JPS60256768A - Method and device for controlling refrigeration system - Google Patents

Method and device for controlling refrigeration system

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Publication number
JPS60256768A
JPS60256768A JP59110647A JP11064784A JPS60256768A JP S60256768 A JPS60256768 A JP S60256768A JP 59110647 A JP59110647 A JP 59110647A JP 11064784 A JP11064784 A JP 11064784A JP S60256768 A JPS60256768 A JP S60256768A
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JP
Japan
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valve
refrigerant
flow
evaporator
flow path
Prior art date
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Pending
Application number
JP59110647A
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Japanese (ja)
Inventor
デヴイツド・ポール・ハーグレイヴス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Emerson Electric Co
Original Assignee
Emerson Electric Co
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Publication date
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Publication of JPS60256768A publication Critical patent/JPS60256768A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31Expansion valves
    • F25B41/34Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators
    • F25B41/345Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators by solenoids
    • F25B41/347Expansion valves with the valve member being actuated by electric means, e.g. by piezoelectric actuators by solenoids with the valve member being opened and closed cyclically, e.g. with pulse width modulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F25B2600/25Control of valves
    • F25B2600/2521On-off valves controlled by pulse signals
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍システムを制御するための装置及び方法に
係る。一層詳細には、本発明はソレノイド作動弁のよう
な膨張弁と、ソレノイド弁の作動。1□ゎIv % h
 Kよウウ、5−〜6ツ。−−;・j整するため冷凍シ
ステムのパラメータに応答するシステムとに係る。更に
一層詳細には、本発明は、弁の作動の各周期の間に周期
的に付勢及び消勢されるソレノイド弁と、弁を通る冷媒
の流れを調整するべく弁の作動の各周期の間にソレノイ
ド弁の付勢時間と消勢時間との比を変化する冷凍システ
ム・パラメータ(例えば過熱)に応答する制御システム
とに係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus and method for controlling a refrigeration system. More particularly, the present invention relates to expansion valves, such as solenoid operated valves, and the operation of solenoid valves. 1□ゎIv%h
K, woo, 5--6. --; - A system that responds to parameters of a refrigeration system to adjust the temperature of the refrigeration system. Still more particularly, the present invention provides a solenoid valve that is periodically energized and deenergized during each cycle of valve operation and a solenoid valve that is periodically energized and deenergized during each cycle of valve operation to regulate the flow of refrigerant through the valve. and a control system responsive to a refrigeration system parameter (e.g., overheating) that changes the ratio of solenoid valve energization and deactivation times during that time.

典型的に、冷凍シスツムは圧縮機、凝縮器コイル及び蒸
発器コイルを含んでいる。冷媒蒸気は圧縮機により高圧
に圧縮され、凝縮器に向かわせられ、そこで高圧の冷媒
蒸気が高圧の液体に凝縮される。凝縮器からの液体冷媒
が蒸発器に入る前に液体冷媒が断熱的に膨張させられ得
るように、膨張弁が凝縮器と蒸発器どの間に配置されて
いる。
Typically, a refrigeration system includes a compressor, a condenser coil, and an evaporator coil. The refrigerant vapor is compressed to high pressure by a compressor and directed to a condenser where the high pressure refrigerant vapor is condensed to a high pressure liquid. An expansion valve is positioned between the condenser and evaporator so that the liquid refrigerant from the condenser can be expanded adiabatically before entering the evaporator.

蒸発器内で、低圧冷媒が周囲から熱を吸収し、少なくど
も部分的に蒸気に変換され、その蒸気が吸込み管を経て
圧縮機の入口に戻される。多くの通常の冷凍システムで
は、膨張弁は所謂サーモスタティック膨張弁である。典
型的に、サーモスタティック膨張弁はその内部に膨張ポ
ー[〜を有し、また際4ポートを通る冷Wの法わル咽粘
せX t−*の弁部材を右する。ばねが弁部材をその閉
位置に向けて偏倚させている。ダイヤフラム・アクチユ
エータが設けられている。ダイヤフラムの一方の側は吸
込みガス圧力に露出されており、また他方の側は毛細管
を経て、蒸発器から排出される冷媒蒸気(吸込みガスと
呼ばれる)と熱伝達関係にあるサーモスタティック・バ
ルブに接続されている。
In the evaporator, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the surroundings and is at least partially converted to vapor, which is returned to the compressor inlet via the suction pipe. In many conventional refrigeration systems, the expansion valve is a so-called thermostatic expansion valve. Typically, a thermostatic expansion valve has an expansion port within it, and the valve member of the cold W legal viscosity X t-* passes through the four ports. A spring biases the valve member toward its closed position. A diaphragm actuator is provided. One side of the diaphragm is exposed to the suction gas pressure, and the other side is connected via a capillary tube to a thermostatic valve in heat transfer relationship with the refrigerant vapor (called suction gas) exiting the evaporator. has been done.

このバルブは適当な揮発性流体(例えば冷媒)で満たさ
れており、それにより、ばね及び吸込みガス圧力の力と
反対作用するダイレフラム・アクチュエータを介して弁
部材に圧力の力を及ぼす。その圧力に関して吸込みガス
のm IIの上昇をサーモスタティック・バルブが検出
すると、ダイヤフラム・アクチュJ−夕に及ぼされる正
味の圧力の力が相応に大ぎくされ、それにより#を一層
開き且一層多くの冷媒が蒸発器を通って流れるのを許し
、・ぞの結果として吸込みガス温度を低下させる。吸込
みガス温度の低下を検出すると、サーモスタティック・
バルブはダイヤフラム・アクチュエータに及ぼされる圧
力の力を減少させ、それによりばねが少なくとも部分的
に弁を閉じるのを許し、こうして蒸発器への冷媒の流れ
を減少させ、また吸込みガスの渇匪を上昇させる。
The valve is filled with a suitable volatile fluid (eg, a refrigerant), thereby exerting a pressure force on the valve member via a spring and direfram actuator that counteracts the force of the suction gas pressure. When the thermostatic valve detects an increase in mII of the suction gas with respect to its pressure, the net pressure force exerted on the diaphragm actuator is correspondingly increased, thereby causing it to open further and Allowing refrigerant to flow through the evaporator, thereby reducing the suction gas temperature. When a drop in suction gas temperature is detected, the thermostatic
The valve reduces the pressure force exerted on the diaphragm actuator, thereby allowing the spring to at least partially close the valve, thus reducing refrigerant flow to the evaporator and increasing the suction gas thirst. let

一般に、サーモスフティック膨張弁は、所定の過熟レベ
ル又は設定に吸込みガスを維持するように調節又は設定
されている。過熱とは、冷媒の指定された圧力に於て冷
媒の蒸発温度よりも高い冷媒蒸気の温度として一般に定
義されている用語である。多くの冷凍システムでは、サ
ーモスフティック膨張弁は、所定の過熱レベルを維持す
るように工場で予め設定されており、冷凍システムの作
動条件の変化に応答して蒸発器を通る冷媒の流れを制御
するように冷凍システムの作動中に典型的なサーモスタ
テイツ膨張弁の過熱設定を変更しそれにより冷凍システ
ムの作動効率を最大化することは不可能又は非実際的で
ある。
Generally, thermostic expansion valves are adjusted or set to maintain the suction gas at a predetermined supermaturity level or setting. Superheat is a term generally defined as the temperature of the refrigerant vapor above the evaporation temperature of the refrigerant at a specified pressure of the refrigerant. In many refrigeration systems, thermostic expansion valves are preset at the factory to maintain a predetermined level of superheat and control the flow of refrigerant through the evaporator in response to changes in the refrigeration system's operating conditions. It is impossible or impractical to change the superheat setting of a typical thermostatic expansion valve during operation of the refrigeration system to thereby maximize the operating efficiency of the refrigeration system.

変化する作動条件(例えば冷凍熱負荷又は外気° 温度
の変化〉に応答して冷凍システムの作動中に過熱設定が
変更され得なかったという公知のサーモスフティック膨
張弁の欠点を克服する努力の中で、所謂電気的作動によ
る変調式膨張弁が開発された。このような電気的作動に
よる変調式膨張弁は、本願と譲受人を同じくする米国特
許第3,967.781号明細書に開示されている。こ
の電気的作動による膨張弁では、複数個のバイメタル要
素及びヒータ要素が差込まれており、ヒータ要素の付勢
によりバイメタル要素が軸線方向に膨張して、弁を間(
。ヒータ要素が消勢されると、バイメタル要素が冷却し
、軸線方向に収縮して、弁“を閉じる。この電気ヒータ
/バイメタル・アクチュ■−夕はしばしばヒート・モー
タと呼ばれている。ヒート・モータ内のヒータ要素によ
り発生される熟を制御することにより、この電気的作動
による膨張弁は、弁を通る冷媒の流れを調整するべく、
システム・パラメータ(例えば過熱)に応答して調整さ
れ得る。
In an effort to overcome the shortcomings of known thermostic expansion valves in that the superheat setting could not be changed during operation of the refrigeration system in response to changing operating conditions (e.g. changes in refrigeration heat load or outside air temperature). A so-called electrically actuated modulating expansion valve was developed in 1995. Such an electrically actuating modulating expansion valve is disclosed in U.S. Pat. In this electrically actuated expansion valve, a plurality of bimetallic elements and a heater element are inserted, and when the heater element is energized, the bimetallic element expands in the axial direction, opening the valve between (
. When the heater element is deenergized, the bimetal element cools and contracts axially, closing the valve. This electric heater/bimetal actuator is often called a heat motor. By controlling the temperature generated by the heater element in the motor, this electrically actuated expansion valve regulates the flow of refrigerant through the valve.
It can be adjusted in response to system parameters (eg, overheating).

これらの公知の電気的作動による膨張弁はそれらの意図
され1.:目的に対しては良好に作動したが、I、jや
わ1.4.□ヶ□1i(7)e −h 、E−9、アウ
ア、−・□エータを必要とするという欠点を有する。従
って、冷凍システムの要求に相応して冷媒の流れを調整
づるべく作動し得る低コストの電気的作動による膨張弁
の開発が望まれてきた。
These known electrically actuated expansion valves meet their intended purpose: 1. : It worked well for its purpose, but I, j was 1.4. It has the disadvantage that it requires □ka□1i(7)e -h, E-9, Aua, -・□eta. Accordingly, it has been desirable to develop a low cost electrically actuated expansion valve that can be operated to adjust the flow of refrigerant in response to the needs of the refrigeration system.

