JPS6353454B2 - - Google Patents

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JPS6353454B2
JPS6353454B2 JP21305481A JP21305481A JPS6353454B2 JP S6353454 B2 JPS6353454 B2 JP S6353454B2 JP 21305481 A JP21305481 A JP 21305481A JP 21305481 A JP21305481 A JP 21305481A JP S6353454 B2 JPS6353454 B2 JP S6353454B2
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JP
Japan
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area
output
decrease
increase
timer means
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Application number
JP21305481A
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Japanese (ja)
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JPS58117967A (en
Inventor
Isamu Okuda
Akira Nakazawa
Masato Matsumori
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
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
Priority to JP21305481A priority Critical patent/JPS58117967A/en
Publication of JPS58117967A publication Critical patent/JPS58117967A/en
Publication of JPS6353454B2 publication Critical patent/JPS6353454B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/21Refrigerant outlet evaporator temperature

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、冷凍サイクル制御装置に関し、熱電
膨脹弁等の電気式膨脹弁を用いた冷凍装置又は空
調装置において、冷凍サイクルの状態を検知し、
電気式膨脹弁により冷凍サイクルを安定に制御
し、かつ、急激な負荷変動等に対する応答性を高
めて最適化を図り、常に効率良く維持することを
目的とするものである。 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機の吸入部の温度の差、
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の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、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、また膨脹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
化時に膨脹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
縮機への液バツク状態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するため加
減算する電圧値を小さくすると、負荷変動が起つ
て過熱度が設定値より大きくずれた場合、その回
復動作が極めて長時間となり、応答性の面で難点
を有するものとなつていた。 そこで本発明は、従来の難点を極力解消し、過
熱度の制御における安定性、応答性を高め、冷凍
サイクルを最適化し、冷凍・空調機器の効率(い
わゆるEERおよびSEER)の向上を達成しようと
するものである。 特に本発明は、通常は膨脹弁への印加電圧の変
更を比較的小さな電圧幅で行なつて振動の極めて
小さい安定な制御を行ない、また負荷変動等によ
り過熱度が設定値に対して大きくずれ、その状態
が一定時間継続した時には大きな電圧幅で修正動
作を行ない、通常の安定な制御への回復を早めよ
うとするものである。 以下、本発明の冷凍サイクル制御装置を添付図
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、図は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は凝縮機、
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脹弁(ここでは熱電膨脹弁と
する)である。5は蒸発器、6は蒸発器5用の送
風機、7は蒸発器5の入口部に設けた第1の温度
センサ、8は圧縮機1の吸入部に設けた第2の温
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、膨脹弁4に電気信号(直流電圧)を
出力する制御回路である。膨脹弁4はここでは通
電閉形の熱電膨脹弁であり、膨脹弁4へ直流電圧
が加えられると、その電圧に応じて冷媒流量が与
えられるものである。 膨脹弁4への印加電圧Vtに対する冷媒流量Q
の特性例を第2図に示す。第2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のと
