JPH0674573A - 蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法 - Google Patents
蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法Info
- Publication number
- JPH0674573A JPH0674573A JP4243989A JP24398992A JPH0674573A JP H0674573 A JPH0674573 A JP H0674573A JP 4243989 A JP4243989 A JP 4243989A JP 24398992 A JP24398992 A JP 24398992A JP H0674573 A JPH0674573 A JP H0674573A
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- control
- refrigerant
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 設置場所により冷媒配管の長さが異なっても
安定した制御をする。 【構成】 冷媒配管を循環する冷媒流量を増減させる膨
張弁の開閉度を蒸発器の内部の温度状態に基づいて制御
部が出力する操作量に応じて制御する蒸気圧縮式冷凍装
置の膨張弁制御方法において、蒸発器の内部の温度状態
の変化から冷媒配管の長さを類推し、類推された冷媒配
管の長さに対応した最適な制御パラメータを制御部に設
定し、膨張弁を制御するようにした。
安定した制御をする。 【構成】 冷媒配管を循環する冷媒流量を増減させる膨
張弁の開閉度を蒸発器の内部の温度状態に基づいて制御
部が出力する操作量に応じて制御する蒸気圧縮式冷凍装
置の膨張弁制御方法において、蒸発器の内部の温度状態
の変化から冷媒配管の長さを類推し、類推された冷媒配
管の長さに対応した最適な制御パラメータを制御部に設
定し、膨張弁を制御するようにした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷媒流量制御用の膨張
弁の開閉度を適切に制御する蒸気圧縮式冷凍装置の膨張
弁制御方法に関する。
弁の開閉度を適切に制御する蒸気圧縮式冷凍装置の膨張
弁制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、室内空調に利用する蒸気圧縮式
冷凍機では、室内温度が設定温度となるように一定に制
御され、その際、冷凍機自身が所有する冷房能力を最大
限に活用し、かつ、冷凍機内部の冷媒状態を安定に保つ
ために、冷媒流量の制御を行う。例えば、冷房の場合で
は冷凍機が室内から熱を蒸発器の内部の冷媒に吸収し、
凝縮器から室内外に放出されており、室内温度が設定温
度より高いとき冷凍機を最大限に運転し、室内温度が設
定温度より低くなったときコンプレッサの運転を停止し
て室内外の熱交換を停止している。この場合、冷凍機の
内部冷媒状態を安定に保たなければ室内外の熱交換が安
定に行われず、冷凍機の内部状態を安定に保つことで、
結果として室内温度が安定に保たれる。
冷凍機では、室内温度が設定温度となるように一定に制
御され、その際、冷凍機自身が所有する冷房能力を最大
限に活用し、かつ、冷凍機内部の冷媒状態を安定に保つ
ために、冷媒流量の制御を行う。例えば、冷房の場合で
は冷凍機が室内から熱を蒸発器の内部の冷媒に吸収し、
凝縮器から室内外に放出されており、室内温度が設定温
度より高いとき冷凍機を最大限に運転し、室内温度が設
定温度より低くなったときコンプレッサの運転を停止し
て室内外の熱交換を停止している。この場合、冷凍機の
内部冷媒状態を安定に保たなければ室内外の熱交換が安
定に行われず、冷凍機の内部状態を安定に保つことで、
結果として室内温度が安定に保たれる。
【0003】一般に、冷凍機の冷媒流量を制御する手段
として膨張弁の開閉度を制御することが行われている。
このための制御手段は原理的なものの分類でも数多く存
在するが、その一例として蒸発器の内部の温度状態の検
知に基づいて制御を行うSuper Heat制御(以
下「SH制御」という)について具体的に説明する。
として膨張弁の開閉度を制御することが行われている。
このための制御手段は原理的なものの分類でも数多く存
在するが、その一例として蒸発器の内部の温度状態の検
知に基づいて制御を行うSuper Heat制御(以
下「SH制御」という)について具体的に説明する。
【0004】図12に、蒸気圧縮式冷凍機の冷媒回路の
概念図を示す。図において、1は蒸発器、2は凝縮器、
3はコンプレッサ、4は膨張弁で、この図は室内冷房機
の場合に適用しており、5は室外機、6は室内機とを示
している。室外機5と室内機6の内部の実線7は、冷媒
が内部を移動する冷媒配管を示しており、点線8は、そ
の冷媒配管7の内で特に室外機5と室内機6とを接続す
るための配管を示している。ここで、冷媒は配管の中を
図示矢印の方向に流れる。図12では、コンプレッサ3
は室外機側にあるが、室内機側にあってもよい。
概念図を示す。図において、1は蒸発器、2は凝縮器、
3はコンプレッサ、4は膨張弁で、この図は室内冷房機
の場合に適用しており、5は室外機、6は室内機とを示
している。室外機5と室内機6の内部の実線7は、冷媒
が内部を移動する冷媒配管を示しており、点線8は、そ
の冷媒配管7の内で特に室外機5と室内機6とを接続す
るための配管を示している。ここで、冷媒は配管の中を
図示矢印の方向に流れる。図12では、コンプレッサ3
は室外機側にあるが、室内機側にあってもよい。
【0005】また、冷凍機を室内冷暖房機として使用す
る場合には、コンプレッサ3の出口に四方弁を設けて、
冷媒の流れる向きを切替えることで行われる。図12が
暖房機として動作する場合には、蒸発器1と凝縮器2の
役割は逆転する。蒸発器1と凝縮器2の内部では冷媒配
管7がジグザグに交差しているため、外気に触れる配管
表面積が大きくなり、空気と冷媒との熱交換率が良くな
っている。ここでは、図12を室内冷房機として、SH
制御では、蒸発器内部の冷媒温度、例えば、出口位置a
にある配管内部の冷媒温度と中間位置bにあたる配管内
部の冷媒温度を測定し、その温度差が一定値ecになる
ように制御する。これにより、冷媒機全体の内部状態を
安定にし、かつ高い冷凍能力を引き出す。SH制御で
は、蒸発器単体での情報のみで制御を行えるため、凝縮
器2やコンプレッサ3等の状態を計測することが物理的
に困難、あるいはコスト的に困難な場合に有効な制御手
段である。
る場合には、コンプレッサ3の出口に四方弁を設けて、
冷媒の流れる向きを切替えることで行われる。図12が
暖房機として動作する場合には、蒸発器1と凝縮器2の
役割は逆転する。蒸発器1と凝縮器2の内部では冷媒配
管7がジグザグに交差しているため、外気に触れる配管
表面積が大きくなり、空気と冷媒との熱交換率が良くな
っている。ここでは、図12を室内冷房機として、SH
制御では、蒸発器内部の冷媒温度、例えば、出口位置a
にある配管内部の冷媒温度と中間位置bにあたる配管内
部の冷媒温度を測定し、その温度差が一定値ecになる
ように制御する。これにより、冷媒機全体の内部状態を
安定にし、かつ高い冷凍能力を引き出す。SH制御で
は、蒸発器単体での情報のみで制御を行えるため、凝縮
器2やコンプレッサ3等の状態を計測することが物理的
に困難、あるいはコスト的に困難な場合に有効な制御手
段である。
