JPH0526519A - Method of controlling reversible proportional type expansion valve - Google Patents

Method of controlling reversible proportional type expansion valve

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JPH0526519A
JPH0526519A JP3179378A JP17937891A JPH0526519A JP H0526519 A JPH0526519 A JP H0526519A JP 3179378 A JP3179378 A JP 3179378A JP 17937891 A JP17937891 A JP 17937891A JP H0526519 A JPH0526519 A JP H0526519A
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誠一 中原
Hiroshi Uchiumi
浩 内海
Yoichi Asano
陽一 浅野
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature

Abstract

PURPOSE:To increase the life of an expansion valve by constructing control rules for steady state and unsteady state separately and controlling by treating those control rules in parallel and, at the same time, adding a rule regarding time in order to control in the steady state for a longer period and control in the unsteady state for a shorter period. CONSTITUTION:A microcomputer 5 calculates the degree of overheating of the coolant from the detected values of a temperature sensor 6 that detects the temperature of evaporation of the coolant on the outlet side of an evaporator and a pressure sensor 7 that detects the evaporation pressure of the coolant and drives an expansion valve drive section 65 and regulates the degree of opening of a reversible proportional type expansion valve 3 by an electrical signal so as to place the degree of overheating in a set unsensitivity zone. During steady operation the deviation of the degrees of overheating in the coolant and the variation in the evaporation temperatures of the coolant age calculated by fuzzy theory to seek the first operating value and the deviation in the evaporation pressures of the coolant is calculated by fuzzy theory to seek 2 second operating value, and from the first operating value and second operating value a third operating value is sought. If the value of the third operating value is large, the period of control for the expansion valve 3 is shortened and if it is small, the control period is lengthened.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置もしくはヒート
ポンプ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、あるいはパルスモータの回転
力を利用した可逆式比例型膨張弁を制御するための方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is a reversible proportional type device provided in a refrigerant passage of a refrigerating device or a heat pump device and utilizing an electromagnetic force for adjusting a refrigerant flow rate or a rotating force of a pulse motor. A method for controlling an expansion valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来における冷凍装置(本出願人によっ
て出願されている、例えば、特公昭60−45779号
公報)としては、図18の如き構成のものが知られてい
る。図において、1は圧縮機、2は凝縮器、3は可逆式
比例膨張弁、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、パルスモータ等の駆動源、5は蒸発
器、6,7は蒸発器5の出口側の温度と圧力を検出する
温度センサと圧力センサ、8は該温度センサ6、圧力セ
ンサ7との出力に基づき前記駆動源を制御するコントロ
ーラである。
2. Description of the Related Art As a conventional refrigeration system (for example, Japanese Patent Publication No. 60-45779 filed by the applicant of the present application), a structure shown in FIG. 18 is known. In the figure, 1 is a compressor, 2 is a condenser, 3 is a reversible proportional expansion valve, 4 is a drive source such as an electromagnet for adjusting the opening of the expansion valve 3 according to an input signal, a pulse motor, and 5 is an evaporator. Reference numerals 6 and 7 denote temperature sensors and pressure sensors that detect the temperature and pressure on the outlet side of the evaporator 5, and reference numeral 8 denotes a controller that controls the drive source based on the outputs of the temperature sensors 6 and 7.

【0003】なお、ヒートポンプ装置の場合には、圧縮
機1の入口側と出口側との間に四方弁を接続し、凝縮器
2を室外側熱交換器として利用し、蒸発器5を室内側熱
交換器として利用する以外は冷凍装置と同一構成なの
で、以下、冷凍装置の動作について説明する。
In the case of the heat pump device, a four-way valve is connected between the inlet side and the outlet side of the compressor 1, the condenser 2 is used as an outdoor heat exchanger, and the evaporator 5 is used indoors. Since it has the same configuration as the refrigeration system except that it is used as a heat exchanger, the operation of the refrigeration system will be described below.