本発明の多くの目的及び特徴の中で特記されてよいこと
は、 冷凍システムのパラメータに応呑lノで冷凍システム膨
張弁を制御するための装置及び方法を提供すること、 弁のオン/オフ・サイクルが積分されて、冷凍システム
を通る冷媒の流れの定常的でしかも可変のg!1!Iを
可能とするように、冷凍システム・パラメータに応答し
て反復又は周期的に付勢及び消勢される低コストの直接
作動式ソレノイド弁を用いる上記装置及び方法を提供す
ること、 変調式比例内冷i流量制御弁として機能するように非変
調式電気的作動にJ、り開閉される膨張弁を用いる上記
の装置及び方法を提供すること、上記のように冷凍シス
テムの比例的流量制御システムに用いるためのソレノイ
ド弁として、低コ+1−F+ 練m−へu ! / 0
 ar & M AHm a JJ m l\%Jレノ
イド弁を提供すること、 蒸発器を通る冷媒の流れを制御する方法として、監視さ
れるパラメータと所定のパラメータとの間の差が小さい
時にも制御システムの制御が安定であるように比例的制
御及び積分器制御システムの双方を用いる制御方法を提
供すること、広い範囲の製造上の許容限度及び摩耗上の
許容限度が弁を通る冷媒の流れに著しく不利な影響を与
えることのない上記のソレノイド弁を提供すること、 広範囲の容量を右する冷凍システムに使用され得る上記
のソレノイド弁及び制御システムを提供することである
Among the many objects and features of the present invention may be noted: providing an apparatus and method for controlling a refrigeration system expansion valve in response to the parameters of the refrigeration system; turning the valve on and off; - The cycle is integrated to determine the constant yet variable g of refrigerant flow through the refrigeration system! 1! To provide the above apparatus and method using a low cost, directly actuated solenoid valve that is repetitively or periodically energized and deenergized in response to refrigeration system parameters to enable modulated proportional control. Providing the above apparatus and method using an expansion valve opened and closed by non-modulated electrical actuation to function as an internally cooled flow control valve, a proportional flow control system for a refrigeration system as described above. As a solenoid valve for use in low +1-F+ kneading m-heu! / 0
To provide a ar&M AHm a JJ ml\%Jlenoid valve as a method of controlling the flow of refrigerant through an evaporator, even when the difference between the monitored parameter and the predetermined parameter is small. To provide a control method using both proportional control and integrator control systems such that the control of The object of the present invention is to provide a solenoid valve as described above without adverse effects; and to provide a solenoid valve as described above and a control system that can be used in a wide range of capacity refrigeration systems.

筒中に述べると、本発明の装置は冷凍システムを制御す
る。冷凍システムは、入口及び出口を有する圧縮機と、
圧縮機の出口に接続された凝縮器と、凝縮器と圧縮機の
入口とに接続された蒸発器とを含んでいる。膨張弁が凝
縮器と蒸発器との間に配置されている。凝縮器は高圧液
体冷媒を蒸発器に供給する。冷媒は膨張弁を通って流れ
るにつれて膨張し、また冷媒は周囲から熱を吸収するの
で蒸発器内で蒸気にはは変換される。本発明の制御装置
は、上記の膨張弁を構成するソレノイド弁を含んでいる
。このソレノイド弁は冷媒の流れを通過させるための流
路を内部に有する弁体を含んでいる。流路の一部分を構
成する弁座が弁体内に設けられている。流路を通る冷媒
の流れを阻止す。
Specifically, the apparatus of the present invention controls a refrigeration system. The refrigeration system includes a compressor having an inlet and an outlet;
It includes a condenser connected to the outlet of the compressor and an evaporator connected to the condenser and the inlet of the compressor. An expansion valve is located between the condenser and the evaporator. The condenser supplies high pressure liquid refrigerant to the evaporator. As the refrigerant flows through the expansion valve, it expands and is converted to vapor in the evaporator as the refrigerant absorbs heat from its surroundings. The control device of the present invention includes a solenoid valve that constitutes the above-mentioned expansion valve. The solenoid valve includes a valve body having a flow path therein for passing a flow of refrigerant. A valve seat forming part of the flow path is provided within the valve body. Blocking the flow of refrigerant through the flow path.

るべく弁座と密着している閉位置と流路を通る冷媒の流
れを許すべく弁座から離れている閉位置との間を選択的
に運動可能な弁部材が設けられている。弁部材をその閉
位置からその閉位置へ運動させるため付勢されるソレノ
イド・アクチュエータが設けられている。弁は更に、弁
部材をその閉位置からその閉位置へ弾性的に偏倚させる
ためのばねを含んでいる。更に、本発明の制御装置は、
冷凍システムの一つ又はそれ以上の作動パラメータに応
答する各周期の付勢(開)時間と消勢(閉)時間との比
でソレノイド・アクチュエータを周期的又は反復的に付
勢及び消勢し、それにより冷凍システムを通る冷媒の流
れを調整するための制御手段を含んでいる。
A valve member is provided that is selectively movable between a closed position in close contact with the valve seat and a closed position away from the valve seat to permit flow of refrigerant through the flow path. A solenoid actuator is provided which is energized to move the valve member from its closed position to its closed position. The valve further includes a spring for resiliently biasing the valve member from its closed position to its closed position. Furthermore, the control device of the present invention includes:
Periodically or repeatedly energizing and deenergizing the solenoid actuator with a ratio of energizing (open) time to deenergizing (closed) time for each cycle responsive to one or more operating parameters of the refrigeration system. , thereby including control means for regulating the flow of refrigerant through the refrigeration system.

冷凍システム用の膨張弁を制御り°るための本発明の方
法は、一般的に以上に挙げた装置を用いている。本方法
は冷凍システムのパラメータを監視する過程と、このパ
ラメータに応答して信号を発生Jる過程とを含んでいる
。次いで、この信号は、冷凍システムを通る冷媒の流れ
を調整するべくこの信号に応答する各周期の間のソレノ
イド弁の付勢時間と消勢時間との比でソレノイド弁の反
復される周期的付勢及び消勢を行うために用いられる。
The method of the present invention for controlling an expansion valve for a refrigeration system employs the apparatus generally described above. The method includes monitoring a parameter of the refrigeration system and generating a signal in response to the parameter. This signal then causes repeated periodic activation of the solenoid valve at a ratio of the activation time to deactivation time of the solenoid valve during each period responsive to the signal to regulate the flow of refrigerant through the refrigeration system. Used to activate and deactivate.

本発明の他の目的及び特徴は以下の説明の中で一部はお
のずから明らかとなりまた一部は指摘されよう。
Other objects and features of the invention will be partly obvious and partly pointed out in the following description.

さて図面、特に第1図、を参照づると、冷凍システムが
全体として参照符号1を付して解図的に示されている。
Referring now to the drawings, and in particular to FIG. 1, a refrigeration system is schematically shown generally designated by the reference numeral 1.

この冷凍システムは熱ポンプ・システムであるものとし
て示されており、入口5及び化ロアを有する密封圧縮機
3を含んでいる。圧 □1縮機の化ロアは通常の四路可
逆弁9に接続されている。可逆弁9の一つの出口は、熟
ポンプ・システム1が配置されている建物の屋外に置か
れでいるコイル11に接続されている。屋外コイル11
の出口は、屋。8内に置かれた他のコイル13の入口に
接続されており、また屋外コイルから屋内コイルへのく
又はその逆の)冷媒の流れを調整するための膨張弁15
がコイル11と13との間に配置されている。屋内コイ
ルの出[1は可逆、弁9の他方の側に接続されており、
また可逆弁の中央吸込みポートは吸込み管17により圧
縮機人口5に接続されている。作動中、可逆弁9の位置
の逆転により、熱ポンプ・システムは冷却モード若1ツ
クは加熱モードで作動し得る。冷却モードでは、熱ポン
プは、屋外コイル11が凝縮器として機能し且屋内コイ
ル13が蒸発器として機能する空気調和システムとして
作動する。加熱モードでは、屋内コイルが凝縮器として
機能し且屋外コイルが蒸発器として機能するように、両
コイルを通る冷媒の流′れが逆転される。本明細書の残
りの部分を通じて、理解を容易にし且説明を簡単にする
目的で、屋外コイル11が凝縮器として機能し且屋内コ
イル13が蒸発器として機能するように熱ポンプ・シス
テム1がその冷却モードで作動しているものと前提され
ている。
The refrigeration system is shown to be a heat pump system and includes a hermetic compressor 3 having an inlet 5 and a refrigeration lower. The lower part of the compressor is connected to an ordinary four-way reversible valve 9. One outlet of the reversible valve 9 is connected to a coil 11 located outside the building in which the pump system 1 is located. outdoor coil 11
The exit is ya. an expansion valve 15 connected to the inlet of another coil 13 placed within the coil 8 and for regulating the flow of refrigerant (from the outdoor coil to the indoor coil or vice versa);
is arranged between coils 11 and 13. The indoor coil output [1 is reversible, connected to the other side of the valve 9,
The central suction port of the reversible valve is also connected to the compressor port 5 by a suction pipe 17. In operation, by reversing the position of the reversible valve 9, the heat pump system can operate in a cooling mode or a heating mode. In cooling mode, the heat pump operates as an air conditioning system with the outdoor coil 11 acting as a condenser and the indoor coil 13 acting as an evaporator. In heating mode, the flow of refrigerant through both coils is reversed so that the indoor coil acts as a condenser and the outdoor coil acts as an evaporator. Throughout the remainder of this specification, for the purpose of ease of understanding and explanation, the heat pump system 1 will be described in such a way that the outdoor coil 11 acts as a condenser and the indoor coil 13 acts as an evaporator. It is assumed that it is operating in cooling mode.

次に第2図を参照して、膨張弁15について詳細に説明
する。好ましくは、膨張弁15は低コストの直接作動ソ
レノイド・アクチュュータを用いている弁である。ソレ
ノイド弁15が付勢されている時、ソレノイド弁15が
完全に開かれており、またソレノイド弁15が消勢され
ているとき、弁を通る冷媒の全ての流れが阻止されてい
ることは理解されよう。弁15は、入口21及び出口2
3を有する流路Fを内部に有する弁体19を含んでいる
。通常のように、先端で直径の大きい管端が、それぞれ
入[」21及び出口23を構成するように、弁体19に
シール可能に取付けられている(溶接されている)。こ
れらの先端で直径の大きい管端は、例えば管端を所定の
位置に溶接することにより、弁を冷凍システム1の冷媒
管に容易に組込むことを可能にする。膨張弁ポート25
が流路の入口端と出口端との中間の流路F内に設けられ
ておリ、またこの膨張ボート25は(第2図中に示され
ているように)一般的に上方を向いた環状肩部又は弁F
j!!27により構成さねでいる。垂直流路2つが弁座
27内に同心に延びており、冷媒が流路Fから1方に弁
座へ流れるのを可能にする。斜めの流路31が膨張ボー
ト25から下流に設けられており、冷媒が膨張ボートか
ら出L123へ流れるのを可能にする。
Next, with reference to FIG. 2, the expansion valve 15 will be explained in detail. Preferably, expansion valve 15 is a valve using a low cost, direct actuating solenoid actuator. It is understood that when solenoid valve 15 is energized, solenoid valve 15 is fully open, and when solenoid valve 15 is deenergized, all flow of refrigerant through the valve is blocked. It will be. The valve 15 has an inlet 21 and an outlet 2
The valve body 19 includes a valve body 19 having a flow path F having a flow path F therein. As usual, the large diameter tube ends at the tips are sealably attached (welded) to the valve body 19 so as to define an inlet 21 and an outlet 23, respectively. These large diameter tube ends at their tips make it possible to easily integrate the valve into the refrigerant tubes of the refrigeration system 1, for example by welding the tube ends in place. Expansion valve port 25
is provided in the channel F intermediate the inlet and outlet ends of the channel, and this expansion boat 25 is oriented generally upwardly (as shown in Figure 2). Annular shoulder or valve F
j! ! It is composed of 27. Two vertical channels extend concentrically into the valve seat 27, allowing refrigerant to flow from channel F in one direction to the valve seat. A diagonal flow path 31 is provided downstream from the expansion boat 25 to allow refrigerant to flow from the expansion boat to the outlet L123.

