專利名稱：冷凍循環(huán)的控制裝置、控制方法以及使用該控制裝置和控制方法的溫度調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及使用電動膨脹閥的冷凍循環(huán)的控制裝置和控制方法、以及使用該控制裝置的溫度調(diào)節(jié)器。
圖7是冷凍循環(huán)圖，壓縮機51、熱交換器52、電動膨脹閥53、熱交換器54環(huán)狀相連。電動膨脹閥開度受控于將輸出溫度傳感器55的檢測溫度作為輸入信號的控制裝置56。圖中實線箭頭表示冷卻介質(zhì)的流動方向。
圖8是控制裝置56的方框圖。溫度檢測部57的輸出和目標(biāo)溫度設(shè)定部58的輸出經(jīng)溫度比較部59進(jìn)行比較，根據(jù)其輸出結(jié)果，由閥門開度運算部60求取閥門開度。
求得的閥門開度由閥門開度比較部61檢測出是到現(xiàn)在為止的最大閥門開度還是最小閥門開度。如果檢測出是最大閥門開度時，則將此時的閥門開度記入最大閥門開度存儲部62，如果檢測出是最小閥門開度時，則將此時的閥門開度記入最小閥門開度存儲部63。將該最大值、最小值輸入平均閥門開度運算部64，由閥門開度輸出部65輸出平均閥門開度，另一方面，通過溫度不靈敏區(qū)發(fā)生部66，產(chǎn)生停止閥門開度變更的溫度不靈敏區(qū)。
圖9是控制裝置56的流程圖。

圖10表示輸出溫度相對于其目標(biāo)溫度的變化、閥門開度的變化。以下就圖9、圖10進(jìn)行說明。
檢測出輸出溫度Td并與目標(biāo)溫度Ts比較。結(jié)果，在輸出溫度低的情況下，只將閥門開度減少ΔP。而且將如此大小的閥門開度保持ΔT時間后，再一次比較輸出溫度Td和目標(biāo)溫度Ts。此時如果輸出溫度Td比目標(biāo)溫度Ts高，則使閥門開度只增加ΔP，預(yù)先將增加前的閥門開度作為最小閥門開度(Pmin)存儲起來。同樣每隔ΔT時間，反復(fù)進(jìn)行輸出溫度Td和目標(biāo)溫度Ts的比較。輸出溫度Td與目標(biāo)溫度Ts相比由高的狀態(tài)變化到低的狀態(tài)時，就是說閥門開度的變化由增加ΔP變?yōu)闇p少ΔP時，則將減少ΔP前的閥門開度作為最大閥門開度(Pmax)存儲起來。確定了最大閥門開度(Pmax)和最小閥門開度(Pmin)后，將閥門開度變更為((Pmax+Pmin)/2)。這樣，在平均閥門開度運算部14的輸出產(chǎn)生時，在目標(biāo)溫度Ts的正側(cè)和負(fù)側(cè)分別設(shè)定Ts+ΔTh、Ts-ΔTh的溫度線，檢測出的輸出溫度Td在Ts+ΔTh以下且為Ts-ΔTh以上時，不進(jìn)行電動式膨脹閥門的開度的變更，使輸出溫度Td穩(wěn)定地接近目標(biāo)溫度Ts。
但是，冷卻介質(zhì)流量低時，如圖11所示，由于輸出溫度的超出值、負(fù)峰值較大，故冷凍循環(huán)不穩(wěn)定。另外，對于閥門開度的每個最小單位(1個脈沖)的冷卻介質(zhì)流量變化很大的電動膨脹閥門，如圖12所示，1個脈沖的變化就會導(dǎo)致輸出溫度Td變化很大，如果不能使輸出溫度Td穩(wěn)定在溫度不靈敏區(qū)的區(qū)域，就不能提供高效率的冷凍循環(huán)。
另外，本發(fā)明的冷凍循環(huán)的控制裝置，設(shè)置有閥門開度輸出部，即，由溫度檢測部檢測出冷凍循環(huán)的給定部位的溫度，對該檢測溫度和由目標(biāo)溫度設(shè)定部決定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，在根據(jù)該結(jié)果所決定的閥門開度，進(jìn)一步反映搜索閥門開度的搜索列表運算部的計算結(jié)果并調(diào)整閥門開度。
另外，在本發(fā)明的冷凍循環(huán)的控制方法中，檢測出冷凍循環(huán)的給定部位的溫度，對該檢測溫度和設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，根據(jù)其結(jié)果以將目標(biāo)溫度作為中心跨越正側(cè)和負(fù)側(cè)的方式產(chǎn)生不進(jìn)行閥門開閉的溫度不靈敏區(qū)，在溫度不靈敏區(qū)的正側(cè)和負(fù)側(cè)產(chǎn)生修正閥門開度的區(qū)域，根據(jù)檢測溫度和目標(biāo)溫度的輸出求取閥門開度的修正量。
