(57)【要約】【課題】  冷水機において、給水温度及び水量を考慮して設定温度の冷水を安定して外部へ供給する。【解決手段】  冷水機は、水道管４０から供給される上水を冷凍回路２０の蒸発器により冷却して蛇口１４を介して外部へ出力する。冷水機の作動開始時、制御回路３２は、作業者によって設定された設定温度の低下に従って大きくなり、温度センサ１５によって検出された給水温度の上昇に従って大きくなり、かつ流量センサ１７によって検出された検出流量の増加に従って大きくなる目標出力を決定して、圧縮機２１の出力が目標出力になるように圧縮機２１の運転を制御する。この運転制御により、温度センサ１６によって検出されて外部へ出力される冷水の温度が安定した時点で、制御回路３２は、設定温度と冷水の温度との差が小さくなるように圧縮機２１の運転をフィードバック制御に切換える。【選択図】  図１
2010185629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が連続的に供給される水路に接続される管と、前記管に介装されて作業者の操作により外部へ取出される冷水の流量を調整可能な操作バルブと、冷媒を圧縮して液化する圧縮機及び液化された冷媒を蒸発させて前記管内を流れる水を冷却する蒸発器を含む冷凍回路とを備えた冷水機において、
前記蒸発器によって水が冷却される位置よりも上流位置にて前記管に組付けられ、前記蒸発器によって冷却される前の水の温度を給水温度として検出する給水温度センサと、
前記蒸発器によって水が冷却される位置よりも下流位置にて前記管に組付けられ、前記蒸発器によって冷却されて前記管から外部に取出される冷水の温度を検出する冷水温度センサと、
前記管内を流れる水の流量を検出する流量センサと、
前記管内から外部に取出される冷水の温度を設定する温度設定手段と、
前記温度設定手段によって設定された設定温度、前記給水温度センサによって検出された給水温度、及び前記流量センサによって検出された検出流量を用いて、前記設定温度が低くなるに従って大きくなり、前記給水温度が高くなるに従って大きくなり、かつ前記検出流量が大きくなるに従って大きくなる前記圧縮機の目標出力を決定する第１目標出力決定手段と、
前記圧縮機の出力が前記第１目標出力決定手段によって決定された目標出力になるように前記圧縮機の運転を制御する第１運転制御手段と、
前記第１運転制御手段による圧縮機の運転制御により、前記冷水温度センサによって検出された冷水の温度が安定したことを検出する冷水温度安定検出手段と、
前記冷水温度安定検出手段によって冷水の温度が安定したことが検出された後に、前記温度設定手段によって設定された設定温度と前記冷水温度センサによって検出された冷水の温度との差に応じて、前記差が小さくなるように前記圧縮機の運転をフィードバック制御する第２運転制御手段とを設けたことを特徴とする冷水機。
【請求項２】
請求項１に記載の冷水機において、さらに、
前記管内を流れる水の流量を制御する流量制御バルブと、
前記第１目標出力決定手段によって決定された圧縮機の目標出力が前記圧縮機の出力の上限を超えるとき、前記温度設定手段によって設定された設定温度及び前記給水温度センサによって検出された給水温度を用いて、前記設定温度が低くなるに従って小さくなり、かつ前記給水温度が高くなるに従って小さくなる流量を決定する流量決定手段と、
前記流量決定手段によって決定された流量に応じて前記流量制御バルブを制御して前記管内を流れる水の流量を前記決定された流量に制限する第１流量制限制御手段とを設けたことを特徴とする冷水機。
【請求項３】
請求項２に記載の冷水機において、さらに、
前記第２運転制御手段によるフィードバック制御により前記圧縮機の出力が上限を超えるとき、前記流量制御バルブを制御して前記管内を流れる水の流量を減少させる第２流量制限制御手段を設けたことを特徴とする冷水機。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の冷水機において、さらに、
冷水機の作動開始直後において前記給水温度センサによって検出される給水温度が安定したことを検出し、前記給水温度が安定したことの検出時における給水温度を安定水温として記憶しておく安定水温記憶手段と、
冷水機の作動開始時において、前記安定水温記憶手段によって安定水温が記憶されていることを条件に、前記温度設定手段によって設定された設定温度、前記記憶されている安定水温及び前記流量センサによって検出された検出流量を用いて、前記設定温度が低くなるに従って大きくなり、前記安定水温が高くなるに従って大きくなり、かつ前記検出流量が大きくなるに従って大きくなる前記圧縮機の目標出力を決定する第２目標出力決定手段とを設け、
前記第１運転制御手段は、冷水機の作動開始時において、前記安定水温記憶手段によって安定水温が記憶されていることを条件に、前記第１目標出力決定手段によって決定される目標出力に代えて、前記圧縮機の出力が前記第２目標出力決定手段によって決定された目標出力になるように前記圧縮機の運転を制御するようにしたことを特徴とする冷水機。
【請求項５】
請求項４に記載の冷水機において、
前記安定水温記憶手段は、前記流量センサによって検出される水の流量を用いて、冷水機の作動開始から前記給水温度センサによって検出される給水温度が安定するまでの間に流れた積算水量も計算し、前記計算した積算水量も記憶しておき、
冷水機の作動開始時において、前記安定水温記憶手段によって積算水量が記憶されていることを条件に、前記記憶されている積算水量を前記流量センサによって検出される水の流量で除算することにより、前記給水温度センサによって検出される給水温度が安定するまでの給水温度安定時間を推定する給水温度安定時間推定手段と、
前記第２目標出力決定手段によって決定された目標出力を用いて、前記目標出力が大きくなるに従って大きくなる前記冷凍回路の応答時間を計算する応答時間計算手段と、
前記応答時間から前記給水温度安定時間を減算した減算値が所定値以上であるかを判定する判定手段とを設け、
前記第１運転制御手段は、冷水機の作動開始時において、前記判定手段により前記減算値が所定値以上であると判定されたことを条件に、前記圧縮機の出力が、前記第１目標出力決定手段によって決定される目標出力に代えて、前記第２目標出力決定手段によって決定された目標出力になるように前記圧縮機の運転を制御するようにしたことを特徴とする冷水機。
【請求項６】
請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の冷水機において、さらに、
前記給水温度センサによって水の温度が検出される位置よりも上流位置にて、前記管に介装されて前記水路から供給される水を一旦蓄積した後に排出するタンクを設けたことを特徴とする冷水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製菓、製パンなどにおける粉の練り水、食品の冷却又は洗浄用の水、飲食店における飲料水などに利用するために、外部から供給された水を設定された温度に冷却して出力する冷水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば水道水のように外部から連続して供給される水を、圧縮機、凝縮器、膨張バルブ及び蒸発器からなる冷凍回路で冷却して、冷却した水を外部へ連続して供給するようにした冷水機はよく知られている。そして、この種の冷水機においては、例えば下記特許文献１に示されているように、外部へ供給される冷水の温度を所望の設定温度に保つために、外部へ供給される冷水の温度（冷水温度）又は外部から供給される給水の温度（給水温度）を検出し、この検出した冷水温度又は給水温度と前記設定温度との差に応じて、外部へ供給される冷水の量を制御し、又は圧縮機の出力を制御することにより、外部へ供給される冷水の温度が設定温度になるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３２４２５５号公報
【発明の概要】
【０００４】
