JP4271275B2 - 電子膨張弁の制御装置及び電子膨張弁の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子膨張弁の制御装置及びその制御方法に係り、特に冷凍システムにおいて、電子膨張弁の制御を行うための電子膨張弁の制御装置及びその制御方法に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
冷凍サイクルの冷媒制御を蒸発器入口温度及び出口温度の差を過熱度として行う場合は、入口温度センサあるいは出口温度センサがエラー状態となると制御不能となり、通常の過熱度制御ができなくなる。
このため、従来においては、センサエラー時においては電子膨張弁開度を全閉状態としてシステムを停止するという方法が提案されていた。
また、センサエラー時には、強制的にある一定の開度に電子膨張弁を固定し運転を継続するといった方法が提案されている。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のセンサエラー時の対処方法においては、システムの安全を重視して電子膨張弁を全閉とした場合には、システムが停止するため、冷却物の損傷という事態が発生してしまうという問題点があった。
また、電子膨張弁の開度を一定開度に固定する方法においては、液バックを起こしてしまい、コンプレッサを破壊してしまう可能性があるという問題点があった
【０００３】
そこで、本発明は、センサエラー時においても、低圧カットあるいは液バックを起こさずに冷凍サイクルの運転を継続することが可能な電子膨張弁の制御装置及び電子膨張弁の制御方法を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためなされた請求項１記載の発明は、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算する過熱度演算手段と、該過熱度演算手段により演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算する弁開度演算手段と、該弁開度演算手段により演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段とを備える電子膨張弁の制御装置において、前記冷凍庫内の温度を検出する庫内温度検出手段と、前記冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別する運転状態判別手段と、前記判別に基づいて前記冷凍サイクルが前記サンプリング条件運転を行っている場合に、前記弁開度演算手段により演算した前記弁開度をサンプリングする弁開度サンプリング手段と、該弁開度サンプリング手段によりサンプリングした前記弁開度を前記庫内温度検出手段により検出した前記庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶する記憶手段と、前記過熱度演算手段が前記過熱度を演算できない状態に至った場合に、前記庫内温度検出手段により検出した前記庫内温度に対応する前記所定の庫内温度範囲の前記記憶手段に記憶されている前記弁開度の平均値を演算する平均弁開度演算手段とを備え、前記弁開度制御手段は、前記過熱度演算手段が前記過熱度を演算できない状態に至った場合に、前記平均開度演算手段により演算した前記弁開度の平均値で前記電子膨張弁の弁開度を制御することを特徴とする電子膨張弁の制御装置に存する。
【０００５】
請求項１記載の発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び蒸発器の出口における冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度演算手段により演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度演算手段が弁開度を演算し、この演算した弁開度により冷凍サイクルにおける冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を弁開度制御手段が制御する電子膨張弁の制御装置において、冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っていることを運転状態判別手段が判別すると、弁開度演算手段により演算した弁開度を弁開度サンプリング手段によりサンプリングして庫内温度検出手段により検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に記憶手段が予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶していて、過熱度演算手段が過熱度を演算できない状態に至った場合に、平均弁開度演算手段が庫内温度検出手段により検出した庫内温度に対応する所定の庫内温度範囲の記憶手段に記憶されている弁開度の平均値を演算し、この演算した弁開度の平均値で弁開度制御手段が電子膨張弁の弁開度を制御するので、例えば、過熱度演算手段が過熱度を演算するために必要な蒸発器の入口温度及び出口温度を検出するセンサにエラーがあって、過熱度演算手段が過熱度を演算できない状態に至った場合にも、庫内温度検出手段により庫内温度を検出できれば、実際の運転状態の変動の影響を受けることなくより確実な弁開度制御を行って正常な運転を継続することができる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記庫内温度−弁開度データは、所定の庫内温度範囲毎の前記電子膨張弁の平均開度を表していることを特徴とする電子膨張弁の制御装置に存する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記運転状態判別手段は、前記冷凍サイクルの運転開始時においては、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点で前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、冷凍サイクルの運転開始時においては、過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点でサンプリング条件運転を行っていると判別するので、運転が安定した状態になるまではサンプリングを行わない。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度が前記設定過熱度以上の場合に、前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、演算された過熱度が予め設定した設定過熱度以上の場合に、サンプリング条件運転を行っていると判別するので、確実に運転が安定した状態でサンプリングが行える。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、演算された過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、液量過多の状態でサンプリングを行うことがない。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から前記設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、演算された過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、液量不足状態でサンプリングを行うことがない。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、前記運転状態判別手段は、前記弁開度制御手段が運転を停止している状態では、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、弁開度制御手段が運転を停止している状態では、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、確実に安定した運転状態でサンプリングが行える。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明において、前記運転状態判別手段は、デフロスト動作中及び前記デフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまでは前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、デフロスト動作中及びデフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまではサンプリング条件運転を行っていないと判別するので、蒸発器での負荷が増大している状態でサンプリングを行うことがない。
