JP2009139000A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子膨張弁の故障を良好に検出することにより、検出精度の信頼性を向上させることができる冷却装置を提供すること。
【解決手段】収容庫１０の内部温度に基づいて電子膨張弁１３の開度を調節することにより蒸発器１２に対する冷媒の供給制御をおこなうことで収容庫１０を所望の温度状態にする冷却装置において、あらかじめ設定された上限弁開度と下限弁開度との範囲内で収容庫１０の内部温度に基づいて電子膨張弁１３に対して開動作指令、あるいは閉動作指令を与える弁開度設定処理部３３と、弁開度設定処理部３３が上限弁開度とする旨の開動作指令をあらかじめ決められた設定時間だけ与え続けていた場合に電子膨張弁１３が閉故障しているものと判断する一方、弁開度設定処理部３３が下限弁開度にする旨の閉動作指令を設定時間だけ与え続けていた場合に電子膨張弁１３が開故障しているものと判断する故障判断部３４とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷却装置に関し、より詳細には、通常運転の場合に、収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節し、収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御をおこなうことにより該収容庫を所望の温度状態にする冷却装置の改良に関する。

たとえば、商品を冷却した状態で陳列販売するショーケースでは、収容庫の内部に蒸発器が設けられ、また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が配管にて順次接続されることにより、封入された冷媒を循環させる冷却装置が構成されている。かかる冷却装置では、通常運転の場合に、収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度が調節されて、収容庫に配設された蒸発器に対する冷媒の供給制御がおこなわれることにより該収容庫を所望の温度状態となるようにしている。

このような冷却装置では、さらに蒸発器の周囲を通過する空気の温度を検出する手段（以下、吸込空気温度センサともいう）と、蒸発器に供給される冷媒の温度を検出する手段（以下、冷媒温度センサともいう）とを備え、通常運転の場合に、吸込空気温度センサの検出温度と冷媒温度センサの検出温度との温度差を演算し、かかる温度差とあらかじめ設定された基準値とを比較して、電子膨張弁の開故障、すなわち開いた状態でロックしてしまう故障や、閉故障、すなわち閉じた状態でロックしてしまう故障を検出するようにしたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０００−２７４８９６号公報

ところが、上述したような特許文献１に提案されている冷却装置では、吸込空気温度センサの検出温度と冷媒温度センサの検出温度との温度差を演算し、かかる温度差と基準値とを比較して、電子膨張弁の故障（開故障および閉故障）を検出するために、つぎのような問題があった。すなわち、電子膨張弁が故障しても、吸込空気温度センサの検出温度と、冷媒温度センサの検出温度とがともに電子膨張弁が正常な場合と同様に推移してしまうと、両検出温度の温度差が変わらず、電子膨張弁が故障と検出されない虞れがあり、信頼性に問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みて、電子膨張弁の故障を良好に検出することにより、検出精度の信頼性を向上させることができる冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１にかかる冷却装置は、通常運転の場合に収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節する開度調節手段を備え、この開度調節手段により前記収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御をおこなうことにより、該収容庫を所望の温度状態にする冷却装置において、前記開度調節手段は、あらかじめ設定された上限弁開度と下限弁開度との範囲内で前記収容庫の内部温度に基づいて前記電子膨張弁に対して開動作指令、あるいは閉動作指令を与える開閉指令手段と、前記開閉指令手段が上限弁開度とする旨の開動作指令をあらかじめ決められた設定時間だけ与え続けていた場合に、前記電子膨張弁が閉故障しているものと判断する一方、前記開閉指令手段が下限弁開度にする旨の閉動作指令を前記設定時間だけ与え続けていた場合に、前記電子膨張弁が開故障しているものと判断する故障判断手段とを備えていることを特徴とする。

