(57)【要約】【課題】異物の噛み込み等に起因する電動弁の開度のずれを適切に修正し、冷媒漏れ等の不具合が発生するのを防止する。【解決手段】電動弁５の弁開度を制御するとともに電動弁５のイニシャライズ処理を制御する弁制御装置であって、電動弁５の弁開度を制御する弁開度制御手段と、電動弁５のイニシャライズ処理の実行間隔を定めるイニシャライズ時間Ｉtを設定するための入力回路１７等と、経過時間を計測するタイマ１３ｅと、タイマ１３ｅにより計測される経過時間がイニシャライズ時間Ｉtに達し、かつ、弁開度制御手段が電動弁５の開度制御を停止しているときに、電動弁５のイニシャライズ処理を実行するイニシャライズ制御手段とを備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動弁の弁開度を制御するとともに該電動弁のイニシャライズ処理を制御する弁制御装置であって、
前記電動弁の弁開度を制御する弁開度制御手段と、
前記電動弁のイニシャライズ処理の実行間隔を定めるイニシャライズ時間を設定するためのイニシャライズ時間設定手段と、
経過時間を計測する計時手段と、
該計時手段により計測される経過時間が前記イニシャライズ時間に達し、かつ、前記弁開度制御手段が前記電動弁の開度制御を停止しているときに、前記電動弁のイニシャライズ処理を実行するイニシャライズ制御手段とを備えることを特徴とする弁制御装置。
【請求項２】
前記弁開度制御手段は、温度調整すべき検出対象の検出温度と目標温度の偏差を求め、その偏差に基づいて目標開度を導出し、前記電動弁の弁開度が前記目標開度になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の弁制御装置。
【請求項３】
前記電動弁が冷凍サイクルシステムにおける電動式膨張弁であり、前記検出温度が過熱度であることを特徴とする請求項２に記載の弁制御装置。
【請求項４】
前記冷凍サイクルシステムは、圧縮機、凝縮器、電動弁及び蒸発器が順次に接続されるとともに、制御対象温度に応じて前記圧縮機の運転停止を切り換えるように構成され、
前記イニシャライズ制御手段は、前記計時手段により計測される経過時間が前記イニシャライズ時間に達し、かつ、前記圧縮機の運転が停止されているときに、前記電動弁のイニシャライズ処理を実行することを特徴とする請求項３に記載の弁制御装置。
【請求項５】
前記冷凍サイクルシステムは、前記凝縮器と前記蒸発器の間に配置され、それらの間の冷媒流路を開閉する電磁弁を備え、
該弁制御装置は、前記圧縮機の運転が停止されたときに前記電磁弁を閉じ、前記圧縮機の運転が再開されたときに前記電磁弁を開く電磁弁制御手段を備え、
前記イニシャライズ制御手段は、前記計時手段により計測される経過時間が前記イニシャライズ時間に達し、かつ、前記電磁弁が閉じられているときに、前記電動弁のイニシャライズ処理を実行することを特徴とする請求項４に記載の弁制御装置。
【請求項６】
前記弁開度制御手段は、前記電磁弁が閉じられたときに、前記電動弁の開度を該圧縮機の運転を停止したときの開度で維持し、前記電磁弁が開かれたときに、前記電動弁の開度制御を前記圧縮機の運転を停止したときの開度から開始することを特徴とする請求項５に記載の弁制御装置。
【請求項７】
有線通信又は無線通信を利用し、外部機器から前記イニシャライズ時間を設定するための通信手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の弁制御装置。
【請求項８】
電動弁の弁開度を制御するとともに該電動弁のイニシャライズ処理を制御する弁制御方法であって、
経過時間を計測するとともに、該計測した経過時間が前記電動弁のイニシャライズ処理の実行間隔を定めたイニシャライズ時間に達したか否かを判定し、
前記計測する経過時間が前記イニシャライズ時間に達し、かつ、前記電動弁の弁開度の制御を停止しているときに、前記電動弁のイニシャライズ処理を実行することを特徴とする弁制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁制御装置及び弁制御方法に関し、特に、冷媒の流量を調節する電動弁等の弁開度を制御する装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空調機や冷蔵・冷凍ショーケース等に使用される冷凍サイクルにおいては、冷房能力を安定させ、効率よく運転するなどの目的から循環冷媒の流量調整を行っているが、その際の調整を高精度に行うため、流量制御用の膨張弁として、パルスモータにより弁体を移動させる電動式膨張弁である電動弁が広く活用されている。
【０００３】
しかし、電動弁においては、絶対開度（実際の開度）をフィードバックしない開ループ制御を用いて開度の制御を行うのが一般的であり、また、電動弁内の弁体は、電源供給が停止された際に、初期位置に戻ることなく、電源遮断時の位置で停止してしまうため、２度目以降の電源投入に際し、スタート時点での絶対開度（弁体の位置）を正確に把握できないという問題がある。
【０００４】
そのため、電動弁の制御にあたっては、通常、電源投入時にイニシャライズ処理を実行し、弁体の位置出しを行ってから開度の制御を開始するようしている（例えば、特許文献１参照）。ここで、イニシャライズ処理とは、全開位置から全閉位置に至るまでの全ストロークを超えるパルス数で電動弁を閉弁駆動し、電動弁の開度を強制的に全閉状態へ遷移させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９３６３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、冷凍サイクルにおいては、不純物等の異物が冷媒流路中に発生することがあり、このうち、大きな異物は、ストレーナ等で除去し得るものの、小さな異物については、ストレーナ等を通過して電動弁の内部に流入する場合がある。この場合、電動弁の内部で異物の噛み込み等が発生し、それが要因で開度にずれが生じることがある。
