JPS62129669A - 電動膨張弁の駆動制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、冷凍装置における電動膨張弁の駆動制御装
置に関するものである。

（従来の技術） 従来の冷凍装置用電動膨張弁の駆動制御装置としては、
例えば特開昭５９’−２０５５５９号公報に記載された
装置を挙げることができる。この装置においては、蒸発
した冷媒の過熱度を検出し、この検出された過熱度を基
準過熱度と比較すると共に、その差に応じた信号を出力
し、この信号に応して電動膨張弁の駆動を制御するよう
にしである。そしてさらに上記装置においては、電動膨
張弁の開度域に応じて、上記過熱度の差に応じて出力さ
れる単位信号当りの膨張弁駆動用パルスの数を変更する
ように構成されている。すなわち電動膨張弁の大開度域
においては、単位信号当りの駆動パルス数を多くし、小
開度域においては、単位信号当りの駆動パルス数が少な
くなるように操作ゲインを調整するのである。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記のような電動膨張弁の駆動制御装置には次
のような欠点がある。それは電動膨張弁を上記のように
制御しようとすれば、つまり小開度域においても小刻み
な制御を行なおうとすれば、１パルス当りのステップ角
度の小さいモータを使用する必要があるために、パルス
モータのロータやステータ部分の構造が複雑となり、電
動膨張弁ひいては装置全体が高価格になってしまうとい
うことである。また比較的ステップ角度の大きいパルス
モータを使用し、減速機構を利用して微少な制御を行な
うことも考えられる訳であるが、この場合には上記減速
機構が複雑になり、やはり装置全体が高価なものになっ
てしまうという不具合が生ずる。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的は、ステップ角度の大きなパ
ルスモータを用いても精密な開度制御を、コストアンプ
を招くことなく行なえる電動膨張弁の駆動制御装置を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の電動膨張弁の駆動制御装置においては
、蒸発した冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段１３
と、」二記により検出された過熱度が設定過熱度に近接
した状態であるか否かを判別する判別手段１６と、上記
検出された過熱度が設定過熱度から離れた状態である場
合において上記設定過熱度と上記検出過熱度との差に応
じた数のパルスを電動膨張弁５に出力するステップ制御
手段１８と、上記検出された過熱度が設定過熱度に近接
した状態である場合において所要時間内に電動膨張弁５
を１ステツプ分だけ開方向と閉方向とに交互に駆動する
開閉制御手段１９とを設けである。

（作用） 上記した装置においては、検出された過熱度が設定過熱
度から離れた状態である場合、つまり電動膨張弁５にお
いて大きな開度制御を行なう必要のある場合には、従来
装置と同様にステップ制御手段１８によって過熱度の差
に応じた数のパルスを入゛力して電動膨張弁５を開弁又
は閉弁方向へと作動させる。−力検出された過熱度が設
定過熱度に近接した状態である場合、つまり電動膨張弁
５において微少な開度制御を行なう必要のある場合には
、開閉制御手段１９によって電動膨張弁５を１ステツプ
分だけ開方向と閉方向とに交互に駆動する。そうすると
電動膨張弁５においては、１ステツプに相当する開度変
化の中間的な開度変化が生ずることになり、これにより
微少な開度変化、すなわち微少な過熱度制御を行なうこ
とが可能となる。

（実施例） 次にこの発明の電動膨張弁の駆動制御装置の具体的な実
施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図において、１は室外熱交換器を、２は室内熱交換
器をそれぞれ示しており、両者１．２は液管３とガス管
４とによって並列接続されている。

