专利名称：冷冻循环的控制装置、控制方法以及使用该控制装置和控制方法的温度调节器的制作方法
技术区域本发明涉及使用电动膨胀阀的冷冻循环的控制装置和控制方法、以及使用该控制装置的温度调节器。
图7是冷冻循环图，压缩机51、热交换器52、电动膨胀阀53、热交换器54环状相连。电动膨胀阀开度受控于将输出温度传感器55的检测温度作为输入信号的控制装置56。图中实线箭头表示冷却介质的流动方向。
图8是控制装置56的方框图。温度检测部57的输出和目标温度设定部58的输出经温度比较部59进行比较，根据其输出结果，由阀门开度运算部60求取阀门开度。
求得的阀门开度由阀门开度比较部61检测出是到现在为止的最大阀门开度还是最小阀门开度。如果检测出是最大阀门开度时，则将此时的阀门开度记入最大阀门开度存储部62，如果检测出是最小阀门开度时，则将此时的阀门开度记入最小阀门开度存储部63。将该最大值、最小值输入平均阀门开度运算部64，由阀门开度输出部65输出平均阀门开度，另一方面，通过温度不灵敏区发生部66，产生停止阀门开度变更的温度不灵敏区。
图9是控制装置56的流程图。
图10表示输出温度相对于其目标温度的变化、阀门开度的变化。以下就图9、图10进行说明。
检测出输出温度Td并与目标温度Ts比较。结果，在输出温度低的情况下，只将阀门开度减少ΔP。而且将如此大小的阀门开度保持ΔT时间后，再一次比较输出温度Td和目标温度Ts。此时如果输出温度Td比目标温度Ts高，则使阀门开度只增加ΔP，预先将增加前的阀门开度作为最小阀门开度(Pmin)存储起来。同样每隔ΔT时间，反复进行输出温度Td和目标温度Ts的比较。输出温度Td与目标温度Ts相比由高的状态变化到低的状态时，就是说阀门开度的变化由增加ΔP变为减少ΔP时，则将减少ΔP前的阀门开度作为最大阀门开度(Pmax)存储起来。确定了最大阀门开度(Pmax)和最小阀门开度(Pmin)后，将阀门开度变更为((Pmax+Pmin)/2)。这样，在平均阀门开度运算部14的输出产生时，在目标温度Ts的正侧和负侧分别设定Ts+ΔTh、Ts-ΔTh的温度线，检测出的输出温度Td在Ts+ΔTh以下且为Ts-ΔTh以上时，不进行电动式膨胀阀门的开度的变更，使输出温度Td稳定地接近目标温度Ts。
但是，冷却介质流量低时，如图11所示，由于输出温度的超出值、负峰值较大，故冷冻循环不稳定。另外，对于阀门开度的每个最小单位(1个脉冲)的冷却介质流量变化很大的电动膨胀阀门，如图12所示，1个脉冲的变化就会导致输出温度Td变化很大，如果不能使输出温度Td稳定在温度不灵敏区的区域，就不能提供高效率的冷冻循环。
另外，本发明的冷冻循环的控制装置，设置有阀门开度输出部，即，由温度检测部检测出冷冻循环的给定部位的温度，对该检测温度和由目标温度设定部决定的目标温度进行比较，在根据该结果所决定的阀门开度，进一步反映搜索阀门开度的搜索列表运算部的计算结果并调整阀门开度。
另外，在本发明的冷冻循环的控制方法中，检测出冷冻循环的给定部位的温度，对该检测温度和设定的目标温度进行比较，根据其结果以将目标温度作为中心跨越正侧和负侧的方式产生不进行阀门开闭的温度不灵敏区，在温度不灵敏区的正侧和负侧产生修正阀门开度的区域，根据检测温度和目标温度的输出求取阀门开度的修正量。
另外，在本发明的冷冻循环的控制方法中，检测出冷冻循环的给定部位的温度，对该检测温度和设定的目标温度进行比较，在根据其结果调整阀门开度的同时，搜索阀门开度。
另外，本发明的温度调节器具备压缩机、热交换器、阀门和上述的控制装置的至少任意一个。
图2是本发明实施方式中的控制装置的方框图。
图3是表示本发明实施方式中的控制内容的流程图。
图4是同一流程图。
图5是同一流程图。
图6是表示本发明实施方式中的输出温度、阀门开度的时间图。
图7是现有例子的冷冻循环结构图。
图8是现有例子的控制装置的方框图。
图9是表示现有例子的控制内容的流程图。
图10是表示现有例子的输出温度、阀门开度的时间图。
图11是表示现有例子的输出温度、阀门开度的其它的时间图。