【0006】ところで、冷媒流量制御用の膨張弁4は、
一般に電動式のもので、その開閉度を離散的に制御で
き、制御パルスを入力することにより、単位操作量とし
て1開閉ステップ量を変化させることができる。つま
り、例えば、完全閉状態での開閉度を0、完全開状態で
の開閉度を500とすると、その間の開閉度を500ス
テップ分割した値に制御できる。このため、一般に、電
動弁はステッピングモータと同等の構造を有しており駆
動方式もほぼ同一である。なお、冷凍機は室内機および
室外機をユーザー先の設置環境に応じて、設置可能な適
切な場所に取り付けて使用される。
一般に電動式のもので、その開閉度を離散的に制御で
き、制御パルスを入力することにより、単位操作量とし
て1開閉ステップ量を変化させることができる。つま
り、例えば、完全閉状態での開閉度を0、完全開状態で
の開閉度を500とすると、その間の開閉度を500ス
テップ分割した値に制御できる。このため、一般に、電
動弁はステッピングモータと同等の構造を有しており駆
動方式もほぼ同一である。なお、冷凍機は室内機および
室外機をユーザー先の設置環境に応じて、設置可能な適
切な場所に取り付けて使用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法では、次の問題
がある。
た蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法では、次の問題
がある。
【0008】まず、第1には、室内機6と室外機5とを
接続する配管8の長さは冷凍機の設置場所毎により異な
るからSH制御の安定性に大きな影響を与えるという問
題がある。すなわち、従来の方法では、予め標準の配管
長に応じた制御パラメータが設定され、この状態で納入
されていたからユーザ先での配管長が標準と異なれば、
膨張弁の開閉度の変化量に対する応答特性も異なり、冷
凍機の内部状態を安定に制御できなかった。この場合
に、実際に配管長を計測することも考えられるが、メジ
ャー等で計測することは、現実的な手法と言えず、設置
場所によっては配管長の計測が困難な場合もある。
接続する配管8の長さは冷凍機の設置場所毎により異な
るからSH制御の安定性に大きな影響を与えるという問
題がある。すなわち、従来の方法では、予め標準の配管
長に応じた制御パラメータが設定され、この状態で納入
されていたからユーザ先での配管長が標準と異なれば、
膨張弁の開閉度の変化量に対する応答特性も異なり、冷
凍機の内部状態を安定に制御できなかった。この場合
に、実際に配管長を計測することも考えられるが、メジ
ャー等で計測することは、現実的な手法と言えず、設置
場所によっては配管長の計測が困難な場合もある。
【0009】第2には、従来の膨張弁の開閉度を微妙に
調節するだけの方法では、1ステップ(単位操作量)が
大きいから冷凍機の内部の状態を精度よく安定状態に維
持することは困難であるという問題がある。この問題を
図13を参照して説明すると、時刻t1までSH制御に
よって温度検出信号d1と温度検出信号d2とは安定
し、温度差ecも目標値となっており変動していない。
ところが、時刻t1以降に変化要因、例えば、負荷変動
や外乱が生じ温度検出信号d1が低下して目標温度差よ
り小さくなると、膨張弁の開閉度を1ステップ(単位操
作量)安定方向へ減少させる。これによって、冷凍機の
内部状態も変化して温度検出信号d1と温度検出信号d
2とが変化するが、時刻t3に温度差e’c’の状態で
定常状態となる。この場合に、次の制御タイミングで上
記温度差e’c’を温度差ecに戻すべく膨張弁4の制
御が行われるが、温度差ecの安定状態に戻すまで長時
間を要し、振動的になることがある。
調節するだけの方法では、1ステップ(単位操作量)が
大きいから冷凍機の内部の状態を精度よく安定状態に維
持することは困難であるという問題がある。この問題を
図13を参照して説明すると、時刻t1までSH制御に
よって温度検出信号d1と温度検出信号d2とは安定
し、温度差ecも目標値となっており変動していない。
ところが、時刻t1以降に変化要因、例えば、負荷変動
や外乱が生じ温度検出信号d1が低下して目標温度差よ
り小さくなると、膨張弁の開閉度を1ステップ(単位操
作量)安定方向へ減少させる。これによって、冷凍機の
内部状態も変化して温度検出信号d1と温度検出信号d
2とが変化するが、時刻t3に温度差e’c’の状態で
定常状態となる。この場合に、次の制御タイミングで上
記温度差e’c’を温度差ecに戻すべく膨張弁4の制
御が行われるが、温度差ecの安定状態に戻すまで長時
間を要し、振動的になることがある。
【0010】このような状態となる理由は、冷凍機の内
部状態が安定状態から不安定状態に移行したとき、上記
した変化状態を抑え、あるいは元の状態を復元するため
1ステップ(単位操作量)、つまり、膨張弁4を絞る
が、1ステップの絞りの最小変化量が大きいため冷媒流
量の変化が大きく、復元する方向にオーバーシュートが
生じ、結果的に目的とは逆に不安定の状態へ移行させて
しまうからである。
部状態が安定状態から不安定状態に移行したとき、上記
した変化状態を抑え、あるいは元の状態を復元するため
1ステップ(単位操作量)、つまり、膨張弁4を絞る
が、1ステップの絞りの最小変化量が大きいため冷媒流
量の変化が大きく、復元する方向にオーバーシュートが
生じ、結果的に目的とは逆に不安定の状態へ移行させて
しまうからである。
【0011】従来、上記問題のため、ある範囲で安定が
得られる場合には、できるだけ膨張弁4を開閉度の変化
をさせないようにして安定を保つようにしているが、従
来の方法では、変化を抑えるため膨張弁4を制御しても
応答が遅いため、結果的に精度の良い安定な制御が得ら
れない。この場合、膨張弁4の1ステップ(単位操作
量)を小さくすることも考えられるが、コストが大幅に
増加することになると言う問題がある。
得られる場合には、できるだけ膨張弁4を開閉度の変化
をさせないようにして安定を保つようにしているが、従
来の方法では、変化を抑えるため膨張弁4を制御しても
応答が遅いため、結果的に精度の良い安定な制御が得ら
れない。この場合、膨張弁4の1ステップ(単位操作
量)を小さくすることも考えられるが、コストが大幅に
増加することになると言う問題がある。
【0012】そこで、本発明は、冷媒配管の長さに対応
して最適な制御パラメータを設定し、膨張弁の単位操作
量が大きいために起因する問題を解決し、精度の良い安
定な制御が得られる蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方
法を提供することを目的とする。
して最適な制御パラメータを設定し、膨張弁の単位操作
量が大きいために起因する問題を解決し、精度の良い安
定な制御が得られる蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方
法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、コン
プレッサと凝縮器と膨張弁と蒸発器とを冷媒配管で循環
接続すると共に、冷凍機内部の冷媒温度の状態に基づき
制御演算して操作量を求め、求めた操作量に応じて前記
膨張弁の開閉度を制御する蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁
制御方法において、冷凍機内部の冷媒温度の状態の変化
から冷媒配管の長さを類推し、類推した冷媒配管の長さ
