JPH0436558A - 吸収冷凍機の制御方法及び吸収冷凍機の制御装置 - 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】 （イ〉産業上の利用分野 本発明は吸収冷凍機（吸収冷温水機を含む）に関し、特
に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５８−１６０７７８号公報には、冷水出口
温度を検出して再生器への加熱量を制御し、かつ、再生
器内の吸収液レベルを検出して吸収器から再生器へ流れ
る稀吸収液の量を制御すると共に、冷水入口温度を検出
してこの温度に対する再生器の加熱量、或いは再生器へ
流れる稀吸収液の量のうちいずれか一方の適正値を求め
、この値により加熱量或いは稀吸収液の量のうちいずれ
か一方を制御する吸収冷凍機制御装置が開示されている
。

（八）発明が解決しようとする課題 上記従来の技術において、冷水出口温度を検出して再生
器の加熱量の制御を行う比例制御、或いはＰＩＤ制御が
一般的であった。

又、吸収冷凍機では冷水出口温度と冷凍能力（冷凍容量
）との関係は一般に第１０図に示したようになる。そし
て、第１０図から明らかなように、冷水出口温度が設定
値より高い場合には、冷水出口温度の上昇に伴い冷凍能
力は緩やかに増加し、設定値より低い場合には、冷水出
口温度の低下に伴い冷凍能力は急激に減少する。

しかしながら、上記従来のＰＩＤ制御、又は比例制御で
は、冷水出口温度が設定値より高い場合も低い場合も、
冷水出口温度の設定値からの偏差に対する燃料制御弁の
操作量（開度）がリニアであるため、燃料制御弁の操作
量が同様に制御される。そして、例えば設定値よりも高
い側と同様に設定値より低い側も制御した場合（第１０
図に一点鎖線で示した。）には冷水出口温度が設定値よ
り低くなった場合に冷水出口温度の低下に対して操作量
が遅れ、冷水出口温度が大幅に低下する下方行き過ぎが
発生するおそれがあった。又、設定値よりも低い側と同
様に設定値より高い側も制御した場合（第１０図に二点
鎖線で示した。）には冷水出口温度が設定値より高くな
った場合に、冷水出口温度の上昇に対して操作量が速す
ぎることになり、冷水出口温度が大幅に低下して下方行
き過ぎが発生するおそれがあった。

又、吸収冷凍機の制御にファジィ推論を採用するときに
、冷水出口温度の設定値からの偏差をｅＴＯとし、高温
発生器の燃料制御弁、或いは蒸気制御弁の操作量をＫＱ
とした場合、従来のファジィ制御では上記偏差（ｅＩｏ
　）のメンバー・シップ関数は第４１５０で表され、上
記操作量（ＫＱ）のメンバー・シップ関数は第、６図で
表される。又、偏差（ｅＴｏ）に対する操作量（ＫＱ）
のファジィ・ルールは第３図で表される。上記のように
各メンバー・シップ関数及びファジィ・ルールを定めた
場合、偏差の正側と負側とでメンバー・シップ関数及び
ファジィ・ルールが対称であるため、上記のＰＩＤ制御
、又は比例制御のときき同様に冷水出口温度に下方行き
過ぎが発生するおそれがある。ここで、第３図、第４図
及び第６図でＰ　Ｂ　（Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　Ｂｉｇ　）
は正に大、Ｐ　Ｍ　（Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　Ｍｅｄｉｕｍ
　）は正に中、ＰＳ　（Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　Ｓｍａｌｌ
　）は正に小、ＺＲはゼロ、ＮＳ　（Ｎｅｇａｔｉｖｅ
　Ｓｍａｌｌ　）は負に小、Ｎ　Ｍ　（Ｎｅｇａｔｉｖ
ｅＭｅｄｉｕｍ　）は負に中、Ｎ　Ｂ　（Ｎｅｇａｔｉ
ｖｅ　Ｂｉｇ　）は負に大のことである。

本発明は負荷が変動した場合の冷水出口温度の下方行き
過ぎ量を防止し、負荷変動に対する冷水出口温度の安定
性を向上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、蒸発器（４）、吸
収器（５）、高温発生器（１）、凝縮器（３）などを接
続して冷凍サイクルを形成し、高温発生器（１）の加熱
量を外的条件によって制御する吸収冷凍機の制御装置に
おいて、外的条件に冷水出口温度の設定値からの偏差を
用い、この偏差と高温発生器（１）の加熱量との間にメ
ンバー・シップ関数及ヒファジィφルールを定め、この
ファジィ・ルール及びメンバー・シップ関数に基づいて
ファジィ推論して高温発生器（１）の加熱量を制御し、
冷水出口温度が設定値より高い場合には上記加熱量は緩
やかに変化させ、冷水出口温度が設定値より低い場合に
は上記加熱量を急速に変化きせる吸収冷凍機の制御装置
を提供するものである。

