JP4819385B2 - 冷却システム用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクルにおける冷却システム用制御装置に係り、詳細には電動式膨張弁の弁開度を制御して庫内を冷却する制御装置、より詳細には、圧縮機始動時の過渡運転状態から定常運転状態に移行するまでの電動式膨張弁の開度を制御する冷却システム用制御装置に関する。

従来、本発明に関連する先行文献として、例えば実公平２−３０９３号公報（特許文献１）、特公平７−７２６４８号公報（特許文献２）、特公平５−４４５８１号公報（特許文献３）、特開平８−２８５３８３号公報（特許文献４）、特公昭６０−５８３８４号公報（特許文献５）がある。

特許文献５は、冷凍装置は蒸発器入口部の温度センサの時間遅れを３０秒程度、蒸発器出口部の温度センサの時間遅れを６０秒程度有することを開示している。

特許文献４は、その段落［００２５］において、「起動操作があるとステップＳ３に進み、ここで電動式比例型膨張弁３の初期開度を設定する運転を行うべく、初期開度に相当する信号を弁駆動部５に送出して、電動式比例型膨張弁３を動作させる。」と開示している。

特許文献３は、標準運転時の開度よりも大きな開度に強制的に設定する初期開度設定手段と、初期開度設定の解除後、通常の過熱度制御に移行するまでの間、弁開度を段階的に絞るステップ制御手段とを備えている。

特許文献２は、圧縮機始動後の所定時間（τｓ１）は膨張弁の絞り量を最小とし、その後予め設定した時間中、膨脹弁の絞り量を所定時間（τｓ２）間隔毎に段階的に予め設定された所定の絞り量まで単調増加させるように構成されている。

特許文献１は、圧縮機起動時は電動式膨脹弁を初期開度に設定する手段と、かつ圧縮機の再起動時は電動式膨脹弁を圧縮機停止前の開度に設定する手段とを備えている。詳しくは、冷房用または暖房用の初期開度を設定するように構成されている。
実公平２−３０９３号公報 特公平７−７２６４８号公報 特公平５−４４５８１号公報 特開平８−２８５３８３号公報 特公昭６０−５８３８４号公報

特公平５−４４５８１号公報（特許文献３）の従来技術は、通常の過熱度制御（ＰＩＤ制御）に移行するまでの間、大きな開度の初期開度に設定し、前記初期開度設定の解除後は段階的に絞るステップ制御を行っている。しかし、特開平８−２８５３８３号公報（特許文献４）の段落［０００５］に開示されているように、運転初期に液冷媒を送り込み過ぎると却って冷却の効率が低下するという点に、改良の余地を残している。

また、特公平７−７２６４８号公報（特許文献２）の従来技術は、過渡運転モードから定常運転モードに移行するまでの間、圧縮機始動後の所定時間（τｓ１）は膨脹弁の絞り量を最小（弁開度は最大）とし、その後予め設定した時間中、所定時間（τｓ２）間隔毎に段階的に単調増加（弁を閉操作）させている。この従来例も前記特公平５−４４５８１号公報（特許文献３）同様の、改良の余地を残している。

本発明は、上記の課題を解決し、冷凍サイクルの圧縮機始動時における信頼性を高めるとともに、液冷媒の送り込み過ぎを防止して冷却速度を向上させることを課題とする。

請求項１の冷却システム用制御装置は、圧縮機、凝縮器、電動式膨脹弁、及び蒸発器を配管により環状に接続した冷凍サイクルにあって、前記蒸発器の出口側及び入口側に装着した温度センサからの信号に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度と予め設定した設定過熱度とを比較して前記電動式膨脹弁の弁開度を制御する冷却システム用制御装置において、圧縮機始動後の弁開度を、初期所定開度に設定して、過渡状態の運転を開始し、圧縮機始動時から所定時間毎に過熱度を演算するとともに、今回の過熱度と前回の過熱度との差である過熱度差を演算する過渡状態制御工程を備え、前記今回の過熱度と所定過熱度との差が正値であり、かつ、今回の前記過熱度差が所定過熱度差以上の場合は、過渡状態制御工程から定常状態制御工程に移行し、前記今回の過熱度と前記所定過熱度との差が非正値であり、かつ、今回の前記過熱度差が前記所定過熱度差未満の場合は、電動式膨脹弁を所定開度、閉方向に操作して、過渡状態制御工程を継続するとともに、圧縮機始動後、３０秒が経過したときは、次に定常状態制御工程を実行することを特徴とする。なお、所定時間は「５秒」が適しており、所定過熱度は「３℃」が適しており、所定過熱度差は「０．５℃」が適しているが、これらに近い値でもよい。