【０００７】
すなわち、異物の噛み込み等が生じた場合には、異物によって弁体の移動が妨げられるため、例えば、１００パルス分の駆動信号を与えても、実際の駆動量は、与えた１００パルス分の駆動量よりも少なくなってしまう。その結果、電動弁に与えたパルス数から推測される開度と、電動弁側の実際の開度との間に数パルス分のずれが生じ、以後、開度にずれを含んだ状態で電動弁が駆動されることになる。
【０００８】
このため、電動弁の開度を正確に制御することが不可能になり、例えば、全閉状態にするための駆動信号を電動弁に与えても、実際には僅かに開弁した状態になっているなどの事態を招くことになる。この場合、冷媒漏れ等が発生する虞があり、装置の信頼性が損なわれるなどの問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、異物の噛み込み等に起因する電動弁の開度のずれを適切に修正し、冷媒漏れ等の不具合が発生するのを防止することが可能な弁制御装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、電動弁の弁開度を制御するとともに該電動弁のイニシャライズ処理を制御する弁制御装置であって、前記電動弁の弁開度を制御する弁開度制御手段と、前記電動弁のイニシャライズ処理の実行間隔を定めるイニシャライズ時間を設定するためのイニシャライズ時間設定手段と、経過時間を計測する計時手段と、該計時手段により計測される経過時間が前記イニシャライズ時間に達し、かつ、前記弁開度制御手段が前記電動弁の開度制御を停止しているときに、前記電動弁のイニシャライズ処理を実行するイニシャライズ制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、イニシャライズ時間を設定可能とした上で、計時手段による計測時間がイニシャライズ時間に達する都度、電動弁のイニシャライズ処理を実行するように構成するため、電源投入時のみならず、その後も定期的にイニシャライズ処理を実行することができる。このため、異物の噛み込み等に起因する開度のずれが生じても、そのずれを定期的に修正することができ、電動弁の開度を正確に制御することが可能になる。
【００１２】
それに加え、電動弁のイニシャライズ処理は、電動弁の開度制御を停止しているときに限って実行するため、電動弁の開度制御に悪影響を及ぼすことなく、イニシャライズ処理を実行することができる。従って、イニシャライズ処理のために装置の運転を停止する必要がなく、装置の運転が阻害されるのを回避し得ると同時に、操作に伴う煩わしさを解消することが可能になる。
【００１３】
上記弁制御装置において、前記弁開度制御手段が、温度調整すべき検出対象の検出温度と目標温度の偏差を求め、その偏差に基づいて目標開度を導出し、前記電動弁の弁開度が前記目標開度になるように制御することができる。
【００１４】
上記弁制御装置において、前記電動弁を冷凍サイクルシステムにおける電動式膨張弁とすることができ、前記検出される温度を過熱度とすることができる。
【００１５】
上記弁制御装置において、前記冷凍サイクルシステムが、圧縮機、凝縮器、電動弁及び蒸発器が順次に接続されるとともに、制御対象温度に応じて前記圧縮機の運転停止を切り換えるように構成され、前記イニシャライズ制御手段が、前記計時手段により計測される経過時間が前記イニシャライズ時間に達し、かつ、前記圧縮機の運転が停止されているときに、前記電動弁のイニシャライズ処理を実行することができる。
【００１６】
上記弁制御装置において、前記冷凍サイクルシステムが、前記凝縮器と前記蒸発器の間に配置され、それらの間の冷媒流路を開閉する電磁弁を備え、該弁制御装置が、前記圧縮機の運転が停止されたときに前記電磁弁を閉じ、前記圧縮機の運転が再開されたときに前記電磁弁を開く電磁弁制御手段を備え、前記イニシャライズ制御手段が、前記計時手段により計測される経過時間が前記イニシャライズ時間に達し、かつ、前記電磁弁が閉じられているときに、前記電動弁のイニシャライズ処理を実行することができる。
【００１７】
上記弁制御装置において、前記弁開度制御手段が、前記電磁弁が閉じられたときに、前記電動弁の開度を該圧縮機の運転を停止したときの開度で維持し、前記電磁弁が開かれたときに、前記電動弁の開度制御を前記圧縮機の運転を停止したときの開度から開始することができる。これによれば、圧縮機のオン／オフ切り換えに伴う電動弁の操作量を小さくすることができ、電動弁の長寿命化を図ることが可能になる。
【００１８】
上記弁制御装置において、有線通信又は無線通信を利用し、外部機器から前記イニシャライズ時間を設定するための通信手段を備えることができる。
【００１９】
また、本発明は、電動弁の弁開度を制御するとともに該電動弁のイニシャライズ処理を制御する弁制御方法であって、経過時間を計測するとともに、該計測した経過時間が前記電動弁のイニシャライズ処理の実行間隔を定めたイニシャライズ時間に達したか否かを判定し、前記計測する経過時間が前記イニシャライズ時間に達し、かつ、前記電動弁の弁開度の制御を停止しているときに、前記電動弁のイニシャライズ処理を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明によれば、異物の噛み込み等に起因する電動弁の開度のずれを適切に修正し、冷媒漏れ等の不具合が発生するのを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかる弁制御装置を用いた冷凍サイクルシステムの一例を示す構成図である。
