JPS6213589B2 - - Google Patents

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JPS6213589B2
JPS6213589B2 JP54121140A JP12114079A JPS6213589B2 JP S6213589 B2 JPS6213589 B2 JP S6213589B2 JP 54121140 A JP54121140 A JP 54121140A JP 12114079 A JP12114079 A JP 12114079A JP S6213589 B2 JPS6213589 B2 JP S6213589B2
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JP
Japan
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degree
expansion valve
temperature sensor
evaporator
superheat
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JP54121140A
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English (en)
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JPS5644569A (en
Inventor
Hiroshi Fujeda
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍サイクルに用いられる冷媒流量制
御装置に関し、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。
冷凍サイクルは、例えば第1図に示すように、
圧縮機1、凝縮器2、膨張弁3、蒸発器4で構成
され、膨張弁3は、蒸発器4の入口部及び出口部
にそれぞれ設けた冷媒温度を電気信号に変換する
第1及び第2の温度センサ5A,5Bの電気信号
の差に応じて膨張弁3の弁開度を制御する信号を
出力する制御回路により、その弁開度が制御さ
れ、蒸発器4出口部の過熱度を一定に保つように
している。膨張弁3としては、例えば第2図に示
す構造を持つている。すなわち弁枠3A内に弁3
B、弁座3C、入口ポート3D、出口ポート3E
を有し、各ポートには流入管3F、流出管3Fが
連設される。弁駆動部は、ケース3H内にあつ
て、バイメタル3i、バイメタル3iを変形させ
るための電気ヒータ3j、スプリング3kから構
成される。3L,3Mは電気ヒータ3j給電用電
線接続端子である。
このようなものにあつては、蒸発器入口温度
T1と出口温度T2との差(T2−T1)は過熱度SHに
は等しくなく、過熱度SHは SH=(T2−T1)+△T で表わせるから、過熱度を一定にするためには、
△Tの補正が必要である。然るにこの△Tの値は
入口温度、蒸発器の圧力損失に応じて変化するの
で、SHを一定に保つには(T2−T1)を変更する
必要があるが、従来の制御装置では、(T2−T1
のみで制御するから、過熱度を一定に保てない。
また従来の制御装置は(T2−T1)に比例した信号
のみによつて膨張弁の弁開度を制御するいわゆる
比例制御のみであるためいわゆる残留偏差が生
じ、この残留偏差が冷凍サイクルの負荷条件の変
化により変化してしまうため、過熱度SHをあら
ゆる負荷条件に対して一定に保つことはできなか
つた。
本発明は上記従来例の欠点を解消し、過熱度を
常に一定に保つ冷媒流量制御装置を提供するもの
である。以下本発明の一実施例につき説明する。
第3図は本発明の一実施例の冷媒流量制御装置
を用いた冷凍サイクル図である。第1図と同一符
号は同一物を示す。蒸発器4の入口部に設けた温
度センサ5Aを本実施例では、蒸発器4の配管の
最終列手前のu字部すなわち、蒸発器4の入口で
はなく中間部に設ける。この部分では冷媒は完全
に気化しほぼ飽和蒸気となつている。従がつて、
この部分の冷媒温度T3と、蒸発器4の出口温度
T2との差(T2−T3)はほぼ過熱度SHに等しくな
る。制御回路7は、それぞれの温度T2,T3が変
換された電気信号V2,V3の差(V2−V3)を比例倍
した電気信号K(V2−V3)と、(V2−V3)を積分し
た電気信号、∫(V2−V3)dt/Tとの和によつ