に対応した最適な制御演算パラメータを設定して膨張弁
を制御するようにしたものである。
プレッサと凝縮器と膨張弁と蒸発器とを冷媒配管で循環
接続すると共に、冷凍機内部の冷媒温度の状態に基づき
制御演算して操作量を求め、求めた操作量に応じて前記
膨張弁の開閉度を制御する蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁
制御方法において、冷凍機内部の冷媒温度の状態の変化
から冷媒配管の長さを類推し、類推した冷媒配管の長さ
に対応した最適な制御演算パラメータを設定して膨張弁
を制御するようにしたものである。
【0014】請求項2の発明は、コンプレッサと凝縮器
と膨張弁と蒸発器とを冷媒配管で循環接続すると共に、
冷凍機内部の冷媒温度の状態に基づき制御演算して操作
量を求め、求めた操作量に応じて前記膨張弁の開閉度を
単位ステップ量ずつ変えることにより制御する蒸気圧縮
式冷凍装置の膨張弁制御方法において、操作量に基づい
て膨張弁の開閉度を単位ステップ量変えると冷媒温度の
安定状態からの変化が大きく、逆に冷媒温度が不安定状
態となる場合に、その不安定状態を抑制するために膨張
弁の開閉度を単位ステップ変えた後、所定時間経過後に
膨張弁の開閉度を変えた方向と逆方向へ膨張弁の開閉度
を単位ステップ変えるようにしたものである。
と膨張弁と蒸発器とを冷媒配管で循環接続すると共に、
冷凍機内部の冷媒温度の状態に基づき制御演算して操作
量を求め、求めた操作量に応じて前記膨張弁の開閉度を
単位ステップ量ずつ変えることにより制御する蒸気圧縮
式冷凍装置の膨張弁制御方法において、操作量に基づい
て膨張弁の開閉度を単位ステップ量変えると冷媒温度の
安定状態からの変化が大きく、逆に冷媒温度が不安定状
態となる場合に、その不安定状態を抑制するために膨張
弁の開閉度を単位ステップ変えた後、所定時間経過後に
膨張弁の開閉度を変えた方向と逆方向へ膨張弁の開閉度
を単位ステップ変えるようにしたものである。
【0015】
【作用】請求項1の発明では、類推された冷媒配管の長
さに対応した最適な制御パラメータが設定され、設置場
所の如何にかかわらず蒸気圧縮式冷凍装置の内部状態を
安定して制御ができる。
さに対応した最適な制御パラメータが設定され、設置場
所の如何にかかわらず蒸気圧縮式冷凍装置の内部状態を
安定して制御ができる。
【0016】請求項2の発明では、操作量が単位2ステ
ップ量を発生させる量に満たないとき、膨張弁を単位ス
テップ量変化させた後に、適当なタイミングで逆方向に
開閉度を単位ステップ量変化させる。これにより、単位
操作量を出力すると逆に内部の温度状態が不安定となる
わずかな変化のときにも、対応して安定した制御ができ
る。
ップ量を発生させる量に満たないとき、膨張弁を単位ス
テップ量変化させた後に、適当なタイミングで逆方向に
開閉度を単位ステップ量変化させる。これにより、単位
操作量を出力すると逆に内部の温度状態が不安定となる
わずかな変化のときにも、対応して安定した制御ができ
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【0018】図1は、本発明の第1実施例を示す構成図
である。図中、4は図12で説明した膨張弁、9は図1
2に示す蒸発器1の内部のa点の温度を検出し、温度検
出信号d1を出力する温度検出器、10は図12に示す
蒸発器1の内部のb点の温度を検出し、温度検出信号d
2を出力する温度検出器、11は温度検出信号d1と温
度検出信号d2の差が予め設定された値になるように制
御パラメータで操作量を求めその量を出力する制御部、
13は後に詳述する配管長を推論する推論部である。な
お、制御部11はファジィ推論で操作量を求めてもよ
く、推論部13はファジィ推論でなく類推する手法とし
てニューラルネットワークでもよい。
である。図中、4は図12で説明した膨張弁、9は図1
2に示す蒸発器1の内部のa点の温度を検出し、温度検
出信号d1を出力する温度検出器、10は図12に示す
蒸発器1の内部のb点の温度を検出し、温度検出信号d
2を出力する温度検出器、11は温度検出信号d1と温
度検出信号d2の差が予め設定された値になるように制
御パラメータで操作量を求めその量を出力する制御部、
13は後に詳述する配管長を推論する推論部である。な
お、制御部11はファジィ推論で操作量を求めてもよ
く、推論部13はファジィ推論でなく類推する手法とし
てニューラルネットワークでもよい。
【0019】本実施例は、冷媒の配管長と冷凍機の内部
状態の推移、つまり、冷凍機の内部の温度変化とが一定
の因果関係にあることに着目し、配管長を推論部13で
推論し、これによって、制御パラメータとして、例え
ば、PIDパラメータを設定するようにしている。
状態の推移、つまり、冷凍機の内部の温度変化とが一定
の因果関係にあることに着目し、配管長を推論部13で
推論し、これによって、制御パラメータとして、例え
ば、PIDパラメータを設定するようにしている。
【0020】具体的に、蒸発器1の内部の温度の時間応
答を示す図2を参照して説明すると、時刻t1になるま
では温度検出信号d1と温度検出信号d2とが検出さ
れ、両者が制御部11で制御されており温度差も安定し
ている。この状態で時刻t1に何らかの原因で温度検出
信号d1が低下を開始すると、その状態が検出されて時
刻t2に制御部11により膨張弁4を操作して元の安定
を得る方向に制御がされる。この操作による時刻t2以
降での温度検出信号d1と温度検出信号d2と傾きは、
冷媒配管長による時間応答特性により異なる。すなわ
ち、冷媒配管長が大きければ、膨張弁4の開閉度を変化
した場合の応答が遅くなるから時刻t2で膨張弁4を操
作した後の温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化
の立ち上がりが遅くなり、その傾きも小さく、逆に冷媒
配管が小さければ立ち上がりが早く、その傾きも大きく
なる。
答を示す図2を参照して説明すると、時刻t1になるま
では温度検出信号d1と温度検出信号d2とが検出さ
れ、両者が制御部11で制御されており温度差も安定し
ている。この状態で時刻t1に何らかの原因で温度検出
信号d1が低下を開始すると、その状態が検出されて時
刻t2に制御部11により膨張弁4を操作して元の安定
を得る方向に制御がされる。この操作による時刻t2以
降での温度検出信号d1と温度検出信号d2と傾きは、
冷媒配管長による時間応答特性により異なる。すなわ
ち、冷媒配管長が大きければ、膨張弁4の開閉度を変化
した場合の応答が遅くなるから時刻t2で膨張弁4を操
作した後の温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化
の立ち上がりが遅くなり、その傾きも小さく、逆に冷媒
配管が小さければ立ち上がりが早く、その傾きも大きく
なる。
【0021】なお、実際には上記した蒸発器1の内部状
態以外のパラメータ、例えば、電源周波数、室内外の環
境温度、つまり、負荷等も前記した両者の因果関係に影
響を与えるから本実施例では、これらも考慮して配管長
の類推を実施している。
態以外のパラメータ、例えば、電源周波数、室内外の環
境温度、つまり、負荷等も前記した両者の因果関係に影
響を与えるから本実施例では、これらも考慮して配管長
の類推を実施している。
【0022】次に、本発明の配管長の類推方法としてフ
ァジィ推論を使用した場合について説明する。
ァジィ推論を使用した場合について説明する。
