JPS6251384B2 - - Google Patents
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- JPS6251384B2 JPS6251384B2 JP18638081A JP18638081A JPS6251384B2 JP S6251384 B2 JPS6251384 B2 JP S6251384B2 JP 18638081 A JP18638081 A JP 18638081A JP 18638081 A JP18638081 A JP 18638081A JP S6251384 B2 JPS6251384 B2 JP S6251384B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/21—Refrigerant outlet evaporator temperature
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Description
本発明は熱電膨張弁等の電気式膨張弁を用いた
冷凍装置もしくは空調装置において、冷凍サイク
ルを常に効率よく維持することを目的とするもの
であり、冷凍サイクルの状態を検知し、電気式膨
張弁により冷凍サイクルを安定に制御し、最適化
を図ろうとするものである。
従来より、冷凍サイクルを最適化する一手段と
して、蒸発器の温度と圧縮器の吸入部の温度との
差すなわち過熱度(スーパーヒート)を所定の値
に維持しようとする方法が採用されている。
この種の制御装置として従来、過熱度を設定値
に維持するため、その偏差の値に応じて連続的に
比例積分あるいは比例積分微分の制御を行なう方
法が考えられている。この方法は、安定した制御
状態での特性は良好であるが、一方では、冷凍サ
イクルの状態変化に対する過熱度の変化特性にお
いて、分オーダーの遅い場合や秒オーダーの速い
場合が存在し、また膨張弁の応答速度の問題もあ
り、これらの状況に対応して常に過熱度を設定値
に維持するための制御装置の構成は極めて困難と
なつている。冷凍サイクルの負荷状態の変化等、
種々の状態に対して、しばしば過熱度の制御が大
きな振動現象となり、安定な制御は実現に至つて
いない。
また従来、上記の問題点を軽減するため、過熱
度と設定値を比較し、正負2つの領域で検知し、
その符号に応じて所定時間毎もしくは符号変化時
に、膨張弁に印加する電圧を所定値だけ加減算す
るものがあつた。この方法は基本的には過熱度の
制御特性は振動状態となるが、冷凍サイクルの負
荷が大きく、冷媒流量が大きい場合には、過熱度
はほぼ設定値と等しく制御できる。しかしながら
冷凍サイクルの低負荷、すなわち冷媒流量が少な
い状況での制御は大きな振動状態となり、圧縮機
への液バツクの状況に陥りやすいものとなつた。
この低負荷における制御性を改善しようとする
と、今度は逆に通常の状態における制御上の応答
性が極めて遅いものとなり、いづれも安定性、効
率の面で難点を有していた。
本発明は、従来の難点を極力解消し、過熱度の
安定制御を図り、冷凍サイクルの効率向上により
冷凍・空調機器の効率(いわゆるEER、SEER)
の向上を達成せんとするものである。
特に本発明は、前述の従来の方法における利点
に鑑み、過熱度と設定値との差、すなわち偏差を
3つ以上の領域に区分(従来は正負の2領域)
し、かつ比例制御において行なう偏差の大きさに
応じて出力変化量を変更する方法を具備させ、早
期安定と振動幅の抑制を図つて、冷凍サイクルを
常に最適にし得る冷凍サイクル制御装置を提供す
るものである。
以下本発明の冷凍サイクル制御装置の構成を図
面に基づいて説明する。第1図は本発明に基づく
冷凍サイクル制御装置の一実施例を示す構成図で
あり、特に冷房装置に用いた場合を示している。
第1図において、1は圧縮機、2は凝縮器、3は
凝縮器2用の送風機、4は電気信号により弁開度
を調節しうる膨張弁(ここでは熱電膨張弁とす
る)、5は蒸発器、6は蒸発器5用の送風機、7
は蒸発器5の入口部に設けた温度センサ、8は圧
縮機1の吸入部に設けた温度センサ、9は温度セ
ンサ7及び8よりの温度信号を入力し、膨張弁4
に電気信号(直流電圧)を出力する制御回路であ
る。
第2図は、第1図に示す膨張弁4の内部構造を
示す構造断面図である。第2図において、41は
膨張弁4のケース、42は電気ヒータ、43,4
4はバイメタルである。バイメタル43,44は
一対となつており、プレート45により平行に保
持され、前記電気ヒータ42はバイメタル43に
設けられている。バイメタル44は雰囲気温度補
正用である。46は端子であり、制御回路9より
供給される直流電圧が接続される。47はバイメ
タル44に連結されたスピンドル、48はスピン
ドル47を上方に押し上げるバネ、49はスピン
ドルの弁座の役目をするシートである。この膨張
弁4は、電気ヒータ42に直流電圧が供給される
と、バイメタル43が加熱され、バイメタル43
の変形により、プレート45、バイメタル44を
介して、スピンドル47を下方に押し下げる。ス
ピンドル47はバネ48とバイメタル43の応力
及び冷媒の圧力によつて直流電圧の大きさに対応
した位置でバランスされ、これによつて冷媒通路
の開度が与えられて、冷媒流量を変化させるよう
になる。第2図の構造は通電閉形であり、膨張弁
4に供給する直流の印加電圧(これをVTとす
る)を高くすれば、冷媒流量(これをQとする)
を減少させ、低くすると冷媒流量Qを増大させ
る。この印加電圧VTに対する冷媒流量Qの特性
例を第3図に示す。図中、QL及びQHは、圧縮機
1を運転している場合の冷媒流量Qの範囲の最小
及び最大を示しており、また曲線が2通りあるの
は、ヒステリシス特性があるためである。
そこで第1図における構成において、圧縮機1
による冷媒の圧縮作用により冷媒が凝縮器2、膨
張弁4、蒸発器5、圧縮機1の吸入部の経路で循
環し、蒸発器5において冷房能力を出力する。こ
の冷凍サイクルの動作において、理想的には、蒸
発器5内で蒸発した冷媒が、その出口で乾燥飽和
蒸気となる時が最も効率的な運転状態となる。し
かし実際の構成上は、蒸発器5の内部及び蒸発器
5より圧縮機1の吸入部までの冷媒配管の通路抵
抗により温度降下があり、また圧縮機1が冷媒の
ガス液混合域で吸入して液圧縮するのを防止する
(アキユムレータを設けている場合は必らずしも
そうではないが)ため、冷媒ガスをわずか過熱し
て領域で動作させることが適切である。そこでこ
のような動作状態を達成するために温度センサ7
及び8の検知するそれぞれの温度の差(これを過
熱度SHとする)が常に設定値SHd(冷媒配管に
よつても異なるが例えば数deg)となるように膨
張弁4への印加電圧VTを変化し、冷媒数量を制
御するものである。
なお過熱度SHは、理想冷凍サイクルにおける