图12是表示现有例子的输出温度、阀门开度的其它的时间图。
图1是冷冻循环图，压缩机1、热交换器2、电动膨胀阀门3和热交换器4环状连接在一起。以输出温度传感器5的检测温度作为输入信号的控制装置6控制电动膨胀阀门3的阀门开度。另外还用该结构构成温度调节器。
图2是控制装置6的方框图。温度检测部7的输出与目标温度设定部8的输出由温度比较部9进行比较，根据其输出由阀门开度运算部10求取阀门开度。求得的阀门开度是到现在为止的最大阀门开度还是最小阀门开度，由阀门开度比较部11来检测。如果检出是最大阀门开度时，则将此时的阀门开度存储至最大阀门开度存储部12，如果检出是最小阀门开度时，则将此时的阀门开度存储至最小阀门开度存储部13。将该最大值、最小值输入到平均阀门开度运算部14，由阀门开度输出部15输出平均阀门开度，另一方面，通过温度不灵敏区发生部16，产生停止阀门开度变更的温度不灵敏区。
在冷却介质流量低时，由于输出温度的上超值、下欠值很大，所以需要进行修正。因此，通过阀门开度修正区域发生部17，在温度不灵敏区的正侧和负侧产生修正阀门开度的温度区域。在温度检测部7的输出处于修正区域的情况下，通过阀门开度修正量运算部18，根据温度检测部7的输出和目标温度设定部8的输出决定阀门开度的修正量。根据该修正量运算部18的输出和平均阀门开度运算部14的输出结果，阀门开度搜索列表运算部19将平均阀门开度以(a+b)形式分解成整数部和小数部，其中，a是正整数，b是0≤b＜1。另外，阀门开度搜索列表运算部19决定阀门开度(a)和阀门开度(a+1)的各自的维持时间，由阀门开度输出部15反复输出。在温度检测部7的输出处于修正区域的情况下，反复进行这一连串的动作而更进一步进行修正。
图3～图5是控制装置6的流程图。图6表示输出温度相对于目标温度的输出温度的变化、阀门开度的变化。以下参照图3～图6说明控制方法。
检测出输出温度Td并与目标温度Ts进行比较。其结果，在输出温度低时，将阀门开度只减少ΔP。以如此大小的阀门开度维持ΔT时间后，再一次比较输出温度Td和目标温度Ts。如果此时输出温度Td高于目标温度Ts，将阀门开度只增加ΔP，将增加ΔP前的阀门开度作为最小阀门开度(Pmin)存储起来。同样，每隔ΔT时间反复进行输出温度Td和目标温度Ts的比较。输出温度Td与目标温度Ts相比从高的状态变为低的状态时，即阀门开度的变化由增加ΔP变化到减少ΔP时，将减少ΔP前的阀门开度作为最大阀门开度(Pmax)存储起来。确定最大阀门开度(Pmax)和最小阀门开度(Pmin)后，将阀门开度变更为其平均值((Pmax+Pmin)/2)。
这样，在平均阀门开度运算部14的输出产生的情况下，在目标温度Ts的正侧和负侧分别设定Ts+ΔTh、Ts-ΔTh、Ts+ΔTT、Ts-ΔTT的温度线。检测出的输出温度Td在Ts+ΔTh以下且为Ts-ΔTh以上时，不进行电动式膨胀阀门的开度的变更。如果在Ts+ΔTT以下且高于Ts+ΔTh时，通过修正量运算部18决定修正量ΔP(Td-Ts)，在不足Ts-ΔTh且为Ts-ΔTT以上时，决定修正量ΔP(Ts-Td)。
根据该修正量运算部18的输出和平均阀门开度运算部14的输出结果，阀门开度搜索列表运算部19将平均阀门开度以(a+b)形式分解成整数部和小数部，其中，a是正整数，b是0≤b＜1。另外，将阀门开度(a)的维持时间ΔT(a)和阀门开度(a+1)的维持时间ΔT(a+1)决定为ΔT(a)∶ΔT(a+1)＝(1-b)∶b，由阀门开度输出部15反复输出阀门开度(a)和阀门开度(a+1)。输出温度Td仍在Ts+ΔTT以下且高于Ts+ΔTh时，反复进行该动作。即通过修正量运算部18决定修正量ΔP(Td-Ts)，不足Ts-ΔTh且为Ts-ΔTT以上时，决定修正量ΔP(Ts-Td)，更进一步进行修正。
例如，在决定阀门开度为40.25的情况下，a＝40，b＝0.25，在给定期间60秒的时间内，输出指示a＝40的脉冲为45秒，a+1＝41的脉冲为15秒，在该60秒的期间内，阀门开度维持在平均值40.25。阀门开度搜索列表运算部制作成这样的阀门开度和其开度的指示时间的控制图形。