【００２６】
請求項８記載の発明は、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算し、該演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する電子膨張弁の制御方法において、前記冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別し、該判別に基づいて前記冷凍サイクルが前記サンプリング条件運転を行っている場合に、検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に前記演算した前記弁開度をサンプリングし、該サンプリングした前記弁開度を前記所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶しておき、前記過熱度が算出されない状態に至った場合に、前記検出した前記庫内温度に対応する前記所定の庫内温度範囲の前記記憶しておいた前記弁開度の平均値を演算し、該演算した前記弁開度の平均値で前記電子膨張弁の弁開度を制御することを特徴とする電子膨張弁の制御方法に存する。
【００２７】
請求項８記載の発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び蒸発器の出口における冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算し、該演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する電子膨張弁の制御方法において、冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別し、該判別に基づいて冷凍サイクルがサンプリング条件運転を行っている場合に、検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に演算した弁開度をサンプリングし、該サンプリングした弁開度を所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶しておき、過熱度が演算できない状態に至った場合に、検出した庫内温度に対応する所定の庫内温度範囲の記憶しておいた弁開度の平均値を演算し、該演算した弁開度の平均値で電子膨張弁の弁開度を制御するので、例えば、過熱度演算手段が過熱度を演算するために必要な蒸発器の入口温度及び出口温度を検出するセンサにエラーがあって、過熱度演算手段が過熱度を演算できない状態に至った場合にも、庫内温度検出手段により庫内温度を検出できれば、実際の運転状態の変動の影響を受けることなくより確実な弁開度制御を行って正常な運転を継続することができる。
【００３０】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記冷凍サイクルの運転開始時においては、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点で前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴としている。
【００３１】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の発明の作用に加えて、冷凍サイクルの運転開始時においては、過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点でサンプリング条件運転を行っていると判別するので、運転が安定した状態になるまではサンプリングを行わない。
【００３２】
請求項１０記載の発明は、請求項８または請求項９記載の発明において、演算された前記過熱度が予め設定した設定過熱度以上の場合に、前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴としている。
【００３３】
請求項１０記載の発明によれば、請求項８または請求項９記載の発明の作用に加えて、演算された過熱度が予め設定した設定過熱度以上の場合に、サンプリング条件運転を行っていると判別するので、確実に運転が安定した状態でサンプリングが行える。
【００３４】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、演算された前記過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から前記設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００３５】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の発明の作用に加えて、演算された過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、液量不足状態でサンプリングを行うことがない。
【００３６】
請求項１２記載の発明は、請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の発明において、演算された前記過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００３７】
請求項１２記載の発明によれば、請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の発明の作用に加えて、演算された過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、液量過多の状態でサンプリングを行うことがない。
【００３８】
請求項１３記載の発明は、請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の発明において、デフロスト動作中及び前記デフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまでは前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００３９】
請求項１３記載の発明によれば、請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の発明の作用に加えて、デフロスト動作中及びデフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまではサンプリング条件運転を行っていないと判別するので、蒸発器での負荷が増大している状態でサンプリングを行うことがない。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００４１】
［１］ 冷凍システムの概要構成
図１に冷凍システムの概要構成ブロック図を示す。
冷凍システム１は、冷媒を圧縮するためのコンプレッサ２と、冷媒を凝縮するためのコンデンサ（凝縮器）３と、冷媒流量を制御するための電子膨張弁４と、冷媒を蒸発させ、冷凍庫５内を冷却するための蒸発器（エバポレータ）６と、を備えて構成されており、コンプレッサ２、コンデンサ３、電子膨張弁４及びエバポレータ６を配管７により環状に接続している。
【００４２】
［２］ 冷凍システムの制御系の概要構成
図２に冷凍システム１の制御系の概要構成ブロック図を示す。
冷凍システムの制御系は、冷凍庫５内の温度を検出して庫内温度検出信号ＳINを出力する庫内温度センサ１１と、蒸発器６の入口における冷媒の温度を検出し入口温度検出信号ＳENを出力する入口温度センサ１２と、蒸発器６の出口における冷媒の温度を検出し出口温度検出信号ＳEXを出力する出口温度センサ１３と、庫内温度検出信号ＳIN、入口温度検出信号ＳEN及び出口温度検出信号ＳEXに基づいて庫内温度データＤIN、入口温度データＤEN及び出口温度データＤEXを生成し出力するセンサデータ演算部１４と、を備えて構成されている。
【００４３】
さらに制御系は、入口温度データＤEN及び出口温度データＤEXに基づいて演算を行い過熱度データＤSPを出力する過熱度演算部１５と、過熱度データＤSPを過熱度設定値データＤREFと比較することにより電子膨張弁４の弁開度に対応する弁開度データＤVALを演算する弁開度演算部１６と、弁開度を冷凍庫５内の温度と関係づけて記憶する庫内温度／弁開度記憶部１７と、過熱度設定データＤSP及び予め設定した各種条件に基づいて弁開度データＤVALを庫内温度／弁開度記憶部１７において記憶するか否か、すなわち、弁開度データＤVALのサンプリングを行うか否かを判別するメモリ条件判断部１８と、庫内温度／弁開度記憶部１７に記憶している弁開度データＤVALに基づいて庫内温度ｔｘを代表値とする庫内温度範囲毎に平均弁開度データVAL_ave_txを演算する平均弁開度演算部１９と、入口温度センサ１２及び出口温度センサ１３が正常に動作している場合には弁開度データＤVAL及び過熱度データＤSPに基づいて電子膨張弁４の弁開度を制御し、入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３の少なくとも一方がエラー状態にある場合には、庫内温度データＤIN及び平均弁開度データVAL_ave_txに基づいて弁開度を制御する弁開度制御部２０と、を備えて構成されている。