【0004】而して、温度センサ6と圧力センサ7より
の検出値の差を過熱度とみなして制御回路8により、該
過熱度と設定過熱度との偏差の値を、PI演算もしくは
PID演算をして駆動源4の操作量を求め、この求めた
電気信号を駆動源4に印加することにより膨張弁3の開
度を制御し、冷凍装置の冷媒流量を調節するものであ
る。
Then, the difference between the detected values from the temperature sensor 6 and the pressure sensor 7 is regarded as the degree of superheat, and the control circuit 8 calculates the difference between the degree of superheat and the set degree of superheat by PI calculation or PID calculation. The operation amount of the drive source 4 is calculated by applying the calculated electric signal to the drive source 4 to control the opening degree of the expansion valve 3 and adjust the refrigerant flow rate of the refrigeration system.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した制
御回路8による制御において、定常状態(目標値追従)
と非定常状態(外乱抑制)の両方の制御応答特性が最良
であることが要求されているが、しかし、従来の前記し
たPID制御においては、1つの関数式に1種類のパラ
メータしか設定できないために、定常状態の制御応答特
性が最良になるようにパラメータを設定すると、非定常
状態では整定時間がながくなる。
By the way, in the control by the control circuit 8 described above, the steady state (following the target value)
It is required that the control response characteristics of both the unsteady state and the unsteady state (disturbance suppression) are the best, but in the conventional PID control described above, only one kind of parameter can be set in one functional expression. In addition, if the parameters are set so that the control response characteristic in the steady state is the best, the settling time becomes long in the non-steady state.

【0006】逆に非定常状態の制御応答特性が最良にな
るようにパラメータを設定すると、定常状態ではオーバ
シュートが大きくなるという相反する特性をもっており
(図19の曲線AおよびBを参照)、定常状態および非
定常状態の何れにおいても安定した制御ができないとい
う問題があった。
On the contrary, if the parameters are set so that the control response characteristic in the unsteady state becomes the best, the overshoot becomes large in the steady state, which is a contradictory characteristic (see curves A and B in FIG. 19). There is a problem that stable control cannot be performed in both the steady state and the unsteady state.

【0007】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、定常状態と非定常状
態に分けて制御規則を作成し、それらを並列に扱って制
御を行うことにより、定常状態と非定常状態の両方にお
いて最良の制御応答特性を得ることができる可逆式比例
型膨張弁の制御方法を提供せんとするにある。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to create a control rule by dividing it into a steady state and a non-steady state, and handle them in parallel to perform control. Therefore, it is an object of the present invention to provide a control method for a reversible proportional expansion valve capable of obtaining the best control response characteristics in both steady state and unsteady state.

【0008】また、本発明の他の目的とするところは、
時間に関する制御規制を加えることにより、定常状態で
はできるだけ長い周期で制御し、非定常状態ではできる
だけ短い周期で制御するようにした可逆式比例型膨張弁
の制御方法を提供せんとするにある。
Another object of the present invention is to:
Another object of the present invention is to provide a control method for a reversible proportional expansion valve in which control is performed with a cycle as long as possible in a steady state and control with a cycle as short as possible in a non-steady state by adding a control regulation regarding time.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の可逆式比例型膨
張弁の制御方法は前記した目的を達成せんとするもの
で、その手段は、定常運転時は冷媒の過熱度の偏差と、
冷媒の蒸発温度の変化量を演算して第一の操作量を求
め、非定常運転時は冷媒の蒸発圧力の変化量を演算して
第二の操作量を求め、更に、前記第一の操作量と第二の
操作量から第三の操作量を求め、該第三の操作量の値が
大きければ大きいほど膨張弁の制御周期を短くし、ま
た、該操作量の値が小さければ小さいほど膨張弁の制御
周期を長くしたことである。
The method for controlling a reversible proportional expansion valve according to the present invention is intended to achieve the above-mentioned object. The means is a deviation of the degree of superheat of the refrigerant during steady operation,
The first operation amount is calculated by calculating the change amount of the evaporation temperature of the refrigerant, and the second operation amount is calculated by calculating the change amount of the evaporation pressure of the refrigerant during unsteady operation, and the first operation is further performed. The third operation amount is obtained from the amount and the second operation amount, the larger the value of the third operation amount, the shorter the control cycle of the expansion valve, and the smaller the value of the operation amount, the smaller the operation amount. That is, the control cycle of the expansion valve is lengthened.