全体として参照符号33を付して示されているように、
ソレノイド・アクチュエータが弁15に対して設けられ
ている。このソレノイド・アクチュエータは全体とし“
C参照符号35を付されている弁部材を含ノυでおり、
この弁部材は、流路Fを通る冷媒の流れを阻止するべく
弁座27と密着している開位置(第2図中に示されてい
る位置)ど流路Fを通る冷媒の流れを許すべく弁座27
から離れて軸線方向に上昇している開位置(図示され・
1 ていない位置)との間で軸線方向に移動可能である。弁
部材は、その閉位置と開位置との間を移動するにつれて
、第2図中に示されているように、行程Sを通じて軸線
方向に移動可能である。好ましくは、この行程は例えば
0.020inch(0゜5mm)の短い距離に制限さ
れており、そ゛れにより作動時の弁部材の速度を制限し
且弁開閉時の衝撃力を制限する。
As indicated generally by reference numeral 33,
A solenoid actuator is provided for valve 15. This solenoid actuator as a whole “
C includes a valve member designated by reference numeral 35;
This valve member permits the flow of refrigerant through the flow path F from the open position (shown in FIG. 2) to the open position (the position shown in FIG. Valve seat 27
The open position (as shown) is raised axially away from the
1).It is movable in the axial direction between the The valve member is axially movable through a stroke S, as shown in FIG. 2, as it moves between its closed and open positions. Preferably, this stroke is limited to a short distance, such as 0.020 inches (0.5 mm), thereby limiting the velocity of the valve member during actuation and limiting the impact forces during valve opening and closing.

弁部材35の下端には、弁部材35がその閉位置に成る
時に弁座27と密着して流路Eをシール可能に閑じる弾
性シール39が設けられている。
An elastic seal 39 is provided at the lower end of the valve member 35, which comes into close contact with the valve seat 27 to seal the flow path E when the valve member 35 is in its closed position.

勿論、弁部材35がその開位置にある時には、シール3
9は弁座から離れており、流路Fを通る冷媒の流れを許
す。
Of course, when the valve member 35 is in its open position, the seal 3
9 is away from the valve seat and allows the flow of refrigerant through the flow path F.

本発明によれば、弁座27の横甑面ベアリング面積が比
較的大きいので、弾性シール39が弁座に密着する時、
弾性弁部材の実質的な凹みが阻止されており、しかも弁
部材が弁座上に容易にシールされることは理解されよう
。加えて、弾性弁部材はその閉位置への移動時及び弁座
との密着時に弁部材″)W″撃荷1少<t?′・ 、1
1更にソレノイド・アクチュエータ33は軸線力 9向
の管41を含んでおり、その内部にソレノイド・コア4
3が固定保持されて配置されている。
According to the present invention, since the side surface bearing area of the valve seat 27 is relatively large, when the elastic seal 39 is in close contact with the valve seat,
It will be appreciated that substantial concaveness of the resilient valve member is prevented, yet the valve member is easily sealed onto the valve seat. In addition, when the elastic valve member moves to its closed position and comes into close contact with the valve seat, the valve member ″)W″ impact load 1<t? ′・ ,1
1. Furthermore, the solenoid actuator 33 includes a tube 41 with an axial force direction of 9, inside which a solenoid core 4 is inserted.
3 are fixedly held and arranged.

このコアは適当な強磁性材料からなっていることが好ま
しい。管41の下端は、参照符号44を付して示されて
いるように、外方に広がっており、この下端は弁体19
にシール可能に取付りられτおり(例えば溶接されてお
り)、それにより管を弁体に対してシールし口冷媒の漏
洩を阻止している。
Preferably, the core is made of a suitable ferromagnetic material. The lower end of the tube 41 flares outwardly, as indicated by the reference numeral 44, and this lower end extends over the valve body 19.
The tube is sealably attached (eg, welded) to the valve body, thereby sealing the tube to the valve body and preventing leakage of refrigerant.

円錐コイル状の圧縮ばね47が運動可能な弁部材35と
コア43との間に入れられており、弁部材35をコア/
1.3から離れる方向に、即し弁座27と接触する開位
置に向けて弾性的に偏倚させている。図示されているよ
うにばね47は弁部材の上端の盲孔49の中に配置され
ており、またばねの上端はコア43の底面に設けられて
いる対応する盲孔51の中に受け入れられている。弁部
材35の孔49及びコア43の孔51の直径がばね47
の最大直径よりも若干大きく、それによりばねがこれら
の孔の壁と接触せ・ずに圧縮し得ることは理解されよう
。好ましくは、圧縮コイルばね47はコア43と接触す
るその頂部に於て最小直径を右りる円錐コイルばねであ
り、ばねの変形の増大とともにばね定数が増大するばね
を構成している。
A compression spring 47 in the form of a conical coil is interposed between the movable valve member 35 and the core 43, and connects the valve member 35 to the core/core 43.
1.3 and towards an open position in which it contacts the valve seat 27. As shown, the spring 47 is disposed in a blind hole 49 in the upper end of the valve member, and the upper end of the spring is received in a corresponding blind hole 51 in the bottom surface of the core 43. There is. The diameter of the hole 49 of the valve member 35 and the hole 51 of the core 43 is the same as that of the spring 47.
It will be appreciated that the holes are slightly larger than the maximum diameter so that the springs can be compressed without coming into contact with the walls of these holes. Preferably, the compression coil spring 47 is a conical coil spring having a minimum diameter at its top in contact with the core 43, forming a spring whose spring constant increases with increasing deformation of the spring.

こうして、弁部材35がソレノイドの孔の中に完全に引
き入れられている時、ばねは最も圧縮され、弁部材に最
大の偏倚カを及ぼづ。ソレノイド・コイル53が管41
を包囲している。このソレノイド・コイルは金属板カバ
ー55により包囲されている。コイルに対する適当な電
線(図示せず)がハウジング55から延びており、それ
によりコイルの選択的付勢及び消勢を可能にしているこ
とは理解されよう。
Thus, when the valve member 35 is fully retracted into the solenoid bore, the spring is most compressed and exerts the greatest bias on the valve member. Solenoid coil 53 connects to tube 41
is surrounding. This solenoid coil is surrounded by a metal plate cover 55. It will be appreciated that suitable electrical wires (not shown) for the coils extend from the housing 55, thereby allowing selective energization and de-energization of the coils.

次に第7図を参照すると、本発明のソレノイド作動にに
る膨張装置又は弁の他の実施例が全体として参照符@1
5′を付して示されている。それぞれ第2図及び第7図
に示されている弁15及び15′を比較することにより
解るように、ソレノイド弁のこの第二′の実施例は多く
の点でこれまでに説明した弁15と構造上及び作動」−
非常に類似しており又は同一である。弁15の部分に構
造ト及び作動上対応する弁15′の部分には第2図中の
参照符号に′符号を付した参照符号が付されていること
は理解されよう。
Referring now to FIG. 7, another embodiment of the solenoid actuated expansion device or valve of the present invention is illustrated generally with reference numeral @1.
5'. As can be seen by comparing valves 15 and 15' shown in FIGS. 2 and 7, respectively, this second' embodiment of the solenoid valve differs in many respects from valve 15 previously described. Structural and operational
Very similar or identical. It will be appreciated that portions of valve 15' that correspond structurally and operatively to portions of valve 15 have been designated with reference numerals appended to the reference numerals in FIG.

弁15と弁15′どの主な相違点は入口21’及び膨張
弁ボート25′に通ずる流路29′の配置である。第2
図に示されている弁15では、流路29が入口流路Fに
ほぼ垂直に延びており、弁部材35により担持される弾
性シール39の底面と連通している。こうして、弁、1
5を通って流路[に入る冷媒の圧力による力は弁部材の
底面に直接に作用し、弁を閉位置に保つばね47の偏倚
力に抗するように作用する。更に、ソレノイド・]コイ
ル3の付勢により、弁部材35は軸線方向に弁座27か
らII!1れるように運動しそれにより冷媒が流路29
から斜め流路31に流れ更にそこから出口23に流れる
のを許す。弁部材がソレノイドの付勢に応答して軸線方
向に運動する距離により弁開口の横断面積が直接に決定
されるので、弁を通る冷媒の流量率も弁部材の行程の長
さに依存する。
The main difference between valve 15 and valve 15' is the arrangement of the inlet 21' and the passage 29' leading to the expansion valve boat 25'. Second
In the illustrated valve 15, the flow passage 29 extends substantially perpendicular to the inlet flow passage F and communicates with the bottom surface of a resilient seal 39 carried by the valve member 35. Thus, valve 1
The force due to the pressure of the refrigerant entering the flow path through 5 acts directly on the bottom surface of the valve member and acts against the biasing force of spring 47 which keeps the valve in the closed position. Further, due to the energization of the solenoid coil 3, the valve member 35 moves away from the valve seat 27 in the axial direction II! 1, thereby causing the refrigerant to flow through the flow path 29.
The water is allowed to flow from there to the diagonal flow path 31 and from there to the outlet 23. Since the distance that the valve member moves axially in response to energization of the solenoid directly determines the cross-sectional area of the valve opening, the flow rate of refrigerant through the valve also depends on the length of the stroke of the valve member.

第7図を参照すると解るように、入口21′から延びる
入口流路21′は斜め流路であり1.弁部材35′の下
端を包囲するチトンバCと連通している。冷媒がスリー
ブ41′と弁部材35′との間に自由に流れて、冷媒が
空間Sを満すことは理解されよう。こうして、チャンバ
C内の冷媒圧力はばね/17′の閉止力に反対作用をせ
ず、こうして弁部材35 ’は閉位置に確実に保たれて
いる。
As can be seen from FIG. 7, the inlet flow path 21' extending from the inlet 21' is an oblique flow path. It communicates with a chitonbage C surrounding the lower end of the valve member 35'. It will be appreciated that the refrigerant flows freely between the sleeve 41' and the valve member 35', so that the refrigerant fills the space S. Thus, the refrigerant pressure within chamber C does not counteract the closing force of spring/17', thus ensuring that valve member 35' is maintained in the closed position.

更に、出口流路25′は弁座27′とほぼ同心であり、
更に弁の出口流路への冷媒の流れを計量するための膨張
オリフィスを構成づ゛る狭いオリフィスOを内部に有す
る。弁15′のソレノイド53′の付勢と弁座27′か
ら軸線方向に離れる弁部材35′の運動とにより、弾性
シール39’の底面と弁座27′との間の弁間口の横断
面積がばとんと瞬間的にオリフィスOのwI断面積より
も遥かに大きくなることは理解されよう。こうして、弁
″′035′″K % (7) m jn @ 13’
 6 J ill〜1−・ 5.1“弁15′を通って
流れる冷媒は弁35′の行程891に拘わりなく計量オ
リフィスOを通る最大流れ条件又は絞られた流れ条件に
到達する。従って、このオリフィスを設けることにより
、弁の行程S″の長さへの弁15′を通る冷媒の流量率
の感度が実質的に減ぜられることは理解されよう。加え
てシェーディング・バンド8Bが、ソレノイド・コイル
53′が制御システム57から交流電力により付勢され
る時の弁部材351の磁気的吸引力及び作動の静粛性を
改良するために設けられている。
Furthermore, the outlet passage 25' is substantially concentric with the valve seat 27';
It further has a narrow orifice O therein which constitutes an expansion orifice for metering the flow of refrigerant into the outlet passage of the valve. Due to the energization of the solenoid 53' of the valve 15' and the movement of the valve member 35' axially away from the valve seat 27', the cross-sectional area of the valve opening between the bottom surface of the resilient seal 39' and the valve seat 27' increases. It will be understood that the wI cross-sectional area of the orifice O instantly becomes much larger than that of the orifice O. Thus, the valve ``'035''K % (7) m jn @ 13'
6 J ill ~ 1-. 5.1 "The refrigerant flowing through the valve 15' reaches the maximum flow condition or the throttled flow condition through the metering orifice O regardless of the stroke 891 of the valve 35'. Therefore, this It will be appreciated that the provision of the orifice substantially reduces the sensitivity of the refrigerant flow rate through the valve 15' to the length of the valve stroke S''. Additionally, a shading band 8B is provided to improve the magnetic attraction and quietness of operation of the valve member 351 when the solenoid coil 53' is energized with AC power from the control system 57.

