JP2008059069A - 冷凍装置の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍装置の制御対象機器の制御において、ＰＩ制御の不感帯内に入った場合においても、簡単かつ高精度な制御を実現する。
【解決手段】冷凍装置の運転制御を行う際に必要な所定の運転状態量とこの制御目標値との偏差を演算し、この偏差に基づいて、運転状態量を制御目標値に近づけるために制御される制御対象機器の動作量をＰＩ演算により演算し、ＰＩ演算により演算された動作量が制御対象機器を動作させるために必要な必要動作量に達しない場合には、制御対象機器の動作を実行せずに、必要動作量に達しない動作量を蓄積し、蓄積した動作量が所定量に達した場合には、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達していなくても、制御対象機器の動作を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍装置の制御方法及び制御装置、特に、冷凍装置の制御対象機器の不感帯内における制御方法及び制御装置に関する。

従来より、冷凍装置の膨張弁の制御を行う場合においては、比例動作（以下、Ｐ動作とする）と積分動作（以下、Ｉ動作とする）とを組み合わせたＰＩ制御や、Ｐ動作及びＩ動作にさらに微分動作（以下、Ｄ動作とする）を組み合わせたＰＩＤ制御を使用するのが一般的である（以下においては、Ｄ動作を含むＰＩＤ制御及びＤ動作を含まないＰＩ制御のいずれについてもＰＩ制御と総称するものとする）。このようなＰＩ制御では、膨張弁の制御に使用される運転状態量とこの制御目標値との偏差に基づいて、ＰＩ演算によって膨張弁の動作量を演算し、演算された動作量に応じて膨張弁を動作させるものである。しかし、ＰＩ演算によって演算される膨張弁の動作量が小さい場合には、ＰＩ制御の不感帯内に入るため、膨張弁を最適な制御状態にすることができなくなる。

これに対して、ＰＩ制御の定数を変更して膨張弁が敏感に動作させる手法を採用することが考えられる。また、特許文献１、２に開示されているように、流量調節弁等におけるＰＩ制御の不感帯内に入った場合に、ＰＩ演算によって演算される動作量に一定の補正量を重畳したり、弁開度の現在値に一定の補正量を重畳することで、膨張弁を動作させる手法を採用することも考えられる。
特開２００１−７５６５１号公報 特開平１１−３４５００２号公報

しかし、膨張弁が敏感に動作するようにＰＩ制御の定数を変更する手法を採用した場合には、ＰＩ制御の定数を適切な値に設定することができない場合には、制御が不安定になるおそれがある。しかも、ＰＩ制御の定数として適切な値を実験等によって求めようとした場合には、仮に、この値を求めることができたとしても、そのために多大な開発時間が必要となる。

また、ＰＩ演算によって演算される動作量に一定の補正量を重畳したり、弁開度の現在値に一定の補正量を重畳する手法を採用した場合には、ＰＩ演算により演算された動作量が小さい場合であるにもかかわらず、とりあえず膨張弁を動作させることになるため、膨張弁が敏感に動作する傾向が強く、制御が不安定になるおそれがある。

このように、冷凍装置の運転制御を行う際に動作する膨張弁のような制御対象機器の制御においては、ＰＩ制御の不感帯内に入った場合に、制御対象機器を最適な制御状態にすることが困難であり、また、特許文献１、２に開示された手法を用いた場合にも、制御が不安定になるおそれや、多大な開発時間が必要となるという問題がある。

本発明の課題は、冷凍装置の制御対象機器の制御において、ＰＩ制御の不感帯内に入った場合においても、簡単かつ高精度な制御を実現することにある。

第１の発明にかかる冷凍装置の制御方法は、冷凍装置の運転制御を行う際に必要な所定の運転状態量とこの制御目標値との偏差を演算し、この偏差に基づいて、運転状態量を制御目標値に近づけるために制御される制御対象機器の動作量をＰＩ演算により演算し、ＰＩ演算により演算された動作量が制御対象機器を動作させるために必要な必要動作量に達しない場合には、制御対象機器の動作を実行せずに、必要動作量に達しない動作量を蓄積し、蓄積した動作量が所定量に達した場合には、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達していなくても、制御対象機器の動作を実行するものである。