ものに対して、前述のように冷媒配管の通路抵抗
による温度降下がある等、厳密な意味での過熱度
(スーパーヒート)ではないが、ここでは、第1
図に示す温度センサ7と8によつて得られた値を
示すものとする。
次に制御回路9の構成を第4図に示す。第4図
において、10は領域判定部、11は演算処理
部、12は信号出力部であり、演算処理部11の
全部及び領域判定部10と信号出力部12の一部
をマイクロコンピユータ(以下マイコンと称す)
13で構成している。領域判定部10は、マイコ
ン13の一部の他に、抵抗14,15、差動増幅
器16、D/A変換器17、比較器18とで構成
されている。信号出力部12はマイコン13の一
部の他に、D/A変換器19、オペアンプ20、
抵抗21、トランジスタ22とで構成されてい
る。
この構成において、領域判定部10の動作を説
明すると、温度センサ7と抵抗14とから蒸発器
5の入口の温度TEに対応した電圧VEが、また温
度センサ8と抵抗15とから圧縮機1の入口の温
度TSに対応した電圧VSが得られ、それぞれ差動
増幅器16に入力される。この差動増幅器16は
電圧VSとVEの差を増幅して出力するもので、そ
の出力は過熱度SH=TS−TEに対応した値であ
る。ここで過熱度の設定値をSHdとすると、その
偏差△SHは
△SH=SH−SHd
である。今第5図のように、偏差△SHの領域A
を4領域(A1,A2,A3,A4)とし、その境界を
△SH=−2.5,0,+2.5degとする。
そこでマイコン13により、△SH=−2.5,
0,+2.5degの3通りで、それぞれSHd+△SHの
デイジタル量をD/A変換器17に入力し、その
出力SHR(=SHd+△SH)と過熱度SHを比較器
18により比較することにより、その時の過熱度
SHと設定値SHdの差、すなわち偏差△SHの領域
Aを判定する。第5図に示す4つの領域は偏差△
SH=0degを中心に正,負それぞれに対して2つ
づつの領域となつている。
次に演算処理部11の動作を説明する。演算処
理部11は、領域判定部10によつて区分された
偏差△SHの領域Aにより、信号出力部12で出
力する膨張弁4への印加電圧VTの値を決定する
ものである。
この演算処理部11は、領域Aが変化(例えば
A3からA4など)した時及び同一の領域Aで所定
時間(例えば2分間)を経過する毎に、それぞれ
の状態に対応した増減量e、すなわち印加電圧V
Tを変更するための変化量をそれまでの印加電圧
VTの値に加減算し、新たに出力すべき印加電圧
VTの値を決定する。この場合、増減量eは例え
ば第1表に示す通りである。表中の記中「AF」
は前回印加電圧VTの変更処理を行なつた時の領
域を示し、記号「AP」は今回印加電圧VTの変更
処理を行なうべく状態の領域を示し、AF≠APの
場合は、領域Aが変化した場合であり、AF=AP
は同一の領域Aで所定時間経過した場合である。
The present invention aims to maintain the refrigeration cycle efficiently at all times in a refrigeration system or air conditioner using an electric expansion valve such as a thermoelectric expansion valve. The aim is to stably control and optimize the refrigeration cycle using valves. Conventionally, one method of optimizing the refrigeration cycle has been to maintain the difference between the temperature of the evaporator and the temperature of the suction section of the compressor, or the degree of superheat, at a predetermined value. . Conventionally, as a control device of this type, a method has been considered in which, in order to maintain the degree of superheat at a set value, proportional-integral or proportional-integral-differential control is performed continuously according to the value of the deviation. This method has good characteristics under stable control conditions, but on the other hand, there are cases in which the degree of superheat changes in response to changes in the state of the refrigeration cycle, which can be slow on the order of minutes or fast on the order of seconds, and There is also the problem of the response speed of the valve, and it has become extremely difficult to configure a control device that can always maintain the degree of superheat at the set value in response to these situations. Changes in the load status of the refrigeration cycle, etc.
Controlling the degree of superheating often results in large oscillations under various conditions, and stable control has not yet been achieved. Conventionally, in order to alleviate the above problems, the degree of superheating and the set value are compared, and detection is performed in two areas, positive and negative.