【0010】また、定常運転時には、該演算過熱度と予
め設定された過熱度との偏差の値と、冷媒の蒸発温度の
変化量の値から制御ルールに基づいてファジイ理論演算
をして、該膨張弁の操作量を求め、また、圧縮器の起
動、停止、能力変更、除霜運転、凝縮器の条件変更、蒸
発器の条件変更等による非定常運転時には、冷媒の蒸発
圧力の変化量の値から制御ルールに基づいてファジィ理
論演算をして、該膨張弁の操作量を求め、前記定常運転
時の操作量と、非定常運転時の操作量とを演算して演算
操作量を求め、冷凍装置もしくはヒートポンプ装置の冷
媒流路系のむだ時間よりも大きい値に設定された該膨張
弁の制御周期の値を、メンバーシップ関数の正の大(P
B)点として、前回該膨張弁を操作したときから次回該
膨張弁を操作するまでの経過時間の値と、前記該演算操
作量の値とから、制御ルールに基づいてファジィ理論演
算をして、該膨張弁の操作量の値を求め、該膨張弁の駆
動部に電気信号を送出することにより、前記該装置が必
要とする冷媒の流量に応じて、該膨張弁の開度を制御す
るようにしたことである。
Further, during steady operation, a fuzzy theoretical operation is performed based on a control rule from the value of the deviation between the calculated superheat degree and the preset superheat degree and the value of the change amount of the evaporation temperature of the refrigerant. Determine the operation amount of the expansion valve, and also change the amount of change in the evaporation pressure of the refrigerant during unsteady operation such as starting, stopping, changing capacity of the compressor, defrosting operation, changing condition of the condenser, changing condition of the evaporator, etc. Fuzzy theoretical calculation based on the control rule from the value, the operation amount of the expansion valve is obtained, the operation amount during the steady operation, and the operation amount during the unsteady operation is calculated to obtain the operation amount, The value of the control cycle of the expansion valve, which is set to a value larger than the dead time of the refrigerant flow path system of the refrigerating apparatus or the heat pump apparatus, is set to a positive large value of the membership function (P
As a point B), fuzzy theoretical calculation is performed based on a control rule from the value of the elapsed time from when the expansion valve was operated last time until the next operation of the expansion valve and the value of the calculated operation amount. , The opening of the expansion valve is controlled according to the flow rate of the refrigerant required by the device by obtaining the value of the operation amount of the expansion valve and sending an electric signal to the drive unit of the expansion valve. That's what I did.

【0011】[0011]

【作用】以上の構成による作用を以下に説明する。図1
6に該膨張弁3の開度Oに対する流量Qの特性を示す。
全閉O0 時の流量をQ0 、全開O100 時の流量を
100 、低開度領域をL、中開度領域をM、高開度領域
をHとする。
The operation of the above configuration will be described below. Figure 1
6 shows the characteristic of the flow rate Q with respect to the opening degree O of the expansion valve 3.
Let Q 0 be the flow rate when fully closed O 0 , Q 100 be the flow rate when fully open O 100 , L be the low opening region, M be the medium opening region, and H be the high opening region.

【0012】また、図17は該膨張弁3を操作している
タイミング図である。冷凍装置の固有の冷媒流路系のむ
だ時間TL、該むだ時間TLよりも大きい値に設定され
た該膨張弁3の制御周期をTs 、前回該膨張弁3を操作
したときからの経過時間をTm とする。定常運転時は、
弁の開度は前記した各々の領域内において、またタイミ
ングは、 Tm ≒Ts となって、制御される。
FIG. 17 is a timing chart for operating the expansion valve 3. The dead time TL of the refrigerant passage system peculiar to the refrigeration system, the control cycle of the expansion valve 3 set to a value larger than the dead time TL, Ts, and the elapsed time from the previous operation of the expansion valve 3 Tm. During steady operation,
The opening of the valve is controlled within each of the above-mentioned regions, and the timing is controlled so that Tm ≈Ts.

【0013】一方、非定常運転時は、現在の領域から別
の領域への変更であり、タイミングも、 Tm <Ts となって、素早く開度が変更される。
On the other hand, during unsteady operation, the current area is changed to another area, and the timing is Tm <Ts, so that the opening degree is quickly changed.

【0014】特に、圧縮機の起動時には、全閉O0 から
高開度領域Hまで、急速に変更しなければならないた
め、 Tm ≒0 となるように、ファジイ理論演算がなされている。これ
により、過熱度を予め設定された不感帯内に存在させる
べく、外乱の大小に関わらず、短い整定時間にて、冷媒
の流量に応じた膨張弁の開度に制御している。
Particularly, at the time of starting the compressor, since it is necessary to change rapidly from the fully closed O 0 to the high opening region H, fuzzy theoretical calculation is performed so that Tm ≈0. Thus, in order to allow the degree of superheat to exist within the preset dead zone, the opening of the expansion valve is controlled according to the flow rate of the refrigerant in a short settling time regardless of the magnitude of the disturbance.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1に基づいて説
明する。なお、前記した図18と同一符号は同一部分を
示し説明は省略する。また、本実施例にあっては膨張弁
3をパルスモータを駆動源4とした膨張弁である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. 18 described above indicate the same parts, and the description thereof will be omitted. Further, in this embodiment, the expansion valve 3 is an expansion valve using a pulse motor as the drive source 4.