【図２】図１の過熱度制御部及びその周辺回路の詳細を示すブロック図である。
【図３】温度制御部の割込処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】イニシャライズタイミングの管理処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】過熱度制御部の割込処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】図３〜図５に示す制御の下での冷凍サイクルシステムの動作例を示すタイミング図である。
【図７】過熱度制御部の本体表面を示す外観図である。
【図８】設定値の変更操作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、冷凍サイクルシステムとして、食料品の保冷や陳列等に用いる冷蔵・冷凍ショーケースの庫内温度を制御するシステムを例示し、また、本発明にかかる弁制御装置を、上記冷凍サイクルシステムに配置された電動式膨張弁（電動弁）を制御するための装置として使用した場合を例にとって説明する。
【００２３】
図１は、本発明にかかる弁制御装置を備えた冷凍サイクルシステムを示し、このシステム１は、圧縮機２と、凝縮器３と、凝縮器用ファン３ａと、電磁弁４と、電動弁５と、蒸発器６と、蒸発器用ファン６ａと、入口温度センサ７と、出口温度センサ８と、庫内温度センサ９と、温度制御部１０と、過熱度制御部１１とを備える。
【００２４】
圧縮機２、凝縮器３、電磁弁４、電動弁５及び蒸発器６は、配管１２で接続され、これらの間を冷媒が循環する。ここで、配管１２を流れる冷媒の流量は、電動弁５の弁開度を調整することにより制御する。
【００２５】
圧縮機２は、蒸発器６より供給された低圧の気体の状態にある冷媒を圧縮し、高圧の気体に変換して配管１２を介して凝縮器３に供給する。
【００２６】
凝縮器３は、圧縮機２から供給された高圧気体状態の冷媒を凝縮し、高圧液体状態の冷媒に変換して凝縮熱を奪い、奪った熱を凝縮器用ファン３ａの送風によって外部に放出する。
【００２７】
電磁弁４は、凝縮器３と蒸発器６の間の冷媒流路１２ａを開閉するための弁であり、蒸発器６への冷媒の流入の有無を切り換えるために設けられる。この電磁弁４は、温度制御部１０から出力される電磁弁駆動信号ＳＶに従って動作し、電磁弁駆動信号ＳＶの電圧レベルに応じて開閉する。
【００２８】
電動弁５は、凝縮器３から供給された高圧液体状態の冷媒を低圧状態に変化させる。この電動弁５は、過熱度制御部１１からの電動弁駆動信号ＥＶに従って駆動されるパルスモータ５ａ（図２参照）を内蔵し、電動弁駆動信号ＥＶのパルス数に応じた回転角度でパルスモータ５ａが回転することにより弁開度が調整される。
【００２９】
蒸発器６は、低圧の液体状態にある冷媒を蒸発（気化）させるために備えられ、冷媒は、蒸発することにより周囲より気化熱を奪い、加熱される。この際、奪われた熱によって蒸発器６周辺の空気が冷却され、その冷却された空気が蒸発器用ファン６ａの送風によって放出されることにより、冷蔵・冷凍ショーケースの庫内温度の調節が行われる。
【００３０】
入口温度センサ７、出口温度センサ８及び庫内温度センサ９は、各々、蒸発器６の入口の冷媒（液体状態での冷媒）の温度Ｔin、蒸発器６の出口での冷媒（気体状態の冷媒）の温度Ｔout、冷蔵・冷凍ショーケースの庫内温度Ｔisを検出する。これら入口温度センサ７〜庫内温度センサ９には、例えば、三線式白金測温抵抗体等の高精度の温度測定が可能な温度センサを用いることが好ましい。
【００３１】
温度制御部１０は、圧縮機２の運転の有無を制御して冷蔵・冷凍ショーケースの庫内温度を調整するための制御回路であり、例えば、マイクロコンピュータ及び周辺回路（いずれも不図示）から構成される。この温度制御部１０は、庫内温度センサ９によって検出された庫内温度Ｔisと、予め設定されたオン設定温度Ｔon及びオフ設定温度Ｔoffとを対比し、その結果に基づいて圧縮機２の運転の有無を制御する。尚、オン設定温度Ｔon及びオフ設定温度Ｔoffは、従来と同様のものであり、それらの間には、ディファレンシャルと呼ばれる温度差が設定される。
【００３２】
また、温度制御部１０は、圧縮機２の運転状態に合わせて電磁弁４の開閉を制御する機能も有し、電磁弁４の開閉制御は、電磁弁駆動信号ＳＶを通じて行われる。この電磁弁駆動信号ＳＶは、圧縮機２の運転期間中は電磁弁４を開弁させる電圧レベル（例えば、ＡＣ２００Ｖ）に設定され、一方、圧縮機２の停止期間中は電磁弁４を閉弁させる電圧レベル（例えば、０Ｖ）に設定される。
【００３３】
過熱度制御部１１は、電動弁５の弁開度を制御するための制御回路であり、温度制御部１０と同様、例えば、マイクロコンピュータ及び周辺回路から構成される。この過熱度制御部１１は、蒸発器６での冷媒の過熱度Ｔsh（出口温度センサ８の検出温度Ｔout−入口温度センサ７の検出温度Ｔin）に基づき、ＰＩＤ制御によって電動弁５の弁開度を求め、求めた弁開度に対応する電動弁駆動信号ＥＶを電動弁５のパルスモータに出力する。
【００３４】
また、過熱度制御部１１は、電磁弁駆動信号ＳＶの電圧レベルを監視して電磁弁４の開閉を検知し、電磁弁４の開閉に合わせて電動弁５への電動弁駆動信号ＥＶの出力の有無を切り換える機能も有する。さらに、過熱度制御部１１は、電動弁５のイニシャライズ処理を制御する機能も有し、電磁弁４の開閉タイミング及び後述のタイマによる計時時間に合わせてイニシャライズ処理の実行タイミング（以下、「イニシャライズタイミング」という）を制御する。
【００３５】