【００４４】
［３］ 実施形態の動作
次に本実施形態の動作を説明する。
この場合において、予め冷凍システム１を継続的に運転可能な状態に電子膨張弁４などが調整され、冷凍システム１が稼働されているものとする。
ここで、学習機能をスタートさせると、メモリ条件判断部１８は、過熱度データＤSPに基づいて、所定の条件判断を行い、庫内温度データＤINに対応する庫内温度／弁開度記憶部１７に対し、サンプリングを行わせるべく、判別結果信号を出力する。
【００４５】
これにより庫内温度／弁開度記憶部１７は、庫内温度データＤINと弁開度データＤVALをサンプリングし、センサエラー時に備えたデータ処理を行う。
ただし、サンプリングは、メモリ条件判断部１８の判別結果信号に基づいて、以下の▲１▼〜▲６▼の条件が満たされている場合にのみ行われる。これは、正規の運転状態でのみ、データを収集する必要があるからである。
【００４６】
▲１▼ 運転開始時は、過熱度の変化が増加方向から減少方向に変化した段階からサンプリングを開始する。
運転が安定した状態になるまではサンプリングを行わないようにするためである。
▲２▼ 過熱度＜設定過熱度の状態ではサンプリングしない。
運転が安定した状態であるとはいえないからである。
▲３▼ 過熱度の減少速度が所定速度（例えば、０．５／１０［℃／秒］以上になった場合は、サンプリングを行わない。
液量過多の可能性が高いためである。
【００４７】
▲４▼ 過熱度が逆転状態（過熱度＜設定過熱度）から復帰（過熱度≧設定過熱度）した場合にはサンプリングは行わない。
この場合、当然過熱度は大きくなるが、しばらくの間は液量不足状態になるためである。
そして、過熱度の変化が増加方向から減少方向に変化した時点からサンプリングを再開する。
▲５▼ 膨張弁コントローラが運転停止している場合はサンプリングを行わない。
この場合、安定した運転状態であるとはいえないからである。
▲６▼ デフロスト後は一時的に蒸発器での負荷が増大するため、デフロスト中及びデフロスト終了から所定時間（例えば、５分間）が経過するまではサンプリングは行わない。
【００４８】
［３．１］ センサ正常動作時の動作
次に図３の処理フローチャートを参照して入口温度センサ及び出口温度センサが正常に動作している場合の冷凍システムの動作について説明する。
【００４９】
まず、冷凍システムを稼働すると、学習機能がスタートし、コントローラは、上記各条件を満たしているか否かを判別する（ステップＳ１）
ステップＳ１の判別において、上記条件を満たしていない場合には（ステップＳ１；Ｎｏ）、メモリ条件判断部１８は、サンプリングを許可しない旨の判別結果信号を庫内温度／弁開度記憶部１７に出力し、庫内温度／弁開度記憶部１７は何も行わず、冷凍システム１の制御系１０は通常の処理に移行する。
ステップＳ１の判別において、上記条件を満たしている場合には（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、メモリ条件判断部１８は、サンプリングを許可するための判別結果信号を庫内温度／弁開度記憶部１７に出力する。
【００５０】
一方、庫内温度センサ１１は、冷凍庫５内の温度を検出して庫内温度検出信号ＳINをセンサデータ演算部１４に出力する。
センサデータ演算部１４は、庫内温度検出信号ＳINに基づいて庫内温度検出データＤINを生成し、庫内温度／弁開度記憶部１７に庫内温度検出データＤINを出力する。
【００５１】
これらの結果、庫内温度／弁開度記憶部１７は庫内温度データＤINが庫内温度ｔ1に相当するものである場合には、当該庫内温度ｔ1に対応するサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_t1を選択し（ステップＳ２）、現在のサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_t1の値に今回の弁開度データＤVALの値を加算する（ステップＳ３）。
【００５２】
より具体的には、図４に示すように、例えば、庫内温度データＤINが庫内温度−３０．６［℃］に相当するものである場合には、対応するサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_-30.5を選択し、現在のサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_-30.5の値に今回の弁開度データＤVALの値を加算することとなる。
【００５３】
次に前回までのサンプル回数データｎの値に１を加えて今回までのサンプル回数とする（ステップＳ４）。
より具体的には、上述の例のように、庫内温度データＤINが庫内温度−３０．６［℃］に相当するものである場合には、
ｎ’＝ｎ’＋１
とする。
【００５４】
続いてサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_t1にステップＳ３の処理で得られた新たな値を記憶し、サンプル回数データｎに新たなサンプル回数を記憶する（ステップＳ５）。
次にサンプル回数データｎがサンプル回数数の上限値であるｎmaxに至ったか否か、すなわち、
ｎ＝ｎmax
か否かを判別する（ステップＳ６）。
ステップＳ６の判別において、サンプル回数データｎがサンプル回数の上限値であるｎmax未満である場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、すなわち、
ｎ＜ｎmax
の場合には、学習処理を終了し、通常処理に移行する。
ステップＳ６判別において、サンプル回数データｎがサンプル回数の上限値であるｎmaxに至った場合には、次式により庫内温度ｔ1が属する庫内温度範囲における弁開度平均値データVAL_ave_t1を算出する（ステップＳ７）。
VAL_ave_t1＝VAL_sum_t1／ｎ
より具体的には、上述の例のように、庫内温度データＤINが庫内温度−３０．６［℃］に相当するものである場合には、
VAL_ave_-30.5＝VAL_sum_-30.5／ｎ’
とする。
そして、再度サンプリングを継続すべく、サンプリング回数データｎ＝０に初期化して（ステップＳ８）、学習処理を終了し、通常処理に移行する。
【００５５】
［３．２］ センサエラー時の動作
次に入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３の少なくとも一方についてエラーが発生した場合の冷凍システムの動作について説明する。
入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３の少なくとも一方についてエラーが発生して過熱度演算部１５が過熱度を演算できない状態に至った場合には、弁開度制御部２０は、弁開度データＤVAL及び過熱度データＤSPに基づく弁開度の制御を中止し、センサデータ演算部１４が出力した庫内温度データＤIN及び当該庫内温度データＤINに対応する平均弁開度データVAL_ave_txに基づいて弁開度を制御することとなる。
【００５６】
より具体的には、弁開度制御部２０は、入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３の少なくとも一方についてエラーが発生した場合には、弁開度データＤVAL及び過熱度データＤSPに基づく弁開度の制御を中止し、例えば、センサデータ演算部１４が出力した庫内温度データＤINが−３１．２［℃］に相当するものである場合には、当該庫内温度データＤINに対応する平均弁開度データVAL_ave_-31.0に基づいて弁開度を制御することとなる。
【００５７】
［４］ 実施形態の効果
以上の説明のように本実施形態によれば、入口温度センサあるいは出口温度センサの動作エラーが発生し、過熱度を演算できない場合でも、平均弁開度データVAL_ave_txに基づいて弁開度を制御することにより、低圧カットあるいは液バックを生じることなく運転を行うことが可能となる。
上記学習処理は一度スタートさせれば特に停止させる必要はなく、常時ジョブとしてバックグラウンドで動作させ、一定サンプル数毎に平均弁開度データVAL_ave_txを算出することとなる。
これは一時的なサンプリングでは外気温度の変化あるいは負荷量の増減による運転状況変化に伴う運転開度の変化に対応できなくなるおそれがあるからである。
【００５８】