There is one that adds or subtracts the voltage applied to the expansion valve by a predetermined value at predetermined time intervals or when the sign changes depending on the sign. In this method, the control characteristic of the degree of superheat is basically in an oscillating state, but if the load on the refrigeration cycle is large and the flow rate of refrigerant is large, the degree of superheat can be controlled to be approximately equal to the set value. However, when the refrigeration cycle is under low load, that is, when the refrigerant flow rate is low, control results in large vibrations, making it easy to fall into a situation where liquid backs up to the compressor.
Attempts to improve controllability under low loads result in extremely slow control response under normal conditions, both of which have drawbacks in terms of stability and efficiency. The present invention eliminates the conventional difficulties as much as possible, stably controls the degree of superheating, and improves the efficiency of the refrigeration cycle to improve the efficiency of refrigeration and air conditioning equipment (so-called EER, SEER).
The aim is to achieve improvements in In particular, the present invention divides the difference between the degree of superheating and the set value, that is, the deviation, into three or more regions (conventionally, two regions, positive and negative), in view of the advantages over the conventional method described above.
To provide a refrigeration cycle control device which can constantly optimize a refrigeration cycle by providing a method for changing the amount of change in output according to the magnitude of deviation performed in proportional control, aiming at early stabilization and suppressing vibration amplitude. It is something. The configuration of the refrigeration cycle control device of the present invention will be explained below based on the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a refrigeration cycle control device based on the present invention, and particularly shows the case where it is used in a cooling device.
In Fig. 1, 1 is a compressor, 2 is a condenser, 3 is a blower for the condenser 2, 4 is an expansion valve whose opening degree can be adjusted by an electric signal (here, it is a thermoelectric expansion valve), and 5 is a thermoelectric expansion valve. Evaporator, 6 is a blower for evaporator 5, 7
8 is a temperature sensor provided at the inlet of the evaporator 5; 9 is a temperature sensor provided at the suction section of the compressor 1; 9 inputs temperature signals from temperature sensors 7 and 8;
This is a control circuit that outputs an electrical signal (DC voltage) to the FIG. 2 is a structural sectional view showing the internal structure of the expansion valve 4 shown in FIG. In FIG. 2, 41 is a case of the expansion valve 4, 42 is an electric heater, 43, 4
4 is bimetallic. The bimetals 43 and 44 are a pair and are held in parallel by a plate 45, and the electric heater 42 is provided on the bimetal 43. The bimetal 44 is for atmospheric temperature correction. 46 is a terminal to which a DC voltage supplied from the control circuit 9 is connected. 47 is a spindle connected to the bimetal 44, 48 is a spring that pushes up the spindle 47, and 49 is a seat that serves as a valve seat for the spindle. In this expansion valve 4, when DC voltage is supplied to the electric heater 42, the bimetal 43 is heated, and the bimetal 43 is heated.
Due to this deformation, the spindle 47 is pushed down via the plate 45 and the bimetal 44. The spindle 47 is balanced at a position corresponding to the magnitude of the DC voltage by the stress of the spring 48 and the bimetal 43 and the pressure of the refrigerant, thereby giving the degree of opening of the refrigerant passage and changing the refrigerant flow rate. become. The structure shown in Fig. 2 is a closed energized type, and if the DC applied voltage supplied to the expansion valve 4 (this is set as V T ) is increased, the refrigerant flow rate (this is set as Q) is increased.
When Q is decreased, the refrigerant flow rate Q is increased. FIG. 3 shows an example of the characteristics of the refrigerant flow rate Q with respect to the applied voltage V T . In the figure, Q L and Q H indicate the minimum and maximum range of the refrigerant flow rate Q when compressor 1 is operating, and the reason there are two curves is due to the hysteresis characteristic. . Therefore, in the configuration shown in FIG.