又、冷水出口温度の設定値からの偏差と高温発生器（１
）の加熱量制御弁（１７）の操作量との間にメンバー・
シップ関数又はファジィ・ルールを定め、冷水出口温度
が設定値より高い場合には操作量を緩やかに変化させ、
冷水出口温度が設定値より低い場合には操作量を急速に
変化させるようにメンバー・シップ関数又はファジィ・
ルールを構成し、このメンバー・シップ関数又はファジ
ィ・ルールに基づし、）てファジィ推論して高温発生器
（１）の加熱量制御弁（１７）を制御する吸収冷凍機の
制御装置を提供するものである。

さらに、冷水出口温度の設定値からの偏差に対する高温
発生器（１）の加熱量を冷水出口温度が設定値より高い
ときには緩やかに変化させ、設定値より低いときには急
速に変化させるように定めたメンバー・シップ関数及び
ファジィ・ルールを記憶する記憶装置（２８）と、冷水
出口温度と記憶装置（２８）のメンバー・シップ関数及
びファジィ・ルールとに基づいてファジィ推論して加熱
量制御弁（１７）の操作量を演算するファジィ推論プロ
セッサ（２７）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。

（ネ）作用 吸収冷凍機の運転時、冷水出口温度とメンバー・シップ
関数とファジィ・ルールとに基づいてファジィ推論が行
われ、冷水出口温度が設定値より高い場合には高温発生
器（１）の加熱量が緩やかに変化し、冷水出口温度が設
定値より低い場合には高温発生器（１）の加熱量が急速
に変化し、加熱量を吸収冷凍機の特性に合せて制御する
ことができ、冷水出口温度を安定させることが可能にな
る。

又、吸収冷凍機の運転時、冷水出口温度とメンバー・シ
ップ関数とファジィ・ルールとに基づいてファジィ推論
が行われ、加熱量制御弁（１７）の操作量が調節され、
冷水出口温度が設定値より高い場合には加熱量制御弁（
１７）の操作量が緩やかに変化し、冷水出口温度が設定
値より低い場合には加熱量制御弁（１７）の操作量が急
速に変化し、高温発生器（１）の加熱量を吸収冷凍機の
特性に合せて制御することができ、冷水出口温度を安定
きせることが可能になる。

又、冷水出口温度と記憶装置（２８）に記憶きれたメン
バー・シップ関数及びファジィ・ルールとに基ツいてフ
ァジィ推論プロセッサ（２８）でファジィ推論が行われ
高温発生器（１）の燃料制御弁（１７）の操作量が求め
られ、高温発生器（１）の加熱量を吸収冷凍機の特性に
合せて制御することができ、冷水出口温度を安定、させ
ることが可能になる。

（へ）実施例 以下、本発明の第１の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（Ｌ
ｉａｒ　）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（ＩＢ）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、（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
液循環管（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（ＩＢ）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（加熱量制御弁”）　（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。きらに（２２）は冷却水配管である。

（２３）は制御盤、（２４）は冷水配管（２０）に設け
られた冷水出口温度検出器であり、この冷水出口温度検
出器（２４）、及び燃料制御弁（１７）が制御盤（２３
）に接続されている。そして、制御盤（２３）にはマイ
クロプロセッサ（２５）及び燃料制御弁（１７）の制御
装置（２６）が設けられている。そして、マイクロプロ
セッサ（２５）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
きれている。ファジィ推論プロセッサ〈２７〉は冷水出
口温度の設定値からの偏差を用いて燃料制御弁（１７）
への操作量を論理演算し、得た操作量を制御装！（２６
）へ出力する。制御装置（２６）は上記操作量に基づい
て燃料制御弁（１７）の開度を制御する。この実施例で
はファジィ推論プロセッサ（２７）から燃料制御弁（１
７）の開度を出力させている。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
れるファジィ論理演算に必要な制御ルール（ファジィや
ルール）及びメンバー・シップ関数を記憶する記憶装置
である。又、（３０）は演算装置であり、４の演算装置
は冷水出口温度検出器（２４）の温度データに基づいて
冷水出口温度の設定値からの偏差を演算する。