この冷凍装置の制御方法では、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達しない場合、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入った場合には、制御対象機器の動作を実行せずに、必要動作量に達しない動作量を蓄積し、蓄積した動作量が所定量に達した場合に、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達していなくても、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入っている場合であっても、制御対象機器の動作を実行するようにしているため、制御対象機器を簡単に最適な制御状態にすることができ、高精度な制御を実現することができる。

しかも、制御対象機器が敏感に動作するようにＰＩ制御の定数を変更する従来の手法を採用する場合においては、ＰＩ制御の定数を適切な値に設定することができない場合には、ハンチングの発生等によって、制御が不安定になるおそれがあるが、本発明にかかる制御方法では、制御対象機器が敏感に動作するようにＰＩ制御の定数を変更する必要がなく、ＰＩ制御の定数として適切な値を求めるための開発時間を短縮することができる。

また、ＰＩ演算によって演算される動作量等に一定の補正量を重畳する従来の手法を採用する場合においては、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達しないにもかかわらず、とりあえず制御対象機器を動作させることになるため、制御対象機器が敏感に動作する傾向が強く現れやすく、制御が不安定になるおそれがあるが、本発明にかかる制御方法では、ＰＩ演算により演算された動作量を所定量に達するまで蓄積した後に制御対象機器を動作させるようにしているため、制御対象機器が敏感に動作する傾向が現れにくく、制御が不安定になるおそれが少なくできる。

第２の発明にかかる冷凍装置の制御方法は、第１の発明にかかる冷凍装置の制御方法において、制御対象機器の動作を実行した際に、蓄積した動作量をリセットするものである。

蓄積した動作量が所定量に達して制御対象機器の動作が実行された直後において、蓄積した動作量がリセットされないと、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達しない場合であっても、制御対象機器の動作を実行した際における蓄積した動作量に、必要動作量に達しない動作量がさらに蓄積されてすぐに所定量に達することになるため、制御対象機器が不必要に動作されるという現象が生じてしまう。

そこで、この冷凍装置の制御方法では、制御対象機器の動作を実行した際に、蓄積した動作量をリセットすることで、上述のような現象が生じないようにして、制御対象機器の動作が適切に行われるようにしている。

第３の発明にかかる冷凍装置の制御方法は、第１又は第２の発明にかかる冷凍装置の制御方法において、必要動作量に達しない動作量は、正負の符号を含んだ値をそのまま加算することによって蓄積される。

運転状態量が制御目標値に非常に近い場合等のように、ＰＩ演算により演算された動作量が、必要動作量に達しない場合で、かつ、正値になったり負値になったりするような運転条件においては、制御対象機器を現在の制御状態から極力変更しないように動作させるほうがよい場合が多い。

そこで、この冷凍装置の制御方法では、必要動作量に達しない動作量を、正負の符号を含んだ値のままで加算して蓄積することで、ＰＩ演算により演算された動作量が、必要動作量に達しない場合で、かつ、正値になったり負値になったりするような運転条件においては、蓄積された動作量が所定量に達しにくくして、これにより、制御対象機器を現在の制御状態から極力変更しないように動作させるようにして、制御対象機器の動作が適切に行われるようにしている。

第４の発明にかかる冷凍装置の制御装置は、冷凍装置の運転制御を行う際に必要な所定の運転状態量とこの制御目標値との偏差を演算し、この偏差に基づいて、運転状態量を制御目標値に近づけるために制御される制御対象機器の動作量をＰＩ演算により演算し、ＰＩ演算により演算された動作量が制御対象機器を動作させるために必要な必要動作量に達しない場合には、制御対象機器の動作を実行せずに、必要動作量に達しない動作量を蓄積し、蓄積した動作量が所定量に達した場合には、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達していなくても、制御対象機器の動作を実行するものである。

