JP2008180458A

JP2008180458A - 冷媒流量制御装置

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Publication number: JP2008180458A
Application number: JP2007015049A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Asada; 浅田　　規; Shinichi Nakayama; 伸一中山; Yuji Suzuki; 祐司鈴木; Haruhiko Sudo; 晴彦須藤
Original assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP5098343B2

Abstract

【課題】冷却効率を向上するとともに、圧縮機の破損を防止することができる冷媒流量制御装置を提供する。
【解決手段】冷媒流量制御装置は、開度に応じて蒸発器１２に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁１３と、蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の冷媒温度センサ２１および他方の冷媒温度センサ２０と、それら温度センサの検出結果に応じて電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段３０とを備えている。上記他方の温度センサは、一方の温度センサに比して入口部に近接するものである。さらに、上記弁開度調節手段は、他方の温度センサによって検出した第１温度から、一方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が予め設定した設定温度差以下になった場合に、温度差が、設定温度差よりも大きい目標温度差となるように電子膨張弁の開度を絞るものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を変更する電子膨張弁と、蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、それら温度センサの検出結果に応じて電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段とを備える冷媒流量制御装置に関するものである。

例えば、商品を冷却した状態で陳列販売するショーケースにおいては、収容庫の内部に蒸発器が設けられ、かつ収容庫の外部に圧縮機、凝縮器、および電子膨張弁が設けられており、これら蒸発器、圧縮機、凝縮器および電子膨張弁に冷媒を循環供給することによって冷凍サイクルを構成し、収容庫の内部を所定の温度状態に維持するようにしている。

この種の冷凍サイクルにおいては、例えば蒸発器における冷媒の出口部に一方の冷媒温度センサ（温度センサ）を設置し、かつ蒸発器における冷媒の入口部に他方の冷媒温度センサ（温度センサ）を設置して、それらの冷媒温度センサの検知結果に応じて蒸発器に流入する冷媒量を制御することにより冷却効率の向上を図るようにしている。具体的には、一方の冷媒温度センサによって検出した第１温度から、他方の冷媒温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が予め設定した目標温度差である５[Ｋ]となるよう電子膨張弁の開度を調節するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−１９７７７６号公報

ところで、上記のような冷凍サイクルにおいて、例えば２つの冷媒温度センサの温度差が０[Ｋ]以下となった状態が維持されると、蒸発器の出口部から液体の冷媒と気体の冷媒とが混合したものが吐出されて圧縮機に入る、いわゆる液バックとよばれる現象が発生する。この液バックという現象が発生すると圧縮機を破損させる虞があった。

そこで、本発明は、冷却効率を向上するとともに、圧縮機の破損を防止することができる冷媒流量制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁と、前記蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、前記入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、それらの温度センサの検出結果に応じて前記電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段とを備える冷媒流量制御装置であって、前記他方の温度センサは、前記一方の温度センサに比して前記入口部に近接するものであり、かつ前記弁開度調節手段は、前記一方の温度センサによって検出した第１温度から、前記他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合に、前記温度差が前記設定温度差よりも大きい目標温度差となるよう前記電子膨張弁の開度を絞ることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る発明は、開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁と、前記蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、前記入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、それらの温度センサの検出結果に応じて前記電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段とを備える冷媒流量制御装置であって、前記他方の温度センサは、前記一方の温度センサに比して前記入口部に近接するものであり、かつ前記弁開度調節手段は、前記一方の温度センサによって検出した第１温度から、前記他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合に、前記温度差が前記設定温度差になったときの前記電子膨張弁の開度より予め設定した大きさだけ前記電子膨張弁の開度を絞ることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る発明は、開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁と、前記蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、前記入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、それら温度センサの検出結果に応じて前記電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段とを備える冷媒流量制御装置であって、前記他方の温度センサは、前記一方の温度センサに比して前記入口部に近接するものであり、かつ前記弁開度調節手段は、前記一方の温度センサによって検出した第１温度から、前記他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合、前記設定温度差になったときより前記電子膨張弁の開度を絞った状態を、前記温度差が前記設定温度差よりも大きい目標温度差になるまで維持し、その後、前記温度差が目標温度差を上回った場合、前記温度差が前記目標温度差になるよう前記電子膨張弁の開度を拡げることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る発明は、開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁と、前記蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、前記入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、それら温度センサの検出結果に応じて前記電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段とを備える冷媒流量制御装置であって、前記他方の温度センサは、前記一方の温度センサに比して前記入口部に近接するものであり、かつ前記弁開度調節手段は、前記一方の温度センサによって検出した第１温度から、前記他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合、前記設定温度差になったときより前記電子膨張弁の開度を絞った状態を、前記温度差が前記設定温度差よりも大きい目標温度差になるまで維持し、その後、前記温度差が前記目標温度差を上回った場合、前記設定温度差になったときより予め設定した所定の大きさだけ前記電子膨張弁の開度を絞ることを特徴とする。

請求項１にかかる冷媒流量制御装置によれば、一方の温度センサによって検出した第１温度から、他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合に、温度差が設定温度差よりも大きい目標温度差となるよう電子膨張弁の開度を絞る弁開度調節手段を備えるため、例えば２つの温度センサの温度差が０［Ｋ］となった状態が維持されることを弁開度調節手段によって防止することができる。よって、いわゆる液バックという現象が発生することを防止することができるため、液バックが発生することに起因した圧縮機の破損を防止することができる。加えて、温度差が、設定温度差になったときから目標温度差となるまでの時間を短縮することができる。