この種の冷水機においては、一般的には、水道管から供給される水を利用する。水道管は、大部分が地中に埋もれているが、その出力端側では地中から地上に上げられて配管されているのが通常である。この場合、地上に配管されている水道管内に溜まっている水の温度は、季節、配管場所などの外部環境による多大な影響を受ける。したがって、給水温度は給水開始から短時間の間に大きく変動し、その後に安定し始める。一方、外部からの水を冷却する冷凍回路の応答性は比較的低いのが通常である。しかしながら、上記従来の装置においては、前記外部環境による給水温度の変化及び冷凍回路の応答性に対する対策がなされておらず、冷水機から出力される冷水の温度を、利用者が所望とする設定温度に、迅速かつ安定的に制御することができなかった。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、作業者が希望する設定温度の冷水を迅速かつ安定して外部に供給できるようにした冷水機を提供することにある。なお、下記本発明の構成において、実施形態の対応する部分の符号を括弧内に例示的に示すが、これは本発明の構成を限定するものではない。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、水が連続的に供給される水路（４０）に接続される管（１１）と、前記管に介装されて作業者の操作により外部へ取出される冷水の流量を調整可能な操作バルブ（１４）と、冷媒を圧縮して液化する圧縮機（２１）及び液化された冷媒を蒸発させて前記管内を流れる水を冷却する蒸発器（２４）を含む冷凍回路（２０）とを備えた冷水機において、前記蒸発器によって水が冷却される位置よりも上流位置にて前記管に組付けられ、前記蒸発器によって冷却される前の水の温度を給水温度として検出する給水温度センサ（１５）と、前記蒸発器によって水が冷却される位置よりも下流位置にて前記管に組付けられ、前記蒸発器によって冷却されて前記管から外部に取出される冷水の温度を検出する冷水温度センサ（１６）と、前記管内を流れる水の流量を検出する流量センサ（１７）と、前記管内から外部に取出される冷水の温度を設定する温度設定手段（３１）と、前記温度設定手段によって設定された設定温度、前記給水温度センサによって検出された給水温度、及び前記流量センサによって検出された検出流量を用いて、前記設定温度が低くなるに従って大きくなり、前記給水温度が高くなるに従って大きくなり、かつ前記検出流量が大きくなるに従って大きくなる前記圧縮機の目標出力を決定する第１目標出力決定手段（Ｓ２２）と、前記圧縮機の出力が前記第１目標出力決定手段によって決定された目標出力になるように前記圧縮機の運転を制御する第１運転制御手段（Ｓ５０）と、前記第１運転制御手段による圧縮機の運転制御により、前記冷水温度センサによって検出された冷水の温度が安定したことを検出する冷水温度安定検出手段（Ｓ５４）と、前記冷水温度安定検出手段によって冷水の温度が安定したことが検出された後に、前記温度設定手段によって設定された設定温度と前記冷水温度センサによって検出された冷水の温度との差が小さくなるように前記圧縮機の運転をフィードバック制御する第２運転制御手段（Ｓ５６，Ｓ６０，Ｓ６８）とを設けたことにある。
【０００７】
上記のように構成した本発明においては、温度設定手段によって外部に取出される冷水の温度が設定され、操作バルブを操作することにより外部に取出される冷水の流量が調整されると、第１目標出力決定手段は、前記設定温度が低くなるに従って大きくなり、前記給水温度が高くなるに従って大きくなり、かつ前記検出流量が大きくなるに従って大きくなる圧縮機の目標出力を決定する。そして、第１運転制御手段は、圧縮機の出力が前記決定された目標出力になるように圧縮機の運転を制御する。したがって、圧縮機の出力は、前記設定温度の低下に従って増加し、前記給水温度の上昇に従って増加し、かつ前記検出流量の増加に従って増加し、この圧縮機の出力の増加に従って、冷凍回路による水の冷却度合が高められる。これにより、作業者が希望する冷水の流量及び設定温度に加えて、水路を介して管内に流れ込む水の温度（給水温度）も考慮されて、管内に流れ込んだ水が冷却される。その結果、本発明の特徴によれば、水路を介して管内に流れ込む水の温度（給水温度）が変化しても、作業者が希望する冷水の流量及び設定温度が変更されても、圧縮機の運転状態が迅速に変更制御されて、設定温度の冷水を短時間のうちに外部へ供給できるようになる。
【０００８】
また、前記第１運転制御手段による圧縮機の運転制御により、外部へ取出される冷水の温度が安定すると、冷水温度安定検出手段が、冷水温度センサによって検出された冷水の温度に基づいて前記冷水の温度の安定を検出する。なお、この冷水の温度の安定とは、時間経過に従った冷水の温度変化が小さくなることを意味し、例えば前回検出した冷水の温度から今回検出した冷水の温度への変化量、又は数回前から現在まで検出した冷水の温度変化率が所定値より小さいことにより検出される。そして、この冷水の温度が安定した後には、第２運転制御手段が、温度設定手段によって設定された設定温度と、冷水温度センサによって検出される冷水の温度との差に応じて前記差が小さくなるように圧縮機の運転をフィードバック制御する。その結果、外部に取出される水の温度が設定温度に安定して制御される。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、さらに、前記管内を流れる水の流量を制御する流量制御バルブ（１３）と、前記第１目標出力決定手段によって決定された圧縮機の目標出力が前記圧縮機の出力の上限を超えるとき、前記温度設定手段によって設定された設定温度及び前記給水温度センサによって検出された給水温度を用いて、前記設定温度が低くなるに従って小さくなり、かつ前記給水温度が高くなるに従って小さくなる流量を決定する流量決定手段（Ｓ４２，Ｓ４４）と、前記流量決定手段によって決定された流量に応じて前記流量制御バルブを制御して前記管内を流れる水の流量を前記決定された流量に制限する第１流量制限制御手段（Ｓ４６）とを設けたことにある。
【００１０】
上記のように構成した本発明の他の特徴によれば、第１目標出力決定手段によって決定された圧縮機の目標出力が圧縮機の出力の上限を超えてしまう場合には、流量決定手段及び第１流量制限制御手段により管内を流れる流量が制限され、その流量は、設定温度が低くなるに従って小さくなり、かつ給水温度が高くなるに従って小さくなる。これにより、水路を介して管内に流れ込む水の温度（給水温度）が高くなり過ぎても、作業者が希望する冷水の流量が大きすぎても、冷凍回路の能力限界内で、作業者が設定した温度の冷水が外部へ取出されるようになる。
【００１１】
また、本発明の他の特徴は、さらに、前記第２運転制御手段によるフィードバック制御により前記圧縮機の出力が上限を超えるとき、前記流量制御バルブを制御して前記管内を流れる水の流量を減少させる第２流量制限制御手段（Ｓ６２，Ｓ６４）を設けたことにある。
【００１２】
上記のように構成した本発明の他の特徴においては、第２運転制御手段による設定温度と外部へ取出される冷水の温度との差に応じて圧縮機をフィードバック制御している状態で、圧縮機の出力が上限を超えてしまう場合にも、管内を流れる水の流量が制限される。これによっても、冷凍回路の能力限界内で、外部へ取出される冷水の温度を、作業者が設定した設定温度に常に保つことができる。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、さらに、冷水機の作動開始直後において前記給水温度センサによって検出される給水温度が安定したことを検出し、前記給水温度が安定したことの検出時における給水温度を安定水温として記憶しておく安定水温記憶手段（Ｓ９０，Ｓ９４）と、冷水機の作動開始時において、前記安定水温記憶手段によって安定水温が記憶されていることを条件に、前記温度設定手段によって設定された設定温度、前記記憶されている安定水温及び前記流量センサによって検出された検出流量を用いて、前記設定温度が低くなるに従って大きくなり、前記安定水温が高くなるに従って大きくなり、かつ前記検出流量が大きくなるに従って大きくなる前記圧縮機の目標出力を決定する第２目標出力決定手段（Ｓ２４）とを設け、前記第１運転制御手段は、冷水機の作動開始時において、前記安定水温記憶手段によって安定水温が記憶されていることを条件に、前記第１目標出力決定手段によって決定される目標出力に代えて、前記圧縮機の出力が前記第２目標出力決定手段によって決定された目標出力になるように前記圧縮機の運転を制御するようにしたことにある。
【００１４】