【0023】まず、ファジィ推論の前件部メンバシップ
関数として膨張弁の開閉度、開閉度変化量、温度検出信
号d1の変化量、温度検出信号d2の変化量を定義し、
さらに、後件部メンバシップ関数として配管長を定義す
る。
関数として膨張弁の開閉度、開閉度変化量、温度検出信
号d1の変化量、温度検出信号d2の変化量を定義し、
さらに、後件部メンバシップ関数として配管長を定義す
る。
【0024】例えば、前件部メンバシップ関数としての
開閉度変化量は、図3に示す如く、ステップ2のとき正
しく中ぐらい、ステップ3以上のとき正しく大きいと定
義し、前件部メンバシップ関数としての温度検出信号d
1の変化量は図4に示す如く5℃のとき正しく中ぐら
い、7.5℃以上を正しく大きいと定義する。また、後
件部メンバシップ関数としての配管長は、図5に示す如
く12.5m以下は正しく短く、25mは正しく中ぐら
い、37.5m以上は正しく長いと定義する。
開閉度変化量は、図3に示す如く、ステップ2のとき正
しく中ぐらい、ステップ3以上のとき正しく大きいと定
義し、前件部メンバシップ関数としての温度検出信号d
1の変化量は図4に示す如く5℃のとき正しく中ぐら
い、7.5℃以上を正しく大きいと定義する。また、後
件部メンバシップ関数としての配管長は、図5に示す如
く12.5m以下は正しく短く、25mは正しく中ぐら
い、37.5m以上は正しく長いと定義する。
【0025】次に、実際には多くの場合のルールを記述
する必要があるが、ここでは簡単に説明するため、例え
ば、次の3ルールを考える。
する必要があるが、ここでは簡単に説明するため、例え
ば、次の3ルールを考える。
【0026】まず、ルール(1)は「開閉度変化量が大
きくて、温度検出信号d1の変化量が中ぐらいならば、
配管長は長い」、ルール(2)は「開閉度変化量が大き
くて、温度検出信号d1の変化量が大きければ、配管長
は中ぐらい」、ルール(3)は「開閉度変化量が中ぐら
いで、温度検出信号d1の変化量が大きければ、配管長
は短い」とする。
きくて、温度検出信号d1の変化量が中ぐらいならば、
配管長は長い」、ルール(2)は「開閉度変化量が大き
くて、温度検出信号d1の変化量が大きければ、配管長
は中ぐらい」、ルール(3)は「開閉度変化量が中ぐら
いで、温度検出信号d1の変化量が大きければ、配管長
は短い」とする。
【0027】上記した定義により、例えば、ファジィ推
論への入力項として開閉度変化量はI1(3STE
P)、温度検出信号d1の変化量はJ1(6.25℃)
であった場合について、図6を参照して推論を説明す
る。
論への入力項として開閉度変化量はI1(3STE
P)、温度検出信号d1の変化量はJ1(6.25℃)
であった場合について、図6を参照して推論を説明す
る。
【0028】まず、ルール1では開閉度変化量I1の前
件部適合度は1、温度検出信号d1の変化量J1の前件
部適合度は0.5となる。そして、この2つの前件部
で、小さい方の適合度を前件部全体の適合度とすれば、
後件部適合度は0.5となる。次に、ルール2では開閉
度変化量I1の前件部は適合度は1、温度検出信号d1
の変化量J1の前件部適合度0.5となり、この2つの
前件部で小さい方をとると後件部適合度は0.5とな
る。最後にルール3では、開閉度変化量I1の前件部適
合度は0、温度検出信号d1の変化量J1の前件部適合
度は0.5となり、この場合に2つの前件部で小さい方
をとると後件部適合度は0となる。
件部適合度は1、温度検出信号d1の変化量J1の前件
部適合度は0.5となる。そして、この2つの前件部
で、小さい方の適合度を前件部全体の適合度とすれば、
後件部適合度は0.5となる。次に、ルール2では開閉
度変化量I1の前件部は適合度は1、温度検出信号d1
の変化量J1の前件部適合度0.5となり、この2つの
前件部で小さい方をとると後件部適合度は0.5とな
る。最後にルール3では、開閉度変化量I1の前件部適
合度は0、温度検出信号d1の変化量J1の前件部適合
度は0.5となり、この場合に2つの前件部で小さい方
をとると後件部適合度は0となる。
【0029】この結果、ルール1の後件部適合度は、
0.5で図示太線以下の台形の部分、ルール2の後件部
適合度は、0.5で図示太線以下の台形の部分、ルール
3の後件部適合度は、0で図示太線になる。これによっ
て、ルール1〜ルール3についてMINーMAX法を適
用すると、図6の右端に示す配管長の合成図形が得ら
れ、この合成図形から重心を求めると、重心H1が得ら
れる。この重心H1を配管長と推定する。
0.5で図示太線以下の台形の部分、ルール2の後件部
適合度は、0.5で図示太線以下の台形の部分、ルール
3の後件部適合度は、0で図示太線になる。これによっ
て、ルール1〜ルール3についてMINーMAX法を適
用すると、図6の右端に示す配管長の合成図形が得ら
れ、この合成図形から重心を求めると、重心H1が得ら
れる。この重心H1を配管長と推定する。
【0030】同様にして入力として開閉度変化量がI
2、温度検出信号d1の変化量J1のとき図7に示すよ
うに後件部適合度は、ルール1で0、ルール2で0、ル
ール3で0.5となり、合成図形から重心を求めると、
配管長H2が得られる。
2、温度検出信号d1の変化量J1のとき図7に示すよ
うに後件部適合度は、ルール1で0、ルール2で0、ル
ール3で0.5となり、合成図形から重心を求めると、
配管長H2が得られる。
【0031】なお、メンバシップ関数と推論ルールは予
め実験的に求め、各変数の対応関係から定義する。ま
た、推定する配管長とそれに応じた適切な制御パラメー
タとは一対一に対応するから、後件部として配管長のか
わりに制御パラメータを定義することもできる。例え
ば、制御部11がPID制御の場合は比例項、積分項の
パラメータを推論部13で推論し変更し、制御部11が
ファジィ制御の場合には、メンバシップ関数の形状を変
えたり、ファジィ推論による開閉度操作量の出力結果に
直接重みを付ける。
め実験的に求め、各変数の対応関係から定義する。ま
た、推定する配管長とそれに応じた適切な制御パラメー
タとは一対一に対応するから、後件部として配管長のか
わりに制御パラメータを定義することもできる。例え
ば、制御部11がPID制御の場合は比例項、積分項の
パラメータを推論部13で推論し変更し、制御部11が
ファジィ制御の場合には、メンバシップ関数の形状を変
えたり、ファジィ推論による開閉度操作量の出力結果に
直接重みを付ける。
【0032】次に、本発明の配管長の類推手法としてニ
ューラルネットワークを使用した場合について図8のモ
デルを参照して説明する。
ューラルネットワークを使用した場合について図8のモ
デルを参照して説明する。
【0033】ニューラルネットワーク(以下「NN」と
いう)の入力層は、図示するように膨張弁開閉度、室内
温度、温度検出信号d1の変化量、温度検出信号d2の
5変数の組合せとし、出力層は、配管長または複数の制
御パラメータa,b,cとする。
いう)の入力層は、図示するように膨張弁開閉度、室内
温度、温度検出信号d1の変化量、温度検出信号d2の
5変数の組合せとし、出力層は、配管長または複数の制
御パラメータa,b,cとする。
【0034】まず、実験により求めた代表的ないくつか
の入力層の入力変数と出力層の出力値の因果関係のデー
タをNNに入力して、これを教師として繰り返しNNに
計算を行わせ内部での計算のための計算パラメータを変
更する学習をさせる。学習後は、NNは学習の際に教え
てない個々の入力の組合せにも対応して適切な配管長ま
たは制御パラメータが出力されて制御部11の制御パラ
