JPH0663668B2 - 冷媒流量制御装置 - Google Patents
冷媒流量制御装置Info
- Publication number
- JPH0663668B2 JPH0663668B2 JP59208282A JP20828284A JPH0663668B2 JP H0663668 B2 JPH0663668 B2 JP H0663668B2 JP 59208282 A JP59208282 A JP 59208282A JP 20828284 A JP20828284 A JP 20828284A JP H0663668 B2 JPH0663668 B2 JP H0663668B2
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Fluid-Driven Valves (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は冷凍サイクルの冷媒流量制御装置に係り、特に
蒸発器出口冷媒の過熱度を一定値に保つ冷媒流量制御装
置に関する。
蒸発器出口冷媒の過熱度を一定値に保つ冷媒流量制御装
置に関する。
〔発明の背景〕 従来の冷媒流量制御装置について第４図により説明す
る。図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は電気信
号により弁開度が設定される電動膨脹弁、４は蒸発器、
５は蒸発器入口温度を検出する第１の温度センサ、６は
蒸発器出口温度を検出する第２の温度センサ、７は制御
回路を示す。
る。図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は電気信
号により弁開度が設定される電動膨脹弁、４は蒸発器、
５は蒸発器入口温度を検出する第１の温度センサ、６は
蒸発器出口温度を検出する第２の温度センサ、７は制御
回路を示す。
このような構成からなる冷媒流量制御装置において、例
えば圧縮機１の回転数が時刻と共に変化したり、蒸発器
４、凝縮器２の負荷が変化する場合、蒸発器の冷媒過熱
度を設定値に保つために、第１の温度センサ５と第２の
温度センサ６との差と、冷媒過熱設定値との差を検出
し、前記制御回路においてこの検出温度差に第１の比例
定数を乗じた第１の信号と、検出温度差の時刻について
の積分値に第２の比例定数を乗じた第２の信号と、検出
温度差の時刻についての微分値に第３の比例定数を乗じ
た第３の信号とを発生させると共に、第１、第２、第３
の信号の和に相当する電気信号を膨脹弁３に出力して、
該膨脹弁開度を設定し、冷媒流量を制御している。即
ち、次式に示す比例・積分・微分制御方式が採られてい
る。
えば圧縮機１の回転数が時刻と共に変化したり、蒸発器
４、凝縮器２の負荷が変化する場合、蒸発器の冷媒過熱
度を設定値に保つために、第１の温度センサ５と第２の
温度センサ６との差と、冷媒過熱設定値との差を検出
し、前記制御回路においてこの検出温度差に第１の比例
定数を乗じた第１の信号と、検出温度差の時刻について
の積分値に第２の比例定数を乗じた第２の信号と、検出
温度差の時刻についての微分値に第３の比例定数を乗じ
た第３の信号とを発生させると共に、第１、第２、第３
の信号の和に相当する電気信号を膨脹弁３に出力して、
該膨脹弁開度を設定し、冷媒流量を制御している。即
ち、次式に示す比例・積分・微分制御方式が採られてい
る。
但し、Ｖ：膨脹弁に与える開度指令信号 ：Ｅ：検出温度差（Ｔ２−Ｔ１）−ΔＴ０ Ｔ１：第１の温度センサの検知温度 Ｔ２：第２の温度センサの検知温度 ΔＴ０：冷媒過熱度の設定値 Ｋ１：第１の比例定数 Ｋ２：第２の比例定数 Ｋ３：第３の比例定数 このような冷媒流量制御装置において、蒸発器の冷媒過
熱度を制御する場合、Ｋ１・Ｅの比例項の他に、Ｋ２∫
Ｅｄｔの積分項、 の微分項が考慮されているので、今まで広く用いられて
きた温度膨脹弁に比べて良好な制御を行える。しかし、
その反面、冷凍サイクルの負荷条件が大きく変化する
と、蒸発器の冷媒過熱度制御を適正に行えなくなる。次
にその詳細を第５図を参照して説明する。
熱度を制御する場合、Ｋ１・Ｅの比例項の他に、Ｋ２∫
