冷凍サイクル開発・評価システム

Author(s):
日立レフテクノ株式会社 冷機システム本部 設計部 - 久保 誠司氏

Industry:
Electromechanics/ Electrotechnics

Products:
LabVIEW, SCXI

The Challenge:
1)温度評価用PID制御を導入したシステム化 2)冷凍サイクルのリアルタイム表示

The Solution:
冷却対象から、現在温度をSCXI（高性能信号調節）で測定し、その温度データをもとにLabVIEW上でPIDの計算を実行、これをさらにSCXIからインバータ評価装置「hi-RT INVERTER」へフィードバックし、そしてこの評価装置がDCコンプレッサに向けて回転数制御を行なう。

概要
エアコン、冷蔵庫、冷凍機製品を手掛ける日立アプライアンスの関連会社である日立レフテクノでは、これら冷却製品に必要な部品、および、冷凍・空調応用製品（冷却ユニット､小形冷凍機、冷水機等）の開発・製造を行っている。冷凍・空調応用製品は、具体的に、医療機器で使用する試薬や、農産物、スーパーのショーケースに並ぶ食料品などを冷やす目的で使用されている。
冷熱応用製品の開発においては、今日の省エネ、温暖化防止の影響を受け、冷凍サイクルに使用されるコンプレッサ（圧縮機）のインバータ化が進んでいる。日立レフテクノでは、こうしたインバータ化に伴う冷凍サイクル技術を様々な分野のお客様の商品と組み合わせ、新商品の開発支援を行っている。

背景
冷凍サイクルのインバータ化を行う上で必要となるのがインバータ装置であるが、ＤＣコンプレッサと装置側制御との調整が製品の効率を左右する重要なポイントとなる。そこで開発されたのが汎用的に調整が可能であるインバ－タ評価装置「hi-RT　INVERTER」である。
しかし、ハードウェア製品のみの提供では、最終的にお客様が使用する上で温度制御のシステムが別途必要になることが多く、予め温度制御機能をシステムに組込むことができる方法が必要とされていた。
また一般的に、冷凍サイクルを評価する場合は、各部の温度や圧力等を実測しモリエル線図上にプロットすることで評価している。しかし、インバータ化を行った場合、回転数の変動に伴い各部の温度及び圧力が常に変動するためリアルタイムにモリエル線図に表示できることが必要とされていた。

課題
1) 温度評価用PID制御を導入したシステム化
2) 冷凍サイクルのリアルタイム表示

ソリューション
1) 温度評価用PID制御を導入したシステム化
冷却対象から、現在温度をSCXI（高性能信号調節）で測定し、その温度データをもとにLabVIEW上でPIDの計算を実行、これをさらにSCXIからインバータ評価装置「hi-RT INVERTER」へフィードバックし、そしてこの評価装置がDCコンプレッサに向けて回転数制御を行なう。こ
れにより、冷却対象内の温度制御するシステムの構築が実現した。

2) 冷凍サイクルのリアルタイム表示
従来は、設計した冷凍サイクルのモリエル線図を描き、これに実測した温度及び圧力等をプロットし比較評価していたが、SCXIとLabVIEWを使用することで、データ取得後、リアルタイムで計算し、表示させるという冷凍サイクル評価が可能になった。またこのようにビジュアル化することにより、入門者でも冷凍サイクルの運転状態を容易に把握することができるようになった。

まとめ
LabVIEWを用いてリアルタイムでモリエル線図の表示を可能にしたことで、冷凍サイクルの設計上必要なパラメータをリアルタイムに変更しながら調整することができ、最適点が迅速に見つけられるようになった。これにより、冷凍サイクルを評価する上での効率を上げることができる。
今後は冷凍サイクルの表示だけでなく、制御の開発から、冷凍サイクルの自動評価、さらには一連の冷凍サイクルシステムをLabVIEWで検討を行いマイコンに展開するところまで統一のプラットフォームで実現することを目指す。

製品写真2

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日立レフテクノ株式会社 冷機システム本部 設計部
久保 誠司氏

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