この冷凍装置の制御装置では、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達しない場合、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入った場合には、制御対象機器の動作を実行せずに、必要動作量に達しない動作量を蓄積し、蓄積した動作量が所定量に達した場合に、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達していなくても、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入っている場合であっても、制御対象機器の動作を実行するようにしているため、制御対象機器を簡単に最適な制御状態にすることができ、高精度な制御を実現することができる。

しかも、制御対象機器が敏感に動作するようにＰＩ制御の定数を変更する従来の手法を採用する場合においては、ＰＩ制御の定数を適切な値に設定することができない場合には、ハンチングの発生等によって、制御が不安定になるおそれがあるが、本発明にかかる制御装置では、制御対象機器が敏感に動作するようにＰＩ制御の定数を変更する必要がなく、ＰＩ制御の定数として適切な値を求めるための開発時間を短縮することができる。

また、ＰＩ演算によって演算される動作量等に一定の補正量を重畳する従来の手法を採用する場合においては、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達しないにもかかわらず、とりあえず制御対象機器を動作させることになるため、制御対象機器が敏感に動作する傾向が強く現れやすく、制御が不安定になるおそれがあるが、本発明にかかる制御装置では、ＰＩ演算により演算された動作量を所定量に達するまで蓄積した後に制御対象機器を動作させるようにしているため、制御対象機器が敏感に動作する傾向が現れにくく、制御が不安定になるおそれが少なくできる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１及び第４の発明では、制御対象機器を簡単に最適な制御状態にすることができ、高精度な制御を実現することができる。

第２及び第３の発明では、制御対象機器の動作が適切に行わせることができる。

以下、図面に基づいて、本発明にかかる冷凍装置の制御方法及び制御装置の実施形態について説明する。

（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明にかかる冷凍装置の制御方法及び制御装置が採用された冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、室内の冷房等を行う装置である。

空気調和装置１は、いわゆるセパレートタイプの空気調和装置であり、主として、室外ユニット２と、室内ユニット４と、室外ユニット２と室内ユニット４とを接続する冷媒連絡管６、７とを備えており、蒸気圧縮式の冷媒回路１０を構成している。

＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、室外に設置されており、冷媒回路１０の一部を構成する室外側冷媒回路１０ａを備えている。この室外側冷媒回路１０ａは、主として、室外熱交換器２１を有している。

室外熱交換器２１は、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなり、室外空気を熱源として、高圧冷媒の冷却器として機能する熱交換器である。室外熱交換器２１の出口は、冷媒連絡管６を介して室内ユニット４（より具体的には、後述の膨張機構４１）に接続されており、室外熱交換器２１の入口は、冷媒連絡管７を介して室内ユニット４（より具体的には、後述の圧縮機４３の吐出側）に接続されている。また、室外ユニット２は、本実施形態において、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２１において冷媒と熱交換させた後に、ユニット外に排出するための室外ファン２２を備えている。この室外ファン２２は、例えば、プロペラファン等からなる送風機であり、室外ファン用モータ２３によって駆動されるように構成されている。

また、室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する室外ファン２２等の各部の動作を制御する室外側制御部３６を備えている。そして、室外側制御部３６は、室外ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ、メモリ等を有しており、室内ユニット４の室内側制御部５６（後述）との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。

＜室内ユニット＞
室内ユニット４は、室内に設置されており、冷媒回路１０の一部を構成する室内側冷媒回路１０ｂを備えている。この室内側冷媒回路１０ｂは、主として、膨張機構４１と、室内熱交換器４２と、圧縮機４３とを有している。

膨張機構４１は、主として、室外ユニット２の室外熱交換器２１において冷却された冷媒の減圧を行うために、冷媒連絡管６を介して室外熱交換器２１の出口に接続された電動膨張弁である。

室内熱交換器４２は、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなり、低圧冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却する熱交換器である。室内熱交換器４２の入口は、膨張機構４１に接続されており、室内熱交換器４２の出口は、圧縮機４３の吸入側に接続されている。また、室内ユニット４は、本実施形態において、ユニット内に室内空気を吸入して、室内熱交換器４２において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための室内ファン４５を備えている。この室内ファン４５は、例えば、ターボファンや多翼ファン等からなる送風機であり、室内ファン用モータ４６によって駆動されるように構成されている。