上記液管３には電動膨張弁５が、また上記ガス管４には
四路切換弁６がそれぞれ介設されており、この四路切換
弁６に圧縮機７が接続されている。

この場合、上記室外熱交換器１は、冷房運転時には凝縮
器となり、暖房運転時には蒸発器となる部分であり、一
方上記室内熱交換器２は冷房運転時には蒸発器となり、
暖房運転時には凝縮器となる部分である。そして上記液
管３には、蒸発器入口側の冷媒温度を検出するための一
対の温度センサ８．９が取着されており、また上記圧縮
機７の吸込側の配管にも温度センサ１０が取着されてい
る。一方１１は、電動膨張弁の駆動制御装置の全体を示
しているが、この装置１１は、上記蒸発器入口側の温度
センサ８又は９と圧縮機吸込側の温度センサ１０との検
出結果に基づいて過熱度を検出するための過熱度検出回
路１２を有しており、この回路１２と上記各センサ８．
９．１０によって過熱度検出手段１３が構成されている
。なお１４は、運転開始時の電動膨張弁５の開度を設定
するための初期設定回路である。そして上記過熱度検出
回路１２と初期設定回路１４との各出力は、制御回路１
５へと入力されるが、この制御回路１５は、上記検出手
段１３によって検出された過熱度が、設定過熱度に近接
した状態であるか否かを判別する判別手段１６及び他の
制御機能１７を有するものである。そして検出された過
熱度が設定過熱度から離れた状態である場合には、ステ
ップ制御手段１８によって、設定過熱度と検出過熱度と
の差に応じた数のパルスを電動膨張弁５に出力し、一方
検出された過熱度が設定過熱度に近接した状態である場
合には、開閉制御手段１９によって、電動膨張弁５に対
し、開弁方向へのパルスと閉弁方向へのパルスとを１ス
テツプずつ交互に出力するようになっている。以下にこ
の制御内容について説明する。

第２図には第１実施例を示す。まず上記初期設定回路１
４によって電動膨張弁５の初期関度を設定すると共に（
ステップＳ１）、圧縮ｔ８７を駆動する（ステップＳ２
）。その後、ステップＳ３において、所定時間が経過す
ると、上記過熱度検出手段１３によって検出された過熱
度を読み出す（ステップＳ４）。そして次のステップＳ
５において、上記検出された過熱度が基準となる設定過
熱度範囲内に在るのか、それよりも小さいのか、あるい
はそれよりも大きいのかを判断する。この場合、検出さ
れた過熱度が設定範囲内に在る場合には、上記ステップ
Ｓ３に戻ってこの作動を繰り返す。また検出された過熱
度が設定過熱度範囲よりも小さい場合には、ステップＳ
６に移り、電動膨張弁５に対して閉弁方向へのパルスを
出力する。この場合、上記検出過熱度と上記設定過熱度
との差に対応した、例えば比例した数のパルスを電動膨
張弁５に出力するステップ制御をするものとする。この
後、この状態を所定時間だけ保持しくステップＳ７）、
再度、検出した過熱度、を読み出しくステップＳ８）、
ステップＳ９において、設定過熱度範囲と比較する。そ
して検出過熱度が設定過熱度範囲よりもまだ小さい場合
にはステップＳ６へと戻ってさらに閉弁操作を行ない、
また検出過熱度が設定過熱度範囲内に在る場合には、ス
テップＳ７へと戻ってその状態を維持する。そして上記
検出過熱度が設定過熱度範囲を超えた場合には、以下の
ステップＳ１０に移って開閉制御モードに移行する。な
お上記ステップＳ５において検出過熱度が設定過熱度範
囲を超えていた場合には、ステップＳｌｌ〜Ｓ１４にて
上記とは逆の開弁操作を行ない、ステップＳ１４にて検
出過熱度が設定過熱度範囲より小さくなった段階で、ス
テップＳ１０の開閉制御モードに移行する。

