JP2816007B2

JP2816007B2 - 吸収冷凍機の制御装置

Info

Publication number: JP2816007B2
Application number: JP26251990A
Authority: JP
Inventors: 雅裕古川; 智之村山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH04139362A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、吸収液ポンプを備えた吸収冷凍機の制御装
置に関する。

（ロ）従来の技術例えば特開昭62−84267号公報には、高温発生器の液
面を検出し、吸収器から発生器へ至る溶液流路に設けた
吸収液ポンプの吐出量を制御する制御装置を備えた吸収
冷凍機が開示されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記従来の技術において、急激な負荷変動、冷却水温
度の変動、吸収冷凍機の起動、及び停止のときの吸収液
ポンプの制御の追従性が悪く、例えば高温発生器の液面
高で吸収液ポンプが停止したり、液面低で吸収冷凍機が
異常停止するおそれがあった。

本発明は、吸収冷凍機の起動、停止、或いは急激な負
荷変動に対して発生器の液面を一定に保つ応答性が良い
吸収冷凍機の制御装置を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は上記課題を解決するために、吸収器（５）か
ら高温発生器（１）に至る稀吸収液配管（10）に吸収液
ポンプ（６）を設けた吸収冷凍機において、高温発生器
（１）に設けられた液面検出器（24）と、この液面検出
器（24）が検出した吸収液液面と設定値とを比較してフ
ァジィ論理演算によって吸収液ポンプ（６）に供給され
る電力の周波数を制御するマイコン制御盤（23）を備え
た吸収冷凍機の制御装置を提供するものである。

又、高温発生器（１）の吸収液液面を検出する液面検
出器（24）と、液面検出器（24）が検出した吸収液液面
の設定値からの偏差と吸収液液面の変化率とメンバー・
シップ関数と、ファジィ・ルールとに基づいてファジィ
論理演算によって吸収液ポンプ（６）に供給される電力
の周波数を制御し、吸収液ポンプ（６）の回転数を調節
するマイコン制御盤（23）とを備えた吸収冷凍機の制御
装置を提供するものである。

又、吸収液を加熱して冷媒蒸気を分離する高温発生器
（１）を備えた吸収冷凍機において、高温発生器（１）
の吸収液液面を検出する液面検出器（24）と、この液面
検出器（24）が検出した吸収液液面に基づく値をメンバ
ー・シップ関数に代入してファジィ論理演算を行いこの
演算結果によって上記吸収液液面を一定に保つマイコン
制御盤（23）とを備えた吸収冷凍機の制御装置を提供す
るものである。

（ホ）作用吸収冷凍機の運転時、冷凍負荷又は冷却水温度が変化
して高温発生器（１）の加熱量が変化し、それに伴い、
高温発生器（１）の吸収液液面が変化した場合には、マ
イコン制御盤（23）で吸収液液面と設定値とを比較して
人間の経験に基づいてファジィ論理演算が行われ、吸収
液液面が大幅に変化したときには吸収液ポンプ（６）に
供給される電力の周波数も大幅に変化させ、吸収液ポン
プ（６）の吸収液の吐出量を変化させ、高温発生器
（１）の吸収液液面をほぼ一定に保つことが可能にな
る。

又、吸収液液面の例えば設定値からの偏差及び変化率
とメンバー・シップ関数とファジィ・ルールとによって
ファジィ論理演算が行われ、この演算結果によって例え
ば吸収液ポンプ（６）に供給される電力の周波数が制御
され、人間の経験に基づいて高温発生器（１）へ送られ
る吸収液の量を適切に制御することができ、冷凍負荷、
或いは冷却水入口温度の変化に対して応答性が早く吸収
液液面を一定に保つ制御装置を提供することが可能にな
る。

（ヘ）実施例以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、冷媒に水、吸収剤（溶液）に臭化リチウム
（LiBr）水溶液を使用した二重効用吸収冷凍機を示し、
（１）はバーナー（1B）を備えた高温発生器、（２）は
低温発生器、（３）は凝縮器、（４）は蒸発器、（５）
は吸収器、（６）は吸収液ポンプ、（6A）は吸収液ポン
プ（６）へ所定の周波数の電力を供給するインバータ装
置、（７），（８）はそれぞれ低温熱交換器及び高温熱
交換器、（10）は稀吸収液配管、（11）は中間吸収液配
管、（12）は濃吸収液配管、（13）は冷媒配管、（14）
は冷媒液流下管、（15）は冷媒液循環管であり、それぞ
れは第１図に示したように接続されている。そして、冷
媒循環管（15）の途中に冷媒ポンプ（15P）が設けられ
ている。又、（16）はバーナー（1B）に接続された燃料
供給管であり、この燃料供給管（16）の途中に燃料制御
弁（17）が設けられている。又、（20）は冷水配管であ
り、この冷水配管（20）の途中に蒸発器熱交換器（21）
が設けられている。さらに（22）は冷却水配管である。