圧縮機４３は、低圧冷媒を吸入し、圧縮して高圧冷媒として吐出する機能を有する容積式圧縮機であり、圧縮機用モータ４４によって駆動されるように構成されている。本実施形態において、圧縮機４３は密閉型圧縮機であり、圧縮機用モータ４４は圧縮機４３のケーシング内に内蔵されている。圧縮機４３の吸入側は、室内熱交換器４２の出口に接続されており、圧縮機４３の吐出側は、冷媒連絡管７を介して室外ユニット２の室外熱交換器２１の入口に接続されている。

また、室内ユニット４には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室内ユニット４には、圧縮機４３に吸入される低圧冷媒の圧力を検知する吸入圧力センサ４７と、圧縮機４３に吸入される低圧冷媒の温度を検知する吸入温度センサ４８とが設けられている。また、室内ユニット４は、室内ユニット４を構成する圧縮機４３や室内ファン４５等の各部の動作を制御する室内側制御部５６を備えている。この室内側制御部５６は、室内ユニット４の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室外ユニット２の室外側制御部３６との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。

以上のように、この空気調和装置１では、室外側冷媒回路１０ａと、室内側冷媒回路１０ｂと、冷媒連絡管６、７とが接続されて、蒸気圧縮式の冷媒回路１０が構成されている。また、室内側制御部５６と室外側制御部３６とによって、空気調和装置１の制御装置８が構成されている。この制御装置８には、図２に示されるように、各種センサ（本実施形態においては、吸入圧力センサ４７や吸入温度センサ４８）が検知した運転状態量（圧力値や温度値等）に対応する信号を取り込むことができるようになっている。これらの信号は、制御装置８において、空気調和装置１の運転制御を行うために使用される。ここで、図２は、空気調和装置１の制御装置８の制御ブロック図（室内側制御部５６及び室外側制御部３６については、制御装置８としてまとめて図示）である。

（２）空気調和装置の動作
＜空気調和装置の全体動作＞
次に、空気調和装置１の全体動作について、図１を用いて説明する。

圧縮機４３、室内ファン４５及び室外ファン２２を起動すると、低圧冷媒は、室内ユニット４において、圧縮機４３に吸入されて圧縮されて高圧冷媒となる。その後、高圧冷媒は、冷媒連絡管７を経由して室外ユニット２に送られ、室外熱交換器２１において、室外ファン２２によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却される。

そして、室外熱交換器２１において冷却された高圧冷媒は、冷媒連絡管６を経由して室内ユニット４に送られる。この室内ユニット４に送られた高圧冷媒は、膨張機構４１によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器４２に送られ、室内熱交換器４２において、室内ファン４５によって供給される室内空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して低圧冷媒となる。この室内熱交換器４２において加熱された低圧冷媒は、再び、圧縮機４３に吸入される。

＜膨張機構の動作＞
次に、上述の空気調和装置１の動作中における膨張機構４１の動作について、図１〜図３を用いて説明する。図３は、本発明の冷凍装置の制御方法及び制御装置の実施形態にかかる制御対象機器としての膨張機構４１の制御を示すフローチャートである。

本実施形態の空気調和装置１において、制御対象機器としての膨張機構４１は、室内熱交換器４２の出口における冷媒の過熱度ＰＶが一定になるように開度調節されている。この膨張機構４１の制御は、主として、室内熱交換器４２内を流れる冷媒の流量を調節するために必要な制御であり、このため、室内熱交換器４２の出口における冷媒の過熱度ＰＶは、空気調和装置１の運転制御を行う際に必要な運転状態量として位置づけられ、この過熱度ＰＶと制御目標値としての目標過熱度ＳＶとの偏差Ｅがゼロに近づくように、膨張機構４１の開度調節が行われる。

ここで、本実施形態においては、過熱度ＰＶと制御目標値ＳＶとの偏差Ｅをゼロに近づける手法として、膨張機構４１のＰＩ制御が使用されており、この膨張機構４１のＰＩ制御を制御装置８が実行するようになっている。