上記開閉制御モードにおいては、まずステップＳ１５に
おいて、過熱度の基準値となる三角波電圧を出力する。

この三角波電圧は、第３図（ａ）に示すように、上記設
定過熱度範囲を中心とすると共に、これよりも広い電圧
範囲にわたって経時的に変化するものであって、その変
化幅は、電動膨張弁５に１ステツプ分の開度変化を与え
た時に生ずる過熱度の変化量に相当する電圧にしておく
のが好ましい。一方、上記三角波電圧の出力と共に、ス
テップ５１６においては、検出した過熱度を電圧として
出力し、次いでステップＳ１７において、上記三角波電
圧と過熱度電圧とを比較する。その結果、第３図（ａｌ
に示すＡ、Ｂのように両電圧に重なりがなく、検出過熱
度Ａ、Ｂが上下にずれているときには、負荷の変動や運
転モードに変更がありたちのと判断し、ステップ３１８
にてこのモードを停止すると共に、ステップＳ４に戻る
。また両電圧に、第３図（ａｌのＣＳＤのように重なり
があり、検出過熱度Ｃが小さい側に位置する場合には、
ステップ３１９において、開閉制御モードにおける閉弁
出力を行なう。すなわち第３図（ｂ）のＣに示すように
、サンプリング時間内に、電動膨張弁５のパルスモータ
を、現在位置から１ステツプ分だけ閉弁し、サンプリン
グ時間の１／２経過後に１ステツプ分開弁する、つまり
元位置に復帰させるような作動を行なうのである。この
ような作動を行なうことにより、電動膨張弁５において
は、１／２ステツプだけ閉弁したのと同等の開度が得ら
れることになる。なお上記サンプリング時間内の開閉時
間比率は上記偏差に応じて変更するようにしてもよい。

また検出過熱度電圧と三角波電圧とが重なり、検出過熱
度りが大きい側に位置する場合には、ステップＳ２０に
おいて、開閉制御モードにおける開弁出力を行なう。こ
の場合、上記閉弁出力とは逆にサンプリング時間内に、
電動膨張弁５のパルスモータを、現在位置から１ステツ
プ分だけ開弁し、サンプリング時間の１／２経過後に１
ステツプ分だけ閉弁するような作動を行なうのである（
第３図伽）のＤ）。この結果、電動膨張弁５においては
、１／２ステツプだけ開弁したのと同等な開度が得られ
ることになる。なお上記ステップｓ１７における三角波
電圧と過熱度電圧との比較及びそれに続く各ステップの
実行は、各サンプリング時間毎に行なう。

以上のように、上記駆動制御装置においては、検出され
た過熱度が設定過熱度範囲より離れた状態に在る場合、
つまり第３図（ａｌの上下位置Ａ、Ｈのように検出され
た過熱度が三角波電圧と重ならない場合には、上記設定
過熱度範囲と検出過熱度との差に応じた数のパルスを電
動膨張弁５に出力するステップ制御を行ない、−力検出
された過熱度が設定過熱度範囲に近接した状態である場
合、つまり第３図ｆａ）のＣ，Ｄのように過熱度電圧と
三角波電圧とが重なっている場合には、サンプリング時
間内において、電動膨張弁５を１ステップ分だけ開方向
と閉方向とに交互に駆動するようにしである。このため
、上記装置においてはステップ角度の大きなパルスモー
タを用いた電動膨張弁であっても、ステップの中間位置
になる開度に、見かけ上制御でき、パルスモータの分解
能を高めたのと同等の結果を得ることが可能となり、こ
の結果、精度のよい過熱度制御を行なうことが可能とな
る。

第４図には制御方法の変更例を示す。これは上記と同様
にステップ制御モードと開閉制御モードとを切換えるよ
うにしたものであるが、この場合は、開閉制御モードを
実行するか否かの判別手段の判別手順が変更されている
。まず上記実施例と全く同様なステップ３１〜Ｓ５の手
順で、検出過熱度と設定過熱度範囲との比較を行なう。