この種の冷水機においては、圧縮機にて圧縮されるとともに液化された冷媒が循環して蒸発器に供給され、蒸発器にて蒸発する冷媒によって管内の水が冷却されるので、例えばヒータのように物質を暖める機器に比べて、圧縮機及び蒸発器を含む冷凍回路の応答時間は比較的長い。一方、水が連続的に供給される水路は、一般的には水道の配管である。水道管は、地中に埋められた部分から地上へ配管されており、この地上に配管された部分に、一般的には、本発明の管が接続されることになる。この場合、地上に配管された水道管に溜まっている水は、その環境に依存した外気温の影響を受けて、極めて高い温度であったり、極めて低い温度であったりする。したがって、本発明の操作バルブを操作することにより、管内に水道管からの水が流れ込み始めた場合には、前記外気温の影響を受けた水が流れ込み始める。そして、地上に配管された水道管に溜まっていた水の流れ込みが終了して、地中に埋め込まれた水道管内の水が管内に流れ込み始めると、ある程度安定した温度の水が管内に流れ込み続ける。したがって、管内に水が流れ込み始めてから短時間の間、管内に流れ込む水の温度は急激に変化する。この場合、冷凍回路の応答時間は比較的長いので、前記急激に変化する水の温度に応じて決定される圧縮機の目標出力を用いて圧縮機の運転を制御しても、冷凍回路の動作は前記急激な温度変化に追従できないと同時に、急激な温度変化のために冷凍回路の動作が安定しない。また、地上に配管された水道管内から管内への水の流れ込みが終了して、地中に埋め込まれた水道管内からの管内への水の供給が開始されると、前述のように管内に供給される水の温度は安定する。この安定した水の温度においても、夏から冬にかけてのように季節によっては異なるが、短い期間（例えば、５〜１０日間）においては、ほぼ一定である（図７参照）。
【００１５】
上記のように構成した本発明の他の特徴においては、安定水温記憶手段が、冷水機の作動開始直後において、水路を介して管内に流れ込む水の温度（すなわち給水温度センサによって検出される給水温度）が安定したことを検出し、前記検出時の給水温度を安定水温として記憶しておく。そして、第２目標出力決定手段が、冷水機の作動開始時において、安定水温記憶手段によって安定水温が記憶されていることを条件に、前記設定温度の低下に従って大きくなり、前記安定水温の上昇に従って大きくなり、かつ前記検出流量の増加に従って大きくなる目標出力を決定する。また、第１運転制御手段は、冷水機の作動開始時において、前記安定水温記憶手段によって安定水温が記憶されていることを条件に、第１目標出力決定手段によって決定される目標出力に代えて、圧縮機の出力が第２目標出力決定手段によって決定された目標出力になるように圧縮機の運転を制御する。このように、本発明の他の特徴によれば、冷水機の作動開始時には、給水温度センサによって検出された給水温度を用いて決定される目標出力に代えて、安定水温記憶手段によって記憶された安定水温を用いて決定される目標出力を用いて圧縮機の運転を制御するようにしたので、短時間では応答し得ない冷凍回路内の圧縮機を、急激に変化する温度に応じて無駄に制御することなく、冷凍回路の作動を安定して制御できるようになる。
【００１６】
また、本発明の他の特徴は、前記第２目標出力決定手段によって決定された目標出力を用いた冷水機の制御において、さらに、前記安定水温記憶手段は、前記流量センサによって検出される水の流量を用いて、冷水機の作動開始から前記給水温度センサによって検出される給水温度が安定するまでの間に流れた積算水量も計算し、前記計算した積算水量も記憶しておき、冷水機の作動開始時において、前記安定水温記憶手段によって積算水量が記憶されていることを条件に、前記記憶されている積算水量を前記流量センサによって検出される水の流量で除算することにより、前記給水温度センサによって検出される給水温度が安定するまでの給水温度安定時間を推定する給水温度安定時間推定手段（Ｓ２６）と、前記第２目標出力決定手段によって決定された目標出力を用いて、前記目標出力が大きくなるに従って大きくなる前記冷凍回路の応答時間を計算する応答時間計算手段（Ｓ２８）と、前記応答時間から前記給水温度安定時間を減算した減算値が所定値以上であるかを判定する判定手段（Ｓ３０）とを設け、前記第１運転制御手段は、冷水機の作動開始時において、前記判定手段により前記減算値が所定値以上であると判定されたことを条件に、前記圧縮機の出力が、前記第１目標出力決定手段によって決定される目標出力に代えて、前記第２目標出力決定手段によって決定された目標出力になるように前記圧縮機の運転を制御するようにしたことにある。
【００１７】
上記のように構成した本発明においては、安定水温記憶手段及び水温安定時間推定手段の作用により、水路から管内に流れ込む水の温度（すなわち給水温度センサによって検出される給水温度）が安定するまでの時間が推定される。一方、応答時間計算手段により、第２目標出力決定手段によって決定された目標出力を用いて、冷凍回路の応答時間が計算される。この場合、冷凍回路の応答時間は、圧縮機の出力が増加するに従って増加するもので、例えば実験により、前記出力に対する前記応答時間の関係を予め記憶しておき、前記記憶されている関係を用いて応答時間を計算するとよい。そして、第１運転制御手段は、冷水機の作動開始時において、判定手段によって前記応答時間から前記水温安定時間を減算した減算値が所定値以上であると判定されたことを条件に、第１目標出力決定手段によって決定される目標出力に代えて、圧縮機の出力が第２目標出力決定手段によって決定された目標出力になるように圧縮機の運転を制御する。すなわち、冷凍回路の応答時間が長くなるに従って、圧縮機の運転は第２目標出力決定手段によって決定された目標出力に応じて制御される傾向が増す。このことは、応答時間の長い冷凍回路内の圧縮機を急激に変化する給水温度を用いて無駄に制御することなく、安定水温を用いて圧縮機を安定して制御することを意味する。また、前記圧縮機の制御においては、給水温度が安定するまでの時間が短くなるに従って、第２目標出力決定手段によって決定された目標出力に応じて制御される傾向が増す。このことは、短時間内に急激に変動する給水温度を用いることなく、短時間で安定する安定水温を有効に用いて、圧縮機を安定して制御することを意味する。その結果、この本発明の他の特徴によれば、前記本発明の他の特徴のように冷水機の作動開始時に常に安定水温を用いて計算した目標出力によって圧縮機を制御する場合に比べて、冷凍回路の応答時間及び給水温度が安定するまでの安定時間を考慮して、安定水温を用いて計算した目標出力による圧縮機の制御が実現され、冷凍回路の作動をより有効かつ安定して制御できるようになる。
【００１８】
また、本発明の他の特徴は、前記給水温度センサによって水の温度が検出される位置よりも上流位置にて、前記管に介装されて前記水路から供給される水を一旦蓄積した後に排出するタンク（６０）を設けたことにある。
【００１９】
これによれば、タンクが、水路を介して管内に供給される水の温度の変化を緩和するように作用する。したがって、給水温度センサによって検出される給水温度の変化は、水路から管内に直接流れ込む水の温度変化に比べて緩やかなものとなる（図８参照）。そして、第１目標出力決定手段によって決定され、圧縮機の制御に利用される目標出力は、この緩やかに変化する給水温度に応じて決定される。したがって、水路から管内に直接流れ込む水の温度が急激に変化しても、給水温度センサによって検出される給水温度の変化が緩和され、圧縮機の目標出力は急激に変化することが無いので、冷凍回路の応答時間が比較的長くても、冷凍回路の作動が安定して制御されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷水機の全体概略図である。
【図２Ａ】図１の制御回路によって実行されるメインプログラムの前半部分を示すフローチャートである。
【図２Ｂ】前記メインプログラムの後半部分を示すフローチャートである。
【図３】制御回路によって実行される作動状態データ生成プログラムを示すフローチャートである。
【図４Ａ】設定温度、給水温度及び流量に応じて変化する圧縮機のための出力を記憶した出力テーブルを示す概念図である。
【図４Ｂ】図４Ａの所定の設定温度における一つの出力テーブルの数値例を示す表である。
【図５】圧縮機の出力に応じて変化する冷凍回路の応答時間を記憶した応答時間テーブルの数値例を示す表である。
【図６】上記実施形態の変形例に係る冷水機の全体概略図である。
【図７】給水温度の時間的変化を示すグラフである。
【図８】熱交換器に供給される水の温度の変化状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る冷水機の全体概略図である。この冷水機は、水回路１０、冷凍回路２０及び電気制御装置３０を備えている。
【００２２】
