JPS6336436B2 - - Google Patents
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- JPS6336436B2 JPS6336436B2 JP53054363A JP5436378A JPS6336436B2 JP S6336436 B2 JPS6336436 B2 JP S6336436B2 JP 53054363 A JP53054363 A JP 53054363A JP 5436378 A JP5436378 A JP 5436378A JP S6336436 B2 JPS6336436 B2 JP S6336436B2
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Description
本発明は圧縮機容量を変える装置として調整可
能な容量制御装置を有する圧縮機を調整するため
の制御装置及び制御方法に関する。 大容量空気調節装置は圧縮機の入口に案内羽根
を有する遠心圧縮機を用いていた。これらの羽根
は吸入気体の方向（すなわち渦巻）を調整し、羽
根位置の関数である圧力降下を発生するために調
整可能である。しばしばプリローテーシヨン羽根
（pre−rotation vanes＝PRV）と呼ばれるこれ
らの羽根は圧縮機の容量を変えるために調整され
る。全開羽根（wide−open vane＝WOV）にお
いては、羽根位置の小さな変化は圧縮機ヘツドす
なわち容量に対して実質的な効果を持たない。
PRVがほとんど閉じられた時には少しの変化が
圧縮機容量に実質的な効果を持ち、羽根位置の調
整に注意が払われていないと圧縮機をサージ状態
にすることになる。単にPRV位置を変えること
による容量制御は非効率的な容量制御法であるの
で、圧縮機を駆動している電動機の速度のみを制
御してシステム容量を調整しようとする試みがあ
つた。速度制御が容量を調整する唯一の手段とし
て用いられるならば、圧縮機は全負荷の約70％ま
でその動作を低下できるだけである。実質的な期
間では負荷は全負荷値の70％より低いので、この
事は大きい設備に対しては経済的には実行不能で
ある。 従つて、PRVの調整を電動機速度の調整に結
合する種々の試みがなされた。この試みは全負荷
の約10％まで負荷を十分に減少できる。この方向
における１つの重要な初期の努力は、1967年12月
５日に発行され本発明の譲受人に譲渡された米国
特許第3335906号、「圧縮機速度を変えるための制
御を含む冷凍装置」に述べられている。その装置
においては、電動機速度は圧縮機の吸込圧力と吐
出圧力との比の関数として調整され、PRVは蒸
発器の吐出口での熱交換媒体の温度から得られる
信号に関係して調整されていた。その当時からの
多くの同様の努力は圧縮機の圧力比を用いて電動
機速度を調整するものであり、この圧力情報を得
ることは実際には難かしく費用がかかることがわ
かつた。更に、プリローテーシヨン羽根の調整は
複雑な作用であり、この作用は、単一の可変条件
だけを感知することによつてサージを避けかつ最
も効率的な動作を行なうように有効に制御されて
はいないことがわかつた。 従つて、本発明の一つの目的は、閉冷凍回路中
に接続された圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む冷
凍装置を制御するための新規な制御装置を提供す
ることである。 この目的を達成するための本発明に係る制御装
置は、閉冷凍回路中に接続された圧縮機と凝縮器
と蒸発器とを有し、該圧縮機が、調整可能な入口
案内羽根装置と該入口案内羽根装置を調整するた
めの調整装置と該圧縮機を駆動する電気的原動機
とを備える冷凍装置のための制御を行うものであ
り、 タイミング信号発生装置と、 前記入口案内羽根装置の設定の関数として変化
する位置信号を与える位置信号装置と、 前記タイミング信号発生装置に接続された第１
入力と前記位置信号装置に接続された第２入力と
前記調整装置に接続された出力とを有する駆動制
御回路であつて、前記入口案内羽根装置の位置の
関数として前記調整装置を駆動するための出力駆
動信号を生成する駆動制御回路と、を具備してい
る。 このように、入口案内羽根装置の位置の関数と
して調整装置を駆動するための出力駆動信号を生
成する駆動制御回路を設けたので、入口案内羽根
装置の瞬時的な位置の関数として、調整装置を駆
動する時間を決めることができ、入口案内羽根装
置の動作を線形化することが可能となる。 本発明の別の目的は、圧縮機を有する冷凍装置
をエネルギ効率良く且つサージを回避しながら駆
動するための制御装置及び制御方法を提供するこ
とである。 この目的を達成するための本発明の制御装置は
閉冷凍回路中に接続された圧縮機と凝縮器と蒸発
器とを有し、該圧縮機が、調整可能な入口案内羽
根装置と該入口案内羽根装置を調整するための調
整装置と該圧縮機を駆動する電気的原動機とを備
える冷凍装置のための制御を行うものであつて、 タイミング信号発生装置と、 前記入口案内羽根装置の設定の関数として変化
する位置信号を与える位置信号装置と、 前記タイミング信号発生装置に接続された第１
入力と前記位置信号装置に接続された第２入力と
前記調整装置に接続された出力とを有する駆動制
御回路であつて、前記入口案内羽根装置の位置の
関数として前記調整装置を駆動するための出力駆
動信号を生成する駆動制御回路と、 圧縮機ヘツドとして変化するヘツド信号を導出
する装置と、 該ヘツド信号により前記電気的原動機の速度を
調整する原動機制御装置とを備え、前記電気的原
動機の速度及び前記入口案内羽根装置の複合制御
をエネルギ保存的に行い且つ前記圧縮機のサージ
を回避することを特徴としている。 また、本発明に係る制御方法は、閉冷凍回路中
に接続された圧縮機と凝縮器と蒸発器とを有し、
該圧縮機が、圧縮機容量を変更する調節可能な入
口案内羽根と速度調節可能な圧縮機駆動用電動機
とを備え、該駆動用電動機の速度の調節により圧
縮機容量を変更する冷凍装置の制御に関するもの
であり、 冷媒凝縮温度と冷媒蒸発温度との関数として圧
縮機ヘツド信号を連続的に作る段階と、 前記入口案内羽根の瞬時的な位置に関連した機
能信号を導出する段階と、 前記圧縮機ヘツド信号と前記機能信号との和で
ある中間信号を発生する段階と、 前記駆動用電動機の実際の速度に関連した信号
を供給する段階と、 前記の実際の速度に関連した信号と前記中間信
号とを結合して前記駆動用電動機の速度の調整用
信号を供給する段階と、 前記蒸発器の出口での冷媒の温度と所望の温度
の設定点との間の温度差に関連した温度誤差信号
を導出し、該温度誤差信号によつて前記駆動用電
動機の速度と前記入口案内羽根の位置とを調整す
る段階と、 を具備する。 このように、本発明においては、電気的原動機
の速度の制御と入口案内羽根装置の調整とを行う
ことにより、圧縮機をエネルギ効率よく最適制御
経路により調整することが保証される。 本発明の制御装置及び制御方法は、新しい装置
ばかりでなく既存の装置にも容易に適用でき、こ
れらの装置を、サージを回避し且つ最適制御を行
うように動作させることが可能となる。 本発明を添付図面を参照して以下に詳細に説明
する。 第１図は冷却装置のいくつかの従来の要素、例
えばライン２１を介して凝縮器２２へ冷媒（例え
ばＲ−11あるいは別の適当な媒体）を流す遠心圧
縮機２０を示している。凝縮器においては、クー
リングタワーからの水はライン２３から凝縮器中
に流れ、ライン２４を介してクーリングタワー
へ、あるいは別の装置が使われた時には他の熱排
除装置へ、戻される。凝縮器２２の吐出側での冷
媒はライン２５を介して流れ、固定オリフイス２
６を通り、ライン２７を介して蒸発器の冷媒入口
接続へ達する。冷媒は蒸発器を通つて流れ、ダク
ト３０へ出る。このダクト３０は図のように位置
する複数の入口案内羽根３１を有している。この
説明では、入口案内羽根はPRVすなわちプリロ
ーテーシヨン羽根と呼ばれ、このPRVの位置は
多数の導体（ここでは単一の線３３で表示されて
いる）から制御信号を受け取る小型電動機３２に
より調整される。当業者は、多数の導体が第１図
においては単一線で表示されていることが容易に
わかる。建物（あるいは他の冷却負荷）からの高
温の水はライン３４を介して戻され、蒸発器２８
において冷却され、この冷却水がライン３５を介
して建物へ戻される。 誘導電動機３６は軸３９により遠心圧縮機２０
へ連結され、電動機３６自体はインバータ３７に
より駆動される。このインバータは直流入力電圧
をライン３８を介して受け取り、これによりイン
バータ出力電圧の振幅が決まる。電圧制御回路４
０は電圧供給ライン４１とライン３８との間に設
けられ電圧をインバータへ送る。これは、ライン
４１に入力交流電圧を受け、ライン４２で受けた
信号に従つて調整された直流電圧をライン３８に
出力する位相制御整流器回路のような従来の回路
でよい。いかなる調整も必要なければ、直流電圧
は蓄電池、変圧器整流器あるいは任意の適切な電
源からインバータへライン３８を介して供給でき
る。インバータの出力電圧の周波数は、論理回路
４４からライン４３を介して供給されるタイミン
グ信号あるいはゲート信号の周期性により調整さ
れる。論理回路４４は周知の回路であり、ライン
４５を介して調整信号を受け取り、この調整信号
を使つて、ライン４３に供給されたパルスの周波
数を制御する。論理回路４４はライン４５を介し
て制御信号として直流電圧を受け、論理回路４４
の電圧制御発振器はライン４５上の信号の振幅に
より決められる周波数のパルスを供給する。この
論理回路は一般にリングカウンター型の回路を含
み、インバータ回路に使われているのと同数のサ
イリスタあるいは他のスイツチへこのパルスを分
配する。 本発明によれば、制御装置５０を用いて、ライ
ン５１により与えられる速度制御信号及びライン
３３により与えられる羽根位置（開に駆動あるい
は閉に駆動）信号により誘導電動機３６の速度だ
けでなくプリローテーシヨン羽根３１の物理的位
置をも調整する。本発明の回路構成は、サージが
回避されかつ圧縮機が最もエネルギ効率のよい方
法で調整されるのを保証する。この実施例では、
速度制御信号は集積回路５２から供給された直流
電圧であり、羽根制御信号はライン５３上の「開
羽根」信号かライン５４上の「閉羽根」信号か、
または無信号（「保持羽根」）のいずれかである。
これらの出力された羽根制御信号は、ライン５５
上の第１の信号を含む異なつた入力信号から得ら
れる。この第１の信号は、図示されたように凝縮
器吐出ライン中の冷媒に接するように配置させた
サーミスタ５６（第１の温度感知装置）により供
給される。蒸発器から出る飽和冷媒蒸気にさらさ
れているサーミスタ５８（第２の感知装置）から
得られた第２の信号はライン５７に出力される。
第１及び第２の信号は、差動増幅器回路である加
算装置５９で結合され、圧縮機ヘツドを示す信号
をライン６０に供給する。この信号及び他の入力
信号を用いる制御装置における回路装置は第６図
Ａ〜第６図Ｃに関連して以降に説明される。当
面、重要なのは、この簡単な温度差決定装置から
圧縮機ヘツド情報を供給することが本発明の重要
な点であるということを強調することである。圧
縮機ヘツドが実質的にこの温度差の線形関数であ
るので、圧縮機ヘツドに関連したいくつかの信号
を供給するためにもつと高価な圧力変換器を圧縮
機自体にあるいは隣接して配設する必要がなくな
つた。従つて、圧縮機ヘツドがこの様にして求め
られることは本発明の寄与の重要な部分である。 ポテンシヨメータ６１は、PRVにあるいは
PRVを駆動する電動機３２の出力軸に機械的に
結合されている可動アームすなわちワイパーを持
つている。ライン６２の電気信号は、連続的に入
口案内羽根の物理的位置（全開、3/4開等）を示
す。以後、この入口案内羽根の位置信号を圧縮機
ヘツド指示信号に結合して圧縮機の動作を調整援
助する回路について記述する。 別のサーミスタ６３（第三の温度感知装置）は
蒸発器２８から吐出された冷却水の温度を感知す
るように配置されている。サーミスタ６３が供給
する第三の信号はライン６４により別の差動増幅
器段６５へ送られる。差動増幅段６５はまた、ポ
テンシヨメータ６６あるいは建物の空間に設けら
れたサーモスタツトのような他の適切な装置から
温度設定点信号も受け取る。つまり、ライン６７
の出力信号は、（ポテンシヨメータ６６から得ら
れた信号により示される）要求された状態と（ラ
イン６４の信号により示される）瞬時負荷状態と
の間の差異を示す。 無負荷制御装置６８はポテンシヨメータ６６の
可動アームに結合されている。本発明の目的のた
めに、無負荷制御装置６８は、圧縮機の負荷を変
えかつエネルギ消費率を減じるように、温度設定
点を変えたり他の回路調整を行つたりして電気エ
ネルギの消費を制限する任意の装置を示す。当業
者は、これがサーモスタツトの設定を物理的に変
えることと同じであると理解できるが、大きな装
置においてはこれは制御装置により自動的になさ
れるのであり、（30分間隔等の）連続した期間に
おける電力消費率を監視して、装置が各所定期間
における設定電力量よりも多く消費できなくす
る。 第１図に示された別の信号経路について述べる
と、ライン７０は、過負荷状態が制御装置により
感知された時に論理回路４４へ遮断信号を送る装
置を表わす。この遮断信号及び他の動作信号を決
めるために、電動機３６の巻線を通つて流れる電
流の振幅に関する信号がライン７１を介して制御
装置へ送られ、また電動機速度に関する別の信号
がライン７２を介して制御装置へ送られる。電動
機電流信号は周知のように電流変成器から得られ
るがここには図示されていない。電動機速度信号
は通常のタコメーター（図示せず）から得られ、
電動機速度を示す直流電圧信号をライン７２に供
給する。電動機速度に関する信号を戻すためにラ
イン７２により示されているような外部導体の組
を設ける必要はない。代わりに制御装置は、電動
機速度制御調整信号を与える装置５２の出力端に
接続された内部ラインを用いることができ、また