請求項２の冷却システム用制御装置は、請求項１記載の冷却システム用制御装置であって、庫内温度と設定庫内温度との差が２０℃以上である時、設定する初期所定開度は前記電動式膨脹弁の弁開度２／３点であることを特徴とする。

請求項３の冷却システム用制御装置は、請求項１記載の冷却システム用制御装置であって、庫内温度と設定庫内温度との差が５℃以上〜２０℃未満である時、設定する初期所定開度は前記電動式膨脹弁の弁開度１／３点であることを特徴とする。

請求項４の冷却システム用制御装置は、請求項３記載の冷却システム用制御装置であって、庫内温度と設定庫内温度との差が５℃未満である時、圧縮機始動後から１０秒後には、前回圧縮機が停止した時の開度点に制御することを特徴とする。

請求項５の冷却システム用制御装置は、請求項１記載の冷却システム用制御装置であって、圧縮機始動後の弁開度として設定する初期所定開度は、庫内温度に応じて予め定められた電動式膨脹弁の弁開度の上限値及び下限値の範囲の下限値から７０％点の開度であることを特徴とする。

なお、請求項１記載の冷却システム用制御装置であって、前記今回の過熱度と所定過熱度との差が正値であり、かつ、今回の前記過熱度差が前記所定過熱度差以上の場合は、過渡状態制御工程から定常状態制御工程に移行し、前記今回の過熱度と所定過熱度との差が非正値であり、かつ、今回の前記過熱度差が前記所定過熱度差未満の場合は、電動式膨脹弁を所定開度、閉方向に操作して、過渡状態制御工程を継続する、構成とした冷却システム用制御装置でもよい。

なお、前記特許文献５に開示されているように、蒸発器入口側温度センサの時間遅れが３０秒程度、蒸発器出口側温度センサの時間遅れが６０秒程度あるので、圧縮機始動後は、温度センサが検出するデータから、「直ちに」好適な過熱度を算出することができない。しかしながら、２つの温度センサは固有の時定数特性に従って過渡的に変化する。よって、本発明はこの点に着目してなされた。

請求項１の冷却システム用制御装置によれば、「過熱度の変化の傾向」を監視することにより「過熱度が付き過ぎ（液冷媒不足気味）か」、「液戻り気味か」を判断することができる。そこで、圧縮機始動後の弁開度を、初期所定開度に設定して、圧縮機始動時から所定時間を計時する例えば５秒タイマを作動させ、５秒毎の過熱度と所定過熱度との差を演算し、今回の過熱度と前回（５秒前）の過熱度との差である過熱度差を演算する。したがって、温度センサの時間遅れはあるものの、「過熱度の変化の傾向」を監視することにより「過熱度が付き過ぎ（液冷媒不足気味）か」、「液戻り気味か」を判断できるので、冷凍サイクルの圧縮機始動時における信頼性が高まるとともに、液冷媒の送り込み過ぎを防止できるので冷却の速度が上がる。（本出願人は、前記特許文献４の段落［００２３］で開示している）

また、請求項１の冷却システム用制御装置によれば、今回の過熱度と所定過熱度との差の値の正値／非正値の判定結果と、今回の前記過熱度差と所定過熱度差との比較結果と、に基づいて前記電動式膨脹弁を制御するので、過熱度と所定過熱度との差が正値／非正値かの判定結果により弁開度が開き気味になる時点の目安を得ることができ、さらに過熱度差と所定過熱度差との比較結果により、冷媒が液状態かガス状態かの判定を行うことができ、これらの結果に基づいて電動式膨脹弁を制御することにより、冷凍サイクルの圧縮機始動時における信頼性が高まるとともに、液冷媒の送り込み過ぎを防止できるので冷却の速度が上がる。なお、冷凍サイクルにおいて、冷媒が液状態であると温度変化が生じず過熱度差の値が０．５℃未満となり、冷媒がガス状態であると温度変化が生じて過熱度差の値が０．５℃以上となる傾向にあり、前記所定過熱度差は「０．５℃」が適しており、所定過熱度は「３℃」が適していることを本願の発明者は見出した。