りうる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、
膨脹弁4、蒸発器5、圧縮機1の吸入部の径路で
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
た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の温度センサ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
膨脹弁4への印加電圧Vtを変化し、冷媒流量を
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3図に示す。第3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との一
部がマイクロコンピユータ(以下マイコンと称
す)13で構成されている。領域判定部10はマ
イコン13の一部の他、抵抗14,15、差動増
幅器16、D/A変換器17、比較器18より構
成されている。信号出力部12はマイコン13の
一部の他、D/A変換器19、オペアンプ20、
抵抗21、トランジスタ22により構成されてい
る。 この構成において、領域判定部10の動作を説
明すると、第1の温度センサ7と抵抗14から蒸
発器5の入口における温度Teに対応した電圧Ve
と、第2の温度センサ8と抵抗15から、圧縮機
1の入口における温度Tsに対応した電圧Vsが差
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に対応した値に
なる。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 となる。いま、第4図に示すように、偏差△SH
を例えば4領域A1,A2,A3,A4に区分し、この
各領域の区分境界を△SH=−2.5、0、+2.5deg
の3通りとする。したがつて、第4図に示す4つ
の偏差領域は、偏差△SH=0degすなわち過熱度
SHが設定値SHdと一致する点を基準に正、負そ
れぞれに対し2つずつの領域としてある。上記し
たそれぞれの偏差領域の値に設定値SHdを加え
た値、つまりSHd+△SHのデジタル量をD/A
変換器17に入力し、その出力SHr(SHd+△SH
のアナログ変換値)と、前記差動増幅器16から
出力された過熱度SHを比較器18により比較す
ることによつて、その時の過熱度SHと設定値
SHdの差、すなわち偏差△SHの領域を判定する
ことができる。 前記演算処理部11は前記領域判定部10によ
つて区分された偏差△SHの領域Aに基づいて、
信号出力部12で出力する膨脹弁4への印加電圧
Vtの値を決定するものであつて、第7図のブロ
ツク図に示すように、第1のタイマ手段11a
と、第2のタイマ手段11bと、増減量設定手段
11cと、演算手段11dとにより構成されてい
る。 第1のタイマ手段11dは、、領域判定部10
で判定された偏差△SHの領域Aが所定領域とな
つた時点より所定時間Tx(例えば4分間)後に前
記増減量設定手段11cへ信号を出力するもので
あつて、偏差△SHの符号が正および負のそれぞ
れにおいて、その絶対値が最大となる領域A1
A4を前記所定領域として計時動作を行う。 第2のタイマ手段11bは、前記領域Aの変化
時より一定時間Tc(例えば2分間)毎に、また偏
差△SHの値が第1のタイマ手段11aの計時開
始時と出力時とで同一領域にあるときは第1のタ
イマ手段11aの出力時より一定時間Tc毎に前
記増減量設定手段11cへ信号を繰り返し出力す
るものである。 この増減量設定手段11cは、前記領域Aの変
化時並びに前記第1および第2のタイマ手段11
a,11bの出力時に領域Aに対応した所定の増
減量を設定するものであるが、この場合、前記所
定領域A1,A4における第1のタイマ手段11a
の出力時の増減量を第2のタイマ手段11bの出
力時の増減量よりも大きい値に設定するのであ
る。 演算手段11dは、前記所定の増減量を膨脹弁
4への電気信号に加減算するものである。 このように構成された演算処理部11では、安
定制御時において、偏差△SHの領域Aが例えば
A3からA4へと変化した時、および前記第1のタ
イマ手段11aの計時開始時と出力時とで同一領
域(例えばA4)にあるときは、第1のタイマ手
段11aの出力時から、それぞれ一定時間Tc(例
えば4分間)毎に第2のタイマ手段11bから増
減量設定手段11cへ繰り返し信号が出力され
る。この各信号が入力された増減量設定手段11
cでは、各信号によつてもたらされた偏差△SH
の領域Aに対応した増減量e、すなわち印加電圧
Vtを変更するための変化量を設定し、この増減
量設定手段を演算手段11dに出力する。演算手
段11dにおいては、前記増減量e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の値を決定し、その電気信号を信号
出力部12へ出力するのである。この場合の増減
量eは例えば次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であり、
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TC経過した場
合である。
The present invention relates to a refrigeration cycle control device that detects the state of a refrigeration cycle in a refrigeration system or air conditioner using an electric expansion valve such as a thermoelectric expansion valve.