電動機速度を示すこの直流電圧信号の一部を用い
ることができる。冷却装置及び制御装置の全体の
この一般的な説明を基に、更に詳しい説明が以降
に行なわれる。 第２図は、テストブロツクデータから得られた
通常の圧縮機の動作特性のグラフ表示である。圧
縮機ヘツドは流量（すなわち容量）に対してプロ
ツトされている。この特性は第３図に関連して更
に詳しく説明する。第２図のグラフに示された三
つの面は一定のマツハ数すなわち圧縮機速度にお
ける装置の動作領域を表わす。例えば、最上面は
マツハ数1.5で動作している間のヘツドの可能な
変化と容量とを示している。動作パラメータが変
りこの1.5の面に対する上部境界線の長手部分を
越えたならばサージ領域に入り、装置が不安定で
圧縮機がサージすることを示す。この1.5の面の
右上のライン終端は全開羽根による動作を示し、
三つの一点鎖線は3/4開羽根、1/2開羽根及び1/4
開羽根で動作する領域を示すために用いられる。
これらの領域は不連続の線として示されているが
本装置は羽根開度範囲全体にわたつて連続的に調
整でき、任意の羽根開度で動作を可能にする。低
い速度すなわちマツハ数1.4での動作に対しては、
本装置は第２図に示された真中の面まで低下す
る。同様に、マツハ数1.3まで動作を更に減少す
ると、本装置は図示の三つの面の最下部の面まで
低下する。圧縮機速度が連続して調節できる装置
においては、マツハ数の変化は図示されたように
大きい増分をもつてなされるものではなく、この
調節は、圧縮機速度が減少するにつれて第２図に
示された面の間の「空間」において連続して行わ
れる。定速領域に対する圧縮機ヘツド一流量のこ
の説明により、別のフオーマツトにおける圧縮機
特性の説明が以降に行なわれる。 第３図は左縦座標に沿つた「最小マツハ数」
Mo、横座標に沿つたPRVの開度範囲及び、選択
点で特定された圧縮機容量θを示すグラフであ
る。これらはすべてグラフ上に示された一連の曲
線により示された圧縮機ヘツドΩに関連してい
る。この「最小マツハ数」Moは電動機速度を表
わすと考えられる。もつと詳しくいえば、これは
羽根車チツプ速度の吸気淀み音速（以下「Ａ」と
よぶ）に対する比である。誘導電動機が圧縮機に
接続されているので、電動機速度は直接に羽根車
チツプ速度に関連しているとみなせる。その解析
のために、与えられた冷媒に対してはＡが蒸発器
の通常の動作範囲にわたつてそれほど変わらない
と仮定すると、Moは電動機速度だけの関数であ
ると考えられる。このPRV開度は全閉から全開
羽根（WOV）状態までの増分において示され
る。容量θ及び圧縮機ヘツドΩは次の式で表わさ
れる。 θ＝吸込流量×2.4／（羽根車の直径）2×Ａ Ω＝（ヘツドの値）×32.2／A2 ただし、吸入流量の単位は「立方フイート／
分」、ヘツドの値の単位は「フイート」である。
Ａは前述のようにそれほど変化しないと考えられ
るので、容量θ及び圧縮機ヘツド値Ωの考察が簡
単にされる。 第３図の異なつた曲線の各々は一定のヘツド値
Ωと、サージ領域に入らずに所与の容量に適合す
るのに必要な最小速度及びPRVとを示している。
例えば、右上部にある1.2のヘツド値を有する曲
線は、このヘツド値における容量を減少させるよ
うにされる電動機速度及びPRV開度の変化を示
す。矢印７５は容量が減少する方向を示してお
り、もし電動機速度（したがつて圧縮機速度）だ
けが減少すると、容量はグラフの右側に沿つてθ
の減少する値によつて示されているように減少さ
れる。けれども、速度がａで示される点まで減少
し、また圧縮機ヘツドを1.2以下に減少させずに
容量を更に減少させたいならば、この電動機速度
はこの点で一定に維持されなければならず、
PRVは徐々に閉じはじめ、これにより、θの値
が0.058であり羽根がほぼ3/4開である点まで容量
を減少させなければならない。点ｂで速度が更に
減少されると装置はサージする。同じヘツドにお
いてこれ以上に容量を減少させるためには、羽根
の閉成が続くが電動機速度をｃ点まで増加させる
必要がある。 同じように、ヘツド値が1.0ならば、羽根は、
基準点ｄにおいてθが0.0385に等しくなる値ま
で、速度が減少されている間は全開にされてい
る。この点から、速度は一定に保たれ、羽根は点
ｅで示されるおよそ3/4開まで徐々に閉じられる。
以後電動機速度は、羽根の閉成がｆ点まで続けら
れている間は再び徐々に増加される。点ａないし
ｆはまた第２図にも示されている。複雑な制御機
能が圧縮機速度（電動機速度を調整することによ
る）とPRVの開度とを整合して調整するのに必
要とされる。与えられた装置に対する負荷線は第
３図に引かれた時に異なつたヘツド曲線と交差す
る。装置に変化があつた時には、PRVの現在位
置と瞬時電動機速度と同じように、ヘツドの変化
を考えるためにはサージが避けられかつ最も効率
のよい動作がなされることを確認する必要があ
る。 電動機速度制御とPRV開度制御とを結合する
制御径路はサージ状態に入らずに前述の調整を行
なう際に有効であることがわかつており、第４図
に曲線８０により示されている。一定ヘツドΩ曲
線は最適制御径路８０に対する背景として示され
ている。本装置が当初に羽根全開の状態で全容量
で動作しているとすれば、これはｇで示されてい
る点で表わされている。負荷を減少する必要があ
る時に、容量は電動機速度を減ずることにより減
少され、この曲線は点ｈを通り更に点ｊまでまつ
すぐに下がる。この時に制御アルゴリズムは
PRV位置の調整を含むように修正され最適制御
経路を維持する。この羽根は次に、電動機速度で
ｊで示されるレベルから点ｋで示されるレベルま
で増加されている間は、次第およそ80％開位置ま
で閉じられる。この点から羽根の閉成が続けられ
るが、最適制御径路８０が点ｍにおける底に達す
るまで電動機速度が再び減少される。この曲線の
この部分では、羽根はおよそ35％開であり、羽根
の閉成が続けられるにつれて、この速度は次に点
ｎまで増加される。 負荷を増すことが望まれた時に、装置が点ｎで
示された条件下で今動作しているとすると、
PRV開度は電動機速度を減少させながら点ｍに
達するまで除々に増加される。これ以後、羽根の
開きが続くにつれて、電動機速度は点ｋまで増加
される。本発明の重要な点によれば、羽根が更に
開かれるにつれて電動機速度の増加は制御曲線の
部分khに沿つて続けられ、他の２脚kj及びjhは負
荷を回復する際にはたどられない。そのかわりに
羽根が全開された後は制御径路が直接にｋからｈ
までそして次にｇまでとられる。 最適制御径路がサージを避け極めて高い動作効
率を達成するものであると決められているので、
制御装置が必要な変化量だけでなくその変化が行
なわわれている方向をも知ることは重要である。
これは、述べられるように、第４図に示された最
適制御径路８０を達成するために、制御装置での
圧縮機性能に関する組合せ論理及び記憶された情
報を必要とする。 第５図は、第６Ａ図、第６Ｂ図及び第６Ｃ図に
示されたより詳しい回路の一般的な信号の流れを
説明する回路図である。一般的には、サーミスタ
６３（第５図）からの冷却水出口温度信号及び、
ポテンシヨメータ６６からあるいは所望の温度制
御レベルを設定する任意の他の装置から得られた
温度設定点信号が結合されライン６７上に温度誤
差信号を発生する。「デツド−バンド（dead−
band）」回路網８１は、PRV制御領域で動作して
いる時に差動増巾段６５からの温度誤差信号がデ
ツドバンドで決められた量を超えるまでライン８
２（これは複数の導体を表わしている）に別の出
力信号を発生して、PRV制御論理回路９６及び
インバータ速度論理回路８３へ切換命令を与えず
且つハンチングと過度の切換とを回避するために
設けられている。論理回路８３の出力は積分段５
２を通つて流れ電動機速度制御信号をライン５１
に供給し、インバータ動作周波数を、したがつて
電動機速度及び圧縮機速度を調整する。 PRVの羽根位置情報はポチンシヨメータ６１
からとられ、ライン８４を介してこの信号の一部
はインバータ速度論理回路８３へ与えられる。
PRV位置信号の別の部分はライン８５を介して
デユテイサイクル制御回路８６へ送られる。更
に、このPRV位置信号は回路網８７を介して送
られ、ライン８８上の最小マツハ数Mo信号に結
合される。前述のように、全開羽根に対するこの
最小マツハ数は、サーミスタ５６により感知され
た凝縮器温度及びサーミスタ５８により感知され
た蒸発器温度により得られる。これらの２つの信
号は結合されライン８９に（全開羽根に対する）
最小マツハ数Mo信号を与える。この信号はライ
ン８８に送られて回路網８７の出力と結合され、
ライン９０に合成信号を供給する。この合成信号
はライン７２を介して受け取つた実際の電動機速
度信号に結合され、ライン９１に誤差信号を発生
する。この誤差信号は、装置が電動機速度を調整
するのに加えてPRV位置を制御している時の速
度設定点における誤差である。電動機速度信号も
ライン８９の最小マツハ数Mo信号と比較され、
ライン９２上に実際の電動機速度がMoより上か
下かを示す論理信号を発生する。この論理信号は
PRV制御論理回路９６に加えられ、ライン９９
を介してインバータ速度論理回路８３に加えられ
る。 デユテイサイクル制御回路８６はライン８５に
よりPRV位置信号を及びライン９３により過負
荷回路９４から別の信号を受ける。デユテイサイ
クル制御回路８６の出力はライン９５を介して
PRV制御論理回路９６へ送られる。PRV制御論
理回路９６は羽根位置が変えられるべきか、羽根
が動かされるべき方向及び生ずるべき移動量を決
める。過負荷回路９４はライン７１により電動機
電流に比例した信号を受け、ライン９３を介して
デユテイサイクル制御回路８６へ信号を与えるこ
とに加えて、別の信号をライン９７によりPRV
制御論理回路９６へ送り、更にライン９８により
別の信号をインバータ速度論理回路８３へ送る。
本装置のこの全般的な説明により、当業者は第６
Ａ図ないし第６Ｃ図の説明と第１図に示された全
装置構成とを更に容易に関連させるだろう。 第６Ａ図ないし第６Ｃ図において、冷却水出口
での水温はサーミスタ６３により得られ、ライン
６４及び24K抵抗の１つを介して差動増幅器６５
の１入力端子へ送られた。温度設定点用のポテン
シヨメータ６６からの信号は他の24K抵抗を介し
て差動増幅器６５の他の入力接続点に送られ、出
力ライン６７上に温度誤差信号が与えられる。当
業者を助けるために、後にIC素子の識別が行わ
れ、異なつた段の動作電圧は円内に示される。円
で囲まれた＋符号は、12ボルトのB+電圧がその
点に加えられることを意味する。冷却水出口温度
信号及び温度設定点信号も別の比較器段１０１に
おいて結合され、低水温状態が感知された時にラ
イン１０２で信号をインバータ速度論理回路へ送
る。この信号及び他の過負荷信号の印加は論理回
路には示されていないが、当業者は冷却水温度が
低すぎる時にインバータの作動を遮断するために
この信号が印加されることを容易に理解するだろ
う。 段１０３及び１０４は装置に対する進み−遅れ
補償回路に接続される。この回路は0.007Hzでは
位相の進みを、0.02Hzでは位相の遅れを与える。
このように、ライン６７上の温度誤差信号はライ
ン６９を進み−遅れ補償回路まで通り、そのため
ライン１０５上の進み−遅れ補償回路の出力信号
はインバータ速度論理回路に印加するための補償
された温度信号となる。 ライン６７上の信号は別の比較器回路１０６を
通つて流れ、ライン１０７に論理信号を与える。
この論理信号は、冷却水出口温度が設定点温度よ
りも大きい時に論理１（すなわちハイ）であり、
冷却水出口温度が設定点温度よりも小さい時に論
理０（ロー）である。これはNORゲート１０８の
１つの入力接続点に供給される。段１１０及び１
１１は、設定点温度と冷却水出口温度との間の温
度差がデツド・バンドすなわちデツドゾーンの量
を超えた時に論理信号をライン１１２，１１３に
供給するように接続される。図示実施例では、こ
のデツド・ゾーンは、電気的には２つの段１１１
及び１１０に印加される5.12ボルトと5.86ボルト
との間の差により示されている±0.083℃（±
0.15〓）の温度差を含むように設定された。5.5
ボルトの基準すなわち中心帯電圧が基準として用
いられる。NOR段１１４及びインバータ段１１
５は図示のように接続され、インバータ速度論理
回路で用いる論理信号を与える。これらの段及び
別の段１１６，１１７，１１８，１２０及び１２
１は発明の詳細な説明の終わりのところで例示さ
れ、当業者が本発明を最小の実験作業で利用する
ことができるようにする。更に、別のインバータ
１２２及びゲート１２３，１２４及び１２５も例
示される。これらのゲートは積分段５２への信号
の印加を調整する。 PRVの羽根位置に対するポテンシヨメータ６
１から信号が得られ、図示のようにライン６２上
に供給される。この信号の一部はライン８４を介
して比較器段１３０の１つの接続点へ送られる。
この比較器段１３０もその他の入力接続点に直流
基準信号を受け取る。ポテンシヨメータ６１のワ
イパーは全開羽根状態ではゼロ抵抗（頂部）位置
にある。この設定、そして図に示された他の回路
素子及び電圧は、入口案内羽根が全開位置にある
時に協動して段１３０の出力側の導体１３１に論
理１信号を出力する。この信号は、羽根開度が全
開から減少された時に論理０になる。この信号は
NANDゲート１２０の１つの入力接続点へ印加
されまたインバータ段１３２で反転される。この
反転された信号はライン１３３でNANDゲート
１１７及びNANDゲート１３４へ送られる。こ
のNANDゲート１３４の出力はPRV制御論理回
路９６におけるNANDゲート１３５への１入力
となる。 ライン６２上のPRV羽根位置信号もまた比較
器段１３６〜１４０の各々の負入力接続点へ送ら
れる。これらの比較器段の出力はそれぞれ図示の
ようにゲート回路１４１ないし１４５へ接続され
る。これらのゲート回路からの出力は段１４６で
加算され、実際の羽根位置に基づいた最小マツハ
