JP3059534B2 - 可逆式比例型膨張弁の制御方法 - Google Patents
可逆式比例型膨張弁の制御方法Info
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置もしくはヒート
ポンプ装置の冷媒流路中に設けられ、冷媒流量を調整す
るための電磁力を利用し、あるいはパルスモータの回転
力を利用した可逆式比例型膨張弁を制御するための方法
に関する。
ポンプ装置の冷媒流路中に設けられ、冷媒流量を調整す
るための電磁力を利用し、あるいはパルスモータの回転
力を利用した可逆式比例型膨張弁を制御するための方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来における冷凍装置（本出願人によっ
て出願されている、例えば、特公昭６０−４５７７９号
公報）としては、図１８の如き構成のものが知られてい
る。図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は可逆式
比例膨張弁、４は該膨張弁３の開度を入力信号に応じて
調整する電磁石、パルスモータ等の駆動源、５は蒸発
器、６，７は蒸発器５の出口側の温度と圧力を検出する
温度センサと圧力センサ、８は該温度センサ６、圧力セ
ンサ７との出力に基づき前記駆動源を制御するコントロ
ーラである。
て出願されている、例えば、特公昭６０−４５７７９号
公報）としては、図１８の如き構成のものが知られてい
る。図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は可逆式
比例膨張弁、４は該膨張弁３の開度を入力信号に応じて
調整する電磁石、パルスモータ等の駆動源、５は蒸発
器、６，７は蒸発器５の出口側の温度と圧力を検出する
温度センサと圧力センサ、８は該温度センサ６、圧力セ
ンサ７との出力に基づき前記駆動源を制御するコントロ
ーラである。
【０００３】なお、ヒートポンプ装置の場合には、圧縮
機１の入口側と出口側との間に四方弁を接続し、凝縮器
２を室外側熱交換器として利用し、蒸発器５を室内側熱
交換器として利用する以外は冷凍装置と同一構成なの
で、以下、冷凍装置の動作について説明する。
機１の入口側と出口側との間に四方弁を接続し、凝縮器
２を室外側熱交換器として利用し、蒸発器５を室内側熱
交換器として利用する以外は冷凍装置と同一構成なの
で、以下、冷凍装置の動作について説明する。
【０００４】而して、温度センサ６と圧力センサ７より
の検出値の差を過熱度とみなして制御回路８により、該
過熱度と設定過熱度との偏差の値を、ＰＩ演算もしくは
ＰＩＤ演算をして駆動源４の操作量を求め、この求めた
電気信号を駆動源４に印加することにより膨張弁３の開
度を制御し、冷凍装置の冷媒流量を調節するものであ
る。
の検出値の差を過熱度とみなして制御回路８により、該
過熱度と設定過熱度との偏差の値を、ＰＩ演算もしくは
ＰＩＤ演算をして駆動源４の操作量を求め、この求めた
電気信号を駆動源４に印加することにより膨張弁３の開
度を制御し、冷凍装置の冷媒流量を調節するものであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した制
御回路８による制御において、定常状態（目標値追従）
と非定常状態（外乱抑制）の両方の制御応答特性が最良
であることが要求されているが、しかし、従来の前記し
たＰＩＤ制御においては、１つの関数式に１種類のパラ
メータしか設定できないために、定常状態の制御応答特
性が最良になるようにパラメータを設定すると、非定常
状態では整定時間がながくなる（図１９の曲線Ａを参
照）。
御回路８による制御において、定常状態（目標値追従）
と非定常状態（外乱抑制）の両方の制御応答特性が最良
であることが要求されているが、しかし、従来の前記し
たＰＩＤ制御においては、１つの関数式に１種類のパラ
メータしか設定できないために、定常状態の制御応答特
性が最良になるようにパラメータを設定すると、非定常
状態では整定時間がながくなる（図１９の曲線Ａを参
照）。
【０００６】逆に非定常状態の制御応答特性が最良にな
るようにパラメータを設定すると、定常状態ではオーバ
シュートが大きくなるという相反する特性をもっており
（図１９の曲線Ｂを参照）、定常状態および非定常状態
の何れにおいても安定した制御ができないという問題が
あった。
るようにパラメータを設定すると、定常状態ではオーバ
シュートが大きくなるという相反する特性をもっており
（図１９の曲線Ｂを参照）、定常状態および非定常状態
の何れにおいても安定した制御ができないという問題が
あった。