另外，在本發(fā)明的冷凍循環(huán)的控制方法中，檢測出冷凍循環(huán)的給定部位的溫度，對該檢測溫度和設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，在根據(jù)其結(jié)果調(diào)整閥門開度的同時，搜索閥門開度。
另外，本發(fā)明的溫度調(diào)節(jié)器具備壓縮機、熱交換器、閥門和上述的控制裝置的至少任意一個。
圖2是本發(fā)明實施方式中的控制裝置的方框圖。
圖3是表示本發(fā)明實施方式中的控制內(nèi)容的流程圖。
圖4是同一流程圖。
圖5是同一流程圖。
圖6是表示本發(fā)明實施方式中的輸出溫度、閥門開度的時間圖。
圖7是現(xiàn)有例子的冷凍循環(huán)結(jié)構(gòu)圖。
圖8是現(xiàn)有例子的控制裝置的方框圖。
圖9是表示現(xiàn)有例子的控制內(nèi)容的流程圖。
圖10是表示現(xiàn)有例子的輸出溫度、閥門開度的時間圖。
圖11是表示現(xiàn)有例子的輸出溫度、閥門開度的其它的時間圖。
圖12是表示現(xiàn)有例子的輸出溫度、閥門開度的其它的時間圖。
圖1是冷凍循環(huán)圖，壓縮機1、熱交換器2、電動膨脹閥門3和熱交換器4環(huán)狀連接在一起。以輸出溫度傳感器5的檢測溫度作為輸入信號的控制裝置6控制電動膨脹閥門3的閥門開度。另外還用該結(jié)構(gòu)構(gòu)成溫度調(diào)節(jié)器。
圖2是控制裝置6的方框圖。溫度檢測部7的輸出與目標(biāo)溫度設(shè)定部8的輸出由溫度比較部9進(jìn)行比較，根據(jù)其輸出由閥門開度運算部10求取閥門開度。求得的閥門開度是到現(xiàn)在為止的最大閥門開度還是最小閥門開度，由閥門開度比較部11來檢測。如果檢出是最大閥門開度時，則將此時的閥門開度存儲至最大閥門開度存儲部12，如果檢出是最小閥門開度時，則將此時的閥門開度存儲至最小閥門開度存儲部13。將該最大值、最小值輸入到平均閥門開度運算部14，由閥門開度輸出部15輸出平均閥門開度，另一方面，通過溫度不靈敏區(qū)發(fā)生部16，產(chǎn)生停止閥門開度變更的溫度不靈敏區(qū)。
在冷卻介質(zhì)流量低時，由于輸出溫度的上超值、下欠值很大，所以需要進(jìn)行修正。因此，通過閥門開度修正區(qū)域發(fā)生部17，在溫度不靈敏區(qū)的正側(cè)和負(fù)側(cè)產(chǎn)生修正閥門開度的溫度區(qū)域。在溫度檢測部7的輸出處于修正區(qū)域的情況下，通過閥門開度修正量運算部18，根據(jù)溫度檢測部7的輸出和目標(biāo)溫度設(shè)定部8的輸出決定閥門開度的修正量。根據(jù)該修正量運算部18的輸出和平均閥門開度運算部14的輸出結(jié)果，閥門開度搜索列表運算部19將平均閥門開度以(a+b)形式分解成整數(shù)部和小數(shù)部，其中，a是正整數(shù)，b是0≤b＜1。另外，閥門開度搜索列表運算部19決定閥門開度(a)和閥門開度(a+1)的各自的維持時間，由閥門開度輸出部15反復(fù)輸出。在溫度檢測部7的輸出處于修正區(qū)域的情況下，反復(fù)進(jìn)行這一連串的動作而更進(jìn)一步進(jìn)行修正。
圖3～圖5是控制裝置6的流程圖。圖6表示輸出溫度相對于目標(biāo)溫度的輸出溫度的變化、閥門開度的變化。以下參照圖3～圖6說明控制方法。
檢測出輸出溫度Td并與目標(biāo)溫度Ts進(jìn)行比較。其結(jié)果，在輸出溫度低時，將閥門開度只減少ΔP。以如此大小的閥門開度維持ΔT時間后，再一次比較輸出溫度Td和目標(biāo)溫度Ts。如果此時輸出溫度Td高于目標(biāo)溫度Ts，將閥門開度只增加ΔP，將增加ΔP前的閥門開度作為最小閥門開度(Pmin)存儲起來。同樣，每隔ΔT時間反復(fù)進(jìn)行輸出溫度Td和目標(biāo)溫度Ts的比較。輸出溫度Td與目標(biāo)溫度Ts相比從高的狀態(tài)變?yōu)榈偷臓顟B(tài)時，即閥門開度的變化由增加ΔP變化到減少ΔP時，將減少ΔP前的閥門開度作為最大閥門開度(Pmax)存儲起來。確定最大閥門開度(Pmax)和最小閥門開度(Pmin)后，將閥門開度變更為其平均值((Pmax+Pmin)/2)。