数からの速度偏差を示す信号を与える。 サーミスタ５６により感知された凝縮器温度即
ち冷媒凝縮温度はライン５５に信号を供給し、サ
ーミスタ５８により感知された蒸発器温度即ち冷
媒蒸発温度はライン５７に別の信号を与える。こ
れら２つの信号は差動増幅器５９で結合され、ラ
イン８８及び８９に全開羽根に対する最小マツハ
数Moに関連した信号を与える。回路のこの点に
おいては、この信号は圧縮機ヘツドだけに関連
し、羽根位置に関連したいかなる要素も含んでい
ない。ライン５７上の蒸発器温度の信号の一部は
別の比較器１４８へ送られ、蒸発器温度が所定の
値以下に低下した時にインバータ速度論理回路へ
の遮断信号を与える。この所定の値は比較器１４
８の他の入力接続点に印加される基準電圧により
つくられる。 ライン８８上の最小マツハ数Moに関連した信
号は点９０で速度変更用の信号と結合され、演算
増幅器１５１の負入力接続点へ印加される。この
ようにこの接続は、速度変更用の信号及び最小マ
ツハ数Moの両方の関数である合成入力信号を受
け取る。演算増幅器１５１の他の入力接続点は先
に述べられたように、ライン７２に実際の電動機
速度を示す信号を受け取る。このように演算増幅
器１５１からの出力信号はライン９１上をインバ
ータ速度論理回路へ送られ、冷凍装置がPRV制
御領域で動作している時の速度設定点信号におけ
る誤差を表わす。PRV制御領域では、電動機速
度及び羽根位置が第３図に示された最適制御径路
８０に従うように調整されなければならない。 第６Ｂ図において、ライン９１上の出力信号
は、他方の入力接続点に基準電圧を受け取る別の
比較器１５３の＋入力接続点へ供給される。比較
器１５３からの出力はライン１５４でNAND回
路１２０へ送られる論理信号で、実際の電動機速
度が所与の動作状態に対する所望の電動機速度よ
り上にあるか、下にあるかを示す。要約すると、
この論理信号は、修正をしても装置がサージ状態
になる危険がない時に温度誤差情報によつて電動
機速度制御命令を修正させ、より速い装置応答を
得るために用いられる。デユテイ・サイクル制御
回路８６は、瞬時的なPRV位置の関数として
PRV制御装置の駆動−開（drive−open）及び駆
動−閉（drive−ciosed）位置における接点閉成
時間を制限するように動作する。これは本発明の
重要な点である。というのは、羽根が小さい開口
だけをのこして閉じられた時に、「駆動−閉」信
号が装置応答速度よりも早い速度で印加されるの
を防ぐからである。デユテイサイクル制御回路８
６は所与の時間間隔において、駆動信号が実際に
PRV電動機３２へあるいは、圧縮機容量を変え
るように調節できる任意の適切な容量制御装置へ
印加される時間の割合を決めるという点で、駆動
制御回路とも考えられる。そのためPRV電動機
３２は可調整容量制御装置即ちPRV用の調整装
置である。 先のPRV制御装置によつて提起された問題は
第７図に関連してより良く理解される。この図に
示された幾つかの曲線は、ヘツド（Ω）の異なつ
た一定値に対する圧縮機容量の変動をPRV開度
の関数として示している。例えば、曲線３００は
圧縮機ヘツド値1.2に対する容量−羽根開度関係
を示している。続く曲線３０１，３０２，３０３
及び３０４は圧縮機ヘツドの減少された値を曲線
３０４に対するヘツド0.8まで示す。圧縮機ヘツ
ドが1.0へ、およびそれより低いレベルの値へ低
下した時は、および1/2のPRV開度の右側に対す
る曲線部分の傾斜はいよいよ小さくなる。けれど
も、PRV開度の低い値に対しては、ヘツド値に
無関係に、この曲線の傾斜は非常に大きい。羽根
が閉じられるかほとんど閉じられた時には、入口
案内羽根の極めて微小の論理的偏移が装置容量の
極めて大きな変化を生ずることは明らかである。
第７図に示された曲線がもつと線形であれば望ま
しく、デユテイサイクル制御回路８６が指向して
いるのは、装置動作の線形化である。 デユテイサイクル制御回路（すなわち駆動制御
回路）８６（第６Ｂ図）は基本的には積分器段１
５６NORゲート１５７及び比較器段１６０を備
えている。このデユテイサイクル制御回路は２つ
の異なつた入力信号を受け取る。デユテイサイク
ル制御回路の第１の入力は発振器１５５のような
タイミング信号発生装置からのタイミング信号を
受け取る導体２００と考えられる。図示実施例に
おいては0.033Hzであるこのタイミング信号は
1.3M抵抗器を介して積分器段１５６の上部入力
端子へ供給され、またNORゲート１５７の上部
入力端子へも供給される。この信号は一般的に第
８Ａ図の波形２０１により示される。NORゲー
ト１５７は、両入力が低いすなわち０である時に
論理１出力信号を与える。波形２０１により示さ
れた発振器信号が低くなつた時に、積分器段１５
６の別の入力端子における5.5ボルト基準電圧に
より、この積分器段は時刻t0で充電を開始して２
０２（第８Ｂ図）のような出力電圧を発生し、ラ
イン１６１を介して比較器１６０の上部入力端子
に加える。この比較器はまたライン８５を介して
羽根位置信号を受け取る。この羽根位置信号は、
この実施例では圧縮機のPRVである可調整容量
制御装置の設定の関数として変化する。この
PRVが実質的に完全に閉じられた時、ライン８
５上の直流電圧レベルは第８Ｂ図のライン２０３
により示されたほぼ２ボルトである。ライン１６
１を介した積分器段１５６からの増加している信
号が点Ａで２ボルトラインと交差した時に、比較
器１６０は時刻t1で波形２０４（第８Ｃ図）によ
り示されたように切換わる。このようにt0とt1と
の間の時間は比較器１６０からの信号はローで、
曲線２０１（第８Ａ図）により示された積分器段
１５６からの信号もローである。そのためNOR
ゲート１５７の出力は、第８Ｄ図の曲線２０５の
始まり近くのパルスにより示されるように、この
時間はハイである。波形２０４により示されたよ
うな比較器１６０の出力がハイである限りは
NORゲート１５７からの他のいかなる出力もな
い。曲線２０２の減少しつつある傾斜が時刻t5で
２ボルトラインと交差した時、信号２０４は再び
ローになる。しかしこの時に発振器の出力はハイ
であり、積分器段の出力の曲線２０２の増加する
傾斜部分が再び２ボルトライン２０３に交差する
までNORゲート１５７からはいかなる出力もな
い。つまり、PRVへあるいは可調整容量制御装
置用の調整装置への駆動信号は、明らかに入力ラ
イン８５上の信号のレベルにより表わされた羽根
位置の関数である。 このPRVがほぼ全開であるとすれば、10ボル
ト信号がライン８５上に供給される。この信号は
第８Ｂ図のライン２０６により表わされる。曲線
２０２の増加の傾斜部分が点Ｂですなわち第８Ｅ
図の曲線２０７に示された時刻t3で10ボルトライ
ンに交差することがわかる。この時、比較器１６
０の出力は曲線２０７上に示されたようにハイに
なり、いかなる出力もNORゲート１５７から出
力されないようにする。しかし、この切換に先立
つて、第８Ｆ図の曲線２０８上に示されるように
時刻t0とt3との間では、NORゲート１５７の出力
はハイである。それは、このゲートへの両入力が
ローだつたからである。これはPRVあるいは任
意の他の可調整容量制御を駆動するための、曲線
２０８におけるずつと長い持続時間のパルスを与
える。図示実施例では、この回路要素は波形２０
５にはほぼ１秒のパルスを、波形２０８にはほぼ
５秒のパルスを与えた。PRVの中間の位置は、
対応する中間パルス長を与える。当然、他の駆動
制御回路は、可調整容量制御装置の瞬時位置に応
じて可調整容量制御装置における変化を調整する
ために、振幅等の幾つかの他の信号特性の変動を
与えるように設置されている。 容量制御信号はNORゲート１５７からNAND
ゲート１６２に送られ、他のNANDゲート１３
５へも送られる。羽根を開あるいは閉に駆動する
論理回路の動作は図のように接続された別の段１
６３−１６８、及び１７０により行なわれる。 例えば、NOR段１６５（第６Ｃ図）からの論
理０信号はNPNトランジスタへのゲート駆動を
行わず、B+及び1K抵抗により発光ダイオードを
附勢し、サイリスタのゲート駆動を行うので、サ
イリスタは附勢され、ライン５４に閉羽根信号を
与える。Ｘと記された0.27マイクロフアラドのコ
ンデンサの下側の端子はPRV電動機に対する共
通の電気的接続点を示す。この端子は開−羽根回
路における他の同様に記された端子に対応する。
もちろん、本装置は、モード選択スイツチ１７１
を図示の自動位置から他の３つの位置のどれかに
動かすことにより手動操作できる。可動接点が
「保持」接点に接触するように偏位された時は、
PRV電動機は開あるいは閉に駆動されずそのま
まの位置にとどまる。可動接点が「開」接点に接
触するように偏位されると、附勢回路がサイリス
タをゲート・オンし、ライン５３に羽根を開にす
る信号を与える。同様に、このスイツチが更に
「閉」接点に接触するように偏位されると、論理
回路が動作して、サイリスタを附勢するのにもラ
イン５４に閉−羽根信号を与えるのにも必要なゲ
ート駆動信号を供給する。 電動機電流のレベル信号は導体７１により受信
され、例示された3Kポテンシヨメータにより分
割される。このレベル信号の一部はライン１７２
で第１の電流制限段１７４へ送られる。電動機電
流のレベルが、電流定格の100％を表わす予め決
められた値に達した時に、段173が切換わり、
PRV制御論理回路及び図示されたインバータ速
度論理回路の両方へ送られる出力信号を与える。
これは、インバータ速度論理回路においては、こ
の100％の電流レベルが維持されていても電動機
はより速くは駆動されることができないことを意
味し、実際にはこの速度は減少する。更に、これ
らの条件下でのPRV制御論理回路の動作は羽根
を開に駆動できなくするものであり、負荷減少信
号が与えられた時には羽根は装置の負荷を減少す
るように閉に駆動されることができる。電流レベ
ルが更に、定格電流の103％が電動機巻線中を流
れていることを示すレベルまで増加すると、電流
制限段１７４は切り換えられてPRV制御論理回
路へ信号を送り、羽根の閉位置への駆動を開始さ
せて負荷を減ずる。電流が定格電流の106％のレ
ベルまで更に増加すると、この信号はライン１７
５を介して感知され、段１７６は切換えられてラ
イン７０上にインバータ速度論理回路を遮段する
信号を送り、これに応じて電動機を除勢する。 第９図は、一定の圧縮機ヘツド値に対する
PRVの開度の関数として圧縮機速度の変化を示
す１対の曲線を示している。曲線３０７は実際の
データから得られたサージ曲線を示しており、こ
の曲線の下部左側部での作動は圧縮機のサージを
生じる。サージをさけるために、本発明の制御装
置の動作を調整するための数学的関数を示す実際
の関数３０８が得られた。誘導電動機（電気的原
動機）３６の速度及びPRVの開度の範囲を関数
３０８に従うように調整することにより、サージ
がさけられるだけでなく本装置が実質的に最もエ
ネルギ効率良く動作される。制御装置が曲線３０
８に沿つて動作を調整できるのは、一部には、凝
縮器温度及び蒸発器温度からライン８９（第５
図）に最小マツハ数Moを効果的に導出すること
による。その後この最小マツハ数すなわちヘツド
を示す信号は回路網８７の出力側へ送られる。
PRV位置用のポテンシヨメータ６１から得られ
た信号は回路網８７により修正され、最小マツハ
数の信号と結合するために修正された信号すなわ
ち機能信号をライン９０に発生する。ライン９０
でのこの信号結合により生じた信号は次にライン
７２上の実際の電動機速度の信号に結合され、制
御装置のインバータ速度制御部であるインバータ
速度論理回路用の「速度ブースト（boost）」信号
を発生する。用語「速度ブースト」は、最小マツ
ハ数Mo、回路網８７の出力側での機能信号及び
実際の電動機速度の信号を考慮した、圧縮機を駆
動する誘導電動機に必要とされる速度補正を意味
する。この得られた速度ブースト信号は誘導電動
機の速度を最適に調整する有効な補正値を与え
る。 本発明は可調整入口案内羽根を有する圧縮機を
用いて冷凍装置を効果的に制御するものであり、
圧縮機は可変速の電動機により駆動される。本発
明の装置及び方法を連続して試験したところ、圧
縮機速度及び入口案内羽根位置の自動調整が冷却
水を一定温度に保ちながら所与の蒸発器負荷に対
する圧縮機ヘツド及び流量の要件に適合すること
が証明された。第４図に示されているように、最
適制御径路は圧縮機のサージをさけると同時に装
置のエネルギ要求を最小化しようとするものであ
る。更に、本発明の制御装置及び制御方法は、全
実行負荷範囲にわたつて冷却水を設定点の0.083
℃（0.15〓）の範囲内に維持する能力を示してい
る。特に、圧縮機負荷を変えるためにPRV位置
の調整を開始する前に、電動機速度制御が最大限
に利用される。これは、可調整入口案内羽根を有
する装置を作動させるには最もエネルギ効率のよ
い方法であり、またサージを防止するための
PRV制御と高温気体バイパスとの組合せを用い
た装置よりも非常に効率的であることを証明し
た。本装置はギアボツクスの必要をなくし、より
小さくより効率的でより高速の電動機による動作
を可能にした。更に、この圧縮機は部分負荷動作
ではより静かであり、雑音減少にもつと適した羽
根角度では一層ゆつくりと駆動される。 本発明は部分的に圧縮機特性の評価及び圧縮機
におけるヘツドによつて制限される最小マツハ数
Moの導出に基づいている。全開羽根に対するマ
ツハ数の使用は制御装置において連続的に監視さ
れ、負荷要件をその時の圧縮機の容量に整合させ
る。第４図に関連して述べられたPRV制御の領
域へ切換わる前に速度制御の最大範囲が用いられ
ることは極めて重要である。２つの温度からのヘ
ツド情報の導出は本発明の重大な点である。これ
により、サーミスタをこの種の装置で度々用いら
れる一層高価な圧力センサの代りに用いることが
できるので、最小の変換器コストで正確な制御が
行なわれる。 本発明の装置及び方法は冷凍装置を「速度制
御」領域及び「PRV制御」領域の両方において
調整する。速度制御領域においては、制御の概念
