JP2021055932A - 冷却装置及び冷却装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Qex(t)=α・Qex(t−Δt) ・・・(4−2)
Qep(t)=α・Qep(t−Δt) ・・・(4−3)
Qep(t)=α・Qep(t−Δt) ・・・(5−2)
Qb(t)={γ・(1−α)+1}・Qb(t−Δt) ・・・(5−3)
Qco=Qm(t)+Qb(t) ・・・(7)
式(8)において、バイパス弁21を流れる冷媒の質量流量の比率を求める式に変換することで、以下の式(9)が得られる。
Cvep ∝ Qep ・・・(13−2)
Cvbv ∝ Qbv ・・・(13−3)
Cvex(t)=α・Cvex(t−Δt) ・・・(14−2)
Cvep(t)=α・Cvep(t−Δt) ・・・(14−3)
Cvbv(t)={γ・(1−α)+1}・Cvbv(t−Δt)・・・(14−4)
Claims (16)
- 圧縮器、凝縮器、膨張弁、蒸発器及び圧力調整弁を配管を用いて順次接続した循環路を有する冷凍サイクルを構成し、前記蒸発器における冷却媒体との間の熱交換により冷却された空気を対象空間へと送風機で送り出す冷却装置において、
前記圧縮器に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値に基づいた前記圧縮器の出力割合値を比例帯にとって求め、求めた前記圧縮器の出力割合値を比例項にして前記圧縮器の出力割合値をPID制御する第1の制御手段と、
前記蒸発器の入口側における前記冷却媒体の温度と前記蒸発器の出口側における前記冷却媒体の温度により求まる過熱度に基づいた前記膨張弁の開度値を比例帯にとって求め、求めた前記膨張弁の開度値を比例項にして前記膨張弁の開度値をPID制御する第2の制御手段と、
前記送風機により搬送される空気の蒸発器の出口側における送風温度値に基づいた前記圧力調整弁の開度値を比例帯にとって求め、求めた前記圧力調整弁の開度値を比例項にして前記圧力調整弁の開度値をPID制御する第3の制御手段と、
送風機により搬送される空気の蒸発器入口空気温度と蒸発器出口空気温度と蒸発器出口空気設定温度それぞれの出力値を出力できる空気温度出力手段と、
第1時刻における前記空気温度出力手段からの出力値に基づき演算した前記蒸発器による冷却負荷に対して、前記第1時刻から一定時間経過した第2時刻における前記蒸発器による冷却負荷が所定倍率以上増加しているか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を受けて、第2時刻の蒸発器による冷却負荷が第1時刻における蒸発器による冷却負荷の倍数に基づいて、前記圧縮器の出力割合値、前記膨張弁の開度値及び前記圧力調整弁の開度値をフィードフォワードにて各々補正し、補正した制御値を各々用いて、前記圧縮器、前記膨張弁及び前記圧力調整弁を制御し、再度、出力割合値や各々の開度値出力をPID制御に戻す補正制御を行う補正制御手段と、
を有することを特徴とする冷却装置。 - 請求項1に記載の冷却装置において、
前記判定部は、前記蒸発器の上流側における前記空気の温度変化と、前記蒸発器の下流側における前記空気の温度変化とを乗算することで第1の判定値を求め、求めた第1の判定値が正の値となる場合に、前記蒸発器による冷却負荷が増加していると判定し、
前記補正制御手段は、前記判定部により前記蒸発器による冷却負荷が増加していると判定された場合に、前記補正制御を行うことを特徴とする冷却装置。 - 請求項2に記載の冷却装置において、
前記判定部は、前記蒸発器の上流側における前記空気の温度変化と、前記対象空間に送り出される空気の温度と設定温度とを乗算することで第2の判定値を求め、求めた第2の判定値が正の値となる場合に、前記蒸発器による冷却負荷が増加していると判定し、
前記補正制御手段は、前記判定部により前記蒸発器による冷却負荷が増加していると判定された場合に、前記補正制御を行うことを特徴とする冷却装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の冷却装置において、