まず、ステップＳ１において、制御装置８が過熱度演算手段として機能することで、過熱度ＰＶを求め、続いて、制御装置８が偏差演算手段として機能することで、この過熱度ＰＶと目標過熱度ＳＶとの偏差Ｅを演算する。ここで、過熱度ＰＶは、空気調和装置１に設けられた各種センサによって検知される冷媒回路１０内を流れる冷媒や構成機器の運転状態量に基づいて求めることが可能であるが、本実施形態においては、センサとして吸入圧力センサ４７及び吸入温度センサ４８が設けられていることから、吸入圧力センサ４７によって検知される低圧冷媒の圧力を制御装置８に設定された換算式等を用いて飽和温度に換算することで求められる温度を、室内熱交換器４２内を流れる冷媒の蒸発温度Ｔｅとし、吸入温度センサ４８によって検知される低圧冷媒の温度を、室内熱交換器４２の出口温度Ｔｏとして、出口温度Ｔｏから蒸発温度Ｔｅを減算することによって求められる。そして、偏差Ｅは、この過熱度ＰＶ及び目標過熱度ＳＶを用いて、過熱度ＰＶから目標過熱度ＳＶを減算することによって求められる。ここで、目標過熱度ＳＶは、制御装置８に設定されている。

尚、本実施形態においては、センサとして吸入圧力センサ４７及び吸入温度センサ４８が設けられていることから、吸入圧力センサ４７によって検知される低圧冷媒の圧力を制御装置８に設定された換算式等を用いて飽和温度に換算することで求められる温度（蒸発温度Ｔｅ）を、吸入温度センサ４８によって検知される低圧冷媒の温度（出口温度Ｔｏ）から差し引くことによって過熱度ＰＶを求めるようにしているが、これに限定されず、例えば、室内熱交換器４２の入口温度を検知する温度センサや室内熱交換器４２内を流れる冷媒の温度を検知する温度センサを設ける場合には、これらの温度センサによって検知される冷媒の温度を蒸発温度Ｔｅとして、室内熱交換器４２の出口温度Ｔｏから差し引くことによって過熱度ＰＶを求めるようにしてもよい。

次に、ステップＳ２において、制御装置８がＰＩ演算手段として機能することで、偏差Ｅに基づいて、過熱度ＰＶを目標過熱度ＳＶに近づけるために制御される膨張機構４１の動作量Ｕを演算する。尚、ＰＩ演算の方法については、一般によく知られているものであるため、ここでは、説明を省略する。また、ＰＩ演算においては、ＰＩ制御の定数が制御装置８に設定されているが、これらのＰＩ制御の定数は、本実施形態において、主に、後述のＰＩ制御の不感帯内に入っていない制御状態に対して適合する値に設定されている。

次に、ステップＳ３において、制御装置８がＰＩ動作量判定手段として機能することで、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕが膨張機構４１を動作させるために必要な必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しているかどうか、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入っていないかどうかを判定する。より具体的には、動作量Ｕが正値である場合には、必要動作量Ｕｐ以上であるかどうかを判定し、動作量Ｕが負値である場合には、必要動作量Ｕｎ以下であるかどうかを判定し、これらの条件を満たす場合には、動作量Ｕが必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しているもの、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入っていないものと判定し、これらの条件を満たさない場合には、動作量Ｕが必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達していないもの、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入っているものと判定する。ここで、必要動作量Ｕｐ、Ｕｎは、制御装置８に設定されている。