Due to the compression action of the refrigerant, the refrigerant circulates through the condenser 2, the expansion valve 4, the evaporator 5, and the suction section of the compressor 1, and the evaporator 5 outputs cooling capacity. In the operation of this refrigeration cycle, ideally, the most efficient operating state is when the refrigerant evaporated in the evaporator 5 becomes dry saturated vapor at its outlet. However, in the actual configuration, there is a temperature drop due to passage resistance inside the evaporator 5 and the refrigerant piping from the evaporator 5 to the suction part of the compressor 1, and the compressor 1 sucks refrigerant in the gas-liquid mixing area. In order to prevent liquid compression (although this is not necessarily the case if an accumulator is provided), it is appropriate to operate the refrigerant gas in a slightly superheated region. Therefore, in order to achieve such an operating state, the temperature sensor 7
The voltage V T applied to the expansion valve 4 is set so that the difference between the temperatures detected by the expansion valve 4 and the temperature difference detected by the expansion valve 8 (this is referred to as the degree of superheating SH) is always the set value SHd (for example, several degrees, although it varies depending on the refrigerant piping). This is to change the amount of refrigerant and control the amount of refrigerant. Note that the degree of superheating SH is not the degree of superheating (superheat) in the strict sense, as there is a temperature drop due to the passage resistance of the refrigerant piping as described above, compared to that in the ideal refrigeration cycle, but here, 1
It is assumed that the values obtained by temperature sensors 7 and 8 shown in the figure are shown. Next, the configuration of the control circuit 9 is shown in FIG. In FIG. 4, 10 is an area determination section, 11 is an arithmetic processing section, and 12 is a signal output section. )
It consists of 13 parts. The area determining section 10 includes resistors 14 and 15, a differential amplifier 16, a D/A converter 17, and a comparator 18 in addition to a part of the microcomputer 13. In addition to a part of the microcomputer 13, the signal output section 12 includes a D/A converter 19, an operational amplifier 20,
It is composed of a resistor 21 and a transistor 22. In this configuration, the operation of the region determination section 10 will be explained. A voltage V E corresponding to the temperature T E at the inlet of the evaporator 5 is transmitted from the temperature sensor 7 and the resistor 14, and a voltage V E corresponding to the temperature T E at the inlet of the evaporator 5 is transmitted from the temperature sensor 8 and the resistor 15 to the compressor. A voltage VS corresponding to the inlet temperature TS of 1 is obtained and input to the differential amplifier 16, respectively. This differential amplifier 16 amplifies and outputs the difference between the voltages VS and VE, and its output has a value corresponding to the degree of superheating SH=TS-TE. Here, if the set value of the degree of superheat is SHd, the deviation △SH is △SH = SH - SHd. Now, as shown in Figure 5, the area A of deviation △SH
are defined as four areas (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ), and the boundaries thereof are assumed to be ΔSH=−2.5, 0, and +2.5 degrees. Therefore, the microcomputer 13 sets △SH=-2.5,
By inputting the digital amount of SHd + △SH to the D/A converter 17 in three ways, 0 and +2.5 degrees, and comparing the output SHR (=SHd + △SH) and the degree of superheating SH by the comparator 18. , the degree of superheating at that time
The difference between SH and the set value SHd, that is, the area A of the deviation ΔSH is determined. The four areas shown in Figure 5 are deviations △
There are two regions each for positive and negative values centered around SH=0deg. Next, the operation of the arithmetic processing section 11 will be explained. The arithmetic processing section 11 determines the value of the applied voltage V T to the expansion valve 4 to be output from the signal output section 12 based on the region A of the deviation ΔSH divided by the region determination section 10. This arithmetic processing unit 11 processes changes in area A (for example,
A 3 to A 4 , etc.) and every time a predetermined time (for example, 2 minutes) elapses in the same area A, the increase/decrease e corresponding to each state, that is, the applied voltage V
The amount of change for changing T is added or subtracted from the value of the applied voltage V T up to that point, and the value of the applied voltage V T to be newly output is determined. In this case, the increase/decrease e is as shown in Table 1, for example. "AF" in the table