前記圧縮器の出力割合値、前記膨張弁の開度値及び前記圧力調整弁の開度値は、偏差の比例成分、偏差の積分成分及び偏差の微分成分の各成分に成分毎の係数を各々乗算し、成分毎の係数を乗算した各成分の値を積算することで求められることを特徴とする冷却装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の冷却装置において、
前記冷却サイクルは、前記循環路の他に、前記圧縮器と前記凝縮器との間の配管から分岐し、前記凝縮器と前記圧縮器との間の配管に合流されるバイパス路を有し、
前記バイパス路に配置されたバイパス弁と、
前記圧縮機に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値に基づいた前記バイパス弁の開度値を比例帯にとって求め、求めたバイパス弁の開度値を比例項にして前記バイパス弁の開度値をPID制御する第4の制御手段と、
を有し、
前記補正制御手段は、前記判定部による判定結果を受けて、前記第2時刻の蒸発器による冷却負荷が第1時刻における蒸発器による冷却負荷の倍数に基づいて、前記バイパス弁の開度値をフィードフォワードにて補正し、補正した開度値を各々用いて、前記バイパス弁を制御し、再度、開度値出力をPID制御に戻す補正制御することを特徴とする冷却装置。 - 請求項5に記載の冷却装置において、
前記バイパス弁の開度値は、偏差の比例成分、偏差の積分成分及び偏差の微分成分の各成分に成分毎の係数を各々乗算し、成分毎の係数を乗算した各成分の値を積算することで求められることを特徴とする冷却装置。 - 請求項5又は請求項6に記載の冷却装置において、
前記第1の制御手段において前記圧縮器に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値に基づいた前記圧縮器の出力割合値の比例帯と、前記第4の制御手段において前記圧縮機に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値に基づいた前記バイパス弁の開度値の比例帯とは、制御特性の傾きが逆で、前記圧縮器に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値において重ならないことを特徴とする冷却装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の冷却装置において、
補正した前記制御値は、前記第1時刻における前記蒸発器を通過する空気の風量及び空気の温度の乗算値に対する、前記第2時刻における前記蒸発器を通過する空気の風量及び空気の温度の乗算値の比率を用いて算出されることを特徴とする冷却装置。 - 圧縮器、凝縮器、膨張弁、蒸発器及び圧力調整弁を配管を用いて順次接続した循環路を有する冷凍サイクルを構成し、前記蒸発器における冷却媒体との間の熱交換により冷却された空気を対象空間へと送り出す冷却装置の制御方法において、
前記圧縮器に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値に基づいた前記圧縮器の出力割合値を比例帯にとって求め、求めた前記圧縮器の出力割合値を比例項にして前記圧縮器の出力割合値をPID制御する第1の制御工程と、
前記蒸発器の入口側における前記冷却媒体の温度と前記蒸発器の出口側における前記冷却媒体の温度により求まる過熱度に基づいた前記膨張弁の開度値を比例帯にとって求め、求めた前記膨張弁の開度値を比例項にして前記膨張弁の開度値をPID制御する第2の制御工程と、
前記送風機により搬送される空気の蒸発器の出口側における送風温度値に基づいた前記圧力調整弁の開度値を比例帯にとって求め、求めた前記圧力調整弁の開度値を比例項にして前記圧力調整弁の開度値をPID制御する第3の制御工程と、
送風機により搬送される空気の蒸発器入口空気温度と蒸発器出口空気温度と蒸発器出口空気設定温度それぞれの出力値を出力できる空気温度出力工程と、
第1時刻における前記空気温度出力手段からの出力値に基づき演算した前記蒸発器による冷却負荷に対して、前記第1時刻から一定時間経過した第2時刻における前記蒸発器による冷却負荷が所定倍率以上増加しているか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程による判定結果を受けて、第2時刻の蒸発器による冷却負荷が第1時刻における蒸発器による冷却負荷の倍数に基づいて、前記圧縮器の出力割合値、前記膨張弁の開度値及び前記圧力調整弁の開度値をフィードフォワードにて各々補正し、補正した制御値を各々用いて、前記圧縮器、前記膨張弁及び前記圧力調整弁を制御し、再度出力割合値や各々の開度値出力をPID制御に戻す補正制御を行う補正制御工程と、