請求項２にかかる冷媒流量制御装置によれば、一方の温度センサによって検出した第１温度から、他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合に、温度差が設定温度差になったときの電子膨張弁の開度より予め設定した大きさだけ電子膨張弁の開度を絞る弁開度調節手段を備えるため、例えば２つの温度センサの温度差が０［Ｋ］となった状態が維持されることを弁開度調節手段によって防止することができる。よって、いわゆる液バックという現象が発生することを防止することができるため、液バックが発生することに起因した圧縮機の破損を防止することができる。加えて、温度差が設定温度差になったとき、弁開度調節手段によって電子膨張弁の開度を急激に絞れば、設定温度差となったときから目標温度差になるまでの時間を短くすることができ、液バックが発生することを確実に防止することが可能となる。さらに、温度差が設定温度差となる毎に、電子膨張弁の開度を予め設定した大きさだけ絞るため、季節の変動に応じて変化する冷却負荷に対応して最適な電子膨張弁の開度を設定すること、すなわち最適な電子膨張弁の開度をオートチューニングすることが可能となる。よって、液バックが発生する頻度を低減し、冷媒流量制御装置を適用する冷却装置の運転を安定させることができる。

請求項３にかかる冷媒流量制御装置によれば、一方の温度センサによって検出した第１温度から、他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合、設定温度差になったときより電子膨張弁の開度を絞った状態を、温度差が設定温度差よりも大きい目標温度差になるまで維持し、その後、温度差が目標温度差を上回った場合、温度差が目標温度差になるよう電子膨張弁の開度を拡げる弁開度調節手段を備えるため、例えば２つの温度センサの温度差が０［Ｋ］となった状態が維持されることを弁開度調節手段によって防止することができる。よって、いわゆる液バックという現象が発生することを防止することができるため、液バックが発生することに起因した圧縮機の破損を防止することができる。さらに、温度差が設定温度差になったとき、弁開度調節手段によって電子膨張弁の開度を急激に絞れば、設定温度差となったときから目標温度差になるまでの時間を短くすることができ、液バックが発生することを確実に防止することが可能となる。加えて、温度差が、設定温度差になったときから目標温度差となるまでの時間を短縮することができる。

請求項４にかかる冷媒流量制御装置によれば、一方の温度センサによって検出した第１温度から、他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合、設定温度差になったときより電子膨張弁の開度を絞った状態を、温度差が設定温度差よりも大きい目標温度差になるまで維持し、その後、温度差が目標温度差を上回った場合、設定温度差になったときより予め設定した所定の大きさだけ電子膨張弁の開度を絞る弁開度調節手段を備えるため、例えば２つの温度センサの温度差が０［Ｋ］となった状態が維持されることを弁開度調節手段によって防止することができる。よって、いわゆる液バックという現象が発生することを防止することができるため、液バックが発生することに起因した圧縮機の破損を防止することができる。さらに、温度差が設定温度差になったとき、弁開度調節手段によって電子膨張弁の開度を急激に絞れば、設定温度差となったときから目標温度差になるまでの時間を短くすることができ、液バックが発生することを確実に防止することが可能となる。加えて、温度差が設定温度差になったとき、弁開度調節手段によって電子膨張弁の開度を急激に絞れば、設定温度差となったときから目標温度差になるまでの時間を短くすることができ、液バックが発生することを確実に防止することが可能となる。さらに、温度差が設定温度差となる毎に、電子膨張弁の開度を予め設定した大きさだけ絞るため、季節の変動に応じて変化する冷却負荷に対応して最適な電子膨張弁の開度を設定すること、すなわち最適な電子膨張弁の開度をオートチューニングすることが可能となる。よって、液バックが発生する頻度を低減し、冷媒流量制御装置を適用する冷却装置の運転を安定させることができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒流量制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１の冷媒流量制御装置を適用した冷却装置の構成を示す説明図である。ここで例示する冷却装置は、収容庫１０の内部に収容した商品を冷却した状態で陳列販売するオープンショーケース１１に適用するもので、オープンショーケース１１の収容庫１０に蒸発器１２を備える一方、オープンショーケース１１の外部に圧縮機１５、凝縮器１４、および電子膨張弁１３を備えている。

これら蒸発器１２、圧縮機１５、凝縮器１４、および電子膨張弁１３は、それぞれの間が冷媒供給管路１６によって接続してあり、冷媒が循環供給される冷凍サイクルを構成している。すなわち、この冷却装置では、圧縮機１５から吐出された高温高圧のガス冷媒が凝縮器１４において冷却されて高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷媒は、電子膨張弁１３により断熱膨張されて低温低圧の気液２相冷媒となり、収容庫１０の蒸発器１２に供給される。蒸発器１２に供給された低温低圧の気液２相冷媒は、送風ファン１７によって供給された収容庫１０の空気と熱交換し、空気から吸熱することで低温低圧のガス冷媒となることにより収容庫１０の冷却を行う。蒸発器１２から吐出された低温低圧のガス冷媒は圧縮機１５に吸入され、再び高温高圧のガス冷媒となって凝縮器１４に供給される。本実施形態では、電子膨張弁１３として開度指令が与えられた場合にその開度指令に応じて開度を変更し、通過する冷媒量を調節することのできるものを適用している。