這樣，在平均閥門開度運算部14的輸出產(chǎn)生的情況下，在目標(biāo)溫度Ts的正側(cè)和負(fù)側(cè)分別設(shè)定Ts+ΔTh、Ts-ΔTh、Ts+ΔTT、Ts-ΔTT的溫度線。檢測出的輸出溫度Td在Ts+ΔTh以下且為Ts-ΔTh以上時，不進(jìn)行電動式膨脹閥門的開度的變更。如果在Ts+ΔTT以下且高于Ts+ΔTh時，通過修正量運算部18決定修正量ΔP(Td-Ts)，在不足Ts-ΔTh且為Ts-ΔTT以上時，決定修正量ΔP(Ts-Td)。
根據(jù)該修正量運算部18的輸出和平均閥門開度運算部14的輸出結(jié)果，閥門開度搜索列表運算部19將平均閥門開度以(a+b)形式分解成整數(shù)部和小數(shù)部，其中，a是正整數(shù)，b是0≤b＜1。另外，將閥門開度(a)的維持時間ΔT(a)和閥門開度(a+1)的維持時間ΔT(a+1)決定為ΔT(a)∶ΔT(a+1)＝(1-b)∶b，由閥門開度輸出部15反復(fù)輸出閥門開度(a)和閥門開度(a+1)。輸出溫度Td仍在Ts+ΔTT以下且高于Ts+ΔTh時，反復(fù)進(jìn)行該動作。即通過修正量運算部18決定修正量ΔP(Td-Ts)，不足Ts-ΔTh且為Ts-ΔTT以上時，決定修正量ΔP(Ts-Td)，更進(jìn)一步進(jìn)行修正。
例如，在決定閥門開度為40.25的情況下，a＝40，b＝0.25，在給定期間60秒的時間內(nèi)，輸出指示a＝40的脈沖為45秒，a+1＝41的脈沖為15秒，在該60秒的期間內(nèi)，閥門開度維持在平均值40.25。閥門開度搜索列表運算部制作成這樣的閥門開度和其開度的指示時間的控制圖形。
閥門開度搜索列表運算19基于平均閥門開度如上所述那樣制作成運轉(zhuǎn)圖形。在此，預(yù)先基于平均閥門開度制作成搜索圖形，并存儲在存儲器中，搜索列表運算部19可以是將其讀出的結(jié)構(gòu)。而且閥門開度輸出部15基于該圖形來控制閥門。
再者，在閥門開度為給定值以下的情況下，閥門開度輸出部15會無視上述的閥門開度搜索列表運算部19輸出的閥門開度控制指示圖形。而是基于平均閥門開度運算部14輸出的閥門開度(a+b)，選擇接近a或(a+1)任一方的閥門開度運轉(zhuǎn)。就開度可變型的膨脹閥門從全開狀態(tài)至給定的開度來說，1個脈沖的開度變化對流量影響較小，對使用該閥門的冷凍循環(huán)的影響也較小。但是，就接近全閉的低開度來說，1個脈沖的變化對流量影響變大?；诖颂匦裕o定的閥門開度可以通過實驗等用這樣的開度來確定，即1個脈沖的閥門開度變化引起的輸出溫度變化只在充分進(jìn)入溫度不靈敏區(qū)的程度變化內(nèi)產(chǎn)生影響的范圍的開度。
根據(jù)以上說明的結(jié)構(gòu)及本實施方式的控制方法，在溫度不靈敏區(qū)的正側(cè)和負(fù)側(cè)具有閥門開度修正區(qū)域并修正閥門開度。由此，即使在冷卻介質(zhì)流量低的情況下，也能提供高效率、高穩(wěn)定性的冷凍循環(huán)。另外，由于搜索閥門開度，近似地產(chǎn)生脈沖和脈沖之間的中間流量。由此，即使對于閥門開度的每個最小單位(1個脈沖)的冷卻介質(zhì)流量很大的電動膨脹閥門來說，也能提供高效率、高穩(wěn)定性的冷凍循環(huán)。而且，將閥門開度的計算結(jié)果脈沖數(shù)分解成正整數(shù)a和小數(shù)點以下數(shù)b，將閥門開度決定為(a+b)，將閥門開度(a)的維持時間ΔT(a)和閥門開度(a+1)的維持時間ΔT(a+1)設(shè)定為ΔT(a)∶ΔT(a+1)＝(1-b)∶b，并進(jìn)行搜索列表的運算。由此，可以控制更細(xì)小的冷卻介質(zhì)流量，從而提供高效率、高穩(wěn)定性的冷凍循環(huán)。
此外，雖然在表示本實施方式的圖1中說明了將輸出溫度傳感器5配置在壓縮機1的附近且由溫度檢測部7檢測出該溫度的結(jié)構(gòu)，但是溫度傳感器也可以配設(shè)在熱交換器2或者熱交換器4的附近。這種情況下，目標(biāo)溫度設(shè)定部8通過熱交換器2、4設(shè)定要進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的物質(zhì)(比如，空調(diào)空氣和循環(huán)水等)的溫度。由此就能夠提供高效率、高溫度穩(wěn)定性的溫度調(diào)節(jié)器。