以上によってサンプリングされたデータから計算された各庫内温度範囲における平均弁開度データVAL_ave_txに対応する平均弁開度は、当該庫内温度範囲において、必ず過熱度が逆転していない状態のデータであるため、入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３が異常動作状態となっても、低圧カットあるいは液バックを生じることなく運転を行うことが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度演算手段により演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度演算手段が弁開度を演算し、この演算した弁開度により冷凍サイクルにおける冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を弁開度制御手段が制御する電子膨張弁の制御装置において、冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っていることを運転状態判別手段が判別すると、弁開度演算手段により演算した弁開度を弁開度サンプリング手段によりサンプリングして庫内温度検出手段により検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に記憶手段が予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶していて、過熱度演算手段が過熱度を演算できない状態に至った場合に、平均弁開度演算手段が庫内温度検出手段により検出した庫内温度に対応する所定の庫内温度範囲の記憶手段に記憶されている弁開度の平均値を演算し、この演算した弁開度の平均値で弁開度制御手段が電子膨張弁の弁開度を制御するので、冷凍庫内の温度が検出できれば、実際の運転状態の変動の影響を受けることなくより確実な弁開度制御を行って正常な運転を継続することが可能となり、例えば、蒸発器の入口温度センサあるいは出口温度センサが故障した場合でも低圧カット、液バックなどの現象を生じることなく運転を継続できる。
【００６２】
請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の発明によれば、確実に安定した運転状態下でのみ所定の庫内温度範囲毎の弁開度をサンプリングして収集することができ、ひいては、庫内温度範囲毎の弁開度に基づいて安定して運転を継続することができる。
【００６４】
請求項８記載の発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び蒸発器の出口における冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算し、該演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する電子膨張弁の制御方法において、冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別し、該判別に基づいて冷凍サイクルがサンプリング条件運転を行っている場合に、検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に演算した弁開度をサンプリングし、該サンプリングした弁開度を所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶しておき、過熱度が演算できない状態に至った場合に、検出した庫内温度に対応する所定の庫内温度範囲の記憶しておいた弁開度の平均値を演算し、該演算した弁開度の平均値で電子膨張弁の弁開度を制御するので、冷凍庫内の温度が検出できれば、正常な運転を継続することが可能となり、例えば、蒸発器の入口温度センサあるいは出口温度センサが故障した場合でも低圧カット、液バックなどの現象を生じることなく運転を継続できる。
【００６６】
請求項９ないし請求項１３のいずれかに記載の発明によれば、確実に安定した運転状態下でのみ所定の庫内温度範囲毎の弁開度をサンプリングして収集することができ、ひいては、庫内温度範囲毎の弁開度に基づいて安定して運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍システムの概要構成ブロック図である。
【図２】冷凍システムの制御系の概要構成ブロック図である。
【図３】センサ正常動作時の動作処理フローチャートである。
【図４】庫内温度／弁開度記憶部内のデータ記憶状態の説明図である。
【符号の説明】
１ 冷凍システム
２ コンプレッサ
３ コンデンサ（凝縮器）
４ 電子膨張弁
５ 冷凍庫
６ 蒸発器（エバポレータ）
７ 配管
１０ 冷凍システムの制御系
１１ 庫内温度センサ
１２ 入口温度センサ
１３ 出口温度センサ
１４ センサデータ演算部
１５ 過熱度演算部
１６ 弁開度演算部
１７ 庫内温度／弁開度記憶部
１８ メモリ条件判断部
１９ 平均弁開度演算部
２０ 弁開度制御部
ＤIN 庫内温度データ
ＤEN 入口温度データ
ＤEX 出口温度データ
ＤSP 過熱度データ
ＤREF 過熱度設定値データ
ＤVAL 弁開度データ
ＳIN 庫内温度検出信号
ＳEN 入口温度検出信号
ＳEX 出口温度検出信号
VAL_ave_tx 平均弁開度データ
本発明は、電子膨張弁の制御装置及びその制御方法に係り、特に冷凍システムにおいて、電子膨張弁の制御を行うための電子膨張弁の制御装置及びその制御方法に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
冷凍サイクルの冷媒制御を蒸発器入口温度及び出口温度の差を過熱度として行う場合は、入口温度センサあるいは出口温度センサがエラー状態となると制御不能となり、通常の過熱度制御ができなくなる。
このため、従来においては、センサエラー時においては電子膨張弁開度を全閉状態としてシステムを停止するという方法が提案されていた。
また、センサエラー時には、強制的にある一定の開度に電子膨張弁を固定し運転を継続するといった方法が提案されている。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のセンサエラー時の対処方法においては、システムの安全を重視して電子膨張弁を全閉とした場合には、システムが停止するため、冷却物の損傷という事態が発生してしまうという問題点があった。
また、電子膨張弁の開度を一定開度に固定する方法においては、液バックを起こしてしまい、コンプレッサを破壊してしまう可能性があるという問題点があった
【０００３】
そこで、本発明は、センサエラー時においても、低圧カットあるいは液バックを起こさずに冷凍サイクルの運転を継続することが可能な電子膨張弁の制御装置及び電子膨張弁の制御方法を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためなされた請求項１記載の発明は、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算する過熱度演算手段と、該過熱度演算手段により演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算する弁開度演算手段と、該弁開度演算手段により演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段とを備える電子膨張弁の制御装置において、前記冷凍庫内の温度を検出する庫内温度検出手段と、前記冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別する運転状態判別手段と、前記判別に基づいて前記冷凍サイクルが前記サンプリング条件運転を行っている場合に、前記弁開度演算手段により演算した前記弁開度をサンプリングする弁開度サンプリング手段と、該弁開度サンプリング手段によりサンプリングした前記弁開度を前記庫内温度検出手段により検出した前記庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶する記憶手段と、前記過熱度演算手段が前記過熱度を演算できない状態に至った場合に、前記庫内温度検出手段により検出した前記庫内温度に対応する前記所定の庫内温度範囲の前記記憶手段に記憶されている前記弁開度の平均値を演算する平均弁開度演算手段とを備え、前記弁開度制御手段は、前記過熱度演算手段が前記過熱度を演算できない状態に至った場合に、前記平均開度演算手段により演算した前記弁開度の平均値で前記電子膨張弁の弁開度を制御することを特徴とする電子膨張弁の制御装置に存する。
【０００５】