蒸発器１２と圧縮機１５とに接続した冷媒供給管路１６における蒸発器１２の出口部に
は、一方の冷媒温度センサ（一方の温度センサ）２１が設置してあり、電子膨張弁１３と蒸発器１２とに接続した冷媒供給管路１６における蒸発器１２の入口部には、他方の冷媒温度センサ（他方の温度センサ）２０が設置してある。すなわち、この冷媒流量制御装置では、蒸発器１２の入口部から出口部の間に、入口部からの距離が互いに異なる態様で２つの冷媒温度センサ２０，２１が設置してある。しかも、他方の冷媒温度センサ２０は、一方の冷媒温度センサ２１に比して蒸発器１２の入口部に近接している。これらの冷媒温度センサ２０，２１は、蒸発器１２に流入する冷媒の温度を検出するものである。

上記冷却装置は、弁開度調節手段３０を備えている。弁開度調節手段３０は、冷媒温度センサ２０，２１の検出結果に基づいて電子膨張弁１３の開度を調節するもので、温度差測定部３１、記憶部３２、および弁開度設定部３３を備えている。

温度差測定部３１は、一方の冷媒温度センサ２１の検出した第１温度（以下、「出口部冷媒温度Ｔ₂」という）から、他方の冷媒温度センサ２０の検出した冷媒温度（以下、「入口部冷媒温度Ｔ₁」という）を差し引いた温度差Δｔ１を算出するものである。

記憶部３２には、冷却装置を運転するためのプログラムやデータが格納してある。さらに、この記憶部３２には、例えば冷却装置の負荷の大きさと、上記温度差Δｔ１が所定の大きさ（目標温度差）となる電子膨張弁１３の開度とが関連付けられて格納されている。この実施形態では、目標温度差を５［Ｋ］に設定してある。また、この記憶部３２には、後述する設定温度差を格納してある。本実施の形態では、設定温度差を０［Ｋ］に設定してある。

弁開度設定部３３は、上記温度差Δｔ１および記憶部３２に格納してあるデータに基づいて電子膨張弁１３の開度を設定するものである。

このような冷却装置は、冷却効率を向上するため、温度差Δｔ１を可及的に小さくすることで蒸発器１２を有効利用することができるが、温度差Δｔ１が小さい状態が維持されると以下に説明する液バックが発生する虞れがある。

蒸発器１２における冷媒の温度分布を示したグラフを図２に示す。図２に示すように、蒸発器１２における冷媒の温度分布は、過熱蒸気部分及び気液２相部分において温度変化がそれぞれ小さく、過熱蒸気部分と気液２相部分との境界部（蒸発完了点）において急激に変化する特徴を有する。この蒸発完了点は、上記温度差Δｔ１が大きい場合には蒸発器１２の入口部に近接する一方、上記温度差Δｔ１が小さい場合には蒸発器１２の出口部に近接することとなる。

よって、上述したように、電子膨張弁１３の開度を拡げることで温度差Δｔ１を徐々に小さくした場合、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、蒸発完了点が蒸発器１２の出口部に徐々に近接する。さらに、図２（ｄ）に示すように、温度差Δｔ１が０［Ｋ］となった状態が維持されると、蒸発器１２の出口部から気体の冷媒と液体の冷媒とが混合したものが吐出されて圧縮機１５に入る、いわゆる液バックとよばれる現象が発生する虞れがある。よって、液バックの発生を考慮した場合、温度差Δｔ１＝０［Ｋ］は、閾値であり、温度差Δｔ１が０［Ｋ］以下の場合、液バックが発生する割合が高くなる一方、温度差Δｔ１が０［Ｋ］より大きい場合、液バックが発生する割合が低くなる。この液バックという現象が発生すると圧縮機１５を破損させる虞れある。この発明に係る冷却装置では、弁開度調節手段３０によって、以下に説明する電子膨張弁１３の開度調節処理を行うことで、上記液バックが発生することに起因して圧縮機１５が破損することを防止している。

図３は、図１に示した弁開度調節手段３０の実施する電子膨張弁１３の開度調節処理の内容を示すフローチャートである。以下、図３を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。

冷却装置が運転状態にある場合、弁開度調節手段３０は、例えばある一定時間毎に、冷媒温度センサ２０，２１を通じてそれぞれの冷媒の温度を検出し（ステップＳ１０１）、温度差測定部３１を通じて算出した温度差Δｔ１が、予め設定した設定温度差であるゼロ以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

温度差Δｔ１がゼロより大きい場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、弁開度調節手段３０は、そのまま手順をリターンさせる。一方、温度差Δｔ１がゼロ以下である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、弁開度調節手段３０は、予め設定した目標温度差となるよう電子膨張弁１３の開度を絞り（ステップＳ１０３）、その後、手順をリターンさせる。例えば、冷却装置がある負荷の下で運転されている状態で、温度差Δｔ１がゼロ以下である場合、弁開度調節手段３０は、そのときの冷却装置の負荷の大きさに対応する電子膨張弁１３の開度であって、上記温度差Δｔ１が５［Ｋ］となる予め設定した電子膨張弁１３の開度を記憶部３２から読み出し、弁開度設定部３３によって電子膨張弁１３の開度を設定し、その開度となるよう電子膨張弁１３を絞り（ステップＳ１０３）、その後、手順をリターンさせる。