【０００７】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、定常状態と非定常状
態に分けて制御規則を作成し、それらを並列に扱って制
御を行うことにより、定常状態と非定常状態の両方にお
いて最良の制御応答特性を得ることができる可逆式比例
型膨張弁の制御方法を提供せんとするにある。
もので、その目的とするところは、定常状態と非定常状
態に分けて制御規則を作成し、それらを並列に扱って制
御を行うことにより、定常状態と非定常状態の両方にお
いて最良の制御応答特性を得ることができる可逆式比例
型膨張弁の制御方法を提供せんとするにある。
【０００８】また、本発明の他の目的とするところは、
時間に関する制御規制を加えることにより、定常状態で
はできるだけ長い周期で制御し、非定常状態ではできる
だけ短い周期で制御するようにした可逆式比例型膨張弁
の制御方法を提供せんとするにある。
時間に関する制御規制を加えることにより、定常状態で
はできるだけ長い周期で制御し、非定常状態ではできる
だけ短い周期で制御するようにした可逆式比例型膨張弁
の制御方法を提供せんとするにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載した本発
明の可逆式比例型膨張弁の制御方法は前記した目的を達
成せんとするもので、その手段は、定常運転時は冷媒の
過熱度の偏差と、冷媒の蒸発温度の変化量をファジィ理
論演算して第一の操作量を求め、非定常運転時は冷媒の
蒸発圧力の変化量をファジィ理論演算して第二の操作量
を求め、更に、前記第一の操作量と第二の操作量とを合
計して該合計値の絶対値である第三の操作量を求め、該
第三の操作量の値が大きければ大きいほど前記膨張弁の
制御周期を短くし、また、前記第三の操作量の値が小さ
ければ小さいほど前記膨張弁の制御周期を長くしたこと
である。
明の可逆式比例型膨張弁の制御方法は前記した目的を達
成せんとするもので、その手段は、定常運転時は冷媒の
過熱度の偏差と、冷媒の蒸発温度の変化量をファジィ理
論演算して第一の操作量を求め、非定常運転時は冷媒の
蒸発圧力の変化量をファジィ理論演算して第二の操作量
を求め、更に、前記第一の操作量と第二の操作量とを合
計して該合計値の絶対値である第三の操作量を求め、該
第三の操作量の値が大きければ大きいほど前記膨張弁の
制御周期を短くし、また、前記第三の操作量の値が小さ
ければ小さいほど前記膨張弁の制御周期を長くしたこと
である。
【００１０】また、請求項２に記載した本発明の可逆式
比例型膨張弁の制御方法は前記した目的を達成せんとす
るもので、その手段は、冷凍装置もしくはヒートポンプ
装置の蒸発器の出口側における冷媒の蒸発温度を検知す
る温度センサおよび冷媒の蒸発圧力を検知する圧力セン
サとを有し、上記両センサよりの検出値から冷媒の過熱
度を演算し、該過熱度を予め設定された不感帯内に存在
させるべく電気信号で駆動されて開度を調整し、その開
度により冷媒の流量を制御する可逆式比例型膨張弁にお
いて、定常運転時には、前記演算した冷媒の過熱度と予
め設定された過熱度との偏差の値と、冷媒の蒸発温度の
変化量の値から制御ルールに基づいてファジイ理論演算
をして、前記膨張弁の操作量を求め、また、圧縮器の起
動、停止、能力変更、除霜運転、凝縮器の条件変更、蒸
発器の条件変更等による非定常運転時には、冷媒の蒸発
圧力の変化量の値から制御ルールに基づいてファジィ理
論演算をして、前記膨張弁の操作量を求め、前記定常運
転時の操作量と、前記非定常運転時の操作量とを合計し
て演算操作量を求め、冷凍装置もしくはヒートポンプ装
置の冷媒流路系のむだ時間よりも大きい値に設定された
前記膨張弁の制御周期の値を、メンバーシップ関数の正
の大（ＰＢ）点として、前記膨張弁を前回操作したとき
から、該膨張弁を次回操作するまでの経過時間の値と、
前記演算操作量の値とから、制御ルールに基づいてファ
ジィ理論演算をして、前記膨張弁の操作量の値を求め、
該膨張弁の駆動部に電気信号を送出することにより、前
記冷凍 装置、もしくは前記ヒートポンプ装置が必要とす
る冷媒の流量に応じて、前記膨張弁の開度を制御するよ
うにしたことである。
比例型膨張弁の制御方法は前記した目的を達成せんとす
るもので、その手段は、冷凍装置もしくはヒートポンプ
装置の蒸発器の出口側における冷媒の蒸発温度を検知す
る温度センサおよび冷媒の蒸発圧力を検知する圧力セン
サとを有し、上記両センサよりの検出値から冷媒の過熱
度を演算し、該過熱度を予め設定された不感帯内に存在
させるべく電気信号で駆動されて開度を調整し、その開
度により冷媒の流量を制御する可逆式比例型膨張弁にお