【0016】61は蒸発温度センサ6の信号を受けて、
後段のA/D変換器63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、62
は蒸発圧力センサ7の信号を受けて、A/D変換器63
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、63はマイクロコンピュータ
64によって制御され、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変換器である。
61 receives the signal from the evaporation temperature sensor 6,
A temperature-voltage signal converter 62 for performing calculation and amplification so that the signal level is suitable for input to the A / D converter 63 in the subsequent stage.
Receives the signal from the evaporation pressure sensor 7, and receives the A / D converter 63.
, A pressure-voltage signal converter that performs calculation and amplification to obtain a signal level suitable for input, 63 is controlled by a microcomputer 64 to select input data, convert analog data to digital data, output digital data It is an A / D converter for performing the above.

【0017】64はROM、RAM、I/Oポート等を
内臓したシングルチップ・マイクロコンピュータであ
り、予め記憶されているプログラムに従ってA/D変換
器63を制御し、そのデジタルデータを入力し、プログ
ラムに基づき演算し、その演算結果をパルスモータ駆動
部65に出力する。65はマイクロコンピュータ64よ
りの出力信号に基づいて、パルスモータ駆動型膨張弁3
にパルス信号を送出し、回転させるモータ駆動部であ
る。
Reference numeral 64 is a single-chip microcomputer incorporating a ROM, a RAM, an I / O port, etc., which controls the A / D converter 63 according to a program stored in advance, inputs its digital data, and executes a program. And outputs the calculation result to the pulse motor drive unit 65. 65 is a pulse motor drive type expansion valve 3 based on the output signal from the microcomputer 64.
It is a motor drive unit that sends a pulse signal to and rotates the motor.

【0018】次に、上記した構成に基づいて動作を説明
するに、冷媒の流量はパルス数の増減によって制御され
るので、マイクロコンピュータ64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
作パルス量ΔUを必要に応じて演算できる。
Next, to explain the operation based on the above configuration, the flow rate of the refrigerant is controlled by increasing or decreasing the number of pulses.
If the number of pulses is stored, the operation pulse amount ΔU at any opening L can be calculated as needed.

【0019】この場合、基準位置の検出が必要となる
が、マイクロコンピュータ64の電源が確立したとき、
全閉位置O0 を基準位置となすように膨張弁3を操作す
る。この操作の方法は、すでに公知である。この操作を
マイクロコンピュータ64において行った後、実際の制
御に入る。以下、その動作について図2、図3のフロー
チャート図と共に説明する。
In this case, it is necessary to detect the reference position, but when the power source of the microcomputer 64 is established,
The expansion valve 3 is operated so that the fully closed position O 0 becomes the reference position. The method of this operation is already known. After performing this operation in the microcomputer 64, the actual control is started. The operation will be described below with reference to the flowcharts of FIGS. 2 and 3.

【0020】蒸発器4の出口側の任意の時刻nにおける
蒸発温度TEn は、A/D変換器63でデジタル信号に
変換され、このデジタルデータをマイクロコンピュータ
64は読み込み記憶する(ステップS1)。一方、蒸発
器4の出口側の任意の時刻nにおける蒸発圧力PEn も
同様にして記憶される(ステップS2)。次に、記憶さ
れた蒸発圧力PEn から蒸発圧力相当温度TPn を得る
には、使用している冷媒の飽和蒸気圧線図より可能であ
る。
The evaporation temperature TEn at an arbitrary time n on the outlet side of the evaporator 4 is converted into a digital signal by the A / D converter 63, and this digital data is read and stored by the microcomputer 64 (step S1). On the other hand, the evaporation pressure PEn at the arbitrary time n on the outlet side of the evaporator 4 is similarly stored (step S2). Next, it is possible to obtain the vaporization pressure equivalent temperature TPn from the stored vaporization pressure PEn from the saturated vapor pressure diagram of the refrigerant used.

【0021】即ち、蒸発圧力相当温度TPn は、蒸発圧
力PEn の関数になっているので、これを式で表わせ
ば、 TPn =f(PEn ) となる。PEn はデジタルデータであるから、個々のデ
ータに対応するTPnの値をプログラムしておけば、圧
力−温度の変換はマイクロコンピュータ64により容易
に変換できる(ステップS3)。
That is, since the temperature TPn corresponding to the evaporation pressure is a function of the evaporation pressure PEn, if this is expressed by an equation, TPn = f (PEn). Since PEn is digital data, the pressure-temperature conversion can be easily converted by the microcomputer 64 by programming the value of TPn corresponding to each data (step S3).

