出口的制 冷剂过热度SH时，阀控制部33输出作为控制脉冲EV的脉冲信号 的下限指令值EVL，存在强制性关小膨胀阀13的开度的情况。例 如紧接着阀控制部33将下限指令值EVL作为控制脉冲EV的脉冲 信号输出后进行第二修正动作。 第二修正动作中，首先在步骤二十一 ST21中，下限修正部34， 进行膨胀阀13现在的控制脉冲EV是否成为下限指令值EVL的判 断。下限修正部34，当膨胀阀13现在的控制脉冲EV等于下限指 令值EVL成为下限控制状态的情况下，进行步骤二十二ST22。另
19一方面，下限修正部34，当膨胀阀13现在的控制脉冲EV不等于 下限指令值EVL的情况下，若例如120秒的第四计时正在计时中 由步骤二十三ST23停止第四计时而复位后，结束第二修正动作。 若第二修正动作结東，则再次开始阀控制部33的过热度控制。
步骤二十二ST22中，下限修正部34，进行第四计时是否已经 开始，也就是第四计时是否在计时中的判断。下限修正部34，当第 四计时还没有开始的情况下，由步骤二十四ST24起动第四计时后， 进行步骤二十五ST25。另一方面，下限修正部34，当第四计时已 经开始了的情况下，不进行步骤二十四ST24而进行步骤二十五ST2 步骤二十五ST25中，下限修正部34，在进行读入低压压力传 感器24的测量值LPT、入口温度传感器25的测量值、以及出口温 度传感器26的测量值的同时，算出库内热交换器14出口的制冷剂 过热度SH。下限修正部34，算出入口温度传感器25的测量值和出 口温度传感器26的测量值的差作为所述过热度SH。步骤二十五 ST25结束就进行步骤二十六ST26。 步骤二十六ST26中，下限修正部34，进行判断通过膨胀阀 13的制冷剂流量是否为过少状态的第二判断动作。下限修正部34, 在第二判断动作中，当低压压力传感器24的测量值LPT低于所规 定的第二低压基准值(例如一60kPa)的第1-1条件、和步骤二十五S T25计算的制冷剂过热度SH高于所规定的第一基准过热度(例如10 。C)的第1-2条件的至少一个成立的情况下，判断为通过膨胀阀13 的制冷剂流量为过少状态，顺次进行步骤二十七ST27、步骤二十 八ST28。第二低压基准值成为本发明所涉及的基准压力值。第一
基准过热度成为本发明所涉及的气相基准值。另一方面，下限修正 部34，当第1-1条件和第l-2条件都不成立的情况下，进行步骤二
十九ST29。另外，所谓所述过少状态，意味着通过膨胀阀13的制 冷剂流量比适合的流量少的状态。还有，第二判断动作中，既可以 只使用所述第l-l条件，也可以使用所述第l-2条件。
步骤二十七ST27中，下限修正部34，用以下所示的式3修正下限指令值EVL。下限指令值EVL修正为大值。还有，步骤二十 八ST28中，下限修正部34，用以下所示的式4修正修正值EV—adj。 修正后的修正值EV—adj'，重写保存于记忆部35。
式3: EVL' =EVL+E2
式4: EV一adj' =EV—adj+E2
所述式3中，EVL'表示修正后的下限指令值，EVL表示修正 前的下限指令值，E2表示第二修正系数(例如E2=4半波(脉冲))。 所述式4中，EV—adj'表示修正后的修正值，EV一adj表示保存在 记忆部35中的修正前的修正值。另外，第二修正系数E2，由下限 修正部34预先设定。用比设定值AEV小的值作为第二修正系数 E2。 若步骤二十八ST28结東，第二修正动作也就结束。阀控制部 33,在第二修正动作结束后再次开始过热度控制，将修正后的下限 指令值EVL'作为控制脉冲的脉冲信号输出给膨胀阀13，从而向 开大恻调节膨胀阀13的开度。