The purpose is to stably control the refrigeration cycle using an electric expansion valve, improve responsiveness to sudden load fluctuations, optimize it, and maintain efficiency at all times. Conventionally, as a means of optimizing the refrigeration cycle, the difference between the temperature of the evaporator and the temperature of the suction part of the compressor,
That is, a method is adopted in which the degree of superheat is maintained 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 differential integral control is continuously performed according to the value of the deviation. Although this method has good characteristics in a stable control state, the degree of superheat changes in response to changes in the state of the refrigeration cycle, which may be slow on the order of minutes or fast on the order of seconds. Due to the problem of response speed, it has become extremely difficult to configure a control device to always maintain the degree of superheat at the set value in response to these situations. Controlling the degree of superheating often results in large oscillations due to various conditions such as changes in the load condition of the refrigeration cycle, and stable control has not yet been achieved. Conventionally, in order to alleviate the above-mentioned problems, the degree of superheating is compared with a set value, detected in two regions, positive and negative, and depending on the sign, the voltage applied to the expansion valve is set at a predetermined time interval or when the sign changes. I found something that only adds and subtracts values. In this method, the control characteristic of the degree of superheat is basically in an oscillating state, but when 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 load on the refrigeration cycle is low, that is, when the refrigerant flow rate is low, control results in large vibrations, making it easy to cause liquid backflow to the compressor. In order to improve controllability at low loads, the voltage values to be added and subtracted are reduced, but when load fluctuation occurs and the degree of superheat deviates significantly from the set value, the recovery operation takes an extremely long time, which poses a problem in terms of responsiveness. It had become something I had. Therefore, the present invention aims to eliminate the conventional difficulties as much as possible, improve stability and responsiveness in controlling the degree of superheating, optimize the refrigeration cycle, and improve the efficiency (so-called EER and SEER) of refrigeration and air conditioning equipment. It is something to do. In particular, the present invention normally changes the voltage applied to the expansion valve in a relatively small voltage range to perform stable control with extremely low vibration, and also to prevent the degree of superheat from deviating significantly from the set value due to load fluctuations, etc. When this state continues for a certain period of time, a corrective action is performed with a large voltage width in order to hasten the recovery to normal stable control. Hereinafter, the refrigeration cycle control device of the present invention will be explained based on the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a refrigeration cycle control device based on the present invention, and the figure 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, and 4 is an expansion valve (here, a thermoelectric expansion valve) whose opening degree can be adjusted by an electric signal. 5 is an evaporator, 6 is a blower for the evaporator 5, 7 is a first temperature sensor provided at the inlet of the evaporator 5, 8 is a second temperature sensor provided at the suction portion of the compressor 1, and 9 is a blower for the evaporator 5. This is a control circuit that inputs temperature signals from temperature sensors 7 and 8 and outputs an electric signal (DC voltage) to the expansion valve 4. The expansion valve 4 is an energized closed type thermoelectric expansion valve, and when a DC voltage is applied to the expansion valve 4, a refrigerant flow rate is given in accordance with the voltage. Refrigerant flow rate Q with respect to applied voltage Vt to expansion valve 4
An example of the characteristics is shown in Fig. 2. In Figure 2, Ql and Qh
shows the minimum and maximum range of the refrigerant flow rate Q when the compressor 1 is operating, and the reason there are two curves is because of the hysteresis characteristic. Therefore, in the configuration shown in FIG. 1, the refrigerant is compressed by the compressor 1 into the condenser 2,
It circulates through 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 the refrigerant gas from compressing the liquid (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, temperature sensor 7 is used to achieve such an operating state.
The voltage Vt applied to the expansion valve 4 is adjusted so that the difference between the temperatures detected by the expansion valve 4 and the temperature difference 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 pipe). This is to change the refrigerant flow rate and control the refrigerant flow rate. 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 mentioned above, compared to that in an ideal refrigeration cycle. 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. 3, 10 is an area determination section, 11 is an arithmetic processing section, and 12 is a signal output section. It consists of 13 microcontrollers (referred to as microcontrollers). The area determining section 10 includes a part of the microcomputer 13, as well as resistors 14 and 15, a differential amplifier 16, a D/A converter 17, and a comparator 18. The signal output section 12 includes a part of the microcomputer 13 as well as 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 determining section 10 will be explained. A voltage Ve corresponding to the temperature Te at the inlet of the evaporator 5 is generated from the first temperature sensor 7 and the resistor 14.
Then, a voltage Vs corresponding to the temperature Ts at the inlet of the compressor 1 is input from the second temperature sensor 8 and the resistor 15 to the differential amplifier 16. This differential amplifier 16
is to amplify and output the difference between voltages Vs and Ve,
The output will be a value corresponding to the degree of superheating SH = Ts - Te. Here, if the set value of superheat degree is SHd,
The deviation △SH is △SH=SH−SHd. Now, as shown in Figure 4, the deviation △SH
For example, divide into 4 areas A 1 , A 2 , A 3 , A 4 and set the boundaries of each area as △SH=-2.5, 0, +2.5deg.
There are three ways. Therefore, the four deviation areas shown in Figure 4 are the deviation △SH = 0deg, that is, the degree of superheating.
There are two regions for each positive and negative region based on the point where SH matches the set value SHd. The value obtained by adding the set value SHd to the value of each deviation area mentioned above, that is, the digital amount of SHd + △SH is D/A.
input to converter 17, and its output SHr (SHd+△SH
By comparing the superheat degree SH outputted from the differential amplifier 16 with the analog conversion value of
It is possible to determine the difference in SHd, that is, the area of deviation ΔSH. The arithmetic processing unit 11 calculates, based on the area A of the deviation ΔSH divided by the area determination unit 10,
Voltage applied to the expansion valve 4 output by the signal output section 12
As shown in the block diagram of FIG. 7, the first timer means 11a determines the value of Vt.