【0022】そして、蒸発器4の出口側の任意の時刻n
における、冷媒の過熱度をSHn とすると、マイクロコ
ンピュータ64内において、蒸発温度TEn と蒸発圧力
相当温度TPn との差を求め、任意の時刻nにおける冷
媒の過熱度SHn を得て(ステップS4)、 SHn =TEn −TPn この過熱度SHn の値を記憶する。
At an arbitrary time n on the outlet side of the evaporator 4,
, Where SHn is the superheat degree of the refrigerant, the difference between the evaporation temperature TEn and the evaporation pressure equivalent temperature TPn is obtained in the microcomputer 64 to obtain the superheat degree SHn of the refrigerant at an arbitrary time n (step S4), SHn = TEn-TPn The value of this superheat degree SHn is stored.

【0023】次に、マイクロコンピュータ64は過熱度
の偏差En を求めるのであるが、図3に示す不感帯の中
心を、予め設定された設定過熱度SHsとすれば、偏差
Enは下式より演算し(ステップS5)、この値を記憶
する。 En =SHn −SHs
Next, the microcomputer 64 obtains the deviation En of the superheat degree. If the center of the dead zone shown in FIG. 3 is a preset superheat degree SHs, the deviation En is calculated by the following equation. (Step S5), this value is stored. En = SHn-SHs

【0024】次に、任意の時刻の一つ前の時刻(n−
1)における蒸発温度をTEn-1 、蒸発圧力をPEn-1
、蒸発温度の変化量を△SHn、蒸発圧力の変化量を△
PEnとし、 △SHn =TEn −TEn-1 △PEn =PEn −PEn-1 で演算し(ステップS6および7)、この値を記憶す
る。
Next, a time (n-
The evaporation temperature in 1) is TEn-1, and the evaporation pressure is PEn-1.
, Change of evaporation temperature is △ SHn, change of evaporation pressure is △
PEn is calculated by ΔSHn = TEn-TEn-1ΔPEn = PEn-PEn-1 (steps S6 and S7), and this value is stored.

【0025】偏差En は、図5に示すメンバーシップ関
数により、対応するファジイ変数グレードが算出される
(ステップS8)。図5において、NBはNegative Big、
すなわち負の大、NSはNegative Small、すなわち負の
小、ZOはZero、すなわち中立、PSはPositive Small、す
なわち正の小、PBはPositive Big、すなわち正の大を示
す。前記符号は、以下においても同じ意味である。
For the deviation En, the corresponding fuzzy variable grade is calculated by the membership function shown in FIG. 5 (step S8). In FIG. 5, NB is Negative Big,
Negative large, NS is Negative Small, that is, negative small, ZO is Zero, that is, neutral, PS is Positive Small, that is, positive small, and PB is Positive Big, that is, positive large. The symbols have the same meanings below.

【0026】また、蒸発温度の変化量△SHn も、図6
に示すメンバーシップ関数により対応するファジイ変数
グレードが算出される(ステップS81)。前記にて、
算出された2つのファジイ変数グレードを用いて、図7
に示すファジイ制御ルールに従って、 Min-Max重心法に
より操作量△U1を求める。操作量△U1 は、図8に示
すメンバーシップ関数により、対応するファジイ変数グ
レードが算出される(ステップS82)。
The amount of change in evaporation temperature ΔSHn is also shown in FIG.
The corresponding fuzzy variable grade is calculated by the membership function shown in (step S81). In the above,
Using the two calculated fuzzy variable grades, FIG.
The manipulated variable ΔU 1 is obtained by the Min-Max centroid method according to the fuzzy control rule shown in. Operation amount △ U 1 is the membership function shown in FIG. 8, the corresponding fuzzy variable grade is calculated (step S82).

【0027】次に、蒸発圧力の変化量△PEn は、図9
に示すメンバーシップ関数により対応するファジイ変数
グレードが算出され(ステップS83)、図10に示す
ファジイ制御ルールに従って、 Min-Max重心法により操
作量△U2 を求める(ステップS84)。
Next, the amount of change in evaporation pressure ΔPEn is shown in FIG.
The corresponding fuzzy variable grade is calculated by the membership function shown in (step S83), and the manipulated variable ΔU 2 is obtained by the Min-Max centroid method according to the fuzzy control rule shown in FIG. 10 (step S84).