indicates the area when the applied voltage V T was changed last time, and the symbol “AP” indicates the area in which the applied voltage V T was changed this time. If AF≠AP, the area A This is the case when AF=AP changes, and AF=AP
This is the case where a predetermined time has elapsed in the same area A.
【表】
増減量eを具体数値で示すと例えば下の通りで
ある。
e11=25mV
e12=50mV
e21=50mV
e22=0mV
e23=100mV
これらの数値において、偏差△SHの絶対値の
大きい領域すなわちA1,A4は、その小さな領域
すなわちA2,A3に対して、AF=AP時の増減量
eを大きな値(e12>e11)となしている。これは比
例制御で行なう、偏差の大きさに対応してその変
化量を与える方法に類似するもので、偏差△SH
が大きい程増減量eを大きくし、大きな修正動作
をして早く偏差△SH=0degとなるようにするた
めである。
またAF≠APの動作において、A1からA2また
はA4からA3の時、すなわち偏差△SHが大きい領
域から小さい領域への変化に対しては、増減量
e22=0mVとなし、逆の場合の増減量e21=50mV
と区別している。これは、偏差△SHの変化方向
が△SH=0degとなる方向であつて好ましい特性
となつているので、この時にe22=e21となせば、
逆に行き過ぎが大きくなつて過熱度SHが振動特
性に陥いることを防止するためである。
また領域AがA2からA3及びA3からA2となる場
合の増減量e23は100mVとなしている。これは、
偏差△SHがほぼ適当な値での変化であり、あえ
て修正動作を行なわないようにすることが適当で
あるが、膨張弁4の印加電圧VTと冷媒流量Qの
関係は、第3図のように、若干ヒステリシス特性
を有しており、また偏差△SH=0degを境として
今回の領域Aに対しA1,A2は加算処理A3,A4は
減算処理となるため、ここでは、その後の処理を
考慮してe23=100mVとなし、ヒステリシスに相
当する増減量を与えているものである。
上記動作により、演算処理部11は、前回変更
後の印加電圧をVTFとすると、新たな印加電圧V
Tを
VT=VTF±e(+は加算、−は減算)
として与えるものである。
次に信号出力部12は演算処理部11で与えら
れた新しい印加電圧VTの値のデイジタル信号を
D/A変換器19に入力し、その出力電圧をオペ
アンプ20、トランジスタ22を用いて、膨張弁
4に印加する。膨張弁4への印加電圧VTは、演
算処理部11で新たに加減算処理が行なわれるま
での間は、常に前回与えられた値に維持される。
以上により制御回路9の構成並びに動作を説明
したが、第4図の制御回路9を用いて、第1図の
装置を動作させた時の過熱度の偏差△SH等の特
性例を第6図に示す。第6図aは冷媒流量の少な
い低負荷条件でかつ送風機6の風量が最底の場合
の特性であり、bは標準条件でかつ送風機6の風
量が最大の場合の特性である。また過熱度の設定
値は共にSHd=4deg程度である。
なお図中、aのt0及びbのt1は、共に領域が同
一で、印加電圧VTの変更処理を行なう場合の所
定時間を示しており、t0=2分12秒、t1=2分
(それぞれ電源周波数50Hz,60Hz基準のため)と
した。
図より明らかなように安定状態での偏差△SH
の変化状況は、bの方が良く、aは±1deg程度
の振動となつている。より一定にすることが望ま
しいが、aの場合であつても、この程度の振動
は、冷凍サイクル上、問題にならず、また効率的
にもほぼ満足しえるものとなつている。
なおaにおいて、安定状態で、増減量e23のみ
で領域がA2とA3に変化(偏差△SHの符号が反
転)しているが、これはe23が第3図で示すヒス
テリシス幅よりも若干大きすぎたためであり、
e23をやや小さな値となすことが適切であろう。
またaの特性を一層向上させるには、e11につい
てもやや小さな値となすことが考えられる。しか
しながら前述のe23やe11を小さくすれば、逆にb
における応答性が悪くなることも考えられるた
め、これらを総合して、増減量eを選定すること
が望ましい。
ここで、前記の領域Aに対する増減量eの第1
表において、e23=100mVとなしているが、e23=
0mVとなすと共に、ヒステリシス相当分の増減
量をe0=100mVとし、前回の加減算処理に対し、
今回の処理が逆のときのみそれぞれの増減量eに
e0を加算するように考えても良い。この場合は、
領域Aの変化等にかかわらず、印加電圧VTを所
定値だけ変更する処理をする場合にあつても適応
可能であり、適応範囲が拡大される。
次に第7図に領域処理部10における領域区分
の数を多くした場合を示している。図において、
偏差△SH=0degを中心に1degづつ合計8つの領
域に区分する。これらの領域Aに対る増減量eの
具体例を第2表に示す。この第2表において、領
域A4及びA5は共にいわゆる不感帯領域となし、
この領域で所定時間経過しても、また他の領域よ
りこの領域に変化しても、ヒステリシス相当のe0
=100mV(A4よりA5またはA5よりA4への変化
時)を除いて、常に増減量e=0mVとなしてい
る。従つてこの不感帯領域A4,A5である限り、
印加電圧VTはヒステリシス相当分の増減量e0=
100mVの変化を除いては変更が行なわれない。
また例えばA5よりA6への変化時は20mV、A6で
所定時間経過時は15mVなどね領域変化時の増減
量を大きくすると共に、偏差の△SHの絶対値が
大きくなる程、増減量を大きくしている。また、
偏差△SHの絶対値が大きい領域から小さい領域
へ変化した場合は、その増減量eは基本的には零
としているが、偏差△SHの最も大きいA8よりA7
及びA1よりA2の場合のみ、若干増減量を与え、
応答性の向上を図るようにしている。[Table] For example, the increase/decrease amount e is shown in concrete numerical values as shown below. e 11 = 25 mV e 12 = 50 mV e 21 = 50 mV e 22 = 0 mV e 23 = 100 mV In these values, the area where the absolute value of deviation △SH is large, ie A 1 and A 4 , is the smaller area, ie A 2 , A 3 , the increase/decrease e when AF=AP is set to a large value (e 12 >e 11 ). This is similar to the method used in proportional control to give the amount of change in response to the size of the deviation, and the deviation △SH
This is to increase the increase/decrease e as the value increases, and to perform a large correction operation so that the deviation ΔSH=0deg is achieved quickly. In addition, in the operation of AF≠AP, when A 1 to A 2 or A 4 to A 3 , that is, when the deviation △SH changes from a large area to a small area, the increase/decrease is
e 22 = 0mV and no increase and decrease in the opposite case e 21 = 50mV
There is a distinction between This is a desirable characteristic since the direction of change of deviation △SH is △SH = 0deg, so if e 22 = e 21 at this time, then
On the contrary, this is to prevent the superheat degree SH from becoming oscillating due to excessive overshoot. Further, when the area A changes from A 2 to A 3 and from A 3 to A 2 , the increase/decrease e 23 is 100 mV. this is,
Since the deviation △SH changes at an approximately appropriate value, it is appropriate not to take any corrective action, but the relationship between the applied voltage V T of the expansion valve 4 and the refrigerant flow rate Q is as shown in Fig. 3. As shown in FIG . Considering the subsequent processing, e 23 is set to 100 mV, and an increase or decrease corresponding to hysteresis is given. Through the above operation, the arithmetic processing unit 11 calculates the new applied voltage V, assuming that the applied voltage after the previous change is V TF .