また、請求項１の冷却システム用制御装置によれば、今回の過熱度と所定過熱度との差が正値であり、かつ、今回の過熱度と前回（例えば５秒前）の過熱度との過熱度差が所定過熱度差（例えば０．５℃）以上の場合は、過熱度が付き過ぎ（液冷媒不足気味）であるので、過渡状態制御工程から定常状態制御（ＰＩＤ制御）工程に移行する。すなわち、前記特許文献４の段落［００２３］に開示されているように、始動段階では過熱度が付き過ぎ（液冷媒不足気味）であっても、冷却効果は得られるので、ＰＩＤ制御工程に移行して、好適な弁開度の制御を行い、液冷媒の送り込み過ぎを防止できるので冷却の速度が上がる。

また、請求項１の冷却システム用制御装置によれば、今回の過熱度と所定過熱度との差が０または負値であり、かつ、今回の過熱度と前回（例えば５秒前）の過熱度との過熱度差が所定過熱度差（例えば０．５℃）未満の場合は、液戻り気味であるので、電動式膨脹弁を所定開度、閉方向に操作して、過渡状態制御工程を継続する。したがって、液冷媒の送り込み過ぎを防止するので、結果的に、冷却の速度が上がる。

請求項２の冷却システム用制御装置によれば、請求項１と同様な作用効果が得られるとともに、庫内温度と設定庫内温度との差が２０℃以上である時、初期所定開度は電動式膨脹弁の弁開度２／３点とするので、圧縮機始動後、３０秒の間、冷凍負荷に好適な弁開度近傍に弁の開度を操作して、定常状態制御工程に移行した後、速やかに好適な弁開度に到達できる。したがって、冷凍負荷が大きい時、冷却の速度が上がる。

請求項３の冷却システム用制御装置によれば、請求項１と同様な作用効果が得られるとともに、庫内温度と設定庫内温度との差が５℃以上〜２０℃未満である時、初期所定開度は電動式膨脹弁の弁開度１／３点とするので、圧縮機始動後、３０秒の間、冷凍負荷に好適な弁開度近傍に弁の開度を操作して、定常状態制御工程に移行した後、速やかに好適な弁開度に到達できる。したがって、冷凍負荷が小さい時、冷却の速度が上がる。

請求項４の冷却システム用制御装置によれば、請求項３と同様な作用効果が得られるとともに、庫内温度と設定庫内温度との差が５℃未満である時、初期所定開度は電動式膨脹弁の弁開度１／３点とするので、圧縮機始動後から１０秒後には、前回圧縮機が停止した時の開度点に弁の開度を操作して、定常状態制御工程に移行した後、速やかに好適な弁開度に到達できる。したがって、冷凍負荷がさらに小さい時でも、冷却の速度が上がる。

請求項５の冷却システム用制御装置によれば、請求項１と同様な作用効果が得られるとともに、任意の庫内温度において冷却の速度が上がる。

請求項１の冷却システム用制御装置によれば、冷凍サイクルの圧縮機始動時における信頼性を高めるとともに、液冷媒の送り込み過ぎを防止して冷却速度を向上させることができる。

請求項２の冷却システム用制御装置によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、冷凍負荷が大きい時、冷却の速度が上がる。

請求項３の冷却システム用制御装置によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、冷凍負荷が小さい時、冷却の速度が上がる。

請求項４の冷却システム用制御装置によれば、請求項３と同様な効果が得られるとともに、冷凍負荷がさらに小さい時でも、冷却の速度が上がる。

請求項５の冷却システム用制御装置によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、任意の庫内温度において冷却の速度が上がる。