て膨張弁3の弁開度を制御する。制御回路7の具
体回路としては、例えば第4図のような回路があ
る。
第4図は冷凍サイクルをルームエアコンに応用
した場合の回路図である。8は商用電源、9はオ
ンオフスイツチ、10は利用側送風フアンモー
タ、11はルームサーモスタツト、12は圧縮機
モータ、13は熱源側送風フアンモータである。
制御回路7は、以下に述べる構成をもち、ルーム
サーモスタツト11がオンして、圧縮機1が運転
する場合にのみ通電される。制御回路7は、電源
7A,過熱度調節器7B、比例積分器7C、駆動
回路7D、タイマ7Eより構成されている。電源
7Aはサーモスタツト11がオンしている時のみ
給電される7A1なるトランス、トランス7A1
の二次電圧を整流平滑して正負の直流電圧を得る
ための7A2,7A3なるダイオード7A4,7
A5なるコンデンサで構成する。これによつて得
た直流電源は以下の回路の直流電源となる。過熱
度調整器7Bは、抵抗7B1で構成され、第1の
温度センサとしてのサーミスタ5A、第2のそれ
のサーミスタ5Bとの直列回路を構成する。図に
示すVTは電圧であつて、抵抗7B1は過熱度SH
に相当する抵抗をもつ。この構成で、実際の過熱
度と所定の過熱度との差が電圧VT信号に変換さ
れる。もしも、T2−T3がSHに等しければVT
ゼロVとなり、T2−T3>SHなら、実際の過熱度
SH′が所定の過熱度よりも大なることを示し、こ
のときはVTは+VX(V)と正電圧になり、逆の
場合はVTは−VX′(V)と負の電圧となる。す
なわちVTは(T2−T3)に比例した電圧となる。
比例積分器7Cは、抵抗7C1、コンデンサ7C
2、抵抗7C3、オペアンプ7C4で構成され、
その出力Voは Vo=−K(VT+1/T∫VTdt) となる。ここで、 K=RC3/RC1 T=RC3・CC2C1:抵抗7C1の抵抗値 RC2:抵抗7C3の抵抗値 CC2:コンデンサ7C2の容量 すなわち、比例積分器7Cは、入力を比例倍す
る比例器と、入力を積分する積分器との両方の機
能を有するとともに、各々の出力の和を出力する
ものである。駆動回路7Dは、比例積分器7C出
力をその反転入力とし、後述するトランジスタの
コレクタ電圧を非反転入力とする7D1なるオペ
アンプ、オペアンプ7D1の出力例に設けた逆流
防止ダイオード7D2、限流用抵抗7D3、トラ
ンジスタ7D4により構成され、トランジスタ7
D4のコレクタは電気ヒータ3jに接続されてい
る。
もしも(T2−T3)が抵抗7B1で与えられる過
熱度SHよりも低くなると、すなわち冷媒の過熱
度SH′がSH′<SHなら、VTが低下する。極端な
場合T2=T3なら、RTB=RTA(RTA:サーミス
タ5Aの抵抗値、RTB:サーミスタ5Bの抵抗
値)となり、VTがゼロより小さく、すなわち負
電圧となる。この負電圧は、比例積分器7Cによ
り比例積分され、オペアンプ7C4の出力電圧が
高くなる。駆動回路7Dは、オプアンプ7C4出
力電圧とトランジスタ7D4のコレクタ電圧が等
しくなるよう動作し、トランジスタ7D4のコレ
クタ電圧が高くなる。これにより、電気ヒータ3
j両端の印加電圧が減じ、その加熱量が減り、バ
イメタル3iの変化量が減じ、ために弁開度が減
じ冷媒流量が減じ、過熱度SH′が増す。逆に、冷
媒の過熱度が所定の過熱度SHよりも大となる
と、VTが上昇し、オペアンプ7C4出下が低下
し、トランジスタ7D4のコレクタ電圧が低下
し、電気ヒータ3jの印加電圧が増し、弁開度が
増し、冷媒流量が増し、過熱度が減ずる。
以上のようにして、冷媒の過熱度を一定に保つ
よう制御装置が動作する。すなわち、蒸発器4の
入口温度ではなく中間温度を第1の温度センサで
検出するため、常に正確な冷媒の過熱度を測定で
きるので、何ら補正を施す必要がない。また所定
の過熱度と実際の冷媒の過熱度の差を積分して、
弁開度を制御するので、残留誤差がなく、常に過
熱度を所定の過熱度に制御できる。
タイマ7Eは、長時間圧縮機1が停止した後に
再び運転する場合に必要なタイマである。このよ
うな場合、蒸発器4の温度はほぼ均一となつてい
て、T3=T2であるため、この状態で、スイツチ
9をオンし、ルームサーモ11がオンすると、V
Tは負電圧となり、弁を閉じる方向へ制御装置は
動作してしまう。このような起動を行なうと、そ
の積分作用ともあいまつて弁が全閉となつてしま
うことがある。このようなことを避けるため、タ
イマ7Eにより一定時間トランジスタ7D4をオ