（23）は吸収冷凍機のマイコン制御盤、（24）は高温
発生器（１）に設けられた液面検出器であり、この液面
検出器（24）、及び吸収液ポンプ（６）、インバータ装
置（6A）とマイコン制御盤（23）とが接続されている。
そして、マイコン制御盤（23）は高温発生器（１）の吸
収液液位に基づいてファジィ推論を実行するマイクロプ
ロセッサ（25）と吸収液ポンプ（６）の制御装置（26）
とが設けられている。そして、マイクロプロセッサ（2
5）はファジィ推論プロセッサ（演算装置）（27）と制
御ルールの記憶装置（28）とから構成されている。ファ
ジィ推論プロセッサ（27）は吸収液液面の設定値からの
偏差を用いて吸収液ポンプ（26）に供給される電力の周
波数即ち操作量を論理演算し、得た操作量を制御装置
（26）へ出力する。制御装置（26）は上記操作量に基づ
いて吸収液ポンプ（６）に供給される電力の周波数を制
御する。この実施例ではファジィ推論プロセッサ（27）
から周波数を出力させている。又、制御ルールの記憶装
置（28）はファジィ推論プロセッサ（27）で実行される
ファジィ推論演算に必要な制御ルール、及びメンバー・
シップ関数を記憶する。又、（30）は演算装置であり、
演算装置（30）は液面検出器（24）の吸収液液面データ
を入力して設定値からの偏差を演算する。

上記吸収液ポンプ（６）に供給される電力の周波数を
求めるファジィ論理演算は下記の制御ルール、及びメー
バー・シップ関数に基づいて実行される。以下人間の経
験に基づいて記憶装置（28）に記憶された制御ルール
（ファジィ・ルール）について説明する。

R₁:吸収液液面が設定値よりかなり高いならば、即ち
吸収液液面の設定値からの偏差（eT₀）がPB（Positive
Big:正に大）ならば操作量（KQ）、即ち周波数を直ちに
減少（NB）。

R₂:吸収液液面が設定値よりやや高いならば、即ち偏
差（eT₀）がPS（Positive Small:正に小）ならば、周波
数を徐々に減少（NS）。

R₃:吸収液液面が設定値と等しいならば、即ち偏差（e
T₀）がZR（Zero:ゼロ）ならば、周波数をそのままに維
持（DR）。

R₄:吸収液液面が設定値よりやや低いならば、即ち偏
差（eT₀）がNS（Negative Small:負に小）ならば、周波
数を徐々に増加（PS）。

R₅:吸収液液面が設定値よりかなり低いならば、即ち
偏差（eT₀）がNB（Negative Big:負に大）ならば、周波
数を直ちに増加（PB）。

上記R₁〜R₅が制御ルールであり、その制御ルールは第
３図に示したようになる。

又、吸収液液面の設定値からの偏差の大きさを定性的
に評価するためのメンバー・シップ関数、即ち上記偏差
に対するファジィ変数PB,PS,ZR,NS,NBのメンバー・シッ
プ関数を第２図に示すように定義する。

又、定性的に評価された吸収液ポンプ（６）の操作量
を定量的な値に変換するためのメンバー・シップ関数、
即ち吸収液ポンプ（６）に供給される電力の周波数に対
するファジィ変数PB,PS,ZR,NS,NBのメンバー・シップ関
数を第４図に示すように定義する。

そして、第３図に示した制御ルールと、第２図及び第
４図に示したメンバー・シップ関数とを用いてファジィ
推論プロセッサ（27）にてファジィ論理演算が行われ、
吸収液ポンプ（６）の操作量が求められる。

以下、吸収冷凍機の動作について説明する。吸収冷凍
機の運転時、バーナー（1B）が燃焼すると共に、吸収液
ポンプ（６）及び冷媒ポンプ（15P）が運転され、従来
の吸収冷凍機と同様に吸収液及び冷媒が循環する。そし
て、蒸発器（４）で冷媒液が蒸発器熱交換器（21）に散
布され、蒸発器熱交換器（21）で温度が低下した冷水が
負荷へ供給される。