また、本発明の請求項２にかかる冷却装置は、上述した請求項１において、前記開度調節手段は、前記通常運転開始後あらかじめ決められた時間が経過して除霜運転に移行した場合には、前記電子膨張弁を閉成させて前記蒸発器に対する冷媒の供給を停止するものであり、前記蒸発器に接続した冷媒管路のうち該蒸発器の入口部を通過する冷媒の温度を検出する入口部冷媒温度検出手段と、前記冷媒管路のうち前記蒸発器の出口部を通過する冷媒の温度を検出する出口部冷媒温度検出手段と、前記蒸発器の内部において前記出口部に近接する部位を通過する冷媒の温度を検出する中間部冷媒温度検出手段と、前記除霜運転の場合にあらかじめ決められた所定時間ごとに前記入口部冷媒温度検出手段、前記出口部冷媒温度検出手段および前記中間部冷媒温度検出手段を通じて各温度を検出し、検出温度が前回の検出温度よりも上昇しているものが少なくとも一つある場合には、前記電子膨張弁は正常であると判定する一方、前記入口部冷媒温度検出手段、前記出口部冷媒温度検出手段および前記中間部冷媒温度検出手段を通じて検出した温度が前回の検出温度よりも上昇しているものが存在しない場合には、前記電子膨張弁が開故障しているものと判定する故障判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、開度調節手段が、開閉指令手段を通じてあらかじめ設定された上限弁開度と下限弁開度との範囲内で収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁に対して開動作指令、あるいは閉動作指令を与え、故障判断手段を通じて、開閉指令手段が上限弁開度とする旨の開動作指令をあらかじめ決められた設定時間だけ与え続けていた場合に電子膨張弁が閉故障しているものと判断する一方、開閉指令手段が下限弁開度にする旨の閉動作指令を設定時間だけ与え続けていた場合に電子膨張弁が開故障しているものと判断するので、弁開度への開閉指令とその指令時間との関係から電子膨張弁の故障を判断することになり、従来のように二つの温度の比較演算することにより故障を判断するのに比して、電子膨張弁の故障を良好に検出することにより、検出精度の信頼性を向上させることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を適宜参照しながら、本発明にかかる冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である冷却装置の構成を概念的に示したものである。ここに例示する冷却装置は、収容庫１０の内部に収納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、複数のオープンショーケース１１にそれぞれ蒸発器１２および電子膨張弁１３を個別に備える一方、オープンショーケース１１の外部に凝縮器１４および圧縮機１５をそれぞれ一つずつ備えている。なお、図１には、説明の便宜上、一つのオープンショーケース１１を示している。

電子膨張弁１３は、凝縮器１４から吐出された液冷媒を断熱膨張して蒸発器１２に供給するものである。本実施の形態では、開度指令（開動作指令および閉動作指令）が与えられた場合に開度指令に応じて開度を変更し、通過する冷媒の流量を調節することのできる電子膨張弁１３を適用している。圧縮機１５は、蒸発器１２から吐出された低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒として凝縮器１４に与えるものである。

この冷却装置では、凝縮器１４および圧縮機１５に対してそれぞれのオープンショーケース１１に設けた蒸発器１２および電子膨張弁１３を並列となる態様で冷媒供給管路１６で接続することにより冷凍サイクルが構成してある。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二相冷媒となり、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二相冷媒は、送風ファン１７によって供給された収容庫１０の内部空気と熱交換し、吸熱して低温低圧のガス冷媒となることにより収容庫１０の冷却をおこなう。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。

オープンショーケース１１において蒸発器１２に接続した冷媒供給管路１６の入口部、出口部および中間部には、それぞれ冷媒温度センサ２０，２１，２２が設けてある。入口部冷媒温度センサ（入口部冷媒温度検出手段）２０および出口部冷媒温度センサ（出口部冷媒温度検出手段）２１は、それぞれの冷媒供給管路１６を通過する冷媒の温度を検出するものであり、中間部冷媒温度センサ（中間部冷媒温度検出手段）２２は、蒸発器１２の内部において出口部に近接した部位を通過する冷媒の温度を検出するものである。

収容庫１０の内部には、内部温度センサ２３が設けてある。内部温度センサ２３は、収容庫１０の内部温度を検出するものである。本実施の形態では、内部温度センサ２３として、収容庫１０の内部において蒸発器１２を通過した後の空気、すなわち吹出空気の温度を収容庫１０の内部温度として検出するものを適用している。ここで、内部温度は、吹出空気の温度ではなく、収容庫１０の内部に設けられる庫内温度センサ（図示せず）により検出される温度としても構わない。あるいは、収容庫１０の内部の背面に設けられる背面温度センサ２４（参考）や、吸込口に設けられている吸込温度センサ２５（参考）、吹出口に設けられている吹出温度センサなどから求めた平均空気温度（庫内温度）としても構わない。

また、上記冷却装置は、その制御系として弁開度調節手段３０および故障判定手段４０を備えている。

弁開度調節手段３０は、冷却装置が通常運転の場合に電子膨張弁１３の開度を調節する一方、冷却装置が後述する除霜運転の場合に電子膨張弁１３を閉成させるものであり、設定記憶部３１、温度比較判断部３２、弁開度設定処理部３３、故障判断部３４および時間計測部３５を備えている。

設定記憶部３１は、弁開度調節手段３０が後述する種々の処理内容をおこなうのに必要なデータやプログラムを記憶するとともに、収容庫１０の目標温度をあらかじめ設定し、かつこれを記憶するものである。