請求項１記載の発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び蒸発器の出口における冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度演算手段により演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度演算手段が弁開度を演算し、この演算した弁開度により冷凍サイクルにおける冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を弁開度制御手段が制御する電子膨張弁の制御装置において、冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っていることを運転状態判別手段が判別すると、弁開度演算手段により演算した弁開度を弁開度サンプリング手段によりサンプリングして庫内温度検出手段により検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に記憶手段が予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶していて、過熱度演算手段が過熱度を演算できない状態に至った場合に、平均弁開度演算手段が庫内温度検出手段により検出した庫内温度に対応する所定の庫内温度範囲の記憶手段に記憶されている弁開度の平均値を演算し、この演算した弁開度の平均値で弁開度制御手段が電子膨張弁の弁開度を制御するので、例えば、過熱度演算手段が過熱度を演算するために必要な蒸発器の入口温度及び出口温度を検出するセンサにエラーがあって、過熱度演算手段が過熱度を演算できない状態に至った場合にも、庫内温度検出手段により庫内温度を検出できれば、実際の運転状態の変動の影響を受けることなくより確実な弁開度制御を行って正常な運転を継続することができる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記庫内温度−弁開度データは、所定の庫内温度範囲毎の前記電子膨張弁の平均開度を表していることを特徴とする電子膨張弁の制御装置に存する。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記運転状態判別手段は、前記冷凍サイクルの運転開始時においては、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点で前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、冷凍サイクルの運転開始時においては、過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点でサンプリング条件運転を行っていると判別するので、運転が安定した状態になるまではサンプリングを行わない。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度が前記設定過熱度以上の場合に、前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴としている。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、演算された過熱度が予め設定した設定過熱度以上の場合に、サンプリング条件運転を行っていると判別するので、確実に運転が安定した状態でサンプリングが行える。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、演算された過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、液量過多の状態でサンプリングを行うことがない。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から前記設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、演算された過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、液量不足状態でサンプリングを行うことがない。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明において、前記運転状態判別手段は、前記弁開度制御手段が運転を停止している状態では、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、弁開度制御手段が運転を停止している状態では、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、確実に安定した運転状態でサンプリングが行える。
【００２０】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明において、前記運転状態判別手段は、デフロスト動作中及び前記デフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまでは前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００２１】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明の作用に加えて、運転状態判別手段は、デフロスト動作中及びデフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまではサンプリング条件運転を行っていないと判別するので、蒸発器での負荷が増大している状態でサンプリングを行うことがない。
【００２６】
請求項８記載の発明は、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算し、該演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する電子膨張弁の制御方法において、前記冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別し、該判別に基づいて前記冷凍サイクルが前記サンプリング条件運転を行っている場合に、検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に前記演算した前記弁開度をサンプリングし、該サンプリングした前記弁開度を前記所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶しておき、前記過熱度が算出されない状態に至った場合に、前記検出した前記庫内温度に対応する前記所定の庫内温度範囲の前記記憶しておいた前記弁開度の平均値を演算し、該演算した前記弁開度の平均値で前記電子膨張弁の弁開度を制御することを特徴とする電子膨張弁の制御方法に存する。
【００２７】
請求項８記載の発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び蒸発器の出口における冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算し、該演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する電子膨張弁の制御方法において、冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別し、該判別に基づいて冷凍サイクルがサンプリング条件運転を行っている場合に、検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に演算した弁開度をサンプリングし、該サンプリングした弁開度を所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶しておき、過熱度が演算できない状態に至った場合に、検出した庫内温度に対応する所定の庫内温度範囲の記憶しておいた弁開度の平均値を演算し、該演算した弁開度の平均値で電子膨張弁の弁開度を制御するので、例えば、過熱度演算手段が過熱度を演算するために必要な蒸発器の入口温度及び出口温度を検出するセンサにエラーがあって、過熱度演算手段が過熱度を演算できない状態に至った場合にも、庫内温度検出手段により庫内温度を検出できれば、実際の運転状態の変動の影響を受けることなくより確実な弁開度制御を行って正常な運転を継続することができる。
【００３０】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記冷凍サイクルの運転開始時においては、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点で前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴としている。
【００３１】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の発明の作用に加えて、冷凍サイクルの運転開始時においては、過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点でサンプリング条件運転を行っていると判別するので、運転が安定した状態になるまではサンプリングを行わない。