若调节了膨胀阀13的开度，则通过 膨胀阀13的制冷剂流量就会增加，所以冷冻循环的低压压力上升 的同时库内热交换器14的出口制冷剂的过热度就会减少。 步骤二十九ST29中，下限修正部34，进行判断步骤二十四 ST24起动的第四计时是否还剩余时间的第四计时判断。步骤二十 九ST29结東就进行步骤三十ST30。下限修正部34，当第四计时 不剩时间的情况下，移向步骤三十ST30。另一方面，第四计时还 剩时间的情况下，下限修正部34结東第二修正动作。 步骤三十ST30中，下限修正部34，进行判断通过膨胀阀13 的制冷剂流量是否为过多状态的第一判断动作。下限修正部34，在 第一修正动作中，当由步骤二十五ST25计算的制冷剂的过热度SH
低于所规定的第二基准过热度(例如ot:)的第二条件成立的情况
下，判断通过膨胀阀13的制冷剂流量为过多状态，顺次进行步骤 三十一ST3K步骤三十二ST32。第二基准过热度是本发明所涉及 的湿制冷剂的基准值。另一方面，下限修正部34，在第二条件不成 立的情况下，就那样结東第二修正动作。另外，所谓所述过多状态，意味着通过膨胀阀13的制冷剂流量比适合的流量多的状态。 步骤三十一ST31中，下限修正部34，用以下所示式5修正下 限指令值EVL。下限指令值EVL修正为小值。还有，步骤三十二 ST32中，下限修正部34，用以下所示式6修正修正值EV—adj。修 正后的修正值EV一adj'，重写保存于记忆部35。式5: EVL' =EVL_E1
式6: EV一adj' =EV—adj—El
在所述式5中，EVI/表示修正后的下限指令值，EVL表示修 正前的下限指令值，El表示第一修正系数(例如El-2半波(脉冲))。 在所述式6中，EV_adj'表示修正后的修正值，EV—adj表示保存 在记忆部35的修正前的修正值。另外，第一修正系数E1，预先由 下限修正部34设定。用比第二修正系数E2小的值作为第一修正系 数E1。 若步骤三十二 ST32结束，则第二修正动作也结束。阀控制部 33，在第二修正动作结束后再次开始过热度控制，将修正后的下限 指令值EVL'作为控制脉冲的脉冲信号输出给膨胀阀13，从而向 关小侧调节膨胀阀13的开度。若调节了膨胀阀13的开度，通过膨 胀阀13的制冷剂流量就减少，所以，库内热交换器14出口的制冷 剂过热度上升，也就避免了压縮机11容易损伤的湿制冷剂状态的 情况。另外，下限修正部34中，若从第二修正动作结束经过所规 定的时间(例如1分钟)，就再次开始第二修正动作。 —实施方式的效果一
本实施方式中，下限控制状态下判断通过膨胀阀13的制冷剂 流量为过多的情况下，修正下限指令值为小值，缩小膨胀阀13的 开度。这样，与通常的情况相比，不改变控制脉冲EV自身，而是 通过改变下限指令值扩大控制区域，从而縮小膨胀阀13的开度。 在此，库内设定温度范围宽的集装箱用冷冻装置10中，应合 库内的设定温度较高的条件(例如30t)决定膨胀阀13全开时的流 量是一般的做法。为此，在设定库内温度低的条件(例如一3(TC)的 情况，控制膨胀阀13的开度在控制脉冲EV的下限值附近。因此，以前的冷冻装置10中，例如膨胀阀13的开度相对于开度指令值向 开大侧偏离的情况下，当压缩机11的吸入制冷剂的过热度低于目 标过热度时，即便是关小膨胀阀13的开度至开度指令值达到下限 指令值，在控制上也做不到将膨胀阀13的实际开度关至预想的开
度。为此，在下限控制状态下通过膨胀阀13的制冷剂流量比适合