本発明によれば、全体として参照符号57を付して示さ
れているように、冷凍システム1を通る冷媒の流れを調
整するためオン/オフ・ソレノイド膨張弁15又は15
’の作動を制御するため一つ又はそれ以上の冷凍システ
ム・パラメータに応答する手段が設けられている。一層
詳細には、制御手段57は、弁の付勢(1Ffl )時
間と監視されている冷凍パラメータに応答している弁の
消勢(閉)時間との比で弁15を周期的(反復的)に付
勢及び消勢し、それにより蒸発器13を出る(又は吸込
み管15を通って流れる)冷媒の温度を所定の過熱範囲
内を保つように冷凍システムを通る冷媒の流れを調整づ
−るための電力源を含んでいる。
In accordance with the present invention, an on/off solenoid expansion valve 15 or 15 is provided for regulating the flow of refrigerant through the refrigeration system 1, as indicated generally by the reference numeral 57.
Means is provided responsive to one or more refrigeration system parameters to control operation of the refrigeration system. More particularly, the control means 57 periodically (repetitively) energizes the valve 15 at a ratio of the energization (1Ffl) time of the valve to the de-energization (closing) time of the valve in response to the refrigeration parameter being monitored. ), thereby regulating the flow of refrigerant through the refrigeration system to maintain the temperature of the refrigerant exiting the evaporator 13 (or flowing through the suction pipe 15) within a predetermined superheat range. Contains a power source for power generation.

制御装@57拳よ、監視されている冷凍システム・パラ
メータを既知の値と連続的に比較づ−るべく作動づる。
The control unit operates to continuously compare monitored refrigeration system parameters to known values.

監視されているパラメータと基準又は既知の値との間の
誤差を検出づると、ソレノイド弁15に供給される出力
電圧信号が相応に変更され、それによりシステム11”
と監視されているパラメータとの間の誤差を消去する。
Upon detection of an error between the monitored parameter and a reference or known value, the output voltage signal supplied to the solenoid valve 15 is changed accordingly, thereby causing the system 11"
and the monitored parameters.

外気の温度又は圧縮器3の溜めの潤滑剤の温度のような
多くのシステム・パラメータが監視され得るが、好まし
いシステム・パラメータは蒸発器から吸込み管17へ吐
出される吸込みガスの過熱温度である。
Although many system parameters can be monitored, such as the temperature of the outside air or the temperature of the lubricant in the reservoir of the compressor 3, a preferred system parameter is the superheat temperature of the suction gas discharged from the evaporator into the suction pipe 17. .

第3図には、本発明の好ましい制御システム57の原理
的機能を示ずブロック図が示されている。
FIG. 3 shows a block diagram of a preferred control system 57 of the present invention, illustrating its functional principles.

第6図には、この制御システムの詳細回路図が示されて
いる。第6図の回路の構成要素の値は下表に示されてい
る。
FIG. 6 shows a detailed circuit diagram of this control system. The values of the components of the circuit of FIG. 6 are shown in the table below.

抵 抗 器 構成要素番号 抵抗(Ω) R1,R254,02K R3’ 4.22K R42,,21K R5,R198,25K R6,R181,96K R71,62K R9330K R10100K R1143 R12164,8K R22,R23G、19K R15,R44,R4G 2,49K R161,5K R1710K R2624,9K p R27,R2949,9K R281G、4 K R30,R31,R32,R421K R33,R3411K R38,R393,16K R41280K R’13 123 K R13’ 2.2K R146,02K [で35.R3710K R3G 3.3K R47100K R48100 R491,5K R2,R8,R21(trillpOj ) 500R
20,R24,R4(+(trimpot ) I K
R45(trilpOj ) 500 1<56 430 R51560 キヤパシタ 構成要素番号 キャパシタンス(flF) 、H61,
。2 330 ’′ 03、C40,01 C70,33 CG、C80,1 510 ダイオード 構成要素番号 型 式 %式% 構成要素番号 型 式 Q1.Q2.Q3.Q5.Q6 NPN 2N3904
演算増幅器 構成要素番号 型 式 %式% その他の構成要素 構成要素番号 説 明 型 式 %式% 以上の記載及び第3図及び第6図のブロック図及び詳細
回路図から、当業者は制御手段57の構成及び作動につ
いて理解し得るので、その説明は不必要であり、従って
省略することにする。
Resistor component number Resistance (Ω) R1, R254, 02K R3' 4.22K R42,, 21K R5, R198, 25K R6, R181, 96K R71, 62K R9330K R10100K R1143 R12164, 8K R22, R23G, 19K R15, R44, R4G 2,49K R161,5K R1710K R2624,9K p R27, R2949,9K R281G, 4 K R30, R31, R32, R421K R33, R3411K R38, R393, 16K R41280K R'13 123 K R13' 2.2K R146 ,02K [35. R3710K R3G 3.3K R47100K R48100 R491,5K R2, R8, R21 (trillpOj) 500R
20, R24, R4 (+(trimpot) I K
R45 (trilpOj) 500 1<56 430 R51560 Capacitor component number Capacitance (flF), H61,
. 2 330'' 03, C40,01 C70,33 CG, C80,1 510 Diode component number Model % Formula % Component number Model Q1. Q2. Q3. Q5. Q6 NPN 2N3904
Operational amplifier component number Type % formula % Other components Component number Explanation Model % formula % From the above description and the block diagrams and detailed circuit diagrams of FIGS. 3 and 6, those skilled in the art can understand that the control means 57 Since the structure and operation of the system can be understood, its explanation is unnecessary and will therefore be omitted.

前記゛のように、弁15又は弁15′は周期的に付勢且
消勢される。ここに用いられている“固持1的“という
用語は、制御手段57が(少な(とも圧縮1113が作
動している間)連続的に、但し第5図中に示されている
ように、一定時間の一連の連続的周期Pで作動している
ことを意味1゛る。各周期Pは蒸発器の正常時間応答(
又は時定数)よりもかなり短い時間の長さである。例え
ば、制御されているパラメータが過熱であると仮定する
。弁が聞くとき、過熱は低下し始める。典型的な蒸発器
の時間応答は、弁が全開状態に留まるならば、過熱の実
質的低下が生ずるのに約20秒が必要とされるような時
間応答である。弁は典型的に4秒以内に亙って開いてい
るので、過熱の制御は比較内情らかに行われる。蒸発器
の熱容量及び他の特性により、蒸発器は制御されるパラ
メータに対して弁の各パルスに追随するのに十分な速さ
では応動しない。
As before, valve 15 or valve 15' is periodically energized and deenergized. As used herein, the term "held constant" means that the control means 57 is continuously (at least while the compression 1113 is operating) but constantly, as shown in FIG. means operating in a series of consecutive periods P of time. Each period P is the normal time response of the evaporator (
or time constant). For example, suppose the parameter being controlled is superheating. When the valve listens, the superheat begins to drop. A typical evaporator time response is such that if the valve remains fully open, about 20 seconds are required for a substantial reduction in superheat to occur. Since the valve is typically open for less than 4 seconds, superheat control is relatively transparent. Due to the heat capacity and other characteristics of the evaporator, the evaporator does not respond quickly enough to the controlled parameter to follow each pulse of the valve.

制御手段57は、監視されている冷凍システム・パラメ
ータと所望のシステム・パラメータと選択された基準と
の比較により発生された誤差信号とに応答して各周期の
監視時に交流電流の出力を自動的に開始させ且各周期P
の間の成る時点で電流出力を選択的に終了させるトリガ
ー回路を有する。
The control means 57 automatically outputs an alternating current during each cycle of monitoring in response to the refrigeration system parameters being monitored and an error signal generated by comparing the desired system parameters to the selected reference. and each period P
and a trigger circuit for selectively terminating the current output at some point in time.

詳細には、制御手段57は上記誤差信号に応答して各周
期Pの間のソレノイド弁15の付勢時間とぞの消勢時間
との比を変更する。もし誤差信号が零(又は他の予め選
択された値)であれば、ソレノイド弁に供給される電圧
出力信号は各局ill Pの間の時点零で終了され、ソ
レノイド弁は全く付勢されないことは理解されよう。こ
うして、弁15は閉止状態に留まり、冷凍システムを通
る全ての冷媒の流れを阻止する。もし誤差信号が他の予
め選定された値であり、又はそれを超過していれば、電
圧出力信号は全周期Pの間オン状態に留まり。
In particular, the control means 57 changes the ratio of the energizing time of the solenoid valve 15 to the respective deenergizing time during each period P in response to the error signal. If the error signal is zero (or other preselected value), the voltage output signal supplied to the solenoid valve will be terminated at time zero during each station ill P, and the solenoid valve will not be energized at all. be understood. Thus, valve 15 remains closed, blocking the flow of all refrigerant through the refrigeration system. If the error signal is at or exceeds another preselected value, the voltage output signal remains on for the entire period P.

こうしてソレノイド弁は連続的に開放状態に留より、冷
凍システム1を通る冷媒の最大の流れを許す。前記のよ
うに、誤差信号の上限と下限との間で各周期Pの間の付
勢時間と消勢時間との比を比例的に変更することにより
、ディスクリートなAン/オフ動作をするソレノイド1
5が連続的可変の変調式の冷媒制御弁として機能(゛る
ことは理解されよう。
The solenoid valve thus remains open continuously, allowing maximum flow of refrigerant through the refrigeration system 1. As mentioned above, the solenoid performs discrete A/OFF operation by proportionally changing the ratio of the energization time and the de-energization time during each period P between the upper and lower limits of the error signal. 1
It will be appreciated that 5 functions as a continuously variable modulated refrigerant control valve.

吸込み管17内の冷媒の過熱がシステム・パラメータと
して用いられておりまた過熱が所定のレベル(例えば8
下ンに保たれることが望ましい用途では、ソレノイド作
動弁に対するオン時間又は付勢時間の比を約0.7に等
しくすることにより、冷媒の所望の過熱が保たれること
が第4図中に示されている。第5図には、全周期に対す
る弁15のオン(又は付勢)時間の比も約0.7である
こ ”と・が示されている。もし、例えば、周jIPが
約4わ、あ□。、ッvフイl’*151C□6オ、ッ 
;・:1は付勢)時間は約2.8秒であり、またオフ(
消勢)時間は約1.2秒である。
The superheat of the refrigerant in the suction pipe 17 is used as a system parameter and the superheat is set to a predetermined level (e.g. 8
In applications where it is desired to maintain the refrigerant at a lower temperature, the desired superheat of the refrigerant can be maintained by having a ratio of on time or energization time for the solenoid operated valve equal to about 0.7. is shown. FIG. 5 shows that the ratio of the on (or energized) time of the valve 15 to the total cycle is also about 0.7. If, for example, the period jIP is about 4, then the ., っv FI'*151C□6o, っ
;・:1 is energized) time is approximately 2.8 seconds, and off (
The deenergization time is approximately 1.2 seconds.