【００３２】
請求項１０記載の発明は、請求項８または請求項９記載の発明において、演算された前記過熱度が予め設定した設定過熱度以上の場合に、前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴としている。
【００３３】
請求項１０記載の発明によれば、請求項８または請求項９記載の発明の作用に加えて、演算された過熱度が予め設定した設定過熱度以上の場合に、サンプリング条件運転を行っていると判別するので、確実に運転が安定した状態でサンプリングが行える。
【００３４】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、演算された前記過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から前記設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００３５】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の発明の作用に加えて、演算された過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、液量不足状態でサンプリングを行うことがない。
【００３６】
請求項１２記載の発明は、請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の発明において、演算された前記過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００３７】
請求項１２記載の発明によれば、請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の発明の作用に加えて、演算された過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、サンプリング条件運転を行っていないと判別するので、液量過多の状態でサンプリングを行うことがない。
【００３８】
請求項１３記載の発明は、請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の発明において、デフロスト動作中及び前記デフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまでは前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴としている。
【００３９】
請求項１３記載の発明によれば、請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の発明の作用に加えて、デフロスト動作中及びデフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまではサンプリング条件運転を行っていないと判別するので、蒸発器での負荷が増大している状態でサンプリングを行うことがない。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００４１】
［１］ 冷凍システムの概要構成
図１に冷凍システムの概要構成ブロック図を示す。
冷凍システム１は、冷媒を圧縮するためのコンプレッサ２と、冷媒を凝縮するためのコンデンサ（凝縮器）３と、冷媒流量を制御するための電子膨張弁４と、冷媒を蒸発させ、冷凍庫５内を冷却するための蒸発器（エバポレータ）６と、を備えて構成されており、コンプレッサ２、コンデンサ３、電子膨張弁４及びエバポレータ６を配管７により環状に接続している。
【００４２】
［２］ 冷凍システムの制御系の概要構成
図２に冷凍システム１の制御系の概要構成ブロック図を示す。
冷凍システムの制御系は、冷凍庫５内の温度を検出して庫内温度検出信号ＳINを出力する庫内温度センサ１１と、蒸発器６の入口における冷媒の温度を検出し入口温度検出信号ＳENを出力する入口温度センサ１２と、蒸発器６の出口における冷媒の温度を検出し出口温度検出信号ＳEXを出力する出口温度センサ１３と、庫内温度検出信号ＳIN、入口温度検出信号ＳEN及び出口温度検出信号ＳEXに基づいて庫内温度データＤIN、入口温度データＤEN及び出口温度データＤEXを生成し出力するセンサデータ演算部１４と、を備えて構成されている。
【００４３】
さらに制御系は、入口温度データＤEN及び出口温度データＤEXに基づいて演算を行い過熱度データＤSPを出力する過熱度演算部１５と、過熱度データＤSPを過熱度設定値データＤREFと比較することにより電子膨張弁４の弁開度に対応する弁開度データＤVALを演算する弁開度演算部１６と、弁開度を冷凍庫５内の温度と関係づけて記憶する庫内温度／弁開度記憶部１７と、過熱度設定データＤSP及び予め設定した各種条件に基づいて弁開度データＤVALを庫内温度／弁開度記憶部１７において記憶するか否か、すなわち、弁開度データＤVALのサンプリングを行うか否かを判別するメモリ条件判断部１８と、庫内温度／弁開度記憶部１７に記憶している弁開度データＤVALに基づいて庫内温度ｔｘを代表値とする庫内温度範囲毎に平均弁開度データVAL_ave_txを演算する平均弁開度演算部１９と、入口温度センサ１２及び出口温度センサ１３が正常に動作している場合には弁開度データＤVAL及び過熱度データＤSPに基づいて電子膨張弁４の弁開度を制御し、入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３の少なくとも一方がエラー状態にある場合には、庫内温度データＤIN及び平均弁開度データVAL_ave_txに基づいて弁開度を制御する弁開度制御部２０と、を備えて構成されている。
【００４４】
［３］ 実施形態の動作
次に本実施形態の動作を説明する。
この場合において、予め冷凍システム１を継続的に運転可能な状態に電子膨張弁４などが調整され、冷凍システム１が稼働されているものとする。
ここで、学習機能をスタートさせると、メモリ条件判断部１８は、過熱度データＤSPに基づいて、所定の条件判断を行い、庫内温度データＤINに対応する庫内温度／弁開度記憶部１７に対し、サンプリングを行わせるべく、判別結果信号を出力する。
【００４５】
これにより庫内温度／弁開度記憶部１７は、庫内温度データＤINと弁開度データＤVALをサンプリングし、センサエラー時に備えたデータ処理を行う。
ただし、サンプリングは、メモリ条件判断部１８の判別結果信号に基づいて、以下の▲１▼〜▲６▼の条件が満たされている場合にのみ行われる。これは、正規の運転状態でのみ、データを収集する必要があるからである。
【００４６】
▲１▼ 運転開始時は、過熱度の変化が増加方向から減少方向に変化した段階からサンプリングを開始する。
運転が安定した状態になるまではサンプリングを行わないようにするためである。
▲２▼ 過熱度＜設定過熱度の状態ではサンプリングしない。
運転が安定した状態であるとはいえないからである。
▲３▼ 過熱度の減少速度が所定速度（例えば、０．５／１０［℃／秒］以上になった場合は、サンプリングを行わない。
液量過多の可能性が高いためである。
【００４７】
▲４▼ 過熱度が逆転状態（過熱度＜設定過熱度）から復帰（過熱度≧設定過熱度）した場合にはサンプリングは行わない。
この場合、当然過熱度は大きくなるが、しばらくの間は液量不足状態になるためである。
そして、過熱度の変化が増加方向から減少方向に変化した時点からサンプリングを再開する。
▲５▼ 膨張弁コントローラが運転停止している場合はサンプリングを行わない。
この場合、安定した運転状態であるとはいえないからである。
▲６▼ デフロスト後は一時的に蒸発器での負荷が増大するため、デフロスト中及びデフロスト終了から所定時間（例えば、５分間）が経過するまではサンプリングは行わない。
【００４８】
［３．１］ センサ正常動作時の動作
次に図３の処理フローチャートを参照して入口温度センサ及び出口温度センサが正常に動作している場合の冷凍システムの動作について説明する。
【００４９】
まず、冷凍システムを稼働すると、学習機能がスタートし、コントローラは、上記各条件を満たしているか否かを判別する（ステップＳ１）
ステップＳ１の判別において、上記条件を満たしていない場合には（ステップＳ１；Ｎｏ）、メモリ条件判断部１８は、サンプリングを許可しない旨の判別結果信号を庫内温度／弁開度記憶部１７に出力し、庫内温度／弁開度記憶部１７は何も行わず、冷凍システム１の制御系１０は通常の処理に移行する。
ステップＳ１の判別において、上記条件を満たしている場合には（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、メモリ条件判断部１８は、サンプリングを許可するための判別結果信号を庫内温度／弁開度記憶部１７に出力する。