そして、動作量Ｕが必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しているものと判定された場合には、ステップＳ４の処理に移行し、制御装置８がＰＩ動作出力手段として機能することで、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕに応じて膨張機構４１を動作させ、後述の蓄積動作量Ｕａをリセットする。より具体的には、過熱度ＰＶが目標過熱度ＳＶよりも大きい場合には、ステップＳ１において演算される偏差Ｅが正値になり、ステップＳ２においてＰＩ演算により演算される動作量Ｕも正値になることから、膨張機構４１は、現在の弁開度から動作量Ｕに応じた変更開度分だけ大きくなるように動作させられる。これにより、室内熱交換器４２内を流れる冷媒の流量が増加して、室内熱交換器４２の出口温度Ｔｏが低くなり、過熱度ＰＶが小さくなり、偏差Ｅがゼロに近づく方向に制御されることになる。逆に、過熱度ＰＶが目標過熱度ＳＶよりも小さい場合には、ステップＳ１において演算される偏差Ｅが負値になり、ステップＳ２においてＰＩ演算により演算される動作量Ｕも負値になることから、膨張機構４１は、現在の弁開度から動作量Ｕに応じた変更開度分だけ小さくなるように動作させられる。これにより、室内熱交換器４２内を流れる冷媒の流量が減少して、室内熱交換器４２の出口温度Ｔｏが高くなり、過熱度ＰＶが大きくなり、偏差Ｅがゼロに近づく方向に制御されることになる。

一方、動作量Ｕが必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達していないものと判定された場合には、膨張機構４１の動作を実行せずに、ステップＳ５の処理に移行し、制御装置８が動作量蓄積手段として機能することで、必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない動作量Ｕを蓄積する。そして、この必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない動作量Ｕを蓄積する処理は、ステップＳ６において、必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない動作量Ｕを蓄積して得られる蓄積動作量Ｕａが所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達するまで実行される。より具体的には、ステップＳ４において、必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しないと判定された動作量Ｕは、ステップＳ５において、正負の符号を含んだ値をそのまま加算することによって蓄積される。このため、過熱度ＰＶが目標過熱度ＳＶよりも大きい状態（ステップＳ１において演算される偏差ＥやステップＳ２においてＰＩ演算により演算される動作量Ｕが正値となる状態）が継続される場合には、ステップＳ１〜Ｓ６の処理が順次繰り返されて、ＰＩ演算により演算される動作量Ｕが加算されることで蓄積動作量Ｕａが大きくなり、所定量Ｕａｐ以上まで達することになる。また、過熱度ＰＶが目標過熱度ＳＶよりも小さい状態（ステップＳ１において演算される偏差ＥやステップＳ２においてＰＩ演算により演算される動作量Ｕが負値となる状態）が継続される場合には、ステップＳ１〜Ｓ６の処理が順次繰り返されて、ＰＩ演算により演算される動作量Ｕが加算されることで蓄積動作量Ｕａが小さくなり（すなわち、負側に大きくなり）、所定量Ｕａｎ以下まで達することになる。ここで、所定量Ｕａｐ、Ｕａｎは、制御装置８に設定されており、例えば、所定量Ｕａｐは必要動作量Ｕｐと同じ値に、また、所定量Ｕａｎは必要動作量Ｕｎと同じ値に設定することができる。

そして、ステップＳ６において、蓄積動作量Ｕａが所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達しているものと判定された場合には、ステップＳ７の処理に移行し、制御装置８が蓄積動作出力手段として機能することで、蓄積動作量Ｕａに応じて膨張機構４１を動作させ、蓄積動作量Ｕａをリセットする。より具体的には、過熱度ＰＶが目標過熱度ＳＶよりも大きい状態（ステップＳ１において演算される偏差ＥやステップＳ２においてＰＩ演算により演算される動作量Ｕが正値となる状態）が継続されている場合には、蓄積動作量Ｕａが所定量Ｕａｐに達することから、膨張機構４１は、現在の弁開度から蓄積動作量Ｕａに応じた変更開度分だけ大きくなるように動作させられる。これにより、室内熱交換器４２内を流れる冷媒の流量が増加して、室内熱交換器４２の出口温度Ｔｏが低くなり、過熱度ＰＶが小さくなり、偏差Ｅがゼロに近づく方向に制御されることになる。逆に、過熱度ＰＶが目標過熱度ＳＶよりも小さい状態（ステップＳ１において演算される偏差ＥやステップＳ２においてＰＩ演算により演算される動作量Ｕが負値となる状態）が継続される場合には、蓄積動作量Ｕａが所定量Ｕａｎに達することから、膨張機構４１は、現在の弁開度から蓄積動作量Ｕａに応じた変更開度分だけ小さくなるように動作させられる。これにより、室内熱交換器４２内を流れる冷媒の流量が減少して、室内熱交換器４２の出口温度Ｔｏが高くなり、過熱度ＰＶが大きくなり、偏差Ｅがゼロに近づく方向に制御されることになる。