上記燃料制御弁（１７）の開度を求めるファジィ論理演
算は制御ルール及びメンバー・シップ関数に基づいて行
われる。そして、上記制御ルールについては、人間の経
験に基づいて冷水出口温度の設定値からの偏差（ｅＴｏ
　）と燃料制御弁（１７）の操作量（開度）　（ＫＱ）
との間に第２図に示したような制御ルールを定め、この
制御ルールが記憶装置（２８）に記憶きれている。第２
図においてＰ　Ｍ　（ＰｏｓｉｔｉｖｅＭｅｄｉｕｍ　
）は正に中、Ｎ　Ｍ　（Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｍｅｄｉｕ
ｍ　）は負に中のことである。第２図から偏差がＰＢ（
正に犬）のとき操作量をＰＢにせずＰＭ（正に中）にし
て操作量を抑えている。又、偏差がＮＳ（負ニ／Ｊ１）
のとき、操作量をＮＳにせずＮＭ（Ａに中）にして操作
量を増やしている。

又、冷水出口温度の設定値からの偏差を定性的に評価す
るためのメンバー・シップ関数、即ちファジィ変数ＰＢ
、ＰＳ、ＺＲ，ＮＳ、ＮＢ（７）メンバー・シップ関数
は第４図に示したものである。

又、定性的に評価きれた燃料制御弁（１７）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、燃料制御弁（１７）の開度に対するファジィ変数Ｆ
Ｂ、ＰＭ、ＰＳ、ＺＲ，ＮＳ、ＮＭ。

ＮＢのメンバー・シップ関数は第６図に示したものであ
る。

そして、上記の制御ルールと各メンバー・シップ関数と
冷水出口温度の設定値からの偏差とに基づいてファジィ
論理演算がファジィ推論プロセッサ（２７）にて行われ
、燃料制御弁（１７〉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（ＩＢ）が燃焼すると共に、吸収液
ポンプ（６）及び冷媒ポンプ（１５Ｆ＞が運転きれ、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、温度が低下した冷水が蒸発器（４）から
負荷へ供給される。

吸収冷凍機の運転時、例えば冷水出口温度が設定値より
低い場合には、燃料制御弁（１７）の操作量（ＫＱ）を
決定するファジィ推論の段階で第２図に示した制御ルー
ルによって、偏差が小びくでも操作量が大きくなり、フ
ァジィ推論プロセッサ（２７）は制御装置（２６）へ大
きい操作量の信号を出力する。

ここで、偏差が例えば−１，５°Ｃの場合には第７図に
一点鎖線で示したようにファジィ推論を行い、操作量に
対するメンバー・シップ値（Ａ）が求められる。そして
、このメンバー・シップ値（Ａ）の重心（Ｇ、）から燃
料制御弁（１７）の操作量が決まる。そして、冷水出口
温度が設定値より僅かに低下した場合にも、操作量のメ
ンバー・シップ値はファジィ変数ＺＲ，ＮＭによって決
まり、燃料制御弁（１７）の操作量は冷水出口温度の低
下に伴い急速に減少する。このため、燃料制御弁（１７
）の開度は冷凍負荷の変化に応じて急速に変化する。又
、冷水出口温度が設定値より高い場合にはファジィ推論
の段階で第２図に示した制御ルールによって、偏差が大
きくても操作量が小さくなり、ファジィ推論プロセッサ
（２７）は制御装置（２６）へ小さい操作量の信号を出
力する。ここで偏差が例えば１．４℃の場合には第７図
に二点鎖線で示したようにファジィ推論を行い、操作量
に対するメンバー・シップ値（Ｂ）が求められる。そし
て、このメンバー・シップ値の重心（Ｇ８）から燃料制
御弁（１７）の操作量が決まる。そして、冷水出口温度
が大幅に低下した場合にも操作量のメンバー・シップ値
はファジィ変数ＰＭ、ＰＳによって決まり、燃料制御弁
（１７〉の操作量は冷水出口温度の上昇に伴い緩やかに
上昇する。このため、燃料制御弁（１７）の開度は冷凍
負荷の変化に応じて緩やかに変化する。

上記第１の実施例によれば、冷水出口温度の設定値から
の偏差に対する燃料制御弁（１７）の操作量の制御ルー
ルを第２図に示したように設定し、冷水出口温度が設定
値より大幅に高いとき、即ち偏差がＰＢ（正に大）のと
き、操作量をＰＭ（正に中）とし、冷水出口温度が設定
値より少し低いとき、即ち偏差がＮＳ（負に小）のとき
、操作量をＮＭ（負に中）としたので、ファジィ推論に
よる燃料制御弁（１７）の操作量を冷水出口温度が設定
値より高い場合には緩やかに変化させ、低い場合には急
速に変化させ、吸収冷凍機の特性に合せて高温発生器（
１）の加熱量を調節することができ、冷水出口温度の下
方行き過ぎを回避して、負荷変動が発生した場合にも、
冷水を安定して供給することができる。