水回路１０は、水道管４０に接続される管１１を有する。水道管４０は、地中に埋め込まれている部分と、地上に露出した部分とを有し、矢印方向に上水を連続的に冷水機に供給するようになっている。管１１は、管１１内に導かれた上水を冷却する熱交換器５０（詳しくは後述する）を通過して、冷却された冷水を水回路１０の外部へ導くように配置されている。管１１には、熱交換器５０の上流位置にて減圧バルブ１２及び電動バルブ１３が介装され、熱交換器５０の下流の出力端の近傍位置にて蛇口１４が介装されている。減圧バルブ１２は、水道管４０を介して供給される上水を所定圧まで減圧する。電動バルブ１３は、本発明の流量制御バルブに相当するもので、バルブ開度を制御するための電動モータを内蔵し、電気制御により管１１内を流れる水の流量（単位時間当たりの水量）を制御する。蛇口１４は、本発明の操作バルブに相当するもので、作業者により操作されて、水回路１０から外部への冷水の取出しの有無を含めて水回路１０から外部へ取出される冷水の流量を調整するものである。
【００２３】
管１１には、温度センサ１５，１６及び流量センサ１７も設けられている。温度センサ１５は、本発明の給水温度センサに相当するもので、熱交換器５０と電動バルブ１３の間の位置（すなわち熱交換器５０の上流位置）にて管１１に組付けられ、管１１内を流れて熱交換器５０で冷却される前の上水の温度を給水温度Ｔ１して検出する。温度センサ１６は、本発明の冷水温度センサに相当するもので、熱交換器５０と蛇口１４の間の位置（すなわち熱交換器５０の下流位置）にて管１１に組付けられ、熱交換器５０により冷却された後に管１１内を流れて外部に取出される冷水の温度を冷水温度Ｔ２として検出する。流量センサ１７は、熱交換器５０と蛇口１４の間の位置にて管１１に介装され、管１１内を流れる水の流量Ｆを検出する。なお、管１１内を流れる水の流量は管１１のいずれの部分でも同一であるので、この流量センサ１７は、前記位置に限らず、管１１内のいずれの位置に介装してもよい。
【００２４】
冷凍回路２０は、圧縮機２１、凝縮器２２、膨張バルブ２３及び蒸発器２４を配管により前記順に接続してなり、図示矢印方向に冷媒を循環させる。圧縮機２１は、電動モータを内蔵し、電気制御装置３０により駆動制御されて、高温高圧の冷媒ガスを吐出する。この圧縮機２１の電動モータは速度制御されるもので、例えば永久磁石式同期モータを利用できる。凝縮器２２は、圧縮機２１から吐出された高温高圧の冷媒ガスを放熱液化して、膨張バルブ２３に供給する。膨張バルブ２３は、冷媒の圧力を低下させて所定の低圧に保つ。蒸発器２４は、熱交換器５０内に配置され、供給された冷媒を蒸発させて熱交換器５０内に配置されている管１１の一部を冷却する。この場合、熱交換器５０内においては、管１１に対する蒸発器２４の接触面積がなるべく大きくなるように構成されており、例えば熱交換器５０内に配置された管１１の部分１１ａを比較的長く構成するとともに、前記管１１の部分１１ａの外周上に蒸発器２４の配管を何重にも巻き回すように構成されている。これにより、管１１内を流れる水は、熱交換器５０内にて蒸発器２４により冷却される。
【００２５】
電気制御装置３０は、操作パネル３１、制御回路３２及びインバータ回路３３を備えている。操作パネル３１には、複数の操作スイッチ及び表示器が配置されている。操作スイッチは、外部に取出される冷水の温度を設定することを含む冷水機の作動状態を、作業者に設定させるためのものである。表示器は、冷水温度、作業者に対する指示、警告などを含む冷水機の各種状態を表示する。制御回路３２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、時計回路、書込み可能な不揮発性メモリなどからなるコンピュータ装置により構成されていて、操作パネル３１の操作スイッチ及び表示器に接続されるとともに、電動バルブ１３、温度センサ１５，１６及び流量センサ１７に接続されている。この制御回路３２は、ＲＯＭ又は書込み可能な不揮発性メモリに記憶されている図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すプログラムの実行により、操作パネル３１の操作スイッチの状態、温度センサ１５によって検出された給水温度Ｔ１、温度センサ１６によって検出された冷水温度Ｔ２、及び流量センサ１７によって検出された流量Ｆを入力して、電動バルブ１３の開度を制御するとともに、圧縮機２１の出力（電動モータの回転数）を制御する。インバータ回路３３は、制御回路３２からの圧縮機２１の出力の制御指示により、圧縮機２１の電動モータをインバータ制御する。
【００２６】
次に、上記のように構成した冷水機の動作を説明する。この冷水機においては、図示しない電源スイッチを投入すると、制御回路３２は、図２Ａ及び図２Ｂのメインプログラムの実行を開始する。このメインプログラムの実行は図２ＡのステップＳ１０にて開始され、制御回路３２は、ステップＳ１２にて、操作パネル３１の表示器を用いて作業者に冷水の設定温度を入力することを促す。作業者が、操作パネル３１の操作スイッチを操作することにより、冷水の設定温度を指示すると、制御回路３２は、前記ステップＳ１２にて指示された温度を設定温度Ｔ＊として入力して記憶する。次に、制御回路３２は、操作パネル３１の表示器を用いて作業者に蛇口１４を開けることを指示する。作業者が蛇口１４を操作して、蛇口１４を開くと、管１１内には水道管４０を介した上水が流れ込み始める。この場合、管１１に流れる水の流量は、蛇口１４の開度に依存する。すなわち、蛇口１４の開度が大きければ、管１１内を流れて蛇口１４を介して外部に取出される水の流量は大きい。一方、蛇口１４の開度が小さければ、管１１内を流れて蛇口１４を介して外部に取出される水の流量は小さい。なお、電動バルブ１３の開度は、図示しない初期設定処理により、予め決められた所定の開度に設定されている。
【００２７】
前記ステップＳ１４の処理後、制御回路３２は、ステップＳ１６にて流量センサ１７から検出流量Ｆを入力して、ステップＳ１８にて過去の作動状態データが記憶されているかを判定する。この作動状態データは、水道管４０から管１１内への上水の流れこみ開始から、温度センサ１５によって検出された給水温度Ｔ１が安定するまでに水道管４０から管１１内に流れ込んだ上水の積算水量を表す積算水量データと、前記安定したときの給水温度Ｔ１（安定水温）を表す水温データとからなり、過去の冷水機の運転開始時により制御回路３２の不揮発性メモリに記憶保持されるデータである。この作動状態データの記憶保持に関しては詳しく後述する。まず、過去の作動状態データが存在しない場合、すなわち冷水機の設置直後、又は過去の作動状態データがクリアされている場合について説明する。この場合、制御回路３２は、ステップＳ１８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２０，Ｓ２２の処理を実行する。
【００２８】
ステップＳ２０においては、温度センサ１５から給水温度Ｔ１を入力するとともに、流量センサ１７から検出流量Ｆを入力する。ステップＳ２２においては、前記入力した給水温度Ｔ１及び検出流量Ｆに加えて、前記ステップＳ１２に入力した設定温度Ｔ＊を用いて、出力テーブルを参照することにより圧縮機２１の目標出力Ｐ＊（すなわち、冷凍回路２０の目標出力）を計算する。この出力テーブルは、図４Ａに示すように、異なる設定温度ごとの複数のサブテーブルからなる。各サブテーブルにおいては、給水温度と流量に応じて変化する圧縮機２１の目標出力が記憶されている。サブテーブルは、例えば０．５度乃至１．０度おきに、摂氏５度乃至摂氏１５度にわたって用意されている。各サブテーブルには、図４Ｂに示すように、給水温度が高くなるに従って大きくなり、かつ検出流量が大きくなるに従って大きくなる目標出力が記憶されている。この場合、圧縮機２１の目標出力は、圧縮機２１の作動上の上限Ｐmaxの出力値を「１００（＝Ｐmax）」として表している。図４Ｂの表中、「＞１００（Ｐmax）」は上限Ｐmaxよりも大きな値を示している。また、圧縮機２１においては、安定して作動し得る下限Ｐminも存在し、この例においては、下限Ｐminは「２０」である。なお、図４Ｂの表中、「＜２０（Ｐmin）」は下限Ｐminよりも小さな値を示している。
【００２９】
また、複数のサブテーブルにおいては、低い設定温度に対応したサブテーブルには、高い設定温度に対応したサブテーブルに比べて、全体的に大きな出力値が記憶されている。すなわち、出力テーブルは、設定温度が低くなるに従って大きくなり、給水温度が高くなるに従って大きくなり、かつ流量が大きくなるに従って大きくなる圧縮機２１の出力値を規定している。
【００３０】