この結果、検出過熱度が設定範囲内にある場合には、ス
テップＳ３へと戻って同様の手順を繰返し、−力検出過
熱度が設定過熱度範囲よりも小さい場合には、ステップ
Ｓ６においてその時の過熱度の偏差に応した数のパルス
を電動膨張弁５に出力して電動膨張弁５を閉弁方向に作
動させる。また検出過熱度が設定過熱度範囲を超える場
合には、ステップＳ７において、その時の過熱度の偏差
に応じた数のパルスを電動膨張弁５に出力して電動膨張
弁５を開弁方向に作動させる。なお上記ステップＳ６以
後の手順と、上記ステップＳ７以後の手順とは略同様な
考え方に基づくものであるため、以下にはステップＳ６
以後の手順についてのみ説明する。上記ステップＳ６に
おいて閉弁方向へのパルスが出力されると、次のステッ
プＳ８においてその時の出力ステップ数をカウントする
。そして出力ステップ数が２以上である場合には、この
状態で所定時間だけ保持しくステップｓ９＞　、次いで
再度、過熱度を検出しくステップ５１０）、ステップＳ
ｌｌにて検出過熱度と設定過熱度範囲とを比較する。こ
の結果、検出過熱度が上記範囲内にあればステップＳ９
に戻って同様の作動を繰返す。また検出過熱度が設定過
熱度よりも小さい場合には、ステップＳ６に戻ってさら
に閉弁操作を繰返し、−力検出過熱度が設定過熱度を超
えた場合には、ステップＳ７へ移って開弁操作を行なう
ことになる。

そして上記ステップＳ８において、カウントされたステ
ップ数が１である場合には、ステップＳ１２にて所定時
間だけ保持し、その後ステップＳ１３にて過熱度を検出
すると共に、次いでステップ５１４にて検出過熱度と設
定過熱度範囲とを比較する。

この結果、検出過熱度が設定範囲内にあれば、ステップ
Ｓ１２に戻ってこの状態を保持し、また検出過熱度が設
定過熱度よりも依然として小さい場合にはステップＳ６
に戻って閉弁操作を繰返す。一方、ステップＳ１４にお
いて検出過熱度が設定過熱度を超えるような状態になっ
ている場合には、ステップＳ１５において、上記ステッ
プ５１３にて検出した過熱度を記憶する。次いでステッ
プ８１６においては、電動膨張弁５に対して、上記とは
逆に、１ステップ分だけ開弁する方向へのパルスを出力
して、電動膨張弁５を１ステップ分だけ開弁し、ステッ
プＳ１７において所定時間だけ保持し、その後ステップ
３１８にて再び過熱度を検出する。そしてステップＳ１
９において、上記において検出した過熱度と、ステップ
Ｓ１５において記憶した過熱度とを比較し、両者が同じ
であるか、又は後で検出した過熱度の方が大である場合
には、負荷の変動や運転モードの変更等があったものと
判断して最初の制御、すなわちステップＳ５へと戻す。

一方ステップ３１８において検出した過熱度が小さい場
合には、さらにステップ５２０においてこの検出過熱度
と設定過熱度範囲とを比較する。この結果、検出過熱度
が設定範囲内にある場合には、ステップＳ３に戻してこ
の開度を保持し、また検出過熱度が設定過熱度範囲をま
だ超えている場合には、最初の制御（ステップＳ５）へ
と戻す。そして検出した過熱度が設定過熱度範囲よりも
小さい場合には、第５図に示すステップ５２１に移り、
開閉制御モードにおける閉弁出力を行なう。

上記ステップＳ１２から上記ステップＳ２０に至る間の
過熱度の変化現象について第６図＋ａ）に基づいて説明
すると、まずステップＳ６における１ステツプ分の出力
によって、検出された過熱度（ステップ５１３）は、ス
テップＳ１４において設定過熱度を超えた状態となって
いる（第６１ｍ１ａ）のＥ点）。そしてこの状態から１
ステツプ分だけ開弁すると（ステップ３１６　）　、過
熱度は低下すると共に（ステップＳ１９　）　、さらに
設定過熱度範囲を超えて小さくなる（ステップ５２０）
ことになる（第６図（ａｌのＦ点）。つまり１ステツプ
分の開弁を行なった場合には過熱度が設定過熱度範囲を
超えて小さくなり（Ｆ点）、一方これから１ステツプ分
の閉弁を行なった場合には過熱度が設定過熱度範囲を超
えて大きくなるような状態になるのである（Ｇ点）。