弁開度調節手段３０によって電子膨張弁１３を上述したように開度調節した場合を図４に示す。図４に示すように、電子膨張弁１３をある開度Ｍ１として冷却装置を運転していた状態において、例えば時間ｔ₁において温度差Δｔ１が０［Ｋ］になった場合、弁開度調節手段３０によって温度差Δｔ１が５［Ｋ］となるよう電子膨張弁１３の開度をＭ１からＭ２に絞るため、温度差Δｔ１は、５［Ｋ］に収束することとなる。なお、図４では、温度差Δｔ１を実線で示し、かつ電子膨張弁１３の開度の大きさを２点鎖線で示している。

オープンショーケース１１の立ち上げ時から時間が経過しており、冷却効率が向上するよう電子膨張弁１３の開度を拡げた状態で運転を行っている場合には、上述したように温度差Δｔ１がゼロ以下となる事態が発生する。しかし、この実施の形態１に係る冷却装置では、温度差Δｔ１がゼロとなった時間ｔ₁において、弁開度調節手段３０により温度差Δｔ１が５［Ｋ］となるよう電子膨張弁１３の開度を絞るため、温度差Δｔ１がゼロ以下となった状態が維持されることを防止することができる。よって、液バックが発生することを防止することができるため、液バックが発生することに起因した圧縮機１５の破損を防止することができる。しかも、液バックの発生を防止しながら、温度差Δｔ１を可及的に小さくすることができるため、冷却効率を向上することが可能となる。加えて、温度差Δｔ１が、設定温度差０［Ｋ］となったときから目標温度差５［Ｋ］となるまでの時間を短縮することができる。

なお、上述した実施の形態１には、他方の冷媒温度センサ２０を蒸発器１２における冷媒の入口部に設置し、一方の冷媒温度センサ２１を蒸発器１２における冷媒の出口部に設置するもので説明した。しかし、この発明は、それに限られず、冷媒温度センサ２０，２１の数については２つに限られず、３つ以上の複数でも良いし、設置場所は、入口部からの距離が互いに異なる態様で入口部と出口部との間に設置すれば良い。

また、上述した実施形態１には、設定温度差が０［Ｋ］であり、目標温度差が５［Ｋ］であるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、例えば設定温度差を０［Ｋ］より大きい値に設定しても良いし、目標温度差を設定温度差より大きい所定の値に設定しても良い。目標温度差と設定温度差との差を小さくしておけば、温度差Δｔ１を短時間で目標温度差に変更することができる。

［実施の形態２］
図５は、本発明の実施形態２の冷媒流量制御装置を適用した冷却装置の構成を示す説明図である。図５に示す冷却装置において、図１に示した冷却装置と同様のものには同一の符号を付して説明を省略する。

この冷却装置は、弁開度調節手段１３０を備えている。弁開度調節手段１３０は、冷媒温度センサ２０，２１の検出結果に基づいて電子膨張弁１３の開度を調節するもので、温度差測定部３１、記憶部１３２、および弁開度設定部１３３を備えている。

記憶部１３２には、冷却装置を運転するためのプログラムやデータが格納してある。また、この記憶部１３２には、後述する設定温度差を格納してある。本実施の形態では、設定温度差を０［Ｋ］に設定してある。さらに、記憶部１３２には、上記温度差Δｔ１が設定温度差となった場合、絞る電子膨張弁１３の開度の大きさΔｍ１が格納してある。具体的には、４８０パルスで開度が１００である全開状態となり、かつ０パルスで開度が０である全閉状態となる電子膨張弁１３では、例えば絞る電子膨張弁１３の開度の大きさが１パルスに相当する「１／４８０」であるΔｍ１が格納してある。

弁開度設定部１３３は、上記温度差Δｔ１および記憶部１３２に格納してあるデータに基づいて電子膨張弁１３の開度を設定するものである。

図６は、図５に示した弁開度調節手段１３０の実施する電子膨張弁１３の開度調節処理の内容を示すフローチャートである。以下、図６を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。

冷却装置が運転状態にある場合、弁開度調節手段１３０は、例えばある一定時間毎に、冷媒温度センサ２０，２１を通じてそれぞれの冷媒の温度を検出し（ステップＳ２０１）、温度差測定部３１を通じて算出した温度差Δｔ１が、予め設定した設定温度差であるゼロ以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。

温度差Δｔ１がゼロより大きい場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、弁開度調節手段１３０は、そのまま手順をリターンさせる。一方、温度差Δｔ１がゼロ以下である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、そのまま手順をステップＳ２０４に移行させる。

次に、冷却装置では、温度差Δｔ１がゼロ以下である場合の電子膨張弁１３の開度を記憶部１３２に記憶（ステップＳ２０４）してから、手順をステップＳ２０５に移行させる。

次いで、冷却装置では、温度差Δｔ１がゼロ以下になったときの電子膨張弁１３の開度に比して、上記Δｍ１だけ電子膨張弁１３の開度を絞り（ステップＳ２０５）、その後、手順をリターンさせる。

