JPH0322555B2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/21—Refrigerant outlet evaporator temperature
Landscapes
- Temperature-Responsive Valves (AREA)
Description
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
の制御方法に関するものである。
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
和蒸気圧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
に存在させるため、上記駆動源３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
たサンプリング開度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。
() 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。
() 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）。
() 偏差ΔSHが一側にあるときは、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図に示す如く直線的であり、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。
そして、第４図の開度対流量特性において、あ
る１つの領域、例えば低負荷領域Ｌにおけるある
ΔSHの値に対するパルス数をいくつと決めると、
中負荷領域Ｍおよび高負荷領域Ｈでは整定時間が
長くなり、また中負荷領域Ｍの制御に合うように
パルス数を決めると、低負荷領域Ｌではハンチン
グを起し、高負荷領域Ｈでは整定時間が長くな
り、さらに高負荷領域Ｈの制御に合うようにパル
ス数を決めると、低、中負荷領域Ｌ、Ｍでハンチ
ングを起すという欠点が生じ、従つて全閉側から
全開側まで広範囲に亘つて安定に流量を制御する
ことが困難であつた。
本発明は叙上の点に鑑みて成されたもので、そ
の目的とするところは、任意の負荷領域において
ハンチングすることなく、かつ整定時間を短かく
することができる可逆式比例型膨張弁の制御方法
を提供するにある。
以下、本発明の一実施例を説明する。
第６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、デジタルデータの出力等を
行うＡ／Ｄ変換器、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、
冷媒の流量のパルス数の増域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ΔP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か全開状態となし、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が前回において全開で
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
Ａ／Ｄ変換器１３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Ａ／Ｄ変換器１４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、この過熱度の偏差値ΔSHの値よりサン
プリング時間１回当りの操作パルス数ΔPを下式
より演算し、この値を記憶する。
ΔP＝α0・Ｐ・ΔSH
ここで、α0は冷凍装置の特性によつて決まる固
有の定数また、Ｐは前回に操作した弁の開度のパ
ルス数にして、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ΔPを容易に
求めることができる。
そして、第１図に示すサンプリング時間tS毎に
コントローラ１６が、上記操作パルスΔPを出力
し、モータ駆動部１７によりモータ４を制御す
る。
この時の操作パルスΔPの出力状態には３通り
ある。すなわち、
() 偏差ΔSHが＋側にあるとき、
ΔP＝α0・Ｐ・ΔSH
にて計算されるパルス数ΔPだけ弁３を開く。
() 偏差ΔSHが不感帯内にあるとき、
ΔP＝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。
() 偏差ΔSHが一側にあるとき、
ΔP＝α0・Ｐ・ΔSH
にて計算されるパルス数ΔPだけ弁３を閉める。
第７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。
上記した動作は、弁を操作する説明であるが、
以下に本発明の対象となる制御方法について説明
する。
今、弁３の制御領域を低負荷領域、中負荷領
域、高負荷領域と分けて、その時の流量をQL、
QM、QHとし、対応する開度、パルス数を夫々LL、
LM、LH、PL、PM、PHとする。（第４，６図）
また、ある偏差をａ点（第８図）とし、その点
におけるサンプリング時間１回当りの操作パルス
は、パルス数PL、PM、PH（開度はLL＝α2PL、LM
＝α2・PM、LH＝α2・PH）に対応して、ΔPL、
ΔPM、ΔPHとして表わして図に示せば第８図のよ
うになる（α2は定数）。
同図より、偏差ΔSHが不感帯内にあるときは
操作パルスはΔP＝０である。
不感帯を外れているときは、サンプリング時間
１回当りの操作パルスは
ΔP＝Ｋ・ΔSH
The present invention relates to a method for controlling a reversible proportional expansion valve that is installed in a refrigerant flow path of a refrigeration system and uses electromagnetic force or rotational force of a motor to adjust the flow rate of refrigerant. The refrigeration system in the refrigeration equipment has a configuration as shown in FIG. 1, where 1 is a compressor, 2 is an outdoor heat exchanger (condenser), 3 is a reversible proportional expansion valve, and 4 is a A drive source such as an electromagnet or a motor that adjusts the opening according to an input signal, 5 is an indoor heat exchanger (evaporator), and 6 and 7 are temperatures for detecting the temperature and pressure on the outlet side of the evaporator 5. sensor and pressure sensor. Further, 8 is a temperature detection circuit that converts the temperature detected by the temperature sensor 6 into an electrical signal, 9 is a pressure detection circuit that converts the pressure detected by the pressure sensor 7 into an electrical signal, and 10 is a pressure signal from the pressure detection circuit 9. 11 is a subtraction circuit that subtracts the signal from the function generation circuit 10 from the signal from the temperature detection circuit 8 to obtain the degree of superheat (superheat); 12 is a subtraction circuit for subtracting the signal from the function generation circuit 10 from the signal from the temperature detection circuit 8; circuit 11