以下、冷水出口温度の設定値からの偏差が正のときと負
のときとでメンバー・シップ値に差を設けた本発明の第
２の実施例について説明する。記憶装置（２８）には、
第５図に示した冷水出口温度の設定値からの偏差に対す
るファジィ変数ＦＢ、ＰＳ、ＺＲ，ＮＳ、ＮＢのメンバ
ー・シップ関数が記憶されている。又、記憶装置には、
第６図に示した燃料制御弁（１７）の操作量（開度）に
対する７７シイ変数ＰＢ、ＰＭ、ＰＳ、ＺＲ，ＮＳ、Ｎ
Ｍ、ＮＢのメンバー・シップ関数と、第３図に示した制
御ルールとが記憶されている。第５図から明らかなよう
に冷水出口温度が設定値より高い場合、即ち設定値から
の偏差が正の場合と、冷水出口温度が設定値より低い場
合、即ち偏差が負の場合とで、メンバー・シップ関数の
ラベル決定の段階で差を設けている。そして、上記偏差
が例えば−０，８℃のときには、第８図に示したように
ファジィ推論が行われ、燃料制御弁（１７）の操作量に
対するメンバー・シップ値（Ｃ）が求められる。

そして、このメンバー・シップ値（Ｃ）の重心（Ｇ、）
から操作量が決まる。そして、冷水出口温度が設定値よ
り低下した場合には、操作量が急速に減少する。このた
め、冷凍負荷の変化に応じて燃料制御弁（１７）の開度
は急速に変化する。又、上記偏差が例えば０．８℃のと
きには第９図に示したようにファジィ推論が行われ、燃
料制御弁（１７）の操作量に対するメンバー・シップ値
（Ｄ＞が求められる。そしてこのメンバー・シップ値（
Ｄ）の重心（Ｇ４）から操作量が決まる。そして、冷水
出口温度が設定値より上昇した場合には操作量が緩やか
に増加する。このため、冷凍負荷の変化に応じ℃燃料制
御弁（１７）の開度は緩やかに変化する。

上記第２の実施例によれば、ラベル決定の段階で差を設
けており、偏差が正の場合、偏差が大きくても偏差の絶
対値の評価が小さく、偏差が負の場合、偏差が小きくで
も偏差の絶対値の評価が大きい、このため、ファジィ論
理演算後の燃料制御弁（１７）の操作量は冷水出口温度
が設定値より高い場合は緩やかに変化し、設定値より低
い場合は急速に変化する。これにより、冷水出口温度の
上昇、低下に対して吸収冷凍機の特性に合せて高温発生
器（１〉の加熱量を調節することができ、冷水出口温度
の下方行き過ぎを回避して冷水を安定して供給すること
ができる。

又、上記各実施例においてバーナー（ＩＢ）を備えた高
温発生器（１）を有した吸収冷凍機について説明したが
、加熱源に高温蒸気を使用する高温発生器を備え、蒸気
供給管に設けられた蒸気制御弁の開度を調節して高温発
生器への蒸気供給量を制御する吸収冷凍機においても、
上記実施例の燃料制御弁と同様に蒸気制御弁の開度をフ
ァジィ推論によりｉＷ節することによって同様の作用効
果を得ることができる。又、吸収冷凍機においても冷水
の供給時に燃料制御弁を上記実施例のようにファジィ推
論に基づいて制御することによって同様の作用効果を得
ることができる。啓らに、第２図に示した制御ルールと
第５図及び第６図に示したメンバーΦシップ関数とに基
づいてファジィ推論を行い燃料制御弁（１７）の操作量
を求めた場合には一層、冷水出口温度を安定きせること
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、冷水出口温度の設定値からの偏差を用い、この
偏差と発生器の加熱量との間にメンバー・シップ関数及
びファジィ・ルールを定め、このファジィ・ルール及び
メンバー・シップ関数に基づいてファジィ推論して冷水
出口温度が設定値より高い場合に発生器の加熱量を緩や
かに変化させ、設定値より低い場合には発生器の加熱量
を急速に変化きせるので、冷水出口温度が設定値より低
くなった場合或いは設定値より高くなった場合に冷水出
口温度の下方行き過ぎを防止でき、冷水出口温度を安定
きせることができる。

