JPH06193973A - 冷凍サイクル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、コンプレッサの故障の一因となる液
バック状態や過熱度が高くなり過ぎる状態から早く抜け
出して標準的な過熱度に戻す。 【構成】冷凍サイクル(A) における過熱度が所定期間以
上継続して上下限値の範囲外の状態にあるのかが過熱度
状態判断機構(20)により判断され、この判断の結果、過
熱度が範囲外となった場合に、偏差継続防止制御機構(2
1)によってファジィ推論機構(12)の操作量に対して補正
量が加算される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置（エアー
コンディショナー）に適用する冷凍サイクルの制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は冷凍サイクルの構成図である。冷
房運転の場合、コンプレッサ１は冷媒（フロン）を圧縮
して高温のガスとして出力する。この高温の冷媒は、マ
フラ２から四方弁３を通って室外熱交換器４に送られ
る。

【０００３】この室外熱交換器４は、放熱を行い、これ
により冷媒は冷却されて液体となる。この冷媒は、スト
レーナ５、液側の電子膨脹弁（ＰＭＶ：パルスモータバ
ルブ）６、ストレーナ７、音消キャビ８等を通って室内
熱交換器９に送られる。ここで、電子膨脹弁（ＰＭＶ）
６の開度が調節され、かつ冷媒の放熱が行われ、室内熱
交換器９に送られる冷媒が液体とガスとの混合した状態
となる。

【０００４】そして、室内熱交換器９は、吸熱を行い、
これにより冷媒は温度上昇してガスとなり、再びコンプ
レッサ１に戻される。従って、室内熱交換器９の吸熱作
用により室内は冷房される。

【０００５】ところで、冷媒のコンプレッサ１の入口温
度Ｔｓとその凝縮温度Ｔｅとの差は、過熱度と呼ばれ、
運転時にはこの過熱度を一定値（通常２℃〜８℃）に保
つことが行われる。

【０００６】図５はかかる過熱度を一定値に保つための
過熱度制御方式を示す構成図である。上記冷凍サイクル
Ａにおけるコンプレッサ１の入口温度Ｔｓとその凝縮温
度Ｔｅとの差、つまり過熱度は加算器１０に入力され、
この加算器１０において目標過熱度との偏差ＳＨが求め
られる。これと共に時間変化算出器１１において偏差Ｓ
Ｈの時間変化ΔＳＨ（＝ＳＨi −ＳＨi-1 ）が求められ
る。これら偏差ＳＨ及びその時間変化ΔＳＨは、ファジ
ィ推論機構１２に送られる。

【０００７】このファジィ推論機構１２は、偏差ＳＨ及
びその時間変化ΔＳＨに基づいてファジィ推論を実行し
て電子膨脹弁６の開度を求め、その操作量を電子膨脹弁
６に送る。これにより、電子膨脹弁６の開度が調節さ
れ、室内熱交換器９への冷媒が制御される。この場合、
電子膨脹弁６を開くと過熱度が下がり、閉じると過熱度
は上がる。

【０００８】ところで、過熱度は、予め設定された上限
値又は下限値（０℃）を越えると一定値となり、エアー
コンディショナー内部の状態変化が大きく変化しても過
熱度変化に現れなくなる。

【０００９】図６は過熱度がほぼ０℃になり変化しなく
なった状態である。この状態は液バック状態と呼ばれ蒸
発器で完全に冷媒が蒸発せず少なくとも一部は液体の状
態でコンプレッサ１に戻る状態である。この状態は、コ
ンプレッサ１の寿命を縮める一因となるものと考えられ
る。

【００１０】又、冷媒のごく一部が液の状態で戻る状態
でも、殆ど全部が液の状態で戻る状態でも、過熱度とし
ては同じ約０℃にしかならず判断しできない。特に目標
過熱度と現在の過熱度との差として２℃という小さな偏
差量しかファジィ推論機構１２に入力されず、そのため
電子膨脹弁６に対する操作量も少なくなり制御が非常に
遅れる。