This is a controller for controlling the drive source 3 in order to maintain a degree of superheat within a neutral zone having a preset width. Next, to explain the operation, the drive source 4 (for example, a pulse motor) that controls the opening degree of the expansion valve 3 is
It is controlled by the output from the controller 12. That is, as shown in FIG. 2, the controller 12 outputs the operation pulse P every preset sampling opening degree tS , so the pulse motor 4 is controlled by this operation pulse P. by the way,
This operation pulse P is an output proportional to the degree of the deviation ΔSH between the actual superheat degree SH (output from the subtraction circuit 11) and the preset superheat degree SH 0 , as shown in FIG. ∴ΔSH=SH−SH 0 From the combination of FIG. 2 and FIG. 3 described above, it can be seen that there are three states of the operation pulse P. () When the deviation ΔSH is on the + side, a pulse is output in the direction of opening the valve. () When the deviation ΔSH is within the dead band, no pulse is output even if the output timing comes (second
(dashed line in the figure). () When the deviation ΔSH is on one side, a pulse is output in the direction of closing the valve 3. Incidentally, the opening degree vs. flow rate characteristic of the motor-driven expansion valve 3 is linear as shown in FIG. 4, and the pulse number vs. opening degree characteristic of the valve is also linear as shown in FIG. In the opening vs. flow rate characteristics shown in FIG. 4, if we determine the number of pulses for a certain value of ΔSH in a certain region, for example, the low load region L, then,
In the medium load region M and high load region H, the settling time becomes long, and if the number of pulses is determined to match the control in the medium load region M, hunting will occur in the low load region L, and the settling time will decrease in the high load region H. If the number of pulses is determined to match the control in the high load region H, there will be a drawback that hunting will occur in the low and medium load regions L and M. Therefore, it was difficult to stably control the flow rate. The present invention has been made in view of the above points, and its object is to provide a reversible proportional expansion valve that can shorten the settling time without hunting in any load range. To provide a control method. An embodiment of the present invention will be described below. In FIG. 6, a temperature sensor 13 receives a signal from the temperature sensor 6 and performs calculation and amplification so that the signal level is suitable for input to the A/D converter 15 at the subsequent stage.
A voltage signal converter 14 is a pressure-voltage signal converter that receives the signal from the pressure sensor 7 and performs calculation and amplification so that the signal level is suitable for input to the A/D converter 15; 16 is a ROM, RAM, I/D converter, which is controlled by the input data, selects input data, converts analog data to digital data, outputs digital data, etc.