, a second timer means 11b, an increase/decrease setting means 11c, and an arithmetic means 11d. The first timer means 11d includes the area determination section 10
A signal is output to the increase/decrease setting means 11c after a predetermined time Tx (for example, 4 minutes) after the area A of the deviation △SH becomes a predetermined area, and the sign of the deviation △SH is positive. and negative, the area A 1 where the absolute value is maximum,
A timing operation is performed using A4 as the predetermined area. The second timer means 11b operates at intervals of a certain period of time Tc (for example, 2 minutes) from when the area A changes, and the value of the deviation ΔSH is in the same area when the first timer means 11a starts timing and when it outputs. , the signal is repeatedly outputted to the increase/decrease setting means 11c at fixed time intervals Tc from the output of the first timer means 11a. This increase/decrease setting means 11c is configured to control when the area A changes and when the first and second timer means 11
A, 11b is outputted by setting a predetermined increase/decrease corresponding to the area A. In this case, the first timer means 11a in the predetermined areas A 1 , A 4 is set.
The increase and decrease at the time of output is set to a value larger than the increase and decrease at the time of output of the second timer means 11b. The calculating means 11d is for adding or subtracting the predetermined increase/decrease to the electric signal sent to the expansion valve 4. In the arithmetic processing unit 11 configured in this way, during stability control, the area A of the deviation ΔSH is, for example,
When the time changes from A 3 to A 4 , and when the first timer means 11a is in the same area (for example, A 4 ) at the time of starting the time measurement and at the time of output, the timer changes from the time of output of the first timer means 11a. , a repetitive signal is outputted from the second timer means 11b to the increase/decrease setting means 11c at fixed time intervals Tc (for example, 4 minutes). Increase/decrease setting means 11 to which each of these signals is input
In c, the deviation △SH caused by each signal
Increase/decrease e corresponding to region A of , that is, applied voltage
The amount of change for changing Vt is set, and this increase/decrease setting means is output to the calculation means 11d. The calculation means 11d adds or subtracts the increase/decrease e to the value of the applied voltage Vt up to that point, determines the value of the applied voltage Vt to be newly output, and outputs the electrical signal to the signal output section 12. . The increase/decrease e in this case is as shown in the following table, for example. The symbol "A F " in the table indicates the area when the applied voltage Vt was changed last time, and the symbol "A P " indicates the area where the applied voltage Vt was changed this time.
This is a state area for Vt change processing,
If A F ≠ A P , then area A has changed,
A F = A P is a case where a predetermined time T C has elapsed in the same area A.

【表】 表の増減量eを具体数値で示すと、例えば次の
通りである。 e1=50mV、e2=25mV、e3=75mV、e4
0mV、e5=100mV この増減量eにおいて、e5は偏差の符号が逆転
する場合であり、印加電圧Vtの増減を逆にする。
そこで第2図に示すようなヒステリシスの影響を
除くため、e5にはヒステリシス相当分(例えば
75mV)を含めている。またe1及びe2はそれぞれ
偏差の絶対値の大きさに対応するような値に選ん