ンさせて、膨張弁3の弁開度を全開とすればよ
い。タイマ7Eは、抵抗7E1,7E3,7E
4、コンデンサ7E2、オペアンプ7E5によつ
て構成されるアナログ充電型タイマである。オペ
アンプ7E5の出力は逆流防止ダイオード7E6
を介して、抵抗7D3を経て、トランジスタ7D
4をドライブする一方、リレー7E7をドライブ
して、コンデンサ7C2両端をシヨートして積分
動作を禁止している。ダイオード7E8はコンデ
ンサ7E2の急速放電用である。このタイマ7E
により、起動時の上述した問題を解決でき、また
この一定時間内は、積分器の積分動作が禁止され
ているため、いわゆる積分飽和圧の問題を解決で
きる。すなわち、この一定時間内に積分動作が禁
止されないと、温度センサ5A,5Bで検出する
温度がほぼ同一であるため、VT<Oとなり、オ
ペアンプ7C4の出力は、その積分動作により
徐々に正方向に増大していき、そのコンデンサ7
C2は、オペアンプ7C4の出力端より充電さ
れ、ほぼ電源電圧、すなわち通常の制御状態で得
られるコンデンサ電圧よりはるかに大なる電圧ま
で充電される。タイマ7Eによる一定時間が経過
した時点では、温度センサ5A,5Bで検出する
温度差と設定温度差との差、すなわち偏差は比較
的小となつているが、オペアンプ7C4の出力は
積分器が飽和状態まで充電されているため、最大
となつているので電気ヒータ3Jへの通電量はゼ
ロとなり、全閉方向へ急激に動作する。このた
め、過大なオーバシユートが発生し、制御性能を
悪化させる。上述したように、タイマ7Eにより
一定時間内の積分動作を禁止すれば、コンデンサ
7C2の充電電荷はゼロであり、一定時間経過後
は、偏差に応じて積分動作が開始するため、積分
動作を禁止しない場合よりもスムーズなフイード
バツク制御への移行ができ、過大なオーバシユー
トも発生することなく、速かに偏差を実質的にゼ
ロにできる。
以上の説明では、膨張弁として、電気ヒータと
バイメタルより成る弁駆動部をもつものを使用し
たが、他の膨張弁、例えば、弁駆動部に比例電磁
弁、コンデンサモータ、DCモータ等を用いたも
のであつてもよく、すなわち電気信号に応じてそ
の弁開度が調節可能な機構を具備する膨張弁であ
るならどのようなものであつてもよいことは、上
述の説明から明白である。
以上詳述したように本発明によれば、圧縮機起
動後一定時間は膨張弁の弁開度を全開にするタイ
マにより積分器の積分動作を禁止しているので、
いわゆる積分飽和圧によつて生ずる諸々の問題を
解決でき、この一定時間経過後積分動作の禁止が
解除されて、フイードバツク制御にはいつたとき
にその時点その偏差が初期値となるのでスムーズ
にフイードバツク制御に移行でき速かに偏差をゼ
ロにできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は冷凍サイクル概略図、第2図は膨張弁
の一例の断面図、第3図は本発明の一実施例にお
ける冷媒流量制御装置を具備した冷凍サイクル
図、第4図は同冷媒流量制御装置の制御回路図で
ある。 3……膨張弁、5A……第1の温度センサ、5
B……第2の温度センサ、7……制御回路、7B
……過熱度調整器、7C……比例積分器、7D…
…駆動回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電気信号によつてその弁開度が調節可能な機
    構を具備する膨張弁と、蒸発器の中間に設けられ
    冷媒温度を電気信号に変換する第1の温度センサ
    と、蒸発器出口部に設けられた同第2の温度セン
    サと、前記第1の温度センサと第2の温度センサ
    の各電気信号の差が設定過熱度に等しくなるよう
    に前記膨張弁の弁開度を制御する制御回路を備
    え、前記制御回路は比例器と、積分器と、圧縮機
    起動後一定時間前記膨張弁を全開にするととも
    に、前記積分器の積分動作を禁止するタイマとを
    備えた冷媒流量制御装置。
JP12114079A 1979-09-19 1979-09-19 Refrigerant flow rate controller Granted JPS5644569A (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0516216Y2 (ja) * 1987-09-25 1993-04-28

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