【００１１】上記図６ではファジィ推論機構１２から出
力される操作量に従って電子膨脹弁６を徐々に閉める
が、液バック状態から抜け出すまでに約３０分かかって
いる。又、過熱度が上限値を越えた場合でも同様のこと
が起こり、コンプレッサ１の故障防止の観点からできる
だけ速く過熱度を基準状態に戻したいが、上記のように
その制御が遅れてしまう。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにコンプレ
ッサ１の故障の一因となる液バック状態や過熱度が高く
なり過ぎる状態から抜け出すまでに時間がかかる。

【００１３】そこで本発明は、コンプレッサの故障の一
因となる液バック状態や過熱度が高くなり過ぎる状態か
ら早く抜け出して標準的な過熱度に戻すことができる冷
凍サイクル制御装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷凍サイクル
における冷媒の流れを弁の開度により調節して冷凍サイ
クルの過熱度を目標過熱度に一定制御する冷凍サイクル
制御装置において、過熱度が所定期間以上継続して上下
限値の範囲外にあるのかを判断する過熱度状態判断手段
と、この過熱度状態判断手段の判断の結果、過熱度が範
囲外となった場合に弁開度の操作量に対して補正量を加
算する偏差継続防止制御手段とを備えて上記目的を達成
しようとする冷凍サイクル制御装置である。

【００１５】

【作用】このような手段を備えたことにより、冷凍サイ
クルにおける過熱度が所定期間以上継続して上下限値の
範囲外の状態にあるのかが過熱度状態判断手段により判
断され、この判断の結果、過熱度が範囲外となった場合
に、偏差継続防止制御手段によって弁開度の操作量に対
して補正量が加算される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を付
してその詳しい説明は省略する。

【００１７】図１は上記冷凍サイクルＡに適用した冷凍
サイクル制御装置の構成図である。過熱度状態判断機構
２０は、目標過熱度及び冷凍サイクルＡの過熱度を入力
し、この過熱度が図２に示すように下限値Ｔai以下、又
は上限値Ｔbi以上の状態で所定期間Ｎｓ以上継続してい
るかを判断する機能を有している。

【００１８】なお、下限値Ｔai、ＴaoのうちＴaiは過熱
度が低下する場合の判定に用いられ、Ｔaoは過熱度が高
くなる場合に用いられる。又、上限値Ｔbi、Ｔboのうち
Ｔbiは過熱度が高くなる場合に用いられ、Ｔboは過熱度
が低下する場合の判定に用いられる。又、過熱度状態判
断機構２０は、過熱度が下限値Ｔaoと上限値Ｔboとの範
囲内に戻ったことを判断する機能を有している。

【００１９】一方、偏差継続防止制御機構２１は、過熱
度状態判断機構２０の判断の結果を受け、過熱度が下限
値Ｔai以下、又は上限値Ｔbi以上の状態で所定期間Ｎｓ
以上継続した場合にファジィ推論機構１２から出力され
る操作量に対して補正量、具体的には過熱度が下限値Ｔ
ai以下となった場合に一定パルス（−１０パルス）を出
力し、又、過熱度が上限値Ｔbi以上となった場合に一定
パルス（＋１０パルス）を出力するものとなっている。
この場合、一定パルス（−１０パルス）は電子膨脹弁６
を閉じる方向であり、一定パルス（＋１０パルス）は電
子膨脹弁６を開く方向である。

【００２０】又、偏差継続防止制御機構２１は、補正量
のパルス数を±４０パルスをリミットとして積算し、か
つ過熱度状態判断機構２０により過熱度が下限値Ｔaoと
上限値Ｔboとの範囲内に戻った判断されたときに、上記
パルスの積算値ｓｕｍの４分の１のパルス数を求め、こ
のパルス数を符号（＋−）を逆にしてファジィ推論機構
１２から出力される操作量に加算する機能を有してい
る。次に上記の如く構成された装置の作用について説明
する。