T is given as V T =V TF ±e (+ means addition, - means subtraction). Next, the signal output section 12 inputs the digital signal of the value of the new applied voltage V T given by the arithmetic processing section 11 to the D/A converter 19, and expands the output voltage using the operational amplifier 20 and the transistor 22. applied to valve 4. The voltage V T applied to the expansion valve 4 is always maintained at the previously applied value until the arithmetic processing section 11 performs a new addition/subtraction process. The configuration and operation of the control circuit 9 have been explained above, and FIG. 6 shows an example of the characteristics such as the deviation ΔSH in the degree of superheating when the device shown in FIG. 1 is operated using the control circuit 9 shown in FIG. 4. Shown below. FIG. 6a shows the characteristics when the refrigerant flow rate is low and the airflow rate of the blower 6 is at its lowest, and FIG. 6b shows the characteristics when the airflow rate of the blower 6 is at its maximum under standard conditions. Moreover, the set value of the degree of superheating is approximately SHd=4deg. In the figure, t 0 in a and t 1 in b both have the same area and indicate a predetermined time when changing the applied voltage V T , where t 0 = 2 minutes 12 seconds, t 1 = 2 minutes (because of the power supply frequency standards of 50Hz and 60Hz, respectively). As is clear from the figure, the deviation △SH in a stable state
Regarding the variation situation, b is better, and a is a vibration of about ±1 degree. Although it is desirable to make it more constant, even in case a, this degree of vibration does not pose a problem in terms of the refrigeration cycle, and the efficiency is almost satisfactory. In addition, in a, in a stable state, the area changes to A 2 and A 3 (the sign of the deviation △SH is reversed) only by increasing/decreasing e 23 , but this is because e 23 is smaller than the hysteresis width shown in Figure 3. This is because it was a little too big,
It would be appropriate to set e 23 to a slightly smaller value.
Furthermore, in order to further improve the characteristics of a, it is conceivable to set e 11 to a slightly smaller value. However, if the aforementioned e 23 and e 11 are made smaller, b
Since it is conceivable that the responsiveness in , the response time may deteriorate, it is desirable to select the increase/decrease e by taking these factors into consideration. Here, the first increase/decrease e for the area A is
In the table, e 23 = 100mV, but e 23 =
0mV, and the increase/decrease corresponding to the hysteresis is e 0 = 100mV, compared to the previous addition/subtraction process.
Only when the current process is reversed, each increase/decrease e
You can think of it as adding e 0 . in this case,
Regardless of changes in region A, etc., the present invention can be applied even when processing is to change the applied voltage V T by a predetermined value, and the applicable range is expanded. Next, FIG. 7 shows a case where the number of area divisions in the area processing section 10 is increased. In the figure,
It is divided into a total of 8 regions of 1 degree each around the deviation △SH=0 degree. Specific examples of increases and decreases e for these areas A are shown in Table 2. In this Table 2, both areas A 4 and A 5 are considered as so-called dead zone areas,
Even if a predetermined time elapses in this area, or even if the area changes to this area from other areas, e 0 equivalent to hysteresis will occur.
Except for = 100 mV (when changing from A 4 to A 5 or from A 5 to A 4 ), the increase/decrease e = 0 mV is always assumed. Therefore, as long as these dead zone areas A 4 and A 5 ,
The applied voltage V T is increased or decreased by the amount equivalent to hysteresis e 0 =
No changes are made except for a 100mV change. Also, for example, when changing from A 5 to A 6 , it is 20 mV, and when a predetermined time has elapsed at A 6 , it is 15 mV.In addition to increasing the increase/decrease when the area changes, the larger the absolute value of the deviation △SH, the more the increase/decrease. is increasing. Also,
When the absolute value of the deviation △SH changes from a large area to a small area, the increase/decrease e is basically zero, but A 7 is larger than A 8 where the deviation △SH is the largest.
And only in the case of A 2 than A 1 , give a slight increase or decrease,
We are trying to improve responsiveness.
【表】
この第7図に基づく領域判定部10及び演算処
理部11の動作により、過熱度SHの値をきめ細
かく検知できるため、第6図に示すものに比して
一層制御性の向上(安定性、応答性、効率)を期
待することが出来る。
なお、第7図に基づく増減量eにおいて、ヒス
テリシス相当e0=100mVをA4よりA5もしくはA5
よりA4への変化時に与えているが、他の方法と
して、前回の増減量eが零でない加減算処理よ
り、今回、前回とは逆の処理でかつ増減量eが零
でない場合にのみヒステリシス相当のe0を増減量
に加算するようにすれば、領域A4,A5では全く
印加電圧VTを変更することがない。これらの方
法は、制御性の状態に応じて決定すると良い。
次に第8図に不感帯領域を有する最も簡単な領
域区分の例を示している。この図は第7図に示す
ものを極めて簡略化したものであつて、不感帯領
域はA2である。この場合制御性は第6図に示す
ものと比して劣るが領域判定部10の構成並びに
演算処理部11の動作は一層簡単なものとなる。
なお第7図におけるヒステリシス相当の増減量e0
を与えるのは、領域A2よりA1もしくはA2よりA3
に変化した場合で、かつ前回と逆の加減算処理を
する時である。
以上本発明に基づく冷凍サイクル制御装置を図
面に示す実施例により説明したが、この実施例の
他に、以下の構成が可能である。
1 温度センサ7及び8はそれぞれ蒸発器5の入
口部より中間部までの任意の位置、蒸発器5の
出口部より圧縮機1の入口部までの任意の位置
に配置することが可能であり、それぞれの位置
における検出温度と過熱度の関係を求め、その
設定値を与えれば同様の動作が可能である。
2 制御回路9において、マイクロコンピユータ
13を主体として構成したが、他のデイジタル
集積回路や、アナログ回路を用いても構成が可
能である。
3 膨張弁4として、第2図に示すいわゆる熱電
膨張弁を用いたが、他の構成の電気式の膨張弁
であつても同種の制御が可能である。また膨張
弁4の特性として、第3図に示すように、ヒス
テリシス特性を有している場合について説明し
たが、このヒステリシス特性がほとんど無視で
きるかもしくはヒステリシスがない方がより良
く、この場合には、演算処理部11において、
ヒステリシス相当の増減量e0を与える必要がな
くなり、処理が簡素化される。
4 領域判定部10において、過熱度SHと比較
データSHRとを比較する構成において、比較
器18もしくは比較データSHRにデイフアレ
ンシヤルを与えるようにすれば、領域判定時の
誤動作を軽減でき、確実な判定が可能となる。
また、温度センサ7及び8の検知する温度信号
TE及びTSを、直接A/D変換器によりデイジ
タル信号に変換し、これらより領域の判定を行