なお、出力テーブルは、離散的な設定温度Ｔ＊、給水温度Ｔ１及び検出流量Ｆの値に対して、目標出力Ｐ＊を記憶するものであるので、前記ステップＳ２２の出力テーブルを用いた目標出力Ｐ＊の計算においては補間処理が必要となる。すなわち、設定された設定温度Ｔ＊、検出された給水温度Ｔ１及び検出流量Ｆに対して、前記各値Ｔ＊，Ｔ１，Ｆをそれぞれ挟む両側の設定温度、給水温度及び検出流量に対応した複数の目標出力を出力テーブルから抽出して、この抽出した複数の目標出力を前記値Ｔ＊，Ｔ１，Ｆと両側の設定温度、給水温度及び検出流量とを用いた補間演算により、最終的な目標出力Ｐ＊を計算する。また、前記複数のサブテーブルからなる出力テーブルを用いなくても、設定温度、給水温度及び検出流量の少なくとも一部の変数に応じて変化する目標出力又は目標出力に関係した値を関数として定義し、前記関数を用いて目標出力Ｐ＊を計算するようにしてもよい。
【００３１】
前記ステップＳ２２の処理後、制御回路３２は、図２ＢのステップＳ３２にて、前記計算した目標出力Ｐ＊が下限Ｐmin未満であるかを判定する。目標出力Ｐ＊が下限Ｐmin（＝２０）以上であれば、制御回路３２は、ステップＳ３２にて「Ｎｏ」と判定してプログラムをステップＳ４２に進める。一方、目標出力Ｐ＊が下限Ｐmin未満であれば、制御回路３２は、ステップＳ３２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３４にて操作パネル３１の表示器に水量不足である旨を表示し、ステップＳ３６にて圧縮機２１の作動をインバータ回路３３を介して停止させる。なお、このステップＳ３６の処理は、圧縮機２１が作動している場合に必要な処理であり、圧縮機２１が作動していない場合には単に圧縮機２１を非作動状態に維持する。これは、圧縮機２１の目標出力Ｐ＊が小さ過ぎるために、圧縮機２１すなわち冷凍回路２０を安定して運転できないためである。
【００３２】
次に、制御回路３２は、ステップＳ３８にて、作業者により操作パネル３１の操作スイッチが操作されて設定温度Ｔ＊が変更されたか、又は作業者により蛇口１４が操作されて管１１内を流れる流量が変更されたかを判定する。なお、流量の変化は流量センサ１７による検出流量Ｆを入力して、前記入力した検出流量Ｆが前回に比べて変化したかにより判定される。設定温度Ｔ＊及び検出流量Ｆが共に変化しなければ、制御回路３２は、ステップＳ３８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３４〜Ｓ３８からなる循環処理を実行し続ける。
【００３３】
設定温度Ｔ＊及び検出流量Ｆのいずれかが変化すれば、制御回路３２は、ステップＳ３８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４０にて表示器に表示した水量不足の表示を消した後、プログラムを前述したステップＳ２０に戻して、ステップＳ２０，Ｓ２２の処理により、新たな設定温度Ｔ＊、給水温度Ｔ１及び検出流量Ｆに応じて目標出力Ｐ＊を新たに計算する。なお、設定温度Ｔ＊又は検出流量Ｆが変更された場合には、以前から設定されている値に代えて、新たな設定温度Ｔ＊又は検出流量Ｆが取込まれて更新される。そして、目標出力Ｐ＊が下限Ｐmin以上になった時点で、制御回路３２は、ステップＳ３２にて「Ｎｏ」と判定して、プログラムをステップＳ４２に進める。
【００３４】
ステップＳ４２においては、制御回路３２は、前記計算した目標出力Ｐ＊が上限Ｐmaxを超えるかを判定する。目標出力Ｐ＊が上限Ｐmaxを超えなければ、制御回路３２は、ステップＳ４２にて「Ｎｏ」と判定してプログラムをステップＳ５０に進める。一方、目標出力Ｐ＊が上限Ｐmaxを超えると、制御回路３２は、ステップＳ４２にて「Ｙｅｓ」と判定して、上限Ｐmaxに対応した流量Ｆ＊を計算する。この流量Ｆ＊の計算においては、前記上限Ｐmaxを目標出力Ｐ＊とするとともに、この目標出力Ｐ＊（＝Ｐmax）と、前記ステップＳ２０にて入力された給水温度Ｔ１と、前記ステップＳ１２にて入力され又は前記ステップＳ３８にて変更された設定温度Ｔ＊とを用いて、図４Ａの出力テーブルを参照することにより、前記設定温度Ｔ＊、目標出力Ｐ＊及び給水温度Ｔ１に応じて変化する流量Ｆ＊を計算する。この計算においても、前記目標出力Ｐ＊の計算の場合と同様に、補間演算は必要である。また、出力テーブルを用いないで関数を用いて流量Ｆ＊を計算するようにしてもよい。なお、この流量Ｆ＊は、以前の電動バルブ１３の開度によって制御される流量よりも小さい。
【００３５】
前記流量Ｆ＊の計算後、制御回路３２は、ステップＳ４６にて、流量センサ１７による検出流量Ｆを入力しながら、管１１内を流れる水の流量Ｆが前記計算した流量Ｆ＊になるまで、電動バルブ１３の開度を小さくなる側に徐々に制御する。これは、管１１内を流れる水の流量が大き過ぎるために、圧縮機２１を上限Ｐmaxの出力で運転しても、外部に取出される冷水の温度を設定温度Ｔ＊まで冷却できないからである。そして、管１１内を流れる流量Ｆの前記減少制御により、前記流量Ｆが前記計算した流量Ｆ＊に等しくなった時点で、制御回路３２は、電動バルブ１３の開度制御を停止する。そして、ステップＳ４８にて目標出力Ｐ＊を上限Ｐmaxに設定して、プログラムをステップＳ５０に進める。この管１１内を流れる流量の減少制御により、蒸発器２４により上水を冷却して、外部に取出される冷水を設定温度Ｔ＊まで冷却することが可能になる。
【００３６】
前記ステップＳ４２又はステップＳ４８の処理後、制御回路３２は、ステップＳ５０にて、前記ステップＳ２２の処理により計算した目標出力Ｐ＊又は前記ステップＳ４８の処理により変更した目標出力Ｐ＊に対応した制御信号をインバータ回路３３に出力する。インバータ回路３３は、圧縮機２１の電動モータの回転数が前記目標出力Ｐ＊に対応した回転数になるように、電動モータの回転を制御する。これにより、圧縮機２１の出力は前記目標出力Ｐ＊に制御され、冷凍回路２０も目標出力Ｐ＊に対応した出力で動作するようになる。
【００３７】
前記目標出力Ｐ＊に応じた圧縮機２１の作動中、制御回路３２は、ステップＳ５２，Ｓ５４からなる循環処理を実行し続ける。この循環処理中、水道管４０から供給される上水が熱交換器５０すなわち蒸発器２４により冷却されて、管１１及び蛇口１４を介して外部に取出される冷水の温度は徐々に低下していく。この場合、水道管４０は、前述のように、地中に埋められた部分から地上へ配管されているので、冷水機の作動開始時には、地上に配管された水道管４０に溜まっている上水が管１１内に供給され、比較的大きな変化率で低下する。そして、地上に配管された水道管４０に溜まっていた上水の管１１内への流れ込みが終了して、地中に配管された水道管４０から上水が供給され始めると、外部に取出される冷水の温度も安定し始める。図７の夏季の曲線は、地上に位置する水道管４０内の上水の温度が地中に位置する水道管４０内の上水の温度よりも高い場合における給水温度Ｔ１の変化を表している。
【００３８】
前記ステップＳ５２，Ｓ５４からなる循環処理中、制御回路３２は、ステップＳ５４にて温度センサ１６によって検出される冷水温度Ｔ２を繰り返し入力し続け、冷水温度Ｔ２が安定してきたかを判定する。この冷水温度Ｔ２の安定とは、時間経過に従った冷水温度Ｔ２の変化が小さくなることを意味し、例えば前回検出した冷水温度Ｔ２から今回検出した冷水温度Ｔ２への変化量、又は数回前から現在まで検出した冷水温度Ｔ２の変化率が所定値より小さいことにより検出される。例えば、冷水温度Ｔ２の変化率が１０秒間に０．２度程度未満になったときに、冷水温度Ｔ２は安定したと判定される。そして、冷水温度Ｔ２が安定し始めると、制御回路３２は、ステップＳ５４にて「Ｙｅｓ」と判定して、プログラムをステップＳ５６に進める。
【００３９】
一方、前記ステップＳ５２，Ｓ５４からなる循環処理中、作業者が操作パネル３１の操作スイッチを操作して設定温度Ｔ＊を変更し、又は作業者が蛇口１４を操作して管１１内を流れる流量を変更した場合には、制御回路３２は、前述したステップＳ３８の処理と同様なステップＳ５２の判定処理により、プログラムを図２ＡのステップＳ２０に戻す。これにより、この場合には、前述したように、ステップＳ２０，Ｓ２２の処理により新たに目標出力Ｐ＊が計算されて、制御回路３２は、ふたたび前述したステップＳ３２〜Ｓ５４の処理を実行する。
【００４０】
ステップＳ５６においては、制御回路３２は、温度センサ１６によって検出された冷水温度Ｔ２を入力し、現在の設定温度Ｔ＊と前記入力した冷水温度Ｔ２の差Ｔ＊−Ｔ２の絶対値｜Ｔ＊−Ｔ２｜が所定の微小値ΔＴ（例えば、０．５度程度）以下であるかを判定する。前記絶対値｜Ｔ＊−Ｔ２｜が微小値ΔＴ以下であれば、制御回路３２は、ステップＳ５６にて「Ｙｅｓ」と判定し続け、ステップＳ５６、Ｓ５８からなる循環処理を実行し続ける。この場合、圧縮機２１の出力は、前回までの目標出力Ｐ＊に制御され続ける。
【００４１】