でいる。 以上は安定制御時の場合であるが、第1図で示
す送風機6の風量が変更された場合など、急激な
負荷変動があると、それにより偏差の領域がA1
もしくはA4へ大きくずれてしまう。この領域か
らA2もしくはA3へ回復するために、常に増減量
e1で所定時間TC(2分)毎に修正動作をすると、
実際に回復されるまで極めて長い時間を要するこ
とになる。状況によつても異なるが、例えば30分
以上も要する場合も起こりえる。 そこで、このような状況を避けるため、この演
算処理部11は、偏差の領域がA1もしくはA4
なつた後、所定時間Tx(例えば4分)経過した時
は、第1のタイマ手段11aの出力により増減量
設定手段11cにおいて増減量e1を十分に大きな
増減量e1′に変更(例えば200mV)し、一定時間
TC(2分)毎に演算手段11dで加減算を行う。
その後、領域が偏差△SHが小さいA2もしくはA3
となつた時、再び前述の安定制御時の動作に移行
する。 この動作により、過熱度SHが大きくずれた場
合には増減量e1を増大し、増大された値e1′によ
り早期に安定制御へ回復させることができる。こ
こで、この増減量e1を増大するタイミングとし
て、A2またはA3からA1またはA4へ変化した時に
所定時間TXを置かずに直ちに増減量を変更し、
e3の替わりに増大したe1′を加減算し、その後一
定時間TC(2分)毎に加減算することが考えられ
るが、この方法をとると短時間のみA1またはA4
となるような安定制御動作であつても、この増大
されたe1′が大き過ぎて、逆に大きな振動状態に
陥るおそれが大きいため、所定時間TX(4分)だ
け余裕を与えるものである。 なお、所定時間TX=一定時間TC(2分)となせ
ば、前記の表の増減量e1の値として200mVとす
ることで対応でき、かつ所定時間TXを設定する
必要は特にない。この場合は、使用対象によつて
は振動状態に陥りやすいこともあり、安定性と応
答性から適宜選択することが良い。以上の動作に
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Vt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、膨脹弁
4に印加する。膨脹弁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、制御回路9の構成並びに動作を説明した
が、次に、この制御回路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の特性例
を第5図に示す。 第5図iは冷媒流量の少ない低負荷条件で、か
つ送風機6の風量が最低の場合の特性である。ま
た第5図において実線の特性は標準条件で、か
つ送風機6の風量が最大および標準の場合の特性
であり、破線の特性は増減量e1を増大する機能の
ない場合の参考特性であり、また時刻t=t0は風
量を最大より標準に変更した時刻である。なお過
熱度の設定値SHd=4degとした。 図より明らかなように、安定状態での偏差△
SHの変化特性はの方が良く、は±1deg程度
の振動となつているが、の場合でもこの程度に
抑えられておれば冷凍サイクル上は特に問題にな
らず、効率的にもほぼ満足しえるものである。 また第5図において、時刻t=t0で負荷変動
があり、過熱度SHの回復動作は、比較的にすみ
やかに行なわれており、破線で示した特性、すな
わち増減量e1を増大せずに一定の値で制御するも
のに比べて、十分優れた特性となつている。 これら第5図,の特性を更に向上するには
増減量eの値並びに所定時間TXや一定時間TC
変更することが考えられるが、この場合、安定性
と応答性を総合的に判断し、選定することが望ま
しい。 ここで前述の演算処理回路11において、増減
量e5をヒステリシス相当分を加えているが、別の
方法として、ヒステリシス相当分の増減量をe0
し、印加電圧VTの増減を前回と逆方向に行なう
ときのみ、所定の増減量eにe0を加算するように
しても良い。 次に領域判定部10及び演算処理部11の他の
実施例を説明する。第6図は領域判定部10の構
成を簡素化し、領域Aを偏差△SHが正、負の2
つの領域、即ち△SH<0のときA5、△SH0
のときA6としている。この領域A5,A6に対する
増減量eは例えば次の通りである。
[Table] The increase/decrease e in the table is shown in concrete numerical values, for example, as follows. e 1 = 50mV, e 2 = 25mV, e 3 = 75mV, e 4 =
0 mV, e 5 =100 mV In this increase/decrease e, e 5 is a case where the sign of the deviation is reversed, and the increase/decrease in the applied voltage Vt is reversed.
Therefore, in order to remove the influence of hysteresis as shown in Figure 2, e5 should be set to the equivalent of hysteresis (for example,
75mV). Furthermore, e 1 and e 2 are each selected to have a value corresponding to the magnitude of the absolute value of the deviation. The above is the case during stable control, but if there is a sudden load change, such as when the air volume of the blower 6 shown in Fig. 1 is changed, the deviation area will be A 1
Or it will shift significantly to A4 . Always increase or decrease to recover from this area to A 2 or A 3 .
If you perform a corrective action every predetermined time T C (2 minutes) with e 1 ,
It will take an extremely long time to actually recover. Although it depends on the situation, it may take more than 30 minutes, for example. Therefore, in order to avoid such a situation, the arithmetic processing section 11 starts the first timer means 11a when a predetermined time Tx (for example, 4 minutes) has elapsed after the deviation area becomes A1 or A4 . According to the output of
Addition and subtraction are performed by the calculation means 11d every T C (2 minutes).