なつても良く、コスト、性能等の面で使用対象
に応じて選定することが望ましい。
5 実施例では、過熱度SHの比較的安定してい
る状況での特性、動作について説明したが、圧
縮機1の停止時や起動直後は、膨張弁4への印
加電圧VTを所定の一定値に維持(全開を含
む)し、圧縮機1の起動後冷凍サイクルが比較
的安定する時点、すなわち圧縮機1の起動より
数分経過した時点で実施例に示す制御動作を行
なわせるか、もしくは偏差△SHが所定の値に
達するまで印加電圧VTを所定時間毎に所定値
ずつ増減した後、実施例に示す制御動作を行な
わせることにより、安定制御状態へ確実にかつ
早急に移行することが出来るものとなる。
6 第1図では冷房装置について示しているが、
この他、ヒートポンプ式冷暖房装置や冷凍装置
に適応しうることは明らかであり、いづれに対
しても機器の高効率化に寄与することが期待で
きる。
以上本発明の冷凍サイクル制御装置を詳細に説
明したが、本発明によれば、過熱度とその設定値
との差、すなわち偏差を少なくとも3つ以上の領
域で検知し、その状態に応じて膨張弁への電気信
号を所定の増減量によりきめ細かく変更するもの
であり、これにより過熱度の制御特性において、
その安定性と応答性を十分向上することができ、
冷凍サイクルを常に効率良く維持できる。また冷
凍サイクルの効率向上、特にSEERの向上が期待
できるもので、省エネルギー面で極めて優れた効
果を発揮しえるものである。[Table] The operation of the area determination section 10 and the calculation processing section 11 based on this FIG. performance, responsiveness, and efficiency). In addition, in the increase/decrease e based on Fig. 7, the hysteresis equivalent e 0 = 100mV is changed from A 4 to A 5 or A 5
Therefore, it is given when changing to A 4 , but as another method, rather than addition/subtraction processing where the previous increase/decrease e is not zero, this time, it is equivalent to hysteresis only when the process is the opposite of the previous one and the increase/decrease e is not zero. If e 0 is added to the increase/decrease, the applied voltage V T will not be changed at all in the areas A 4 and A 5 . These methods are preferably determined depending on the state of controllability. Next, FIG. 8 shows an example of the simplest area division having a dead zone area. This figure is a highly simplified version of the one shown in FIG. 7, and the dead zone area is A2 . In this case, the controllability is inferior to that shown in FIG. 6, but the configuration of the region determining section 10 and the operation of the arithmetic processing section 11 are simpler.
In addition, the increase/decrease amount e 0 corresponding to hysteresis in Fig. 7
is given by A 1 from A 2 or A 3 from A 2
, and it is time to perform addition/subtraction processing that is the opposite of the previous one. Although the refrigeration cycle control device based on the present invention has been described above using the embodiment shown in the drawings, the following configurations are possible in addition to this embodiment. 1. Temperature sensors 7 and 8 can be placed at any position from the inlet of the evaporator 5 to the middle part, and at any position from the outlet of the evaporator 5 to the inlet of the compressor 1, A similar operation is possible by determining the relationship between the detected temperature and the degree of superheating at each position and providing the set value. 2. Although the control circuit 9 is configured mainly using the microcomputer 13, it can also be configured using other digital integrated circuits or analog circuits. 3. Although a so-called thermoelectric expansion valve shown in FIG. 2 was used as the expansion valve 4, the same type of control is possible with an electric expansion valve having another configuration. In addition, as a characteristic of the expansion valve 4, as shown in FIG. 3, we have explained the case where it has a hysteresis characteristic, but it is better if this hysteresis characteristic can be almost ignored or there is no hysteresis, and in this case, , in the arithmetic processing section 11,
There is no need to provide an increase/decrease amount e 0 corresponding to hysteresis, which simplifies the process. 4 In the configuration in which the degree of superheating SH and the comparison data SHR are compared in the region determination section 10, if a differential is given to the comparator 18 or the comparison data SHR, malfunctions at the time of region determination can be reduced and ensured. This makes it possible to make accurate judgments.
In addition, temperature signals detected by temperature sensors 7 and 8
The TE and TS may be directly converted into digital signals by an A/D converter, and the area may be determined from these signals, and it is desirable to select them depending on the intended use in terms of cost, performance, etc. 5 In the embodiment, the characteristics and operation were explained in a situation where the degree of superheat SH is relatively stable. However, when the compressor 1 is stopped or immediately after starting, the voltage V T applied to the expansion valve 4 is kept at a predetermined constant value. (including full opening) and perform the control operation shown in the example at the time when the refrigeration cycle becomes relatively stable after the start of the compressor 1, that is, several minutes after the start of the compressor 1, or After increasing or decreasing the applied voltage V T by a predetermined value at predetermined intervals until the deviation △SH reaches a predetermined value, the control operation shown in the embodiment is performed to reliably and quickly shift to a stable control state. becomes possible. 6 Although Figure 1 shows the cooling system,
In addition, it is clear that it can be applied to heat pump type air-conditioning equipment and refrigeration equipment, and it can be expected to contribute to increasing the efficiency of equipment for both. The refrigeration cycle control device of the present invention has been described above in detail.According to the present invention, the difference between the degree of superheat and its set value, that is, the deviation, is detected in at least three or more regions, and expansion is performed according to the state. The electric signal to the valve is finely changed by increasing or decreasing the predetermined amount, and this changes the control characteristics of the degree of superheat.