Ｅｄｔの積分項、 の微分項が考慮されているので、今まで広く用いられて
きた温度膨脹弁に比べて良好な制御を行える。しかし、
その反面、冷凍サイクルの負荷条件が大きく変化する
と、蒸発器の冷媒過熱度制御を適正に行えなくなる。次
にその詳細を第５図を参照して説明する。
第５図は横軸に冷凍サイクルの高低圧力差ΔＰ、縦軸に
膨脹弁通過流量Ｇをとった膨脹弁の流量特性を示してい
る。また、この図には膨脹弁開度Ｖがパラメータとして
示されている。
膨脹弁通過流量Ｇをとった膨脹弁の流量特性を示してい
る。また、この図には膨脹弁開度Ｖがパラメータとして
示されている。
今、圧力差ΔＰ１で冷凍サイクルが運転されているとし
て、ある検出温度差Ｅの変化に応じて（１）式により、
弁開度がＶｎ−１からＶｎに増加した場合を考えると、
この時の冷媒流量増加量はΔＧ１で定められる。次に冷
凍サイクルの運転点が変化して作動点が、圧力差ΔＰ２
の点に移動した場合、前述と同様の検出温度差Ｅの変化
に応じて弁開度がＶｎ−１からＶｎに変化すると、ΔＧ
２（＞ΔＧ１）の冷媒流量変化が生じ、同一の検出温度
差Ｅの変化であっても、冷媒流量の変化量が大きくな
る。これは（１）式における定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が一
定値であり、冷凍サイクルの運転変化による膨脹弁の流
量特性が考慮されていないためである。同一の膨脹弁開
度変化量の指令にもかかわらず、冷媒流量の変化量が大
きく異なることは、冷凍サイクルの運転条件によっては
過熱度制御が不可能となったり、応答性が著しく悪くな
ったりする。
て、ある検出温度差Ｅの変化に応じて（１）式により、
弁開度がＶｎ−１からＶｎに増加した場合を考えると、
この時の冷媒流量増加量はΔＧ１で定められる。次に冷
凍サイクルの運転点が変化して作動点が、圧力差ΔＰ２
の点に移動した場合、前述と同様の検出温度差Ｅの変化
に応じて弁開度がＶｎ−１からＶｎに変化すると、ΔＧ
２（＞ΔＧ１）の冷媒流量変化が生じ、同一の検出温度
差Ｅの変化であっても、冷媒流量の変化量が大きくな
る。これは（１）式における定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が一
定値であり、冷凍サイクルの運転変化による膨脹弁の流
量特性が考慮されていないためである。同一の膨脹弁開
度変化量の指令にもかかわらず、冷媒流量の変化量が大
きく異なることは、冷凍サイクルの運転条件によっては
過熱度制御が不可能となったり、応答性が著しく悪くな
ったりする。
本発明の目的は、冷凍サイクルの負荷条件が大きく変化
しても常に蒸発器の冷媒過熱度を適正に制御することが
できる冷媒流量制御装置を提供することにある。
しても常に蒸発器の冷媒過熱度を適正に制御することが
できる冷媒流量制御装置を提供することにある。
膨脹弁開度を決める信号の比例項、積分項、微分項の中
に含まれる係数が、冷凍サイクルの運転条件によらず一
定となっていると、運転条件によって冷媒流量の変化量
が変わることがある。そこで、本発明は、冷凍サイクル
の凝縮温度も検出し、蒸発器入口温度と合わせて冷凍サ
イクルの運転条件を求めて、前記の各係数を補正するよ
うにしたものである。
に含まれる係数が、冷凍サイクルの運転条件によらず一
定となっていると、運転条件によって冷媒流量の変化量
が変わることがある。そこで、本発明は、冷凍サイクル
の凝縮温度も検出し、蒸発器入口温度と合わせて冷凍サ
イクルの運転条件を求めて、前記の各係数を補正するよ
うにしたものである。
以下、本発明の一実施例を第１図、第２図により説明す
る。
る。
第１図は本発明による冷媒流量制御装置および冷凍サイ
クルを示す系統図、第２図は第１図の制御回路のブロッ
ク線図である。第１図においては１１は圧縮機、１２は
凝縮器、１３は電気信号によって弁開度が設定される電
動膨脹弁、１４は蒸発器、１５は蒸発器入口温度Ｔ１を
検出する第１の温度センサ、１６は蒸発器出口温度Ｔ２
を検出する第２の温度センサ、１７は例えば凝縮器中間
の配管に取付けられて、凝縮温度Ｔ３を検出する第３の