阀门开度搜索列表运算19基于平均阀门开度如上所述那样制作成运转图形。在此，预先基于平均阀门开度制作成搜索图形，并存储在存储器中，搜索列表运算部19可以是将其读出的结构。而且阀门开度输出部15基于该图形来控制阀门。
再者，在阀门开度为给定值以下的情况下，阀门开度输出部15会无视上述的阀门开度搜索列表运算部19输出的阀门开度控制指示图形。而是基于平均阀门开度运算部14输出的阀门开度(a+b)，选择接近a或(a+1)任一方的阀门开度运转。就开度可变型的膨胀阀门从全开状态至给定的开度来说，1个脉冲的开度变化对流量影响较小，对使用该阀门的冷冻循环的影响也较小。但是，就接近全闭的低开度来说，1个脉冲的变化对流量影响变大。基于此特性，给定的阀门开度可以通过实验等用这样的开度来确定，即1个脉冲的阀门开度变化引起的输出温度变化只在充分进入温度不灵敏区的程度变化内产生影响的范围的开度。
根据以上说明的结构及本实施方式的控制方法，在温度不灵敏区的正侧和负侧具有阀门开度修正区域并修正阀门开度。由此，即使在冷却介质流量低的情况下，也能提供高效率、高稳定性的冷冻循环。另外，由于搜索阀门开度，近似地产生脉冲和脉冲之间的中间流量。由此，即使对于阀门开度的每个最小单位(1个脉冲)的冷却介质流量很大的电动膨胀阀门来说，也能提供高效率、高稳定性的冷冻循环。而且，将阀门开度的计算结果脉冲数分解成正整数a和小数点以下数b，将阀门开度决定为(a+b)，将阀门开度(a)的维持时间ΔT(a)和阀门开度(a+1)的维持时间ΔT(a+1)设定为ΔT(a)∶ΔT(a+1)＝(1-b)∶b，并进行搜索列表的运算。由此，可以控制更细小的冷却介质流量，从而提供高效率、高稳定性的冷冻循环。
此外，虽然在表示本实施方式的图1中说明了将输出温度传感器5配置在压缩机1的附近且由温度检测部7检测出该温度的结构，但是温度传感器也可以配设在热交换器2或者热交换器4的附近。这种情况下，目标温度设定部8通过热交换器2、4设定要进行温度调节的物质(比如，空调空气和循环水等)的温度。由此就能够提供高效率、高温度稳定性的温度调节器。
在本实施方式中，虽然分别以单个的结构说明了温度比较部9～阀门开度输出部15的各部，但也可以将这其中的多个在一体的半导体集成电路块内构成。
权利要求
1.一种冷冻循环的控制装置，控制至少具有开度可变的控制阀门而构成的冷冻循环，其中包括检测出该冷冻循环的给定部位温度的温度检测部；设定该冷冻循环的目标温度的目标温度设定部；在根据所述温度检测部检测出的温度和所述目标温度设定部设定的目标温度的比较结果所设定的不调整阀门开度的温度不灵敏区的正侧和负侧、产生修正阀门开度的区域的阀门开度修正区域发生部；根据所述温度检测部检测出的温度和所述目标温度设定部设定的目标温度的输出求取修正量的阀门开度修正量运算部。
2.根据权利要求1所述的冷冻循环的控制装置，其中还具备根据所述温度检测部检测出的温度和所述温度设定部设定的目标温度的比较结果调整阀门开度的阀门开度输出部。
3.根据权利要求1所述的冷冻循环的控制装置，其中还具备根据所述温度检测部检测出的温度和所述温度设定部设定的目标温度的比较结果计算阀门开度的阀门开度运算部；在阀门的动作由打开动作变化到关闭动作的情况下、将即将变化为关闭动作之前的阀门开度作为最大阀门开度的最大阀门开度运算部；在阀门的动作由关闭动作变化到打开动作的情况下，将即将变化为打开动作之前的阀门开度作为最小阀门开度的最小阀门开度运算部；以及根据所述最大阀门开度和所述最小阀门开度求取平均阀门开度的平均阀门开度运算部，将所述平均阀门开度运算部的输出输出到所述阀门开度运算部并维持阀门开度。
4.根据权利要求3所述的冷冻循环的控制装置，其中还具备在所述平均阀门开度运算部的输出产生的情况下、产生温度不灵敏区的温度不灵敏区发生部。