弁開度調節手段１３０によって電子膨張弁１３を上述したように開度調節した場合を図７に示す。図７に示すように、電子膨張弁１３をある開度Ｍ３として冷却装置を運転していた状態において、例えば時間ｔ₂において温度差Δｔ１が０［Ｋ］になった場合、弁開度調節手段１３０によって、温度差Δｔ１がゼロになったときの電子膨張弁１３の開度に比して、上記Δｍ１だけ電子膨張弁１３の開度を絞り、電子膨張弁１３の開度をＭ３から（Ｍ３−Δｍ１）に変更するため、温度差Δｔ１は、０［Ｋ］より大きい値ａ₁で収束することとなる。このような処理を継続して行うことにより、温度差Δｔ１が設定温度差になるたびに、電子膨張弁１３の開度をΔｍ１だけ絞るため、温度差Δｔ１が設定温度差になる頻度を減少させることができる。なお、図７では、温度差Δｔ１を実線で示し、かつ電子膨張弁１３の開度の大きさを２点鎖線で示している。

オープンショーケース１１の立ち上げ時から時間が経過しており、冷却効率が向上するよう電子膨張弁１３の開度を拡げた状態で運転を行っている場合には、上述したように温度差Δｔ１がゼロ以下となる事態が発生する。しかし、この実施の形態２に係る冷却装置では、温度差Δｔ１がゼロとなった時間ｔ₂において、温度差Δｔ１がゼロになったときの電子膨張弁１３の開度に比して、Δｍ１だけ電子膨張弁１３の開度を絞るため、温度差Δｔ１は、０［Ｋ］より大きい値ａ₁で収束させることができ、温度差Δｔ１がゼロ以下となった状態が維持されることを防止することができる。よって、液バックが発生することを防止することができるため、液バックが発生することに起因した圧縮機１５の破損を防止することができる。しかも、液バックの発生を防止しながら、温度差Δｔ１を可及的に小さくすることができるため、冷却効率を向上することができる。加えて、温度差Δｔ１が、設定温度差０［Ｋ］となったときから目標温度差ａ₁［Ｋ］となるまでの時間を短縮することができる。さらに、温度差Δｔ１が設定温度差０［Ｋ］となる毎に、電子膨張弁１３の開度をΔｍ１ずつ絞るため、季節の変動に応じて変化する冷却負荷に対応して最適な電子膨張弁１３の開度を設定すること、すなわち最適な電子膨張弁１３の開度をオートチューニングすることが可能となる。よって、液バックが発生する頻度を低減し、冷却装置の運転を安定させることができる。

なお、上述した実施の形態２には、他方の冷媒温度センサ２０を蒸発器１２における冷媒の入口部に設置し、一方の冷媒温度センサ２１を蒸発器１２における冷媒の出口部に設置するもので説明した。しかし、この発明は、それに限られず、冷媒温度センサ２０，２１の数については２つに限られず、３つ以上の複数でも良いし、設置場所は、入口部からの距離が互いに異なる態様で入口部と出口部との間に設置すれば良い。

また、上述した実施形態２には、設定温度差が０［Ｋ］であるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、例えば設定温度差を０より大きい値に設定しても良い。

［実施の形態３］
図８は、本発明の実施形態３の冷媒流量制御装置を適用した冷却装置の構成を示す説明図である。図８に示す冷却装置において、図１に示した冷却装置と同様のものには同一の符号を付して説明を省略する。

上記冷却装置は、弁開度調節手段２３０を備えている。弁開度調節手段２３０は、冷媒温度センサ２０，２１の検出結果に基づいて電子膨張弁１３の開度を調節するもので、温度差測定部３１、記憶部２３２、および弁開度設定部２３３を備えている。

記憶部２３２には、冷却装置を運転するためのプログラムやデータが格納してある。さらに、この記憶部２３２には、例えば冷却装置の負荷の大きさと、上記温度差Δｔ１が所定の大きさ（目標温度差）となる電子膨張弁１３の開度とが関連付けられて格納されている。この実施形態では、目標温度差を５［Ｋ］に設定してある。また、この記憶部２３２には、後述する設定温度差を格納してある。本実施の形態では、設定温度差を０［Ｋ］に設定してある。さらに、この記憶部２３２には、単位時間あたりに絞る電子膨張弁１３の開度（以下、単に「絞り量」という」）が予め格納してある。

弁開度設定部２３３は、上記温度差Δｔ１および記憶部２３２に格納してあるデータに基づいて電子膨張弁１３の開度を設定するものである。

図９は、図８に示した弁開度調節手段２３０の実施する電子膨張弁１３の開度調節処理の内容を示すフローチャートである。以下、図９を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。

冷却装置が運転状態にある場合、弁開度調節手段２３０は、例えばある一定時間毎に、冷媒温度センサ２０，２１を通じてそれぞれの冷媒の温度を検出し（ステップＳ３０１）、温度差測定部３１を通じて算出した温度差Δｔ１が、予め設定した設定温度差であるゼロ以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０２）。

温度差Δｔ１がゼロより大きい場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、弁開度調節手段２３０は、そのまま手順をリターンさせる。一方、温度差Δｔ１がゼロ以下である場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、弁開度調節手段２３０は、単位時間あたりの絞り量が一定となる態様で、時間の経過とともに電子膨張弁１３の開度を徐々に絞り（ステップＳ３０３）、その後手順をステップ３０４に移行させる。