このように、本実施形態の膨張機構４１の制御においては、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕが必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない場合、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入った場合には、膨張機構４１の動作を実行せずに、必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない動作量Ｕを蓄積し、蓄積動作量Ｕａが所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達した場合に、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕが必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達していなくても、すなわち、ＰＩ制御の不感帯内に入っている場合（すなわち、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕが膨張機構４１を動作させるために必要な必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達していない場合）であっても、膨張機構４１の動作を実行するようにしているため、膨張機構４１を簡単に最適な制御状態にすることができ、高精度な制御を実現することができる。

しかも、膨張機構が敏感に動作するようにＰＩ制御の定数を変更する従来の手法を採用する場合においては、ＰＩ制御の定数を適切な値に設定することができない場合には、ハンチングの発生等によって、制御が不安定になるおそれがあるが、本実施形態の膨張機構４１の制御では、膨張機構４１が敏感に動作するようにＰＩ制御の定数を変更する必要がなく、ＰＩ制御の定数として適切な値を求めるための開発時間を短縮することができる。

また、ＰＩ演算によって演算される動作量等に一定の補正量を重畳する従来の手法を採用する場合においては、ＰＩ演算により演算された動作量が必要動作量に達しないにもかかわらず、とりあえず膨張機構を動作させることになるため、制御対象機器が敏感に動作する傾向が強く現れやすく、制御が不安定になるおそれがあるが、本実施形態の膨張機構４１の制御では、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕを所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達するまで蓄積した後に膨張機構４１を動作させるようにしているため、膨張機構４１が敏感に動作する傾向が現れにくく、制御が不安定になるおそれが少なくできる。

また、仮に、ステップＳ７において、蓄積動作量Ｕａをリセットしないものとした場合には、蓄積動作量Ｕａが所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達して膨張機構４１の動作が実行された直後において、膨張機構４１の動作を実行した際における蓄積動作量Ｕａに、必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない動作量Ｕがさらに蓄積されてすぐに所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達してしまい、膨張機構４１が不必要に動作されるというような現象が生じてしまうが、本実施形態の制御では、上述のように、ステップＳ７において、蓄積動作量Ｕａをリセットするようにしているため、上述のような現象が生じることなく、膨張機構４１の動作が適切に行われるようになっている。

また、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕが必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない状態（すなわち、ステップＳ５、Ｓ６の処理が実行される状態）になった後に、蓄積動作量Ｕａが所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達することなく（すなわち、ステップＳ７の処理が実行されることなく）、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕが必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達した場合には、ステップＳ４の処理が実行されて、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕに応じて膨張機構４１を動作させることになるが、この際においても、蓄積動作量Ｕａをリセットするようにしているため、膨張機構４１の動作が実行された直後において、蓄積動作量Ｕａに必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない動作量Ｕがさらに蓄積されてすぐに所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達してしまう現象が生じることはなく、膨張機構４１の動作が適切に行われるようになっている。

また、過熱度ＰＶが目標過熱度ＳＶに非常に近い場合等のように、ＰＩ演算により演算された動作量Ｕが、必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない場合で、かつ、正値になったり負値になったりするような運転条件においては、膨張機構４１を現在の制御状態から極力変更しないように動作させるほうがよい場合が多いが、本実施形態の制御では、ステップＳ５において、必要動作量Ｕｐ、Ｕｎに達しない動作量Ｕは、正負の符号を含んだ値をそのまま加算することによって蓄積されるため、ステップＳ１〜Ｓ６の処理が順次繰り返されて、ＰＩ演算により演算される動作量Ｕが加算されても、蓄積動作量Ｕａがゼロ近くの値で推移して、所定量Ｕａｐ、Ｕａｎに達しにくくなっており、これにより、膨張機構４１が現在の制御状態から極力変更しないように動作されることになり、膨張機構４１の動作が適切に行われるようになっている。