過熱度制御部１１は、図２に示すように、マイクロプロセッサ１３と、入口温度検出回路１４と、出口温度検出回路１５と、電動弁駆動回路１６と、入力回路１７と、表示回路１８と、表示ドライバ回路１９と、記憶回路（ＥＥＰＲＯＭ）２０と、制御信号入力回路２１と、通信信号変換回路２２とを備える。
【００３６】
入口温度検出回路１４は、入口温度センサ７の抵抗値を直流電圧信号に変換し、マイクロプロセッサ１３に出力する抵抗−電圧変換回路である。この入口温度検出回路１４は、蒸発器６の入口の冷媒の温度Ｔinを精度よく検出するため、ブリッジ回路１４ａと、ブリッジ回路１４ａの中間端子間の電圧を増幅する増幅回路１４ｂとから構成される。
【００３７】
出口温度検出回路１５は、出口温度センサ８の抵抗値を直流電圧信号に変換し、マイクロプロセッサ１３に出力する抵抗−電圧変換回路である。この出口温度検出回路１５も、蒸発器６の出口の冷媒の温度Ｔoutを精度よく検出するため、ブリッジ回路１５ａと増幅回路１５ｂとから構成される。
【００３８】
入力回路１７は、設定過熱度（目標温度）Ｔs、電動弁５の上限開度、下限開度（例えば、電動弁を１００パルス〜４００パルスで使う場合、上限開度を４００パルス、下限開度を１００パルスとする）、ＰＩＤ制御を行う際のＰ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）の各定数、及び、後述するイニシャライズ時間Ｉt等の各種の設定値を入力するためのものである。これら各種の入力値は、設定値として設定でき、また、設定した設定値は、入力回路１７を用いて変更することもできる。尚、入力値の設定方法、及び設定値の変更方法については、後に詳述する。
【００３９】
この入力回路１７は、４つのタクトスイッチ１７ａ〜１７ｄ（アップスイッチ１７ａ、ダウンスイッチ１７ｂ、セットスイッチ１７ｃ、エンタースイッチ１７ｄ）を備え、タクトスイッチ１７ａ〜１７ｄのＯＮ／ＯＦＦ状態をマイクロプロセッサ１３に出力する。
【００４０】
表示回路１８は、温度表示素子１８ａと、弁開度表示素子１８ｂと、複数のＬＥＤ１８ｃとを備える。温度表示素子１８ａは、蒸発器６の入口の冷媒温度Ｔin 、出口の冷媒温度Ｔout、過熱度Ｔsh（＝Ｔout−Ｔin）を切り換えて表示するとともに、設定モードのときには、設定過熱度Ｔs、上限開度、下限開度、設定したイニシャライズ時間Ｉt等の設定値を表示する。また、弁開度表示素子１８ｂは、電動弁５の現在の開度を全閉からのパルス数で表示する。
【００４１】
複数のＬＥＤ１８ｃは、温度表示素子１８ａ及び弁開度表示素子１８ｂの表示項目に合わせて点灯するものであり、「過熱度」から「警報」までの６つのＬＥＤから構成される。「過熱度」、「入口」及び「出口」の各ＬＥＤは、温度表示素子１８ａの表示項目を示すためのものであり、温度表示素子１８ａに表示される温度と対応して点灯する。また、「設定」のＬＥＤは、過熱度制御部１１が設定モードにあるときに点灯し、「運転」のＬＥＤは、過熱度制御部１１が運転中であるときに点灯する。「警報」のＬＥＤは、入口温度センサ７、出口温度センサ８の出力データが異常のときに点灯する。
【００４２】
表示ドライバ回路１９は、マイクロプロセッサ１３からの信号を増幅して表示回路１８に出力する。記憶回路２０は、上記設定値等をバックアップ用に記憶する。
【００４３】
電動弁駆動回路１６は、マイクロプロセッサ１３からの駆動制御信号を増幅して、電動弁５に内蔵されたパルスモータ（ステッピングモータ）５ａに駆動パルスを出力するために設けられ、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）（駆動信号増幅回路）１６ａ等を備える。
【００４４】
マイクロプロセッサ１３は、Ａ／Ｄ変換器１３ａと、ＣＰＵ（中央処理装置）１３ｂと、ＲＯＭ１３ｃと、ＲＡＭ１３ｄと、タイマ１３ｅと、Ｉ／Ｏ（１３ｆ）等を備える。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換器１３ａは、入口温度検出回路１４及び出口温度検出回路１５から出力されるアナログの温度信号をディジタル信号に変換し、ＣＰＵ１３ｂは、ＲＯＭ１３ｃに格納されているプログラムを解釈して実行する。ＲＯＭ１３ｃは、後述するＰＩＤ制御動作による弁開度の制御を実行するための動作プログラムと、電動弁５のイニシャライズタイミングを制御するためのプログラムと、表示制御プログラムなどを記憶する不揮発性メモリである。ＲＡＭ１３ｄは、ＣＰＵ１３ｂのワークメモリとして機能する。タイマ１３ｅは、割込処理のためのカウント処理やイニシャライズ制御用のカウント処理を行うためのタイマ群であり、Ｉ／Ｏ（１３ｆ）は、ＣＰＵ１３ｂと他のデバイスとのデータの授受を行うために備えられる。
【００４６】
制御信号入力回路２１は、温度制御部１０から出力される電磁弁駆動信号ＳＶ（交流電圧信号：ＡＣ２００Ｖ−０Ｖ）を直流電圧の二値信号（ＤＣ５Ｖ−０Ｖ）に変換し、電磁弁４の開閉状態を示す信号としてマイクロプロセッサ１３に出力する。
【００４７】
通信信号変換回路２２は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２３等の外部機器を接続ケーブル２３ａ等を介してマイクロコンピュータ１３に接続するためのインターフェイス回路であり、設定過熱度Ｔsやイニシャライズ時間Ｉt等の各種の設定値をＰＣ２３側からの操作により入力するために備えられる。この通信信号変換回路２２は、マイクロコンピュータ１３側の信号フォーマットとＰＣ２３側の信号フォーマットとの違いに合わせて、信号の電圧レベルや入出力端子数を相互に変換するものであり、例えば、ＲＳ−２３２ＣトランシーバＩＣ等から構成される。
【００４８】