的流量多，就可能无法消除压缩机11的吸入制冷剂处于湿制冷剂 的状态。 对此，本实施方式中，用于冷冻装置10的膨胀阀13，即便是 相对于开度指令值偏向开度大恻，也由于可以将开度指令值设定为 比修正前的下限指令值小的值，所以就可以避免通过膨胀阀13的 制冷剂流量比适合的流量多的情况。因此，无论是什么样的开度特 性的膨胀阀13，都可以避免开度指令值成为下限值的状态下压缩机 11的吸入制冷剂成为湿制冷剂的状态。 还有，本实施方式中，在下限控制状态下判断通过膨胀闽13 的制冷剂流量为过少状态的情况下，修正下限指令值为大值，向开 大侧调节膨胀阀13。在此，所谓下限控制状态下通过膨胀阀13的 制冷剂流量为过少状态，是意味着用于冷冻装置10的膨胀阀13的 开度相对于开度指令值向关小恻偏离。也就是意味着，修正前的下 限指令值对于这个膨胀阀13为小值。本实施方式中，考虑了这样 的情况，在下限控制状态下当判断通过膨胀阀13的制冷剂流量为 过少状态的情况下，修正下限指令值为大值。因此，可以使下限指 令值接近适合的值。 还有，本实施方式中，与过多状态的判断相比先进行压缩机 11负担大的过少状态的判断。为此，与进行相反顺序的判断相比， 压缩机11负担大的过少状态的持续时间缩短，就可以减轻压缩机 11的负担。 还有，本实施方式中，对应压缩机11负担大的过少状态情况 的第二修正系数，比过多状态情况的第一修正系数大。因此，与过 多状态的情况相比，压縮机11负担大的过少状态的情况下，通过 修正下限指令值的变化量大，所以，下限指令值修正后的开度指令
23值的变化量大，导致膨胀阀13的开度产生很大变化。所以，可以 快速从压縮机11负担更大的过少状态中脱离出来，也就可以减轻 压缩机11的负担。 还有，本实施方式中，当下限控制状态的持续时间经过一定程
度的时间的情况下，进行第一判断动作。在此，若膨胀阀13的开 度发生变化，低压侧制冷剂的压力开始变化，但是从膨胀阀13的
开度开始变化到低压侧制冷剂的压力安定为止，需要一定程度的时 间。为此，即便是变成了下限控制状态，到它的低压恻制冷剂的压 力安定为止，也需要一定程度的时间。为此，变成下限控制状态马 上就进行第一判断动作的情况下，有可能无法正确判断通过膨胀阀
13的制冷剂流量是否成为了过多状态。对此，本实施方式中，是下
限控制状态的持续时间经过了一定程度的时间的情况下才进行第 一判断动作的，所以进行第一判断动作时低压侧制冷剂的压力已经
安定。因此，第一判断动作就可以正确判断通过膨胀阀13的制冷 剂流量是否达到过多状态。
(其他实施方式)
以上所述实施方式，还可以是以下的构成。
所述实施方式，还可以是下限修正部34，当冷冻装置10起动
时，不进行开阀开度检测动作和第一修正动作。这种情况下，下限 修正部34,在第二修正动作之际，修正阀控制部33中的预先设定 了的下限指令值EVL。
还有，所述实施方式，还可以构成为，记忆部35,在第二修 正动作之际，不储存修正值EV—adj，而是记忆修正后的下限指令 值EVL。 还有，所述实施方式，还可以构成为，冷冻装置10,进行冷 冻循环的高压设定为比制冷剂的临界压力高的值的超临界冷冻循 环。这种情况下，库外热交换器12及库内热交换器14，其中一个 作为冷却器动作，另一个作为蒸发器动作。 还有，所述实施方式，冷冻装置10,还可以是集装箱用冷冻 装置以外的其他种类的冷冻装置(例如空气调和装置)。
另外，以上的实施方式，从本质上是优选的示例，无意限制本
发明的适用物、或者是它的用途范围。 一产业上的实用性一
正如以上所说明的，本发明，对于包括设置了开度可变的膨胀
阀的制冷剂回路的冷冻装置是有用的。
权利要求