又、冷水出口温度と発生器の加熱量制御弁の操作量との
間のメンバー・シップ関数、又はファジィ・ルールを冷
水出口温度が設定値より低い場合には操作量を急速に変
化させ、設定値より高い場合には緩やかに変化させるよ
うに構成し、ファジィ推論して加熱量制御弁を制御する
ので、冷水出口温度が設定値より高くなった場合、或い
は低くなった場合に、加熱量制御弁の開度を最適に制御
して冷水出口温度の低方行き過ぎを防止して、冷水出口
温度を安定きせることができる。

啓らに、冷水出口温度が設定値より高い場合には発生器
の加熱量を緩やかに変化させ、低い場合には上記加熱量
を急速に変化させるように定めたメンバー・シップ関数
及びファジィ・ルールを記憶装置に記憶し、上記メンバ
ー・シップ関数及びファジィ・ルールに基づいてファジ
ィ推論して加熱量制御弁の操作量を演算装置で求めるの
で、操作量を吸収冷凍機の特性に合せて調節することが
でき、この結果、冷水出口温度を安定させることができ
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図及び第３図は設定値からの偏差に対するファ
ジィ・ルールの説明図、第４図ないし第６図はメンバー
・シップ関数の説明図、第７図ないし第９図はファジィ
推論の説明図、第１０図は冷水出口温度と冷凍容量（冷
凍能力）との関係図である。 （１）・・・高温発生器、　（３）・・・凝縮器、　（
４）・・・蒸発器、　（５〉・・・吸収器、　（１７）
・・・燃料制御弁（加熱量制御弁）、　（２７）・・・
ファジィ推論プロセッサ、　（２８）・・・記憶装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器などを接続して冷
   凍サイクルを形成し、発生器の加熱量を外的条件によっ
   て制御する吸収冷凍機の制御装置において、上記外的条
   件に冷水出口温度の設定値からの偏差を用い、この偏差
   と発生器の加熱量との間にメンバー・シップ関数及びフ
   ァジィ・ルールを定め、このファジィ・ルール及びメン
   バー・シップ関数に基づいてファジィ推論して発生器の
   加熱量を制御し、冷水出口温度が設定値より高い場合に
   は上記加熱量を緩やかに変化させ、冷水出口温度が設定
   値より低い場合には上記加熱量を急速に変化させること
   を特徴とする吸収冷凍機の制御装置。 ２、蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器などを接続して冷
   凍サイクルを形成し、発生器の加熱量制御弁を外的条件
   によって制御する吸収冷凍機の制御装置において、上記
   外的条件に冷水出口温度の設定値からの偏差を用い、こ
   の偏差と発生器の加熱量制御弁の操作量との間にメンバ
   ー・シップ関数を定め、冷水出口温度が設定値より高い
   場合には上記操作量を緩やかに変化させ、冷水出口温度
   が設定値より低い場合には上記操作量を急速に変化させ
   るように上記メンバー・シップ関数を構成し、このメン
   バー・シップ関数に基づいてファジィ推論して発生器の
   加熱量制御弁を制御することを特徴とする吸収冷凍機の
   制御装置。 ３、蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器などを接続して冷
   凍サイクルを形成し、発生器の加熱量制御弁を外的条件
   によって制御する吸収冷凍機の制御装置において、上記
   外的条件に冷水出口温度の設定値からの偏差を用い、こ
   の偏差と加熱量制御弁の操作量との間にファジィ・ルー
   ルを定め、冷水出口温度が設定値より高い場合には上記
   加熱量を緩やかに変化させ、冷水出口温度が設定値より
   低い場合には上記加熱量を急速に変化させるように上記
   ファジィ・ルールを構成し、このファジィ・ルールに基
   づいてファジィ推論して加熱量制御弁を制御することを
   特徴とする吸収冷凍機の制御装置。 ４、蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器などを接続して冷
   凍サイクルを形成し、発生器の加熱量制御弁を外的条件
   によって制御する吸収冷凍機の制御装置において、上記
   外的条件に冷水出口温度の設定値からの偏差を用い、こ
   の偏差に対する発生器の加熱量を冷水出口温度が設定値
   より高い場合には緩やかに変化させ低い場合には急速に
   変化させるように構成したメンバー・シップ関数及びフ
   ァジィ・ルールを記憶する記憶装置と、冷水出口温度と
   上記記憶装置のメンバー・シップ関数及びファジィ・ル
   ールとに基づいてファジィ推論して加熱量制御弁の操作
   量を演算する演算装置とを備えたことを特徴とする吸収
   冷凍機の制御装置。