温度センサ、１８は各温度センサ１５、１６、１７の信
号を取込んで膨脹弁１３の開度指令用電気信号を出力す
る制御回路である。
クルを示す系統図、第２図は第１図の制御回路のブロッ
ク線図である。第１図においては１１は圧縮機、１２は
凝縮器、１３は電気信号によって弁開度が設定される電
動膨脹弁、１４は蒸発器、１５は蒸発器入口温度Ｔ１を
検出する第１の温度センサ、１６は蒸発器出口温度Ｔ２
を検出する第２の温度センサ、１７は例えば凝縮器中間
の配管に取付けられて、凝縮温度Ｔ３を検出する第３の
温度センサ、１８は各温度センサ１５、１６、１７の信
号を取込んで膨脹弁１３の開度指令用電気信号を出力す
る制御回路である。
前記電動膨脹弁１３としては、バイメタルに巻付けた電
気ヒータへの通電量を変化させて弁開度を設定する形
式、電磁力によって弁開度を設定する形式、パルスモー
タを駆動して弁開度を設定する形式、等があるが、どの
形式のものを用いてもよい。
気ヒータへの通電量を変化させて弁開度を設定する形
式、電磁力によって弁開度を設定する形式、パルスモー
タを駆動して弁開度を設定する形式、等があるが、どの
形式のものを用いてもよい。
第２図において、制御回路は、演算器１８Ａ、比較器１
８Ｂ、乗算器１８Ｃ、積分器１８Ｄ、乗算器１８Ｅ、微
分器１８Ｆ、乗算器１８Ｇ、加算器１８Ｈ、係数設定器
１８Ｊを備えている。
８Ｂ、乗算器１８Ｃ、積分器１８Ｄ、乗算器１８Ｅ、微
分器１８Ｆ、乗算器１８Ｇ、加算器１８Ｈ、係数設定器
１８Ｊを備えている。
そして、膨脹弁１３で蒸発器１４への冷媒流量Ｇが決め
られると、第２の温度センサによる検出温度Ｔ２と第１
の温度センサによる検出温度Ｔ１とが出力される。その
検出温度差（Ｔ２−Ｔ１）は演算器１８Ａで演算され、
その結果が比較器１８Ｂに伝えられ、設定過熱度ΔＴ０
と比較され、その差Ｅ＝（Ｔ２−Ｔ１）−ΔＴ０が出力
される。その差Ｅは乗算器１８Ｃで係数Ｋ１が乗ぜら
れ、加算器１８Ｈに入力される。また、差Ｅは積分器１
８Ｄで時刻について積分され、乗算器１８Ｅで係数Ｋ２
が乗ぜられ、加算器１８Ｈに入力される。さらに、差Ｅ
は微分器１８Ｆで時刻について微分され、乗算器１８Ｇ
で係数Ｋ３が乗ぜられ、加算器１８Ｈに入力される。加
算器１８Ｈでは、これら３つの信号の和をとり、膨脹弁
開度Ｖを出力として膨脹弁１３に与える。この際、乗算
器１８Ｃ、１８Ｅ、１８Ｇで与えられる係数Ｋ１、
Ｋ２、Ｋ３は一定でなく、係数設定器１８Ｊに取込まれ
た第１の温度センサによる検出温度Ｔ１と第３の温度セ
ンサ１７による検出温度Ｔ３に応じて決定される。
られると、第２の温度センサによる検出温度Ｔ２と第１
の温度センサによる検出温度Ｔ１とが出力される。その
検出温度差（Ｔ２−Ｔ１）は演算器１８Ａで演算され、
その結果が比較器１８Ｂに伝えられ、設定過熱度ΔＴ０
と比較され、その差Ｅ＝（Ｔ２−Ｔ１）−ΔＴ０が出力
される。その差Ｅは乗算器１８Ｃで係数Ｋ１が乗ぜら
れ、加算器１８Ｈに入力される。また、差Ｅは積分器１
８Ｄで時刻について積分され、乗算器１８Ｅで係数Ｋ２
が乗ぜられ、加算器１８Ｈに入力される。さらに、差Ｅ
は微分器１８Ｆで時刻について微分され、乗算器１８Ｇ
で係数Ｋ３が乗ぜられ、加算器１８Ｈに入力される。加
算器１８Ｈでは、これら３つの信号の和をとり、膨脹弁
開度Ｖを出力として膨脹弁１３に与える。この際、乗算
器１８Ｃ、１８Ｅ、１８Ｇで与えられる係数Ｋ１、
Ｋ２、Ｋ３は一定でなく、係数設定器１８Ｊに取込まれ
た第１の温度センサによる検出温度Ｔ１と第３の温度セ
ンサ１７による検出温度Ｔ３に応じて決定される。
第３図は係数設定器の特性の一例を示しており、横軸に
（Ｔ３−Ｔ１）を、縦軸に係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の値を
とっている。この図において、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は
（Ｔ３−Ｔ１）が増加するに従い低下する特性を有して
いる。これは膨脹弁前後の圧力差が大きい運転となった
場合には、係数の値を小さくして膨脹弁開度の変化量を