It is a one-chip microcomputer with a built-in O port, etc., which controls the A/D converter 15 according to a pre-stored program, inputs the digital data, performs calculations based on the program, and outputs the results. It is output to the motor drive section 17. Reference numeral 17 denotes a motor drive unit that sends a pulse signal to the motor 4 of the motor-driven expansion valve 3 to rotate it based on the output signal from the controller 16. Next, to explain the operation based on the above configuration,
Since it is controlled by increasing the number of pulses of the refrigerant flow rate, if the number of pulses is stored using the memory function of the controller 16, the operation pulse ΔP at any opening L can be calculated as necessary. In this case, it is necessary to detect the reference position. Therefore, the valve 3 is brought into a fully closed or fully open state before starting the control, and this is used as a reference position to start the control. That is, assuming that the number of pulses required from fully closed to fully open is P 100 , when the power to the controller 16 is established, the number of pulses P' is always applied in the direction of closing the valve such that P'>P 100 . As a result, no matter what the opening degree of the valve 3 was last time, the valve 3 becomes fully closed. Note that when the valve 3 was not fully open last time and is fully closed with the number of pulses P'' where P''<P 100 , an extra pulse of P'-P'' will be generated, but this pulse is It is consumed as loss.By the above operation, the fully closed position is reached.
L 0 can be used as the reference position. After performing the above operations in the controller 16, actual control begins. The operation will be explained below. The temperature T E of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5 is converted into a digital signal by the A/D converter 13, and the controller 16 reads and stores this digital data. In addition, the pressure of the refrigerant at the outlet of the evaporator 5
P E is converted into a digital signal by the A/D converter 14, and the controller 16 reads and stores this digital data. Then, within the controller 16, the difference between the refrigerant temperature T E and the refrigerant pressure equivalent temperature T P is determined to obtain the degree of superheat SH, and the value of this degree of superheat SH is stored. In the above, the pressure equivalent temperature T P can be obtained from the pressure P E from the saturated vapor pressure diagram of the refrigerant used. In other words, since the pressure equivalent temperature T P is a function of the pressure P E ,
If this is expressed as a formula, T P =f(P E ). Since P E is digital data, if you program the value of T P corresponding to each data,
Conversion from pressure to temperature can be easily performed by the controller 16. Next, the controller 16 calculates the deviation ΔSH of the degree of superheating. If the center of the dead zone shown in FIG. ΔSH=SH−SH 0 Furthermore, the number of operation pulses ΔP per sampling time is calculated from the following formula from the deviation value ΔSH of the degree of superheating, and this value is stored. ΔP=α 0・P・ΔSH Here, α 0 is an inherent constant determined by the characteristics of the refrigeration system, and P is the number of pulses of the valve opening that was operated last time, and is stored in the controller 16 in advance. Since it is stored, the number of operation pulses ΔP can be easily determined. Then, the controller 16 outputs the operation pulse ΔP at every sampling time t S shown in FIG. 1, and the motor drive section 17 controls the motor 4. There are three output states of the operation pulse ΔP at this time. That is, () When the deviation ΔSH is on the + side, the valve 3 is opened by the number of pulses ΔP calculated by ΔP=α 0 ·P · ΔSH. () When the deviation ΔSH is within the dead zone, ΔP = 0, and no operation pulse is output even if a sampling pulse is output. () When the deviation ΔSH is on one side, close the valve 3 by the number of pulses ΔP calculated by ΔP=α 0・P・ΔSH. FIG. 7 shows a flowchart of the above-described operation of the controller 16. The above operation is an explanation of operating a valve, but
A control method to which the present invention is applied will be described below. Now, the control area of valve 3 is divided into low load area, medium load area, and high load area, and the flow rate at that time is Q L ,
Let Q M and Q H be, and the corresponding opening degree and number of pulses are L L and
Let L M , L H , P L , P M , and P H. (Figures 4 and 6) Also, if a certain deviation is set as point a (Figure 8), the operating pulses per sampling time at that point are the pulse numbers P L , P M , P H (the opening degree is L L = α 2 P L , L M
= α 2・P M , L H = α 2・P H ), ΔP L ,