いて、定常運転時には、前記演算した冷媒の過熱度と予
め設定された過熱度との偏差の値と、冷媒の蒸発温度の
変化量の値から制御ルールに基づいてファジイ理論演算
をして、前記膨張弁の操作量を求め、また、圧縮器の起
動、停止、能力変更、除霜運転、凝縮器の条件変更、蒸
発器の条件変更等による非定常運転時には、冷媒の蒸発
圧力の変化量の値から制御ルールに基づいてファジィ理
論演算をして、前記膨張弁の操作量を求め、前記定常運
転時の操作量と、前記非定常運転時の操作量とを合計し
て演算操作量を求め、冷凍装置もしくはヒートポンプ装
置の冷媒流路系のむだ時間よりも大きい値に設定された
前記膨張弁の制御周期の値を、メンバーシップ関数の正
の大（ＰＢ）点として、前記膨張弁を前回操作したとき
から、該膨張弁を次回操作するまでの経過時間の値と、
前記演算操作量の値とから、制御ルールに基づいてファ
ジィ理論演算をして、前記膨張弁の操作量の値を求め、
該膨張弁の駆動部に電気信号を送出することにより、前
記冷凍 装置、もしくは前記ヒートポンプ装置が必要とす
る冷媒の流量に応じて、前記膨張弁の開度を制御するよ
うにしたことである。
【００１１】
【作用】以上の構成による作用を以下に説明する。図１
６に該膨張弁３の開度Ｏに対する流量Ｑの特性を示す。
全閉Ｏ0 時の流量をＱ0 、全開Ｏ100 時の流量を
Ｑ100 、低開度領域をＬ、中開度領域をＭ、高開度領域
をＨとする。
６に該膨張弁３の開度Ｏに対する流量Ｑの特性を示す。
全閉Ｏ0 時の流量をＱ0 、全開Ｏ100 時の流量を
Ｑ100 、低開度領域をＬ、中開度領域をＭ、高開度領域
をＨとする。
【００１２】また、図１７は該膨張弁３を操作している
タイミング図である。冷凍装置の固有の冷媒流路系のむ
だ時間ＴＬ、該むだ時間ＴＬよりも大きい値に設定され
た該膨張弁３の制御周期をＴs 、前回該膨張弁３を操作
したときからの経過時間をＴm とする。定常運転時は、
膨張弁の開度は前記した各々の領域内において制御さ
れ、またタイミングは、 Ｔm ≒Ｔs となって、制御される。
タイミング図である。冷凍装置の固有の冷媒流路系のむ
だ時間ＴＬ、該むだ時間ＴＬよりも大きい値に設定され
た該膨張弁３の制御周期をＴs 、前回該膨張弁３を操作
したときからの経過時間をＴm とする。定常運転時は、
膨張弁の開度は前記した各々の領域内において制御さ
れ、またタイミングは、 Ｔm ≒Ｔs となって、制御される。
【００１３】一方、非定常運転時は、現在の領域から別
の領域への変更であり、タイミングも、 Ｔm ＜Ｔs となって、素早く開度が変更される。
の領域への変更であり、タイミングも、 Ｔm ＜Ｔs となって、素早く開度が変更される。
【００１４】特に、圧縮機の起動時には、全閉Ｏ0 から
高開度領域Ｈまで、急速に変更しなければならないた
め、 Ｔm ≒０ となるように、ファジイ理論演算がなされている。これ
により、過熱度を予め設定された不感帯内に存在させる
べく、外乱の大小に関わらず、短い整定時間にて、冷媒
の流量に応じた膨張弁の開度に制御している。
高開度領域Ｈまで、急速に変更しなければならないた
め、 Ｔm ≒０ となるように、ファジイ理論演算がなされている。これ
により、過熱度を予め設定された不感帯内に存在させる
べく、外乱の大小に関わらず、短い整定時間にて、冷媒
の流量に応じた膨張弁の開度に制御している。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。なお、前記した図１８と同一符号は同一部分を
示し説明は省略する。また、本実施例にあっては膨張弁
３はパルスモータを駆動源４としたものである。
明する。なお、前記した図１８と同一符号は同一部分を
示し説明は省略する。また、本実施例にあっては膨張弁
３はパルスモータを駆動源４としたものである。
【００１６】６１は蒸発温度センサ６の信号を受けて、
後段のＡ／Ｄ変換器６３の入力に適した信号レベルとな
るように演算、増幅を行う温度−電圧信号変換器、６２
は蒸発圧力センサ７の信号を受けて、Ａ／Ｄ変換器６３
の入力に適した信号レベルとなるように演算、増幅を行
う圧力−電圧信号変換器、６３はマイクロコンピュータ
６４によって制御され、入力データの選択、アナログデ
ータよりデジタルデータへの変換、デジタルデータの出
力等を行うＡ／Ｄ変換器である。
後段のＡ／Ｄ変換器６３の入力に適した信号レベルとな
るように演算、増幅を行う温度−電圧信号変換器、６２
は蒸発圧力センサ７の信号を受けて、Ａ／Ｄ変換器６３
の入力に適した信号レベルとなるように演算、増幅を行
う圧力−電圧信号変換器、６３はマイクロコンピュータ
６４によって制御され、入力データの選択、アナログデ