【００５０】
一方、庫内温度センサ１１は、冷凍庫５内の温度を検出して庫内温度検出信号ＳINをセンサデータ演算部１４に出力する。
センサデータ演算部１４は、庫内温度検出信号ＳINに基づいて庫内温度検出データＤINを生成し、庫内温度／弁開度記憶部１７に庫内温度検出データＤINを出力する。
【００５１】
これらの結果、庫内温度／弁開度記憶部１７は庫内温度データＤINが庫内温度ｔ1に相当するものである場合には、当該庫内温度ｔ1に対応するサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_t1を選択し（ステップＳ２）、現在のサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_t1の値に今回の弁開度データＤVALの値を加算する（ステップＳ３）。
【００５２】
より具体的には、図４に示すように、例えば、庫内温度データＤINが庫内温度−３０．６［℃］に相当するものである場合には、対応するサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_-30.5を選択し、現在のサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_-30.5の値に今回の弁開度データＤVALの値を加算することとなる。
【００５３】
次に前回までのサンプル回数データｎの値に１を加えて今回までのサンプル回数とする（ステップＳ４）。
より具体的には、上述の例のように、庫内温度データＤINが庫内温度−３０．６［℃］に相当するものである場合には、
ｎ’＝ｎ’＋１
とする。
【００５４】
続いてサンプリングデータメモリエリアVAL_sum_t1にステップＳ３の処理で得られた新たな値を記憶し、サンプル回数データｎに新たなサンプル回数を記憶する（ステップＳ５）。
次にサンプル回数データｎがサンプル回数数の上限値であるｎmaxに至ったか否か、すなわち、
ｎ＝ｎmax
か否かを判別する（ステップＳ６）。
ステップＳ６の判別において、サンプル回数データｎがサンプル回数の上限値であるｎmax未満である場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、すなわち、
ｎ＜ｎmax
の場合には、学習処理を終了し、通常処理に移行する。
ステップＳ６判別において、サンプル回数データｎがサンプル回数の上限値であるｎmaxに至った場合には、次式により庫内温度ｔ1が属する庫内温度範囲における弁開度平均値データVAL_ave_t1を算出する（ステップＳ７）。
VAL_ave_t1＝VAL_sum_t1／ｎ
より具体的には、上述の例のように、庫内温度データＤINが庫内温度−３０．６［℃］に相当するものである場合には、
VAL_ave_-30.5＝VAL_sum_-30.5／ｎ’
とする。
そして、再度サンプリングを継続すべく、サンプリング回数データｎ＝０に初期化して（ステップＳ８）、学習処理を終了し、通常処理に移行する。
【００５５】
［３．２］ センサエラー時の動作
次に入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３の少なくとも一方についてエラーが発生した場合の冷凍システムの動作について説明する。
入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３の少なくとも一方についてエラーが発生して過熱度演算部１５が過熱度を演算できない状態に至った場合には、弁開度制御部２０は、弁開度データＤVAL及び過熱度データＤSPに基づく弁開度の制御を中止し、センサデータ演算部１４が出力した庫内温度データＤIN及び当該庫内温度データＤINに対応する平均弁開度データVAL_ave_txに基づいて弁開度を制御することとなる。
【００５６】
より具体的には、弁開度制御部２０は、入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３の少なくとも一方についてエラーが発生した場合には、弁開度データＤVAL及び過熱度データＤSPに基づく弁開度の制御を中止し、例えば、センサデータ演算部１４が出力した庫内温度データＤINが−３１．２［℃］に相当するものである場合には、当該庫内温度データＤINに対応する平均弁開度データVAL_ave_-31.0に基づいて弁開度を制御することとなる。
【００５７】
［４］ 実施形態の効果
以上の説明のように本実施形態によれば、入口温度センサあるいは出口温度センサの動作エラーが発生し、過熱度を演算できない場合でも、平均弁開度データVAL_ave_txに基づいて弁開度を制御することにより、低圧カットあるいは液バックを生じることなく運転を行うことが可能となる。
上記学習処理は一度スタートさせれば特に停止させる必要はなく、常時ジョブとしてバックグラウンドで動作させ、一定サンプル数毎に平均弁開度データVAL_ave_txを算出することとなる。
これは一時的なサンプリングでは外気温度の変化あるいは負荷量の増減による運転状況変化に伴う運転開度の変化に対応できなくなるおそれがあるからである。
【００５８】
以上によってサンプリングされたデータから計算された各庫内温度範囲における平均弁開度データVAL_ave_txに対応する平均弁開度は、当該庫内温度範囲において、必ず過熱度が逆転していない状態のデータであるため、入口温度センサ１２あるいは出口温度センサ１３が異常動作状態となっても、低圧カットあるいは液バックを生じることなく運転を行うことが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度演算手段により演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度演算手段が弁開度を演算し、この演算した弁開度により冷凍サイクルにおける冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を弁開度制御手段が制御する電子膨張弁の制御装置において、冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っていることを運転状態判別手段が判別すると、弁開度演算手段により演算した弁開度を弁開度サンプリング手段によりサンプリングして庫内温度検出手段により検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に記憶手段が予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶していて、過熱度演算手段が過熱度を演算できない状態に至った場合に、平均弁開度演算手段が庫内温度検出手段により検出した庫内温度に対応する所定の庫内温度範囲の記憶手段に記憶されている弁開度の平均値を演算し、この演算した弁開度の平均値で弁開度制御手段が電子膨張弁の弁開度を制御するので、冷凍庫内の温度が検出できれば、実際の運転状態の変動の影響を受けることなくより確実な弁開度制御を行って正常な運転を継続することが可能となり、例えば、蒸発器の入口温度センサあるいは出口温度センサが故障した場合でも低圧カット、液バックなどの現象を生じることなく運転を継続できる。
【００６２】
請求項２ないし請求項７のいずれかに記載の発明によれば、確実に安定した運転状態下でのみ所定の庫内温度範囲毎の弁開度をサンプリングして収集することができ、ひいては、庫内温度範囲毎の弁開度に基づいて安定して運転を継続することができる。
【００６４】
請求項８記載の発明によれば、冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び蒸発器の出口における冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算し、該演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する電子膨張弁の制御方法において、冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別し、該判別に基づいて冷凍サイクルがサンプリング条件運転を行っている場合に、検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に演算した弁開度をサンプリングし、該サンプリングした弁開度を所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶しておき、過熱度が演算できない状態に至った場合に、検出した庫内温度に対応する所定の庫内温度範囲の記憶しておいた弁開度の平均値を演算し、該演算した弁開度の平均値で電子膨張弁の弁開度を制御するので、冷凍庫内の温度が検出できれば、正常な運転を継続することが可能となり、例えば、蒸発器の入口温度センサあるいは出口温度センサが故障した場合でも低圧カット、液バックなどの現象を生じることなく運転を継続できる。
