(57)【要約】【課題】  弁の開度を安定して制御可能とする。【解決手段】  冷凍サイクルシステム１１の蒸発器１５の冷媒の入口温度Ｔinと出口温度Ｔoutとを温度センサ１６と１７で測定する。制御回路１８は、出口温度Ｔoutと入口温度Ｔinとの差に相当する過熱度Ｔshを目標値に制御するために、温度センサ１６と１７からの信号に基づいてＰＩＤ演算を行って、弁の開度の操作量を求める。ただし、この操作量が弁を実際に駆動するアクチュエータの駆動可能速度の限界を超える場合には、その操作量を限界値を超えないように制限するリミッタ処理を行う。リミッタ処理後の操作量を用いて、アクチュエータを制御して膨張弁１４の開度を安定的に制御する。【選択図】  図１
2006266533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御量を検出するセンサと、
前記センサの出力に基づいて、前記制御量と該制御量の目標値との偏差を求め、求めた偏差に基づいて操作量を求め、求めた操作量が予め定められた制限値を超える場合に、操作量を制限値以下の所定値に補正して出力する制御手段と、
前記制御手段の出力する操作量に従って制御対象の弁の開度を制御するアクチュエータと、
を備えることを特徴とする弁制御システム。
【請求項２】
圧縮機と凝縮器と前記制御対象の弁から構成される膨張弁と蒸発器とを順次配管接続して形成され、冷媒が流通する冷凍サイクルを備え、
前記センサは、蒸発器の入口側での冷媒温度に対応した信号を出力する第１の検出器と、蒸発器出口側での冷媒温度に対応した信号を出力する第２の検出器とを備え、
前記制御手段は、前記第１と第２の検出器からの温度信号から蒸発器の入口側と出口側での冷媒の温度差を求め、該温度差と目標値である設定過熱度との偏差を求め、この偏差に基づいて前記アクチュエータの操作量を求め、求めた操作量が前記アクチュエータの最大操作可能量以下の制限値よりも大きい場合に、操作量を制限値以下に補正して、補正後の操作量に対応する信号を前記アクチュエータに出力する手段、を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の弁制御システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記制御量と該制御量の目標値との偏差を周期的に求め、該偏差に基づいて前記アクチュエータの操作量を周期的に求め、操作量が前記アクチュエータの１周期内に操作可能な最大量よりも大きい場合に、操作量を前記１周期内の最大操作可能量以下の所定値に制限する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の弁制御システム。
【請求項４】
前記アクチュエータはパルスモータから構成され、
前記制御手段は、前記偏差に基づいて前記パルスモータに供給すべきパルス信号のパルス数を求め、供給すべきパルス数が、１周期内にパルスモータが応答可能な最大パルス数よりも大きい場合に、供給するパルス数を該パルスモータの最大応答可能パルス数以下の所定値に制限する、
ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の弁制御システム。
【請求項５】
制御量を検出し、
検出した制御量に基づいて、前記制御量と該制御量の目標値との偏差を求め、求めた偏差に基づいて弁の開度を制御するためのアクチュエータの操作量を求め、
求めた操作量に対して、予め定めたリミッタ処理を施し、
リミッタ処理を施した操作量に基づいてアクチュエータを駆動して弁の開度を制御する、
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、弁の開閉制御技術に関し、特に、パルスモータ等のアクチュエータを用いて弁の開閉を制御する弁制御システム及び弁制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動弁は様々な用途に利用されている。例えば、特許文献１には、冷媒の流量を制御するために温度式膨張弁（熱膨張弁）が使用されている。
また、特許文献１に開示されている温度式膨張弁の駆動方法の改善策が特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献２に開示されている駆動方法は、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential)制御を改良したものであり、蒸発器出口の冷媒過熱度と設定値との温度差に相当する電気信号に第１の比例定数を乗じた第１の電気信号と、前記温度差を時間について積分した値に相当する電気信号に第２の比例定数を乗じた第２の電気信号と、前記温度差を時間について微分した値に相当する電気信号に第３の比例定数を乗じた第３の電気信号との和に応じて電動式膨脹弁の開度を制御する方法である。この制御方法では、温度式膨脹弁を用いる場合に比べて、良好な過熱度制御ができる。