次に、本発明の冷却システム用制御装置の実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の冷却システム用制御装置を適用した冷凍サイクルにおける急速冷却制御装置の基本構成を示す図である。この急速冷却制御装置は、冷凍サイクルの蒸発器の出口側と入口側とにそれぞれ装着した温度センサ６，７及び庫内温度センサ８からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部９１と、Ａ／Ｄ変換部９１から出力される温度センサ６，７の温度データに基づいて過熱度を演算する過熱度演算手段９２ａ−１と、この演算した過熱度と予め設定した設定過熱度とを比較して弁開度を演算する弁開度演算手段９２ａ−２と、Ａ／Ｄ変換部９１から出力される庫内温度センサ８の温度データにより庫内の各温度における弁開度の上限値及び下限値を演算する弁開度上下限演算手段９２ａ−３と、弁開度上下限演算手段９２ａ−３により演算した弁開度の上限値及び下限値と前記弁開度演算手段９２ａ−２により演算した弁開度とを比較し、その比較結果を弁駆動部５に送出して、電動式膨張弁３を駆動させる比較手段９２ａ−４と、を備えている。

図２は実施形態の冷凍サイクルと急速冷却制御装置を示す図である。図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は電動式膨張弁、４は蒸発器であり、これらは配管で環状に接続することにより冷凍サイクルを構成し、冷媒の圧縮、凝縮液化、減圧（膨張）、蒸発気化を行う周知のサイクルを形成する。５は電動式膨張弁３の開度を入力信号に応じて調整する電磁石、パルスモータなどの弁駆動部、６，７は蒸発器４の出口側と入口側の温度をそれぞれ検出する温度センサ、８は冷凍庫内の温度を検出する温度センサ、９は温度センサ６，７及び８が接続され、その出力に基づき弁駆動部５を制御する制御部である。

制御部９は、蒸発器４の出口側と入口側の温度をそれぞれ検出する温度センサ６，７からのそれぞれの入力信号により蒸発器出口温度と冷媒温度すなわち蒸発器入口温度との差をとって過熱度を演算し、この過熱度と設定過熱度とを比較して算出した偏差信号をＰＩＤ動作に従って偏差修正を行って調節信号を求め、この調節信号に基づいて操作量を制御、すなわち、電動式膨張弁３を開閉させるパルス数を弁駆動部５に与える弁開度調節信号を印加することにより、電動式膨張弁３の開度を制御し、冷凍サイクルの冷媒流量を調整する。

図３は上記制御部９の内部構成を示し、同図において、Ａ／Ｄ変換部９１は蒸発器出口温度センサ６、入口温度センサ７及び庫内温度センサ８からの信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、９２は予め定めたプログラムに従って動作するマイクロコンピュータであり、マイクロコンピュータ９２はＣＰＵ９２ａ、プログラムや各種の固定データを格納したＲＯＭ９２ｂ及び各種のデータエリアやワークエリアを有する書き換え可能なＲＡＭ９２ｃを有する。ＣＰＵ９２ａは、温度センサ６，７からの信号に基づいて過熱度を演算し、この演算した過熱度と予め設定しＲＡＭ９２ｃ中のデータエリア内に格納した設定過熱度とを比較して弁開度を演算する。そして、この演算による弁開度を弁駆動部５に送出して、電動式膨張弁３を動作させる。また、ＣＰＵ９２ａは、設定過熱度とは別個に設定しＲＯＭ９２ｂ中の所定エリア内に格納した庫内温度、電動式膨張弁の能力、必要冷却能力、蒸発温度、凝縮温度などの各種設定値から、庫内の各温度における弁開度の上限値及び下限値を演算する。電動式膨脹弁３を操作して、この上限値及び下限値に達すると弁開度は上限値／下限値で制限される。

図４は庫内温度に対して演算により求められる弁開度の上限値及び下限値の変化の様子を示すグラフであり、図示グラフから判るように、曲線ａは庫内温度の低下によって上限開度が下げられていく様子を、曲線ｂは庫内温度の低下によって下限開度が下げられていく様子がそれぞれ示されている。庫内温度が高いとき下限開度を上げている理由は、電動式膨張弁３の閉めすぎを防止するためである。図４中の曲線ｃ（破線）は初期所定開度であり、この初期所定開度は、請求項５に対応して、下限（曲線ｂ）から、この下限と上限（曲線ａ）と間隔の７０％の値となっている。なお、請求項５に対応する実施形態は図示を省略したが、後述する図５のステップＳ１において上限値、下限値、庫内温度に対応する初期所定開度が演算・設定されることはいうまでもない。この場合において、図６のステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ２３の処理は不要で、代わりに庫内温度ＳＲに対応する初期所定開度に設定される。

