JPH0133713B2 - - Google Patents

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JPH0133713B2
JPH0133713B2 JP58042417A JP4241783A JPH0133713B2 JP H0133713 B2 JPH0133713 B2 JP H0133713B2 JP 58042417 A JP58042417 A JP 58042417A JP 4241783 A JP4241783 A JP 4241783A JP H0133713 B2 JPH0133713 B2 JP H0133713B2
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valve
controlled
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pulses
electrical signal
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JP58042417A
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JPS59170578A (ja
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Yasuo Komya
Seiichi Nakahara
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Saginomiya Seisakusho Inc
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Saginomiya Seisakusho Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍装置の冷媒流路中に設けられ、冷
媒流量を調整するための電磁力を利用し、あるい
はモータの回転力を利用した可逆式比例型膨張弁
の制御方法に関し、機械的摺動部の摩擦によるヒ
ステリシスの影響を補償しようとするものであ
る。
〔従来の技術〕
従来の冷凍装置における冷凍システムは第1図
に示す如き構成のもので、1は圧縮機、2は室外
側熱交換器(凝縮器)、3は可逆式比例型膨張弁、
4は該膨張弁3の開度を入力信号に応じて調整す
る電磁石、モータ等の駆動源、5は室内側熱交換
器(蒸発器)、6,7は該蒸発器5の出口側の温
度と圧力とを検出する温度センサと圧力センサで
ある。また、8は温度センサ6で検出した温度を
電気信号に変換する温度検出回路、9は圧力セン
サ7で検出した圧力を電気信号に変換する圧力検
出回路、10は圧力検出回路9よりの圧力信号を
飽和蒸気相当温度の信号に変換する関数発生回
路、11は温度検出回路8よりの信号から関数発
生回路10よりの信号を減算し過熱度(スーパー
ヒート)を得る減算回路、12は該減算回路11
よりの過熱度を、予じめ設定された幅の中立帯内
に存在させたるため、上記駆動源4を制御するた
めのコントローラである。
次に動作について説明するに、膨張弁3の開度
を制御する駆動源4(例えばパルスモータ)は、
コントローラ12よりの出力によつて制御され
る。すなわち、第2図に示す如く予じめ設定され
たサンプリング時間ts毎に操作パルスPをコント
ローラ12は出力するので、この操作パルスPに
よつてパルスモータ4は制御される。ところで、
この操作パルスPは、第3図に示す如く実際の過
熱度SH(減算回路11よりの出力)と、予じめ設
定された過熱度SH0との偏差ΔSHの度合に比例
した出力である。
∴ ΔSH=SH−SH0 そして、上記した第2図と第3図との組合せに
より、操作パルスPの状態は3通りあることがわ
かる。
(i) 偏差ΔSHが+側にあるときは、弁を開く方
向にパルスを出力する。
(ii) 偏差ΔSHが不感帯内にあるときは、出力の
タイミングが来てもパルスを出力しない(第2
図の鎖線)。
(iii) 偏差ΔSHが−側にあるときは、弁3を閉じ
る方向にパルスを出力する。
ところで、モータ駆動型膨張弁3の開度対流量
特性は第4図に示す直線的であり、またパルス数
対弁の開度特性も第5図に示す如く直線的であ
る。上記第4,5図では理想的な弁特性とした
が、実際には開方向の流量特性は同じではなく、
ヒステリシスを有する。これをパルス数対流量特
性で図示すると第6図の如くになる。
今、任意の流量QMを得るのに必要な開方向の
パルス数をPM、閉方向のパルス数をPM′とすれ
ば、弁3のヒステリシスPhは次式にて表わすこ
とができる。
Ph=PM−PM′ 従つて、弁3を操作するに当り、開操作→閉操
作または閉操作→開操作というような動作の反転
は、 Pα>Ph なるパルス数Pαを与えなければ、弁3は反転し
ない。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、同じ用途のために弁を製造したと
き、ヒステリシスにバラツキがあり、そのためパ
ルス数Pαの値を弁3と制御装置との1対1で対
応させ、各製品毎に決定しなければならないとい
う生産性の悪さがあつた。
また、1対1で対応させるのではなく、バラツ
キの平均値をとつて、その値からパルス数Pαを
決定するということも考えられるが、この方法に