If expressed as ΔP M and ΔP H and shown in a diagram, the result will be as shown in FIG. 8 (α 2 is a constant). From the figure, when the deviation ΔSH is within the dead zone, the operating pulse is ΔP=0. When outside the dead zone, the operation pulse per sampling time is ΔP=K・ΔSH
【表】
このように、開度の領域毎にサンプリング時間
１回当りの操作パルスを変更して制御することを
特徴とする。
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。
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、
ある開度における弁の調節量を、その開度に応じ
て比例的に変更したので、任意の負荷領域におい
てハンチングすることがないと共に整定時間を短
かくすることができ、従つて膨張弁としての冷媒
流量制御範囲を全閉より全開に亘る略全範囲での
使用が可能になる等の効果を有するものである。[Table] As described above, the present invention is characterized in that control is performed by changing the operation pulse per sampling time for each opening degree region. Furthermore, in the above embodiment, a motor is used as the driving source for the valve 3, and the control is controlled by the number of pulses, but it is also possible to use an electromagnet as the driving source, and in this case, the driving source is controlled by the number of pulses. It is sufficient to use current. The method of the present invention can be applied not only to refrigeration systems but also to controlling the flow rate of refrigerant in heating and cooling systems in general. As described above, the present invention controls a reversible proportional expansion valve using a motor or an electromagnet as a driving source.
Since the amount of adjustment of the valve at a certain opening is changed proportionally according to the opening, hunting does not occur in a given load range and the settling time can be shortened, making it suitable for use as an expansion valve. This has the effect that it becomes possible to use the refrigerant flow rate control range over substantially the entire range from fully closed to fully open.
第１図は従来の可逆式比例型膨張弁の制御装置
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
図は本発明の方法に用いるブロツク図、第７図は
同上におけるコントローラのフローチヤート図、
第８図は偏差と操作パルスとの関係を示す図であ
る。
Fig. 1 is a block diagram showing an example of a conventional reversible proportional expansion valve control device, Fig. 2 is a waveform chart showing the control timing of the expansion valve, and Fig. 3 shows the relationship between the number of operating pulses and the deviation in degree of superheating. Figure 4 is a diagram showing the relationship between the opening/closing degree of the valve and the flow rate. Figure 5 is a diagram showing the relationship between the number of operation pulses and the opening degree of the valve.
The figure is a block diagram used in the method of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart of the controller in the same as above.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between deviation and operation pulse.
Claims (1)
過熱度を、予じめ設定された不感帯内に存在させ
るべく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
弁の制御方法において、任意の開度における操作
ゲインを、その開度に応じて比例的に変更して制
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。1 The degree of superheating of the refrigerant at the outlet of the evaporator of a refrigeration system, etc. is controlled by an electrical signal that is output to keep it within a preset dead zone. A control method for a reversible proportional expansion valve that controls a flow rate, characterized in that the operation gain at a given opening degree is changed proportionally according to the opening degree. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7816083A JPS59205559A (en) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | Method of controlling reversible system proportional type expansion valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7816083A JPS59205559A (en) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | Method of controlling reversible system proportional type expansion valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205559A JPS59205559A (en) | 1984-11-21 |
| JPH0322555B2 true JPH0322555B2 (en) | 1991-03-27 |
Family
ID=13654166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7816083A Granted JPS59205559A (en) | 1983-05-06 | 1983-05-06 | Method of controlling reversible system proportional type expansion valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59205559A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001088048A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Itoh Optical Industrial Co.,Ltd. | Optical element |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61262286A (en) * | 1985-05-16 | 1986-11-20 | Toto Ltd | Hot and cold water mixing cock |
| JPS63156978A (en) * | 1986-12-19 | 1988-06-30 | 三菱電機株式会社 | Refrigerating air conditioner |
-
1983
- 1983-05-06 JP JP7816083A patent/JPS59205559A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001088048A1 (en) * | 2000-05-18 | 2001-11-22 | Itoh Optical Industrial Co.,Ltd. | Optical element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59205559A (en) | 1984-11-21 |
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