もし制御手段57により検出された過熱が過熱に対して
予め選択された値(例えば8°)Jス上であれば、制御
手段57は弁のオン時間を増大させることになる。もし
、他方、検出された過熟が低く過ぎれば、制御手段は相
応にオン時間を減少させ、それにより過熱を所望の予め
選定されたレベルにもたらす。
If the overheat detected by the control means 57 is above a preselected value (for example 8°) of overheat, the control means 57 will increase the on-time of the valve. If, on the other hand, the detected overheating is too low, the control means reduce the on-time accordingly, thereby bringing the overheating to the desired preselected level.

前記のように、周期Pは冷凍シスチーム1の時定数又は
時間応答に比べて比較的短い。こうして、1iIN11
1システム57は、実際上、ソレノイド弁15のオン−
オフ・ステップを番よぼ定常的作動条件に積分する。例
えば、もしオン時間と周期どの比が0.5に等しければ
、これは弁がその閉位置と全開位置どの間の中間位置に
絞られて、その全開条件に於ける流量率の約1/2の流
量率で冷媒の流れを許すことに相当する。勿論、もしオ
ン時間と周期Pとの比が零であれば、弁は閉じられてお
り、それを通る全ての冷媒の流れは阻止されており、も
し上記の比が1であれば、弁は全周期に厘つて閉位置に
留まり、冷媒は最大の流量率で弁を通って流れ4ri 
8 。
As mentioned above, the period P is relatively short compared to the time constant or time response of the frozen system 1. Thus, 1iIN11
1 system 57 actually turns the solenoid valve 15 on.
Integrate the off step to approximately steady state operating conditions. For example, if the on-time to period ratio is equal to 0.5, this means that the valve is throttled to an intermediate position between its closed and fully open positions, producing approximately 1/2 the flow rate at its fully open condition. This corresponds to allowing the refrigerant to flow at a flow rate of . Of course, if the ratio of on-time to period P is zero, then the valve is closed and all refrigerant flow through it is blocked, and if the above ratio is 1, the valve is closed. It remains in the closed position for the entire cycle, and the refrigerant flows through the valve at maximum flow rate.
8.

制御手段57の回路は第6図に示されている。The circuit of the control means 57 is shown in FIG.

第6図に示されている回路が本発明によるオン/オフ@
作のソレノイド弁15を作動させるためのただ一つの制
御回路を構成しており、任意の数の適当な制御回路が用
いられキ9ることは理解されよう。上記の制御システム
は、監視される冷凍システム・パラメータ(例えば蒸発
器人口ど出日との間の温度差)に比例して弁のA2時間
と全周期Pとの比を変更する。場合によっては第二の形
式の制御装置として、ザンプル・アンド・ホールド動作
又は積分動作の制御装置が用いられ1qる。この第二の
形式の制御装置では、制御パラメータのサンプリングが
行われ、またオン時間と周期Pとの比の有限ステップ変
化が、制御されるパラメータの近似値とAン時間/周期
比のステップ変化との間の予め定められたプログラム関
係に基づいて行われる。換肖すれば、Aン時間/周期比
のステップ変化の方向(即ち正又は負)が制御されるパ
ラメータの値の関数である。
The circuit shown in FIG. 6 is on/off according to the present invention @
It will be appreciated that the present invention constitutes a single control circuit for operating the solenoid valve 15, and that any number of suitable control circuits may be used. The control system described above changes the ratio of the valve's A2 time to the total period P in proportion to the monitored refrigeration system parameter (eg, temperature difference between evaporator temperature and rise). In some cases, a sample-and-hold or integral-action control device is used as the second type of control device. In this second type of control device, a sampling of the control parameters is carried out, and a finite step change in the ratio of the on time to the period P is determined by an approximation of the controlled parameter and a step change in the time/period ratio. This is done based on a predetermined program relationship between the two. In other words, the direction of the step change in the time/period ratio (ie, positive or negative) is a function of the value of the controlled parameter.

、次に遭8図を参照すると、更に他の制御下段が全体と
して参照符号57′を付して示されている。
Referring now to Figure 8, a further control stage is shown generally designated by the reference numeral 57'.

この制御手段では、制御手段57により発生され)−F る形式の比例出力信号が所謂積分システムと組合されて
いる。こうして、制御システム51′は比例及び積分形
式の制御システムと呼ばれ得る。しばしば、積分形式の
制御システムはりヒツト自動制御システムと呼ばれてい
る。第6図に示されているような比例制御システムはそ
の設計及び製造が比較的簡単であるが、このような比例
制御システムは、制御されるパラメータ(例えば過熱)
により発生される誤差信号が零又はほぼ零に減少されな
ければならない時には良く適()でいない。何故ならば
、制御される要素(例えば膨張装置15)が誤差信号に
応答してのみ駆動されるからである。
In this control means, a proportional output signal of the type )-F generated by the control means 57 is combined with a so-called integral system. Thus, control system 51' may be referred to as a proportional and integral type control system. Integral type control systems are often referred to as automatic control systems. Although a proportional control system such as that shown in FIG. 6 is relatively simple to design and manufacture, such a proportional control system is
It is not well suited when the error signal generated by the method must be reduced to zero or near zero. This is because the controlled element (e.g. the expansion device 15) is activated only in response to the error signal.

比例制御システムでは、装置の作動を制御するために設
定点からのある程度の誤差が通常必要とさ6 れる。勿
論、制御システムのゲインを高くすることにより誤差を
小さく覆ることができるが、反面に於て通常、制御シス
テムが不安定になり、また誤った動作をし易い。
In proportional control systems, some degree of error from the set point is usually required to control the operation of the device. Of course, the error can be minimized by increasing the gain of the control system, but on the other hand, the control system usually becomes unstable and is prone to erroneous operation.

他方、積分制御システムは、制御されるパラメータ、例
えば過熱に誤差(即ち設定点からの偏差)が存在する限
り、制御される要素を調節づるように作動づる。例えば
、ここに説明される冷凍システムでは、過熱(即ら膨張
コイル出口にitブる冷媒温度T、と膨張コイル出口に
於ける冷媒湯度T各どの間の差)が等しい時間間隔で通
常のように測定される。もし検出された誤差信号が正で
あれば(即ち温石差が設定点を越え″′cdブリ、冷媒
供給が不適当であることが示されれば)、膨張弁15の
周期が小さなインフレメン[−(例えば全周期Pの1%
)だけ増大される。次回時間間隔ののらに、制御パラメ
ータのサンプリングが再び行われ、もし誤差がまだ正で
あれば、弁の周期が更(・:、例えば、追加的に1%だ
(プ増人される1、逆に、bL負のに;差信号が検出さ
れれば、弁15が聞位買に留・11 よる周期の長さが所定の大きさく例えば1%)だ Cけ
減少され、この過程が、負の誤差信号が残留する限り続
lプられる。しかし、積分制御システムは急激な過渡現
象に対する即応性には欠けることが多い。仝休として参
照符号57′を例されており第8図に詳細に示されてい
る本発明の制御装置は比例制御法と積分制御法との組合
せである。このようにして、急激な過渡現象に即応し得
る比例制御システムの能力と、制御されるパラメータ(
過熱)の誤差を零に減少させ得る積分制御システlxの
能力とが組合されている。制御システム57′では、弁
15又は151の開度(叩ら周w3[)のAン時間の長
さ)は比例信号によるものと積分信号によるものどの和
である。
An integral control system, on the other hand, operates to adjust the controlled element as long as there is an error (ie, deviation from a set point) in the controlled parameter, such as superheat. For example, in the refrigeration system described herein, the superheat (i.e., the difference between the refrigerant temperature T at the expansion coil outlet and the refrigerant temperature T at the expansion coil outlet) is normal at equal time intervals. It is measured as follows. If the detected error signal is positive (i.e., if the temperature difference exceeds the set point, indicating that the refrigerant supply is inadequate), then the period of the expansion valve 15 is - (e.g. 1% of the total period P
) is increased by After the next time interval, the control parameters are sampled again, and if the error is still positive, the valve period is increased by an additional 1%. , conversely, if bL is negative; if a difference signal is detected, the period length due to valve 15 remains in the listening position is reduced by a predetermined value (for example, 1%), and this process is , continues as long as a negative error signal remains. However, integral control systems often lack the ability to quickly respond to sudden transient phenomena. The control system of the present invention, as shown in detail, is a combination of proportional and integral control methods.In this way, the ability of the proportional control system to quickly respond to sudden transients and the controlled parameters (
This is combined with the ability of the integral control system lx to reduce the error (overheating) to zero. In the control system 57', the opening degree of the valve 15 or 151 (the length of the A-on time of the beating circumference w3[)) is the sum of the proportional signal and the integral signal.

第8図を参照すると、制御システム57′の入力端はそ
れぞれ蒸発器Eの入口及び出口に於()る冷媒の温度を
検出する二つの温度センサT、及びT冬からなっている
。設定点と呼ばれる第三のパラメータ、例えば、Tsは
蒸発器入口に於ける冷ts温度よりも低い蒸発器出口に
於ける冷媒温度の理想的又は所望の値である(即ちT4
 Ti>。
Referring to FIG. 8, the input end of the control system 57' consists of two temperature sensors T and T which detect the temperature of the refrigerant at the inlet and outlet of the evaporator E, respectively. A third parameter called the set point, e.g. Ts is the ideal or desired value of the refrigerant temperature at the evaporator outlet that is lower than the cold ts temperature at the evaporator inlet (i.e. T4
Ti>.

制御システム57′は更に、積分器カウント■と呼ば1
する第四のパラメータを含んでおり、これは百分率で表
された弁15又は15′の開度(即ち周期Pの開時間と
全時間との比)の値と数値的に等しい。制御システム5
7′の最初の電気的付勢時に、積分器カウントlはある
値にあり、それにより弁151が最初に少なくともある
小さな開度で問いていることを保証する。周期Pの開時
間と全時間どの比の最初の餡20%が積分器カウント■
に対して典型的である。4下のbfi h<第三のパラ
メータTs (即ち加熱設定点)に対して仮定される。
The control system 57' is further referred to as an integrator count 1
, which is numerically equal to the value of the opening degree of the valve 15 or 15' (i.e. the ratio of the opening time to the total time of the period P) expressed as a percentage. control system 5
At the first electrical activation of 7', the integrator count l is at a certain value, thereby ensuring that the valve 151 is initially asking at least some small opening. The first 20% of the ratio between the open time and the total time of period P is the integrator count.■
typical for 4 below bfi h < the third parameter Ts (i.e. the heating set point).