は、装置容量の増加あるいは減少のどちらが必要
であるかに応じて、インバータ出力電圧の周波数
を増加又は減少させるように調整することにより
圧縮機速度を単に調整することである。設定点に
対する冷却水温度の誤差は、必要な装置容量の変
化を規定するために用いられる。この方法は容易
に理解されるものであり、応答、安定性及びルー
プ補償の要件が決められた後では、低コストの電
気回路で容易に実行される。PRV制御領域では、
冷却水誤差の変化は一層複雑な制御の変更と装置
変数の連続的監視とを必要とする。PRV位置の
調整が必要なだけでなく、サージをさけるために
は、圧縮機速度はヘツドの測定値及びPRV位置
の予め記憶された関数（回路網８７）に従つて附
随的に調整されなければならない。圧縮機速度及
びPRV位置調整に対して選択された制御径路は
エネルギ保存的でなければならないという要件が
制御特性のこれら２つの領域及びそれに伴う境界
決定問題に重畳される。 本発明の方法及び装置において、圧縮機ヘツド
が冷媒の凝縮温度と蒸発温度との間の差のほぼ線
形関数であるという点が極めて重要である。更
に、用いられた圧縮機についての実験データによ
れば、サージをさけるための許容最小マツハ数は
圧縮機ヘツドに線形に関連している。PRV位置
に結合された圧縮機ヘツドは全開羽根においても
部分羽根においても圧縮機のサージ軌跡を規定す
るために用いることができ、これにより第４図の
所望の装置作動径路を生ずることがその後わかつ
た。冷却水温度、凝縮温度、蒸発温度、圧縮機速
度及びPRV位置を示す比較的低コストの変換器
からの信号は、本発明の効果的な制御装置及び方
法の基礎をなすものである。 装置制御の方法は第５図に関連して容易に理解
される。この方法において、最小マツハ数Moを
示す圧縮機ヘツド信号は冷媒の凝縮温度及び冷媒
の蒸発温度の関数として連続的につくられる。こ
のヘツド信号はライン８９にあらわれる。入口案
内羽根の瞬時位置に関連した機能信号は回路８７
の出力側に得られる。このヘツドを示す信号と機
能信号とは次に結合されてライン９０上に中間信
号を発生する。実際の電動機速度に関連した信号
はライン７２上に与えられる。この信号は電動機
からあるいはライン５１からあるいは他の装置か
ら生じる。実際の電動機速度信号及び中間信号は
結合され、圧縮機駆動用の電動機の速度を調整す
るための第１の信号をライン９１上に与える。蒸
発器出口における冷却媒体と所望の温度設定点と
の間の温度差に関連する温度誤差信号はライン６
７上に発生される。この温度誤差信号は、圧縮機
駆動用の電動機の速度と入口案内羽根の位置との
両方を調整する第２の信号として用いられる。 本発明の方法を理解する別のやり方は第４図に
関連している。第４図に示されているように、本
装置はｇで表わされる第１の動作状態で初めは動
作していると考えられる。次に、入口案内羽根を
全開に保ちながら圧縮機駆動用の電動機の速度は
第１の動作状態(g)から第２の動作状態(h)を介して
第３の状態状態(j)へ減少される。次に、入口案内
羽根が徐々に閉じ始め、同時に圧縮機駆動用の電
動機の速度が増加され、第４の動作状態(k)に達す
る。電動機速度が同時に減少されながら入口案内
羽根の閉成が続けられ第５の動作状態（ｍ）に達
する。電動機速度が同時に動作されながら、第６
の動作状態（ｎ）に達するまで、入口案内羽根は
閉じ続ける。 本装置の容量を再び回復する制御シーケンス
は、最もエネルギ効率のよい径路を取るならば、
前述の径路（ｇ、ｈ、ｊ、ｋ、ｍ、ｎ）とは非常
に異なつている。まず、本装置が第６の動作状態
（ｎ）から第５の動作状態（ｍ）まで移るに従つ
て圧縮機駆動用の電動機の速度が減少されなが
ら、入口案内羽根は徐々に開かれる。次に、本装
置が第５の動作状態（ｍ）から第４の動作状態(k)
まで移つている間は電動機速度を同時に減少させ
ながら、入口案内羽根は更に開かれる。本装置が
第３の動作状態(j)を経ないで第４の動作状態(k)か
ら直接に第２の動作状態(h)へ移るにつれて、入口
案内羽根の開度が増し同時に圧縮機駆動用の電動
機の速度が増す。入口案内羽根は第２の動作状態
(h)で全開となる。最後に、第１の動作状態(g)が再
び達成されるまで、電動機駆動用の電動機の速度
は装置容量を増すように増加する。もつと簡単に
云うと、本発明の方法は、第４図に示され前述さ
れた機能変化により圧縮機駆動用の電動機の速度
及び入口案内羽根の位置を実質的に調整してエネ
ルギ効率よく作動させながらサージをさけるもの
である。 当業者は、本発明の制御装置が、熱ポンプ装置
を調整するのにも同じように応用できることがわ
かる。この熱ポンプ装置では圧縮機の速度及び圧
縮機に放出されたガスの量の両方が最適制御経路
に従うように変化される。 当業者が本発明を実施するのを助けるために、
集積回路（IC）の型まだ第６Ａ図ないし第６Ｃ
図で特定されていない他の素子との表が以下に示
される。
能な容量制御装置を有する圧縮機を調整するため
の制御装置及び制御方法に関する。 大容量空気調節装置は圧縮機の入口に案内羽根
を有する遠心圧縮機を用いていた。これらの羽根
は吸入気体の方向（すなわち渦巻）を調整し、羽
根位置の関数である圧力降下を発生するために調
整可能である。しばしばプリローテーシヨン羽根
（pre−rotation vanes＝PRV）と呼ばれるこれ
らの羽根は圧縮機の容量を変えるために調整され
る。全開羽根（wide−open vane＝WOV）にお
いては、羽根位置の小さな変化は圧縮機ヘツドす
なわち容量に対して実質的な効果を持たない。
PRVがほとんど閉じられた時には少しの変化が
圧縮機容量に実質的な効果を持ち、羽根位置の調
整に注意が払われていないと圧縮機をサージ状態
にすることになる。単にPRV位置を変えること
による容量制御は非効率的な容量制御法であるの
で、圧縮機を駆動している電動機の速度のみを制
御してシステム容量を調整しようとする試みがあ
つた。速度制御が容量を調整する唯一の手段とし
て用いられるならば、圧縮機は全負荷の約70％ま
でその動作を低下できるだけである。実質的な期
間では負荷は全負荷値の70％より低いので、この
事は大きい設備に対しては経済的には実行不能で
ある。 従つて、PRVの調整を電動機速度の調整に結
合する種々の試みがなされた。この試みは全負荷
の約10％まで負荷を十分に減少できる。この方向
における１つの重要な初期の努力は、1967年12月
５日に発行され本発明の譲受人に譲渡された米国
特許第3335906号、「圧縮機速度を変えるための制
御を含む冷凍装置」に述べられている。その装置
においては、電動機速度は圧縮機の吸込圧力と吐
出圧力との比の関数として調整され、PRVは蒸
発器の吐出口での熱交換媒体の温度から得られる
信号に関係して調整されていた。その当時からの
多くの同様の努力は圧縮機の圧力比を用いて電動
機速度を調整するものであり、この圧力情報を得
ることは実際には難かしく費用がかかることがわ
かつた。更に、プリローテーシヨン羽根の調整は
複雑な作用であり、この作用は、単一の可変条件
だけを感知することによつてサージを避けかつ最
も効率的な動作を行なうように有効に制御されて
はいないことがわかつた。 従つて、本発明の一つの目的は、閉冷凍回路中
に接続された圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む冷
凍装置を制御するための新規な制御装置を提供す
ることである。 この目的を達成するための本発明に係る制御装
置は、閉冷凍回路中に接続された圧縮機と凝縮器
と蒸発器とを有し、該圧縮機が、調整可能な入口
案内羽根装置と該入口案内羽根装置を調整するた
めの調整装置と該圧縮機を駆動する電気的原動機
とを備える冷凍装置のための制御を行うものであ
り、 タイミング信号発生装置と、 前記入口案内羽根装置の設定の関数として変化
する位置信号を与える位置信号装置と、 前記タイミング信号発生装置に接続された第１
入力と前記位置信号装置に接続された第２入力と
前記調整装置に接続された出力とを有する駆動制
御回路であつて、前記入口案内羽根装置の位置の
関数として前記調整装置を駆動するための出力駆
動信号を生成する駆動制御回路と、を具備してい
る。 このように、入口案内羽根装置の位置の関数と
して調整装置を駆動するための出力駆動信号を生
成する駆動制御回路を設けたので、入口案内羽根
装置の瞬時的な位置の関数として、調整装置を駆
動する時間を決めることができ、入口案内羽根装
置の動作を線形化することが可能となる。 本発明の別の目的は、圧縮機を有する冷凍装置
をエネルギ効率良く且つサージを回避しながら駆
動するための制御装置及び制御方法を提供するこ
とである。 この目的を達成するための本発明の制御装置は
閉冷凍回路中に接続された圧縮機と凝縮器と蒸発
器とを有し、該圧縮機が、調整可能な入口案内羽
根装置と該入口案内羽根装置を調整するための調
整装置と該圧縮機を駆動する電気的原動機とを備
える冷凍装置のための制御を行うものであつて、 タイミング信号発生装置と、 前記入口案内羽根装置の設定の関数として変化
する位置信号を与える位置信号装置と、 前記タイミング信号発生装置に接続された第１
入力と前記位置信号装置に接続された第２入力と
前記調整装置に接続された出力とを有する駆動制
御回路であつて、前記入口案内羽根装置の位置の
関数として前記調整装置を駆動するための出力駆
動信号を生成する駆動制御回路と、 圧縮機ヘツドとして変化するヘツド信号を導出
する装置と、 該ヘツド信号により前記電気的原動機の速度を
調整する原動機制御装置とを備え、前記電気的原
動機の速度及び前記入口案内羽根装置の複合制御
をエネルギ保存的に行い且つ前記圧縮機のサージ
を回避することを特徴としている。 また、本発明に係る制御方法は、閉冷凍回路中
に接続された圧縮機と凝縮器と蒸発器とを有し、
該圧縮機が、圧縮機容量を変更する調節可能な入
口案内羽根と速度調節可能な圧縮機駆動用電動機
とを備え、該駆動用電動機の速度の調節により圧
縮機容量を変更する冷凍装置の制御に関するもの
であり、 冷媒凝縮温度と冷媒蒸発温度との関数として圧
縮機ヘツド信号を連続的に作る段階と、 前記入口案内羽根の瞬時的な位置に関連した機
能信号を導出する段階と、 前記圧縮機ヘツド信号と前記機能信号との和で
ある中間信号を発生する段階と、 前記駆動用電動機の実際の速度に関連した信号
を供給する段階と、 前記の実際の速度に関連した信号と前記中間信
号とを結合して前記駆動用電動機の速度の調整用
信号を供給する段階と、 前記蒸発器の出口での冷媒の温度と所望の温度
の設定点との間の温度差に関連した温度誤差信号
を導出し、該温度誤差信号によつて前記駆動用電
動機の速度と前記入口案内羽根の位置とを調整す
る段階と、 を具備する。 このように、本発明においては、電気的原動機
の速度の制御と入口案内羽根装置の調整とを行う
ことにより、圧縮機をエネルギ効率よく最適制御
経路により調整することが保証される。 本発明の制御装置及び制御方法は、新しい装置
ばかりでなく既存の装置にも容易に適用でき、こ
れらの装置を、サージを回避し且つ最適制御を行
うように動作させることが可能となる。 本発明を添付図面を参照して以下に詳細に説明
する。 第１図は冷却装置のいくつかの従来の要素、例
えばライン２１を介して凝縮器２２へ冷媒（例え
ばＲ−11あるいは別の適当な媒体）を流す遠心圧
縮機２０を示している。凝縮器においては、クー
リングタワーからの水はライン２３から凝縮器中
に流れ、ライン２４を介してクーリングタワー
へ、あるいは別の装置が使われた時には他の熱排
除装置へ、戻される。凝縮器２２の吐出側での冷
媒はライン２５を介して流れ、固定オリフイス２
６を通り、ライン２７を介して蒸発器の冷媒入口
接続へ達する。冷媒は蒸発器を通つて流れ、ダク
ト３０へ出る。このダクト３０は図のように位置
する複数の入口案内羽根３１を有している。この
説明では、入口案内羽根はPRVすなわちプリロ
ーテーシヨン羽根と呼ばれ、このPRVの位置は
多数の導体（ここでは単一の線３３で表示されて
いる）から制御信号を受け取る小型電動機３２に
より調整される。当業者は、多数の導体が第１図
においては単一線で表示されていることが容易に
わかる。建物（あるいは他の冷却負荷）からの高
温の水はライン３４を介して戻され、蒸発器２８
において冷却され、この冷却水がライン３５を介
して建物へ戻される。 誘導電動機３６は軸３９により遠心圧縮機２０
へ連結され、電動機３６自体はインバータ３７に
より駆動される。このインバータは直流入力電圧
をライン３８を介して受け取り、これによりイン
バータ出力電圧の振幅が決まる。電圧制御回路４
０は電圧供給ライン４１とライン３８との間に設
けられ電圧をインバータへ送る。これは、ライン
４１に入力交流電圧を受け、ライン４２で受けた
信号に従つて調整された直流電圧をライン３８に
出力する位相制御整流器回路のような従来の回路
でよい。いかなる調整も必要なければ、直流電圧
は蓄電池、変圧器整流器あるいは任意の適切な電
源からインバータへライン３８を介して供給でき
る。インバータの出力電圧の周波数は、論理回路
４４からライン４３を介して供給されるタイミン
グ信号あるいはゲート信号の周期性により調整さ
れる。論理回路４４は周知の回路であり、ライン
４５を介して調整信号を受け取り、この調整信号
を使つて、ライン４３に供給されたパルスの周波
数を制御する。論理回路４４はライン４５を介し
て制御信号として直流電圧を受け、論理回路４４
の電圧制御発振器はライン４５上の信号の振幅に
より決められる周波数のパルスを供給する。この
論理回路は一般にリングカウンター型の回路を含
み、インバータ回路に使われているのと同数のサ
イリスタあるいは他のスイツチへこのパルスを分
配する。 本発明によれば、制御装置５０を用いて、ライ
ン５１により与えられる速度制御信号及びライン
３３により与えられる羽根位置（開に駆動あるい
は閉に駆動）信号により誘導電動機３６の速度だ
けでなくプリローテーシヨン羽根３１の物理的位