ータよりデジタルデータへの変換、デジタルデータの出
力等を行うＡ／Ｄ変換器である。
【００１７】６４はＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を
内蔵したシングルチップ・マイクロコンピュータであ
り、予め記憶されているプログラムに従ってＡ／Ｄ変換
器６３を制御し、そのデジタルデータを入力し、プログ
ラムに基づき演算し、その演算結果をパルスモータ駆動
部６５に出力する。６５はマイクロコンピュータ６４よ
りの出力信号に基づいて、パルスモータ駆動型膨張弁３
にパルス信号を送出し、回転させるモータ駆動部であ
る。
内蔵したシングルチップ・マイクロコンピュータであ
り、予め記憶されているプログラムに従ってＡ／Ｄ変換
器６３を制御し、そのデジタルデータを入力し、プログ
ラムに基づき演算し、その演算結果をパルスモータ駆動
部６５に出力する。６５はマイクロコンピュータ６４よ
りの出力信号に基づいて、パルスモータ駆動型膨張弁３
にパルス信号を送出し、回転させるモータ駆動部であ
る。
【００１８】次に、上記した構成に基づいて動作を説明
するに、冷媒の流量はパルス数の増減によって制御され
るので、マイクロコンピュータ６４の記憶機能により、
そのパルス数を記憶しておけば任意の開度Ｏにおける操
作パルス量ΔＵを必要に応じて演算できる。
するに、冷媒の流量はパルス数の増減によって制御され
るので、マイクロコンピュータ６４の記憶機能により、
そのパルス数を記憶しておけば任意の開度Ｏにおける操
作パルス量ΔＵを必要に応じて演算できる。
【００１９】この場合、基準位置の検出が必要となる
が、マイクロコンピュータ６４の電源が確立したとき、
全閉位置Ｏ0 を基準位置となすように膨張弁３を操作す
る。この操作の方法は、すでに公知である。この操作を
マイクロコンピュータ６４において行った後、実際の制
御に入る。以下、その動作について図２、図３のフロー
チャート図と共に説明する。
が、マイクロコンピュータ６４の電源が確立したとき、
全閉位置Ｏ0 を基準位置となすように膨張弁３を操作す
る。この操作の方法は、すでに公知である。この操作を
マイクロコンピュータ６４において行った後、実際の制
御に入る。以下、その動作について図２、図３のフロー
チャート図と共に説明する。
【００２０】蒸発器４の出口側の任意の時刻ｎにおける
蒸発温度ＴＥn は、Ａ／Ｄ変換器６３でデジタル信号に
変換され、このデジタルデータをマイクロコンピュータ
６４は読み込み記憶する（ステップＳ１）。一方、蒸発
器４の出口側の任意の時刻ｎにおける蒸発圧力ＰＥn も
同様にして記憶される（ステップＳ２）。次に、記憶さ
れた蒸発圧力ＰＥn から蒸発圧力相当温度ＴＰn を得る
には、使用している冷媒の飽和蒸気圧線図より可能であ
る。
蒸発温度ＴＥn は、Ａ／Ｄ変換器６３でデジタル信号に
変換され、このデジタルデータをマイクロコンピュータ
６４は読み込み記憶する（ステップＳ１）。一方、蒸発
器４の出口側の任意の時刻ｎにおける蒸発圧力ＰＥn も
同様にして記憶される（ステップＳ２）。次に、記憶さ
れた蒸発圧力ＰＥn から蒸発圧力相当温度ＴＰn を得る
には、使用している冷媒の飽和蒸気圧線図より可能であ
る。
【００２１】即ち、蒸発圧力相当温度ＴＰn は、蒸発圧
力ＰＥn の関数になっているので、これを式で表わせ
ば、 ＴＰn ＝ｆ（ＰＥn ） となる。ＰＥn はデジタルデータであるから、個々のデ
ータに対応するＴＰnの値をプログラムしておけば、圧
力−温度の変換はマイクロコンピュータ６４により容易
に変換できる（ステップＳ３）。
力ＰＥn の関数になっているので、これを式で表わせ
ば、 ＴＰn ＝ｆ（ＰＥn ） となる。ＰＥn はデジタルデータであるから、個々のデ
ータに対応するＴＰnの値をプログラムしておけば、圧
力−温度の変換はマイクロコンピュータ６４により容易
に変換できる（ステップＳ３）。
【００２２】そして、蒸発器４の出口側の任意の時刻ｎ
における、冷媒の過熱度をＳＨn とすると、マイクロコ
ンピュータ６４内において、蒸発温度ＴＥn と蒸発圧力
相当温度ＴＰn との差を求め、任意の時刻ｎにおける冷
媒の過熱度ＳＨn を得て（ステップＳ４）、 ＳＨn ＝ＴＥn −ＴＰn この過熱度ＳＨn の値を記憶する。
における、冷媒の過熱度をＳＨn とすると、マイクロコ
ンピュータ６４内において、蒸発温度ＴＥn と蒸発圧力
相当温度ＴＰn との差を求め、任意の時刻ｎにおける冷
媒の過熱度ＳＨn を得て（ステップＳ４）、 ＳＨn ＝ＴＥn −ＴＰn この過熱度ＳＨn の値を記憶する。
【００２３】次に、マイクロコンピュータ６４は過熱度