在本實施方式中，雖然分別以單個的結(jié)構(gòu)說明了溫度比較部9～閥門開度輸出部15的各部，但也可以將這其中的多個在一體的半導(dǎo)體集成電路塊內(nèi)構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種冷凍循環(huán)的控制裝置，控制至少具有開度可變的控制閥門而構(gòu)成的冷凍循環(huán)，其中包括檢測出該冷凍循環(huán)的給定部位溫度的溫度檢測部；設(shè)定該冷凍循環(huán)的目標(biāo)溫度的目標(biāo)溫度設(shè)定部；在根據(jù)所述溫度檢測部檢測出的溫度和所述目標(biāo)溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的比較結(jié)果所設(shè)定的不調(diào)整閥門開度的溫度不靈敏區(qū)的正側(cè)和負(fù)側(cè)、產(chǎn)生修正閥門開度的區(qū)域的閥門開度修正區(qū)域發(fā)生部；根據(jù)所述溫度檢測部檢測出的溫度和所述目標(biāo)溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的輸出求取修正量的閥門開度修正量運算部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍循環(huán)的控制裝置，其中還具備根據(jù)所述溫度檢測部檢測出的溫度和所述溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的比較結(jié)果調(diào)整閥門開度的閥門開度輸出部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍循環(huán)的控制裝置，其中還具備根據(jù)所述溫度檢測部檢測出的溫度和所述溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的比較結(jié)果計算閥門開度的閥門開度運算部；在閥門的動作由打開動作變化到關(guān)閉動作的情況下、將即將變化為關(guān)閉動作之前的閥門開度作為最大閥門開度的最大閥門開度運算部；在閥門的動作由關(guān)閉動作變化到打開動作的情況下，將即將變化為打開動作之前的閥門開度作為最小閥門開度的最小閥門開度運算部；以及根據(jù)所述最大閥門開度和所述最小閥門開度求取平均閥門開度的平均閥門開度運算部，將所述平均閥門開度運算部的輸出輸出到所述閥門開度運算部并維持閥門開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷凍循環(huán)的控制裝置，其中還具備在所述平均閥門開度運算部的輸出產(chǎn)生的情況下、產(chǎn)生溫度不靈敏區(qū)的溫度不靈敏區(qū)發(fā)生部。
5.一種冷凍循環(huán)的控制裝置，控制至少具有開度可變的控制閥門而構(gòu)成的冷凍循環(huán)，其中包括檢測出該冷凍循環(huán)的給定部位溫度的溫度檢測部；設(shè)定該冷凍循環(huán)的目標(biāo)溫度的目標(biāo)溫度設(shè)定部；搜索控制閥門開度的搜索列表運算部；以及在根據(jù)所述溫度檢測部檢測出的溫度和所述目標(biāo)溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的比較結(jié)果所決定的閥門開度，進(jìn)一步反映所述搜索列表運算部的計算結(jié)果并調(diào)整閥門開度的閥門開度輸出部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍循環(huán)的控制裝置，其中所述閥門開度輸出部在閥門開度為給定值以下的情況下，無視所述搜索列表運算部的計算結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的冷凍循環(huán)的控制裝置，其中所述閥門開度輸出部以如下方式調(diào)整閥門開度，即所述溫度檢測部的檢測溫度在目標(biāo)溫度以上時，將閥門打開一定量，所述溫度檢測部的檢測溫度不足目標(biāo)溫度時，將閥門關(guān)閉一定量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍循環(huán)的控制裝置，其中所述搜索列表運算部將閥門開度的計算結(jié)果脈沖數(shù)分解成正整數(shù)a和小數(shù)點以下數(shù)b，將閥門開度決定為(a+b)，將閥門開度(a)的維持時間ΔT(a)和閥門開度(a+1)的維持時間ΔT(a+1)設(shè)定為ΔT(a)∶ΔT(a+1)＝(1-b)∶b、并進(jìn)行搜索列表的運算。