【００２１】冷凍サイクルが冷房運転の場合、上記の如
くコンプレッサ１は冷媒を圧縮して高温のガスとし、こ
れをマフラ２から四方弁３を通って室外熱交換器４に送
る。この室外熱交換器４では放熱が行われ、ここで冷却
されて液体となった冷媒は、ストレーナ５、電子膨脹弁
６、ストレーナ７、音消キャビ８等を通って室内熱交換
器９に送られる。この室内熱交換器９では吸熱が行わ
れ、これにより冷媒は温度上昇してガスとなり、再びコ
ンプレッサ１に戻される。

【００２２】この状態に、冷媒のコンプレッサ１の入口
温度Ｔｓとその凝縮温度Ｔｅとの差である過熱度が検出
されて加算器１０に送られ、この加算器１０において過
熱度偏差ＳＨが求められる。又、時間変化算出器１１
は、偏差ＳＨの時間変化ΔＳＨを求め、これをファジィ
推論機構１２に送る。

【００２３】このファジィ推論機構１２は、偏差ＳＨ及
びその時間変化ΔＳＨに基づいてファジィ推論を実行し
て電子膨脹弁６の開度を求め、その操作量を電子膨脹弁
６に送る。この場合、電子膨脹弁６を開くと過熱度が下
がり、閉じると過熱度は上がる。これにより、電子膨脹
弁６の開度が調節され、室内熱交換器９への冷媒が制御
される。

【００２４】一方、過熱度状態判断機構２０は、目標過
熱度及び冷凍サイクルＡの過熱度を入力し、この過熱度
が下限値Ｔai以下、又は上限値Ｔbi以上の状態で所定期
間Ｎｓ以上継続しているかを判断する。そして、この判
断の結果、過熱度が下限値Ｔaiと上限値Ｔbiとの範囲内
にあれば、この旨が偏差継続防止制御機構２１に送ら
れ、この偏差継続防止制御機構２１は補正値（０パル
ス）を出力する。

【００２５】ところが、過熱度が図２に示すように下限
値Ｔai以下となり、かつこの状態が所定期間ＮＳ、つま
り偏差ＳＨの４回の制御時間間隔だけ継続すると、過熱
度状態判断機構２０はこれを判断してその旨を偏差継続
防止制御機構２１に送る。

【００２６】この偏差継続防止制御機構２１は、過熱度
が下限値Ｔai以下となった旨を受けると、ファジィ推論
機構１２から出力される操作量に対して補正量、具体的
には一定パルス（−１０パルス）を各サンプリング時ご
とに出力する。ここで、一定パルス（−１０パルス）は
電子膨脹弁６を閉じる方向となる。

【００２７】これによりファジィ推論機構１２の操作量
に対して補正量の一定パルスが加算されて電子膨脹弁６
に送られる。この結果、電子膨脹弁６は閉じ、冷凍サイ
クルＡの過熱度は上がる。

【００２８】このようにして過熱度が上がり、下限値Ｔ
ao以上となると、過熱度状態判断機構２０は、過熱度が
下限値Ｔao以上に戻ったことを判断してその旨を偏差継
続防止制御機構２１に送る。

【００２９】この偏差継続防止制御機構２１は、この旨
を受けると、上記補正量のパルスの積算値ｓｕｍの４分
の１のパルス数を求め、かつその正負を逆したパルス数
（＋１０パルス）をファジィ推論機構１２から出力され
る操作量に加算する。

【００３０】なお、このように補正量の解除後に正負逆
のパルスを加えるのは、かなり大きな操作量を与え続け
るので、液バック解除後に大きくハンチングを起こすの
を防止するためである。

【００３１】一方、過熱度状態判断機構２０の判断の結
果、過熱度が図２に示すように上限値Ｔbi以上となり、
かつこの状態が所定期間ＮＳ継続すると、過熱度状態判
断機構２０はこれを判断してその旨を偏差継続防止制御
機構２１に送る。