積分器カウントr V)値は下記の関係に従って制御装
置57′により変更される。第一の場合として、もし−
r!P−−rαが設定点Tsの値4下よりも小さければ
、制御システムLl、各時間間隔T1−1分器カウント
値lからあるインクレメント(1%)差引く。第二の場
合とて、もし14−T(Lが選択されIC設定点Ts 
(例えば4゛[)よりも大きりれば、制御システム57
′は各詩間間rliitで積分器カウント値■にあるイ
ンフレメン[・(例えば1%)を加える。冷媒供給制御
の用途ぐは1時間間隔1の値は典型的に約1分である。
The integrator count rV) value is changed by the controller 57' according to the following relationship: In the first case, if −
r! If P--rα is less than the value 4 below the set point Ts, the control system L1 subtracts an increment (1%) from each time interval T1-1 divider count value l. In the second case, if 14-T(L is selected and the IC set point Ts
(For example, if it is larger than 4゛[), the control system 57
′ adds a certain inflation factor [· (for example, 1%) to the integrator count value ■ at each interval rliit. For refrigerant supply control applications, the value of hourly interval 1 is typically about 1 minute.

弁開度(即ち弁15の間又は付勢時間と周期Pの全時間
との比)への比例制御の寄与は((T各−T^) −T
s ) xGに等しいくここでGは制御システム57′
の比例増幅器部分のゲインである)。上記の式の中の温
度が華氏温度で表されており、また弁開度が全同容量の
百分率として表されている時、ゲインGの数値は冷凍シ
ステムの最適制御に対して約3である。システム57′
の比例及び積分要素が組合されている詩、開又は付勢時
間と周期Pの全長との比としC百分率で表される弁位置
は下記の式により与えられる。:開時間%−I + (
IT−?−〜Tα) T s ) XG 。
The contribution of the proportional control to the valve opening (i.e. the ratio of the duration or energization time of the valve 15 to the total time of the period P) is ((T each - T^) -T
s ) equal to xG, where G is the control system 57'
is the gain of the proportional amplifier part of ). When the temperature in the above equation is expressed in degrees Fahrenheit and the valve opening is expressed as a percentage of the total equivalent capacity, the value of gain G is approximately 3 for optimal control of the refrigeration system. . system 57'
The ratio of the opening or energizing time to the total length of the period P and the valve position expressed as a percentage is given by the equation below. :Opening time%-I + (
IT-? −~Tα)Ts)XG.

例えば、第9図を参照すると、実際過熱が約4下である
ようにシステムが作動している時、(TeP−Ti)−
−rs=o であることがわかる。こうで して、システムの比例部分により供給される信号はOで
あるが、弁15の開時間と周期Pとの比の百分率は約1
7%に留まる。これは制御システムの積分部分を表して
おり、4°濾濾過膜設定を保つ。
For example, referring to FIG. 9, when the system is operating such that the actual superheat is below about 4, (TeP-Ti)-
It can be seen that -rs=o. Thus, the signal supplied by the proportional part of the system is O, but the percentage of the ratio of the opening time of the valve 15 to the period P is approximately 1
It remains at 7%. This represents the integral part of the control system and maintains the 4° filtration membrane setting.

実際過熱が約4下に留まる限り、積分器は作動可能では
なく、■の値は17%の一定値に留まる。
In fact, as long as the superheat remains below about 4, the integrator is not operational and the value of ■ remains constant at 17%.

しかし、ムしく1各−丁良)−T8がOより−6人きく
なれば、制御システムの積分部分が弁開時間と周l!l
lPとの比にあるインクレメントを加え始め、また比例
制御がアクティブとなり、それにより蒸発器を通る冷媒
の流れを増大さじ、また過熱を減少させる。こうして、
制御システムは積分制御装置の安定性+比例制御装置の
即応性を有する。
However, if T8 becomes -6 times louder than O, the integral part of the control system will change the valve opening time and the cycle l! l
It begins to add an increment to the ratio to lP and the proportional control becomes active, thereby increasing refrigerant flow through the evaporator and decreasing superheat. thus,
The control system has the stability of an integral controller + the responsiveness of a proportional controller.

制御システム57’の回路はは第8図に詳細に示されて
おり、またそりの構成要素は下表に示されているので、
当業者は制御システム57′を製作し使用づることがで
きよう。
The circuitry of the control system 57' is shown in detail in FIG. 8, and the components of the sled are shown in the table below.
Those skilled in the art will be able to construct and use control system 57'.

6.1 抵抗器 構成要素番号 抵抗 R1’ 4.02 K R3′4.22 K R5’ lで14’ R60’ R67’ 1,5KR
6’ R58’ 1,96 K R7” (i、19 K R9’ R10’ R23’ 10.01<1で11’
 1.(32K R12’ 8.25 l( R13’ 1.58 K R16’ R70’ 348.OK R17’ 43 R18’ R19’ R20’ R47’R52’ R
G2’ 100.0K R21’ 9.IK R22’ 3.33 K R24’ R72’ 6.48 K R25’ 1.5K。
6.1 Resistor component number Resistor R1' 4.02 K R3' 4.22 K R5'14'R60'R67' 1,5KR
6'R58' 1,96 K R7" (i, 19 K R9'R10'R23'10.01<1 and 11'
1. (32K R12' 8.25 l( R13' 1.58 K R16'R70' 348.OK R17' 43 R18'R19'R20'R47'R52' R
G2' 100.0K R21' 9. IK R22' 3.33 K R24'R72' 6.48 K R25' 1.5K.

R26’ 620 R27’ R31’ R71’ R73’R74’ 4
.99 K R29’ l’E$3’ 9.09 KR30’ 1.
7/3 K R32’Fで33’ 1 、 I K R34’fで49’ R50’ R!i3’R5,5”
 R57’ R63’ 2.05 KR35’lで36
’ 21!1K R37’ R38’ 4,42 K R39’ R43’ 8.87 K R41’ R42’ IK R44’ R45’ 2,49 K R46′R51” 619K [18″ 11 (+ 、 OK R54−20,0K R5G’ 1.(12K R61’ 576 R64’ RG!i’ 2.05K R68’ 3.48 K R69’ 649.0に R4’ R8’ R15’ (T riuot> 500 R28’ (T riIllpot) 5KRGo’ 
(丁rimpot) IK キ17パシタ 17tI4成要索番号 キャパシタンス(μF) CIC2’ 330 C3’ 100 C41G5′0.22 CG’ 07″016’ 0.1 8110 09IO168 CIO’ C11’ CI2’ C14’ ICI3’
 3.3 C15’ O,,047 旬 C17’ 1 載」11購」[ U 1’ U 2’ (〕 3’ u c I CCA 324クワツド、演
算計悼器 U 5’ ICC△358 デjアル演算増幅器 () G’ ICCD4060 CMO8カウンタ U 7’ U 8’ ICI)0451G2進 U /
D Counter U 9’ DCDACO8 D/A j110’ ICCD4050 CM OS Hex 、j 7<ッファ l′ Ull’ NE 5554 F 15V D C1節器 Q 1’ Q 2’ Q 3’ 2N390G PNPトランジスタ Q 4’ 2N6028 PLIT Prog。
R26' 620 R27'R31'R71'R73'R74' 4
.. 99 K R29'l'E$3' 9.09 KR30' 1.
7/3 K R32'F 33' 1, I K R34'f 49'R50' R! i3'R5,5"
R57'R63' 2.05 36 in KR35'l
'21!1K R37'R38' 4,42 K R39'R43' 8.87 K R41'R42' IK R44'R45' 2,49 K R46'R51" 619K [18" 11 (+, OK R54-20, 0K R5G' 1. (12K R61' 576 R64'RG!i' 2.05K R68' 3.48 K R69' 649.0 to R4'R8'R15' (T riuot> 500 R28' (T riIllpot) 5KRGo'
(Trimpot) IK Ki17 Pacita 17tI4 component search number Capacitance (μF) CIC2' 330 C3' 100 C41G5'0.22 CG'07"016' 0.1 8110 09IO168 CIO'C11'CI2'C14'ICI3'
3.3 C15' O,,047 Season C17' 1 "11 Purchase" [U 1' U 2' (] 3' u c I CCA 324 Quad, Arithmetic Instrument U 5' ICC△358 Dual Arithmetic Amplifier () G' ICCD4060 CMO8 counter U 7' U 8' ICI) 0451G binary U /
D Counter U 9' DCDACO8 D/A j110' ICCD4050 CM OS Hex, j 7 < buffer l'Ull' NE 5554 F 15V DC1 node Q 1' Q 2' Q 3' 2N390G PNP transistor Q 4 '2N6028 PLIT Prog .

ユニジャンクション・ トランジスタ Q 5’ Q 6’ 2N3904 NPNt−ランジスタ D 1’ D 2’ D 3’ D 5” D 6’ 
D 7’N4001 整流ダイオード D 4’ LJM 336 2,5V基W−LD 1’
 R[ED、L ED これまでに構造を詳細に説明してきlζ弁15又は15
′は、これまでに説明した仕方で開閉を反復しても長い
使用寿命を有するので、本発明の制御システム及び方法
に従って利用されるオン/オフ動作の連続可変流れ制御
弁として使用するのに特に良く適している。運動可能な
弁部材35の開閉衝!を小さくする弁の特別な特徴のた
め、また弁座27上の弾性弁部材39の比較的大きな接
触面積のため、弁は長い使用寿命を有し、また保守を僅
かしか又は全く必要としない。
Unijunction transistor Q 5' Q 6' 2N3904 NPNt-transistor D 1' D 2' D 3' D 5'' D 6'
D 7'N4001 Rectifier diode D 4' LJM 336 2,5V base W-LD 1'
R[ED, L ED The structure has been explained in detail so far, lζ valve 15 or 15
' is particularly suited for use as an on/off continuously variable flow control valve utilized in accordance with the control system and method of the present invention because it has a long service life even when repeatedly opened and closed in the manner previously described. well suited. Opening and closing of the movable valve member 35! Because of the special features of the valve that make it small, and because of the relatively large contact area of the resilient valve member 39 on the valve seat 27, the valve has a long service life and requires little or no maintenance.

冷凍システム用の膨張弁を制御する本発明の方法は、こ
れまでに説明したようなオン/オフ動作のソレノイド弁
15どこれまでに説明したような制御システム57とを
用いている。要約すると、木兄…の方法は、圧縮器3の
入[1へ戻される吸込みガスの過熱又は蒸発器コイルの
入口と出口との間の温度差のような冷凍シスデノ、のパ
ラメータを監視する過程を含んでいる。この温度差はし
ばしば、特に低い圧力低下を有する冷凍コイル上の真の
過熱の受入れ可能な近似であると見なされている。制御
システムは次いにの冷凍システム・パラメータに応答し
て信号を発生するのに用いられており、またこの信号は
、冷凍システムを通る冷媒の流れを調整するべく (f
i号に応答する各付勢サイクルの付勢時間と周期の長さ
との比でソレノイド作動弁を周期的に付勢及び消勢させ
るのに用いられている。
The method of the present invention for controlling an expansion valve for a refrigeration system employs an on/off operating solenoid valve 15 as previously described and a control system 57 as previously described. In summary, Kinoe's method involves the process of monitoring parameters of the refrigeration system, such as the superheating of the suction gas returned to the input of the compressor 3 or the temperature difference between the inlet and outlet of the evaporator coil. Contains. This temperature difference is often considered to be an acceptable approximation of true superheating on a refrigeration coil, especially with low pressure drop. The control system is then used to generate a signal in response to the refrigeration system parameters, and the signal is used to regulate the flow of refrigerant through the refrigeration system (f
It is used to periodically energize and deenergize the solenoid operated valve at the ratio of the energization time of each energization cycle in response to the i signal to the period length.