1.一种冷冻装置，包括制冷剂回路(20)和阀控制器(33)，该制冷剂回路(20)中设置了压缩机(11)和可变开度的膨胀阀(13)，进行冷冻循环，该阀控制器(33)，通过向所述膨胀阀(13)输出下限指令值以上大小的开度指令值来控制该膨胀阀(13)的开度，其特征在于在进行所述冷冻循环中，所述开度指令值成为等于所述下限指令值的下限控制状态下，所述阀控制器(33)基于所述膨胀阀(13)和压缩机(11)的吸入侧之间低压侧制冷剂的状态，进行判断通过该膨胀阀(13)的制冷剂流量是否处于过多状态的第一判断动作，当该第一判断动作判断通过该膨胀阀(13)的制冷剂流量为过多状态时，修正所述下限指令值使该下限指令值成为小值的下限指令值。
2. 根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于 在进行所述冷冻循环中的所述下限控制状态下，所述阀控制器(33)基于所述低压恻制冷剂的状态，进行判断通过所述膨胀阀(13)的制冷剂流量 是否处于过少状态的第二判断动作，当该第二判断动作判断通过该膨胀阀 (13)的制冷剂流量为过少状态时，修正所述下限指令值使该下限指令值成 为大值的下限指令值。
3. 根据权利要求2所述的冷冻装置，其特征在于 在成为所述下限控制状态的情况下，所述阀控制器(33)先进行所述第二判断动作后再进行所述第一判断动作。
4. 根据权利要求2所述的冷冻装置，其特征在于 当所述第一判断动作判断通过所述膨胀阀(13)的制冷剂流量为过多状态的情况下，所述阀控制器(33)从修正前的下限指令值中减去所规定的第 一修正系数得出修正后的下限指令值，而当所述第二判断动作判断通过所述膨胀阀(13)的制冷剂流量为过少状态的情况下，所述阀控制器(33)在修 正前的下限指令值上加上比所述第一修正系数大的所规定的第二修正系 数得出修正后的下限指令值。
5. 根据权利要求2所述的冷冻装置，其特征在于当所述下限控制状态的持续时间达到所规定的基准时间时，所述阀控 制器(33)进行所述第 一 判断动作。
6. 根据权利要求2所述的冷冻装置，其特征在于 所述阀控制器(33)，在进行所述冷冻循环中进行控制所述膨胀侗(13)的开度使得吸入所述压縮机(ll)的制冷剂的过热度达到所规定的目标过热 度的过热度控制，同时，若在所述第二判断动作中则中止该过热度控制。
7. 根据权利要求l所述的冷冻装置，其特征在于 在所述第一判断动作中，当所述低压侧制冷剂的过热度降低到所规定湿制冷剂侧的基准值以下的情况下，所述阀控制器(33)判断通过所述膨胀 阀(13)的制冷剂流量处于过多状态。
8. 根据权利要求2所述的冷冻装置，其特征在于 在所述第二判断动作中，当所述低压恻制冷剂的压力低于所规定压力基准值以下的条件、和该低压侧制冷剂的过热度高于所规定干制冷剂侧的 基准值以上的条件中至少一个成立的情况下，所述阀控制器(33)判断通过 所述膨胀阀(13)的制冷剂流量处于过少状态。
全文摘要
本发明公开了一种包括设置了可变开度膨胀阀(13)的制冷剂回路(20)的冷冻装置(10)。该冷冻装置(10)包括通过向膨胀阀(13)输出下限指令值以上大小的开度指令值控制膨胀阀(13)开度的阀控制器(33)。在进行冷冻循环中开度指令值等于下限指令值的下限控制状态下，阀控制器(33)基于膨胀阀(13)和压缩机(11)的吸入侧之间的制冷剂的状态进行判断通过膨胀阀(13)的制冷剂流量是否处于过多状态的第一判断动作，当第一判断动作的判断为通过膨胀阀(13)的制冷剂流量处于过多的状态，修正下限指令值为小值的下限指令值。
文档编号F25B1/00GK101578490SQ20088000142
公开日2009年11月11日 申请日期2008年11月12日 优先权日2007年11月30日
发明者川胜纪育, 栗山英明, 田中滋人, 高冈久晃 申请人:大金工业株式会社