上記のように吸収冷凍機が運転されているときの吸収
液ポンプ（６）に供給される電力の周波数の制御につい
て、説明する。

吸収冷凍機の運転中、冷水出口温度に基づいて燃料制
御弁（17）の開度、即ち、高温発生器（１）の加熱量は
制御される。又、液面検出器（24）が高温発生器（１）
の吸収液液面を検出する。そして、液面データが制御盤
（23）の演算装置（30）へ与えられ、吸収液液面の設定
値からの偏差が算出されてファジィ推論プロセッサ（2
7）に与えられる。ファジィ推論プロセッサ（27）で
は、記憶装置（28）に記憶されている上記吸収液液面の
設定値からの偏差に対するファジィ変数のメンバー・シ
ップ関数を用いて吸収液液面に対するメンバー・シップ
値を算出する。そして、このメンバー・シップ値が上記
制御ルール（R₁〜R₅）の前件部、即ち（R₁）では吸収液
液面が設定値よりかなり高いということを満している割
合をファジィ論理積で算出する。そして、上記制御ルー
ル（R₁〜R₅）ごとの前件部が成立する割合をファジィ変
数（PB,PS,ZR,NS,NB）のメンバー・シップ関数に乗じて
メンバー・シップ関数の修正を行う。

次に、上記修正された制御ルールのメンバー・シップ
関数によって、上記吸収液液面の設定値からの偏差に応
じた吸収液ポンプ（６）の操作量、即ち、吸収液ポンプ
（６）に供給されている電力の周波数の操作量が求めら
れる。

ここで、吸収液液面の偏差が−6mmのときは、メンバ
ー・シップ関数、及び制御ルールによって、第８図に示
したようにファジィ論理演算が行われ、メンバー・シッ
プ値（Ａ）が求められ、このメンバー・シップ値（Ａ）
の重心（ｇ）から吸収液ポンプ（６）へ供給される電力
の周波数の操作量（以下吸収液ポンプの周波数という）
が求められる。そして、吸収液ポンプ（６）の周波数、
この場合は＋4Hzの信号が制御装置（26）へ出力され、
今までの周波数に4Hz加えた周波数信号が制御装置（2
6）からインバータ装置（6A）へ出力される。このた
め、インバータ装置（6A）から吸収液ポンプ（６）に供
給される電力の周波数が増加し、吸収液ポンプ（６）の
回転数が増加して吸収液吐出量が高温発生器（１）の吸
収液液面の上記偏差に応じて増加する。又、吸収液液面
が設定値より高く、偏差がプラスの場合にも、上記の偏
差がマイナスのときと同様にファジィ論理演算が行われ
吸収液ポンプ（６）の周波数が求められる。そして吸収
液ポンプ（６）に供給される電力の周波数が減少し、吸
収液ポンプ（６）の回転数が低下して吸収液吐出量が減
少する。又、冷却水の温度が変化した場合、或いは吸収
冷凍機の起動時などに吸収液液面と設定値との間に偏差
が発生した場合にも上記と同様にファジィ論理演算が行
われる。

上記実施例によれば、吸収液液面の設定値からの偏差
に対応した吸収液ポンプ（６）の周波数の制御について
人間の経験を制御ルール、及びメンバー・シップ関数と
して記憶装置（28）に記憶しておき、ファジィ論理演算
により人間の経験に基づいた吸収液ポンプ（６）の周波
数制御を行うことができ、吸収液ポンプ（６）の回転数
を変化させて吸収液液面の設定値からの偏差に即して高
温発生器（１）への吸収液流量を制御することができ、
この結果、吸収冷凍機の成績係数を向上することができ
る。

以下、吸収液液面の設定値からの偏差と吸収液液面の
変化率とを用いて吸収液ポンプ（６）の周波数をファジ
ィ推論する第２の実施例について、説明する。記憶装置
（28）には上記各メンバー・シップ関数及び制御ルール
の他に、人間の経験に基づいて吸収液液面の変化率（mm
/min）についての制御ルール及びメンバー・シップ関数
が記憶されている。以下、制御ルールのR₁〜R₅について
説明する。