ただし、前記ステップＳ５６，Ｓ５８からなる循環処理中にも、作業者が操作パネル３１の操作スイッチを操作して設定温度Ｔ＊を変更し、又は作業者が蛇口１４を操作して管１１内を流れる流量を変更した場合には、制御回路３２は、前述したステップＳ３８，Ｓ５２の処理と同様なステップＳ５８の判定処理により、プログラムを図２ＡのステップＳ２０に戻す。これにより、この場合にも、前述したように、ステップＳ２０，Ｓ２２の処理により新たに目標出力Ｐ＊が計算されて、制御回路３２は、ふたたび前述したステップＳ３２〜Ｓ５８の処理を実行する。
【００４２】
一方、前記ステップＳ５６，Ｓ５８からなる循環処理中、前記絶対値｜Ｔ＊−Ｔ２｜が微小値ΔＴよりも大きくなると、制御回路３２は、ステップＳ５６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ６０〜Ｓ６８の処理を実行する。ステップＳ６０においては、制御回路３２は、下記式１の演算の実行により目標出力Ｐ＊を更新する。
Ｐ＊＝Ｐ＊＋Ｋ・（Ｔ２−Ｔ＊）  …式１
この式１中のＫは正の定数であり、右辺のＰ＊は前回の目標出力Ｐ＊である。この式１の演算の実行により、設定温度Ｔ＊よりも冷水温度Ｔ２が高い場合には、その高い分に比例した量Ｋ・（Ｔ２−Ｔ＊）だけ、目標出力Ｐ＊が増加制御される。設定温度Ｔ＊よりも冷水温度Ｔ２が低い場合には、その低い分に比例した量Ｋ・（Ｔ＊−Ｔ２）だけ、目標出力Ｐ＊が減少制御される。
【００４３】
そして、制御回路３２は、前記更新した目標出力Ｐ＊が上限Ｐmaxを超えない限り、ステップＳ６２による「Ｎｏ」と判定のもとに、前記ステップＳ５０と同様なステップＳ６８の処理により、圧縮機２１の出力を前記更新した目標出力Ｐ＊になるように制御する。前記ステップＳ６８の処理後、制御回路３２はプログラムをステップＳ５４に戻して、ステップＳ５２〜Ｓ５８の処理を実行する。これらのステップＳ５６，Ｓ６０，Ｓ６８の処理は、設定温度Ｔ＊と冷水温度Ｔ２との差Ｔ＊−Ｔ２の絶対値｜Ｔ＊−Ｔ２｜が小さくなるように圧縮機２１の運転をフィードバック制御するものである。なお、このフィードバック制御における前記式１を用いた目標出力Ｐ＊の算出方法を簡略して、設定温度Ｔ＊よりも冷水温度Ｔ２が高い場合には目標出力Ｐ＊を予め決めた微小量ΔＰだけ増加させ、設定温度Ｔ＊よりも冷水温度Ｔ２が低い場合には目標出力Ｐ＊を前記微小量ΔＰだけ減少させるようにしてもよい。
【００４４】
一方、前記ステップＳ６０の処理により目標出力Ｐ＊が上限Ｐmaxを超えてしまった場合には、前記ステップＳ４２〜Ｓ４６の処理の場合のように、電動バルブ１３の開度を小さくして管１１内を流れる水の流量Ｆを減少させる必要がある。したがって、この場合には、制御回路３２は、ステップＳ６２にて「Ｙｅｓ」すなわち目標出力Ｐ＊が上限Ｐmaxよりも大きいと判定して、ステップＳ６４，Ｓ６６の処理を実行する。ステップＳ６４においては、制御回路３２は、電動バルブ１３を制御して、電動バルブ１３の開度を予め決められた所定の微小量だけ小さく、すなわち管１１内を流れる水の流量Ｆを予め決められた所定の微小量ΔＦだけ小さくする。なお、これに代えて、目標出力Ｐ＊と上限Ｐmaxの差Ｐ＊−Ｐmaxに比例した微小量だけ電動バルブ１３の開度を小さく、すなわち前記差Ｐ＊−Ｐmaxに比例した微小量だけ管１１内を流れる水の流量Ｆを小さくするようにしてもよい。前記ステップＳ６４の処理後、制御回路３２は、ステップＳ６６にて目標出力Ｐを上限Ｐmaxに設定して、前述したステップＳ６８の処理により、圧縮機２１の出力が上限Ｐmaxに設定した目標出力Ｐ＊になるように、圧縮機２１の運転を制御する。その結果、この場合も、前記ステップＳ４２〜Ｓ４８の場合と同様に、管１１内を流れる流量の減少制御により、蒸発器２４により上水を冷却して、外部に取出される冷水を設定温度Ｔ＊まで冷却することが可能になる。
【００４５】
次に、前述した積算水量データ及び水温データからなる作動状態データを用いた冷水機の制御について説明するが、その前に、作動状態データの生成について説明しておく。この作動状態データは、図３に示す作動状態データ生成プログラムによって生成されて、制御回路３２内の不揮発性メモリに記憶される。この作動状態データ生成プログラムの実行は、前記メインプログラムの実行に並行して、所定の短時間ごとに繰り返し実行される。
【００４６】
この作動状態データ生成プログラムの実行は、図３のステップＳ８０に開始され、制御回路３２は、ステップＳ８２にて、所定時間以内に計測及び記憶した作動状態データが不揮発性メモリ内に記憶されているかを判定する。この作動状態データは、後述するように、記憶した日時と共に不揮発性メモリに記憶されているデータである。したがって、前記ステップＳ８２の判定処理においては、時計回路による現在の日時と作動状態データに付随する日時データと比較して、それらの時間差が所定時間（例えば、２４時間）以内である場合には、制御回路３２は、ステップＳ８２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ９６の処理を実行してステップＳ９８にてこの作動状態データ生成プログラムの実行を一旦終了する。これは、この作動状態データは、冷水機の作動開始時に関するデータであり、近日中の少数の作動状態データで充分であって多くの作動状態データを必要しないためである。また、この判定処理により、この作動状態データ生成プログラムがメインプログラムの実行中に繰り返し実行されても、実質的な処理が実行されるわけではないので、制御回路３２の負担にもならない。
【００４７】
一方、所定時間内の過去の作動状態データがない場合、制御回路３２は、ステップＳ８２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ８４にて流量センサ１７による検出流量Ｆ及び温度センサ１５によって検出される給水温度Ｔ１を入力する。次に、制御回路３２は、ステップＳ８６にて、検出流量Ｆ（管１１内を流れる水の単位時間当たりの量）及びこの作動状態データ生成プログラムの実行間隔を用いて、前記実行間隔の間に管１１内を流れる水量を計算し、この計算した水量を前回の積算水量に加算することにより、冷水機の作動開始からの積算水量を計算する。なお、積算水量は、この作動状態データ生成プログラムが最初に実行される際に「０」に初期化されている。前記ステップＳ８６の処理後、制御回路３２は、ステップＳ８８にて、後述するステップＳ９２の処理によりＲＡＭに更新記憶されている積算水量から今回計算した積算水量への変化量が予め決められた所定量以上変化したかを判定する。所定量以上変化していなければ、制御回路３２は、ステップＳ８８にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ９６の処理を実行して、ステップＳ９８にてこの作動状態データプログラムの実行を一旦終了する。
【００４８】
一方、この作動状態データ生成プログラムの繰り返し実行により、積算水量の変化が前記所定量以上になると、制御回路３２は、ステップＳ８８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ９０にて給水温度Ｔ１が安定したかを判定する。この給水温度Ｔ１の安定とは、積算水量の変化に従った給水温度Ｔ１の変化が所定値より小さくなることを意味し、例えば前回判定した際の給水温度Ｔ１（後述するステップＳ９２の処理によりＲＡＭに記憶されている給水温度Ｔ１）から今回検出した給水温度Ｔ１への変化量、又は数回前から現在まで検出した給水温度Ｔ１の変化率が小さいことにより検出される。例えば、給水温度Ｔ１の変化率が水量３リットル当たり０．５度程度未満になったときに、給水温度Ｔ１は安定したと判定される。そして、給水温度Ｔ１が安定していなければ、制御回路３２は、ステップＳ９０にて「Ｎｏ」と判定して、プログラムをステップＳ９２に進める。
【００４９】
