JPH02279957A - 冷凍装置の出力容量制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、冷凍装置の負荷変動に対応してその圧縮機
の出力容量を制御する方式に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば特開昭６３−２０１４７０号公報に記載
されたこの種従来の冷凍装置およびその出力容量制御装
置の構成を示すブロック図である。図において、（１）
は圧縮機、（２）は凝縮器、（３）は膨張弁、（４〕は
例えばショーケース等の負荷を冷却するだめの蒸発器、
（（５）は電動弁で、以上の各構成要素で形成する冷凍
サイクルを循環する冷媒の流量を調整する。（６）は圧
縮機（１）を速度可変に駆動するインバータて、圧縮機
（１）の低圧側圧力を検出する圧力検出器（７）の出力
に基つき動作する周波数設定器（８）によりその出力周
波数が制御される。（９）は圧縮機（１）の出入口間を
連通ずるバイパス管、（１０）および（１１）はバイパ
ス管（９）の途中に設けられたそれぞれ圧力調整弁およ
び電磁弁、（Ｉ２）は圧縮！ｐｊ、（１，１の低圧側圧
力を検出する圧力検出器、（１３）はこの圧力検出器（
１２）の出力が所定値以下になったとき電磁弁（１１）
に開の信号を出力する圧力スイッチ、（１４）は制御器
で、圧力スイッチ（１３）と冷凍負荷の温度を検出する
温度センサー（１５）とからの信号を入力して、電動弁
［５１へ開度信号を出力するとともに、蒸発器（４）に
設けられた電気ヒータ（１６）へ通電信号を出力する。

次に動作について説明する。圧縮機（１）は圧力検出器
（７）からの低圧側圧力に基づき、その運転可ｆｊヒな
周波数の範囲内において、インパーク（６）により駆動
される。第５図は、圧縮機（１）の出力容量制御動作を
説明する制御フロック線図である。図において、１１□
は圧縮機（１）の制御系の伝達関数、ＩＩ２は冷凍サイ
クルの伝達関数、ＱＲは圧縮機（１）の出力容量、Ｐｓ
は圧縮機（１）の低圧側圧力、εは低圧側圧力Ｐｓと圧
力設定値との偏差である。

そして、電動弁（５）は温度センサー（１５）からの出
力に基づき、制御器（１４）によりその開度が制御され
冷凍サイクル中を循環する冷媒の量を調節する。

ここて、圧縮機（１）の駆動周波数か下限値になると、
そのときの低圧側圧力を圧力検出器（Ｉ２）が検出し、
圧力スイッチ（１３）か動作して電磁弁（１１）が開と
なりバイパス管（９）が圧縮機（１）の出入口間を連通
ずる。この成層で更に冷凍負荷か低減して温度センサ（
１５）の出力か所定値以下になると、制御器（１４）は
、電気ヒータ（１６）へ通電信号を出力して蒸発器（４
）の温度を上昇させる。

〔発明か解決しようとする課題〕

従来の冷凍装置の出力容量制御方式ては、以上のように
、圧縮機（１）の低圧側圧力を検出して行う通常のいわ
ゆるフィードバック制御を採用しているので、当然なか
ら、圧縮機（１）の制御系や冷凍→ノーイクル白木に応
答遅れが存在し、圧力の急激な変動があると十分な追随
性か得られず、この低圧側圧力が設定値から大幅にずれ
るという問題点があった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、応答が速く設定値からのずれを抑制すること
ができる冷凍装置の出力容量制御方式を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明に係る冷凍装置の出力容量制御方式は低圧側圧
力を検出する低圧圧力検知部と、この低圧圧力検知部か
らの圧力値ｙを所定のサンプリング時間間隔τ毎に記憶
するメモリー部と、このメモリー部に記憶された３個の
圧力値ｙ（０）、ｙ（−τ）およびｙ（−２τ）（但し
、ここで、ｙ（０）は基準となる時刻１＝１８における
圧力値、ｙ（−τ）はｔ＝ｔ０−τにおける圧力値、ｙ
（−２で）はｔ＝ｔ０−２τにおける圧力値を示す）か
ら に基づき１＝１ｏ十τにおりる圧力値ｙ（τ）を演算す
る予測演算部と、この予測演算部からの圧力値ｙ（τ）
と所定の設定値との偏差に基づき上記圧縮機の出力容量
を制御する出力容量制御部とを備えたものである。

〔作　　用〕

現時点より時間τだけ先の圧力値ｙ（τ）を演算により
予測し、この予測圧力値ｙ（τ）と圧力設定値との偏差
で制御系が動作するので、圧力変動に対する応答速度が
実質的に向上する。

〔実　施　例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は冷凍サイクルの内、圧縮機の出力容量制御装置の要
部を示す部分ブロック図である。

図において、（１）は圧縮機、（２）は凝縮器、（６）
は出力容量制御部としてのインバータ、（７］は低圧圧
力検知部としての圧力検出器、（８）は周波数設定器で
あるが、圧力検出器（７）からの出力をサンプリング時
間間隔τ毎に記憶するメモリー部（８］）とこのメモリ
ー部（８１）の記憶データを読み出して予測圧力値を演
算する予測演算部（８２）とを・備えている。