R₁:吸収液液面が急激に上昇ならば、即ち変化率（d
T₀）がPB（正に大）ならば、操作量（KQ）、即ち周波数
を直ちに減少（NB）。

R₂:吸収液液面がゆるやかに上昇ならば、即ち変化率
（dT₀）がPS（正に小）ならば、操作量（KQ）を徐々に
減少（NS）。

R₃:吸収液液面が変化なしの場合、即ち変化率（dT₀）
がZR（ゼロ）ならば、操作量（KQ）も変化なし。

R₄:吸収液液面がゆるやかに低下ならば、即ち変化率
（dT₀）がNS（負に小）ならば、操作量（KQ）を徐々に
増加（PS）。

R:吸収液液面が急激に低下ならば、即ち変化率（d
T₀）がNB（負に大）ならば操作量（KQ）を急激に増加
（PB）。

上記R₁〜R₅の制御ルールは第６図に示したようにな
る。

又、吸収液液面の変化率に対するファジィ変数PB,PS,
ZR,NS,NBのメンバー・シップ関数は第５図に示したもの
である。そして、燃料制御弁（17）の開度に対するファ
ジィ変数PB,PS,ZR,NS,NBのメンバー・シップ関数は第７
図に示したものである。

そして、第６図に示した制御ルールと、第５図、及び
第７図に示したメンバー・シップ関数とを用いてファジ
ィ推論プロセッサ（27）にてファジィ論理演算が行わ
れ、操作量が求められる。

上記のように、吸収液液面の変化率に対する制御ルー
ル及びメンバー・シップ関数、及び吸収液液面の設定値
からの偏差に対する制御ルール及びメンバー・シップ関
数が記憶装置（28）に記憶されている。又、演算装置
（30）は偏差の他に吸収液液面に基づいて変化率（１分
間の吸収液液面の変化）（mm/min）を演算する。そし
て、吸収冷凍機の運転時、上記第１の実施例と同様に吸
収液液面の設定値からの偏差に基づいて制御ルール及び
メンバー・シップ関数によってファジィ推論プロセッサ
（27）にてファジィ論理演算が行われ、上記偏差に応じ
た吸収液ポンプ（６）の周波数量のメンバー・シップ値
が求められる。ここで、偏差が−6mmのときは第１の実
施例と同様にメンバー・シップ値は第８図の（Ａ）であ
る。さらに、吸収液液面の変化率に基づいて第６図に示
した制御ルールと第５図及び第７図に示したメンバー・
シップ関数によってファジィ推論プロセッサ（27）にて
ファジィ論理演算が行われ、上記変化率に応じた吸収液
ポンプ（６）の周波数のメンバー・シップ値が求められ
る、ここで変化率が例えば−8mm/minのときは第９図に
示したようにメンバー・シップ値（Ｂ）が求められる。
そして、ファジィ推論プロセッサ（27）にて上記各周波
数（操作量）のメンバー・シップ値（Ａ）（Ｂ）の論理
和が求められ、この論理和の重心から周波数が求めら
れ、制御装置（26）へ出力される。制御装置（26）から
は上記の周波数を今までの周波数に加えた周波数信号が
出力され、吸収液ポンプ（６）に供給される電力の周波
数は最適に保たれる。

上記第２の実施例によれば、吸収液液面の設定値から
の偏差及び変化率に対応した吸収液ポンプ（６）の制御
についての人間の経験を制御ルール及びメンバー・シッ
プ関数として記憶装置（28）に記憶しておき、ファジィ
推論によって人間の経験に基づいた吸収液ポンプ（６）
の周波数を求めることができ、負荷の急激な変化で、吸
収液液面が変化した場合に、吸収液ポンプ（６）に供給
される電力の周波数が人間の経験に基づいて制御され、
吸収器（５）から高温発生器（１）は流れる吸収液の量
を最適に保つことができ、吸収液液面をほぼ一定に保つ
ことができる。

又、吸収液ポンプ（６）に供給される電力の周波数を
PID制御した場合と比較して吸収液液面の変化に対する
応答性が早く、吸収液液面が変化した場合にも、吸収液
液面を設定値に短時間で安定させることができる。

さらに、吸収液液面が低下して高温発生器（１）の液
面低（安全のために吸収冷凍機の運転を停止する液位）
に近くなると、吸収液ポンプ（６）に供給される電力の
周波数が、大幅に増加するため、上記の液面低が発生
し、吸収冷凍機が運転停止することを回避することがで
きる。

尚、吸収液液面の設定値からの偏差、及び吸収液液面
の変化率に関する制御ルール、及びメンバー・シップ関
数は上記実施例に限定されるものではなく、吸収冷凍機
の冷凍能力、吸収液ポンプ（６）の能力などに応じて決
められる。