よるときは、ヒステリシスの大きい弁は一度の制
御では補正できず、サンプリング時間毎に何回か
操作し、初めて弁が動くということになり、一
方、ヒステリシスの小さい弁にあつては、一度の
制御で補正し過ぎて、ハンチングを誘発する等の
問題が生じる。
本発明は叙上の点に着目して成されたもので、
その目的とするところは、弁のもつヒステリシス
のバラツキに関係なく、演算結果分だけ弁の開閉
を迅速かつ正確に制御し得る可逆式比例型膨張弁
の制御方法を提供するにある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を説明する。
第7図において、13は温度センサ6の信号を
受けて、後段のA/D変換器15の入力に適した
信号レベルとなるように演算、増幅を行う温度−
電圧信号変換器、14は圧力センサ7の信号を受
けて、A/D変換器15の入力に適した信号レベ
ルとなるように演算、増幅を行う圧力―電圧信号
変換器、15はコントローラ16によつて制御さ
れ、入力データの選択、アナログデータよりデジ
タルデータへの変換、16はROM、RAM、
I/Oポート等を内蔵した1チツプマイクロコン
ピユータであり、予じめ記憶されているプログラ
ムに従つてA/D変換器15を制御し、そのデジ
タルデータを入力し、プログラムに基き演算し、
その結果を後段のモータ駆動部17に出力する。
17はコントローラ16よりの出力信号に基づい
てモータ駆動型膨張弁3のモータ4にパルス信号
を送出し回転させるモータ駆動部である。
次に上記した構成に基いて動作を説明するに、
冷媒の流量はパルス数の増減によつて制御される
ので、コントローラ16の記憶機能により、その
パルス数を記憶しておけば任意の開度Lにおける
操作パルスΔPMを必要に応じて演算できる。こ
の場合、基準位置の検出が必要となる。そこで、
弁3を制御開始前に全閉状態となし、これを基準
位置として、制御を開始するようにする。
すなわち、全閉から全開までに要するパルス数
をP100とすると、コントローラ16の電源が確立
したとき、常に弁を閉じる方向にP′>P100なるパ
ルス数P′を与える。これにより弁3の前回におけ
る開度がどのようなものであつても、該弁3は全
閉状態となる。なお、弁3が前回において全閉で
なく、P″<P100なるパルス数P″で全閉状態とな
つたときには、P′―P″なるパルスが余分となる
が、このパルスはモータ4において磁気ロスとし
て消費される。以上の操作によつて、全閉位置
L0を基準位置とすることができる。
以上のような作業をコントローラ16において
行つた後、実際の制御に入る。以下、その動作に
ついて説明する。
蒸発器5の出口部における冷媒の温度TEは温
度―電圧変換器13を介してA/D変換器15で
デジタル信号に変換され、このデジタルデータを
コントローラ16は読み込み記憶する。
また、蒸発器5の出口部における冷媒の圧力
PEは圧力―電圧変換器14を介してA/D変換
器15でデジタル信号に変換され、このデジタル
データをコントローラ16は読み込み記憶する。
そして、コントローラ16内において、冷媒の
温度TEと冷媒の圧力相当温度TPとの差を求め過
熱度SHを得、この過熱度SHの値を記憶する。
なお、上記において、圧力PEから圧力相当温
度TPを得るには、使用している冷媒の飽和蒸気
圧線図より求めることができる。すなわち、圧力
相当温度TPは、圧力PEの関数になつているの
で、これを式で表わせば、 TP=f(PE) となる。
PEはデジタルデータであるから、個々のデー
タに対応するTPの値をプログラムしておけば、
圧力→温度の変換はコントローラ16により容易
に変換できる。
次にコントローラ16は過熱度の偏差ΔSHを
求めるのであるが、第3図に示す不感帯の中心を
設定過熱度SH0とすれば、偏差ΔSHは下式より
演算し、この値を記憶する。
ΔSH=SH−SH0 また、この過熱度の偏差ΔSHの値よりサンプ
ング時間1回当りの操作パルス数ΔPMを下式よ
り演算し、この値を記憶する。
ΔPM=K・ΔSH ここで、Kは冷凍装置の特性によつて決まる固
有の定数にして、予じめコントローラ16内に記
憶されているので、上記操作パルス数ΔPMを容
易に求めることができる。
そして、第2図に示すサンプリング時間s毎に
コントローラ16が、上記操作パルスΔPMを出
力し、モータ駆動部17によりモータ3を制御す
る。この時の操作パルスΔPMの出力状態には3
通りある。すなわち、 (i) 偏差ΔSHが+側にあるとき、 ΔPM=K・ΔSH にて計算されるパルス数ΔPMだけ弁3を開く。
(ii) 偏差ΔSHが不感帯内にあるとき、 ΔPM=0 となり、サンプリングパルスが出ても操作パル
スは出力されない。
(iii) 偏差ΔSHが−側にあるとき、 −ΔPM=K・ΔSH にて計算されるパルス数ΔPMだけ弁3を閉め
る。
このとき、一般的には、Ph>ΔPMであるか
ら、1回前の操作が閉であれば問題なく作動する
が、閉動作より開動作に反転する時はヒステリシ
スのためパルスを出力しても流量は変化しない。
そこで、上記不具合を無くすために、上記演算
された操作パルス数ΔPMだけ弁3を開ける→次
にPα>Phなるパルス数Pαだけさらに開ける→次
にPα>Phなるパルス数Pαだけ閉じる。
以上の操作により、弁3は閉方向特性上で
ΔPMだけ開けられたことになる。
すなわち、第6図に示す如く、現在の数が
PM′であれば、出力のタイミングがきた後のパル