【００６６】
請求項９ないし請求項１３のいずれかに記載の発明によれば、確実に安定した運転状態下でのみ所定の庫内温度範囲毎の弁開度をサンプリングして収集することができ、ひいては、庫内温度範囲毎の弁開度に基づいて安定して運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍システムの概要構成ブロック図である。
【図２】冷凍システムの制御系の概要構成ブロック図である。
【図３】センサ正常動作時の動作処理フローチャートである。
【図４】庫内温度／弁開度記憶部内のデータ記憶状態の説明図である。
【符号の説明】
１ 冷凍システム
２ コンプレッサ
３ コンデンサ（凝縮器）
４ 電子膨張弁
５ 冷凍庫
６ 蒸発器（エバポレータ）
７ 配管
１０ 冷凍システムの制御系
１１ 庫内温度センサ
１２ 入口温度センサ
１３ 出口温度センサ
１４ センサデータ演算部
１５ 過熱度演算部
１６ 弁開度演算部
１７ 庫内温度／弁開度記憶部
１８ メモリ条件判断部
１９ 平均弁開度演算部
２０ 弁開度制御部
ＤIN 庫内温度データ
ＤEN 入口温度データ
ＤEX 出口温度データ
ＤSP 過熱度データ
ＤREF 過熱度設定値データ
ＤVAL 弁開度データ
ＳIN 庫内温度検出信号
ＳEN 入口温度検出信号
ＳEX 出口温度検出信号
VAL_ave_tx 平均弁開度データ
Claims (13)
- 冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温度及び前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算する過熱度演算手段と、該過熱度演算手段により演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算する弁開度演算手段と、該弁開度演算手段により演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段とを備える電子膨張弁の制御装置において、
前記冷凍庫内の温度を検出する庫内温度検出手段と、
前記冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別する運転状態判別手段と、
前記判別に基づいて前記冷凍サイクルが前記サンプリング条件運転を行っている場合に、前記弁開度演算手段により演算した前記弁開度をサンプリングする弁開度サンプリング手段と、
該弁開度サンプリング手段によりサンプリングした前記弁開度を前記庫内温度検出手段により検出した前記庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶する記憶手段と、
前記過熱度演算手段が前記過熱度を演算できない状態に至った場合に、前記庫内温度検出手段により検出した前記庫内温度に対応する前記所定の庫内温度範囲の前記記憶手段に記憶されている前記弁開度の平均値を演算する平均弁開度演算手段とを備え、
前記弁開度制御手段は、前記過熱度演算手段が前記過熱度を演算できない状態に至った場合に、前記平均開度演算手段により演算した前記弁開度の平均値で前記電子膨張弁の弁開度を制御する
ことを特徴とする電子膨張弁の制御装置。 - 請求項１記載の電子膨張弁の制御装置において、
前記運転状態判別手段は、前記冷凍サイクルの運転開始時においては、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点で前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴とする電子膨張弁の制御装置。 - 請求項１又は２記載の電子膨張弁の制御装置において、
前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度が前記設定過熱度以上の場合に、前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴とする電子膨張弁の制御装置。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子膨張弁の制御装置において、
前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴とする電子膨張弁の制御装置。 - 請求項３記載の電子膨張弁の制御装置において、前記運転状態判別手段は、演算された前記過熱度が予め設定した設定過熱度未満の状態から前記設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴とする電子膨張弁の制御装置。
- 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電子膨張弁の制御装置において、
前記運転状態判別手段は、前記弁開度制御手段が運転を停止している状態では、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴とする電子膨張弁の制御装置。 - 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電子膨張弁の制御装置において、
前記運転状態判別手段は、デフロスト動作中及び前記デフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまでは前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴とする電子膨張弁の制御装置。 - 冷凍サイクルを構成する蒸発器の入口における冷媒の温度である入口温 度及び前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度である出口温度に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度を予め設定された設定過熱度と比較して弁開度を演算し、該演算した弁開度により前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の流量を調整する電子膨張弁の弁開度を制御する電子膨張弁の制御方法において、
前記冷凍サイクルが所定のサンプリング条件を満たした正規の運転であるサンプリング条件運転を行っているか否かを判別し、該判別に基づいて前記冷凍サイクルが前記サンプリング条件運転を行っている場合に、検出した庫内温度に基づいて所定の庫内温度範囲毎に前記演算した前記弁開度をサンプリングし、該サンプリングした前記弁開度を前記所定の庫内温度範囲毎に予め定めた所定の回数分だけ加算して記憶しておき、
前記過熱度が演算されない状態に至った場合に、前記検出した前記庫内温度に対応する前記所定の庫内温度範囲の前記記憶しておいた前記弁開度の平均値を演算し、該演算した前記弁開度の平均値で前記電子膨張弁の弁開度を制御する
ことを特徴とする電子膨張弁の制御方法。 - 請求項８記載の電子膨張弁の制御方法において、前記冷凍サイクルの運転開始時においては、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じた時点で前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴とする電子膨張弁の制御方法。
- 請求項８または請求項９記載の電子膨張弁の制御方法において、演算された前記過熱度が予め設定された設定過熱度以上の場合に、前記サンプリング条件運転を行っていると判別することを特徴とする電子膨張弁の制御方法。
- 請求項１０記載の電子膨張弁の制御方法において、演算された前記過熱度が予め設定された設定過熱度未満の状態から前記設定過熱度以上の状態に移行した後であっても、前記過熱度が増加方向から減少方向に転じる時点までは、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴とする電子膨張弁の制御方法。
- 請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の電子膨張弁の制御方法において、演算された前記過熱度の減少速度が予め定めた所定の最大減少速度以上となった場合には、前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴とする電子膨張弁の制御方法。
- 請求項８ないし請求項１２のいずれかに記載の電子膨張弁の制御方法において、デフロスト動作中及び前記デフロスト動作終了から予め設定した所定時間が経過するまでは前記サンプリング条件運転を行っていないと判別することを特徴とする電子膨張弁の制御方法。
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