の偏差Ｅn を求めるのであるが、図３に示す不感帯の中
心を、予め設定された設定過熱度ＳＨs とすれば、偏差
Ｅnは下式より演算し（ステップＳ５）、この値を記憶
する。 Ｅn ＝ＳＨn −ＳＨs
の偏差Ｅn を求めるのであるが、図３に示す不感帯の中
心を、予め設定された設定過熱度ＳＨs とすれば、偏差
Ｅnは下式より演算し（ステップＳ５）、この値を記憶
する。 Ｅn ＝ＳＨn −ＳＨs
【００２４】次に、任意の時刻の一つ前の時刻（ｎ−
１）における蒸発温度をＴＥn-1 、蒸発圧力をＰＥn-1
、蒸発温度の変化量を△ＳＨn 、蒸発圧力の変化量を
△ＰＥnとし、 △ＳＨn ＝ＴＥn −ＴＥn-1 △ＰＥn ＝ＰＥn −ＰＥn-1 で演算し（ステップＳ６および７）、この値を記憶す
る。次に、ファジィ演算処理を行う（ステップＳ８）。
１）における蒸発温度をＴＥn-1 、蒸発圧力をＰＥn-1
、蒸発温度の変化量を△ＳＨn 、蒸発圧力の変化量を
△ＰＥnとし、 △ＳＨn ＝ＴＥn −ＴＥn-1 △ＰＥn ＝ＰＥn −ＰＥn-1 で演算し（ステップＳ６および７）、この値を記憶す
る。次に、ファジィ演算処理を行う（ステップＳ８）。
【００２５】ステップＳ８のファジィ演算処理において
は、図４にファジィ演算部のルーチンのフローチャート
で示すように、最初のステップＳ８１において、偏差Ｅ
n と蒸発温度の変化量△ＳＨn との各々に対応するファ
ジイ変数グレードを計算する。 このうち、偏差Ｅn に対
応するファジイ変数グレードは、図５に示すメンバーシ
ップ関数により算出される。図５において、NBはNegati
ve Big、すなわち負の大、NSはNegative Small、すなわ
ち負の小、ZOはZero、すなわち中立、PSはPositive Sma
ll、すなわち正の小、PBはPositive Big、すなわち正の
大を示す。前記符号は、以下においても同じ意味であ
る。
は、図４にファジィ演算部のルーチンのフローチャート
で示すように、最初のステップＳ８１において、偏差Ｅ
n と蒸発温度の変化量△ＳＨn との各々に対応するファ
ジイ変数グレードを計算する。 このうち、偏差Ｅn に対
応するファジイ変数グレードは、図５に示すメンバーシ
ップ関数により算出される。図５において、NBはNegati
ve Big、すなわち負の大、NSはNegative Small、すなわ
ち負の小、ZOはZero、すなわち中立、PSはPositive Sma
ll、すなわち正の小、PBはPositive Big、すなわち正の
大を示す。前記符号は、以下においても同じ意味であ
る。
【００２６】また、蒸発温度の変化量△ＳＨn に対応す
るファジイ変数グレードは、図６に示すメンバーシップ
関数により算出される。次に、前記にて算出された２つ
のファジイ変数グレードを用いて、図７に示すファジイ
制御ルールに従って、Min-Max 重心法により操作量△Ｕ
1 （第一の操作量に相当）を求める（ステップＳ８
２）。なお、Min-Max 重心法により操作量△Ｕ 1 を求め
る際に必要となる操作量△Ｕ1 のメンバーシップ関数
は、図８に示すとおりである。
るファジイ変数グレードは、図６に示すメンバーシップ
関数により算出される。次に、前記にて算出された２つ
のファジイ変数グレードを用いて、図７に示すファジイ
制御ルールに従って、Min-Max 重心法により操作量△Ｕ
1 （第一の操作量に相当）を求める（ステップＳ８
２）。なお、Min-Max 重心法により操作量△Ｕ 1 を求め
る際に必要となる操作量△Ｕ1 のメンバーシップ関数
は、図８に示すとおりである。
【００２７】次に、蒸発圧力の変化量△ＰＥn に対応す
るファジイ変数グレードを、図９に示すメンバーシップ
関数により算出し（ステップＳ８３）、図１０に示すフ
ァジイ制御ルールに従って、Min-Max 重心法により操作
量△Ｕ2 （第二の操作量に相当）を求める（ステップＳ
８４）。
るファジイ変数グレードを、図９に示すメンバーシップ
関数により算出し（ステップＳ８３）、図１０に示すフ
ァジイ制御ルールに従って、Min-Max 重心法により操作
量△Ｕ2 （第二の操作量に相当）を求める（ステップＳ
８４）。
【００２８】ここに、蒸発圧力の変化量が小さいときは
膨張弁の操作をしないで、該変化量が大きいときは、膨
張弁の操作量を大きくするルールが組まれている。該変
化量が＋のときは弁は閉操作であり、−のときは開操作
である。なお、Min-Max 重心法により操作量△Ｕ 2 を求
める際に必要となる操作量△Ｕ2 のメンバーシップ関数
は、図１１に示すとおりである。
膨張弁の操作をしないで、該変化量が大きいときは、膨