次に、上記構成を有する冷凍サイクルシステム１の動作について説明する。ここでは、先ず、温度制御部１０が行う割込処理について、図１、図３を参照しながら説明する。尚、制御動作中、温度制御部１０は、タイマ（不図示）等を用いつつ、所定期間（例えば、１０秒）毎に図３に示すルーチンを実行する。
【００４９】
割込処理を開始すると、温度制御部１０は、図３に示すように、庫内温度センサ９によって検出された庫内温度Ｔisを取り込み（ステップＳ１）、庫内温度Ｔisがオン設定温度Ｔon以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。このとき、例えば、庫内温度Ｔisが上昇傾向にあり、庫内温度Ｔisがオン設定温度Ｔon以上となっている場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、圧縮機２を起動する（ステップＳ３）。これと併行して、電磁弁４を開弁し、凝縮器３と蒸発器６の間の冷媒流路１２ａを開放する（ステップＳ４）。これにより、蒸発器６用のファン６ａから冷風を放出させ、庫内を冷却して庫内温度Ｔisを低下させる。
【００５０】
その後、庫内温度Ｔisが徐々に低下し、庫内温度センサ９の検出温度Ｔisがオン設定温度Ｔonより低くなった場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、その温度Ｔisがオフ設定温度Ｔoff以下にまで達しているか否かを判定する（ステップＳ５）。その結果、庫内温度Ｔisがオフ設定温度Ｔoffよりも高い場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、その時点での圧縮機２の運転状態（稼働させている状態）を維持し、庫内温度Ｔisを引き続き低下させる。このとき、電磁弁４についても、その時点での開閉状態（開弁している状態）を維持し、冷媒流路１２ａを開放し続ける。
【００５１】
そして、庫内温度Ｔisが十分に低下し、庫内温度センサ９の検出温度Ｔisがオフ設定温度Ｔoff以下となった場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、圧縮機２の運転を停止するとともに、電磁弁４を閉じて冷媒流路１２ａを閉鎖する（ステップＳ８、Ｓ９）。これにより、庫内の冷却を停止し、庫内温度Ｔisを緩やかに上昇させる。
【００５２】
以後、上記のステップＳ１〜Ｓ９の動作を１０秒間隔で繰り返し、庫内温度Ｔisが再びオン設定温度Ｔon以上となれば、圧縮機２の運転及び電磁弁４の開弁を再開して庫内温度Ｔisを低下させる。
【００５３】
次に、過熱度制御部１１が行う制御動作について、過熱度制御部１１の主要部を構成するマイクロプロセッサ１３の動作を中心に説明する。ここでは、先ず、イニシャライズタイミングの管理処理について、図１、図２、図４を参照しながら説明する。尚、この処理は、図３に示す温度制御部１０の制御動作と異なり、冷凍サイクルシステム１が運転されている間、連続的に実行される。
【００５４】
図４に示すように、電源がオンされて冷凍サイクルシステム１の運転が開始されると（ステップＳ１１）、マイクロプロセッサ１３は、入力回路１７やＰＣ２３を用いて設定されたイニシャライズ時間Ｉtを、タイマ１３ｅのスタート値（ダウンカウント時のスタート値）に設定する（ステップＳ１２）。
【００５５】
次いで、イニシャライズフラグＦｉをクリア（「０」にセット）するとともに（ステップＳ１３）、タイマ１３ｅのダウンカウントを開始させる（ステップＳ１４）。ここで、イニシャライズフラグＦｉは、電動弁５のイニシャライズ処理の要否を示すものであり、値が「１」の場合には、イニシャライズ処理を実行すべき旨を示し、値が「０」の場合には、イニシャライズ処理が不要な旨を示す。
【００５６】
その後、タイマ１３ｅのカウント値が「０」に達するまでダウンカウントを継続させ（ステップＳ１５）、カウント値が「０」になった場合（タイムアップした場合）には（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、イニシャライズフラグＦｉを「１」にセットする（ステップＳ１６）。そして、再度、イニシャライズ時間Ｉtをタイマ１３ｅのスタート値に設定するとともに（ステップＳ１７）、タイマ１３ｅのダウンカウントを開始させる（ステップＳ１８）。
【００５７】
以後、電源がオフされて冷凍サイクルシステム１の運転が停止されるまで、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を繰り返し（ステップＳ１９）、イニシャライズタイミングを継続的に管理する。
【００５８】
次に、過熱度制御部１１が行う割込処理について、図１、図２、図５を参照しながら説明する。尚、この処理は、温度制御部１０の動作に同期して実行され、図３に示す温度制御部１０の制御動作と同様、例えば、１０秒間隔で実行される。
【００５９】
割込処理を開始すると、図５に示すように、過熱度制御部１１のマイクロプロセッサ１３は、制御信号入力回路２１から出力される開閉信号（電磁弁駆動信号ＳＶの変換信号）を参照し、電磁弁４が開かれているか否かを判定する（ステップＳ２１）。判定の結果、電磁弁４が開かれていた場合には（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、蒸発器６の入口の冷媒温度Ｔin 、出口の冷媒温度Ｔoutを各々取り込み（ステップＳ２２、Ｓ２３）、現在の過熱度Ｔsh＝Ｔout−Ｔinを算出する（ステップＳ２４）。
【００６０】
次いで、設定過熱度（過熱度Ｔshの目標値）Ｔsと、現在の過熱度Ｔshとの偏差ｅ(t)＝Ｔs−Ｔshを算出し（ステップＳ２５）、過去一連の偏差ｅ、比例帯ＰＢ、積分時間Ｔi、微分時間Ｔdに基づき、次式に従って、ＰＩＤ（比例・積分・微分）演算で今回の弁開度の操作量ｍ(t)を算出する（ステップＳ２６）。ここで、Ｋpは、比例ゲインである。