次いで、弁開度調節手段２３０は、上記温度差Δｔ１が、目標温度差を上回っているか否かを判断する（ステップＳ３０４）。

温度差Δｔ１が、目標温度差以下の場合（ステップ３０４：Ｎｏ）、温度差Δｔ１が目標温度差を上回るまで待機する。一方、温度差Δｔ１が、目標温度差を上回る場合（ステップ３０４：Ｙｅｓ）、予め設定した目標温度差となるように前記電子膨張弁１３の開度を拡げ（ステップＳ３０５）、その後、手順をリターンさせる。例えば、冷却装置がある負荷の下で運転されている場合、弁開度調節手段２３０は、そのときの冷却装置の負荷の大きさに対応する電子膨張弁１３の開度であって、上記温度差Δｔ１が５［Ｋ］となる予め設定した電子膨張弁１３の開度を記憶部２３２から読み出し、弁開度調節手段２３０によって電子膨張弁１３の開度を設定し、その開度となるよう電子膨張弁１３を拡げ（ステップＳ３０５）、その後、手順をリターンさせる。

弁開度調節手段２３０によって電子膨張弁１３を上述したように調節した場合を図１０に示す。図１０に示すように、電子膨張弁１３をある開度Ｍ４として冷却装置を運転していた状態において、例えば時間ｔ₃において温度差Δｔ１が設定温度差である０［Ｋ］になった場合、温度差Δｔ１が目標温度差の５［Ｋ］になるまで、弁開度調節手段２３０で時間の経過とともに電子膨張弁１３の開度を絞り、温度差Δｔ１が設定温度差になったときより電子膨張弁１３の開度を絞った状態を維持するため、温度差Δｔ１が低い状態（温度差が０［Ｋ］以下となった状態も含む）を素早く脱することができる。その後、温度差Δｔ１が、目標温度差を上回った場合（図１０では時間ｔ₄）、弁開度調節手段２３０によって温度差Δｔ１が５［Ｋ］となるよう電子膨張弁１３の開度を絞ることでＭ５に変更するため、温度差Δｔ１は、５［Ｋ］に収束することとなる。なお、図１０では、温度差Δｔ１を実線で示し、かつ電子膨張弁１３の開度の大きさを２点鎖線で示している。

オープンショーケース１１の立ち上げ時から時間が経過しており、冷却効率が向上するよう電子膨張弁１３の開度を拡げた状態で運転を行っている場合には、上述したように温度差Δｔ１がゼロ以下となる事態が発生する。しかし、この実施の形態３に係る冷却装置では、温度差Δｔ１がゼロ以下となった場合、弁開度調節手段２３０によって、電子膨張弁１３の開度を絞るため、温度差Δｔ１がゼロ以下となった状態が維持されることを防止することができる。しかも、温度差Δｔ１がゼロ以下になったとき、弁開度調節手段２３０によって電子膨張弁１３を急激に絞れば、温度差Δｔ１が、設定温度差０［Ｋ］となったときから目標温度差５［Ｋ］になるまでの時間を短くすることができ、液バックが発生することを確実に防止することが可能となる。よって、液バックが発生することを防止することができるため、液バックが発生することに起因した圧縮機１５の破損を防止することができる。しかも、液バックの発生を防止しながら、温度差Δｔ１を可及的に小さくすることができるため、冷却効率を向上することができる。

なお、上述した実施の形態３には、他方の冷媒温度センサ２０を蒸発器１２における冷媒の入口部に設置し、一方の冷媒温度センサ２１を蒸発器１２における冷媒の出口部に設置するもので説明した。しかし、この発明は、それに限られず、冷媒温度センサ２０，２１の数については２つに限られず、３つ以上の複数でも良いし、設置場所は、入口部からの距離が互いに異なる態様で入口部と出口部との間に設置すれば良い。

また、上述した実施形態３には、設定温度差が０［Ｋ］であり、目標温度差が５［Ｋ］であるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、例えば設定温度差を０より大きい値に設定しても良いし、目標温度差を設定温度差より大きい所定の値に設定しても良い。

［実施の形態４］
図１１は、本発明の実施形態４の冷媒流量制御装置を適用した冷却装置の構成を示す説明図である。図１１に示す冷却装置において、図１に示した冷却装置と同様のものには同一の符号を付して説明を省略する。

この冷却装置は、弁開度調節手段３３０を備えている。弁開度調節手段３３０は、冷媒温度センサ２０，２１の検出結果に基づいて電子膨張弁１３の開度を調節するもので、温度差測定部３１、記憶部３３２、および弁開度設定部３３３を備えている。

記憶部３３２には、冷却装置を運転するためのプログラムやデータが格納してある。この記憶部３３２には、後述する設定温度差を格納してある。本実施の形態では、設定温度差を０［Ｋ］に設定してある。この記憶部３３２には、後述する目標温度差を格納してある。この目標温度差は、上記設定温度差よりも大きいものであり、本実施の形態では、０［Ｋ］よりも大きいａ₂［Ｋ］である。さらに、記憶部３３２には、上記温度差Δｔ１が設定温度差となった場合、絞る電子膨張弁１３開度の大きさΔｍ２が格納してある。具体的には、４８０パルスで開度が１００である全開状態となり、かつ０パルスで開度が０である全閉状態となる電子膨張弁１３では、例えば絞る電子膨張弁１３の開度の大きさが１パルスに相当する「１／４８０」であるΔｍ２が格納してある。また、この記憶部３３２には、単位時間あたりに絞る電子膨張弁１３の開度（以下、単に「絞り量」という」）が予め格納してある。