温度比較判断部３２は、内部温度センサ２３により検出された収容庫１０の内部温度と、設定記憶部３１に記憶してある収容庫１０の目標温度とを比較し、内部温度が目標温度未満であるか否か、さらに内部温度が目標温度未満でない場合に内部温度が目標温度を超えているか否かを判断するものである。

弁開度設定処理部３３は、電子膨張弁１３に開度指令（開動作指令および閉動作指令）を与えて電子膨張弁１３の開度を設定する開閉指令手段である。より詳細に説明すると、弁開度設定処理部３３は、冷却装置が通常運転の場合において、あらかじめ設定された上限弁開度（弁開度の上限値）と下限弁開度（弁開度の下限値）との範囲内で、内部温度センサ２３の検出結果（検出温度）と、設定記憶部３１に記憶する収容庫１０の目標温度との比較結果に基づいて、電子膨張弁１３に開度指令を与えて開度を設定するものである。具体的には、検出した内部温度が目標温度未満の場合には、開動作指令を与えて弁開度を大きくさせる一方、検出した内部温度が目標温度を超える場合には、閉動作指令を与えて弁開度を小さくさせ、さらに検出した内部温度が目標温度と一致する場合には、弁開度を維持させるものである。

また、弁開度設定処理部３３は、冷却装置が後述する除霜運転の場合においては、電子膨張弁１３に対して全閉状態（閉成状態）になる旨の開度指令（閉動作指令）を与えて開度を設定するものである。

故障判断部３４は、電子膨張弁１３が開故障、すなわち開いた状態でロックしてしまう故障、ならびに閉故障、すなわち閉じた状態でロックしてしまう故障しているものと判断する故障判断手段である。より詳細に説明すると、故障判断部３４は、弁開度設定処理部３３が上限弁開度とする旨の開動作指令を与えた場合に、時間計測部３５を通じて時間の計測を開始し、計測した時間があらかじめ決められた設定時間に達したとき、すなわち上限弁開度とする旨の開動作指令を設定時間だけ与え続けているにもかかわらず、内部温度が目標温度を上回りつづけている、もしくは、吹出空気温度が上昇しつづけている場合に、電子膨張弁１３が閉故障しているものと判断するものである。その一方、弁開度設定処理部３３が下限弁開度とする旨の閉動作指令を与えた場合に、時間計測部３５を通じて時間の計測を開始し、計測した時間があらかじめ決められた設定時間に達したとき、すなわち下限弁開度とする旨の閉動作指令を設定時間だけ与え続けているにもかかわらず、内部温度が目標温度を下回りつづけている、もしくは、吹出空気温度が下降しつづけている場合に、電子膨張弁１３が開故障しているものと判断するものである。

故障判定手段４０は、冷却装置が除霜運転の場合に電子膨張弁１３の故障を判定するものであり、各種情報記憶部４１、入力処理部４２、タイマー部４３および故障判定部４４を備えている。

各種情報記憶部４１は、故障判定手段４０が後述する種々の処理内容をおこなうのに必要なデータやプログラムを記憶するとともに、入力処理部４２を通じて入力されたデータ（入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１により検出された温度データ）を記憶するものである。

入力処理部４２は、入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１を通じて検出されたそれぞれの温度データ（検出温度）を入力処理するものである。より詳細には、あらかじめ設定された設定時間（たとえば１分間）ごとに入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１を通じて検出された温度データを入力処理するものである。タイマー部４３は、上記設定時間の計測をおこなうためのものである。

故障判定部４４は、入力処理部４２を通じて入力処理され、かつ各種情報記憶部４１に記憶された各検出温度に基づいて電子膨張弁１３が正常であるか否か、つまり電子膨張弁１３が正常、あるいは開故障しているかを判定するものである。より詳細には、除霜運転からプルダウン（冷却運転）になるまでの間、各検出温度について、前回（直近の前回）の検出温度よりも上昇しているものが少なくとも一つある場合には、電子膨張弁１３は正常であると判定する一方、前回の検出温度よりも上昇しているものが存在しない、すなわち前回の検出温度よりも上昇しているものが一つも存在しない場合には、電子膨張弁１３が開故障しているものと判定するものである。

つぎに上記冷却装置の動作について説明する。ここで、冷却装置は、所定時間、あるいは収容庫１０の内部温度が所定の温度（目標温度）となるまでプルダウン（冷却運転）し、その後通常運転を行い、かかる通常運転が所定時間に達した後（より詳細には、除霜運転開始時点からあらかじめ設定されたサイクル時間（たとえば６時間）が経過した後）、蒸発器１２への冷媒の供給を停止して除霜運転をおこなうことになる。この除霜運転の後、再びプルダウンし、その後通常運転をおこなうサイクルを繰り返すことになる。つまり、冷却装置は、プルダウン→通常運転→除霜運転というサイクルを繰り返す。