【0028】ここに、蒸発圧力の変化量が小さいときは
膨張弁の操作をしないで、該変化量が大きいときは、膨
張弁の操作量を大きくするルールが組まれている。該変
化量が+のときは弁は閉操作であり、−のときは開操作
である。操作量△U2 は、図11に示すメンバーシップ
関数により、対応するファジイ変数グレードが算出され
る。
Here, there is a rule in which the expansion valve is not operated when the change amount of the evaporation pressure is small and the operation amount of the expansion valve is increased when the change amount is large. When the amount of change is +, the valve is a closing operation, and when it is −, it is an opening operation. Operation amount △ U 2 is a membership function shown in FIG. 11, corresponding fuzzy variable grade is calculated.

【0029】次に、演算操作量を△U3 として、下記の
演算 △U3 =△U1 +△U2 をして、演算操作量を△U3 を求める(ステップS8
5)。ここで、該演算操作量の絶対値をとって、|△U
3 |とする。該絶対値|△U 3 |は、図12に示すメン
バーシップ関数により、対応するファジイ変数グレード
が算出される。
Next, the operation amount is ΔU3As below
Calculation △ U3= △ U1+ △ U2 The calculation operation amount by ΔU3(Step S8)
5). Here, by taking the absolute value of the operation amount, | ΔU
3| The absolute value | △ U 3| Means the men shown in FIG.
Corresponding fuzzy variable grade by barship function
Is calculated.

【0030】また、冷媒流路系のむだ時間TLよりも、
大きい値に設定された該膨張弁の制御周期Ts を、メン
バーシップ関数の正の大(PB)点となした、前回該膨張
弁を操作したときからの経過時間Tm は、図13に示す
メンバーシップ関数により、対応するファジイ変数グレ
ードが算出される(ステップS86)。
Further, rather than the dead time TL of the refrigerant flow path system,
The control cycle Ts of the expansion valve set to a large value is set to the positive large (PB) point of the membership function, and the elapsed time Tm from the previous operation of the expansion valve is the member shown in FIG. The corresponding fuzzy variable grade is calculated by the ship function (step S86).

【0031】前記にて、算出された2つのファジイ変数
グレードを用いて、図14図に示すファジイ制御ルール
に従って、 Min-Max重心法により操作量倍率Rを求め
る。なお、操作量倍率Rは、図15に示すメンバーシッ
プ関数により、対応するファジイ変数グレードが算出さ
れる(ステップS87)。
Using the two fuzzy variable grades calculated above, the manipulated variable multiplying factor R is determined by the Min-Max centroid method according to the fuzzy control rule shown in FIG. As for the manipulated variable magnification R, the corresponding fuzzy variable grade is calculated by the membership function shown in FIG. 15 (step S87).

【0032】次に、最終操作量をΔU4 として、下記の
演算 △U4 =△U3 ×R をして、最終操作量ΔU4 を求める(ステップS8
8)。
Next, the final control as .DELTA.U 4, the following calculation △ U 4 = △ by the U 3 × R, obtaining the final control .DELTA.U 4 (step S8
8).

【0033】ここに、求められた最終操作量△U4 は、
電気信号により該膨張弁3に送出され(ステップS8
9)、冷媒の流量に応じた膨張弁3の開度を制御してい
る(ステップS9)。
Here, the obtained final manipulated variable ΔU 4 is
It is sent to the expansion valve 3 by an electric signal (step S8).
9), the opening degree of the expansion valve 3 is controlled according to the flow rate of the refrigerant (step S9).

【0034】なお、前記演算操作量△U3 の符号が+の
とき、最終操作量△U4 分の開操作が行われ、△U3
符号が−のとき、△U4 分の閉操作が行われている。
When the sign of the operation amount ΔU 3 is +, the opening operation for the final operation amount ΔU 4 is performed, and when the sign of ΔU 3 is −, the closing operation for ΔU 4 is performed. Is being done.

【0035】次に、マイクロコンピュータ64は前回の
膨張弁3の開度と最終操作量ΔU4 を下記演算し、新し
い開度として記憶する(ステップS10)。 O=O+ΔU4
Next, the microcomputer 64 calculates the previous opening of the expansion valve 3 and the final manipulated variable ΔU 4 as follows, and stores it as a new opening (step S10). O = O + ΔU 4

【0036】さらに、マイクロコンピュータ64は経過
時間Tm をリセットし(ステップS11)、次の膨張弁
3の操作に備えて経過時間Tm の計時を新たに開始する
(ステップS12)。
Further, the microcomputer 64 resets the elapsed time T m (step S11) and newly starts counting the elapsed time T m in preparation for the next operation of the expansion valve 3 (step S12).