9.一種冷凍循環(huán)的控制方法，控制由壓縮機、熱交換器和閥門等構(gòu)成的冷凍循環(huán)，其中包括檢測出該冷凍循環(huán)的給定部位溫度的步驟；設(shè)定該冷凍循環(huán)的目標(biāo)溫度的步驟；在根據(jù)所述檢測出的溫度和所述設(shè)定的目標(biāo)溫度的比較結(jié)果所設(shè)定的不調(diào)整閥門開度的溫度不靈敏區(qū)的正側(cè)和負(fù)側(cè)、產(chǎn)生修正閥門開度的區(qū)域的步驟；以及根據(jù)所述檢測出的溫度和所述設(shè)定的目標(biāo)溫度求取閥門開度的修正量的步驟。
10.一種冷凍循環(huán)的控制方法，控制由壓縮機、熱交換器和閥門等構(gòu)成的冷凍循環(huán)，其中包括檢測出該冷凍循環(huán)的給定部位溫度的步驟；設(shè)定該冷凍循環(huán)的目標(biāo)溫度的步驟；根據(jù)所述檢測出的溫度和所述目標(biāo)溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的比較結(jié)果調(diào)整閥門開度的步驟；以及調(diào)整所述閥門開度的步驟完成后、再次搜索閥門開度的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷凍循環(huán)的控制方法，其中閥門開度在給定值以下時，無視所述閥門開度搜索步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的冷凍循環(huán)的控制方法，其中在搜索所述閥門開度的步驟中，將閥門開度的計算結(jié)果脈沖數(shù)分解成正整數(shù)a和小數(shù)點以下數(shù)b，將閥門開度決定為(a+b)，將閥門開度(a)的維持時間ΔT(a)和閥門開度(a+1)的維持時間ΔT(a+1)設(shè)定為ΔT(a)∶ΔT(a+1)＝(1-b)∶b、并進(jìn)行搜索列表的運算。
13.一種溫度調(diào)節(jié)器，具備壓縮機、熱交換器、閥門和控制裝置，其中所述控制裝置包括檢測出給定部位溫度的溫度檢測部；設(shè)定目標(biāo)溫度的目標(biāo)溫度設(shè)定部；在根據(jù)所述溫度檢測部檢測出的溫度和所述目標(biāo)溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的比較結(jié)果所設(shè)定的不調(diào)整閥門開度的溫度不靈敏區(qū)的正側(cè)和負(fù)側(cè)、產(chǎn)生修正閥門開度的區(qū)域的閥門開度修正區(qū)域發(fā)生部；以及根據(jù)所述溫度檢測部檢測出的溫度和所述目標(biāo)溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的輸出求取修正量的閥門開度修正量運算部。
14.一種溫度調(diào)節(jié)器，具備壓縮機、熱交換器、閥門和控制裝置，其中所述控制裝置包括檢測出給定部位溫度的溫度檢測部；設(shè)定目標(biāo)溫度的目標(biāo)溫度設(shè)定部；搜索閥門開度的搜索列表運算部；以及在根據(jù)所述溫度檢測部檢測出的溫度和所述目標(biāo)溫度設(shè)定部設(shè)定的目標(biāo)溫度的比較結(jié)果所決定的閥門開度，進(jìn)一步反映所述搜索列表運算部的計算結(jié)果并調(diào)整閥門開度的閥門開度輸出部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷凍循環(huán)的控制裝置，在溫度不靈敏區(qū)的上下側(cè)設(shè)定閥門開度修正區(qū)域，修正閥門開度?；蛘撸阉鏖y門開度，在熱介質(zhì)(冷卻介質(zhì))的脈沖和脈沖之間近似地產(chǎn)生中間流量。通過這樣的結(jié)構(gòu)，即使在冷卻介質(zhì)流量低的情況下或者對于閥門開度的每個最小單位(1個脈沖)的冷卻介質(zhì)流量很大的電動膨脹閥門來說，也可以提供高效率、高穩(wěn)定性的冷凍循環(huán)。
文檔編號F25B1/00GK1409077SQ0214354
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者朔晦誠, 嘉久和孝, 平谷壽士 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社