（３）他の実施形態
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（Ａ）
上述の実施形態においては、室内ユニットに圧縮機が設けられた、いわゆるリモートコンデンサタイプの空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、他のタイプの空気調和装置や冷凍装置に本発明を適用してもよい。

（Ｂ）
また、上述の実施形態においては、膨張機構の制御に対して本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、他の制御対象機器の制御に対して本発明を適用してもよい。

運転容量を可変できる圧縮機を使用する場合には、この圧縮機の運転容量をＰＩ制御によって制御する場合がある。例えば、圧縮機の運転容量を制御することによって、冷房運転時における蒸発温度が目標値で一定になるようにしたり、室内ユニットの吸入空気温度や吹出空気温度あるいは室内温度が目標値で一定になるようにする場合があるが、このような圧縮機の制御に対して本発明を適用してもよい。

風量を可変できる室内ファンや室外ファンを使用する場合には、この室内ファンや室外ファンの風量をＰＩ制御によって制御する場合がある。例えば、室内ファンの風量を制御することによって、吹出空気温度が目標値で一定になるようにしたり、室外ファンの風量を制御することによって、冷房運転時における凝縮圧力が目標値で一定になるようにする場合があるが、このような室内ファンや室外ファンの制御に対して本発明を適用してもよい。

室内ユニットに電気ヒータを設ける場合には、この電気ヒータの運転容量をＰＩ制御によって制御する場合がある。例えば、除湿運転時において、電気ヒータの運転容量を制御することによって、吹出空気温度が目標値で一定になるように、室内熱交換器において冷却された室内空気を再加熱する場合があるが、このような電気ヒータの制御に対して本発明を適用してもよい。

本発明を利用すれば、冷凍装置の制御対象機器の制御において、ＰＩ制御の不感帯内に入った場合においても、簡単かつ高精度な制御を実現することができる。

本発明にかかる冷凍装置の制御方法及び制御装置が採用された冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の概略構成図である。 冷凍装置の制御ブロック図である。 本発明の冷凍装置の制御方法及び制御装置の実施形態にかかる制御対象機器としての膨張機構の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 空気調和装置（冷凍装置）
４１ 膨張機構（制御対象機器）

Claims (4)

1. 冷凍装置の運転制御を行う際に必要な所定の運転状態量とこの制御目標値との偏差（Ｅ）を演算し、
   前記偏差に基づいて、前記運転状態量を前記制御目標値に近づけるために制御される制御対象機器の動作量をＰＩ演算により演算し、
   前記ＰＩ演算により演算された動作量が前記制御対象機器を動作させるために必要な必要動作量に達しない場合には、前記制御対象機器の動作を実行せずに、前記必要動作量に達しない動作量を蓄積し、
   前記蓄積した動作量が所定量に達した場合には、前記ＰＩ演算により演算された動作量が前記必要動作量に達していなくても、前記制御対象機器の動作を実行する、
   冷凍装置の制御方法。
2. 前記制御対象機器の動作を実行した際に、前記蓄積した動作量をリセットする、請求項１に記載の冷凍装置の制御方法。
3. 前記必要動作量に達しない動作量は、正負の符号を含んだ値をそのまま加算することによって蓄積される、請求項１又は２に記載の冷凍装置の制御方法。
4. 冷凍装置の運転制御を行う際に必要な所定の運転状態量とこの制御目標値との偏差を演算し、
   前記偏差に基づいて、前記運転状態量を前記制御目標値に近づけるために制御される制御対象機器の動作量をＰＩ演算により演算し、
   前記ＰＩ演算により演算された動作量が前記制御対象機器を動作させるために必要な必要動作量に達しない場合には、前記制御対象機器の動作を実行せずに、前記必要動作量に達しない動作量を蓄積し、
   前記蓄積した動作量が前記必要動作量に達した場合に、前記ＰＩ演算により演算された動作量が前記必要動作量に達していなくても、前記制御対象機器の動作を実行する、
   冷凍装置の制御装置。

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