【００６１】
【数１】
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【００６２】
これにより、電動弁５が到達すべき弁の目標開度が導出され、過熱度制御部１１は、電動弁５の開度が目標開度となるように駆動パルス数を設定するとともに、電動弁５に電動弁駆動信号ＥＶを出力して電動弁５の開度を増減する（ステップＳ２７）。
【００６３】
一方、上記ステップＳ２１の判定の結果、電磁弁４が閉じられていた場合には（ステップＳ２１：Ｎｏ）、イニシャライズフラグＦｉが「１」にセットされているか否かを判定する（ステップＳ２８）。判定の結果、イニシャライズフラグＦｉが「０」にセットされている場合には（ステップＳ２８：Ｎｏ）、何らの処理も実行せず、電動弁５の開度変更等は行わない。
【００６４】
これに対し、イニシャライズフラグＦｉが「１」にセットされている場合には（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、電動弁５の目標開度が−αパルスに設定されているか否かを判定する（ステップＳ２９）。ここで、「−αパルス」とは、電動弁５を閉方向に駆動させて全閉状態とするための開度値である。尚、全閉の開度値が０パルスであるにも拘わらず、−αパルス（マイナス値）としているのは、異物の噛み込み等を考慮し、全閉の開度値（０パルス）に対して閉方向に数パルス（例えば、８パルス程度）の余裕分を付加しているためである（図６の（ｇ）参照）。また、ステップＳ２９において、目標開度が−αパルスに設定されているか否かを判定するのは、電動弁５のイニシャライズ処理が既に開始されているか否かを判別するためである。
【００６５】
上記の際、例えば、電動弁５のイニシャライズ処理が未だ開始されておらず、電動弁５の目標開度がステップＳ２６、２７で求められた開度に設定されている場合には（ステップＳ２９：Ｎｏ）、ステップＳ３０に移行し、その時点での電動弁５の開度Ｐｉを、イニシャライズ処理を実行する直前の開度Ｐｍとして、マイクロプロセッサ１３内のＲＡＭ１３ｄに記憶する。次いで、電動弁５の目標開度を−αパルスに設定し（ステップＳ３１）、イニシャライズ処理を開始させる（ステップＳ３２）。
【００６６】
その状態で、割込期間（１０秒）が経過すると、マイクロプロセッサ１３は、再度、電動弁５の目標開度が−αパルスに設定されているか否かを判定する（ステップＳ２９）。この時点では、電動弁５のイニシャライズ処理が既に開始されているため、ステップＳ３３に移行し、その時点での電動弁５の開度Ｐｉが−αパルスになっているか否かを判定する。尚、ステップＳ３３の判定処理を行うのは、ステップＳ３２で開始されたイニシャライズ処理が終了したか否かを判別するためである。
【００６７】
そして、イニシャライズ処理が終了して開度Ｐｉが−αパルスに達している場合には（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、電動弁５の目標開度を、先のステップＳ３０でＲＡＭ１３ｄに記憶した開度Ｐｍに設定する（ステップＳ３４）。次いで、電動弁５を駆動するとともに（ステップＳ３５）、イニシャライズフラグＦｉを「０」にセットする（ステップＳ３６）。
【００６８】
尚、ステップＳ３３の判定処理を行った時点で、イニシャライズ処理が終了しておらず、電動弁５の開度Ｐｉが−αパルスに達していない場合には（ステップＳ３３：Ｎｏ）、引き続きイニシャライズ処理を継続する（ステップＳ３７）。
【００６９】
次に、図３〜図５に示す制御の下での冷凍サイクルシステム１の動作例について、図６を参照しながら説明する。ここでは、イニシャライズ時間Ｉtは、１６８時間（２４時間×７（１週間））に設定されているものとする。また、冷凍サイクルシステム１の運転は、図６のタイミングｔ１よりも前の時点で開始され、電源投入時のイニシャライズフラグＦｉのクリア処理やタイマ１３ｅのカウントスタートは、既に行われているものとする。
【００７０】
同図に示すように、タイミングｔ１において、庫内温度Ｔisがオン設定温度Ｔon以上になると、圧縮機２が起動されるとともに、電磁弁４が開かれて冷媒流路１２ａが開放される。また、電磁弁４の開弁に応答して、開閉信号（制御信号）がＤＣ５Ｖになり、ＰＩＤ演算に基づく電動弁５の開度調整が開始され、冷凍サイクル内を循環する冷媒の流量が調整される。これら圧縮機２の運転、電磁弁４の開弁及び電動弁５の開度調整は、庫内温度Ｔisがオン設定温度Ｔon以下となっても、オフ設定温度Ｔoffを上回っている期間は継続的に実行される。
【００７１】
そして、庫内の温度が低下し、タイミングｔ２において、庫内温度Ｔisがオフ設定温度Ｔoffに達すると、圧縮機２の運転が停止されるとともに、電磁弁４が閉じられて冷媒流路１２ａが閉鎖される。また、電磁弁４の閉弁に応答して、開閉信号（制御信号）が０Ｖになり、電動弁５への電動弁駆動信号ＥＶの出力が停止され（駆動パルス数をゼロの状態とする）、電動弁５の開度調整が中断される。その結果、電動弁５の開度は、開度調整が停止された際の開度のままとなり、以後、開度調整が再開されるまで、その状態が維持される。
【００７２】
その後、庫内の温度が上昇し、タイミングｔ３において、庫内温度Ｔisが再びオン設定温度Ｔonに達すると、圧縮機２の運転が再開されるとともに、電磁弁４が開かれる。このとき、開閉信号（制御信号）もＤＣ５Ｖになり、電動弁５の開度調整も再開されるが、再開時点での電動弁５の開度は、開度調整を停止した際の開度（タイミングｔ２時点での開度）になっているため、圧縮機２の運転を再開した後の電動弁５の開度の増減は、開度調整を停止した際の開度を始点として開始されることになる。