ス数は上記した(i)、(ii)、(iii)に対応して、 (i) PM′=PM′+ΔPM+Pα−Pα (ii) PM′=PM′ (iii) PM′=PM′−ΔPM となる。
ここで、(i)(ii)(iii)式の右辺のPM′は現在のパルス
数、左辺のPM′は出力のタイミングがきた後の新
しいパルス数である。
第8図にコントローラ16の上記した動作をフ
ローチヤート図で示す。
なお、上記した実施例にあつては、閉方向特性
上で弁3の開度を制御するもの、すなわち、弁3
を一回前と同じ閉方向に駆動する場合には演算結
果通りに制御し、閉方向から開方向に駆動する場
合には弁3のもつヒステリシスのバラツキの最大
値以上に開方向に制御し、次にその値だけ閉方向
に制御し演算結果分だけ弁3を制御するものにつ
いて説明したが、開方向特性上で弁3の制御を行
うこともできる。コントローラ16の電源が確立
し、弁3の制御開始前の基準位置を全開状態とな
すならば、開方向特性上で弁3の開度を制御する
方が便利である。すなわち、弁3を一回前と同じ
開方向に駆動する場合には演算結果通りに制御
し、開方向から閉方向に駆動する場合には、まず
演算結果分だけ弁3を閉方向に制御し、次に弁3
のもつヒステリシスのバラツキの最大値以上に閉
方向に制御した後、その値だけ開方向に弁3を制
御すればよい。
また、上記実施例は弁3の駆動源としてモータ
を利用しパルス数によつて制御したものを示した
が、駆動源として電磁石を利用することも可能で
あり、この場合はパルス数に代え駆動電流とすれ
ば良い。
本発明の方法が利用分野としては、冷凍装置の
外に、冷暖房装置全般に亘つて冷媒流量を制御す
るものに応用できる。
〔発明の効果〕
本発明は上記したように、モータあるいは電磁
石を駆動源とする可逆式比例型膨張弁の制御を、
サンプリング時間毎に行い、かつ、パルス数に対
する流量の開特性上において、弁を閉方向に駆動
する場合には演算結果通りに制御し、また開方向
に駆動する場合には弁のもつヒステリシスのバラ
ツキの最大値以上に開方向に制御し、その後、そ
の値だけ閉方向に制御して演算結果分だけ弁を制
御するようにしたので、弁のもつヒステリシスの
バラツキに関係なく正確に弁の開度を制御できる
と共に弁と制御装置との接続に互換性があり、ま
た弁の調整時間が短かくなり制御性が増す外、省
エネ化を図ることができる等の効果を有するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は可逆式比例型膨張弁の制御装置と冷凍
システムの一例を示すブロツク図、第2図は膨張
弁の制御タイミングを示す波形図、第3図は過熱
度の偏差に対する操作パルス数との関係を示す
図、第4図は弁の開閉度と流量との関係を示す
図、第5図は操作パルス数と弁の開度との関係を
示す図、第6図は弁のヒステリシスを考慮した操
作パルス数と流量との関係を示す図、第7図は本
発明の方法に用いる制御装置のブロツク図、第8
図は同上におけるコントローラのフローチヤート
図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 冷凍装置等の蒸発器の出口部における冷媒の
    過熱度を、予じめ設定された不感帯内に存在させ
    るべくサンプリング時間毎に出力される電気信号
    で駆動されて開度を調整し、その開度により冷媒
    の流量を制御する膨張弁の制御方法にして、パル
    ス数に対する流量特性における開方向特性あるい
    は閉方向特性上で制御するようになし、開方向特
    性上で制御する場合には前回のサンプリング時と
    同じ開方向に弁を駆動する場合には過熱度の偏差
    に応じた電気信号で制御し、かつ閉方向に駆動す
    る時には弁のもつヒステリシスのバラツキの最大
    値以上の電気信号を上記偏差に応じた電気信号に
    加えて制御し、その後、その最大値以上の電気信
    号分だけ開方向に制御するようにし、また、閉方
    向特性上で制御する場合には前回のサンプリング
    時と同じ閉方向に弁を駆動する場合には過熱度の
    偏差に応じた電気信号で制御し、かつ開方向に駆
    動する時には弁のもつヒステリシスのバラツキの
    最大値以上の電気信号を上記偏差に応じた電気信
    号に加えて制御し、その後、その最大値以上の電
    気信号分だけ閉方向に制御するようにしたことを
    特徴とする可逆式比例型膨張弁の制御方法。
JP58042417A 1983-03-16 1983-03-16 可逆式比例型膨張弁の制御方法 Granted JPS59170578A (ja)

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JPS63164017U (ja) * 1987-04-15 1988-10-26
US4790145A (en) * 1987-11-13 1988-12-13 Eaton Corporation Superheat control of air conditioning system incorporating fuel cooler
JPH0257774A (ja) * 1988-08-18 1990-02-27 Iseki & Co Ltd 比例電磁弁の出力制御装置

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