ステップＳ９２においては、制御回路３２は、前回更新されたＲＡＭ内の積算水量を前記ステップＳ８６の処理によって新たに計算した積算水量で更新するとともに、前回更新されたＲＡＭ内の給水温度を前記ステップＳ８４にて新たに入力した給水温度Ｔ１に更新しておく。なお、前記給水温度Ｔ１の安定の検出のために数回前から複数の給水温度Ｔ１を利用する場合には、ＲＡＭに記憶されている最も古い給水温度Ｔ１を消去して、前記ステップＳ８４の処理により新たに入力した給水温度Ｔ１をＲＡＭに記憶しておくとよい。前記ステップＳ９２の処理後、制御回路３２は、ステップＳ９６の処理を実行して、ステップＳ９８にてこの作動状態データ生成プログラムの実行を一旦終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ９０において、「Ｙｅｓ」すなわち給水温度Ｔ１が安定したと判定されると、制御回路３２は、ステップＳ９４にて、前記ステップＳ８６の処理によって新たに計算した積算水量を表す積算水量データ及び前記ステップＳ８４にて新たに入力した給水温度Ｔ１を表す安定水温データを作動状態データとして不揮発性メモリに記憶する。また、この作動状態データの記憶時には、時計回路によって計時されている現在の日時も前記作動状態データと共に不揮発性メモリに記憶しておく。これにより、不揮発性メモリには、冷水機の作動開始から給水温度Ｔ１が安定するまでに管１１内を通過する水の積算水量を表す積算水量データ、及び前記安定した給水温度Ｔ１を表す安定水温データからなる作動状態データが、冷水機の作動開始の日時を表すデータと共に記憶されることになる。前記ステップＳ９４の処理後、制御回路３２は、ステップＳ９６の処理を実行して、ステップＳ９８にてこの作動状態データ生成プログラムの実行を一旦終了する。
【００５１】
また、前述したステップＳ９６においては、不揮発性メモリに所定の長時間前（例えば、５〜１０日以上前）の作動状態データが記憶保存されている場合には、その作動状態データが不揮発性メモリから消去される。これは、近日中の冷水機の運転状態、特に季節に応じて変化する冷水機の作動開始から給水温度が安定するまでの時間を、冷水機の運転に反映させるために、作動状態データが利用されるからである。
【００５２】
次に、作動状態データを用いたメインプログラムによる冷水機の制御について説明する。前述のように、過去の作動状態データが不揮発性メモリに記憶されている場合、制御回路３２は、図２ＡのステップＳ１８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ２４〜Ｓ２８の処理を実行する。ただし、前述のステップＳ９６の処理により、長時間前の作動状態データは不揮発性メモリから消去されているので、不揮発性メモリに近日中の冷水機の作動開始時における作動状態を表す作動状態データが記憶されている場合にのみ、ステップＳ１８にて「Ｙｅｓ」と判定される。
【００５３】
ステップＳ２４においては、制御回路３２は、前記過去の作動状態データ中の安定水温データにより表された安定温度を給水温度Ｔ１とし、この給水温度Ｔ１と、前記ステップＳ１２，Ｓ１６にてそれぞれ入力された設定温度Ｔ＊及び検出流量Ｆとを用いて、出力テーブルを参照することにより圧縮機２１の目標出力Ｐ＊（すなわち、冷凍回路２０の目標出力）を計算する。このステップＳ２４の目標出力Ｐ＊の計算処理は、前記安定水温データを前記ステップＳ２０にて入力された給水温度Ｔ１に代えて利用する点以外は、前述したステップＳ２２の処理と同じである。なお、過去の作動状態データが不揮発性メモリに複数存在する場合には、複数の作動状態データ中の各安定水温データによりそれぞれ表された複数の温度の平均値を給水温度Ｔ１として用いるとよい。
【００５４】
ステップＳ２６においては、制御回路３２は、前記過去の作動状態データ中の積算水量データにより表された積算水量と、前記ステップＳ１６にて入力された検出流量Ｆを用いて、給水温度Ｔ１が安定するまでの時間Ｔx1を推定する。具体的には、積算水量を検出流量Fで除算することにより、給水温度Ｔ１が安定するまでの時間Ｔx1を計算する。これは、積算水量データは、過去の近日中に給水温度Ｔ１が安定するのに要した積算水量を表しており、今回の冷水機の運転においてもほぼ似た現象になることが予期されるので、給水温度Ｔ１が今回安定するまでの時間が推定されることに基づく。なお、過去の作動状態データが不揮発性メモリに複数存在する場合には、複数の作動状態データ中の各積算水量データによりそれぞれ表された複数の積算水量の平均値を積算水量として用いることもできるし、前記複数の積算水量のうちの最大の積算水量を用いることもできる。
【００５５】
ステップＳ２８においては、制御回路３２は前記ステップＳ２４の処理によって計算した目標出力Ｐ＊に対応した冷水機の応答時間Ｔx2を計算する。この応答時間Ｔx2は、圧縮機２１にて圧縮されるとともに液化された冷媒が循環して蒸発器２４に供給され、蒸発器２４にて蒸発する冷媒によって管１１内の水が冷却され始めるまでの時間である。すなわち、圧縮機２１の出力の変更の制御開始から、圧縮機２１の出力の変更が管１１内の水の冷却に影響し始めるまでの時間である。この応答時間Ｔx2は、冷水機の種類が特定されれば、ほぼ一定の傾向をもつと同時に、圧縮機２１の出力が増加するに従って増加するものである。この場合、圧縮機２１の出力に対する冷水機の応答時間Ｔx2を予め測定して、ＲＯＭ又は不揮発性メモリに応答時間テーブルとして記憶されている。図５は、この圧縮機２１の出力に対する冷水機の応答時間Ｔx2の一例を示している。したがって、前記ステップＳ２４においては、制御回路３２は、前記応答時間テーブルを参照して、前記ステップＳ２４の処理によって計算した目標出力Ｐ＊に対応した冷水機の応答時間Ｔx2を計算する。
【００５６】
ステップＳ３０においては、前記計算した応答時間Ｔx2から前記計算した給水温度Ｔ１が安定するまでの時間Ｔx1を減算した減算結果Ｔx2−Ｔx1が所定値Ｔx0以上であるかを判定する。この場合、所定値Ｔx0は、例えば「０」であるが「０」以外の値であってもよい。そして、減算結果Ｔx2−Ｔx1が所定値Ｔx0以上であれば、制御回路３２は、ステップＳ３０にて「Ｙｅｓ」と判定して、プログラムをステップＳ３２以降に進める。したがって、この場合には、前記ステップＳ２４の処理により過去の安定水温データを用いて定めた目標出力Ｐ＊を用いて圧縮機２１の出力が制御される。これにより、冷凍回路２０の応答時間Ｔx2が長くなるに従って、圧縮機２１の運転は安定水温データを用いて定めた目標出力Ｐ＊により制御される傾向が増す。また、給水温度Ｔ１が安定するまでの安定時間Ｔx1が短くなるに従って、圧縮機２１の運転は安定水温データを用いて定めた目標出力Ｐ＊により制御される傾向が増す。
【００５７】
一方、減算結果Ｔx2−Ｔx1が所定値Ｔx0未満であれば、制御回路３２は、ステップＳ３０にて「Ｎｏ」と判定して、前述したステップＳ２０，Ｓ２２の処理によって目標出力Ｐ＊を定めた後に、プログラムをステップＳ３２以降に進める。したがって、この場合には、ステップＳ２０，Ｓ２２の処理により温度センサ１５によって検出された給水温度Ｔ１を用いて定めた目標出力Ｐ＊を用いて圧縮機２１の出力が制御される。これにより、前記応答時間Ｔx2が短くなるに従って、また給水温度Ｔ１が安定するまでの時間Ｔx1が長くなるに従って、圧縮機２１の運転は温度センサ１５によって検出された給水温度Ｔ１を用いて定めた目標出力Ｐ＊により制御される傾向が増す。
【００５８】
上述のように作動する冷水機においては、作業者により外部に取出される冷水の設定温度Ｔ＊が設定され、蛇口１４を操作することにより外部に取出される冷水の流量が調整されると、ステップＳ２２の処理により、設定温度Ｔ＊の低下に従って大きくなり、給水温度Ｔ１の上昇に従って大きくなり、かつ検出流量Ｆの増加に従って大きくなる圧縮機２１の目標出力Ｐ＊が決定される。そして、ステップＳ５０の処理により、圧縮機２１の出力が前記決定された目標出力Ｐ＊になるように圧縮機２１の運転が制御される。したがって、圧縮機２１の出力は前記設定温度Ｔ＊の低下、給水温度Ｔ１の上昇及び検出流量Ｆの増加に従って増加し、この圧縮機２１の出力の増加に従って、冷凍回路２０による水の冷却度合が高められる。これにより、作業者が希望する冷水の流量Ｆ及び設定温度Ｔ＊に加えて、水道管４０を介して管１１内に流れ込む上水の温度（給水温度Ｔ１）も考慮されて、管１１内に流れ込んだ上水が冷却される。その結果、上記実施形態によれば、水道管４０を介して管１１内に流れ込む上水の温度（給水温度Ｔ１）が変化しても、作業者が希望する冷水の流量Ｆ及び設定温度Ｔ＊が変更されても、圧縮機２１の運転状態が迅速に変更制御されて、設定温度Ｔ＊の冷水を短時間のうちに外部へ供給できるようになる。
【００５９】
また、上記実施形態によれば、前記ステップＳ５０の処理による圧縮機２１の運転制御により、外部へ取出される冷水の温度が安定すると、ステップＳ５４の処理により、温度センサ１６よって検出された冷水温度Ｔ２に基づいて前記冷水の温度の安定が検出される。そして、この冷水温度の安定の検出後には、ステップＳ５６，Ｓ６０，Ｓ６８の処理により、設定温度Ｔ＊と冷水温度Ｔ２との差Ｔ＊−Ｔ２に応じて、前記差Ｔ＊−Ｔ２の絶対値｜Ｔ＊−Ｔ２｜が小さくなるように圧縮機２１の運転がフィードバック制御される。その結果、外部に取出される冷水の温度が設定温度Ｔ＊に安定して制御される。
【００６０】