メータが変更される。
の入力層の入力変数と出力層の出力値の因果関係のデー
タをNNに入力して、これを教師として繰り返しNNに
計算を行わせ内部での計算のための計算パラメータを変
更する学習をさせる。学習後は、NNは学習の際に教え
てない個々の入力の組合せにも対応して適切な配管長ま
たは制御パラメータが出力されて制御部11の制御パラ
メータが変更される。
【0035】具体的に図8の場合について説明すると、
最初に冷凍機での運転実験より、ある配管長、ある室内
温度、ある膨張弁開閉度、ある膨張弁開閉変化量の際の
温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化量(つまり
傾き)を測定する。そして、この各々のパラメータをい
くつか変えて、また、測定する。この測定を各パラメー
タの代表的な値について行う。例えば、配管長について
は、5m,10m,15mなど、室内温度については2
0℃,25℃,30℃などについて、温度検出信号d1
と温度検出信号d2の変化量を測定する。こうして得ら
れた入出力のデータを教師としてNNに学習を行わせ
る。ただし、学習後のNNでは配管長などから温度検出
信号d1と温度検出信号d2の変化量を求めるのではな
く、温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化量など
から配管長を求める。この場合、NNは、単に入出力変
数の組合せがどのようになっているかを学習するだけで
あるから、このようなことが可能となる。次に、学習後
はNNに学習させない場合の値、例えば、室内温度が2
2℃等を入力しても、その場合の全ての入力の組合せか
ら適切な配管長を推定出力する。このようにNNに学習
させることにより、入出力のすべての組合せを実験しな
くても、いくつかの代表的な実験を行えば、必要な配管
長の推定がされる。なお、図8では冷房の場合を述べて
いるからで室内温度となっているが、暖房の場合には、
室外温度となる。
最初に冷凍機での運転実験より、ある配管長、ある室内
温度、ある膨張弁開閉度、ある膨張弁開閉変化量の際の
温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化量(つまり
傾き)を測定する。そして、この各々のパラメータをい
くつか変えて、また、測定する。この測定を各パラメー
タの代表的な値について行う。例えば、配管長について
は、5m,10m,15mなど、室内温度については2
0℃,25℃,30℃などについて、温度検出信号d1
と温度検出信号d2の変化量を測定する。こうして得ら
れた入出力のデータを教師としてNNに学習を行わせ
る。ただし、学習後のNNでは配管長などから温度検出
信号d1と温度検出信号d2の変化量を求めるのではな
く、温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化量など
から配管長を求める。この場合、NNは、単に入出力変
数の組合せがどのようになっているかを学習するだけで
あるから、このようなことが可能となる。次に、学習後
はNNに学習させない場合の値、例えば、室内温度が2
2℃等を入力しても、その場合の全ての入力の組合せか
ら適切な配管長を推定出力する。このようにNNに学習
させることにより、入出力のすべての組合せを実験しな
くても、いくつかの代表的な実験を行えば、必要な配管
長の推定がされる。なお、図8では冷房の場合を述べて
いるからで室内温度となっているが、暖房の場合には、
室外温度となる。
【0036】ところで、電源周波数についてはNNの入
力変数としてもよいが60Hzの場合はそのまま、50
Hzの場合は予め実験により求められた係数を出力値に
掛けることで対応する。
力変数としてもよいが60Hzの場合はそのまま、50
Hzの場合は予め実験により求められた係数を出力値に
掛けることで対応する。
【0037】なお、NNの学習では配管長について説明
したが、本発明の目的は、配管長の推定に応じて制御パ
ラメータを変えて、配管長に依存しない制御効果を得る
ことにある。配管長が判明すれば、そのときの制御パラ
メータは一意に決まるから、ファジィ推論を使用した場
合と同様にNNの学習を配管長を用いる代わりに制御パ
ラメータを用いても同様の結果が得られ、この場合、配
管長から制御パラメータへの変換の必要がないことにな
る。制御パラメータにはファジィ制御の場合ファジィ推
論の結果の膨張弁操作量に重み付けを行う係数などが、
PIDの制御の場合P、I、Dの各項が該当する。
したが、本発明の目的は、配管長の推定に応じて制御パ
ラメータを変えて、配管長に依存しない制御効果を得る
ことにある。配管長が判明すれば、そのときの制御パラ
メータは一意に決まるから、ファジィ推論を使用した場
合と同様にNNの学習を配管長を用いる代わりに制御パ
ラメータを用いても同様の結果が得られ、この場合、配
管長から制御パラメータへの変換の必要がないことにな
る。制御パラメータにはファジィ制御の場合ファジィ推
論の結果の膨張弁操作量に重み付けを行う係数などが、
PIDの制御の場合P、I、Dの各項が該当する。
【0038】上記した配管長の類推は、設置の際の試運
転時にのみ類推する手段を設けて類推結果を入力させ保
存させればよく、運転時に必ずしも必要はない。このよ
うに、冷凍機の設置時の配管長に応じて制御部11の制
御パラメータを変更するから蒸発器1の内部状態が安定
し、制御状態を安定にすることができる。
転時にのみ類推する手段を設けて類推結果を入力させ保
存させればよく、運転時に必ずしも必要はない。このよ
うに、冷凍機の設置時の配管長に応じて制御部11の制
御パラメータを変更するから蒸発器1の内部状態が安定
し、制御状態を安定にすることができる。
【0039】本実施例では、SH制御の場合について説
明したが、他の制御手段にも配管長の類推の手法は応用
でき、また、ニューラルネットワークまたはファジィ推
論以外の類推手法でもよい。
明したが、他の制御手段にも配管長の類推の手法は応用
でき、また、ニューラルネットワークまたはファジィ推
論以外の類推手法でもよい。
【0040】次に、本発明の第2実施例について図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【0041】図9は本発明の第2実施例を示す構成図で
ある。図において、制御部14は、制御タイミング発生
部15と制御指令部16と駆動パルス発生部17と逆転
タイミング発生部18とから構成され、制御指令部16
には温度検出器9と温度検出器10が接続され、駆動パ
ルス発生部17には膨張弁4が接続されている。
ある。図において、制御部14は、制御タイミング発生
部15と制御指令部16と駆動パルス発生部17と逆転
タイミング発生部18とから構成され、制御指令部16
には温度検出器9と温度検出器10が接続され、駆動パ
ルス発生部17には膨張弁4が接続されている。
【0042】本実施例は、冷凍機内部の冷媒温度安定状
態からの変化要因が、わずかの負荷変動や外乱の場合に
操作量に応じて膨張弁4を本来の安定する方向へ1ステ
ップ駆動させ、制御周期内の所定時間後に前記安定方向
と逆方向に1ステップ戻して内部状態変化による温度の
オーバーシュートを抑え、迅速に内部状態を安定に保つ
ようにしている。
態からの変化要因が、わずかの負荷変動や外乱の場合に
操作量に応じて膨張弁4を本来の安定する方向へ1ステ
ップ駆動させ、制御周期内の所定時間後に前記安定方向