After that, the area is A 2 or A 3 where the deviation △SH is small
When this happens, the operation shifts again to the above-mentioned stability control operation. By this operation, when the degree of superheating SH deviates significantly, the increase/decrease e 1 is increased, and the increased value e 1 ' can quickly restore stable control. Here, as the timing for increasing this increase/decrease e 1 , when changing from A 2 or A 3 to A 1 or A 4 , the increase/decrease is immediately changed without waiting for a predetermined time T
It is conceivable to add or subtract the increased e 1 ' instead of e 3 , and then add or subtract it every fixed time T C (2 minutes), but if you use this method, A 1 or A 4 will only be added for a short period of time.
Even if this is a stable control operation, the increased e 1 ' will be too large and there is a high risk of falling into a large oscillating state. be. Note that if the predetermined time T . In this case, it may be easy to fall into a vibration state depending on the object of use, so it is better to select an appropriate one based on stability and responsiveness. Through the above operations, the arithmetic processing unit 11 calculates the applied voltage after the previous change.
Assuming Vtf, a new applied voltage Vt is given as Vt=Vtf±e (+ means addition, - means subtraction). Next, the signal output unit 12 inputs the digital signal of the new applied voltage Vt value given by the arithmetic processing unit 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 Vt 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. Next, FIG. 5 shows an example of the characteristics of the deviation ΔSH in the degree of superheating when the device shown in FIG. 1 is operated using this control circuit 9. show. FIG. 5i shows the characteristics when the refrigerant flow rate is low and the air flow rate of the blower 6 is the lowest. In addition, in FIG. 5, the solid line characteristics are the characteristics under standard conditions and when the air volume of the blower 6 is maximum and standard, and the broken line characteristics are reference characteristics when there is no function to increase the increase/decrease e 1 . Further, time t=t 0 is the time when the air volume is changed from the maximum to the standard. The set value of superheating degree SHd was set to 4deg. As is clear from the figure, the deviation in the stable state △
The change characteristics of SH are better in case of , and the vibration is about ±1 degree, but even in case of , if it is suppressed to this level, there is no problem in the refrigeration cycle, and the efficiency is almost satisfied. It is something that can be achieved. In addition, in Fig. 5, there is a load fluctuation at time t = t 0 , and the recovery operation of the superheat degree SH is performed relatively quickly, and the characteristic shown by the broken line, that is, the increase/decrease e 1 does not increase. The characteristics are sufficiently superior to those that are controlled at a constant value. In order to further improve these characteristics shown in Figure 5, it is possible to change the value of increase/decrease e and the predetermined time T It is desirable to select the Here, in the arithmetic processing circuit 11 described above, an amount equivalent to the hysteresis is added to the increase/decrease e 5 , but as an alternative method, the increase/decrease corresponding to the hysteresis is set to e 0 , and the increase/decrease in the applied voltage V T is reversed from the previous time. It is also possible to add e 0 to the predetermined increase/decrease e only when performing the change in the direction. Next, another embodiment of the area determination section 10 and the calculation processing section 11 will be described. FIG. 6 simplifies the configuration of the region determination unit 10, and defines the region A with positive and negative deviations △SH.
two regions, namely A 5 when △SH<0, △SH0
It is set as A 6 when . For example, the increase/decrease e for the areas A 5 and A 6 is as follows.