置をも調整する。本発明の回路構成は、サージが
回避されかつ圧縮機が最もエネルギ効率のよい方
法で調整されるのを保証する。この実施例では、
速度制御信号は集積回路５２から供給された直流
電圧であり、羽根制御信号はライン５３上の「開
羽根」信号かライン５４上の「閉羽根」信号か、
または無信号（「保持羽根」）のいずれかである。
これらの出力された羽根制御信号は、ライン５５
上の第１の信号を含む異なつた入力信号から得ら
れる。この第１の信号は、図示されたように凝縮
器吐出ライン中の冷媒に接するように配置させた
サーミスタ５６（第１の温度感知装置）により供
給される。蒸発器から出る飽和冷媒蒸気にさらさ
れているサーミスタ５８（第２の感知装置）から
得られた第２の信号はライン５７に出力される。
第１及び第２の信号は、差動増幅器回路である加
算装置５９で結合され、圧縮機ヘツドを示す信号
をライン６０に供給する。この信号及び他の入力
信号を用いる制御装置における回路装置は第６図
Ａ〜第６図Ｃに関連して以降に説明される。当
面、重要なのは、この簡単な温度差決定装置から
圧縮機ヘツド情報を供給することが本発明の重要
な点であるということを強調することである。圧
縮機ヘツドが実質的にこの温度差の線形関数であ
るので、圧縮機ヘツドに関連したいくつかの信号
を供給するためにもつと高価な圧力変換器を圧縮
機自体にあるいは隣接して配設する必要がなくな
つた。従つて、圧縮機ヘツドがこの様にして求め
られることは本発明の寄与の重要な部分である。 ポテンシヨメータ６１は、PRVにあるいは
PRVを駆動する電動機３２の出力軸に機械的に
結合されている可動アームすなわちワイパーを持
つている。ライン６２の電気信号は、連続的に入
口案内羽根の物理的位置（全開、3/4開等）を示
す。以後、この入口案内羽根の位置信号を圧縮機
ヘツド指示信号に結合して圧縮機の動作を調整援
助する回路について記述する。 別のサーミスタ６３（第三の温度感知装置）は
蒸発器２８から吐出された冷却水の温度を感知す
るように配置されている。サーミスタ６３が供給
する第三の信号はライン６４により別の差動増幅
器段６５へ送られる。差動増幅段６５はまた、ポ
テンシヨメータ６６あるいは建物の空間に設けら
れたサーモスタツトのような他の適切な装置から
温度設定点信号も受け取る。つまり、ライン６７
の出力信号は、（ポテンシヨメータ６６から得ら
れた信号により示される）要求された状態と（ラ
イン６４の信号により示される）瞬時負荷状態と
の間の差異を示す。 無負荷制御装置６８はポテンシヨメータ６６の
可動アームに結合されている。本発明の目的のた
めに、無負荷制御装置６８は、圧縮機の負荷を変
えかつエネルギ消費率を減じるように、温度設定
点を変えたり他の回路調整を行つたりして電気エ
ネルギの消費を制限する任意の装置を示す。当業
者は、これがサーモスタツトの設定を物理的に変
えることと同じであると理解できるが、大きな装
置においてはこれは制御装置により自動的になさ
れるのであり、（30分間隔等の）連続した期間に
おける電力消費率を監視して、装置が各所定期間
における設定電力量よりも多く消費できなくす
る。 第１図に示された別の信号経路について述べる
と、ライン７０は、過負荷状態が制御装置により
感知された時に論理回路４４へ遮断信号を送る装
置を表わす。この遮断信号及び他の動作信号を決
めるために、電動機３６の巻線を通つて流れる電
流の振幅に関する信号がライン７１を介して制御
装置へ送られ、また電動機速度に関する別の信号
がライン７２を介して制御装置へ送られる。電動
機電流信号は周知のように電流変成器から得られ
るがここには図示されていない。電動機速度信号
は通常のタコメーター（図示せず）から得られ、
電動機速度を示す直流電圧信号をライン７２に供
給する。電動機速度に関する信号を戻すためにラ
イン７２により示されているような外部導体の組
を設ける必要はない。代わりに制御装置は、電動
機速度制御調整信号を与える装置５２の出力端に
接続された内部ラインを用いることができ、また
電動機速度を示すこの直流電圧信号の一部を用い
ることができる。冷却装置及び制御装置の全体の
この一般的な説明を基に、更に詳しい説明が以降
に行なわれる。 第２図は、テストブロツクデータから得られた
通常の圧縮機の動作特性のグラフ表示である。圧
縮機ヘツドは流量（すなわち容量）に対してプロ
ツトされている。この特性は第３図に関連して更
に詳しく説明する。第２図のグラフに示された三
つの面は一定のマツハ数すなわち圧縮機速度にお
ける装置の動作領域を表わす。例えば、最上面は
マツハ数1.5で動作している間のヘツドの可能な
変化と容量とを示している。動作パラメータが変
りこの1.5の面に対する上部境界線の長手部分を
越えたならばサージ領域に入り、装置が不安定で
圧縮機がサージすることを示す。この1.5の面の
右上のライン終端は全開羽根による動作を示し、
三つの一点鎖線は3/4開羽根、1/2開羽根及び1/4
開羽根で動作する領域を示すために用いられる。
これらの領域は不連続の線として示されているが
本装置は羽根開度範囲全体にわたつて連続的に調
整でき、任意の羽根開度で動作を可能にする。低
い速度すなわちマツハ数1.4での動作に対しては、
本装置は第２図に示された真中の面まで低下す
る。同様に、マツハ数1.3まで動作を更に減少す
ると、本装置は図示の三つの面の最下部の面まで
低下する。圧縮機速度が連続して調節できる装置
においては、マツハ数の変化は図示されたように
大きい増分をもつてなされるものではなく、この
調節は、圧縮機速度が減少するにつれて第２図に
示された面の間の「空間」において連続して行わ
れる。定速領域に対する圧縮機ヘツド一流量のこ
の説明により、別のフオーマツトにおける圧縮機
特性の説明が以降に行なわれる。 第３図は左縦座標に沿つた「最小マツハ数」
Mo、横座標に沿つたPRVの開度範囲及び、選択
点で特定された圧縮機容量θを示すグラフであ
る。これらはすべてグラフ上に示された一連の曲
線により示された圧縮機ヘツドΩに関連してい
る。この「最小マツハ数」Moは電動機速度を表
わすと考えられる。もつと詳しくいえば、これは
羽根車チツプ速度の吸気淀み音速（以下「Ａ」と
よぶ）に対する比である。誘導電動機が圧縮機に
接続されているので、電動機速度は直接に羽根車
チツプ速度に関連しているとみなせる。その解析
のために、与えられた冷媒に対してはＡが蒸発器
の通常の動作範囲にわたつてそれほど変わらない
と仮定すると、Moは電動機速度だけの関数であ
ると考えられる。このPRV開度は全閉から全開
羽根（WOV）状態までの増分において示され
る。容量θ及び圧縮機ヘツドΩは次の式で表わさ
れる。 θ＝吸込流量×2.4／（羽根車の直径）2×Ａ Ω＝（ヘツドの値）×32.2／A2 ただし、吸入流量の単位は「立方フイート／
分」、ヘツドの値の単位は「フイート」である。
Ａは前述のようにそれほど変化しないと考えられ
るので、容量θ及び圧縮機ヘツド値Ωの考察が簡
単にされる。 第３図の異なつた曲線の各々は一定のヘツド値
Ωと、サージ領域に入らずに所与の容量に適合す
るのに必要な最小速度及びPRVとを示している。
例えば、右上部にある1.2のヘツド値を有する曲
線は、このヘツド値における容量を減少させるよ
うにされる電動機速度及びPRV開度の変化を示
す。矢印７５は容量が減少する方向を示してお
り、もし電動機速度（したがつて圧縮機速度）だ
けが減少すると、容量はグラフの右側に沿つてθ
の減少する値によつて示されているように減少さ
れる。けれども、速度がａで示される点まで減少
し、また圧縮機ヘツドを1.2以下に減少させずに
容量を更に減少させたいならば、この電動機速度
はこの点で一定に維持されなければならず、
PRVは徐々に閉じはじめ、これにより、θの値
が0.058であり羽根がほぼ3/4開である点まで容量
を減少させなければならない。点ｂで速度が更に
減少されると装置はサージする。同じヘツドにお
いてこれ以上に容量を減少させるためには、羽根
の閉成が続くが電動機速度をｃ点まで増加させる
必要がある。 同じように、ヘツド値が1.0ならば、羽根は、
基準点ｄにおいてθが0.0385に等しくなる値ま
で、速度が減少されている間は全開にされてい
る。この点から、速度は一定に保たれ、羽根は点
ｅで示されるおよそ3/4開まで徐々に閉じられる。
以後電動機速度は、羽根の閉成がｆ点まで続けら
れている間は再び徐々に増加される。点ａないし
ｆはまた第２図にも示されている。複雑な制御機
能が圧縮機速度（電動機速度を調整することによ
る）とPRVの開度とを整合して調整するのに必
要とされる。与えられた装置に対する負荷線は第
３図に引かれた時に異なつたヘツド曲線と交差す
る。装置に変化があつた時には、PRVの現在位
置と瞬時電動機速度と同じように、ヘツドの変化
を考えるためにはサージが避けられかつ最も効率
のよい動作がなされることを確認する必要があ
る。 電動機速度制御とPRV開度制御とを結合する
制御径路はサージ状態に入らずに前述の調整を行
なう際に有効であることがわかつており、第４図
に曲線８０により示されている。一定ヘツドΩ曲
線は最適制御径路８０に対する背景として示され
ている。本装置が当初に羽根全開の状態で全容量
で動作しているとすれば、これはｇで示されてい
る点で表わされている。負荷を減少する必要があ
る時に、容量は電動機速度を減ずることにより減
少され、この曲線は点ｈを通り更に点ｊまでまつ
すぐに下がる。この時に制御アルゴリズムは
PRV位置の調整を含むように修正され最適制御
経路を維持する。この羽根は次に、電動機速度で
ｊで示されるレベルから点ｋで示されるレベルま
で増加されている間は、次第およそ80％開位置ま
で閉じられる。この点から羽根の閉成が続けられ
るが、最適制御径路８０が点ｍにおける底に達す
るまで電動機速度が再び減少される。この曲線の
この部分では、羽根はおよそ35％開であり、羽根
の閉成が続けられるにつれて、この速度は次に点
ｎまで増加される。 負荷を増すことが望まれた時に、装置が点ｎで
示された条件下で今動作しているとすると、
PRV開度は電動機速度を減少させながら点ｍに
達するまで除々に増加される。これ以後、羽根の
開きが続くにつれて、電動機速度は点ｋまで増加
される。本発明の重要な点によれば、羽根が更に
開かれるにつれて電動機速度の増加は制御曲線の
部分khに沿つて続けられ、他の２脚kj及びjhは負
荷を回復する際にはたどられない。そのかわりに
羽根が全開された後は制御径路が直接にｋからｈ
までそして次にｇまでとられる。 最適制御径路がサージを避け極めて高い動作効
率を達成するものであると決められているので、
制御装置が必要な変化量だけでなくその変化が行
なわわれている方向をも知ることは重要である。
これは、述べられるように、第４図に示された最
適制御径路８０を達成するために、制御装置での
圧縮機性能に関する組合せ論理及び記憶された情
報を必要とする。 第５図は、第６Ａ図、第６Ｂ図及び第６Ｃ図に
示されたより詳しい回路の一般的な信号の流れを
説明する回路図である。一般的には、サーミスタ
６３（第５図）からの冷却水出口温度信号及び、
ポテンシヨメータ６６からあるいは所望の温度制
御レベルを設定する任意の他の装置から得られた
温度設定点信号が結合されライン６７上に温度誤
差信号を発生する。「デツド−バンド（dead−
band）」回路網８１は、PRV制御領域で動作して
いる時に差動増巾段６５からの温度誤差信号がデ
ツドバンドで決められた量を超えるまでライン８
２（これは複数の導体を表わしている）に別の出
力信号を発生して、PRV制御論理回路９６及び
インバータ速度論理回路８３へ切換命令を与えず
且つハンチングと過度の切換とを回避するために
設けられている。論理回路８３の出力は積分段５
２を通つて流れ電動機速度制御信号をライン５１
に供給し、インバータ動作周波数を、したがつて
電動機速度及び圧縮機速度を調整する。 PRVの羽根位置情報はポチンシヨメータ６１
からとられ、ライン８４を介してこの信号の一部
はインバータ速度論理回路８３へ与えられる。
PRV位置信号の別の部分はライン８５を介して
デユテイサイクル制御回路８６へ送られる。更
に、このPRV位置信号は回路網８７を介して送
られ、ライン８８上の最小マツハ数Mo信号に結
合される。前述のように、全開羽根に対するこの
最小マツハ数は、サーミスタ５６により感知され
た凝縮器温度及びサーミスタ５８により感知され
た蒸発器温度により得られる。これらの２つの信
号は結合されライン８９に（全開羽根に対する）
最小マツハ数Mo信号を与える。この信号はライ
ン８８に送られて回路網８７の出力と結合され、
ライン９０に合成信号を供給する。この合成信号
はライン７２を介して受け取つた実際の電動機速
度信号に結合され、ライン９１に誤差信号を発生
する。この誤差信号は、装置が電動機速度を調整
するのに加えてPRV位置を制御している時の速
度設定点における誤差である。電動機速度信号も
ライン８９の最小マツハ数Mo信号と比較され、
ライン９２上に実際の電動機速度がMoより上か
下かを示す論理信号を発生する。この論理信号は
PRV制御論理回路９６に加えられ、ライン９９
を介してインバータ速度論理回路８３に加えられ
る。 デユテイサイクル制御回路８６はライン８５に
よりPRV位置信号を及びライン９３により過負
荷回路９４から別の信号を受ける。デユテイサイ
クル制御回路８６の出力はライン９５を介して
PRV制御論理回路９６へ送られる。PRV制御論
理回路９６は羽根位置が変えられるべきか、羽根
が動かされるべき方向及び生ずるべき移動量を決
める。過負荷回路９４はライン７１により電動機
電流に比例した信号を受け、ライン９３を介して
デユテイサイクル制御回路８６へ信号を与えるこ
とに加えて、別の信号をライン９７によりPRV
制御論理回路９６へ送り、更にライン９８により
別の信号をインバータ速度論理回路８３へ送る。
本装置のこの全般的な説明により、当業者は第６
Ａ図ないし第６Ｃ図の説明と第１図に示された全