通常運転の場合、冷却装置を構成する弁開度調節手段３０は、弁開度調節処理を実施する。図２は、図１に示した弁開度調節手段３０が実施する弁開度調節処理の内容を示すフローチャートである。

弁開度調節処理における弁開度調節手段３０は、内部温度センサ２３を通じてオープンショーケース１１における収容庫１０の内部温度を検出する（ステップＳ１０１）。

収容庫１０の内部温度を検出した弁開度調節手段３０は、温度比較判断部３２を通じて、該内部温度が設定記憶部３１に記憶する目標温度未満であるか否かを比較判断し（ステップＳ１０２）、内部温度が目標温度未満と判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、弁開度閉処理を実施する（ステップＳ１１０）。かかる弁開度閉処理については後述する。

一方、温度比較判断部３２を通じて、内部温度が目標温度未満ではなく、目標温度を超えているものと判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ，ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、弁開度開処理を実施する（ステップＳ１３０）。かかる弁開度開処理については後述する。

ところで、温度比較判断部３２を通じて、内部温度が目標温度未満ではなく、かつ目標温度を超えていないと判断した場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ，ステップＳ１０３：Ｎｏ）、すなわち内部温度が目標温度に等しいと判断した場合には、弁開度調節手段３０は、弁開度設定処理部３３を通じて電子膨張弁１３に維持指令を与えて弁開度を維持させて（ステップＳ１０４）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

図３は、図２に示した弁開度閉処理の内容を示すフローチャートである。弁開度閉処理における弁開度調節手段３０は、つまり、上記ステップＳ１０２において内部温度が目標温度未満と判断した場合に弁開度調節手段３０は、弁開度設定処理部３３を通じて電子膨張弁１３に対して決められたパルスだけ閉じる閉動作指令を与える（ステップＳ１１１）。閉動作指令を与えた弁開度調節手段３０は、内部温度センサ２３を通じて収容庫１０の内部温度を検出し（ステップＳ１１２）、その後に温度比較判断部３２を通じて、該内部温度が設定記憶部３１に記憶する目標温度未満であるか否かを比較判断する（ステップＳ１１３）。内部温度が目標温度未満でないと判断した場合、すなわち内部温度が目標温度以上である場合には（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、後述する処理を実施することなく手順をリターンさせて今回の弁開度閉処理を終了する。

一方、内部温度が目標温度未満と判断した場合であって、ステップＳ１１１での閉動作指令が下限弁開度での閉動作指令でない場合には（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ，ステップＳ１１４：Ｎｏ）、上記ステップＳ１１１〜ステップＳ１１３の処理を一定の時間周期で繰り返し実施する。つまり、弁開度調節手段３０は、弁開度閉処理において、閉動作指令を与えても収容庫１０の内部温度（検出温度）が目標温度未満の場合には、上記閉動作指令よりもさらに開度を小さくする旨の新たな閉動作指令を与え、内部温度（検出温度）が目標温度以上となるまで繰り返す。そして、下限弁開度で閉動作指令を与えた場合には（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、開故障判断処理を実施する（ステップＳ１２０）。

図４は、図３に示した開故障判断処理の内容を示すフローチャートである。開故障判断処理における弁開度調節手段３０は、つまり、弁開度設定処理部３３を通じて下限弁開度での閉動作指令を与えていた場合に弁開度調節手段３０は、時間計測部３５を通じて時間の計測を開始し（ステップＳ１２１）、内部温度センサ２３を通じて収容庫１０の内部温度を検出し（ステップＳ１２２）、その後に温度比較判断部３２を通じて、該内部温度が設定記憶部３１に記憶する目標温度未満であるか否かを比較判断する（ステップＳ１２３）。内部温度が目標温度未満でないと判断した場合、すなわち内部温度が目標温度以上である場合には（ステップＳ１２３：Ｎｏ）、時間計測部３５により時間の計測をリセットし（ステップＳ１２４）、後述する処理を実施することなく手順をリターンさせて今回の開故障判断処理を終了する。