5.一种冷冻循环的控制装置，控制至少具有开度可变的控制阀门而构成的冷冻循环，其中包括检测出该冷冻循环的给定部位温度的温度检测部；设定该冷冻循环的目标温度的目标温度设定部；搜索控制阀门开度的搜索列表运算部；以及在根据所述温度检测部检测出的温度和所述目标温度设定部设定的目标温度的比较结果所决定的阀门开度，进一步反映所述搜索列表运算部的计算结果并调整阀门开度的阀门开度输出部。
6.根据权利要求5所述的冷冻循环的控制装置，其中所述阀门开度输出部在阀门开度为给定值以下的情况下，无视所述搜索列表运算部的计算结果。
7.根据权利要求2或5所述的冷冻循环的控制装置，其中所述阀门开度输出部以如下方式调整阀门开度，即所述温度检测部的检测温度在目标温度以上时，将阀门打开一定量，所述温度检测部的检测温度不足目标温度时，将阀门关闭一定量。
8.根据权利要求5所述的冷冻循环的控制装置，其中所述搜索列表运算部将阀门开度的计算结果脉冲数分解成正整数a和小数点以下数b，将阀门开度决定为(a+b)，将阀门开度(a)的维持时间ΔT(a)和阀门开度(a+1)的维持时间ΔT(a+1)设定为ΔT(a)∶ΔT(a+1)＝(1-b)∶b、并进行搜索列表的运算。
9.一种冷冻循环的控制方法，控制由压缩机、热交换器和阀门等构成的冷冻循环，其中包括检测出该冷冻循环的给定部位温度的步骤；设定该冷冻循环的目标温度的步骤；在根据所述检测出的温度和所述设定的目标温度的比较结果所设定的不调整阀门开度的温度不灵敏区的正侧和负侧、产生修正阀门开度的区域的步骤；以及根据所述检测出的温度和所述设定的目标温度求取阀门开度的修正量的步骤。
10.一种冷冻循环的控制方法，控制由压缩机、热交换器和阀门等构成的冷冻循环，其中包括检测出该冷冻循环的给定部位温度的步骤；设定该冷冻循环的目标温度的步骤；根据所述检测出的温度和所述目标温度设定部设定的目标温度的比较结果调整阀门开度的步骤；以及调整所述阀门开度的步骤完成后、再次搜索阀门开度的步骤。
11.根据权利要求10所述的冷冻循环的控制方法，其中阀门开度在给定值以下时，无视所述阀门开度搜索步骤。
12.根据权利要求10所述的冷冻循环的控制方法，其中在搜索所述阀门开度的步骤中，将阀门开度的计算结果脉冲数分解成正整数a和小数点以下数b，将阀门开度决定为(a+b)，将阀门开度(a)的维持时间ΔT(a)和阀门开度(a+1)的维持时间ΔT(a+1)设定为ΔT(a)∶ΔT(a+1)＝(1-b)∶b、并进行搜索列表的运算。
13.一种温度调节器，具备压缩机、热交换器、阀门和控制装置，其中所述控制装置包括检测出给定部位温度的温度检测部；设定目标温度的目标温度设定部；在根据所述温度检测部检测出的温度和所述目标温度设定部设定的目标温度的比较结果所设定的不调整阀门开度的温度不灵敏区的正侧和负侧、产生修正阀门开度的区域的阀门开度修正区域发生部；以及根据所述温度检测部检测出的温度和所述目标温度设定部设定的目标温度的输出求取修正量的阀门开度修正量运算部。
14.一种温度调节器，具备压缩机、热交换器、阀门和控制装置，其中所述控制装置包括检测出给定部位温度的温度检测部；设定目标温度的目标温度设定部；搜索阀门开度的搜索列表运算部；以及在根据所述温度检测部检测出的温度和所述目标温度设定部设定的目标温度的比较结果所决定的阀门开度，进一步反映所述搜索列表运算部的计算结果并调整阀门开度的阀门开度输出部。
全文摘要
本发明提供一种冷冻循环的控制装置，在温度不灵敏区的上下侧设定阀门开度修正区域，修正阀门开度。或者，搜索阀门开度，在热介质(冷却介质)的脉冲和脉冲之间近似地产生中间流量。通过这样的结构，即使在冷却介质流量低的情况下或者对于阀门开度的每个最小单位(1个脉冲)的冷却介质流量很大的电动膨胀阀门来说，也可以提供高效率、高稳定性的冷冻循环。
文档编号F25B1/00GK1409077SQ0214354
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年9月28日
发明者朔晦诚, 嘉久和孝, 平谷寿士 申请人:松下电器产业株式会社