装置構成とを更に容易に関連させるだろう。 第６Ａ図ないし第６Ｃ図において、冷却水出口
での水温はサーミスタ６３により得られ、ライン
６４及び24K抵抗の１つを介して差動増幅器６５
の１入力端子へ送られた。温度設定点用のポテン
シヨメータ６６からの信号は他の24K抵抗を介し
て差動増幅器６５の他の入力接続点に送られ、出
力ライン６７上に温度誤差信号が与えられる。当
業者を助けるために、後にIC素子の識別が行わ
れ、異なつた段の動作電圧は円内に示される。円
で囲まれた＋符号は、12ボルトのB+電圧がその
点に加えられることを意味する。冷却水出口温度
信号及び温度設定点信号も別の比較器段１０１に
おいて結合され、低水温状態が感知された時にラ
イン１０２で信号をインバータ速度論理回路へ送
る。この信号及び他の過負荷信号の印加は論理回
路には示されていないが、当業者は冷却水温度が
低すぎる時にインバータの作動を遮断するために
この信号が印加されることを容易に理解するだろ
う。 段１０３及び１０４は装置に対する進み−遅れ
補償回路に接続される。この回路は0.007Hzでは
位相の進みを、0.02Hzでは位相の遅れを与える。
このように、ライン６７上の温度誤差信号はライ
ン６９を進み−遅れ補償回路まで通り、そのため
ライン１０５上の進み−遅れ補償回路の出力信号
はインバータ速度論理回路に印加するための補償
された温度信号となる。 ライン６７上の信号は別の比較器回路１０６を
通つて流れ、ライン１０７に論理信号を与える。
この論理信号は、冷却水出口温度が設定点温度よ
りも大きい時に論理１（すなわちハイ）であり、
冷却水出口温度が設定点温度よりも小さい時に論
理０（ロー）である。これはNORゲート１０８の
１つの入力接続点に供給される。段１１０及び１
１１は、設定点温度と冷却水出口温度との間の温
度差がデツド・バンドすなわちデツドゾーンの量
を超えた時に論理信号をライン１１２，１１３に
供給するように接続される。図示実施例では、こ
のデツド・ゾーンは、電気的には２つの段１１１
及び１１０に印加される5.12ボルトと5.86ボルト
との間の差により示されている±0.083℃（±
0.15〓）の温度差を含むように設定された。5.5
ボルトの基準すなわち中心帯電圧が基準として用
いられる。NOR段１１４及びインバータ段１１
５は図示のように接続され、インバータ速度論理
回路で用いる論理信号を与える。これらの段及び
別の段１１６，１１７，１１８，１２０及び１２
１は発明の詳細な説明の終わりのところで例示さ
れ、当業者が本発明を最小の実験作業で利用する
ことができるようにする。更に、別のインバータ
１２２及びゲート１２３，１２４及び１２５も例
示される。これらのゲートは積分段５２への信号
の印加を調整する。 PRVの羽根位置に対するポテンシヨメータ６
１から信号が得られ、図示のようにライン６２上
に供給される。この信号の一部はライン８４を介
して比較器段１３０の１つの接続点へ送られる。
この比較器段１３０もその他の入力接続点に直流
基準信号を受け取る。ポテンシヨメータ６１のワ
イパーは全開羽根状態ではゼロ抵抗（頂部）位置
にある。この設定、そして図に示された他の回路
素子及び電圧は、入口案内羽根が全開位置にある
時に協動して段１３０の出力側の導体１３１に論
理１信号を出力する。この信号は、羽根開度が全
開から減少された時に論理０になる。この信号は
NANDゲート１２０の１つの入力接続点へ印加
されまたインバータ段１３２で反転される。この
反転された信号はライン１３３でNANDゲート
１１７及びNANDゲート１３４へ送られる。こ
のNANDゲート１３４の出力はPRV制御論理回
路９６におけるNANDゲート１３５への１入力
となる。 ライン６２上のPRV羽根位置信号もまた比較
器段１３６〜１４０の各々の負入力接続点へ送ら
れる。これらの比較器段の出力はそれぞれ図示の
ようにゲート回路１４１ないし１４５へ接続され
る。これらのゲート回路からの出力は段１４６で
加算され、実際の羽根位置に基づいた最小マツハ
数からの速度偏差を示す信号を与える。 サーミスタ５６により感知された凝縮器温度即
ち冷媒凝縮温度はライン５５に信号を供給し、サ
ーミスタ５８により感知された蒸発器温度即ち冷
媒蒸発温度はライン５７に別の信号を与える。こ
れら２つの信号は差動増幅器５９で結合され、ラ
イン８８及び８９に全開羽根に対する最小マツハ
数Moに関連した信号を与える。回路のこの点に
おいては、この信号は圧縮機ヘツドだけに関連
し、羽根位置に関連したいかなる要素も含んでい
ない。ライン５７上の蒸発器温度の信号の一部は
別の比較器１４８へ送られ、蒸発器温度が所定の
値以下に低下した時にインバータ速度論理回路へ
の遮断信号を与える。この所定の値は比較器１４
８の他の入力接続点に印加される基準電圧により
つくられる。 ライン８８上の最小マツハ数Moに関連した信
号は点９０で速度変更用の信号と結合され、演算
増幅器１５１の負入力接続点へ印加される。この
ようにこの接続は、速度変更用の信号及び最小マ
ツハ数Moの両方の関数である合成入力信号を受
け取る。演算増幅器１５１の他の入力接続点は先
に述べられたように、ライン７２に実際の電動機
速度を示す信号を受け取る。このように演算増幅
器１５１からの出力信号はライン９１上をインバ
ータ速度論理回路へ送られ、冷凍装置がPRV制
御領域で動作している時の速度設定点信号におけ
る誤差を表わす。PRV制御領域では、電動機速
度及び羽根位置が第３図に示された最適制御径路
８０に従うように調整されなければならない。 第６Ｂ図において、ライン９１上の出力信号
は、他方の入力接続点に基準電圧を受け取る別の
比較器１５３の＋入力接続点へ供給される。比較
器１５３からの出力はライン１５４でNAND回
路１２０へ送られる論理信号で、実際の電動機速
度が所与の動作状態に対する所望の電動機速度よ
り上にあるか、下にあるかを示す。要約すると、
この論理信号は、修正をしても装置がサージ状態
になる危険がない時に温度誤差情報によつて電動
機速度制御命令を修正させ、より速い装置応答を
得るために用いられる。デユテイ・サイクル制御
回路８６は、瞬時的なPRV位置の関数として
PRV制御装置の駆動−開（drive−open）及び駆
動−閉（drive−ciosed）位置における接点閉成
時間を制限するように動作する。これは本発明の
重要な点である。というのは、羽根が小さい開口
だけをのこして閉じられた時に、「駆動−閉」信
号が装置応答速度よりも早い速度で印加されるの
を防ぐからである。デユテイサイクル制御回路８
６は所与の時間間隔において、駆動信号が実際に
PRV電動機３２へあるいは、圧縮機容量を変え
るように調節できる任意の適切な容量制御装置へ
印加される時間の割合を決めるという点で、駆動
制御回路とも考えられる。そのためPRV電動機
３２は可調整容量制御装置即ちPRV用の調整装
置である。 先のPRV制御装置によつて提起された問題は
第７図に関連してより良く理解される。この図に
示された幾つかの曲線は、ヘツド（Ω）の異なつ
た一定値に対する圧縮機容量の変動をPRV開度
の関数として示している。例えば、曲線３００は
圧縮機ヘツド値1.2に対する容量−羽根開度関係
を示している。続く曲線３０１，３０２，３０３
及び３０４は圧縮機ヘツドの減少された値を曲線
３０４に対するヘツド0.8まで示す。圧縮機ヘツ
ドが1.0へ、およびそれより低いレベルの値へ低
下した時は、および1/2のPRV開度の右側に対す
る曲線部分の傾斜はいよいよ小さくなる。けれど
も、PRV開度の低い値に対しては、ヘツド値に
無関係に、この曲線の傾斜は非常に大きい。羽根
が閉じられるかほとんど閉じられた時には、入口
案内羽根の極めて微小の論理的偏移が装置容量の
極めて大きな変化を生ずることは明らかである。
第７図に示された曲線がもつと線形であれば望ま
しく、デユテイサイクル制御回路８６が指向して
いるのは、装置動作の線形化である。 デユテイサイクル制御回路（すなわち駆動制御
回路）８６（第６Ｂ図）は基本的には積分器段１
５６NORゲート１５７及び比較器段１６０を備
えている。このデユテイサイクル制御回路は２つ
の異なつた入力信号を受け取る。デユテイサイク
ル制御回路の第１の入力は発振器１５５のような
タイミング信号発生装置からのタイミング信号を
受け取る導体２００と考えられる。図示実施例に
おいては0.033Hzであるこのタイミング信号は
1.3M抵抗器を介して積分器段１５６の上部入力
端子へ供給され、またNORゲート１５７の上部
入力端子へも供給される。この信号は一般的に第
８Ａ図の波形２０１により示される。NORゲー
ト１５７は、両入力が低いすなわち０である時に
論理１出力信号を与える。波形２０１により示さ
れた発振器信号が低くなつた時に、積分器段１５
６の別の入力端子における5.5ボルト基準電圧に
より、この積分器段は時刻t0で充電を開始して２
０２（第８Ｂ図）のような出力電圧を発生し、ラ
イン１６１を介して比較器１６０の上部入力端子
に加える。この比較器はまたライン８５を介して
羽根位置信号を受け取る。この羽根位置信号は、
この実施例では圧縮機のPRVである可調整容量
制御装置の設定の関数として変化する。この
PRVが実質的に完全に閉じられた時、ライン８
５上の直流電圧レベルは第８Ｂ図のライン２０３
により示されたほぼ２ボルトである。ライン１６
１を介した積分器段１５６からの増加している信
号が点Ａで２ボルトラインと交差した時に、比較
器１６０は時刻t1で波形２０４（第８Ｃ図）によ
り示されたように切換わる。このようにt0とt1と
の間の時間は比較器１６０からの信号はローで、
曲線２０１（第８Ａ図）により示された積分器段
１５６からの信号もローである。そのためNOR
ゲート１５７の出力は、第８Ｄ図の曲線２０５の
始まり近くのパルスにより示されるように、この
時間はハイである。波形２０４により示されたよ
うな比較器１６０の出力がハイである限りは
NORゲート１５７からの他のいかなる出力もな
い。曲線２０２の減少しつつある傾斜が時刻t5で
２ボルトラインと交差した時、信号２０４は再び
ローになる。しかしこの時に発振器の出力はハイ
であり、積分器段の出力の曲線２０２の増加する
傾斜部分が再び２ボルトライン２０３に交差する
までNORゲート１５７からはいかなる出力もな
い。つまり、PRVへあるいは可調整容量制御装
置用の調整装置への駆動信号は、明らかに入力ラ
イン８５上の信号のレベルにより表わされた羽根
位置の関数である。 このPRVがほぼ全開であるとすれば、10ボル
ト信号がライン８５上に供給される。この信号は
第８Ｂ図のライン２０６により表わされる。曲線
２０２の増加の傾斜部分が点Ｂですなわち第８Ｅ
図の曲線２０７に示された時刻t3で10ボルトライ
ンに交差することがわかる。この時、比較器１６
０の出力は曲線２０７上に示されたようにハイに
なり、いかなる出力もNORゲート１５７から出
力されないようにする。しかし、この切換に先立
つて、第８Ｆ図の曲線２０８上に示されるように
時刻t0とt3との間では、NORゲート１５７の出力
はハイである。それは、このゲートへの両入力が
ローだつたからである。これはPRVあるいは任
意の他の可調整容量制御を駆動するための、曲線
２０８におけるずつと長い持続時間のパルスを与
える。図示実施例では、この回路要素は波形２０
５にはほぼ１秒のパルスを、波形２０８にはほぼ
５秒のパルスを与えた。PRVの中間の位置は、
対応する中間パルス長を与える。当然、他の駆動
制御回路は、可調整容量制御装置の瞬時位置に応
じて可調整容量制御装置における変化を調整する
ために、振幅等の幾つかの他の信号特性の変動を
与えるように設置されている。 容量制御信号はNORゲート１５７からNAND
ゲート１６２に送られ、他のNANDゲート１３
５へも送られる。羽根を開あるいは閉に駆動する
論理回路の動作は図のように接続された別の段１
６３−１６８、及び１７０により行なわれる。 例えば、NOR段１６５（第６Ｃ図）からの論
理０信号はNPNトランジスタへのゲート駆動を
行わず、B+及び1K抵抗により発光ダイオードを
附勢し、サイリスタのゲート駆動を行うので、サ
イリスタは附勢され、ライン５４に閉羽根信号を
与える。Ｘと記された0.27マイクロフアラドのコ
ンデンサの下側の端子はPRV電動機に対する共
通の電気的接続点を示す。この端子は開−羽根回
路における他の同様に記された端子に対応する。
もちろん、本装置は、モード選択スイツチ１７１
を図示の自動位置から他の３つの位置のどれかに
動かすことにより手動操作できる。可動接点が
「保持」接点に接触するように偏位された時は、
PRV電動機は開あるいは閉に駆動されずそのま
まの位置にとどまる。可動接点が「開」接点に接
触するように偏位されると、附勢回路がサイリス
タをゲート・オンし、ライン５３に羽根を開にす
る信号を与える。同様に、このスイツチが更に
「閉」接点に接触するように偏位されると、論理
回路が動作して、サイリスタを附勢するのにもラ
イン５４に閉−羽根信号を与えるのにも必要なゲ
ート駆動信号を供給する。 電動機電流のレベル信号は導体７１により受信
され、例示された3Kポテンシヨメータにより分
割される。このレベル信号の一部はライン１７２
で第１の電流制限段１７４へ送られる。電動機電
流のレベルが、電流定格の100％を表わす予め決
められた値に達した時に、段173が切換わり、
PRV制御論理回路及び図示されたインバータ速
度論理回路の両方へ送られる出力信号を与える。
これは、インバータ速度論理回路においては、こ
の100％の電流レベルが維持されていても電動機
はより速くは駆動されることができないことを意
味し、実際にはこの速度は減少する。更に、これ
らの条件下でのPRV制御論理回路の動作は羽根
を開に駆動できなくするものであり、負荷減少信
号が与えられた時には羽根は装置の負荷を減少す
るように閉に駆動されることができる。電流レベ
ルが更に、定格電流の103％が電動機巻線中を流
れていることを示すレベルまで増加すると、電流
制限段１７４は切り換えられてPRV制御論理回