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明は前記したように、定常状態と非
定常状態に分けて制御規則を作成し、それらを並列に扱
って制御を行うことにより、図19の曲線Cに示す如く
定常状態と非定常状態の両方において最良の制御応答特
性を得ることができ、また、時間に関する制御規制を加
えることにより、定常状態ではできるだけ長い周期で制
御し、非定常状態ではできるだけ短い周期で制御するの
で、膨張弁の耐用年数が大きくなり故障が少なくなる等
の効果を有するものである。
As described above, according to the present invention, the control rule is created separately for the steady state and the non-steady state, and the control rules are handled in parallel to perform the control, so that the steady state as shown by the curve C in FIG. 19 is obtained. It is possible to obtain the best control response characteristics in both the steady state and the non-steady state, and by adding the control regulation related to time, the steady state controls the cycle as long as possible, and the non-steady state controls the cycle as short as possible. In addition, the expansion valve has a long service life and is less likely to malfunction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】コントローラの内部の一例を示すブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the inside of a controller.

【図2】偏差En に対する操作パルス量の特性図であ
る。
FIG. 2 is a characteristic diagram of an operation pulse amount with respect to a deviation En.

【図3】マイクロコンピュータの演算処理の部分のフロ
ーチャート図である。
FIG. 3 is a flowchart of a part of arithmetic processing of a microcomputer.

【図4】ファジイ演算部のルーチンのフローチャート図
である。
FIG. 4 is a flowchart of a routine of a fuzzy calculation unit.

【図5】偏差En のメンバーシップ関数である。FIG. 5 is a membership function of the deviation En.

【図6】蒸発温度の変化量△SHn のメンバーシップ関
数である。
FIG. 6 is a membership function of the variation ΔSHn of the evaporation temperature.

【図7】操作量△U1 を求めるファジイ制御ルールの表
である。
FIG. 7 is a table of fuzzy control rules for obtaining a manipulated variable ΔU 1 .

【図8】操作量△U1 のメンバーシップ関数である。FIG. 8 is a membership function of the manipulated variable ΔU 1 .

【図9】蒸発圧力の変化量△PEn のメンバーシップ関
数である。
FIG. 9 is a membership function of a change amount ΔPEn of evaporation pressure.

【図10】操作量△U2 を求めるファジイ制御ルールの
表である。
FIG. 10 is a table of fuzzy control rules for obtaining a manipulated variable ΔU 2 .

【図11】操作量△U2 のメンバーシップ関数である。FIG. 11 is a membership function of the manipulated variable ΔU 2 .

【図12】操作量△U3 の絶対値|△U3 |のメンバー
シップ関数である。
[12] the absolute value of the operation amount △ U 3 | △ U 3 | is a membership function of.

【図13】経過時間Tm のメンバーシップ関数である。FIG. 13 is a membership function of elapsed time Tm.

【図14】操作量△U4 を求めるファジイ制御ルールの
表である。
FIG. 14 is a table of fuzzy control rules for obtaining a manipulated variable ΔU 4 .

【図15】操作量△U4 のメンバーシップ関数である。FIG. 15 is a membership function of the manipulated variable ΔU 4 .

【図16】膨張弁の開度に対する流量の特性図である。FIG. 16 is a characteristic diagram of the flow rate with respect to the opening degree of the expansion valve.

【図17】膨張弁を制御するタイミング図である。FIG. 17 is a timing diagram for controlling the expansion valve.

【図18】従来の膨張弁の制御の一例を示すブロック図
である。
FIG. 18 is a block diagram showing an example of control of a conventional expansion valve.

【図19】制御応答特性を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing control response characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 圧縮機 2 凝縮器 3 膨張弁 4 駆動源 5 蒸発器 6 温度センサ 7 圧力センサ 8 コントローラ 61 温度−電圧信号変換器 62 圧力−電圧信号変換器 63 A/D変換器 64 マイクロコンピュータ 65 膨張弁駆動部 1 compressor 2 condenser 3 expansion valve 4 drive source 5 evaporator 6 Temperature sensor 7 Pressure sensor 8 controller 61 Temperature-voltage signal converter 62 Pressure-voltage signal converter 63 A / D converter 64 microcomputer 65 Expansion valve drive