張弁の操作量を大きくするルールが組まれている。該変
化量が＋のときは弁は閉操作であり、−のときは開操作
である。なお、Min-Max 重心法により操作量△Ｕ 2 を求
める際に必要となる操作量△Ｕ2 のメンバーシップ関数
は、図１１に示すとおりである。
【００２９】次に、演算操作量を△Ｕ3 として、下記の
演算 △Ｕ3 ＝△Ｕ1 ＋△Ｕ2 をして、演算操作量△Ｕ3 を求める（ステップＳ８
５）。ここで、該演算操作量△Ｕ 3 の絶対値をとって、
｜△Ｕ3 ｜（第三の操作量に相当）とする。次に、絶対
値｜△Ｕ 3 ｜と、前回膨張弁を操作したときからの経過
時間Ｔm との各々に対応するファジイ変数グレードを計
算する（ステップＳ８６）。 このうち、絶対値｜△Ｕ3
｜に対応するファジイ変数グレードは、図１２に示すメ
ンバーシップ関数により算出される。
演算 △Ｕ3 ＝△Ｕ1 ＋△Ｕ2 をして、演算操作量△Ｕ3 を求める（ステップＳ８
５）。ここで、該演算操作量△Ｕ 3 の絶対値をとって、
｜△Ｕ3 ｜（第三の操作量に相当）とする。次に、絶対
値｜△Ｕ 3 ｜と、前回膨張弁を操作したときからの経過
時間Ｔm との各々に対応するファジイ変数グレードを計
算する（ステップＳ８６）。 このうち、絶対値｜△Ｕ3
｜に対応するファジイ変数グレードは、図１２に示すメ
ンバーシップ関数により算出される。
【００３０】また、冷媒流路系のむだ時間ＴＬよりも大
きい値に設定された該膨張弁の制御周期Ｔs を、メンバ
ーシップ関数の正の大（PB）点となした、前回膨張弁を
操作したときからの経過時間Ｔm に対応するファジイ変
数グレードは、図１３に示すメンバーシップ関数により
算出される。
きい値に設定された該膨張弁の制御周期Ｔs を、メンバ
ーシップ関数の正の大（PB）点となした、前回膨張弁を
操作したときからの経過時間Ｔm に対応するファジイ変
数グレードは、図１３に示すメンバーシップ関数により
算出される。
【００３１】次に、前記にて算出された２つのファジイ
変数グレードを用いて、図１４に示すファジイ制御ルー
ルに従って、Min-Max 重心法により操作量倍率Ｒを求め
る（ステップＳ８７）。なお、操作量倍率Ｒに対応する
ファジイ変数グレードは、図１５に示すメンバーシップ
関数により算出される。
変数グレードを用いて、図１４に示すファジイ制御ルー
ルに従って、Min-Max 重心法により操作量倍率Ｒを求め
る（ステップＳ８７）。なお、操作量倍率Ｒに対応する
ファジイ変数グレードは、図１５に示すメンバーシップ
関数により算出される。
【００３２】次に、最終操作量ΔＵ4 （＝操作パルス量
ΔＵ）として、下記の演算 △Ｕ4 ＝△Ｕ3 ×Ｒ をして、最終操作量ΔＵ4 を求める（ステップＳ８
８）。なお、上式からも明らかなように、操作量倍率Ｒ
とは演算操作量△Ｕ 3 に乗じて最終操作量ΔＵ 4 を求め
るための倍率である。
ΔＵ）として、下記の演算 △Ｕ4 ＝△Ｕ3 ×Ｒ をして、最終操作量ΔＵ4 を求める（ステップＳ８
８）。なお、上式からも明らかなように、操作量倍率Ｒ
とは演算操作量△Ｕ 3 に乗じて最終操作量ΔＵ 4 を求め
るための倍率である。
【００３３】そして、求められた最終操作量△Ｕ4 は、
電気信号により膨張弁３に送出されて（ステップＳ８
９）、これによりステップＳ８のファジィ演算処理が終
了し、図３のフローチャートに戻って、駆動源４である
パルスモータを駆動して、冷媒の流量に応じた膨張弁３
の開度を制御している（ステップＳ９）。
電気信号により膨張弁３に送出されて（ステップＳ８
９）、これによりステップＳ８のファジィ演算処理が終
了し、図３のフローチャートに戻って、駆動源４である
パルスモータを駆動して、冷媒の流量に応じた膨張弁３
の開度を制御している（ステップＳ９）。
【００３４】なお、前記演算操作量△Ｕ3 の符号が＋の
とき、最終操作量△Ｕ4 分の開操作が行われ、△Ｕ3 の
符号が−のとき、△Ｕ4 分の閉操作が行われている。
とき、最終操作量△Ｕ4 分の開操作が行われ、△Ｕ3 の
符号が−のとき、△Ｕ4 分の閉操作が行われている。
【００３５】次に、マイクロコンピュータ６４は前回の
膨張弁３の開度と最終操作量ΔＵ4を下記演算し、新し
い開度として記憶する（ステップＳ１０）。 Ｏ＝Ｏ＋ΔＵ4
膨張弁３の開度と最終操作量ΔＵ4を下記演算し、新し
い開度として記憶する（ステップＳ１０）。 Ｏ＝Ｏ＋ΔＵ4
【００３６】さらに、マイクロコンピュータ６４は経過
時間Ｔm をリセットし（ステップＳ１１）、次の膨張弁
３の操作に備えて経過時間Ｔm の計時を新たに開始する
（ステップＳ１２）。
時間Ｔm をリセットし（ステップＳ１１）、次の膨張弁