以上説明したように、庫内温度ＳＲが高いときには設定過熱度ＳＨに第２所定値αを加算した設定過熱度ＳＨ′により弁開度の上限値ＯＬを演算するので、設定過熱度ＳＨにより演算された上限値に比べれば低めの開度に設定し、庫内温度の低下とともに上限値を下げ、最終的には設定過熱度で運転できるようにしている。これは、急速冷却の負荷の大きな初期段階における蒸発器出口での初期過熱度が、急速冷却の負荷が小さくなる最終段階での最終過熱度に比べて大きいという特性を利用したのであり、冷却初期にはやや過熱気味の運転となるが、液量過多による弁閉動作を防止することができるので、無駄な操作がなくなり、結果的に冷却速度をアップして最終的な冷却温度を得るための時間を短縮することができる（液量過多になると弁の開閉を繰り返すので遅くなる。）。

以上概略説明した動作の詳細を、ＲＯＭ９２ｂに格納したプログラムに従ってＣＰＵ９２ａが行う処理を示す図５及び図６のフローチャートを参照して以下説明する。ＣＰＵ９２ａは電源の投入によって動作を開始し、その最初のステップＳ１において初期設定を行う。この初期設定は、ＲＯＭ９２ｂに格納されている庫内温度、電動式膨張弁の能力、必要冷却能力、蒸発温度、凝縮温度、過冷却度、設定過熱度の値ＳＨなどの各種設定値をＲＡＭ９２ｃ内の所定のエリアに書き込むことによって行われる。ステップＳ２では、図示しない起動スイッチの操作による起動信号があるか否かを判定し、この判定がＹＥＳになるのを待つ。起動信号があるとステップＳ３で図６のサブルーチンの処理を行い、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、温度センサ８，７，６からの信号を読み込み、Ａ／Ｄ変換して温度データＳＲ（庫内温度）、ＳＬ（蒸発器入口温度）、ＳＧ（蒸発器出口温度）とする。次に、ステップＳ５で、過熱度ＳＨＴを式ＳＨＴ＝ＳＧ−ＳＬにより演算する。このステップＳ５の処理により、ＣＰＵ９２ａは蒸発器４の出口及び入口の冷媒配管に装着した温度センサ６，７からの信号に基づいて過熱度を演算する過熱度演算手段９２ａ−１として機能している。次に、ステップＳ６で、過熱度と設定過熱度との差である過熱度偏差ΔＳＨを式ΔＳＨ＝ＳＨＴ−ＳＨにより演算する。そして、ステップＳ７では、“０←ΔＳＨ”となるような電動式膨脹弁３の操作量を演算してＲＡＭ９２ｃに蓄え、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、ＲＡＭ９２ｃに蓄えられた弁の操作量に基づいて電動式膨脹弁３の開閉操作を行い、ステップＳ４に戻る。ここで、ステップＳ４が別個の割込み処理にて処理される場合は、破線のようにステップＳ５に戻ることもある。なお、ステップＳ８では、前出のステップＳ１において演算・設定された弁開度の上限値及び下限値と比較して、ステップＳ８の開閉操作の結果が前記上下限値の制限を越えるようであれば、ステップＳ８における開閉操作を行なわないことはいうまでもない。

図６のサブルーチンの処理では、先ず、ステップＳ１１で５秒タイマを始動する。次に、ステップＳ１２では、温度センサ６，７，８の信号を読み込み、Ａ／Ｄ変換して温度データＳＧ（蒸発器出口温度）、ＳＬ（蒸発器入口温度）、ＳＲ（庫内温度）とする。ステップＳ１３では、「冷凍負荷が大きいか／小さいか」を判定する。現在の庫内温度ＳＲと設定庫内温度ＳＲＳとの差が２０℃以上である時、判定はＹＥＳとなりステップＳ１４に進み、２０℃未満の時、判定はＮＯとなりステップＳ２３に進む。ステップＳ１４では、冷凍負荷が大きいので、弁の初期所定開度を２／３点になるように操作する。弁の開度対流量特性（パルス数対流量）から２／３を設定した理由は、負荷が大きい時、開度は全開〜１／２点にあることによる。このステップＳ１３、Ｓ１４の処理は請求項２に対応している。