又、上記実施例において、ファジィ論理演算を行って
吸収液ポンプに供給される電力の周波数を制御したが、
吸収液液面と吸収液ポンプの回転数との間に制御ルール
を構成して、又、吸収液ポンプの回転数のメンバー・シ
ップ関数を作り、ファジィ論理演算の演算結果により吸
収液ポンプの回転数を制御した場合も上記実施例と同様
の作用効果を得ることができる。又、吸収器から発生器
に至る吸収液管路に制御弁を設け、吸収液液面と制御弁
の開度との間に制御ルールを構成し、又、制御弁の開度
のメンバー・シップ関数を作り、ファジィ論理演算の演
算結果により制御弁の開度を制御した場合にも、同様の
作用効果を得ることができる。

（ト）発明の効果本発明は以上のように構成された吸収冷凍機の制御装
置であり、発生器に設けられた液面検出器と、この液面
検出器からの信号を入力して検出液面と設定値とを比較
してファジィ論理演算によって吸収液ポンプの周波数制
御を行う機構とを備えているので、吸収液液面と設定値
との偏差に対する周波数に関する人間の経験に基づいて
吸収液ポンプに供給される電力の周波数を制御すること
ができ、この結果、吸収液液面の設定値からの偏差に即
した吸収液ポンプの制御を行うことができる。

又、液面検出器と、この液面検出器が検出した吸収液
液面の設定値からの偏差と吸収液液面の変化率とメンバ
ー・シップ関数とファジィ・ルールとに基づいてファジ
ィ論理演算によって吸収液ポンプの回転数を制御する機
構を備えているので、負荷の変化或いは冷却水温度の変
化により、吸収液液面が変化した場合に、人間の経験に
基づいて吸収液ポンプの回転数を制御することができ、
この結果、吸収液液面をほぼ一定に保つことができる。

さらに、液面検出器と、この液面検出器が検出した吸
収液液面に基づく値をメンバー・シップ関数に代入して
ファジィ論理演算を行いこの演算結果によって吸収液液
面を一定に保つ機構を備えているので、負荷の変化など
によって吸収液液面が変化したとき、フィジィ論理演算
を行い発生器へ送られる吸収液の量を人間の経験に基づ
いて制御し、吸収液液面を一定に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す吸収冷凍機の回路構成
図、第２図は吸収液液面の設定値からの偏差に対するフ
ァジィ変数のメンバー・シップ関数を定義する図、第３
図は同じく偏差と操作量との間の制御ルールを示す図、
第４図は吸収液ポンプの周波数に対するファジィ変数の
メンバー・シップ関数を定義する図、第５図は吸収液液
面の変化率に対するファジィ変数のメンバー・シップ関
数を定義する図、第６図は同じく変化率と操作量との間
の制御ルールを示す図、第７図は吸収液ポンプの周波数
に対するファジィ変数のメンバー・シップ関数を定義す
る図、第８図は偏差が−6mmのときのファジィ論理演算
の説明図、第９図は変化率が−8mm/minのときのファジ
ィ論理演算の説明図である。（１）……高温発生器、（５）……吸収器、（６）……
吸収液ポンプ、（23）……マイコン制御盤、（24）……
液面検出器。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 15/00 306

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収器から発生器に至る吸収液管路に吸収
液ポンプを設けた吸収冷凍機の制御装置において、発生
器に設けられた液面検出器と、この液面検出器が検出し
た吸収液液面と設定値とを比較してファジィ論理演算に
よって吸収液ポンプの周波数制御を行う機構とを備えた
ことを特徴とする吸収冷凍機の制御装置。
【請求項２】吸収器から発生器へ至る吸収液管路に吸収
液ポンプを設けた吸収冷凍機の制御装置において、発生
器の吸収液液面を検出する液面検出器と、この液面検出
器が検出した吸収液液面の設定値からの偏差と吸収液液
面の変化率とメンバー・シップ関数とファジィ・ルール
とに基づいてファジィ論理演算によって吸収液ポンプの
回転数を制御する機構とを備えたことを特徴とする吸収
冷凍機の制御装置。
【請求項３】吸収液を加熱して冷媒蒸気を分離する発生
器を備えた吸収冷凍機の制御装置において、発生器の吸
収液液面を検出する液面検出器と、この液面検出器が検
出した吸収液液面に基づく値をメンバー・シップ関数に
代入してファジィ論理演算を行いこの演算結果によって
発生器の吸収液液面を一定に保つ機構とを備えたことを
特徴とする吸収冷凍機の制御装置。