と逆方向に1ステップ戻して内部状態変化による温度の
オーバーシュートを抑え、迅速に内部状態を安定に保つ
ようにしている。
【0043】ここで、制御タイミング発生部15は一定
周期の制御タイミング信号を制御指令部16へ出力す
る。制御指令部16は制御タイミング信号を入力する
と、温度検出器9と温度検出器10とから温度検出信号
d1と温度検出信号d2とを取り込み、操作量をPID
等の制御パラメータにより演算する。
周期の制御タイミング信号を制御指令部16へ出力す
る。制御指令部16は制御タイミング信号を入力する
と、温度検出器9と温度検出器10とから温度検出信号
d1と温度検出信号d2とを取り込み、操作量をPID
等の制御パラメータにより演算する。
【0044】駆動パルス発生部17は制御指令部16か
らの操作量に応じて膨張弁4へパルス信号を出力する。
逆転タイミング発生部18は、制御指令部16からの逆
転駆動の指令のときに安定方向へ1ステップ(単位操作
量)出力し、S1時間の計測の指令を入力し、S1時間
経過後に駆動パルス発生部17に対して安定方向と逆方
向へ1ステップ(単位操作量)逆転駆動の指令を出力す
る。
らの操作量に応じて膨張弁4へパルス信号を出力する。
逆転タイミング発生部18は、制御指令部16からの逆
転駆動の指令のときに安定方向へ1ステップ(単位操作
量)出力し、S1時間の計測の指令を入力し、S1時間
経過後に駆動パルス発生部17に対して安定方向と逆方
向へ1ステップ(単位操作量)逆転駆動の指令を出力す
る。
【0045】次に、本実施例の制御部14の作用を図1
0を参照して説明する。
0を参照して説明する。
【0046】まず、制御指令部16は制御タイミング発
生部15から制御タイミング信号を入力すると(10
1)、温度検出器9と温度検出器10とから温度検出信
号d1と温度検出信号d2とを読み込む(102)。制
御指令部16では、予め定められた目標値に対する温度
検出信号d1と温度検出信号d2との温度差に基づいて
制御パラメータにより操作量を演算する(103)。
生部15から制御タイミング信号を入力すると(10
1)、温度検出器9と温度検出器10とから温度検出信
号d1と温度検出信号d2とを読み込む(102)。制
御指令部16では、予め定められた目標値に対する温度
検出信号d1と温度検出信号d2との温度差に基づいて
制御パラメータにより操作量を演算する(103)。
【0047】続いて、制御指令部16では、上記で演算
された操作量が、例えば、0.5ステップ未満のときは
実際のステップを0として駆動パルス発生部17へ駆動
パルスを出力せず(104)、0.5ステップ以上のと
きは逆転駆動か否かの判定をする(105)。この判定
で、逆転駆動でないとき、例えば、演算された操作量が
1.5ステップ以上のとき、1ステップ以上が駆動パル
ス発生部17へ出力される(106)。
された操作量が、例えば、0.5ステップ未満のときは
実際のステップを0として駆動パルス発生部17へ駆動
パルスを出力せず(104)、0.5ステップ以上のと
きは逆転駆動か否かの判定をする(105)。この判定
で、逆転駆動でないとき、例えば、演算された操作量が
1.5ステップ以上のとき、1ステップ以上が駆動パル
ス発生部17へ出力される(106)。
【0048】上記判定で逆転駆動のとき、例えば、演算
された操作量が0.5ステップ以上で、かつ、1.5ス
テップ未満のとき制御指令部16は、ステップ1を安定
する方向へ駆動パルス発生部17へ出力するように指令
する一方、逆転タイミング発生部18へ一定時間S1の
計測の指令を出力する(107)。逆転タイミング発生
部18は、S1時間経過後に駆動パルス発生部17へ膨
張弁4の逆転駆動の指令を出力する(109)。続い
て、制御指令部16では、再び温度検出器9と温度検出
器10とから温度検出信号d1と温度検出信号d2とが
読み込まれ、操作量の演算が行われる(111)。この
結果、操作量を変化させる場合には、1ステップの駆動
指令を駆動パルス発生部17へ出力する(112)(1
13)。
された操作量が0.5ステップ以上で、かつ、1.5ス
テップ未満のとき制御指令部16は、ステップ1を安定
する方向へ駆動パルス発生部17へ出力するように指令
する一方、逆転タイミング発生部18へ一定時間S1の
計測の指令を出力する(107)。逆転タイミング発生
部18は、S1時間経過後に駆動パルス発生部17へ膨
張弁4の逆転駆動の指令を出力する(109)。続い
て、制御指令部16では、再び温度検出器9と温度検出
器10とから温度検出信号d1と温度検出信号d2とが
読み込まれ、操作量の演算が行われる(111)。この
結果、操作量を変化させる場合には、1ステップの駆動
指令を駆動パルス発生部17へ出力する(112)(1
13)。
【0049】上記した逆転駆動の作用について図11を
参照して説明すると、時刻t1まで温度検出信号d1と
温度検出信号d2の温度差ecが目標値にほぼ一致し安
定している。この状態で時刻t1以降に外乱等で温度検
出信号d1がわずかに低下したとき、時刻t2に膨張弁
4を1ステップ閉方向、復元方向に操作する。次に、S
1時間後の時刻t3に膨張弁4を1ステップ開方向、つ
まり先ほどとは逆方向に操作する。これによって、図1
3と比較して判るように内部の状態が逆に不安定方向に
移行することなく、時刻t4に温度差ecを保ってわず
か上昇した状態で安定する。なお、逆転タイミング発生
部18が計測する一定時間S1は、予め実験によって最
適な時間を求め、設定しておく。また、逆転方向に膨張
弁を操作するので時刻t1とt4では開閉度が変化しな
いことになる。しかし、時刻t1以降での状態変化が大
きい場合には、やはり開閉度を1ステップ変化させなけ
ればならない場合があるから逆転パルス出力後にもう一
度温度検出信号d1と温度検出信号d2を読み込み、操
作量の演算を行い、1ステップ出力するかどうかを判定
する。このように、逆転パルスの出力は時刻t1での変
化が小さいときには安定な制御を得られるが、大きな変
化の場合には膨張弁操作による対応が遅れることにな
る。そこで、時刻t1での操作量演算結果が例えば1.
5ステップ以上のときには逆転駆動なしとすることで大
きな変化に対しても迅速な対応が可能となる。
参照して説明すると、時刻t1まで温度検出信号d1と
温度検出信号d2の温度差ecが目標値にほぼ一致し安
定している。この状態で時刻t1以降に外乱等で温度検
出信号d1がわずかに低下したとき、時刻t2に膨張弁
4を1ステップ閉方向、復元方向に操作する。次に、S
1時間後の時刻t3に膨張弁4を1ステップ開方向、つ
まり先ほどとは逆方向に操作する。これによって、図1
3と比較して判るように内部の状態が逆に不安定方向に
移行することなく、時刻t4に温度差ecを保ってわず
か上昇した状態で安定する。なお、逆転タイミング発生
部18が計測する一定時間S1は、予め実験によって最
適な時間を求め、設定しておく。また、逆転方向に膨張
弁を操作するので時刻t1とt4では開閉度が変化しな
いことになる。しかし、時刻t1以降での状態変化が大
きい場合には、やはり開閉度を1ステップ変化させなけ
ればならない場合があるから逆転パルス出力後にもう一
度温度検出信号d1と温度検出信号d2を読み込み、操
作量の演算を行い、1ステップ出力するかどうかを判定
する。このように、逆転パルスの出力は時刻t1での変
化が小さいときには安定な制御を得られるが、大きな変
化の場合には膨張弁操作による対応が遅れることにな
る。そこで、時刻t1での操作量演算結果が例えば1.
5ステップ以上のときには逆転駆動なしとすることで大
きな変化に対しても迅速な対応が可能となる。
【0050】このように本実施例では、安定状態からの
変化要因がわずかな外乱の場合に安定方向に1ステップ
操作量を変化させ所定時間後に逆方向に1ステップ操作
量を変化させるから1ステップ量が大きいことおよび操
作量の変化に対して応答が遅いことに起因するオーバー
シュートを防止し、精度のよい安定した制御ができる。
変化要因がわずかな外乱の場合に安定方向に1ステップ
操作量を変化させ所定時間後に逆方向に1ステップ操作
量を変化させるから1ステップ量が大きいことおよび操
作量の変化に対して応答が遅いことに起因するオーバー
シュートを防止し、精度のよい安定した制御ができる。
【0051】なお、本実施例では、PID制御パラメー
タにより操作量を演算した例を説明したが、これに限ら
ず操作量をファジィ推論で推論する手法を用いてもよ
い。このファジィ推論にあたっては、温度検出信号d1
と温度検出信号d2の温度差と目標値ecとの偏差およ
び偏差の変化量をファジィ推論の入力とし膨張弁4の操
作量を推論する。例えば、目標値と温度検出信号d1と
温度検出信号d2との温度差が殆どないとき操作量は0
ステップ、上記目標値と上記温度差ecとの違いが少し
のとき逆転駆動、上記目標値と上記温度差ecが大きけ
れば、その大きさに応じて1ステップ以上の操作量とす
る。
タにより操作量を演算した例を説明したが、これに限ら
ず操作量をファジィ推論で推論する手法を用いてもよ
い。このファジィ推論にあたっては、温度検出信号d1
と温度検出信号d2の温度差と目標値ecとの偏差およ
び偏差の変化量をファジィ推論の入力とし膨張弁4の操
作量を推論する。例えば、目標値と温度検出信号d1と
温度検出信号d2との温度差が殆どないとき操作量は0
ステップ、上記目標値と上記温度差ecとの違いが少し
のとき逆転駆動、上記目標値と上記温度差ecが大きけ
れば、その大きさに応じて1ステップ以上の操作量とす
る。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、類推された冷媒配管の長さに対応した最適な制御
パラメータが設定されるから、設置場所の如何にかかわ
らず蒸気圧縮式冷凍装置の内部状態を安定して制御がで
きる。
れば、類推された冷媒配管の長さに対応した最適な制御
パラメータが設定されるから、設置場所の如何にかかわ
らず蒸気圧縮式冷凍装置の内部状態を安定して制御がで
きる。
【0053】請求項2の発明では、単位操作量を出力す
ると逆に不安定となるようなわずかな内部状態の変化の
ときに対応した制御がされ、安定した内部状態が得られ
る。
ると逆に不安定となるようなわずかな内部状態の変化の
ときに対応した制御がされ、安定した内部状態が得られ
る。
【図1】本発明の第1実施例を示す蒸気圧縮式冷凍装置
の膨張弁制御方法の説明図。
の膨張弁制御方法の説明図。
【図2】蒸気圧縮式冷凍装置の蒸発器内部温度の応答
図。
図。
【図3】配管長をファジィ推論により類推する手法の開
閉度変化量の前件部メンバシップ関数の一例を示す図。
閉度変化量の前件部メンバシップ関数の一例を示す図。
【図4】配管長をファジィ推論により類推する手法の温
度検出信号d1の変化量の前件部メンバシップ関数の一
例を示す図。
度検出信号d1の変化量の前件部メンバシップ関数の一
例を示す図。
【図5】配管長をファジィ推論により推論する手法の配
管長の後件部メンバシップ関数の一例を示す図。
管長の後件部メンバシップ関数の一例を示す図。
【図6】ファジィ推論の手法により配管長を類推する第
1の例を示す説明図。
1の例を示す説明図。
【図7】ファジィ推論の手法により配管長を類推する第
2の例を示す説明図。
2の例を示す説明図。
【図8】配管長をニューラルネットワークの手法により
類推する一例を示す説明図。
類推する一例を示す説明図。
【図9】本発明の第2実施例を示す蒸気圧縮式冷凍装置
の膨張弁制御方法の説明図。
の膨張弁制御方法の説明図。
【図10】図9の制御方法の手順を示すフローチャー
ト。
ト。
【図11】図9の作用を示す説明図。
【図12】蒸気圧縮式冷凍装置の冷媒回路の概念図。
【図13】従来の蒸気圧縮式冷凍機の内部冷媒温度の応
答図。
答図。
1 蒸発器 2 凝縮器 3 コンプレッサ 4 膨張弁 7 冷媒配管 8 配管 9 温度検出器 10 温度検出器 11 制御部 12 駆動パルス発生部 13 推論部 14 制御部 15 制御タイミング発生部 16 制御指令部 17 駆動パルス発生部 18 逆転タイミング発生部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年11月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】一般に、室内空調に利用する蒸気圧縮式
冷凍機では、室内温度が設定温度となるように一定に制
御され、その際、冷凍機自身が所有する冷房能力を最大
限に活用し、かつ、冷凍機内部の冷媒状態を安定に保つ
ために、冷媒流量の制御を行う。例えば、冷房の場合で
は冷凍機が室内から熱を蒸発器の内部の冷媒に吸収し、
凝縮器から室外に放出されており、室内温度が設定温度
より高いとき冷凍機を最大限に運転し、室内温度が設定
温度より低くなったときコンプレッサの運転を停止して
室内外の熱交換を停止している。この場合、冷凍機の内
部冷媒状態を安定に保たなければ室内外の熱交換が安定
に行われず、冷凍機の内部状態を安定に保つことで、結
果として室内温度が安定に保たれる。
冷凍機では、室内温度が設定温度となるように一定に制
御され、その際、冷凍機自身が所有する冷房能力を最大
限に活用し、かつ、冷凍機内部の冷媒状態を安定に保つ
ために、冷媒流量の制御を行う。例えば、冷房の場合で
は冷凍機が室内から熱を蒸発器の内部の冷媒に吸収し、
凝縮器から室外に放出されており、室内温度が設定温度
より高いとき冷凍機を最大限に運転し、室内温度が設定
温度より低くなったときコンプレッサの運転を停止して
室内外の熱交換を停止している。この場合、冷凍機の内
部冷媒状態を安定に保たなければ室内外の熱交換が安定
に行われず、冷凍機の内部状態を安定に保つことで、結
果として室内温度が安定に保たれる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】図12に、蒸気圧縮式冷凍機の冷媒回路の
概念図を示す。図において、1は蒸発器、2は凝縮器、
3はコンプレッサ、4は膨張弁で、この図は室内冷房機
の場合に適合しており、5は室外機、6は室内機を示し
ている。室外機5と室内機6の内部の実線7は、冷媒が
内部を移動する冷媒配管を示しており、点線8は、その
冷媒配管7の内で特に室外機5と室内機6とを接続する
ための配管を示している。ここで、冷媒は配管の中を図
示矢印の方向に流れる。図12では、コンプレッサ3は
室外機側にあるが、室内機側にあってもよい。
概念図を示す。図において、1は蒸発器、2は凝縮器、
3はコンプレッサ、4は膨張弁で、この図は室内冷房機
の場合に適合しており、5は室外機、6は室内機を示し
ている。室外機5と室内機6の内部の実線7は、冷媒が
内部を移動する冷媒配管を示しており、点線8は、その
冷媒配管7の内で特に室外機5と室内機6とを接続する
ための配管を示している。ここで、冷媒は配管の中を図
示矢印の方向に流れる。図12では、コンプレッサ3は
室外機側にあるが、室内機側にあってもよい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】また、冷凍機を室内冷暖房機として使用す
る場合には、コンプレッサ3の出口に四方弁を設けて、
冷媒の流れる向きを切替えることで行われる。図12が
暖房機として動作する場合には、蒸発器1と凝縮器2の
役割は逆転する。蒸発器1と凝縮器2の内部では冷媒配
管7がジグザグに交差しているため、外気に触れる配管
表面積が大きくなり、空気と冷媒との熱交換率が良くな
っている。ここでは、図12を室内冷房機として、SH
制御では、蒸発器内部の冷媒温度、例えば、出口位置a
にある配管内部の冷媒温度と中間位置bにある配管内部
の冷媒温度を測定し、その温度差が一定値ecになるよ
うに制御する。これにより、冷凍機全体の内部状態を安
定にし、かつ高い冷凍能力を引き出す。SH制御では、
蒸発器単体での情報のみで制御を行えるため、凝縮器2
やコンプレッサ3等の状態を計測することが物理的に困
難、あるいはコスト的に困難な場合に有効な制御手段で
ある。
る場合には、コンプレッサ3の出口に四方弁を設けて、
冷媒の流れる向きを切替えることで行われる。図12が
暖房機として動作する場合には、蒸発器1と凝縮器2の
役割は逆転する。蒸発器1と凝縮器2の内部では冷媒配
管7がジグザグに交差しているため、外気に触れる配管
表面積が大きくなり、空気と冷媒との熱交換率が良くな
っている。ここでは、図12を室内冷房機として、SH
制御では、蒸発器内部の冷媒温度、例えば、出口位置a
にある配管内部の冷媒温度と中間位置bにある配管内部
の冷媒温度を測定し、その温度差が一定値ecになるよ
うに制御する。これにより、冷凍機全体の内部状態を安
定にし、かつ高い冷凍能力を引き出す。SH制御では、
蒸発器単体での情報のみで制御を行えるため、凝縮器2
やコンプレッサ3等の状態を計測することが物理的に困
難、あるいはコスト的に困難な場合に有効な制御手段で
ある。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】従来、上記問題のため、ある範囲で安定が
得られる場合には、できるだけ膨張弁4を開閉度の変化
をさせないようにして安定を保つようにしているが、従
来の方法では、変化を抑えるため膨張弁4を制御しても
変化に対する対応がおそいため、結果的に精度の良い安