路へ信号を送り、羽根の閉位置への駆動を開始さ
せて負荷を減ずる。電流が定格電流の106％のレ
ベルまで更に増加すると、この信号はライン１７
５を介して感知され、段１７６は切換えられてラ
イン７０上にインバータ速度論理回路を遮段する
信号を送り、これに応じて電動機を除勢する。 第９図は、一定の圧縮機ヘツド値に対する
PRVの開度の関数として圧縮機速度の変化を示
す１対の曲線を示している。曲線３０７は実際の
データから得られたサージ曲線を示しており、こ
の曲線の下部左側部での作動は圧縮機のサージを
生じる。サージをさけるために、本発明の制御装
置の動作を調整するための数学的関数を示す実際
の関数３０８が得られた。誘導電動機（電気的原
動機）３６の速度及びPRVの開度の範囲を関数
３０８に従うように調整することにより、サージ
がさけられるだけでなく本装置が実質的に最もエ
ネルギ効率良く動作される。制御装置が曲線３０
８に沿つて動作を調整できるのは、一部には、凝
縮器温度及び蒸発器温度からライン８９（第５
図）に最小マツハ数Moを効果的に導出すること
による。その後この最小マツハ数すなわちヘツド
を示す信号は回路網８７の出力側へ送られる。
PRV位置用のポテンシヨメータ６１から得られ
た信号は回路網８７により修正され、最小マツハ
数の信号と結合するために修正された信号すなわ
ち機能信号をライン９０に発生する。ライン９０
でのこの信号結合により生じた信号は次にライン
７２上の実際の電動機速度の信号に結合され、制
御装置のインバータ速度制御部であるインバータ
速度論理回路用の「速度ブースト（boost）」信号
を発生する。用語「速度ブースト」は、最小マツ
ハ数Mo、回路網８７の出力側での機能信号及び
実際の電動機速度の信号を考慮した、圧縮機を駆
動する誘導電動機に必要とされる速度補正を意味
する。この得られた速度ブースト信号は誘導電動
機の速度を最適に調整する有効な補正値を与え
る。 本発明は可調整入口案内羽根を有する圧縮機を
用いて冷凍装置を効果的に制御するものであり、
圧縮機は可変速の電動機により駆動される。本発
明の装置及び方法を連続して試験したところ、圧
縮機速度及び入口案内羽根位置の自動調整が冷却
水を一定温度に保ちながら所与の蒸発器負荷に対
する圧縮機ヘツド及び流量の要件に適合すること
が証明された。第４図に示されているように、最
適制御径路は圧縮機のサージをさけると同時に装
置のエネルギ要求を最小化しようとするものであ
る。更に、本発明の制御装置及び制御方法は、全
実行負荷範囲にわたつて冷却水を設定点の0.083
℃（0.15〓）の範囲内に維持する能力を示してい
る。特に、圧縮機負荷を変えるためにPRV位置
の調整を開始する前に、電動機速度制御が最大限
に利用される。これは、可調整入口案内羽根を有
する装置を作動させるには最もエネルギ効率のよ
い方法であり、またサージを防止するための
PRV制御と高温気体バイパスとの組合せを用い
た装置よりも非常に効率的であることを証明し
た。本装置はギアボツクスの必要をなくし、より
小さくより効率的でより高速の電動機による動作
を可能にした。更に、この圧縮機は部分負荷動作
ではより静かであり、雑音減少にもつと適した羽
根角度では一層ゆつくりと駆動される。 本発明は部分的に圧縮機特性の評価及び圧縮機
におけるヘツドによつて制限される最小マツハ数
Moの導出に基づいている。全開羽根に対するマ
ツハ数の使用は制御装置において連続的に監視さ
れ、負荷要件をその時の圧縮機の容量に整合させ
る。第４図に関連して述べられたPRV制御の領
域へ切換わる前に速度制御の最大範囲が用いられ
ることは極めて重要である。２つの温度からのヘ
ツド情報の導出は本発明の重大な点である。これ
により、サーミスタをこの種の装置で度々用いら
れる一層高価な圧力センサの代りに用いることが
できるので、最小の変換器コストで正確な制御が
行なわれる。 本発明の装置及び方法は冷凍装置を「速度制
御」領域及び「PRV制御」領域の両方において
調整する。速度制御領域においては、制御の概念
は、装置容量の増加あるいは減少のどちらが必要
であるかに応じて、インバータ出力電圧の周波数
を増加又は減少させるように調整することにより
圧縮機速度を単に調整することである。設定点に
対する冷却水温度の誤差は、必要な装置容量の変
化を規定するために用いられる。この方法は容易
に理解されるものであり、応答、安定性及びルー
プ補償の要件が決められた後では、低コストの電
気回路で容易に実行される。PRV制御領域では、
冷却水誤差の変化は一層複雑な制御の変更と装置
変数の連続的監視とを必要とする。PRV位置の
調整が必要なだけでなく、サージをさけるために
は、圧縮機速度はヘツドの測定値及びPRV位置
の予め記憶された関数（回路網８７）に従つて附
随的に調整されなければならない。圧縮機速度及
びPRV位置調整に対して選択された制御径路は
エネルギ保存的でなければならないという要件が
制御特性のこれら２つの領域及びそれに伴う境界
決定問題に重畳される。 本発明の方法及び装置において、圧縮機ヘツド
が冷媒の凝縮温度と蒸発温度との間の差のほぼ線
形関数であるという点が極めて重要である。更
に、用いられた圧縮機についての実験データによ
れば、サージをさけるための許容最小マツハ数は
圧縮機ヘツドに線形に関連している。PRV位置
に結合された圧縮機ヘツドは全開羽根においても
部分羽根においても圧縮機のサージ軌跡を規定す
るために用いることができ、これにより第４図の
所望の装置作動径路を生ずることがその後わかつ
た。冷却水温度、凝縮温度、蒸発温度、圧縮機速
度及びPRV位置を示す比較的低コストの変換器
からの信号は、本発明の効果的な制御装置及び方
法の基礎をなすものである。 装置制御の方法は第５図に関連して容易に理解
される。この方法において、最小マツハ数Moを
示す圧縮機ヘツド信号は冷媒の凝縮温度及び冷媒
の蒸発温度の関数として連続的につくられる。こ
のヘツド信号はライン８９にあらわれる。入口案
内羽根の瞬時位置に関連した機能信号は回路８７
の出力側に得られる。このヘツドを示す信号と機
能信号とは次に結合されてライン９０上に中間信
号を発生する。実際の電動機速度に関連した信号
はライン７２上に与えられる。この信号は電動機
からあるいはライン５１からあるいは他の装置か
ら生じる。実際の電動機速度信号及び中間信号は
結合され、圧縮機駆動用の電動機の速度を調整す
るための第１の信号をライン９１上に与える。蒸
発器出口における冷却媒体と所望の温度設定点と
の間の温度差に関連する温度誤差信号はライン６
７上に発生される。この温度誤差信号は、圧縮機
駆動用の電動機の速度と入口案内羽根の位置との
両方を調整する第２の信号として用いられる。 本発明の方法を理解する別のやり方は第４図に
関連している。第４図に示されているように、本
装置はｇで表わされる第１の動作状態で初めは動
作していると考えられる。次に、入口案内羽根を
全開に保ちながら圧縮機駆動用の電動機の速度は
第１の動作状態(g)から第２の動作状態(h)を介して
第３の状態状態(j)へ減少される。次に、入口案内
羽根が徐々に閉じ始め、同時に圧縮機駆動用の電
動機の速度が増加され、第４の動作状態(k)に達す
る。電動機速度が同時に減少されながら入口案内
羽根の閉成が続けられ第５の動作状態（ｍ）に達
する。電動機速度が同時に動作されながら、第６
の動作状態（ｎ）に達するまで、入口案内羽根は
閉じ続ける。 本装置の容量を再び回復する制御シーケンス
は、最もエネルギ効率のよい径路を取るならば、
前述の径路（ｇ、ｈ、ｊ、ｋ、ｍ、ｎ）とは非常
に異なつている。まず、本装置が第６の動作状態
（ｎ）から第５の動作状態（ｍ）まで移るに従つ
て圧縮機駆動用の電動機の速度が減少されなが
ら、入口案内羽根は徐々に開かれる。次に、本装
置が第５の動作状態（ｍ）から第４の動作状態(k)
まで移つている間は電動機速度を同時に減少させ
ながら、入口案内羽根は更に開かれる。本装置が
第３の動作状態(j)を経ないで第４の動作状態(k)か
ら直接に第２の動作状態(h)へ移るにつれて、入口
案内羽根の開度が増し同時に圧縮機駆動用の電動
機の速度が増す。入口案内羽根は第２の動作状態
(h)で全開となる。最後に、第１の動作状態(g)が再
び達成されるまで、電動機駆動用の電動機の速度
は装置容量を増すように増加する。もつと簡単に
云うと、本発明の方法は、第４図に示され前述さ
れた機能変化により圧縮機駆動用の電動機の速度
及び入口案内羽根の位置を実質的に調整してエネ
ルギ効率よく作動させながらサージをさけるもの
である。 当業者は、本発明の制御装置が、熱ポンプ装置
を調整するのにも同じように応用できることがわ
かる。この熱ポンプ装置では圧縮機の速度及び圧
縮機に放出されたガスの量の両方が最適制御経路
に従うように変化される。 当業者が本発明を実施するのを助けるために、
集積回路（IC）の型まだ第６Ａ図ないし第６Ｃ
図で特定されていない他の素子との表が以下に示
される。
【表】
本制御装置の原理及び好適実施例の解明された
詳しい説明により、このような装置が再調整によ
り既存の装置と新設装置との両方と共に使用でき
ることがわかる。特許請求の範囲において、語
「接続された（connected）」は２つの要素間の実
質的にゼロ直流抵抗による直流接続を意味する。
語「結合された（coupled）」は、「結合された」
あるいは「相互結合された（itercoupled）」とし
て述べられた２つの要素間に他の要素を介在させ
うる状態で２つの要素間に機能的な関係があるこ
とを意味する。
詳しい説明により、このような装置が再調整によ
り既存の装置と新設装置との両方と共に使用でき
ることがわかる。特許請求の範囲において、語
「接続された（connected）」は２つの要素間の実
質的にゼロ直流抵抗による直流接続を意味する。
語「結合された（coupled）」は、「結合された」
あるいは「相互結合された（itercoupled）」とし
て述べられた２つの要素間に他の要素を介在させ
うる状態で２つの要素間に機能的な関係があるこ
とを意味する。
第１図は、遠心圧縮機を有する冷却装置中に本
発明の制御装置を組込むことを示したブロツク図
である。第２図、第３図及び第４図は本発明の動
作を理解するのに有用なグラフである。第５図は
本発明の制御装置における主な信号径路を示す図
である。第６Ａ図、第６Ｂ図及び第６Ｃ図は共に
本発明の制御装置の回路細部を示す回路図であ
る。第７図は異なつたヘツド値に対する圧縮機容
量のPRV開度に対する関係を示すグラフである。
第８Ａ図ないし第８Ｆ図は本発明を説明する際に
有用なグラフである。第９図は一定のヘツド値に
対するPRV位置に依存する圧縮機速度のグラフ
である。 〔符号説明〕、２０：遠心圧縮機、２２：凝縮
器、２８：蒸発器、３２：PRV電動機、３６：
誘導電動機、３７：インバーター、４０：電圧制
御装置、４４：論理回路、５０：制御装置。
発明の制御装置を組込むことを示したブロツク図
である。第２図、第３図及び第４図は本発明の動
作を理解するのに有用なグラフである。第５図は
本発明の制御装置における主な信号径路を示す図
である。第６Ａ図、第６Ｂ図及び第６Ｃ図は共に
本発明の制御装置の回路細部を示す回路図であ
る。第７図は異なつたヘツド値に対する圧縮機容
量のPRV開度に対する関係を示すグラフである。
第８Ａ図ないし第８Ｆ図は本発明を説明する際に
有用なグラフである。第９図は一定のヘツド値に
対するPRV位置に依存する圧縮機速度のグラフ
である。 〔符号説明〕、２０：遠心圧縮機、２２：凝縮
器、２８：蒸発器、３２：PRV電動機、３６：
誘導電動機、３７：インバーター、４０：電圧制
御装置、４４：論理回路、５０：制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 閉冷凍回路中に接続された圧縮機と凝縮器と
蒸発器とを有し、該圧縮機が、調整可能な入口案
内羽根装置と該入口案内羽根装置を調整するため
の調整装置３２と該圧縮機を駆動する電気的原動
機３６とを備える冷凍装置のための制御装置にお
いて、 タイミング信号発生装置１５５と、 前記入口案内羽根装置３１の設定の関数として
変化する位置信号を与える位置信号装置６１と、 前記タイミング信号発生装置に接続された第１
入力と前記位置信号装置に接続された第２入力と
前記調整装置に接続された出力とを有する駆動制
御回路であつて、前記入口案内羽根装置３１の位
置の関数として前記調整装置３２を駆動するため
の出力駆動信号を生成する駆動制御回路１５６，
１５７，１６０と、 を具備することを特徴とする制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の制御装置におい
て、前記出力駆動信号が、前記位置信号の関数と
して変化するパルス幅変調信号であることを特徴
とする制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の制御装置におい
て、前記入口案内羽根装置３１が複数の入口案内
羽根を備え、前記調整装置が該入口案内羽根に結
合された電動機３２であり、前記出力駆動信号が
該電動機３２に印加されて前記入口案内羽根の位
置を調整し、したがつて前記圧縮機の容量を調整
することを特徴とする制御装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の制御装置におい
て、前記タイミング信号発生装置が発振器１５５
であり、前記位置信号装置が可動アームを有する
ポテンシヨメータ６１を備え、該ポテンシヨメー
タの該可動アームの位置が前記入口案内羽根の位
置であることを特徴とする制御装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の制御装置におい
て、積分器１５６と比較器１６０とNORゲート
１５７とを連結して、入口案内羽根の位置を示す
信号の関数として変動するパルス持続時間を有す
る出力駆動信号を発生させ、前記入口案内羽根の
位置の関数として前記電動機への駆動信号を調整