少なめにし、冷媒流量の過大な変化をおさえる効果があ
る。即ち、この効果を第５図で説明すると、ΔＰ＝ΔＰ
１の時、ある検出温度差Ｅによって弁開度がＶｎ−１か
らＶｎに変化して、冷媒流量はΔＧ１だけ変化し、ΔＰ
＝ΔＰ２の時、従来では弁開度がＶｎ−１からＶｎに変
化して、冷媒流量がΔＧ２だけ変化したが、本発明で
は、この時の冷媒流量変化量をΔＧ２′（＜ΔＧ２）と
することができ、運転状態が変化しても常に蒸発器冷媒
過熱度を安定に制御できる。
（Ｔ３−Ｔ１）を、縦軸に係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の値を
とっている。この図において、係数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は
（Ｔ３−Ｔ１）が増加するに従い低下する特性を有して
いる。これは膨脹弁前後の圧力差が大きい運転となった
場合には、係数の値を小さくして膨脹弁開度の変化量を
少なめにし、冷媒流量の過大な変化をおさえる効果があ
る。即ち、この効果を第５図で説明すると、ΔＰ＝ΔＰ
１の時、ある検出温度差Ｅによって弁開度がＶｎ−１か
らＶｎに変化して、冷媒流量はΔＧ１だけ変化し、ΔＰ
＝ΔＰ２の時、従来では弁開度がＶｎ−１からＶｎに変
化して、冷媒流量がΔＧ２だけ変化したが、本発明で
は、この時の冷媒流量変化量をΔＧ２′（＜ΔＧ２）と
することができ、運転状態が変化しても常に蒸発器冷媒
過熱度を安定に制御できる。
以上説明したように、本発明によれば、冷凍サイクルの
高低圧力差に相当する凝縮器温度と蒸発気入口温度との
温度差を用いて冷媒流量のＰＩＤ制御を行っているの
で、以下の効果がある。
高低圧力差に相当する凝縮器温度と蒸発気入口温度との
温度差を用いて冷媒流量のＰＩＤ制御を行っているの
で、以下の効果がある。
蒸発器を常に気液２相流れ状態にし、かつ圧縮機への
液戻り運転を防止するので、凝縮器を高性能に用いるこ
とができる。
液戻り運転を防止するので、凝縮器を高性能に用いるこ
とができる。
ＰＩＤ制御において、上記温度差に基づいて各係数を
変化させるので、係数の変化に敏感な圧力差の大きいと
きには各係数を微細に調整することにより制御を安定さ
せることが出来、一方、圧力差の小さいときには係数の
変化に鈍感であるので大ステップで係数を変化させるこ
とにより応答性を向上させることが可能になる。
変化させるので、係数の変化に敏感な圧力差の大きいと
きには各係数を微細に調整することにより制御を安定さ
せることが出来、一方、圧力差の小さいときには係数の
変化に鈍感であるので大ステップで係数を変化させるこ
とにより応答性を向上させることが可能になる。
温度の計測のみを必要とするので、安価な構成で冷媒
流量を制御できる。
流量を制御できる。
従って、圧縮機への液戻り運転を防ぎ、冷凍サイクルの
信頼性を向上させることが出来るとともに、蒸発器を有
効に利用できるので、省エネルギ化を図れる。
信頼性を向上させることが出来るとともに、蒸発器を有
効に利用できるので、省エネルギ化を図れる。
第１図、第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明による冷媒流量制御装置および冷凍サイクルの系統
図、第２図は第１図の制御回路のブロック線図、第３図
は係数設定器の特性の一例を示す線図、第４図は従来の
冷媒流量制御装置および冷凍サイクルの系統図、第５図
は膨脹弁の特性図である。 １１……圧縮機、１２……凝縮器、１８……電動膨脹
弁、１４……蒸発器、１５……第１の温度センサ、１６
……第２の温度センサ、１７……第３の温度センサ、１
８……制御回路、１８Ａ……演算器、１８Ｂ……比較
器、１８Ｃ、１８Ｅ、１８Ｇ……乗算器、１８Ｄ……積
分器、１８Ｆ……微分器、１８Ｈ……加算器、１８Ｊ…
…係数設定器。
発明による冷媒流量制御装置および冷凍サイクルの系統
図、第２図は第１図の制御回路のブロック線図、第３図
は係数設定器の特性の一例を示す線図、第４図は従来の
冷媒流量制御装置および冷凍サイクルの系統図、第５図
は膨脹弁の特性図である。 １１……圧縮機、１２……凝縮器、１８……電動膨脹