次に、ステップＳ１５では、「５秒タイマは５秒毎の前回判定から５秒経過したか」を判定し、５秒経過していなければ、ＮＯとなりステップＳ１５を繰り返す。ステップＳ１５で５秒経過していれば、ＹＥＳとなりステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、今回の過熱度ＳＨＴを式ＳＨＴ＝ＳＧ−ＳＬにより演算し、記憶する。ステップＳ１６の処理により、ＣＰＵ９２ａは蒸発器４の出口及び入口の冷媒配管に装着した温度センサ６，７からの信号に基づいて過熱度を演算する過熱度演算手段９２ａ−１として機能している。ステップＳ１７では、今回の過熱度ＳＨＴと前回の過熱度ＳＨＴ′との差δＳＨの演算を行い、記憶する。このステップＳ１７の処理により、温度センサには時間遅れがあるものの、温度変化の傾向は判定できることに着目している。ステップＳ１８では、「今回の過熱度ＳＨＴと所定値γとの差は正か／負か」を判定し、０を含む負値（請求項の「非正値」）であればステップＳ２１に進み、正値であればステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、「今回の過熱度の差δＳＨは０．５℃以上か」を判定し、ＹＥＳであれば、後述するステップＳ２７に進み、定常状態制御工程に移行する。ＮＯであれば、ステップＳ２０の処理に進む。ステップＳ２０では、「圧縮機始動から３０秒経過したか」を判定する。３０秒経過していればＹＥＳとなり後述するステップＳ２７に進む。３０秒経過していなければＮＯとなり、再びステップＳ１５に戻る。ステップＳ２１では、「今回の過熱度の差δＳＨは０．５℃以上か」を判定し、ＹＥＳであれば、ステップＳ２０に進む。ＮＯであれば、ステップＳ２２に進み、弁を所定開度、開方向に操作して、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２３では、冷凍負荷が小さいので、弁の初期所定開度を１／３点になるように操作する。弁の開度対流量特性から１／３を選定した理由は、負荷が小さい時、弁開度は１／２点〜全閉点にあることによる。ステップＳ２４は、「冷凍負荷が小さいか／さらに小さいか」を判定する。現在の庫内温度ＳＲと設定庫内温度ＳＲＳとの差が２０℃未満であり、かつ５℃以上である時、判定はＹＥＳとなりステップＳ１５に進み、５℃未満の時、判定はＮＯとなりステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、「圧縮機始動から１０秒経過したか」を判定する。１０秒経過していなければ、ＮＯとなりステップＳ２５を繰り返し、１０秒経過していれば、ＹＥＳとなりステップＳ２６に進む。ここで、ステップＳ２５の「１０秒経過」の判定は、前述した５秒タイマを２回判定してもよいし、別に１０秒タイマを用意してもよいことはいうまでもない。このステップＳ１３、Ｓ２３の処理は請求項３に対応している。

ステップＳ２６では、負荷がさらに小さくて、庫内温度ＳＲは設定庫内温度ＳＲＳ近傍にあるので、前回、サーモｏｆｆなどにより圧縮機が停止した時の弁開度と同じ開度にする。ステップＳ２７では、ＰＩＤ制御などの定常状態制御工程に移行して、過渡状態制御工程を終了する。ステップＳ２８では、５秒タイマを停止して、メインルーチンのステップＳ３にリターンする。このステップＳ１３、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６の処理は請求項４に対応している。

本発明は、圧縮機、凝縮器、電動式膨脹弁、及び蒸発器を配管により環状に接続した冷凍サイクルにあって、前記蒸発器が複数台あり、各々の前記蒸発器の出口側及び入口側に装着した各々の温度センサからの信号に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度と予め設定した設定過熱度とを比較して複数台の前記電動式膨脹弁の弁開度を制御する複数台の冷却システム用制御装置の実施形態にも適用できることはいうまでもない。（複数台の制御装置の場合）