することを特徴とする制御装置。 ６ 閉冷凍回路中に接続された圧縮機と凝縮器と
蒸発器とを有し、該圧縮機が、調整可能な入口案
内羽根装置３１と該入口案内羽根装置を調整する
ための調整装置３２と該圧縮機を駆動する電気的
原動機３６とを備える冷凍装置のための制御装置
において、 タイミング信号発生装置１５５と、 前記入口案内羽根装置３１の設定の関数として
変化する位置信号を与える位置信号装置６１と、 前記タイミング信号発生装置に接続された第１
入力と前記位置信号装置に接続された第２入力と
前記調整装置に接続された出力とを有する駆動制
御回路であつて、 前記入口案内羽根装置３１の位置の関数として
前記調整装置３２を駆動するための出力駆動信号
を生成する駆動制御回路１５６，１５７，１６０
と、 圧縮機ヘツドとして変化するヘツド信号を導出
する装置５６，５８，５９と、 該ヘツド信号により前記電気的原動機の速度を
調整する原動機制御装置３７，４０，４４と を備え、前記電気的原動機の速度及び前記入口案
内羽根装置３１の複合制御をエネルギ保存的に行
い且つ前記圧縮機のサージを回避することを特徴
とする制御装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の制御装置におい
て、前記のヘツド信号を導出する装置が、前記ヘ
ツド信号の関数として前記原動機制御装置３７，
４０，４４へ信号を供給する第１信号供給回路８
３と、前記調整装置へ信号を供給する制御論理回
路９６とを備え、前記電気的原動機の速度及び前
記入口案内羽根装置３１の複合制御をエネルギ保
存的に行い且つ前記圧縮機のサージを回避するこ
とを特徴とする制御装置。 ８ 特許請求の範囲第７項記載の制御装置におい
て、前記のヘツド信号を導出する装置が、冷媒凝
縮温度に関連した凝縮温度信号を供給する第１温
度感知装置５６と、冷媒蒸発温度に関連した蒸発
温度信号を供給する第２温度感知装置５８と、該
凝縮温度信号と該蒸発温度信号とを結合してヘツ
ドを示す信号を供給する装置５９とを備えること
を特徴とする制御装置。 ９ 特許請求の範囲第７項に記載の制御装置にお
いて、前記入口案内羽根装置３１に結合され、該
入口案内羽根装置の物理的位置を示す電気的位置
信号を供給するポテンシヨメータ６１と、該電気
的位置信号を前記第２信号供給回路９６に印加し
て、前記入口案内羽根装置の位置の関数として前
記調整装置に対する駆動信号を発生する装置とを
備えることを特徴とする制御装置。 １０ 特許請求の範囲第７項記載の制御装置にお
いて、前記蒸発器からの冷却水吐出温度に関連し
た信号を供給する温度感知装置６３と、温度設定
点信号を作る調節可能な設定装置６６，６８と、
前記の冷却水吐出温度に関連した信号と前記温度
設定点信号とを結合して冷凍装置動作制御用の温
度誤差信号を発生する装置６５とを備え、該温度
誤差信号を前記第１信号供給回路と前記第２信号
供給回路とに印加して前記電気的原動機の速度と
前記入口案内羽根装置との調整を援助することを
特徴とする制御装置。 １１ 特許請求の範囲第１０項記載の制御装置に
おいて、前記の温度誤差信号を発生する装置と前
記第１及び第２信号供給回路との間に結合され、
制御装置におけるハンチングと過度の切り換えと
を回避するデツドバンド回路８１を備えることを
特徴とする制御装置。 １２ 特許請求の範囲第９項記載の制御装置にお
いて、前記の位置を示す信号を修正すると共に前
記電気的原動機の調整用の修正信号を発生する回
路網８７を備えることを特徴とする制御装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項記載の制御装置に
おいて、前記修正信号と前記のヘツドを示す信号
とを結合して複合信号を発生する抵抗と、前記電
気的原動機の実際の速度に関連した実速度信号を
供給する装置と、前記複合信号と前記実速度信号
とを結合して、前記電気的原動機の速度の調整用
の信号を発生する装置１５１とを備えることを特
徴とする制御装置。 １４ 特許請求の範囲第１０項記載の制御装置に
おいて、前記設定装置６６，６８が、温度設定点
信号を作る可調節装置６６と、該可調節装置に結
合され、温度設定点を変更するよう動作して前記
圧縮機の負荷を変更しエネルギ消費量を減少させ
る無負荷制御回路６８とを備えることを特徴とす
る制御装置。 １５ 閉冷凍回路中に接続された圧縮機と凝縮器
と蒸発器とを有し、該圧縮機が、圧縮機容量を変
更する調節可能な入口案内羽根と速度調節可能な
圧縮機駆動用電動機とを備え、該駆動用電動機の
速度の調節により圧縮機容量を変更する冷凍装置
の制御方法において、 冷媒凝縮温度と冷媒蒸発温度との関数として圧
縮機ヘツド信号を連続的に作る段階と、 前記入口案内羽根の瞬時的な位置に関連した機
能信号を導出する段階と、 前記圧縮機ヘツド信号と前記機能信号との和で
ある中間信号を発生する段階と、 前記駆動用電動機の実際の速度に関連した信号
を供給する段階と、 前記の実際の速度に関連した信号と前記中間信
号とを結合して前記駆動用電動機の速度の調整用
信号を供給する段階と、 前記蒸発器の出口での冷媒の温度と所望の温度
の設定点との間の温度差に関連した温度誤差信号
を導出し、該温度誤差信号によつて前記駆動用電
動機の速度と前記入口案内羽根の位置とを調整す
る段階と、 を具備することを特徴とする制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US79488477A | 1977-05-09 | 1977-05-09 | |
| US05/816,428 US4151725A (en) | 1977-05-09 | 1977-07-18 | Control system for regulating large capacity rotating machinery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53138506A JPS53138506A (en) | 1978-12-04 |
| JPS6336436B2 true JPS6336436B2 (ja) | 1988-07-20 |
Family
ID=27121561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5436378A Granted JPS53138506A (en) | 1977-05-09 | 1978-05-08 | Controller |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53138506A (ja) |
| AU (1) | AU517011B2 (ja) |
| CA (1) | CA1115381A (ja) |
| DE (1) | DE2820209A1 (ja) |
| FR (1) | FR2390689A1 (ja) |
| GB (1) | GB1593361A (ja) |
| HK (1) | HK6082A (ja) |
| NL (1) | NL7804750A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021106560A1 (ja) | 2019-11-26 | 2021-06-03 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電装置の支持構造及び風力発電装置 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4282719A (en) * | 1979-09-12 | 1981-08-11 | Borg-Warner Corporation | Control system for regulating large capacity rotating machinery |
| US4275987A (en) * | 1979-09-12 | 1981-06-30 | Borg-Warner Corporation | Adjustable surge and capacity control system |
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| US4538422A (en) * | 1984-05-14 | 1985-09-03 | Carrier Corporation | Method and control system for limiting compressor capacity in a refrigeration system upon a recycle start |
| US4535607A (en) * | 1984-05-14 | 1985-08-20 | Carrier Corporation | Method and control system for limiting the load placed on a refrigeration system upon a recycle start |
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| JP5519447B2 (ja) * | 2010-08-31 | 2014-06-11 | 荏原冷熱システム株式会社 | ターボ冷凍機 |
| WO2012177582A2 (en) * | 2011-06-23 | 2012-12-27 | Johnson Controls Technology Company | Capacity control system and method for centrifugal compressor |
| DE102011079732B4 (de) * | 2011-07-25 | 2018-12-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln eines Fluidförderers zum Fördern eines Fluides innerhalb einer Fluidleitung |
| US9527683B2 (en) | 2011-07-25 | 2016-12-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for controlling and/or regulating a fluid conveyor for conveying a fluid within a fluid line |
| EP2705255B1 (en) * | 2011-12-01 | 2017-09-20 | Carrier Corporation | Surge prevention during startup of a chiller compressor |
| CN109145335B (zh) * | 2017-06-28 | 2023-05-30 | 中国航发贵阳发动机设计研究所 | 一种通过预旋转提高轮盘低循环疲劳寿命的方法 |
Citations (1)
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| JPS4921332B1 (ja) * | 1970-07-23 | 1974-05-31 | ||
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-
1978
- 1978-04-18 GB GB15294/78A patent/GB1593361A/en not_active Expired
- 1978-04-26 FR FR7812426A patent/FR2390689A1/fr active Granted
- 1978-04-28 AU AU35552/78A patent/AU517011B2/en not_active Expired
- 1978-05-03 NL NL7804750A patent/NL7804750A/xx not_active Application Discontinuation
- 1978-05-08 CA CA302,879A patent/CA1115381A/en not_active Expired
- 1978-05-08 JP JP5436378A patent/JPS53138506A/ja active Granted
- 1978-05-09 DE DE19782820209 patent/DE2820209A1/de active Granted
-
1982
- 1982-02-11 HK HK60/82A patent/HK6082A/xx unknown
Patent Citations (1)
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| JPS4921332A (ja) * | 1972-06-20 | 1974-02-25 |
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| DE2820209C2 (ja) | 1990-10-18 |
| DE2820209A1 (de) | 1978-11-16 |
| AU3555278A (en) | 1979-11-01 |
| AU517011B2 (en) | 1981-07-02 |
| JPS53138506A (en) | 1978-12-04 |
| GB1593361A (en) | 1981-07-15 |
| NL7804750A (nl) | 1978-11-13 |
| FR2390689B1 (ja) | 1982-07-23 |
| CA1115381A (en) | 1981-12-29 |
| FR2390689A1 (fr) | 1978-12-08 |
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