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷凍装置もしくはヒートポンプ装置の蒸
発器の出口側における冷媒の蒸発温度を検知する温度セ
ンサおよび冷媒の蒸発圧力を検知する圧力センサとを有
し、上記両センサよりの検出値から冷媒の過熱度を演算
し、該過熱度を予め設定された不感帯内に存在させるべ
く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可逆式比例型膨張弁において、 定常運転時は冷媒の過熱度の偏差と、冷媒の蒸発温度の
変化量をファジィ理論演算して第一の操作量を求め、 非定常運転時は冷媒の蒸発圧力の変化量をファジィ理論
演算して第二の操作量を求め、 更に、前記第一の操作量と第二の操作量から第三の操作
量を求め、 該第三の操作量の値が大きければ大きいほど膨張弁の制
御周期を短くし、また、該操作量の値が小さければ小さ
いほど膨張弁の制御周期を長く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. A refrigerant having a temperature sensor for detecting the evaporation temperature of the refrigerant at the outlet side of the evaporator of the refrigerating apparatus or the heat pump apparatus and a pressure sensor for detecting the evaporation pressure of the refrigerant, the refrigerant being detected from the both sensors. In a reversible proportional expansion valve that calculates the degree of superheat of, adjusts the opening by being driven by an electric signal so that the degree of superheat exists within a preset dead zone, and controls the flow rate of the refrigerant by the degree of opening. , During the steady operation, the deviation of the superheat of the refrigerant and the amount of change in the evaporation temperature of the refrigerant are fuzzy theoretically calculated to obtain the first manipulated variable, and during the unsteady operation, the amount of change in the evaporation pressure of the refrigerant is fuzzy theoretically calculated. Then, a second manipulated variable is obtained, and a third manipulated variable is obtained from the first manipulated variable and the second manipulated variable. The larger the value of the third manipulated variable, the larger the control of the expansion valve. The cycle is shortened and the operation amount The method of reversible proportional expansion valve, characterized in that the control cycle of small enough expansion valve smaller value longer.
【請求項2】 前記した定常運転時には、該演算過熱度
と予め設定された過熱度との偏差の値と、冷媒の蒸発温
度の変化量の値から制御ルールに基づいてファジイ理論
演算をして、該膨張弁の操作量を求め、 また、圧縮器の起動、停止、能力変更、除霜運転、凝縮
器の条件変更、蒸発器の条件変更等による非定常運転時
には、冷媒の蒸発圧力の変化量の値から制御ルールに基
づいてファジィ理論演算をして、該膨張弁の操作量を求
め、 前記、定常運転時の操作量と、非定常運転時の操作量と
を演算して演算操作量を求め、 冷凍装置、もしくはヒートポンプ装置の冷媒流路系のむ
だ時間よりも、大きい値に設定された該膨張弁の制御周
期の値を、メンバーシップ関数の正の大(PB)点とし
て、前回該膨張弁を操作したときから、次回該膨張弁を
操作するまでの経過時間の値と、前記該演算操作量の値
から、制御ルールに基づいてファジィ理論演算をして、
該膨張弁の操作量の値を求め、 該膨張弁の駆動部に電気信号を送出することにより、前
記該装置が必要とする冷媒の流量に応じて、該膨張弁の
開度を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。
2. During the steady operation, a fuzzy theoretical operation is performed based on a control rule from a value of a deviation between the calculated superheat degree and a preset superheat degree and a value of a change amount of a refrigerant evaporation temperature. , The operation amount of the expansion valve is calculated, and when the compressor is started, stopped, the capacity is changed, the defrosting operation is performed, the condition of the condenser is changed, or the condition of the evaporator is changed, the evaporation pressure of the refrigerant changes. A fuzzy theoretical calculation is performed from the value of the amount based on a control rule to obtain the operation amount of the expansion valve, and the operation amount in the steady operation and the operation amount in the unsteady operation are calculated to calculate the operation amount. Then, the value of the control cycle of the expansion valve set to a value larger than the dead time of the refrigerant flow system of the refrigeration system or the heat pump system is used as the positive large (PB) point of the membership function, From the time when the expansion valve is operated, the next time the expansion valve From the value of the elapsed time until operating the and the value of the operation amount, fuzzy theoretical operation based on the control rule,
By determining the value of the manipulated variable of the expansion valve and sending an electric signal to the drive unit of the expansion valve, the opening degree of the expansion valve is controlled according to the flow rate of the refrigerant required by the device. A method for controlling a reversible proportional expansion valve, characterized in that
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