Its stability and responsiveness can be sufficiently improved,
The refrigeration cycle can be maintained efficiently at all times. It is also expected to improve the efficiency of the refrigeration cycle, especially SEER, and can be extremely effective in terms of energy conservation.
第1図は本発明に基づく冷凍サイクル制御装置
の一実施例の構成図、第2図は第1図における膨
張弁の一例を示す構造断面図、第3図は第2図に
示す膨張弁の特性図、第4図は第1図における制
御回路の構成図、第5図は領域判定部の検知する
領域区分の説明図、第6図a及びbは第1図〜第
5図に示す実施例による動作説明図、第7図及び
第8図はそれぞれ領域判定部の検知する領域区分
の他の実施例の説明図である。
1…圧縮機、2…凝縮器、4…膨張弁、5…蒸
発器、7…第1の温度センサ、8…第2の温度セ
ンサ、9…制御回路、10…領域判定部、11…
演算処理部、12…信号出力部、13…マイクロ
コンピユータ。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a refrigeration cycle control device based on the present invention, FIG. 2 is a structural sectional view showing an example of the expansion valve in FIG. 1, and FIG. 3 is a structural diagram of an example of the expansion valve shown in FIG. Characteristics diagram, FIG. 4 is a configuration diagram of the control circuit in FIG. 1, FIG. 5 is an explanatory diagram of the area classification detected by the area determination section, and FIGS. 6 a and b are the implementations shown in FIGS. 1 to 5. FIGS. 7 and 8 are explanatory diagrams of other embodiments of the area classification detected by the area determining section, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Compressor, 2... Condenser, 4... Expansion valve, 5... Evaporator, 7... First temperature sensor, 8... Second temperature sensor, 9... Control circuit, 10... Area determining unit, 11...
Arithmetic processing unit, 12... signal output unit, 13... microcomputer.
Claims (1)
弁と、蒸発器の入口ないし中間部に設けた第1の
温度センサと、前記蒸発器の出口ないし圧縮機の
吸入部に設けた第2の温度センサと、前記第1お
よび第2の温度センサよりの温度信号を入力し、
前記膨張弁へ電気信号を発する制御回路とより成
り、前記制御回路は、前記2つの温度信号の差と
その設定値を比較し、その偏差を少なくとも3つ
以上の領域に区分する領域判定部と、前記領域判
定部で得られた領域が変化した時、もしくは同一
の領域で所定時間経過する毎に、それぞれの状態
に対応した所定の増減量を加減算し、前記膨張弁
へ発する電気信号の値を決定する演算処理部と、
前記演算処理部より与えられた電気信号を前記膨
張弁へ出力する信号出力部とを具備した冷凍サイ
クル制御装置。 2 膨張弁を、制御回路の発する電気信号が給電
される電気ヒータと、前記電気ヒータの発熱によ
り変形するバイメタルと、前記バイメタルの変形
により冷媒通路の開度を変化させるスピンドルと
を主体として構成した特許請求の範囲第1項記載
の冷凍サイクル制御装置。[Scope of Claims] 1. An expansion valve whose throttle amount can be adjusted by an electric signal, a first temperature sensor provided at the inlet or intermediate portion of the evaporator, and at the outlet of the evaporator or the suction portion of the compressor. inputting temperature signals from the provided second temperature sensor and the first and second temperature sensors;
a control circuit that issues an electric signal to the expansion valve; the control circuit includes a region determining section that compares the difference between the two temperature signals and a set value thereof, and classifies the deviation into at least three or more regions; , when the area obtained by the area determining section changes, or every time a predetermined period of time elapses in the same area, add or subtract a predetermined increase or decrease corresponding to each state, and add or subtract the value of the electric signal sent to the expansion valve. an arithmetic processing unit that determines
A refrigeration cycle control device comprising: a signal output section that outputs an electric signal given by the arithmetic processing section to the expansion valve. 2. The expansion valve mainly includes an electric heater to which an electric signal generated by a control circuit is supplied, a bimetal that deforms due to the heat generated by the electric heater, and a spindle that changes the opening degree of the refrigerant passage by deforming the bimetal. A refrigeration cycle control device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18638081A JPS5888554A (en) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | Controller for refrigerating cycle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18638081A JPS5888554A (en) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | Controller for refrigerating cycle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5888554A JPS5888554A (en) | 1983-05-26 |
JPS6251384B2 true JPS6251384B2 (en) | 1987-10-29 |
Family
ID=16187369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18638081A Granted JPS5888554A (en) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | Controller for refrigerating cycle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5888554A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60251349A (en) * | 1984-05-25 | 1985-12-12 | ダイキン工業株式会社 | Refrigerator |
JPS6382167U (en) * | 1986-11-18 | 1988-05-30 |
-
1981
- 1981-11-19 JP JP18638081A patent/JPS5888554A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5888554A (en) | 1983-05-26 |
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