３の操作に備えて経過時間Ｔm の計時を新たに開始する
（ステップＳ１２）。
【００３７】
【発明の効果】本発明は前記したように、定常状態と非
定常状態に分けて制御規則を作成し、それらを並列に扱
って制御を行うことにより、図１９の曲線Ｃに示す如く
定常状態と非定常状態の両方において最良の制御応答特
性を得ることができ、また、時間に関する制御規制を加
えることにより、定常状態ではできるだけ長い周期で制
御し、非定常状態ではできるだけ短い周期で制御するの
で、膨張弁の耐用年数が大きくなり故障が少なくなる等
の効果を有するものである。
定常状態に分けて制御規則を作成し、それらを並列に扱
って制御を行うことにより、図１９の曲線Ｃに示す如く
定常状態と非定常状態の両方において最良の制御応答特
性を得ることができ、また、時間に関する制御規制を加
えることにより、定常状態ではできるだけ長い周期で制
御し、非定常状態ではできるだけ短い周期で制御するの
で、膨張弁の耐用年数が大きくなり故障が少なくなる等
の効果を有するものである。
【図１】コントローラの内部の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】偏差Ｅn に対する操作パルス量の特性図であ
る。
る。
【図３】マイクロコンピュータの演算処理の部分のフロ
ーチャート図である。
ーチャート図である。
【図４】ファジイ演算部のルーチンのフローチャート図
である。
である。
【図５】偏差Ｅn のメンバーシップ関数である。
【図６】蒸発温度の変化量△ＳＨn のメンバーシップ関
数である。
数である。
【図７】操作量△Ｕ1 を求めるファジイ制御ルールの表
である。
である。
【図８】操作量△Ｕ1 のメンバーシップ関数である。
【図９】蒸発圧力の変化量△ＰＥn のメンバーシップ関
数である。
数である。
【図１０】操作量△Ｕ2 を求めるファジイ制御ルールの
表である。
表である。
【図１１】操作量△Ｕ2 のメンバーシップ関数である。
【図１２】操作量△Ｕ3 の絶対値｜△Ｕ3 ｜のメンバー
シップ関数である。
シップ関数である。
【図１３】経過時間Ｔm のメンバーシップ関数である。
【図１４】操作量倍率Ｒを求めるファジイ制御ルールの
表である。
表である。
【図１５】操作量倍率Ｒのメンバーシップ関数である。
【図１６】膨張弁の開度に対する流量の特性図である。
【図１７】膨張弁を制御するタイミング図である。
【図１８】従来の膨張弁の制御の一例を示すブロック図
である。
である。
【図１９】制御応答特性を示す図である。
１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 膨張弁 ４ 駆動源 ５ 蒸発器 ６ 温度センサ ７ 圧力センサ ８ コントローラ ６１ 温度−電圧信号変換器 ６２ 圧力−電圧信号変換器 ６３ Ａ／Ｄ変換器 ６４ マイクロコンピュータ ６５ 膨張弁駆動部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−10603（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−85960（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 1/00 304
Claims (2)
- 【請求項１】 冷凍装置もしくはヒートポンプ装置の蒸
発器の出口側における冷媒の蒸発温度を検知する温度セ
ンサおよび冷媒の蒸発圧力を検知する圧力センサとを有
し、上記両センサよりの検出値から冷媒の過熱度を演算
し、該過熱度を予め設定された不感帯内に存在させるべ
く電気信号で駆動されて開度を調整し、その開度により
冷媒の流量を制御する可逆式比例型膨張弁において、 定常運転時は冷媒の過熱度の偏差と、冷媒の蒸発温度の
変化量をファジィ理論演算して第一の操作量を求め、 非定常運転時は冷媒の蒸発圧力の変化量をファジィ理論
演算して第二の操作量を求め、 更に、前記第一の操作量と第二の操作量とを合計して該
合計値の絶対値である第三の操作量を求め、 該第三の操作量の値が大きければ大きいほど前記膨張弁
の制御周期を短くし、また、前記第三の操作量の値が小
さければ小さいほど前記膨張弁の制御周期を長くしたこ
とを特徴とする可逆式比例型膨張弁の制御方法。 - 【請求項２】 冷凍装置もしくはヒートポンプ装置の蒸
発器の出口側における冷媒の蒸発温度を検知する温度セ
ンサおよび冷媒の蒸発圧力を検知する圧力センサとを有
し、上記両センサよりの検出値から冷媒の過熱度を演算
し、該過熱度を予め設定された不感帯内に存在させるべ
く電気信号で駆動されて開度を調整し、その開度により