代替的に、制御システム57′を用いてオン/オフ動作
のソレノイド弁15又は15′を制御する伯の方法は、
所定の設定点下S、例えば4丁、に冷媒の過熱を保つべ
く制御システムの積分部分を利用することを含んでいる
。蒸発器への負荷の増大に・応答して、冷媒の過熱(T
(−−TL)は増大し、こうして吊(T各−T(L>−
TsをOよりも大きくする。それにより制御システム5
7′の比例部分が制御システムの積分部分に加えられ、
こうしてAン時間/周lIPの比を増大させ、また冷媒
の流れを増大させる。実際過熟(1番−T、L)が零よ
りも小さくなる場合には、Ril illシステム57
1の比例部分はパッシブな状態に留まり、但しあるイン
クレメントが積分器カウント*rから除かれ、こうして
オン時間と周期値1〕との比を減少させ、またこうして
冷媒の流れを減少させる。
Alternatively, the method of controlling a solenoid valve 15 or 15' for on/off operation using a control system 57' includes:
It includes utilizing an integral portion of the control system to maintain the superheat of the refrigerant below a predetermined set point S, e.g. In response to an increase in the load on the evaporator, refrigerant superheating (T
(--TL) increases, thus increasing (T each -T(L>-
Make Ts larger than O. Thereby the control system 5
7' proportional part is added to the integral part of the control system,
This increases the ratio of A-hour/period lIP and also increases the refrigerant flow. If the actual overripeness (No. 1-T, L) becomes less than zero, the Ril ill system 57
The proportional part of 1 remains passive, but an increment is removed from the integrator count *r, thus reducing the ratio of the on-time to the period value 1], and thus reducing the refrigerant flow.

、 幾つかの用途では、ソレノイドが消勢されている時
に開いており、ソレノイドが付勢されている時に閉じら
れている弁を有することが有利である得ることは理解さ
れよう。
It will be appreciated that in some applications it may be advantageous to have a valve that is open when the solenoid is deenergized and closed when the solenoid is energized.

以上の説明から、本発明の他の目的が達成され、また他
の有利な結果が得られることは理解されよう。
From the foregoing description, it will be appreciated that other objects of the invention are achieved and other advantageous results obtained.

本発明の範囲内で上記のm造又は方法に種々の変更が行
われ得るので、以上に説明又は図示してきた全ての事柄
は例示であって、そねにより本発明の範囲を制限するも
のではない。
Since various modifications may be made to the structure or method described above within the scope of the present invention, all matters described or illustrated above are illustrative and are not intended to limit the scope of the present invention. do not have.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の装置及び方法に従って制御される本発
明のオン/オフ動作のソレノイド弁を用いる冷凍システ
ム、一層詳細には熱ポンプ冷凍システム、の概要図であ
る。 第2図は本発明のソレノイド制御弁の拡大された断面図
である。 第3図は第2図中に示されているソレノイド弁の作動を
制御するための制御システムのブロック “図である。 □4゜、、ッ、フイ1、い。□。8□、。。 ;・i□
勢暗時間消勢時間との比と冷媒の過熱温痩との関係を示
ずグラフである。 第5図はソレノイド弁のソレノイド・アクチユエータを
付勢するコイル電流の時間的経過を示す図である。 第6図は本発明の制御システムの電気回路図である。 第7図は本発明のソレノイド制御弁の他の実施例の拡大
した断面図である。 第8図は本発明の比例及び積分制御システムの電気回路
図である。 第9図は第6図中に示されているような比例及び積分制
御システムにより制御されるソレノイド弁の、監視され
るパラメータ、例えば過熱、の関数としての開時間と周
期Pとの比を示すグラフである。 1・・・冷凍システム、3・・・圧縮機、5・・・圧縮
機人口、7・・・圧縮機出口、9・・・可逆弁、11・
・・屋外コイル、13・・・屋内コイル、15・・・膨
張弁、17・・・吸込み管、19・・・弁体、21・・
・流路入口、23・・・流路出口、25・・・膨張弁ボ
ート、27・・・弁座、29・・・重重流路、31・・
・斜め流路、33・・・ソレノイド・アクチーlエータ
、35・・・弁部材、3つ・・・弾性シール、/11・
・・管、43・・・ソレノイド・コア、47・・・ばね
、49.51・・・臼孔、53・・・ソレノイド・コイ
ル、55・・・カバー、57・・・制御手段、「・・・
流路、0・・・Aリフイス 特 清 出 願 人 エマージン・エレクトリック・カ
ンパニー 代 理 人 弁理士 明石 昌毅 44i<Tb−rc)−、、、シン (方式)(自 発) 手続補正書 昭和59イ18月20日 1、事件の表示 昭和59年特許願第110647号2
、発明の名称 冷凍システムの制御方法及び装置 3、補正をする音 事イ1との関係 特許出願人 住 所 アメリカ合衆国ミズーリ州、セント・ルイス、
ウェスト・フロリリンt−8100 名 称 ■マージン・エレクトリック・カンパニー4、
代理人 居 所 〒104東京都中央1g新川1丁目5番19号
6、補正の対象 図面
FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigeration system, more particularly a heat pump refrigeration system, employing the on/off operating solenoid valve of the present invention, controlled in accordance with the apparatus and method of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the solenoid control valve of the present invention. Figure 3 is a block diagram of a control system for controlling the operation of the solenoid valve shown in Figure 2. ;・i□
It is a graph showing the relationship between the ratio of the darkening time to the deadening time and the overheating and cooling of the refrigerant. FIG. 5 shows the time course of the coil current energizing the solenoid actuator of the solenoid valve. FIG. 6 is an electrical circuit diagram of the control system of the present invention. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of another embodiment of the solenoid control valve of the present invention. FIG. 8 is an electrical circuit diagram of the proportional and integral control system of the present invention. FIG. 9 shows the ratio of opening time to period P as a function of the monitored parameter, e.g. superheat, of a solenoid valve controlled by a proportional and integral control system as shown in FIG. It is a graph. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Refrigeration system, 3... Compressor, 5... Compressor population, 7... Compressor outlet, 9... Reversible valve, 11...
...Outdoor coil, 13...Indoor coil, 15...Expansion valve, 17...Suction pipe, 19...Valve body, 21...
- Channel inlet, 23... Channel outlet, 25... Expansion valve boat, 27... Valve seat, 29... Heavy flow channel, 31...
・Diagonal flow path, 33... Solenoid actuator, 35... Valve member, 3... Elastic seal, /11.
... Pipe, 43 ... Solenoid core, 47 ... Spring, 49.51 ... Mortar hole, 53 ... Solenoid coil, 55 ... Cover, 57 ... Control means, ".・・・
Flow path, 0...A refurbishment Applicant Emerging Electric Company Agent Patent attorney Masaki Akashi 44i<Tb-rc)-,,, Shin (Method) (Spontaneous) Procedural amendment 1982 18/20 1, Incident Indication 1982 Patent Application No. 110647 2
, Name of the invention Relationship between refrigeration system control method and apparatus 3 and correcting sound 1 Patent applicant address St. Louis, Missouri, United States of America
West Florilin T-8100 Name ■Margin Electric Company 4,
Agent Address Address: 1-5-19-6, Shinkawa 1-chome, Chuo 1g, Tokyo 104, Subject of amendment Drawings