また、上記実施形態によれば、前記ステップＳ２２の処理によって決定された圧縮機２１の目標出力Ｐ＊が圧縮機２１の出力の上限Ｐmaxを超えてしまう場合には、ステップＳ４２〜Ｓ４６の処理により電動バルブ１３が制御されて管１１内を流れる流量が制限され、その流量は設定温度Ｔ＊が低くなるに従って小さくなり、かつ給水温度Ｔ１が高くなるに従って小さくなる。これにより、水道管４０を介して管１１内に流れ込む水の温度（給水温度Ｔ１）が高くなっても、作業者が希望する冷水の流量が大き過ぎても、冷凍回路２０の能力限界内で、作業者が設定した設定温度Ｔ＊の冷水が外部へ取出される。
【００６１】
また、上記実施形態によれば、ステップＳ５６，Ｓ６０，Ｓ６８の処理による設定温度Ｔ＊と冷水温度Ｔ２との差Ｔ＊−Ｔ２に応じて圧縮機２１をフィードバック制御している状態で、圧縮機２１の出力が上限Ｐmaxを超えてしまう場合にも、ステップＳ６２，Ｓ６４の処理により、管１１内を流れる水の流量が制限される。これにより、冷凍回路２０の能力限界内で、外部へ取出される冷水の温度を、作業者が設定した設定温度Ｔ＊に常に保つことができる。
【００６２】
また、上記実施形態によれば、ステップＳ９０，Ｓ９４の処理により、冷水機の作動開始直後において、水道管４０を介して管１１内に流れ込む水の温度（すなわち温度センサ１５によって検出される給水温度Ｔ１）が安定したことを検出し、前記検出時の給水温度Ｔ１が安定水温を表す安定水温データとして不揮発性メモリに記憶される。そして、次回以降の冷水機の作動開始時において、この安定水温データが不揮発性メモリ記憶されていることを条件に、ステップＳ２４の処理により、前記安定水温データによって表された安定水温を給水温度とし、設定温度Ｔ＊が低くなるに従って大きくなり、前記給水温度が高くなるに従って大きくなり、かつ検出流量Ｆが増加するに従って大きくなる目標出力Ｐ＊が決定される。また、ステップＳ５０の処理により、冷水機の作動開始時において、圧縮機２１の出力が前記目標出力Ｐ＊になるように圧縮機２１の運転が制御される。このような圧縮機２１の制御は次のような問題に対処するためである。
【００６３】
すなわち、この種の冷水機においては、圧縮機２１にて圧縮されるとともに液化された冷媒が循環して蒸発器２４に供給され、蒸発器２４にて蒸発する冷媒によって管内の水が冷却されるので、例えばヒータのように物質を暖める機器に比べて、圧縮機２１及び蒸発器２４を含む冷凍回路２０の応答時間は比較的長い。一方、上水が連続的に供給される水道管４０は、前述のように、地中に埋められた部分から地上へ配管されており、この地上に配管された部分が存在する。この場合、地上に配管された水道管４０に溜まっている水は、その環境に依存した外気温の影響を受けて、極めて高い温度であったり、極めて低い温度であったりする。したがって、蛇口１４を操作することにより、管１１内に水道管４０からの水が流れ込み始めた場合には、前記外気温の影響を受けた水が流れ込み始める。そして、地上に配管された水道管４０が溜まっていた水の流れ込みが終了して、地中に埋め込まれた水道管４０内の水が管１１内に流れ込み始めると、ある程度安定した温度の上水が管１１内に流れ込み続ける。したがって、図７に示すように、管１１内に上水が流れ込み始めてから短時間の間、管１１内に流れ込む上水の温度は急激に変化する。
【００６４】
一方、冷凍回路２０の応答時間は比較的長いので、前記急激に変化する上水の温度（給水温度Ｔ１）に応じて決定される圧縮機２１の目標出力Ｐ＊（ステップＳ２２の処理によって決定される目標出力Ｐ＊）を用いて圧縮機２１の運転を制御しても、冷凍回路２０の動作は前記急激な温度変化に追従できないと同時に、急激な温度変化のために冷凍回路２０の動作が安定しない。また、地上に配管された水道管４０内から管１１内への水の流れ込みが終了して、地中に埋め込まれた水道管４０内からの管１１内への水の供給が開始されると、管１１内に供給される水の温度は安定する。この安定した上水の温度においても、夏から冬にかけてのように季節によっては異なるが、短い期間（例えば、５〜１０日間）においては、ほぼ一定である。
【００６５】
したがって、前述のように、冷水機の作動開始時には、前記不揮発性メモリに記憶されている安定水温データによって表された安定水温を用いて決定した目標出力Ｐ＊を用いて圧縮機２１の運転を制御すれば、短時間では応答しない冷凍回路２０内の圧縮機２１を、急激に変化する温度に応じて無駄に制御することなく、冷凍回路２０の作動を安定して制御できるようになる。
【００６６】
さらに、上記実施形態によれば、ステップＳ８６，Ｓ９０，Ｓ９２の処理により、冷水機の作動開始時において給水温度Ｔ１が安定するまでの積算水量を表す積算水量データが不揮発性メモリに、安定水温データと共に記憶される。そして、次回以降の冷水機の作動開始時に、ステップＳ２６の処理により、前記不揮発性メモリに記憶されている積算水量データ及び流量センサ１７によって検出される検出流量Ｆを用いて、水道管４０から管１内に流れ込む水の温度（すなわち温度センサ１５によって検出される給水温度Ｔ１）が安定するまでの時間Ｔx1が推定される。また、ステップＳ２８の処理により、ステップＳ２４の処理によって決定された目標出力Ｐ＊を用いて、冷凍回路２０の応答時間Ｔx2が計算される。そして、ステップＳ３０の判定処理により、冷凍回路２０の応答時間Ｔx2が長くなるに従って、また給水温度Ｔ１が安定するまでの時間Ｔx1が短くなるに従って、圧縮機２１の運転は安定水温データを用いて定めた目標出力Ｐ＊により制御される傾向が増す。
【００６７】
このことは、応答時間Ｔx2の長い冷凍回路２０内の圧縮機２１を急激に変化する給水温度Ｔ１を用いて無駄に制御することなく、安定水温を用いて圧縮機２１を安定して制御することを意味すると同時に、短時間内に急激に変動する給水温度Ｔ１を用いることなく、短時間で安定する安定水温を有効に用いて、圧縮機２１を安定して制御することを意味する。その結果、冷凍回路２０の応答時間Ｔx2及び給水温度Ｔ１が安定するまでの時間Ｔx1を考慮して、安定水温を用いて計算した目標出力Ｐ＊による圧縮機２１の制御が実現され、冷凍回路の作動をより有効かつ安定して制御できるようになる。
【００６８】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００６９】
上記実施形態においては、水道管４０から供給される上水を減圧バルブ１２及び電動バルブ１３を介して熱交換器５０に導くようにした。しかし、これに代えて、図６に示すように、電動バルブ１３と熱交換器５０の間の位置にて、管１１にタンク６０を介装するようにしてもよい。このタンク６０は、管１１を介して水道管４０から供給される水を一旦蓄積した後に排出するものである。この場合、給水温度Ｔ１を検出する温度センサ１５を、タンク６０と熱交換器５０の間、すなわち熱交換器５０の直前に設けるようにするとよい。他の部分に関しては、上記実施形態の場合と同じである。
【００７０】
この変形例によれば、タンク６０は、水道管４０を介して管１１内に供給される上水の温度の変化を緩和するように作用する。したがって、温度センサ１５によって検出される給水温度Ｔ１の変化は、図８に示すように、タンク６０を設けないで水道管４０から管１１内に直接流れ込む水の温度変化に比べて緩やかなものとなる。そして、上記実施形態の図２ＡのステップＳ２０、Ｓ２２の処理においては、圧縮機２１の目標出力Ｐ＊は、この緩やかに変化する給水温度Ｔ１に応じて決定される。したがって、水道管４０から管１１内に直接流れ込む水の温度が急激に変化しても、圧縮機２１の目標出力Ｐ＊は急激に変化することが無いので、冷凍回路２０の応答時間が比較的長くても、冷凍回路２０の作動が安定して制御されるようになる。なお、この変形例によれば、冷凍回路２０の応答時間が比較的長くても、冷凍回路２０の作動が安定して制御されるので、上記実施形態の過去の作動状態データを利用した図２ＡのステップＳ１８，Ｓ２４〜Ｓ３０の処理、及び作動状態データを生成する図３の作動状態データ生成プログラムを省略することもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１０…水回路、１１…管、１３…電動バルブ、１４…蛇口、１５，１６…温度センサ、１７…流量センサ、２０…冷凍回路、２１…圧縮機、２２…凝縮器、２３…膨張バルブ、２４…蒸発器、３０…電気制御装置、３１…操作パネル、３２…制御回路、３３…インバータ回路、４０…水道管、５０…熱交換器、６０…タンク
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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