さらに、複数台の蒸発器のうちの１台の蒸発器と前記蒸発器の出口側及び入口側に装着した各々の温度センサからの信号に基づいて電動式膨脹弁の弁開度を制御する１台の冷却システム用制御装置と、複数台の蒸発器のうちの残りの蒸発器と電動式膨脹弁とに対応する電動式膨脹弁駆動装置で構成される冷凍サイクルにあっても適用できることはいうまでもない。ここに、１台の冷却システム用制御装置と残りの複数台の電動式膨脹弁駆動装置とにより開度を制御される複数台の電動式膨脹弁の開度は同期する。（１台の制御装置／複数台の駆動装置の場合）
冷却システムとは、冷凍サイクルを用いて構成された冷凍庫、冷蔵庫、オープンショーケース、チラーユニット、空気調和機、ヒートポンプ式空気調和機、冷凍サイクルを備え加熱冷却が可能な恒温槽等の冷凍サイクル装置の総称であることはいうまでもない。

また、段落［００２０］で記述したように温度センサは固有の時定数特性を備え、また冷却サイクルにあっても固有の時定数特性を備えている。請求項１では３０秒の間としたが、参考例として２０秒〜４０秒程度の値であっても同様な作用効果が得られることはいうまでもない。さらに、所定値γもまた冷凍サイクルに固有の値であり、γ＝０であれば、先の出願と同様の発明になることはいうまでもない。

本発明による実施形態の冷却システム用制御装置（急速冷却制御装置）の基本構成を示す図である。 実施形態の冷却システム用制御装置を適用する冷凍サイクルの構成を示す図である。 実施形態における制御部の内部構成を示す図である。 実施形態における弁開度の上限値及び下限値の変化の様子を示す図である。 実施形態におけるメインルーチンの要部フローチャートである。 実施形態におけるサブルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 電動式膨張弁
４ 蒸発器
５ 弁駆動部
６ 蒸発器出口温度センサ
７ 蒸発器入口温度センサ
８ 庫内温度センサ
９２ａ−１ 過熱度演算手段（ＣＰＵ）
９２ａ−２ 弁開度演算手段（ＣＰＵ）
９２ａ−３ 弁開度上下限演算手段（ＣＰＵ）
９２ａ−４ 比較手段（ＣＰＵ）

Claims (5)

1. 圧縮機、凝縮器、電動式膨脹弁、及び蒸発器を配管により環状に接続した冷凍サイクルにあって、前記蒸発器の出口側及び入口側に装着した温度センサからの信号に基づいて過熱度を演算し、該演算した過熱度と予め設定した設定過熱度とを比較して前記電動式膨脹弁の弁開度を制御する冷却システム用制御装置において、
   圧縮機始動後の弁開度を、初期所定開度に設定して、過渡状態の運転を開始し、圧縮機始動時から所定時間毎に過熱度を演算するとともに、今回の過熱度と前回の過熱度との差である過熱度差を演算する過渡状態制御工程を備え、
   前記今回の過熱度と所定過熱度との差が正値であり、かつ、今回の前記過熱度差が所定過熱度差以上の場合は、過渡状態制御工程から定常状態制御工程に移行し、
   前記今回の過熱度と前記所定過熱度との差が非正値であり、かつ、今回の前記過熱度差が前記所定過熱度差未満の場合は、電動式膨脹弁を所定開度、閉方向に操作して、過渡状態制御工程を継続するとともに、圧縮機始動後、３０秒が経過したときは、次に定常状態制御工程を実行することを特徴とする冷却システム用制御装置。
2. 庫内温度と設定庫内温度との差が２０℃以上である時、設定する初期所定開度は前記電動式膨脹弁の弁開度２／３点であることを特徴とする請求項１記載の冷却システム用制御装置。
3. 庫内温度と設定庫内温度との差が５℃以上〜２０℃未満である時、設定する初期所定開度は前記電動式膨脹弁の弁開度１／３点であることを特徴とする請求項１記載の冷却システム用制御装置。
4. 庫内温度と設定庫内温度との差が５℃未満である時、圧縮機始動後から１０秒後には、前回圧縮機が停止した時の開度点に制御することを特徴とする請求項３記載の冷却システム用制御装置。
5. 圧縮機始動後の弁開度として設定する初期所定開度は、庫内温度に応じて予め定められた電動式膨脹弁の弁開度の上限値及び下限値の範囲の下限値から７０％点の開度であることを特徴とする請求項１記載の冷却システム用制御装置。

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