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)八[1及び出口を有伏る圧縮機と、圧縮機の出口
に接続された凝縮器と、前記凝縮器と前記圧縮機の入口
とに接続された蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との
間に配置された膨張弁とを含んでおり、前記凝縮器が高
圧液体冷媒を前記膨張弁に供給する冷凍システムを制御
づるための装置に於て、前記膨張弁を構成するツレ°ノ
イド弁を含^。 でおり、前記ソレノイド弁が、冷媒の流れを通過させる
ための流路を内部に有する弁体と、前記流路の一部分を
構成する弁座と、前記流路を通る冷媒の流れを阻止する
べく前記弁座と密着している閉位置と前記流路を通る冷
媒の流れを許すべく前記弁座から離れている閉位置との
間を選択的に運動可能な弁部材と、前記弁座から下流の
前記流路内に位置しており前記弁手段が開いている時に
前記弁部材がその閉位置から離れている距離に実質的に
関係なく前記流路を通る冷媒の流れを所定の流量率に絞
るための計量オリフィスと、前記弁部材をその閉位置と
その閉位置との間で運動さぜるべく付勢及び消勢される
ソレノイド・アクチュエータと、前記弁部材をその前記
位置の一つに向けて弾性的に偏倚させるためのばねと、
前記ソレノイド・アクチュエータを周期的に付勢及び消
勢しそれにより前記ソレノイド弁を通る冷媒の流れを調
整するための制御手段とを含んでいることを特徴とする
冷凍システムをi制御Jるための装置。
(1) a compressor having an outlet and an outlet; a condenser connected to the outlet of the compressor; an evaporator connected to the condenser and the inlet of the compressor; an expansion valve disposed between the evaporator and the evaporator, the apparatus for controlling a refrigeration system in which the condenser supplies high-pressure liquid refrigerant to the expansion valve; Including the tre°noid valve. The solenoid valve includes a valve body having a flow path therein for allowing a flow of refrigerant to pass therethrough, a valve seat forming a part of the flow path, and a valve seat configured to prevent the flow of refrigerant through the flow path. a valve member selectively movable between a closed position in intimate contact with the valve seat and a closed position away from the valve seat to permit flow of refrigerant through the flow path; and a valve member downstream from the valve seat. is located within said flow path of said valve means to direct the flow of refrigerant through said flow path to a predetermined flow rate substantially regardless of the distance that said valve member is from its closed position when said valve means is open. a metered orifice for throttling; a solenoid actuator energized and deenergized to move said valve member between its closed positions; and a solenoid actuator energized and deenergized to move said valve member between said closed positions. a spring for elastically biasing the
and control means for periodically energizing and deenergizing the solenoid actuator to thereby regulate the flow of refrigerant through the solenoid valve. Device.
(2)入口及び出口を有する圧縮機と、圧縮機の出口に
接続された凝縮器と、前記凝縮器と前記圧縮機の入口と
に接続された蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器との間
に配置された膨張弁とを含んでおり、前記凝縮器が高圧
液体冷媒を前記膨張弁に供給し、前記冷媒が前記膨張弁
を通って流れるにつれて膨張する冷凍システムに於て、
前記膨張弁が、冷媒の流れを通過させるための流路を内
部に有する弁体と、前記流路の一部分を構成する弁座と
、前記流路を通る冷媒の流れを阻止するべく前記弁座と
密着している開位置と前記流路を通る冷媒の流れを許づ
べく前記弁座、から離れている開位置との間を選択的に
運動可能な弁部材と、前記弁座から下流の前記流路内に
位置しており前記弁部材が開いている時に前記弁部材が
その開位置から離れている距離に実質的に関係なく前記
流路を通る冷媒の流れを所定の流量率に絞るだめの計干
オリフィスと、前記弁部材をその閉位置とその開位置ど
の間で運動させるべく付勢及び消勢されるソレノイド・
アクチュエ−タと、前記弁部材をその開位置へ向けて弾
性的に偏倚させるためのばねと、付勢時間と前記冷凍シ
ステムの一つ又はそれ以上の作動パラメータに応答して
いる周期の長さとの比で前記ソレノイド・アクチュエー
タを周期的に付勢及び消勢しそれにより前記膨張弁を通
る冷媒の流れを調整するための制御手段とを有する1 
ソレノイド作動弁であることを特徴と−する冷凍システ
ム。
(2) a compressor having an inlet and an outlet; a condenser connected to the outlet of the compressor; an evaporator connected to the condenser and the inlet of the compressor; and the condenser and the evaporator. an expansion valve disposed between the refrigeration system, wherein the condenser supplies high pressure liquid refrigerant to the expansion valve, and the refrigerant expands as it flows through the expansion valve.
The expansion valve includes a valve body having a flow path therein for allowing a flow of refrigerant to pass through, a valve seat forming a part of the flow path, and the valve seat for blocking the flow of refrigerant through the flow path. a valve member selectively movable between an open position in intimate contact with the valve seat and an open position spaced from the valve seat to permit flow of refrigerant through the flow path; located within the flow path to throttle the flow of refrigerant through the flow path to a predetermined flow rate substantially regardless of the distance the valve member is from its open position when the valve member is open; a solenoid energized and deenergized to move the valve member between its closed position and its open position;
an actuator; a spring for resiliently biasing the valve member toward its open position; and a biasing time and period length responsive to one or more operating parameters of the refrigeration system. control means for periodically energizing and deenergizing said solenoid actuator at a ratio of 1 to 1 to thereby regulate the flow of refrigerant through said expansion valve.
A refrigeration system characterized by a solenoid operated valve.
(3)入口及び出口を有する圧縮機と、圧縮機の出口に
接続された凝縮器と、前記凝縮器と前記圧縮機の入口と
に接続された蒸発器と、前記凝縮器ど前記蒸発器との間
に配置された膨張弁どを含んでおり、前記凝縮器が高圧
液体冷媒を前記膨張弁に供給し、前記冷媒が前記膨張弁
を通って流れるにつれて膨張づる冷凍システムに於て、
前記膨張弁が、冷媒の流れを通過させるための流路を内
部に有する弁体と、前記流路の一部分を構成する弁座と
、前記流路を通る冷媒の流れを阻止するべく前記弁座と
密着している閉位置と前記流路を通る冷媒の流れを許す
べく前記弁座から離れている開位置との間を選択的に運
動可能な弁部材と、前記弁部材をその閉位置とその開位
置どの間で運動させるべく付勢及び消勢されるソレノイ
ド・アクチュエータと、前記弁部材をその閉位置に向(
プて弾性的に偏倚させるためのばねと、開時間と前記弁
が前記冷凍システムの一つ又は−ぞれ以、Lのパラン 
□−タに応答している周期の長さとの比で前記ツレ5.
1 ノイド・アクチュエータを周期的に付勢及び消勢 i′
しそれにより前記膨張弁を通る冷媒の流れを調整するた
めの制御手段とを有するソレノイド作動弁であり、前記
制御手段が、前記蒸発器から吐出された冷媒の過熱を検
出するための手段と、冷凍システムの所望の作動条件を
表を設定点信号1S を発生1−るための手段と、弁開
時間と零よりも大きい周期の長さとの所定の比に一致す
る積分器hラント信号を発生するための手段とを含んで
おり、前記積分器カウント・信号発生手段が、前記過熟
を前記設定点信号と比較するための手段を有しており、
もし前記過熱と前記設定点との間の差が零よりも小さけ
れば、インクレメントが付勢時間と前記周期の長さどの
前記所定の比から斧引かれ、またもし前記過熱と前記設
定点との間、の差が零よりも大きければ、インクレメン
トが付勢時間と前記周期の長さとの前記所定の比に加え
られることを特徴とする冷凍システム。
(3) a compressor having an inlet and an outlet, a condenser connected to the outlet of the compressor, an evaporator connected to the condenser and the inlet of the compressor, and the condenser and the evaporator connected to each other; an expansion valve disposed between the refrigeration system and the refrigeration system, wherein the condenser supplies high pressure liquid refrigerant to the expansion valve, and the refrigerant expands as it flows through the expansion valve;
The expansion valve includes a valve body having a flow path therein for allowing a flow of refrigerant to pass through, a valve seat forming a part of the flow path, and the valve seat for blocking the flow of refrigerant through the flow path. a valve member selectively movable between a closed position in intimate contact with the flow path and an open position spaced from the valve seat to permit flow of refrigerant through the flow path; a solenoid actuator energized and deenergized to move the valve member between its open positions;
a spring for elastically biasing the opening time and said valve in one or more of said refrigeration systems;
□ - The ratio of the length of the period responding to the data shown in 5.
1 Periodically energize and deenergize the noid actuator i′
and control means for thereby regulating the flow of refrigerant through the expansion valve, the control means having means for detecting overheating of the refrigerant discharged from the evaporator; Means for generating a set point signal 1S representing the desired operating conditions of the refrigeration system and generating an integrator h runt signal corresponding to a predetermined ratio of the valve opening time and the period length greater than zero; and wherein the integrator count signal generating means has means for comparing the overmaturity to the set point signal;
If the difference between the superheat and the set point is less than zero, an increment is axed from the predetermined ratio of the energization time and the period length, and if the difference between the superheat and the set point is 2. A refrigeration system according to claim 1, wherein if the difference between is greater than zero, an increment is added to the predetermined ratio of the energization time and the period length.
(4)入口及び出口を有する圧縮機と、前記圧縮機の出
口に接続された凝縮器と、蒸発器とを有する冷凍システ
ム用の膨張装置に於て、ソレノイド作動弁と、前記ソレ
ノイド作動弁の作動を制御しそれにより前記蒸発器を通
る冷媒の流れを調整するだめの手段とを含んでおり、前
記ソレノイド弁が、冷媒を通過させるための流路と、冷
媒が前記蒸発器を通って自由に流れ得る開位置と冷媒の
流れが阻止されでいる開位置との間を運動可能な弁部材
と、前記弁部材をその開位置と閉位置との間で運動させ
るためのソレノイドとを有しており、前記制御手段が前
記弁の開時間と冷凍システムの一つ又はそれ以上のパラ
メータに応答している周期の時間の長さとの比で前記ソ
レノイドを周期的に付勢及び消勢しそれにより蒸発器へ
の冷媒の流れを調整し、また前記制御手段が、前記蒸発
器から吐出された冷媒の過熱を検出するための手段と、
前記蒸発器から吐出された冷媒の過熱に比例する信号を
発生するため前記過熱に応答する手段と、前記比例信号
を所定の値と比較しそれにより開時間と前記周期どの前
記比を変更づるための手段と、設定点信号を発生するた
めの手段と、零よりも大きい前記比の所定の伯に一致づ
る積分器カラン[−信号を発生ずるための手段とを含ん
でおり、前記積分器カウント信号発生手段が、前記過熱
を前記設定点信号と比較覆るための手段を有しでおり、
もし前記過熱と前記設定点との間の差が零よりも小さけ
ればインクレメントが前記比から差引かれ、またもし前
記過熱と前記設定点との間の差が零よりも大きければ、
インクレメントが前記比に加えられることを特徴とする
冷凍システム用の膨張装置。
(4) In an expansion device for a refrigeration system having a compressor having an inlet and an outlet, a condenser connected to the outlet of the compressor, and an evaporator, a solenoid-operated valve; means for controlling operation and thereby regulating the flow of refrigerant through the evaporator, the solenoid valve having a flow path for passing refrigerant and a means for controlling the flow of refrigerant through the evaporator; a valve member movable between an open position in which refrigerant can flow and an open position in which refrigerant flow is prevented; and a solenoid for moving the valve member between the open position and the closed position. and wherein the control means periodically energizes and deenergizes the solenoid in a ratio of the open time of the valve to the length of the period in response to one or more parameters of the refrigeration system. means for regulating the flow of refrigerant to the evaporator, and for the control means to detect overheating of the refrigerant discharged from the evaporator;
means responsive to the superheat for generating a signal proportional to the superheat of the refrigerant discharged from the evaporator; and means for comparing the proportional signal to a predetermined value and thereby altering the ratio of the open time and the period. means for generating a set point signal; and means for generating an integrator count corresponding to a predetermined fraction of said ratio greater than zero; the signal generating means includes means for comparing the overheating with the set point signal;
If the difference between the superheat and the set point is less than zero, an increment is subtracted from the ratio, and if the difference between the superheat and the set point is greater than zero,
An expansion device for a refrigeration system, characterized in that an increment is added to said ratio.
(5)入口及び出口を有する圧縮機と、前記圧縮機の出
口に接続された凝縮器と、前記凝縮器と前記圧縮機の入
口とに接続された蒸発機と、前記凝縮器と前記蒸発器と
の間に配置された膨張弁とを有しており、前記凝縮器が
高圧液体冷媒を前記膨張弁に供給し、前記膨張弁が開装
置と閉位置との間で選択的に作動可能なように付勢及び
消勢されるソレノイド弁であり前記弁が、付勢時間と前
記弁を通る冷媒の流れを調整するべく可変である周期の
長さとの比で反復して付勢及び消勢される冷1 凍シス
テム角の膨張弁を制御1する方法に於て、前記冷凍シス
テムのパラメータを監視する過程と、 前記パラメータに応答して信号を発生する過程と、 設定点信号を発生ずる過程と、 弁開時間と前記周期の長さとの所定の比に一致する積分
器カウント信号を発と[覆る過程と、前記パラメータを
前記設定点信号と比較し、もし前“記比例パラメータ信
号と前記設定点どの間の差が零よりも小さければ、イン
フレメンl〜を前記所定の比7fi Iら差引さ、また
もし前記パラメータ信号と前記設定点との間の差が零よ
りも大きければ、インクレメントを前記所定の比に加え
る過程とを含んでいることを特徴とづる冷凍システム用
膨張弁の制御方法。
(5) a compressor having an inlet and an outlet; a condenser connected to the outlet of the compressor; an evaporator connected to the condenser and the inlet of the compressor; and the condenser and the evaporator. an expansion valve disposed between the condenser and the expansion valve, the condenser supplying high pressure liquid refrigerant to the expansion valve, and the expansion valve being selectively operable between an open device and a closed position. a solenoid valve that is repeatedly energized and deenergized such that the valve repeatedly energizes and deenergizes in a ratio between the energization time and the period length that is variable to regulate the flow of refrigerant through the valve; A method of controlling an expansion valve of a refrigeration system angle comprising: monitoring a parameter of the refrigeration system; generating a signal in response to the parameter; and generating a set point signal. emitting an integrator count signal corresponding to a predetermined ratio of the valve opening time and the period length; and comparing the parameter with the setpoint signal, If the difference between the set points is less than zero, then the inflation factor I is subtracted from the predetermined ratio 7fi I, and if the difference between the parameter signal and the set point is greater than zero, then the inflation clement to the predetermined ratio.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1598615A3 (en) * 1997-09-29 2011-12-21 Emerson Climate Technologies, Inc. An adaptive control for a refrigeration system using pulse width modulated duty cycle scroll compressor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1598615A3 (en) * 1997-09-29 2011-12-21 Emerson Climate Technologies, Inc. An adaptive control for a refrigeration system using pulse width modulated duty cycle scroll compressor

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