一方、内部温度が目標温度未満と判断した場合には（ステップＳ１２３：Ｙｅｓ）、弁開度調節手段３０は、故障判断部３４を通じて時間計測部３５による時間の計測が設定記憶部３１に記憶する所定の設定時間を経過したか否かを判断する（ステップＳ１２５）。設定時間を経過していない場合には（ステップＳ１２５：Ｎｏ）、弁開度調節手段３０は、上記ステップＳ１２２〜ステップＳ１２５の処理を一定の時間周期で繰り返し、設定時間を経過した場合、すなわち弁開度設定処理部３３が下限弁開度にする旨の閉動作指令を設定時間だけ与え続けているにもかかわらず、内部温度が目標温度を下回りつづけている、もしくは、吹出空気温度が下降しつづけている場合には（ステップＳ１２５：Ｙｅｓ）、開故障しているものと判断し（ステップＳ１２６）、その旨を図示しない報知手段を通じて報知して、その後に手順をリターンさせて今回の処理（開故障判断処理）を終了する。また、図示しない電磁弁を閉じて冷媒供給を停止させてもよい。

このような開故障判断処理を実施した結果、図３に示すように手順をリターンさせて弁開度閉処理を終了し、これにより、図２に示すように手順をリターンさせて弁開度調節処理を終了する。

図５は、図２に示した弁開度開処理の内容を示すフローチャートである。弁開度開処理における弁開度調節手段３０は、つまり、上記ステップＳ１０３において内部温度が目標温度を超えていると判断した場合に弁開度調節手段３０は、弁開度設定処理部３３を通じて電子膨張弁１３に対して決められたパルスだけ開ける開動作指令を与える（ステップＳ１３１）。開動作指令を与えた弁開度調節手段３０は、内部温度センサ２３を通じて収容庫１０の内部温度を検出し（ステップＳ１３２）、その後に温度比較判断部３２を通じて、該内部温度が設定記憶部３１に記憶する目標温度を超えているか否かを比較判断する（ステップＳ１３３）。内部温度が目標温度を超えていないと判断した場合、すなわち内部温度が目標温度以下である場合には（ステップＳ１３３：Ｎｏ）、後述する処理を実施することなく手順をリターンさせて今回の弁開度開処理を終了する。

一方、内部温度が目標温度を超えていると判断した場合であって、ステップＳ１３１での開動作指令が上限弁開度での開動作指令でない場合には（ステップＳ１３３：Ｙｅｓ，ステップＳ１３４：Ｎｏ）、上記ステップＳ１３１〜ステップＳ１３３の処理を一定の周期で繰り返し実施する。つまり、弁開度調節手段３０は、弁開度開処理において、開動作指令を与えても収容庫１０の内部温度（検出温度）が目標温度を超えている場合には、上記開動作指令よりもさらに開度を大きくする旨の新たな開動作指令を与え、内部温度（検出温度）が目標温度以下となるまで繰り返す。そして、上限弁開度で開動作指令を与えた場合には（ステップＳ１３４：Ｙｅｓ）、閉故障判断処理を実施する（ステップＳ１４０）。

図６は、図５に示した閉故障判断処理の内容を示すフローチャートである。閉故障判断処理における弁開度調節手段３０は、つまり、弁開度設定処理部３３を通じて上限弁開度での開動作指令を与えていた場合に弁開度調節手段３０は、時間計測部３５を通じて時間の計測を開始し（ステップＳ１４１）、内部温度センサ２３を通じて収容庫１０の内部温度を検出し（ステップＳ１４２）、その後に温度比較判断部３２を通じて、該内部温度が設定記憶部３１に記憶する目標温度を超えているか否かを比較判断する（ステップＳ１４３）。内部温度が目標温度を超えていると判断した場合、すなわち内部温度が目標温度以下である場合には（ステップＳ１４３：Ｎｏ）、時間計測部３５により時間の計測をリセットし（ステップＳ１４４）、後述する処理を実施することなく手順をリターンさせて今回の閉故障判断処理を終了する。

一方、内部温度が目標温度を超えていると判断した場合には（ステップＳ１４３：Ｙｅｓ）、弁開度調節手段３０は、故障判断部３４を通じて時間計測部３５による時間の計測が設定記憶部３１に記憶する所定の設定時間を経過したか否かを判断する（ステップＳ１４５）。設定時間を経過していない場合には（ステップＳ１４５：Ｎｏ）、弁開度調節手段３０は、上記ステップＳ１４２〜ステップＳ１４５の処理を一定の周期で繰り返し、設定時間を経過した場合、すなわち弁開度設定処理部３３が上限弁開度にする旨の開動作指令を設定時間だけ与え続けているにもかかわらず、内部温度が目標温度を上回りつづけている、もしくは、吹出空気温度が上昇しつづけている場合には（ステップＳ１４５：Ｙｅｓ）、閉故障しているものと判断し（ステップＳ１４６）、その旨を図示しない報知手段を通じて報知して、その後に手順をリターンさせて今回の処理（閉故障判断処理）を終了する。また、図示しない電磁弁を閉じて冷媒供給を停止してもよい。