【表】 e1=50mV、e5=100mV(ヒステリシス相当分
75mV含む)、一定時間TC=2分、所定時間TX
7分。 ただしe1は同一の領域でTX経過後は、e1′=
200mVとする。 この場合、所定時間TXは第5図における値よ
りも大きくしているが、これはe1を増大する動作
に早く移行しすぎると、逆に振動が大きくなつて
しまうのを防止するためである。 この第6図による特性は、第4図に示すものに
比して一般に劣るが、領域判定部10や演算処理
部11の構成、処理が簡単であり、低コスト化が
図れる利点はある。 以上偏差の領域を第4図では4つに区分、第6
図では2つに区分したが、この他、それ以外の数
に区分しそれぞれの領域に対応した増減量eを決
めることにより、同様の動作を行なえることは明
らかである。 以上本発明に基づく冷凍サイクル制御装置を、
添付図面に示す実施例により説明したが、実施例
の他、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を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
能であろう。 3) 膨脹弁4として、いわゆる熱電膨脹弁を用
いたが、他の構成の電気式の膨脹弁であつても
同種の制御が可能であろう。また膨脹弁4の特
性として、第2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D/A変換器によりデジタ
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) 第1図では冷房装置について示したが、こ
の他ヒートポンプ式冷暖房装置や、冷凍装置に
ついても適応できるものである。 以上本発明の冷凍サイクル制御装置を詳細に述
べたが、本発明によれば、過熱度を設定値に維持
するため、過熱度の設定値に対する偏差を2つ以
上の領域に区分し、その状態に応じて膨脹弁へ電
気信号を所定の増減量によりきめ細かく変更する
と共に、負荷変動等に対して過熱度が設定値より
大きくずれた時は、その領域から所定時間内に適
当な領域まで回復しないことにより検知し、所定
の増減量を増大して回復動作を速めるものであ
り、過熱度の制御における安定性と応答性を十分
向上することができる。これにより冷凍サイクル
の効率向上、特にSEERの向上が期待でき、省エ
ネルギー面で極めて優れた効果を奏することがで
きる。
[Table] e 1 = 50mV, e 5 = 100mV (equivalent to hysteresis)
75mV included), constant time T C = 2 minutes, specified time T X =
7 minutes. However, e 1 is the same area and after T X has elapsed, e 1 ′=
Set to 200mV. In this case, the predetermined time T be. Although the characteristics shown in FIG. 6 are generally inferior to those shown in FIG. 4, they have the advantage that the structure and processing of the region determining section 10 and the arithmetic processing section 11 are simple and costs can be reduced. The above deviation area is divided into four areas in Figure 4, and
Although the area is divided into two in the figure, it is clear that the same operation can be performed by dividing the area into other numbers and determining the increase/decrease e corresponding to each area. As described above, the refrigeration cycle control device based on the present invention,
Although the embodiments shown in the accompanying drawings have been described, the following configurations are possible in addition to the embodiments. 1) Temperature sensors 7 and 8 are connected to the evaporator 5, respectively.
It can be placed at any position from the inlet to the middle part of the evaporator 5, and at any position from the outlet of the evaporator 5 to the inlet of the compressor 1, and the detected temperature at each position is determined by the relationship between the degree of superheating. seek,
A similar operation is possible if the setting value is given. 2) Although the control circuit 9 is configured mainly using the microcomputer 13, it may also be configured using other digital integrated circuits or analog circuits. 3) Although a so-called thermoelectric expansion valve was used as the expansion valve 4, the same type of control would be possible with an electric expansion valve of other configuration. Furthermore, as a characteristic of the expansion valve 4, as shown in FIG. 2, 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 unit 11, there is no need to provide an increase/decrease amount e 0 corresponding to hysteresis, and the processing is simplified. 4) In the configuration in which the degree of superheating SH and the comparison data SH R are compared in the region determination unit 10, if a differential is given to the comparator 18 or the comparison data SH R , malfunctions during region determination can be reduced. This makes it possible to make reliable judgments. In addition, temperature signals detected by temperature sensors 7 and 8
T E and T S may be directly converted into digital signals by a D/A converter, and the area may be determined based on these signals, and it is desirable to select them depending on the intended use in terms of cost, performance, etc. 5) Although FIG. 1 shows an air conditioner, it can also be applied to heat pump type air conditioning devices and refrigeration devices. The refrigeration cycle control device of the present invention has been described in detail above.According to the present invention, in order to maintain the degree of superheat at the set value, the deviation from the set value of the degree of superheat is divided into two or more regions, and the state The electric signal to the expansion valve is finely changed by a predetermined increase/decrease depending on the situation, and when the degree of superheat deviates significantly from the set value due to load fluctuations, etc., it does not recover from that range to an appropriate range within a predetermined time. The system detects this and increases the predetermined increase/decrease to speed up the recovery operation, which can sufficiently improve the stability and responsiveness in controlling the degree of superheat. This can be expected to improve the efficiency of the refrigeration cycle, especially the SEER, and can produce extremely excellent effects in terms of energy conservation.