ところて、第２図は、圧縮機（１）の低圧側圧力の過渡
応答特性を調へるため、その低圧側圧力かある値の状態
から圧縮機（１）の能力をステップ状に下降さぜな場合
（同図（ａ））およびステップ状に士。

昇させた場合（同図（ｂ））における低圧側圧力の経過
特性を求めたものである。図において、プロワＩ〜は実
測値て、実線は一次遅れのステップ応答と仮定した場合
の計算値である。第２図から、圧縮機（１）の低圧側圧
力の過渡応答か一次遅れのそれに極めて近似しているこ
とが判る。

即ち、この発明は、以上の事実に着目し、現在および過
去の圧力値のデータから将来の圧力値を予測演算し、こ
の予測値をフィードバックして制御することにより、実
質的に制御応答を速めて設定値とのずれを抑制ぜんとす
るものである。以下にその理論的根拠について説明する
。

一般に一次遅れのステップ応答は式（１）で表わされる
。

ｙ（ｔ）−Ａ（１−ｅ　　　　）　　　　　　・・（１
）ここて、Ａはケイン、Ｔは時定数、ｔは時刻、ｙ　（
ｔ）は圧力値としてのサンプル値である。

今、時間間隔τ毎にサンプル値ｙを採取し、これらの内
から、基準とする時刻１＝１ｏを現時刻として過去の２
点を含む合泪３点におけるサンプル値を選び、これらを
式（１）に基づいて表わすと以下のとおりとなる。

次に、式（（５）で表わされるＰなる関数を想定する。

そして、この式（５）の右辺の各サンプル値ｙに式（２
）Ｐ＝Ａ　（１−ｅ　　Ｔ　）　−ｙ＜τ）　　　−（
６１〈８） となる。即ち、式（５）で表わされるＰは時刻ｔ＝ｔ０
−十τ、従って、現時刻ｔ＝ｔ０からτ時間先の将来値
を示すことになり圧力値ｙの予測が可能となる訳である
。

第３図は以上の実施例における動作を説明する制御ブロ
ック線図である。図において、Ｉ（は今回追加された予
測演算を行う部分の伝達関数である。

圧力検出器（７）の出力は時間間隔τ毎にザンプリンタ
されてメモリー部（８１）に順次記憶され、予測演算部
（８２）により時間間隔τ毎にその予測圧力値Ｐｓ＊が
演算される。そして、この予測圧力値Ｐｓ＊と圧力設定
値との偏差、即ち予測偏差ε”に基づき周波数設定器（
８）が動作してインバータ（６）の周波数を制御し、圧
縮機（１）の出力容量制御を行つ。

サンプリンク時間間隔τを適当に設定することにより、
フィードバック制御の応答性が実質的に向上し、設定値
とのずれを抑制することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明では圧縮機の低圧側圧力の過渡
応答が一次遅れのステップ応答に酷似していることに着
目し、圧力値の現在および過去のサンプリング値から将
来の圧力値を予測演算し、この予測圧力値と設定値との
偏差に基づき圧縮機の出力容量を制御するようにしたの
で、制御の応答性が実質的に向上し、設定値とのずれが
抑制される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における冷凍装置の出力容
量制御装置の要部を示す部分ブロック図、第２図は圧縮
機の低圧側圧力の過渡応答を示す特性図、第３図は制御
動作を説明する制御ブロック線図、第４図は従来の冷凍
装置およびその出力容量制御装置の構成を示ずブロック
図、第５図は第４図の制御動作を説明する制御フロック
線図である。 図において、（１）は圧縮機、（２）は凝縮器、（３）
は膨張弁、（４）は蒸発器、（６）は出力容量制御部と
してのインバータ、（７）は低圧圧力検知部としての圧
力検出器、（８）は周波数設定器、（８１）はメモリー
部、（８２）は予測演算部である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　弁理士　　大　岩　増　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器により冷凍サイ
   クルを構成するとともに、上記蒸発器負荷の変動による
   低圧側圧力の変化を検出して所定の設定値との偏差に基
   づき上記圧縮機の出力容量を制御するものにおいて、 上記低圧側圧力を検出する低圧圧力検知部と、この低圧
   圧力検知部からの圧力値ｙを所定のサンプリング時間間
   隔τ毎に記憶するメモリー部と、このメモリー部に記憶
   された３個の圧力値ｙ（０）、ｙ（−τ）およびｙ（−
   ２τ）（但し、ここで、ｙ（０）は基準となる時刻ｔ＝
   ｔ＿０における圧力値、ｙ（−τ）はｔ＝ｔ＿０−τに
   おける圧力値、ｙ（−２τ）はｔ＝ｔ＿０−２τにおけ
   る圧力値を示す）から 式ｙ（τ）＝〔｛ｙ（０）−ｙ（−τ）｝＾２〕／〔ｙ
   （−τ）−ｙ（−２τ）〕＋ｙ（０）に基づきｔ＝ｔ＿
   ０＋τにおける圧力値ｙ（τ）を演算する予測演算部と
   、この予測演算部からの圧力値ｙ（τ）と所定の設定値
   との偏差に基づき上記圧縮機の出力容量を制御する出力
   容量制御部とを備えたことを特徴とする冷凍装置の出力
   容量制御方式。