を有することを特徴とする冷却装置の制御方法。 - 請求項9に記載の冷却装置の制御方法において、
前記判定工程は、前記蒸発器の上流側における前記空気の温度変化と、前記蒸発器の下流側における前記空気の温度変化とを乗算することで第1の判定値を求め、求めた第1の判定値が正の値となる場合に、前記蒸発器による冷却負荷が増加していると判定し、
前記補正制御工程は、前記判定工程により前記蒸発器による冷却負荷が増加していると判定された場合に、前記補正制御を行うことを特徴とする冷却装置の制御方法。 - 請求項10に記載の冷却装置の制御方法において、
前記判定工程は、前記蒸発器の上流側における前記空気の温度変化と、前記対象空間に送り出される空気の温度と設定温度とを乗算することで第2の判定値を求め、求めた第2の判定値が正の値となる場合に、前記蒸発器による冷却負荷が増加していると判定し、
前記補正制御工程は、前記判定工程により前記蒸発器による冷却負荷が増加していると判定された場合に、前記補正制御を行うことを特徴とする冷却装置の制御方法。 - 請求項9から請求項11のいずれか1項に記載の冷却装置の制御方法において、
前記圧縮器の出力割合値、前記膨張弁の開度値及び前記圧力調整弁の開度値は、偏差の比例成分、偏差の積分成分及び偏差の微分成分の各成分に成分毎の係数を各々乗算し、成分毎の係数を乗算した各成分の値を積算することで求められることを特徴とする冷却装置の制御方法。 - 請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の冷却装置の制御方法において、
前記冷却サイクルは、前記循環路の他に、前記圧縮器と前記凝縮器との間の配管から分岐し、前記凝縮器と前記圧縮器との間の配管に合流されるバイパス路と、前記バイパス路に配置されたバイパス弁とを有して構成され、
前記圧縮機に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値に基づいた前記バイパス弁の開度値を比例帯にとって求め、求めたバイパス弁の開度値を比例項にして前記バイパス弁の開度値をPID制御する第4の制御工程をさらに有し、
前記判定工程による判定結果を受けて、前記第2時刻の蒸発器による冷却負荷が第1時刻における蒸発器による冷却負荷の倍数に基づいて、前記バイパス弁の開度値をフィードフォワードにて補正し、補正した開度値を各々用いて、前記バイパス弁を制御し、再度、開度値出力をPID制御に戻す補正制御することを特徴とする冷却装置の制御方法。 - 請求項13に記載の冷却装置の制御方法において、
前記バイパス弁の開度値は、偏差の比例成分、偏差の積分成分及び偏差の微分成分の各成分に成分毎の係数を各々乗算し、成分毎の係数を乗算した各成分の値を積算することで求められることを特徴とする冷却装置の制御方法。 - 請求項13又は請求項14に記載の冷却装置において、
前記第1の制御工程において前記圧縮器に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値に基づいた前記圧縮器の出力割合値の比例帯と、前記第4の制御工程において前記圧縮機に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値に基づいた前記バイパス弁の開度値の比例帯とは、制御特性の傾きが逆で、前記圧縮器に吸い込まれる前記冷却媒体の圧力値において重ならないことを特徴とする冷却装置。 - 請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の冷却装置の制御方法において、
補正した前記制御値は、前記第1時刻における前記蒸発器を通過する空気の風量及び空気の温度の乗算値に対する、前記第2時刻における前記蒸発器を通過する空気の風量及び空気の温度の乗算値の比率を用いて算出されることを特徴とする冷却装置の制御方法。
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