弁、１４……蒸発器、１５……第１の温度センサ、１６
……第２の温度センサ、１７……第３の温度センサ、１
８……制御回路、１８Ａ……演算器、１８Ｂ……比較
器、１８Ｃ、１８Ｅ、１８Ｇ……乗算器、１８Ｄ……積
分器、１８Ｆ……微分器、１８Ｈ……加算器、１８Ｊ…
…係数設定器。
Claims (1)
- 【請求項１】回転数が可変な圧縮機と凝縮器と弁開度が
可変の膨脹弁と蒸発器とを順次配管接続して形成された
冷凍サイクルに設けられ、前記膨脹弁の弁開度を制御す
る制御回路と、冷媒の蒸発温度に対応した信号を出力す
る第１の検出器と、蒸発器出口の冷媒温度に対応した信
号を出力する第２の検出器と、凝縮温度に対応した信号
を出力する第３の検出器とを備え、前記制御回路が、前
記第１の検出器により検出された冷媒の蒸発温度と前記
第２の検出器により検出された蒸発器出口の冷媒温度と
の差である第１の温度差と蒸発器出口冷媒の設定過熱度
との差である第２の温度差に対応する電気信号に第１の
比例定数を乗じて得られる第１の電気信号と、前記第２
の温度差を時間について積分した値に対応する電気信号
に第２の比例定数を乗じて得られる第２の電気信号と、
前記第２の温度差を時間について微分した値に対応する
電気信号に第３の比例定数を乗じて得られる第３の電気
信号とをそれぞれ発生し、前記第１、第２および第３の
電気信号の和に応じて前記膨脹弁制御用の電気信号を出
力する冷媒流量制御装置において、 前記制御回路は前記第１の検出器が検出した温度と前記
第３の検出器が検出した温度との温度差に応じて、前記
第１、第２および第３の比例定数を変化させることを特
徴とする冷媒流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59208282A JPH0663668B2 (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 冷媒流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59208282A JPH0663668B2 (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 冷媒流量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6189454A JPS6189454A (ja) | 1986-05-07 |
| JPH0663668B2 true JPH0663668B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=16553657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59208282A Expired - Fee Related JPH0663668B2 (ja) | 1984-10-05 | 1984-10-05 | 冷媒流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0663668B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4744701B2 (ja) * | 2001-01-29 | 2011-08-10 | 株式会社ディスコ | 加工液供給装置 |
| WO2016139736A1 (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-09 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置の制御装置及び方法 |
-
1984
- 1984-10-05 JP JP59208282A patent/JPH0663668B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6189454A (ja) | 1986-05-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |