JPS59170578A - 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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- JPS59170578A JPS59170578A JP58042417A JP4241783A JPS59170578A JP S59170578 A JPS59170578 A JP S59170578A JP 58042417 A JP58042417 A JP 58042417A JP 4241783 A JP4241783 A JP 4241783A JP S59170578 A JPS59170578 A JP S59170578A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は冷凍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、あるいはモータの回転
力を利用した可逆式比例型膨張弁の制御方法に関し、機
械的摺動部の摩擦によるヒステリシスの影響を補償しよ
うとするものである。
調整するための電磁力を利用し、あるいはモータの回転
力を利用した可逆式比例型膨張弁の制御方法に関し、機
械的摺動部の摩擦によるヒステリシスの影響を補償しよ
うとするものである。
冷凍装置における冷凍システムは第1図に示す如き構成
のもので、1は圧縮機、2は室外側熱交換器(凝縮器)
、3は可逆式比例型膨張弁、4は該膨張弁3の開度を入
力信号に応じて一整する電磁石、モータ等の駆動源、5
は室内側熱交換器(蒸発器L6.7は該蒸発器5の出口
側の温度と圧力とを検出する温度センサと圧力センサで
ある。
のもので、1は圧縮機、2は室外側熱交換器(凝縮器)
、3は可逆式比例型膨張弁、4は該膨張弁3の開度を入
力信号に応じて一整する電磁石、モータ等の駆動源、5
は室内側熱交換器(蒸発器L6.7は該蒸発器5の出口
側の温度と圧力とを検出する温度センサと圧力センサで
ある。
また、8は温度センサ6で検出した温度を電気信号に変
換する温度検出回路、9は圧力センサ7で検出した圧力
を電気信号に変換する圧力検出回路、10は圧力検出回
路9よりの圧力信号を飽和蒸気圧相当温度の信号に変換
する関数発生回路、11は温度検出回路8よシの信号か
ら関数発生回路10よりの信号を減算し過熱度(スーパ
ーヒート)を得る減算(ロ)路、12は該減算回路11
よりの過熱度を、予じめ設定された幅の中立帯内に存在
させるため、上記駆動源3を制御するためのコントロ−
ラである。
換する温度検出回路、9は圧力センサ7で検出した圧力
を電気信号に変換する圧力検出回路、10は圧力検出回
路9よりの圧力信号を飽和蒸気圧相当温度の信号に変換
する関数発生回路、11は温度検出回路8よシの信号か
ら関数発生回路10よりの信号を減算し過熱度(スーパ
ーヒート)を得る減算(ロ)路、12は該減算回路11
よりの過熱度を、予じめ設定された幅の中立帯内に存在
させるため、上記駆動源3を制御するためのコントロ−
ラである。
次に動作について説明するに1膨張弁3の開度を制御す
る駆動源4(例えばパルスモータ)は、コントローラ1
2よりの出力によって制御される。
る駆動源4(例えばパルスモータ)は、コントローラ1
2よりの出力によって制御される。
すなわち、第2図に示す如く予じめ設定されたサンプリ
ング時間tS毎に操作パルスPをコントローラ12は出
力するので、この操作パルスPによってパルスモータ4
は制御される。ところで、この操作パルスPは、第3図
に示す如く実際の過熱度SH(減算回路11よシの出力
)と、予じめ設定された過熱度81(oとの偏差ΔSH
の度合に比例した出力である。
ング時間tS毎に操作パルスPをコントローラ12は出
力するので、この操作パルスPによってパルスモータ4
は制御される。ところで、この操作パルスPは、第3図
に示す如く実際の過熱度SH(減算回路11よシの出力
)と、予じめ設定された過熱度81(oとの偏差ΔSH
の度合に比例した出力である。
、、Δ8H−8H−8H6
そして、上記した第2図と第3図との組合せにより、操
作パルスPの状聾は3通シあることがわかる。
作パルスPの状聾は3通シあることがわかる。
(1)偏差ΔSHが+側にあるときは、弁を開く方向に
パルスを出力する。
パルスを出力する。
(It) 偏差Δ19)tが不感帯内にあるときは、
出力のタイミングが来てもパルスを出力しない(第2図
の鎖線)。
出力のタイミングが来てもパルスを出力しない(第2図
の鎖線)。
(ID 偏差ΔSMが一側にあるときは、弁3を閉じ
る方向にパルスを出力する。
る方向にパルスを出力する。
ところで、モータ駆wbm膨張弁3の開度対流量特性は
第4図に示す如<+f線的であり、またパルス数対弁の
開f″W性も第5図に示す如く直線的である。上記第4
,5図では理想的な弁特性としたが、実際には開方向と
閉方向の流量特性は同じでハナく、ヒステリシスを有す
る。これをパルス数対流癒特性で図示すると第6図の如
くになる。
第4図に示す如<+f線的であり、またパルス数対弁の
開f″W性も第5図に示す如く直線的である。上記第4
,5図では理想的な弁特性としたが、実際には開方向と
閉方向の流量特性は同じでハナく、ヒステリシスを有す
る。これをパルス数対流癒特性で図示すると第6図の如
くになる。
今、任意の流iQMを得るのに必要な開方向のパルス数
をPMs閉方向のパルス数をPM′とすれば、弁3のヒ
ステリシスPhは次式にて表わすことができる。
をPMs閉方向のパルス数をPM′とすれば、弁3のヒ
ステリシスPhは次式にて表わすことができる。
ph=pM−PM’
従って、弁3を操作するに当υ、開操作→閉操作ま六は
閉操作→開操作というような動作の反転は、 Pα>Pb なるパルス数Pαを与えなければ、弁3は反転しない。
閉操作→開操作というような動作の反転は、 Pα>Pb なるパルス数Pαを与えなければ、弁3は反転しない。
ところで、同じ用途の九めに弁を製造したとき、ヒステ
リシスにバラツキがあり、そのためパルス数Pαの値を
弁3と制御装置との1対1で対応させ、各製品毎に決定
しなければならないという生産性の悪さがあった。
リシスにバラツキがあり、そのためパルス数Pαの値を
弁3と制御装置との1対1で対応させ、各製品毎に決定
しなければならないという生産性の悪さがあった。
また、1対1で対応させるのではなく、バラツキの平均
値をとって、その値からパルス数Pαを決定するという
ことも考えられるが、この方法によるとt!は、ヒステ
リシスの大きい弁は一度の制御では補正できず、サンプ
リング時間毎に何回か操作し、初めて弁が動くというこ
とKなシ、一方、ヒステリシスの小さい弁にあっては、
一度の制御で補正し過ぎて、ハンチングを誘発する等の
問題が生じる。
値をとって、その値からパルス数Pαを決定するという
ことも考えられるが、この方法によるとt!は、ヒステ
リシスの大きい弁は一度の制御では補正できず、サンプ
リング時間毎に何回か操作し、初めて弁が動くというこ
とKなシ、一方、ヒステリシスの小さい弁にあっては、
一度の制御で補正し過ぎて、ハンチングを誘発する等の
問題が生じる。
本発明社叙上の点に着目して成されたもので、その目的
とするところは、弁のもつヒステリシスのバラツキに関
係なく、演算結果分だけ弁の開閉を迅速かつ正確に制御
し得る可逆式比例型膨張弁の制御方法を提供するKlる
。
とするところは、弁のもつヒステリシスのバラツキに関
係なく、演算結果分だけ弁の開閉を迅速かつ正確に制御
し得る可逆式比例型膨張弁の制御方法を提供するKlる
。
以下、本発明の一実施例を説明する。
第7図において、13は温度センサ6の信号を受けて、
後段のム/D変換器15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、14
は圧力センサ7の信号を受けて、ム/D変換器150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
カー亀圧信号変換器、15はコントローラ16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ム
/D変換器、16はROMX!(AM、I10ポート等
を内蔵した1チツプマイクロコンピユータであり、予じ
め記憶されているプログラムに従ってム/D変換器15
を制御し、そのデジタルデータを入力し、プログラムに
基き演算し、その結果をモータ駆動部17に出力する。
後段のム/D変換器15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、14
は圧力センサ7の信号を受けて、ム/D変換器150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
カー亀圧信号変換器、15はコントローラ16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ム
/D変換器、16はROMX!(AM、I10ポート等
を内蔵した1チツプマイクロコンピユータであり、予じ
め記憶されているプログラムに従ってム/D変換器15
を制御し、そのデジタルデータを入力し、プログラムに
基き演算し、その結果をモータ駆動部17に出力する。
17はコントローラ16よりの出力信号に基いてモータ
駆動型膨張弁3のモータ4にパルス信号を送出し回転さ
せるモータ駆動部である。
駆動型膨張弁3のモータ4にパルス信号を送出し回転さ
せるモータ駆動部である。
次に上記した撰成に基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、コントロ
ーラ16の記憶機能によシ、そのパルス数を記憶してお
けば任意の開度りにおける操作パルスΔpMを必要に応
じて演算できる。この場合、基準位置の検出が必要とな
る。そこで、弁3を制御開始前に全閉か全開状態となし
、これを基準位置として、制御を開始するようにする。
量はパルス数の増減によって制御されるので、コントロ
ーラ16の記憶機能によシ、そのパルス数を記憶してお
けば任意の開度りにおける操作パルスΔpMを必要に応
じて演算できる。この場合、基準位置の検出が必要とな
る。そこで、弁3を制御開始前に全閉か全開状態となし
、これを基準位置として、制御を開始するようにする。
すなわち、全閉から全開までに要するパルス数をPIT
)Oとすると、コントローラ16の電源が確立したとき
、常に弁を閉じる方向にP ’> P son !る
パルス数P′を与える。これにより弁3の前回における
開度がどのようなものであっても、該弁3は全閉状態と
なる。なお、弁3が前回において全開でなく、P“〈P
l。。なるパルス数P’で全閉状態と彦ったときには、
p’−p’なるパルスが余分となるが、このパルスはモ
ータ4において磁気ロスとして消費される。以上の操作
によって、全閉位置Loを基準位置とすることができる
。
)Oとすると、コントローラ16の電源が確立したとき
、常に弁を閉じる方向にP ’> P son !る
パルス数P′を与える。これにより弁3の前回における
開度がどのようなものであっても、該弁3は全閉状態と
なる。なお、弁3が前回において全開でなく、P“〈P
l。。なるパルス数P’で全閉状態と彦ったときには、
p’−p’なるパルスが余分となるが、このパルスはモ
ータ4において磁気ロスとして消費される。以上の操作
によって、全閉位置Loを基準位置とすることができる
。
以上のような作業をコントローラ16において行った後
、実際の制御に入る。以下、その動作について説明する
。
、実際の制御に入る。以下、その動作について説明する
。
蒸発器5の出口部における冷媒の温度TEはム/D変換
器13でデジタル信号に変換され、このデジタルデータ
をコントローラ16は読み込み記憶する。
器13でデジタル信号に変換され、このデジタルデータ
をコントローラ16は読み込み記憶する。
また、蒸発器5の出口部における冷媒の圧力PEはム/
D変換器14でデジタル信号に変換され、このデジタル
データをコントローラ16は読み込み記憶する。
D変換器14でデジタル信号に変換され、このデジタル
データをコントローラ16は読み込み記憶する。
そして、コントローラ16内において、冷媒の温度TE
と冷媒の圧力相当温度TPとの差を求め過熱度SRを得
、この過熱度8Hの値を記憶する。
と冷媒の圧力相当温度TPとの差を求め過熱度SRを得
、この過熱度8Hの値を記憶する。
なお、上記において、圧力P=から圧力相当温度TPを
得るには、使用している冷媒の飽和蒸気圧線図より求め
ることができる。すなわち、圧力相当温度TPは、圧力
PEの関数になっているので、これを式で表わせば、 Tp=f(PK) となる。
得るには、使用している冷媒の飽和蒸気圧線図より求め
ることができる。すなわち、圧力相当温度TPは、圧力
PEの関数になっているので、これを式で表わせば、 Tp=f(PK) となる。
pEはデジタルデータであるから、個々の7’−タに対
応するTPの値をプログラムしておけば、圧力→温度の
変換はコントローラ16により容易に変換できる。
応するTPの値をプログラムしておけば、圧力→温度の
変換はコントローラ16により容易に変換できる。
次にコントローラ16は過熱度の偏差ΔSHを求めるの
であるが、第3図に示す不感帯の中心を設定過熱度SR
8とすれば、偏差ΔSHは下式より演算し、この値を記
憶する。
であるが、第3図に示す不感帯の中心を設定過熱度SR
8とすれば、偏差ΔSHは下式より演算し、この値を記
憶する。
Δ5H−8H−、8H0
また、この過熱度の偏差値ΔSHの値よりサンプリング
時間1回当りの操作パルス数ΔPMヲ下式より演算し、
この値を記憶する。
時間1回当りの操作パルス数ΔPMヲ下式より演算し、
この値を記憶する。
ΔP M −K*ΔSM
ここで、Kは冷凍装置の特性によって決まる固有の定数
にして、予じめコントローラ16内に記憶されているの
で、上記操作パルス数ΔPMを容易に求めることができ
る。
にして、予じめコントローラ16内に記憶されているの
で、上記操作パルス数ΔPMを容易に求めることができ
る。
そして、第1図に示すサンプリング時間ts毎にコント
ローラ16が、上記操作パルスΔpMを出力し、モータ
駆動部17によシモータ4を制御する。
ローラ16が、上記操作パルスΔpMを出力し、モータ
駆動部17によシモータ4を制御する。
との時の操作パルスΔpMの出力状態には3通りある。
すなわち、
中 偏差ΔSHが+側にあるとき、
ΔPM=に・ΔSH
にて計算されるパルス数ΔpMだけ弁3を開く。
(11)偏差ΔSI(が不感帯内にあるとき、ΔpM−
。
。
となシ、サンプリングパルスが出ても操作パルスは出力
されない。
されない。
G11l 偏差ΔSHが一側にあるとき、ΔPM=に
拳ΔfsH にて計算されるパルス数ΔpMだけ弁3を閉める。
拳ΔfsH にて計算されるパルス数ΔpMだけ弁3を閉める。
このとき、一般的には、Ph〉ΔpMであるから、1回
前の操作が閉であれば問題なく作動するが、開動作より
閉動作に反転する時はヒステリシスのためパルスを出力
しても流量は変化しない。
前の操作が閉であれば問題なく作動するが、開動作より
閉動作に反転する時はヒステリシスのためパルスを出力
しても流量は変化しない。
そこで、上記不具合を無くすために、上記演算された操
作パルス数ΔpMだけ弁3を閉じる→次にPα> Ph
なるパルス′ePαだけさらに閉じる→次にPα>Ph
なるパルス数Pαだけ開ける。
作パルス数ΔpMだけ弁3を閉じる→次にPα> Ph
なるパルス′ePαだけさらに閉じる→次にPα>Ph
なるパルス数Pαだけ開ける。
以上の操作により、弁3は開方向特性上で72Mだけ閉
じられたことになる。
じられたことになる。
すなわち、第6図に示す如く、現在の数がpMであれば
、出力のタイミングがきた後のパルス数は上記した(い
、 (II) 、 OI+に対応して、(I) PM
=PM十ΔPM (II) PM=PM 1り PH−PM十ΔpM−pα+Pαとなる。
、出力のタイミングがきた後のパルス数は上記した(い
、 (II) 、 OI+に対応して、(I) PM
=PM十ΔPM (II) PM=PM 1り PH−PM十ΔpM−pα+Pαとなる。
第8図にコントローラ16の上記した動作をフローチャ
ート図で示す。
ート図で示す。
なお、上記した実施例にあっては、1つ前のタイミング
パルスのときに開動作が行われ、次のタイミングパルス
のときに閉動作が行われるものについての説明であるが
、これとは逆に、1つ前のタイミングパルスのときに閉
動作が行われていて、次のタイミングパルスのときに開
動作が行われた場合におけるパルス数PMld、 (1)の場合、PM”PM+ΔpM−pα+Pα(11
)の場合、pM−pM Oloの場合、PM−PM+ΔPM となる。
パルスのときに開動作が行われ、次のタイミングパルス
のときに閉動作が行われるものについての説明であるが
、これとは逆に、1つ前のタイミングパルスのときに閉
動作が行われていて、次のタイミングパルスのときに開
動作が行われた場合におけるパルス数PMld、 (1)の場合、PM”PM+ΔpM−pα+Pα(11
)の場合、pM−pM Oloの場合、PM−PM+ΔPM となる。
また、上記実施例は弁3の駆動源としてモータを利用し
パルス数によって制御したものを示したが、駆動源とし
て電磁石を利用することも可能であり、この場合はパル
ス数に代え駆動電流とすれば良い。
パルス数によって制御したものを示したが、駆動源とし
て電磁石を利用することも可能であり、この場合はパル
ス数に代え駆動電流とすれば良い。
本発明の方法が利用分野としては、冷凍装置の外に、冷
暖房装置全般に亘って冷媒流量を制御するものに応用で
きる。
暖房装置全般に亘って冷媒流量を制御するものに応用で
きる。
本発明は上記したように、モータあるいは電磁石を駆動
源とする可逆式比例型It張弁の制御を、タイミングパ
ルス毎に行うと共に前回のタイミング時における弁の開
閉方向と同じ方向に駆動する場合には演算結果通シに制
御し、また逆方向に駆動する場合には弁のもつヒステリ
シスのバラツキの最大値以上に逆方向に制御し、その後
、その値だけ反対方向に制御して演算結果分だけ弁を制
御するようにしたので、弁のもつヒステリシスのバラツ
キに関係なく正確に弁の開度を制御できると共に弁と制
御装置との接続に互換性があり、また弁の調整時間が短
かくなシ制御性が増す外、省エネ化を図ることができる
等の効果を有するものである。
源とする可逆式比例型It張弁の制御を、タイミングパ
ルス毎に行うと共に前回のタイミング時における弁の開
閉方向と同じ方向に駆動する場合には演算結果通シに制
御し、また逆方向に駆動する場合には弁のもつヒステリ
シスのバラツキの最大値以上に逆方向に制御し、その後
、その値だけ反対方向に制御して演算結果分だけ弁を制
御するようにしたので、弁のもつヒステリシスのバラツ
キに関係なく正確に弁の開度を制御できると共に弁と制
御装置との接続に互換性があり、また弁の調整時間が短
かくなシ制御性が増す外、省エネ化を図ることができる
等の効果を有するものである。
第1図は従来の可逆式比例型膨張弁の制御装置の一例を
示すブロック図、第2図は膨張弁の制御タイミングを示
す波形図、第3図は過熱度の偏差に対する操作パルス数
との関係を示す図、第4図は弁の開閉度と流量との関係
を示す図、第5図は操作パルス数と弁の開度との関係を
示す図、第6図は弁のヒステリシスを考慮した操作パル
ス数と弁の開度との関係を示す図、第7図は本発明の方
法に用いるブロック図、第8図は同上におけるコントロ
ーラのフローチャート図である。 3 P
示すブロック図、第2図は膨張弁の制御タイミングを示
す波形図、第3図は過熱度の偏差に対する操作パルス数
との関係を示す図、第4図は弁の開閉度と流量との関係
を示す図、第5図は操作パルス数と弁の開度との関係を
示す図、第6図は弁のヒステリシスを考慮した操作パル
ス数と弁の開度との関係を示す図、第7図は本発明の方
法に用いるブロック図、第8図は同上におけるコントロ
ーラのフローチャート図である。 3 P
Claims (1)
- 冷凍装置等の蒸発器の出口部における冷媒の過熱度を、
予じめ設定された不感帯内に存在させるべくタイミング
パルス毎に出力される電気信号で駆動されて開度を調整
し、その開度によシ冷媒の流量を制御する膨張弁の制御
方法にして、前回のタイミングパルスの制御時における
弁の開閉方向と次回における弁の開閉方向が同じ時には
加熱度の偏差に応じた電気信号で制御し、また逆方向に
駆動する時には弁のもつヒステリシスのバラツキの最大
値以上の電気信号を上記偏差に応じた電気信号に加えて
制御し、その後、その最大値以上の電気信号分だけ反対
方向に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 |
---|---|---|---|
JP58042417A JPS59170578A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 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 |
---|---|---|---|
JP58042417A JPS59170578A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 可逆式比例型膨張弁の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59170578A true JPS59170578A (ja) | 1984-09-26 |
JPH0133713B2 JPH0133713B2 (ja) | 1989-07-14 |
Family
ID=12635483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58042417A Granted JPS59170578A (ja) | 1983-03-16 | 1983-03-16 | 可逆式比例型膨張弁の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59170578A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6397046U (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-23 | ||
JPS63164017U (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-26 | ||
EP0316565A2 (en) * | 1987-11-13 | 1989-05-24 | Eaton Corporation | Superheat control of air conditioning system incorporating fuel cooler |
JPH0257774A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-27 | Iseki & Co Ltd | 比例電磁弁の出力制御装置 |
-
1983
- 1983-03-16 JP JP58042417A patent/JPS59170578A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6397046U (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-23 | ||
JPS63164017U (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-26 | ||
EP0316565A2 (en) * | 1987-11-13 | 1989-05-24 | Eaton Corporation | Superheat control of air conditioning system incorporating fuel cooler |
JPH0257774A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-27 | Iseki & Co Ltd | 比例電磁弁の出力制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0133713B2 (ja) | 1989-07-14 |
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