そしてこのような状態に至った際に、第５図におけるス
テップＳ２１において閉弁出力を行なうのである。すな
わち、第６図（ｂ）の下側に示すように、電動膨張弁５
のパルスモータを、現位置から１ステツプ分だけ閉弁し
、サンプリング時間の１／２経過後に１ステツプ分だけ
開弁する、つまり元位置に復帰させるような電動膨張弁
５の作動を、所定時間（ステップ５２２）だけ行なわせ
るのである。

そしてこの時間の経過後に、ステップＳ２３にて再度過
熱度を読み出し、次いでこの検出過熱度をステップＳ２
４にて設定過熱度範囲と比較する。この結果、検出され
た過熱度が設定範囲内にある場合には、ステップＳ２１
へと戻って上記作動を繰返し、一方設定範囲外となって
いる場合には、ステップ５２５にて開閉制御モードを停
止すると共に、初期の制御、つまりステップＳ５へと戻
って上記した一連の作動を繰返す。

上記のような制御を行なった場合にも、前記実施例と同
様に、比較的ステップ角度の大きい電動膨張弁５であっ
ても、ステップの中間位置になる開度に見かけ上制御で
きることになり、そのためパルスモータの分解能を高め
たのと同等の結果を得ることが可能となり、精度のよい
過熱度制御を行なうことが可能となる。

（発明の効果） この発明の電動膨張弁の駆動制御装置においては、上記
のようにステップ制御手段と開閉制御手段とを設け、電
動膨張弁において微少な開度制御を行なう必要のある場
合には、開閉制御手段にて１ステツプに相当する開度変
化の中間的な開度変化を得られるようにしであるので、
比較的ステップ角度の大きいモータを用いた電動膨張弁
であっても精度のよい過熱度制御を行なうことが可能で
ある。また大きな開度制御を行なう必要のある場合には
、ステップ制御手段にて大きく開度を変化させることが
可能であるため、大きな過熱度変動にも迅速に対処し得
ることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電動膨張弁の駆動制御装置の概略構
成を冷媒回路と共に示す説明図、第２図は上記装置にお
ける作動制御方法の一例のフローチャート図、第３図（
ａ）は三角波電圧と検出した過熱度電圧との相対位置関
係を説明するだめの説明図、第３図中）は上記各位置に
おけるパルスモータへの入力状態を示す説明図、第４図
及び第５図は上記装置における作動制御方法の変更例の
フローチャート図、第６図ｆａ）は上記作動による検出
過熱度の変化状態を示す説明図、第６図（ｂｌはパルス
モータへの入力状態を示す説明図である。 ５・・・電動膨張弁、８．９．１０・・・温度セン号、
１１・・・駆動制御装置、１２・・・過熱度検出回路、
１６・・・判別手段、１８・・・ステップ制御手段、１
９・・・開閉制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　蒸発した冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段
   （１３）と、上記により検出された過熱度が設定過熱度
   に近接した状態であるか否かを判別する判別手段（１６
   ）と、上記検出された過熱度が設定過熱度から離れた状
   態である場合において上記設定過熱度と上記検出過熱度
   との差に応じた数のパルスを電動膨張弁（５）に出力す
   るステップ制御手段（１８）と、上記検出された過熱度
   が設定過熱度に近接した状態である場合において所要時
   間内に電動膨張弁（５）を１ステップ分だけ開方向と閉
   方向とに交互に駆動する開閉制御手段（１９）とを有す
   ることを特徴とする電動膨張弁の駆動制御装置。