【００３２】この偏差継続防止制御機構２１は、過熱度
が上限値Ｔbi以上となった旨を受けると、ファジィ推論
機構１２から出力される操作量に対して補正量、具体的
には一定パルス（＋１０パルス）を各制御時間間隔ごと
に出力する。ここで、一定パルス（＋１０パルス）は電
子膨脹弁６を開く方向となる。

【００３３】これによりファジィ推論機構１２の操作量
に対して補正量の一定パルスが加算されて電子膨脹弁６
に送られる。この結果、電子膨脹弁６は開き、冷凍サイ
クルＡの過熱度は低下する。

【００３４】なお、図３はかかる制御装置によりエアー
コンディショナーを制御した結果を示しており、従来装
置と比較して約２分の１の時間で液バックの状態が解除
されている。

【００３５】このように上記一実施例においては、冷凍
サイクルＡにおける過熱度が所定期間ＮＳ以上継続して
下限値Ｔai以下、又は上限値Ｔbi以上の状態にあるのか
を判断し、この状態となった場合に、ファジィ推論機構
１２から出力される操作量に対して補正量を加算するよ
うにしたので、コンプレッサ１の故障の一因となる液バ
ック状態や過熱度が高くなり過ぎる状態を短時間で解除
でき、過熱度を下限値Ｔai、上限値Ｔbiの範囲内の標準
的な状態に戻すことができる。これにより、コンプレッ
サ１の故障原因の一因である液バック状態や過熱度が高
くなり過ぎる状態を短時間で解除でき、エアーコンディ
ショナーの信頼性を向上できる。

【００３６】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を変更しない範囲で変形してもよ
い。例えば、補正量の解除後に正負逆のパルスを加えて
液バック解除後に大きくハンチングを起こすのを防止し
ているが、このハンチングの原因は、冷凍サイクルＡに
むだ時間があり、時定数が大きいので液バック解除時に
制御を解除したのでは手遅れとなるためである。この解
除時に戻す量の変形例としては、 ｛（Ｌ＋ｒ）・offset｝／Ｔ …(1) が考えられる。ただし、Ｌはむだ時間、ｒは時定数、of
fsetは制御時間ごとの操作量、Ｔは制御時間間隔であ
る。又、偏差継続防止制御機構２１における所定期間Ｎ
ｓは、偏差ＳＨの４回の制御時間間隔に限らず、任意に
設定してもよい。

【００３７】さらに、補正の解除後に正負を逆にしてパ
ルス数を操作量に加算しているが、このパルス数はハン
チングを防止できるパルス数であればよく、又、ハンチ
ング発生の虞がない場合にはこれを無くしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、コ
ンプレッサの故障の一因となる液バック状態や過熱度が
高くなり過ぎる状態から早く抜け出して標準的な過熱度
に戻すことができる冷凍サイクル制御装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる冷凍サイクル制御装置の一実施
例を示す構成図。

【図２】同装置の制御作用を示す図。

【図３】同装置の制御結果を示す図。

【図４】同装置を適用した冷凍サイクルの構成図。

【図５】従来装置の構成図。

【図６】同装置の制御結果を示す図。

【符号の説明】

１…コンプレッサ、３…四方弁、４…室外熱交換器、６
…電子膨脹弁、９…室内熱交換器、１０…加算器、１１
…時間変化算出器、１２…ファジィ推論機構、２０…過
熱度状態判断機構、２１…偏差継続防止制御機構、Ａ…
冷凍サイクル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍サイクルにおける冷媒の流れを弁の
   開度により調節して前記冷凍サイクルの過熱度を目標過
   熱度に一定制御する冷凍サイクル制御装置において、 前記過熱度が所定期間以上継続して上下限値の範囲外に
   あるかを判断する過熱度状態判断手段と、この過熱度状
   態判断手段の判断の結果、前記過熱度が範囲外となった
   場合に前記弁開度の操作量に対して補正量を加算する偏
   差継続防止制御手段とを具備したことを特徴とする冷凍
   サイクル制御装置。