このような閉故障判断処理を実施した結果、図５に示すように手順をリターンさせて弁開度開処理を終了し、これにより、図２に示すように手順をリターンさせて弁開度調節処理を終了する。

以上説明した弁開度調節処理について総括すると、弁開度調節手段３０は、収容庫１０の内部温度が設定記憶部３１に記憶する目標温度未満の場合には、弁開度設定処理部３３を通じて電子膨張弁１３に閉動作指令を与える。その結果、収容庫１０の内部温度が目標温度以上となれば処理を終了する一方、収容庫１０の内部温度が依然として目標温度未満であれば、弁開度をさらに小さくする旨の閉動作指令を与え、収容庫１０の内部温度が目標温度以上となるまで弁開度を徐々に小さくする態様で新たな閉動作指令を継続的に与える。

そして、あらかじめ設定された下限弁開度とする旨の閉動作指令を与えている場合には、時間の計測を開始し、計測時間が所定の設定時間に達したときに、すなわち、下限弁開度にする旨の閉動作指令を設定時間だけ与え続けているにもかかわらず、内部温度が目標温度を下回りつづけている、もしくは、吹出空気温度が下降しつづけている場合に、電子膨張弁１３が開故障しているものと判断している。

一方、弁開度調節手段３０は、収容庫１０の内部温度が設定記憶部３１に記憶する目標温度を超えている場合には、弁開度設定処理部３３を通じて電子膨張弁１３に開動作指令を与える。その結果、収容庫１０の内部温度が目標温度以下となれば処理を終了する一方、収容庫１０の内部温度が依然として目標温度を超えていれば、弁開度をさらに大きくする旨の開動作指令を与え、収容庫１０の内部温度が目標温度以下となるまで弁開度を徐々に大きくする態様で新たな閉動作指令を継続的に与える。

そして、あらかじめ設定された上限弁開度とする旨の開動作指令を与えている場合には、時間の計測を開始し、計測時間が所定の設定時間に達したときに、すなわち、上限弁開度にする旨の開動作指令を設定時間だけ与え続けているにもかかわらず、内部温度が目標温度を上回りつづけている、もしくは、吹出空気温度が上昇しつづけている場合に、電子膨張弁１３が閉故障しているものと判断している。

上述したような弁開度調節処理を通常運転で実施した冷却装置は、かかる通常運転時間が所定時間に達した後、つまり除霜運転開始時点からあらかじめ設定されたサイクル時間が経過した後、蒸発器１２への冷媒の供給を停止して除霜運転をおこなうことになる。

除霜運転の場合、冷却装置を構成する弁開度調節手段３０は、弁開度設定処理部３３を通じて電子膨張弁１３に対して全閉状態（閉成状態）となるよう閉動作指令を与える一方、故障判定手段４０は、故障判定処理を実施する。図７は、図１に示した故障判定手段が実施する故障判定処理の内容を示すフローチャートである。

故障判定処理における故障判定手段４０は、入口部冷媒温度（以下、Ｔ１とも示す）、中間部冷媒温度（以下、Ｔ２とも示す）および出口部冷媒温度（以下、Ｔ３とも示す）のそれぞれの入力処理をおこなう（ステップＳ２００）。

図８は、図７に示した入口部冷媒温度、中間部冷媒温度および出口部冷媒温度の入力処理（以下、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３入力処理とも称する）の内容を示すフローチャートである。

Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３入力処理において、故障判定手段４０は、入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１を通じて入口部冷媒温度Ｔ１、中間部冷媒温度Ｔ２および出口部冷媒温度Ｔ３を検出し（ステップＳ２０１）、入力処理部４２を通じて各冷媒温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を入力処理する（ステップＳ２０２）。その後に、故障判定手段４０は、入力処理部４２を通じて入力処理した各冷媒温度を各種情報記憶部４１に記憶し（ステップＳ２０３）、手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

故障判定手段４０は、図には明示しないが、タイマー部４３を通じて各Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の記憶後に時間の計測を開始し、計測時間が各種情報記憶部４１にあらかじめ記憶してある設定時間（たとえば１分間）に達したときに、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３入力処理を繰り返すようにしている。つまり、故障判定手段４０は、除霜運転時において、設定時間（たとえば１分間）ごとに検出された各冷媒温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を入力処理して記憶する、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３入力処理を繰り返している。このような処理を繰り返す結果、図９に示すような各冷媒温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が各種情報記憶部４１に記憶されることになる。この図９において、ｔ０は除霜運転開始時点、ｔ１は除霜運転を開始してからたとえば１分後の時点、ｔ２はｔ１から１分後の時点、ｔ３はｔ２から１分後の時点を示している。また、故障判定手段４０は、除霜運転が開始されてからプルダウン（冷却運転）が開始されるまでの間、あるいは決められた時間（たとえば１０分間）の間、繰り返し実施する。