【００７３】
このため、上記の際の電動弁５の操作量は、ＰＩＤ演算により導出される目標開度から開度調整を停止した時点での開度を差し引いたものとなり、例えば、全閉の状態から目標開度に遷移させるような場合に比べて、電動弁５の操作量を格段に小さくすることができる。従って、電動弁駆動信号ＥＶの駆動パルス数を少なく留め、電動弁５の操作量を小さくすることができ、電動弁５の長寿命化を図ることが可能になる。
【００７４】
次いで、タイミングｔ４において、タイマ１３ｅでのカウント開始から１６８時間が経過し、タイマ１３ｅのカウント値が「０」に達すると、イニシャライズフラグＦｉが「１」にセットされ、電動弁５のイニシャライズ処理を実行すべき旨が設定される。
【００７５】
その後、タイミングｔ５において、庫内温度Ｔisが低下してオフ設定温度Ｔoff以下となると、圧縮機２の運転が停止されるとともに、電磁弁４が閉じられる。これに応答して、開閉信号（制御信号）が０Ｖになり、電動弁５の開度制御の停止期間に入るため、電動弁５では、イニシャライズ処理が開始され、弁体の位置出しが行われる。尚、イニシャライズ処理を実行するときの目標開度は、前述のとおり、−αパルスに設定されるが、電動弁５の弁体は、全閉位置に達した時点で電動弁５の内部に設けられたストッパ（不図示）に当接するため、機械的に動きが規制され、それ以上、閉弁方向に移動することはない。
【００７６】
そして、イニシャライズ処理が完了すると、その後のタイミングｔ６において、電動弁５の開度が、イニシャライズ処理を実行する直前の開度に変更されるとともに、イニシャライズフラグＦｉが「０」にセットされる。
【００７７】
以後、冷凍サイクルシステム１の運転期間中、同様の動作が繰り返され、イニシャライズフラグＦｉが「１」にセットされ、かつ、電磁弁４が閉じられている状態になる都度、電動弁５のイニシャライズ処理が実行される。
【００７８】
尚、上記の動作例においては、タイマ１３ｅの計時時間がイニシャライズ時間Ｉtに達した後に電磁弁４が閉じられるため（タイミングｔ４、ｔ５参照）、電磁弁４が閉じられるのを待って、電動弁５のイニシャライズ処理を実行するが、電磁弁４が閉じられている間に、タイマ１３ｅの計時時間がイニシャライズ時間Ｉtに達した場合には、即座にイニシャライズ処理が実行される。
【００７９】
以上のように、本実施の形態によれば、イニシャライズ時間Ｉtを設定可能とした上で、タイマ１３ｅによる計測時間がイニシャライズ時間Ｉtに達する都度、電動弁５のイニシャライズ処理を実行するように構成するため、電源投入時のみならず、その後も定期的にイニシャライズ処理を実行することができる。このため、冷凍サイクルシステム１の運転途中で異物の噛み込み等に起因する開度のずれが生じても、そのずれを定期的に修正することができ、電動弁５の開度を正確に制御することが可能になる。従って、冷媒漏れ等の不具合が生じるのを未然に防止することができ、ひいては、冷凍サイクルシステム１の信頼性を向上させることが可能になる。
【００８０】
それに加え、電動弁５のイニシャライズ処理は、電磁弁４を閉じて冷媒流路１２ａを閉鎖し、ＰＩＤ制御による電動弁５の開度制御を停止しているときに限って実行するため、冷凍サイクルシステム１の運転中であっても、電動弁５や電動弁５と繋がる他の機器（圧縮機２等）に悪影響を及ぼすことなく、イニシャライズ処理を実行することができる。従って、イニシャライズ処理のために冷凍サイクルシステム１を停止する必要がなく、冷凍サイクルシステム１の運転が阻害されるのを回避し得ると同時に、操作に伴う煩わしさを解消することが可能になる。
【００８１】
次に、図２の入力回路１７及び表示回路１８を用いた各設定値の入力（変更）操作の全体的な流れについて、図７及び表１を参照しながら説明する。尚、図７は、過熱度制御部１１の本体表面を示す外観図である。
【００８２】
例えば、温度表示素子１８ａ及び弁開度表示素子１８ｂの各々に、温度、現在の弁開度が表示されている状態において、セットスイッチ１７ｃを押下すると、設定モードに入り、温度表示素子１８ａは、温度を表示するモードから設定値を表示するモードに移行し、弁開度表示素子１８ｂは、現在の弁開度の表示から設定項目の表示に切り替わる。
【００８３】
温度表示素子１８ａに表示された設定値（数値）は、アップスイッチ１７ａ又はダウンスイッチ１７ｂを押下することによって増減することができ、また、エンタースイッチ１７ｄを押下することにより、表示されている設定値が新たな設定値として更新され、記憶される。
【００８４】
一方、設定項目は、例えば、表１に示すように、９つあり、弁開度表示素子１８ｂには、例えば、「１．ＨＶ」のように、設定値番号及び記号が表示される。この設定項目は、設定モードのときに、セットスイッチ１７ｃを押下することで、順次、次の項目に切り替わり、設定項目９（「８．Ｉt」）を表示しているときに、セットスイッチ１７ｃを押下すると、設定モードを抜け、温度表示及び弁開度表示の状態に戻る。
【００８５】
【表１】
2010169329.tif 000004
【００８６】
尚、表１に示す各種の設定値は、前述のとおり、通信を利用したＰＣ２３からの操作によっても設定、変更することができる。
【００８７】
次に、入力回路１７及び表示回路１８を用いた設定値の変更操作の具体的なフローについて、図８を中心に、図７を参照しながら説明する。
【００８８】
温度表示素子１８ａに温度を表示しているとき（ステップＳ４１）に、ステップＳ４２において、セットスイッチ１７ｃが押下されたか否かを判定し、押下された場合には、ステップＳ４３において、温度表示素子１８ａに設定値を表示し、かつ、弁開度表示素子１８ｂには、設定値に応じた番号と記号を表示して設定モードに入り、押下されていない場合には、ステップＳ４１の状態に戻る。