弁開度設定部３３３は、上記温度差Δｔ１および記憶部３３２に格納してあるデータに基づいて電子膨張弁１３の開度を設定するものである。

図１２は、図１１に示した弁開度調節手段３３０の実施する電子膨張弁１３の開度調節処理の内容を示すフローチャートである。以下、図１２を参照しながら、冷却装置の動作について説明する。

冷却装置が運転状態にある場合、弁開度調節手段３３０は、例えばある一定時間毎に、冷媒温度センサ２０，２１を通じてそれぞれの冷媒の温度を検出し（ステップＳ４０１）、温度差測定部３１を通じて算出した温度差Δｔ１がゼロ以下であるか否かを判断する（ステップＳ４０２）。

温度差Δｔ１がゼロより大きい場合（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、弁開度調節手段３３０は、そのまま手順をリターンさせる。一方、温度差Δｔ１がゼロ以下である場合（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、そのまま手順をステップＳ４０４に移行させる。

次に、冷却装置は、温度差Δｔ１がゼロ以下である場合の電子膨張弁１３の開度を記憶部３３２に記憶（ステップＳ４０４）してから、手順をステップＳ４０５に移行させる。

次いで、冷却装置の弁開度調節手段３３０は、単位時間あたりの絞り量が一定となる態様で、時間の経過とともに電子膨張弁１３の開度を徐々に絞り（ステップＳ４０５）、その後、手順をステップ４０６に移行させる。

次に、弁開度調節手段３３０は、上記温度差Δｔ１が、目標温度差を上回っているか否かを判断する（ステップＳ４０６）。

温度差Δｔ１が、目標温度差以下の場合（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、温度差Δｔ１が目標温度差を上回るまで待機する。一方、温度差Δｔ１が目標温度差を上回る場合（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、温度差Δｔ１がゼロになったときの電子膨張弁１３の開度に比して、上記Δｍ２だけ電子膨張弁の開度を絞り（ステップＳ４０７）、その後、手順をリターンさせる。

弁開度調節手段３３０によって電子膨張弁１３を上述したように調節した場合を図１３に示す。図１３に示すように、電子膨張弁１３をある開度Ｍ６として冷却装置を運転していた状態において、例えば時間ｔ₅において温度差Δｔ１が設定温度差である０［Ｋ］になった場合、温度差Δｔ１が目標温度差であるａ₂［Ｋ］になるまで時間の経過とともに電子膨張弁１３の開度を絞り、温度差Δｔ１が設定温度差になったときより電子膨張弁１３の開度を絞った状態を維持するため、温度差Δｔ１が低い状態（温度差が０［Ｋ］以下となった状態も含む）を素早く脱することができる。その後、温度差Δｔ１が、目標温度差ａ₂［Ｋ］を上回った場合（図１３では時間ｔ₆）、弁開度調節手段３３０によって、温度差Δｔ１がゼロになったときの電子膨張弁１３の開度に比して、上記Δｍ２だけ電子膨張弁１３の開度を絞り、電子膨張弁１３の開度をＭ６から（Ｍ６−Δｍ２）に変更するため、温度差Δｔ１は、０［Ｋ］より大きい値で収束することとなる。このような処理を継続して行うことにより、図１３に示すように、温度差Δｔ１が設定温度差になるたびに、電子膨張弁１３の開度をΔｍ２だけ絞るため、温度差Δｔ１が設定温度差になる頻度を減少させることができる。なお、図１３では、温度差Δｔ１を実線で示し、かつ電子膨張弁１３の開度の大きさを２点鎖線で示している。

オープンショーケース１１の立ち上げ時から時間が経過しており、冷却効率が向上するよう電子膨張弁１３の開度を拡げた状態で運転を行っている場合には、上述したように温度差Δｔ１がゼロ以下となる事態が発生する。しかし、この実施の形態４に係る冷却装置では、温度差Δｔ１がゼロ以下となった場合、弁開度調節手段２３０によって、電子膨張弁１３の開度を絞るため、温度差Δｔ１がゼロ以下となった状態が維持されることを防止することができる。しかも、温度差Δｔ１がゼロ以下になったとき、弁開度調節手段２３０によって電子膨張弁１３を急激に絞れば、温度差Δｔ１が、設定温度差０［Ｋ］となったときから目標温度差ａ２［Ｋ］になるまでの時間を短くすることができ、液バックが発生することを確実に防止することが可能となる。よって、液バックという現象が発生することを防止することができるため、液バックが発生することに起因した圧縮機１５の破損を防止することができる。しかも、液バックの発生を防止しながら、温度差Δｔ１を可及的に小さくすることができるため、冷却効率を向上することが可能となる。さらに、温度差Δｔ１が設定温度差０［Ｋ］となる毎に、電子膨張弁１３の開度をΔｍ２ずつ絞るため、季節の変動に応じて変化する冷却負荷に対応して最適な電子膨張弁１３の開度を設定すること、すなわち最適な電子膨張弁１３の開度をオートチューニングすることが可能となる。よって、液バックが発生する頻度を低減し、冷却装置の運転を安定させることができる。

なお、上述した実施の形態４には、他方の冷媒温度センサ２０を蒸発器１２における冷媒の入口部に設置し、一方の冷媒温度センサ２１を蒸発器１２における冷媒の出口部に設置するもので説明した。しかし、この発明は、それに限られず、冷媒温度センサ２０，２１の数については２つに限られず、３つ以上の複数でも良いし、設置場所は、入口部からの距離が互いに異なる態様で入口部と出口部との間に設置すれば良い。