このようなＴ１，Ｔ２，Ｔ３入力処理を実施した故障判定手段４０は、故障判定部４４を通じて、今回検出した冷媒温度Ｔ１が前回（直近の前回）に検出した冷媒温度Ｔ１′よりも上昇しているか否か、冷媒温度Ｔ２が前回（直近の前回）に検出した冷媒温度Ｔ２′よりも上昇しているか否か、ならびに冷媒温度Ｔ３が前回（直近の前回）に検出した冷媒温度Ｔ３′よりも上昇しているか否かを確認し（ステップＳ２１１，ステップＳ２１２，ステップＳ２１３）、これらのうちいずれか一つが上昇していれば、電子膨張弁１３が正常であると判定して（ステップＳ２１４）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

その一方、冷媒温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のすべてが前回の冷媒温度Ｔ１′，Ｔ２′，Ｔ３′よりも上昇していない場合には（ステップＳ２１１：Ｎｏ，ステップＳ２１２：Ｎｏ，ステップＳ２１３：Ｎｏ）、故障判定手段４０は、故障判定部４４を通じて電子膨張弁１３が開故障しているものと判定して（ステップＳ２１５）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

つまり、故障判定手段４０は、除霜運転の場合にあらかじめ決められた所定時間ごと（１分間ごと）に入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１を通じて各冷媒温度を検出し、検出した冷媒温度が前回検出した冷媒温度よりも上昇しているものが少なくとも一つある場合には、電子膨張弁１３は正常であると判定する一方、入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１を通じて検出した冷媒温度が前回検出した冷媒温度よりも上昇しているものが存在しない場合には、電子膨張弁１３が開故障しているものと判定している。

このように除霜運転を行った冷却装置は、その後にプルダウンを行い、かかるプルダウン後に再び通常運転をおこなうことになる。

以上説明したように本発明の実施の形態における冷却装置によれば、通常運転の場合に、弁開度調節手段３０が、弁開度設定処理部３３を通じて上限弁開度とする旨の開動作指令をあらかじめ決められた設定時間だけ与え続けているにもかかわらず、内部温度が目標温度を上回りつづけている、もしくは、吹出空気温度が上昇しつづけている場合に、故障判断部３４を通じて電子膨張弁１３が閉故障しているものと判断する一方、弁開度設定処理部３３を通じて下限弁開度にする旨の閉動作指令を設定時間だけ与え続けているにもかかわらず、内部温度が目標温度を下回りつづけている、もしくは、吹出空気温度が下降しつづけている場合に、電子膨張弁１３が開故障しているものと判断するので、弁開度への開度指令とその指令時間との関係から電子膨張弁１３の故障を判断することになり、従来のように二つの温度の比較演算することにより故障を判断するのに比して、電子膨張弁１３の故障を良好に検出することにより、検出精度の信頼性を向上させることができる。

また、上記冷却装置によれば、除霜運転の場合に、故障判定手段４０が、あらかじめ決められた所定時間ごとに入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１を通じて各冷媒温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を検出し、冷媒温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が前回検出した冷媒温度Ｔ１′，Ｔ２′，Ｔ３′よりも上昇しているものが少なくとも一つある場合には、電子膨張弁１３は正常であると判定する一方、入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１を通じて検出した冷媒温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が前回検出した冷媒温度Ｔ１′，Ｔ２′，Ｔ３′よりも上昇しているものが存在しない場合には、電子膨張弁１３が開故障しているものと判定するので、通常運転の場合だけに限らず、除霜運転の場合にも電子膨張弁１３の故障を良好に検出することが可能になる。