冷媒の流量を制御する可逆式比例型膨張弁において、 定常運転時には、前記演算した冷媒の 過熱度と予め設定
された過熱度との偏差の値と、冷媒の蒸発温度の変化量
の値から制御ルールに基づいてファジイ理論演算をし
て、前記膨張弁の操作量を求め、 また、圧縮器の起動、停止、能力変更、除霜運転、凝縮
器の条件変更、蒸発器の条件変更等による非定常運転時
には、冷媒の蒸発圧力の変化量の値から制御ルールに基
づいてファジィ理論演算をして、前記膨張弁の操作量を
求め、前記定常 運転時の操作量と、前記非定常運転時の操作量
とを合計して演算操作量を求め、 冷凍装置、もしくはヒートポンプ装置の冷媒流路系のむ
だ時間よりも、大きい値に設定された前記膨張弁の制御
周期の値を、メンバーシップ関数の正の大（ＰＢ）点と
して、前記膨張弁を前回操作したときから、該膨張弁を
次回操作するまでの経過時間の値と、前記演算操作量の
値から、制御ルールに基づいてファジィ理論演算をし
て、前記膨張弁の操作量の値を求め、前記 膨張弁の駆動部に電気信号を送出することにより、
前記冷凍装置、もしくは前記ヒートポンプ装置が必要と
する冷媒の流量に応じて、前記膨張弁の開度を制御する
ようにしたことを特徴とする可逆式比例型膨張弁の制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179378A JP3059534B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 可逆式比例型膨張弁の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179378A JP3059534B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 可逆式比例型膨張弁の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526519A JPH0526519A (ja) | 1993-02-02 |
| JP3059534B2 true JP3059534B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=16064815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3179378A Expired - Fee Related JP3059534B2 (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 可逆式比例型膨張弁の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3059534B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100990822B1 (ko) | 2006-03-28 | 2010-10-29 | 산요덴키가부시키가이샤 | 흡수 냉동기의 제어 방법 |
| JP2021134935A (ja) * | 2020-02-21 | 2021-09-13 | 三浦工業株式会社 | 給水加温システム |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5244414B2 (ja) * | 2008-02-05 | 2013-07-24 | 日立アプライアンス株式会社 | 空気調和機 |
| KR101398855B1 (ko) | 2012-07-19 | 2014-05-30 | 한국기계연구원 | 다축 가공 가변 머시닝 장치 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP3179378A patent/JP3059534B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100990822B1 (ko) | 2006-03-28 | 2010-10-29 | 산요덴키가부시키가이샤 | 흡수 냉동기의 제어 방법 |
| JP2021134935A (ja) * | 2020-02-21 | 2021-09-13 | 三浦工業株式会社 | 給水加温システム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0526519A (ja) | 1993-02-02 |
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