定な制御が得られない。この場合、膨張弁4の1ステッ
プ(単位操作量)を小さくすることも考えられるが、コ
ストが大幅に増加することになると言う問題がある。
得られる場合には、できるだけ膨張弁4を開閉度の変化
をさせないようにして安定を保つようにしているが、従
来の方法では、変化を抑えるため膨張弁4を制御しても
変化に対する対応がおそいため、結果的に精度の良い安
定な制御が得られない。この場合、膨張弁4の1ステッ
プ(単位操作量)を小さくすることも考えられるが、コ
ストが大幅に増加することになると言う問題がある。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】請求項2の発明は、コンプレッサと凝縮器
と膨張弁と蒸発器とを冷媒配管で循環接続すると共に、
冷凍機内部の冷媒温度の状態に基づき制御演算して操作
量を求め、求めた操作量に応じて前記膨張弁の開閉度を
制御する蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法におい
て、操作量に基づいて膨張弁の開閉度を単位ステップ量
変えると冷媒温度の安定状態からの変化が大きく、逆に
冷媒温度が不安定状態となる場合に、その不安定状態を
抑制するために膨張弁の開閉度を単位ステップ変えた
後、所定時間経過後に膨張弁の開閉度を変えた方向と逆
方向へ膨張弁の開閉度を単位ステップ変えるようにした
ものである。
と膨張弁と蒸発器とを冷媒配管で循環接続すると共に、
冷凍機内部の冷媒温度の状態に基づき制御演算して操作
量を求め、求めた操作量に応じて前記膨張弁の開閉度を
制御する蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法におい
て、操作量に基づいて膨張弁の開閉度を単位ステップ量
変えると冷媒温度の安定状態からの変化が大きく、逆に
冷媒温度が不安定状態となる場合に、その不安定状態を
抑制するために膨張弁の開閉度を単位ステップ変えた
後、所定時間経過後に膨張弁の開閉度を変えた方向と逆
方向へ膨張弁の開閉度を単位ステップ変えるようにした
ものである。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】変更
【補正内容】
【0035】具体的に図8の場合について説明すると、
最初に冷凍機での運転実験より、ある配管長、ある室内
温度、ある膨張弁開閉度、ある膨張弁開閉変化量の際の
温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化量(つまり
傾き)を測定する。そして、この各々のパラメータをい
くつか変えて、また、測定する。この測定を各パラメー
タの代表的な値について行う。例えば、配管長について
は、5m,10m,15mなど、室内温度については2
0℃,25℃,30℃などについて、温度検出信号d1
と温度検出信号d2の変化量を測定する。こうして得ら
れた入出力のデータを教師としてNNに学習を行わせ
る。ただし、学習後のNNでは配管長などから温度検出
信号d1と温度検出信号d2の変化量を求めるのではな
く、温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化量など
から配管長を求める。この場合、NNは、単に入出力変
数の組合せがどのようになっているかを学習するだけで
あるから、このようなことが可能となる。次に、学習後
はNNに学習させない場合の値、例えば、室内温度が2
2℃等を入力しても、その場合の全ての入力の組合せか
ら適切な配管長を推定出力する。このようにNNに学習
させることにより、入出力のすべての組合せを実験しな
くても、いくつかの代表的な実験を行えば、必要な配管
長の推定がされる。なお、図8では冷房の場合を述べて
いるから室内温度となっているが、暖房の場合には、室
外温度となる。
最初に冷凍機での運転実験より、ある配管長、ある室内
温度、ある膨張弁開閉度、ある膨張弁開閉変化量の際の
温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化量(つまり
傾き)を測定する。そして、この各々のパラメータをい
くつか変えて、また、測定する。この測定を各パラメー
タの代表的な値について行う。例えば、配管長について
は、5m,10m,15mなど、室内温度については2
0℃,25℃,30℃などについて、温度検出信号d1
と温度検出信号d2の変化量を測定する。こうして得ら
れた入出力のデータを教師としてNNに学習を行わせ
る。ただし、学習後のNNでは配管長などから温度検出
信号d1と温度検出信号d2の変化量を求めるのではな
く、温度検出信号d1と温度検出信号d2の変化量など
から配管長を求める。この場合、NNは、単に入出力変
数の組合せがどのようになっているかを学習するだけで
あるから、このようなことが可能となる。次に、学習後
はNNに学習させない場合の値、例えば、室内温度が2
2℃等を入力しても、その場合の全ての入力の組合せか
ら適切な配管長を推定出力する。このようにNNに学習
させることにより、入出力のすべての組合せを実験しな
くても、いくつかの代表的な実験を行えば、必要な配管
長の推定がされる。なお、図8では冷房の場合を述べて
いるから室内温度となっているが、暖房の場合には、室
外温度となる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 1 蒸発器 2 凝縮器 3 コンプレッサ 4 膨張弁 7 冷媒配管 8 配管 9 温度検出器 10 温度検出器 11 制御部 13 推輪部 14 制御部 15 制御タイミング発生部 16 制御指令部 17 駆動パルス発生部 18 逆転タイミング発生部
Claims (2)
- 【請求項1】 コンプレッサと凝縮器と膨張弁と蒸発器
とを冷媒配管で循環接続すると共に、冷凍機内部の冷媒
温度の状態に基づき制御演算して操作量を求め、求めた
操作量に応じて前記膨張弁の開閉度を制御する蒸気圧縮
式冷凍装置の膨張弁制御方法において、 前記冷凍機内部の冷媒温度の状態の変化から前記冷媒配
管の長さを類推し、類推した冷媒配管の長さに対応した
最適な制御演算パラメータを設定して前記膨張弁を制御
することを特徴とする蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御
方法。 - 【請求項2】 コンプレッサと凝縮器と膨張弁と蒸発器
とを冷媒配管で循環接続すると共に、冷凍機内部の冷媒
温度の状態に基づき制御演算して操作量を求め、求めた
操作量に応じて前記膨張弁の開閉度を単位ステップ量ず
つ変えることにより制御する蒸気圧縮式冷凍装置の膨張
弁制御方法において、 前記操作量に基づいて前記膨張弁の開閉度を単位ステッ
プ量変えると前記冷媒温度の安定状態からの変化が大き
く、逆に前記冷媒温度が不安定状態となる場合に、その
不安定状態を抑制するために前記膨張弁の開閉度を単位
ステップ量変えた後、所定時間経過後に前記膨張弁の開
閉度を変えた方向と逆方向へ前記膨張弁の開閉度を単位
ステップ量変えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍装置
の膨張弁制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4243989A JPH0674573A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4243989A JPH0674573A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0674573A true JPH0674573A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=17112060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4243989A Pending JPH0674573A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 蒸気圧縮式冷凍装置の膨張弁制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0674573A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100315784B1 (ko) * | 1999-09-03 | 2001-12-12 | 구자홍 | 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치 및 그 방법 |
WO2007125959A1 (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Daikin Industries, Ltd. | 空気調和装置 |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP4243989A patent/JPH0674573A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100315784B1 (ko) * | 1999-09-03 | 2001-12-12 | 구자홍 | 공기조화기의 냉매지연 보상 제어장치 및 그 방법 |
WO2007125959A1 (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Daikin Industries, Ltd. | 空気調和装置 |
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