特に、本実施の形態における冷却装置では、故障判定手段４０が、入口部冷媒温度センサ２０、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１を通じて検出した三つの冷媒温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に基づいて電子膨張弁１３の正常、あるいは開故障を判定しているので、より確実に判定することが可能になる。このことについて詳しく述べると、電子膨張弁１３の正常、あるいは開故障を判定するだけなら、図９から明らかなように温度分布が比較的安定している中間部冷媒温度センサ２２、あるいは出口部冷媒温度センサ２１により検出された冷媒温度Ｔ２，Ｔ３でも可能である。しかしながら、これらの時間ごとの温度差は比較的小さく、場合によっては温度差が限りなく少ない場合もある。そのため、電子膨張弁１３の正常、あるいは開故障を正確に判定できない虞れがある。一方、入口部冷媒温度センサ２０により検出された冷媒温度Ｔ１は、温度分布が不安定な部分があるものの、所定時間ごとの温度差が比較的大きく、温度差を測定することが可能である。したがって、これら三つのセンサの検出結果に基づいてより確実に電子膨張弁１３の故障を良好に検出することができる。また、除霜運転に入った直後は、一時的に低圧圧力が下がるために、入口部冷媒温度センサ２０により検出される冷媒温度Ｔ１は、図９に示すように、いったん下がることが確認されているが（時点ｔ１から時点ｔ２の間）、その経過時間の時には、中間部冷媒温度センサ２２および出口部冷媒温度センサ２１により所定時間ごとに検出される冷媒温度Ｔ２，Ｔ３の温度差は、十分に確保されているため、かかる経過時間の時に誤判定する虞れもない。

以上のように、本発明にかかる冷却装置は、オープンショーケースの収容庫の冷却に有用である。

本発明の実施の形態である冷却装置の構成を概念的に示した概念図である。 図１に示した弁開度調節手段が実施する弁開度調節処理の内容を示すフローチャートである。 図２に示した弁開度閉処理の内容を示すフローチャートである。 図３に示した開故障判断処理の内容を示すフローチャートである。 図２に示した弁開度開処理の内容を示すフローチャートである。 図５に示した閉故障判断処理の内容を示すフローチャートである。 図１に示した故障判定手段が実施する故障判定処理の内容を示すフローチャートである。 図７に示した入口部冷媒温度、中間部冷媒温度および出口部冷媒温度の入力処理の内容を示すフローチャートである。 各冷媒温度の経過時間と温度との関係を示す図表である。

符号の説明

１０ 収容庫
１１ オープンショーケース
１２ 蒸発器
１３ 電子膨張弁
１４ 凝縮器
１５ 圧縮機
１６ 冷媒供給管路
１７ 送風ファン
２０ 入口部冷媒温度センサ
２１ 出口部冷媒温度センサ
２２ 中間部冷媒温度センサ
２３ 内部温度センサ
３０ 弁開度調節手段
３１ 設定記憶部
３２ 温度比較判断部
３３ 弁開度設定処理部
３４ 故障判断部
３５ 時間計測部
４０ 故障判定手段
４１ 各種情報記憶部
４２ 入力処理部
４３ タイマー部
４４ 故障判定部

Claims (2)

1. 通常運転の場合に収容庫の内部温度に基づいて電子膨張弁の開度を調節する開度調節手段を備え、この開度調節手段により前記収容庫に配設した蒸発器に対する冷媒の供給制御をおこなうことにより、該収容庫を所望の温度状態にする冷却装置において、
   前記開度調節手段は、
   あらかじめ設定された上限弁開度と下限弁開度との範囲内で前記収容庫の内部温度に基づいて前記電子膨張弁に対して開動作指令、あるいは閉動作指令を与える開閉指令手段と、
   前記開閉指令手段が上限弁開度とする旨の開動作指令をあらかじめ決められた設定時間だけ与え続けていた場合に、前記電子膨張弁が閉故障しているものと判断する一方、前記開閉指令手段が下限弁開度にする旨の閉動作指令を前記設定時間だけ与え続けていた場合に、前記電子膨張弁が開故障しているものと判断する故障判断手段と
   を備えていることを特徴とする冷却装置。
2. 前記開度調節手段は、前記通常運転開始後あらかじめ決められた時間が経過して除霜運転に移行した場合には、前記電子膨張弁を閉成させて前記蒸発器に対する冷媒の供給を停止するものであり、
   前記蒸発器に接続した冷媒管路のうち該蒸発器の入口部を通過する冷媒の温度を検出する入口部冷媒温度検出手段と、
   前記冷媒管路のうち前記蒸発器の出口部を通過する冷媒の温度を検出する出口部冷媒温度検出手段と、
   前記蒸発器の内部において前記出口部に近接する部位を通過する冷媒の温度を検出する中間部冷媒温度検出手段と、
   前記除霜運転の場合にあらかじめ決められた所定時間ごとに前記入口部冷媒温度検出手段、前記出口部冷媒温度検出手段および前記中間部冷媒温度検出手段を通じて各温度を検出し、検出温度が前回の検出温度よりも上昇しているものが少なくとも一つある場合には、前記電子膨張弁は正常であると判定する一方、前記入口部冷媒温度検出手段、前記出口部冷媒温度検出手段および前記中間部冷媒温度検出手段を通じて検出した温度が前回の検出温度よりも上昇しているものが存在しない場合には、前記電子膨張弁が開故障しているものと判定する故障判定手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。

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