また、上述した実施形態４には、設定温度差が０［Ｋ］であるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、例えば設定温度差を０より大きい値に設定しても良い。目標温度差と設定温度差との差を小さくしておけば、温度差Δｔ１を短時間で目標温度差に変更することができる。

本発明の実施の形態１である冷媒流量制御装置を適用した冷却装置の構成を示す説明図である。図１に示した冷却装置の蒸発器における冷媒の温度分布を示すグラフである。図１に示した冷媒流量制御装置が備える弁開度調節手段が実施する開度調節処理の内容を示すフローチャートである。図１に示した冷媒流量制御装置によって電子膨張弁の開度を調節した場合において、一方の冷媒温度センサおよび他方の冷媒温度センサの温度差と時間との関係を示すとともに、電子膨張弁の開度の大きさと時間との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態２である冷媒流量制御装置を適用した冷却装置の構成を示す説明図である。図５に示した冷媒流量制御装置が備える弁開度調節手段が実施する開度調節処理の内容を示すフローチャートである。図５に示した冷媒流量制御装置によって電子膨張弁の開度を調節した場合において、一方の冷媒温度センサおよび他方の冷媒温度センサの温度差と時間との関係を示すとともに、電子膨張弁の開度の大きさと時間との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態３である冷媒流量制御装置を適用した冷却装置の構成を示す説明図である。図８に示した冷媒流量制御装置が備える弁開度調節手段が実施する開度調節処理の内容を示すフローチャートである。図８に示した冷媒流量制御装置によって電子膨張弁の開度を調節した場合において、一方の冷媒温度センサおよび他方の冷媒温度センサの温度差と時間との関係を示すとともに、電子膨張弁の開度の大きさと時間との関係を示すグラフである。本発明の実施の形態４である冷媒流量制御装置を適用した冷却装置の構成を示す説明図である。図１１に示した冷媒流量制御装置が備える弁開度調節手段が実施する処理の内容を示すフローチャートである。図１１に示した冷媒流量制御装置によって電子膨張弁の開度を調節した場合において、一方の冷媒温度センサおよび他方の冷媒温度センサの温度差と時間との関係を示すとともに、電子膨張弁の開度の大きさと時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１２蒸発器
１３電子膨張弁
２０他方の冷媒温度センサ（他方の温度センサ）
２１一方の冷媒温度センサ（一方の温度センサ）
３０弁開度調節手段
１３０弁開度調節手段
２３０弁開度調節手段
３３０弁開度調節手段

Claims

開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁と、
前記蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、前記入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、
それらの温度センサの検出結果に応じて前記電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段と
を備える冷媒流量制御装置であって、
前記他方の温度センサは、前記一方の温度センサに比して前記入口部に近接するものであり、かつ
前記弁開度調節手段は、前記一方の温度センサによって検出した第１温度から、前記他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合に、前記温度差が前記設定温度差よりも大きい目標温度差となるよう前記電子膨張弁の開度を絞ることを特徴とする冷媒流量制御装置。
開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁と、
前記蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、前記入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、
それらの温度センサの検出結果に応じて前記電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段と
を備える冷媒流量制御装置であって、
前記他方の温度センサは、前記一方の温度センサに比して前記入口部に近接するものであり、かつ
前記弁開度調節手段は、前記一方の温度センサによって検出した第１温度から、前記他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合に、前記温度差が前記設定温度差になったときの前記電子膨張弁の開度より予め設定した大きさだけ前記電子膨張弁の開度を絞ることを特徴とする冷媒流量制御装置。
開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁と、
前記蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、前記入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、
それら温度センサの検出結果に応じて前記電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段と
を備える冷媒流量制御装置であって、
前記他方の温度センサは、前記一方の温度センサに比して前記入口部に近接するものであり、かつ
前記弁開度調節手段は、前記一方の温度センサによって検出した第１温度から、前記他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合、前記設定温度差になったときより前記電子膨張弁の開度を絞った状態を、前記温度差が前記設定温度差よりも大きい目標温度差になるまで維持し、その後、前記温度差が目標温度差を上回った場合、前記温度差が前記目標温度差になるよう前記電子膨張弁の開度を拡げることを特徴とする冷媒流量制御装置。
開度に応じて蒸発器に流入する冷媒量を調節する電子膨張弁と、
前記蒸発器における冷媒の入口部から出口部の間に、前記入口部からの距離が互いに異なる態様で設置した冷媒の温度を検出する一方の温度センサおよび他方の温度センサと、
それら温度センサの検出結果に応じて前記電子膨張弁の開度を調節する弁開度調節手段と
を備える冷媒流量制御装置であって、
前記他方の温度センサは、前記一方の温度センサに比して前記入口部に近接するものであり、かつ
前記弁開度調節手段は、前記一方の温度センサによって検出した第１温度から、前記他方の温度センサによって検出した第２温度を差し引いた温度差が、予め設定した設定温度差以下になった場合、前記設定温度差になったときより前記電子膨張弁の開度を絞った状態を、前記温度差が前記設定温度差よりも大きい目標温度差になるまで維持し、その後、前記温度差が前記目標温度差を上回った場合、前記設定温度差になったときより予め設定した所定の大きさだけ前記電子膨張弁の開度を絞ることを特徴とする冷媒流量制御装置。