【００８９】
次に、ステップＳ４４において、アップスイッチ１７ａが押下されたか否かを判定し、押下された場合には、ステップＳ４５において、温度表示素子１８ａの表示値が設定値の最大値であるか否かを判定する。判定の結果、表示値が設定値の最大値でない場合には、ステップＳ４６において、表示値を増加させてステップＳ４４に戻る。一方、表示値が設定値の最大値の場合には、そのままステップＳ４４に戻る。
【００９０】
ステップＳ４４において、アップスイッチ１７ａが押下されていないと判定された場合には、ステップＳ４７において、ダウンスイッチ１７ｂが押下されたか否かを判定し、押下された場合には、ステップＳ４８において、表示値が設定値の最小値であるか否かを判定し、表示値が設定値の最小値でない場合には、ステップＳ４９において、表示値を減少させてステップＳ４４に戻る。一方、表示値が設定値の最小値の場合には、そのままステップＳ４４に戻る。
【００９１】
ステップＳ４７において、ダウンスイッチ１７ｂが押下されていないと判定された場合には、ステップＳ５０において、エンタースイッチ１７ｄが押下されたか否かを判定し、押下された場合には、ステップＳ５１において、現在の表示値を設定値として更新するとともに、更新された設定値を図２の記憶回路２０に記憶して、ステップＳ４４に戻る。
【００９２】
ステップＳ５０において、エンタースイッチ１７ｄが押下されていない場合には、ステップＳ５２において、セットスイッチ１７ｃが押下されたか否かを判定し、押下されていないと判定された場合には、ステップＳ４４に戻る。
【００９３】
ステップＳ５２において、セットスイッチ１７ｃが押下されたと判定された場合には、ステップＳ５３において、設定を終了するか否かを判定する。具体的には、ステップＳ５２において、設定項目９の「イニシャライズ時間」を表示しているときに、セットスイッチ１７ｃが押下された場合には、ステップＳ５３において、設定モード終了と判断し、ステップＳ４１に戻る。
【００９４】
一方、ステップＳ５２において、設定項目９の「イニシャライズ時間」以外の項目を選択しているときに、セットスイッチ１７ｃが押下された場合には、ステップＳ５４において、次の設定値を温度表示素子１８ａに表示し、次の設定に応じた番号と記号を弁開度表示素子１８ｂに表示してステップＳ４４に戻り、上記動作を繰り返す。
【００９５】
尚、上記実施の形態においては、冷凍サイクルシステムとして、冷蔵・冷凍ショーケースの庫内温度を制御するシステムを例示したが、本発明は、空調機等の他の温度調整システムにも広く適用することが可能である。
【００９６】
また、上記実施の形態においては、過熱度制御部１１のマイクロコンピュータ１３とＰＣ２３との通信形式として有線通信を例示したが、無線通信を利用してマイクロコンピュータ１３及びＰＣ２３を接続してもよい。
【００９７】
さらに、上記実施の形態においては、電磁弁４を電動弁５の上流側（凝縮器３と電動弁５の間）に設けるが、電磁弁４の配置位置は、凝縮器３と蒸発器６の間であれば、特に限定されるものではなく、電磁弁４を電動弁５の下流側（電動弁５と蒸発器６の間）に設けることもできる。
【００９８】
また、上記実施の形態においては、説明の便宜上、温度制御部１０と過熱度制御部１１を別々の制御部として構成したが、これらを一体化して単一のマイクロコンピュータ等から構成することもできる。その場合、温度制御部１０から過熱度制御部１１に向けての電磁弁４の開閉を示す情報の伝達は、マイクロコンピュータの内部処理で行うようにすればよい。
【００９９】
さらに、上記実施の形態においては、電動弁５の開度をＰＩＤ制御する場合を例にとって説明したが、制御方法は、Ｐ（比例）制御でも、ＰＩ（比例積分）制御、ＰＤ（比例微分）制御であってもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１  冷凍サイクルシステム
２  圧縮機
３  凝縮器
３ａ  凝縮器用ファン
４  電磁弁
５  電動弁
５ａ  パルスモータ
６  蒸発器
６ａ  蒸発器用ファン
７  入口温度センサ
８  出口温度センサ
９  庫内温度センサ
１０  温度制御部
１１  過熱度制御部
１２  配管
１２ａ  冷媒流路
１３  マイクロプロセッサ
１３ａ  Ａ／Ｄ変換器
１３ｂ  ＣＰＵ
１３ｃ  ＲＯＭ
１３ｄ  ＲＡＭ
１３ｅ  タイマ
１３ｆ  Ｉ／Ｏ
１４  入口温度検出回路
１４ａ  ブリッジ回路
１４ｂ  増幅回路
１５  出口温度検出回路
１５ａ  ブリッジ回路
１５ｂ  増幅回路
１６  電動弁駆動回路
１６ａ  ドライバＩＣ
１７  入力回路
１７ａ  アップスイッチ
１７ｂ  ダウンスイッチ
１７ｃ  セットスイッチ
１７ｄ  エンタースイッチ
１８  表示回路
１８ａ  温度表示素子
１８ｂ  弁開度表示素子
１８ｃ  ＬＥＤ
１９  表示ドライバ回路
２０  記憶回路
２１  制御信号入力回路
２２  通信信号変換回路
２３  ＰＣ
【図１】
2010169329.tif 000005
【図２】
2010169329.tif 000006
【図３】
2010169329.tif 000007
【図４】
2010169329.tif 000008
【図５】
2010169329.tif 000009
【図６】
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【図７】
2010169329.tif 000011
【図８】
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