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

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
脹弁の特性例、第3図は第1図における制御回路
の構成図、第4図は領域判定部の検知する領域区
分の説明図、第5図は第1図乃至第4図に示す実
施例の動作特性図、第6図は領域判定部の領域区
分の他の実施例の説明図、第7図は第3図に示し
た制御回路のブロツク図である。 1…圧縮機、2…凝縮機、4…膨脹弁、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、11a…第1のタイマ手段、11b
…第2のタイマ手段、11c…増減量設定手段、
11d…演算手段、12…信号出力部、13…マ
イクロコンピユータ、△SH…偏差、A…領域、
e…増減量、TC…一定時間、TX…所定時間、Vt
…電気信号(印加電圧)。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the refrigeration cycle control device based on the present invention, FIG. 2 is an example of the characteristics of the expansion valve in FIG. 1, FIG. 3 is a block diagram of the control circuit in FIG. 1, and FIG. The figure is an explanatory diagram of the area division detected by the area determination section, FIG. 5 is an operational characteristic diagram of the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, and FIG. 6 is an illustration of another embodiment of the area division of the area determination section The explanatory diagram, FIG. 7, is a block diagram of the control circuit shown in FIG. 3. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Compressor, 2... Condenser, 4... Expansion valve, 5... Evaporator, 7... First temperature sensor, 8... Second temperature sensor, 9... Control circuit, 10... Region determining unit, 11...
Arithmetic processing unit, 11a...first timer means, 11b
...Second timer means, 11c...Increase/decrease setting means,
11d...Arithmetic means, 12...Signal output section, 13...Microcomputer, △SH...Deviation, A...Area,
e...Increase/decrease, T C ...certain time, T X ...predetermined time, Vt
...Electrical signal (applied voltage).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電気信号により絞り量が調節可能な膨脹弁
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検出温度の差を設定値
に維持するように前記膨脹弁への電気信号を制御
する制御回路とを設け、前記制御回路は、前記検
出温度の差の設定値に対する偏差を少なくとも2
つ以上の領域に区分する領域判定部と、前記領域
が所定領域となつた時点より所定時間経過後に出
力する第1のタイマ手段、前記領域の変化時より
一定時間毎に繰り返し出力するとともに偏差の値
が前記第1のタイマ手段の計時開始時と出力時と
で同一領域にあるときは前記第1のタイマ手段の
出力時より前記一定時間毎に繰り返し出力する第
2のタイマ手段、前記領域の変化時並びに前記第
1および第2のタイマ手段の出力時に前記領域に
対応した所定の増減量を設定し、かつ前記所定領
域において、前記第1のタイマ手段の出力以前の
前記第2のタイマ手段の出力時の増減量に対し、
前記第1のタイマ手段の出力時およびその後の第
2のタイマ手段の出力時の増減量を大なる値とす
る増減量設定手段、前記所定の増減量を前記電気
信号に加減算する演算手段よりなる演算処理部
と、前記演算処理部より与えられた電気信号を前
記膨脹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 領域判定部を、偏差を3つ以上の領域に区分
する構成とし、演算処理部の第1のタイマ手段を
偏差の符号が正および負のそれぞれにおいて、そ
の絶対値が最も大きい領域を所定領域として計時
動作する構成と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 a first temperature sensor provided at the outlet of the evaporator or the suction portion of the compressor. a second temperature sensor; and a control circuit that controls an electrical signal to the expansion valve so as to maintain a difference between temperatures detected by the first and second temperature sensors at a set value, and the control circuit is such that the deviation of the detected temperature difference from the set value is at least 2
an area determination unit that divides the area into two or more areas; a first timer unit that outputs an output after a predetermined period of time has elapsed since the area becomes a predetermined area; When the value is in the same area when the first timer starts counting and when outputting, the second timer means repeats the output at the constant time interval from the time of output of the first timer means, The second timer means sets a predetermined increase/decrease corresponding to the region at the time of change and the output of the first and second timer means, and in the predetermined region, the second timer means before the output of the first timer means. For the increase/decrease in the output of
an increase/decrease setting means for setting the increase/decrease to a large value at the time of the output of the first timer means and the subsequent output of the second timer means; and arithmetic means for adding/subtracting the predetermined increase/decrease from the electrical signal. A refrigeration cycle control device comprising: an arithmetic processing section; and a signal output section that outputs an electric signal given from the arithmetic processing section to the expansion valve. 2. The area determination unit is configured to divide the deviation into three or more areas, and the first timer means of the arithmetic processing unit selects the area with the largest absolute value as a predetermined area when the sign of the deviation is positive and negative. The refrigeration cycle control device according to claim 1, wherein the refrigeration cycle control device is configured to perform a timekeeping operation.
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