【特許文献１】特開昭５６−４４５６９号公報
【特許文献２】特公平６−８６９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、電動弁の開閉はパルスモータ等の電動アクチュエータを用いて行われる。電動アクチュエータは応答特性を有し、その駆動能力に限界を有する。
【０００５】
このため、演算により求められた操作量（弁の開閉速度）がアクチュエータの駆動限界よりも大きくなることがありうる。この場合、演算で求められた操作量と実際の操作量とが一致しなくなり、その状態が続けば、演算上の現在の開度と実際の開度とが大きく異なってしまい、制御不能となってしまう虞がある。
同様の問題は、アクチュエータを用いて可動部を制御するタイプの装置に共通に存在する。
【０００６】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、弁の開度を安定して制御することが可能な弁制御システムと弁制御方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明の第１の観点に係る弁制御システムは、
制御量を検出するセンサと、
前記センサの出力に基づいて、前記制御量と該制御量の目標値との偏差を求め、求めた偏差に基づいて操作量を求め、求めた操作量が予め定められた制限値を超える場合に、操作量を制限値以下の所定値に補正して出力する制御手段と、
前記制御手段の出力する操作量に従って制御対象の弁の開度を制御するアクチュエータと、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
例えば、圧縮機と凝縮器と前記制御対象の弁から構成される膨張弁と蒸発器とを順次配管接続して形成され、冷媒が流通する冷凍サイクルを備え、
前記センサが、蒸発器の入口側での冷媒温度に対応した信号を出力する第１の検出器と、蒸発器出口側での冷媒温度に対応した信号を出力する第２の検出器とを備え、
前記制御手段が、前記第１と第２の検出器からの温度信号から蒸発器の入口側と出口側での冷媒の温度差を求め、該温度差と目標値である設定過熱度との偏差を求め、この偏差に基づいて前記アクチュエータの操作量を求め、求めた操作量が前記アクチュエータの最大操作可能量以下の制限値よりも大きい場合に、操作量を制限値以下に補正して、補正後の操作量に対応する信号を前記アクチュエータに出力する手段、を備える、ように構成してもよい。
【０００９】
例えば、前記制御手段は、前記制御量と該制御量の目標値との偏差を周期的に求め、該偏差に基づいて前記アクチュエータの操作量を周期的に求め、操作量が前記アクチュエータの１周期内に操作可能な最大量よりも大きい場合に、操作量を前記１周期内の最大操作可能量以下の所定値に制限する。
【００１０】
例えば、前記アクチュエータはパルスモータから構成され、
前記制御手段は、該偏差に基づいて前記パルスモータに供給すべきパルス信号のパルス数を求め、供給すべきパルス数が、１周期内にパルスモータが応答可能な最大パルス数よりも大きい場合に、供給するパルス数を該パルスモータの最大応答可能パルス数以下の所定値に制限する。
【００１１】
上記目的を達成するため、この発明の第２の観点に係る弁制御方法は、
制御量を検出し、
検出した制御量に基づいて、前記制御量と該制御量の目標値との偏差を求め、求めた偏差に基づいて弁の開度を制御するためのアクチュエータの操作量を求め、
求めた操作量に対して予め定めたリミッタ処理を施し、
リミッタ処理を施した操作量に基づいてアクチュエータを駆動して弁の開度を制御する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、アクチュエータの駆動能力以内に操作量が補正されるため、演算で求めた操作量と実際の操作量とが一致し、演算上の現在の弁開度と実際の弁解度とが一致するので、アクチュエータが制御不能になりにくく、アクチュエータを適切に駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る冷媒流量制御装置を備える冷凍サイクルシステムについて説明する。
本冷凍サイクルシステム１１は、図１に示すように、圧縮機１２と、凝縮器１３と、電気信号によって弁開度が設定される電動式膨張弁（以下、単に膨張弁と称す）１４と、蒸発器１５と、蒸発器１５の冷媒の入口での冷媒の温度Ｔinを検知する入口温度センサ１６と、蒸発器１５の冷媒の出口での冷媒の温度Ｔoutを検知する出口温度センサ１７と、入口温度センサ１６と出口温度センサ１７の検出信号を取込んで膨張弁１４の開度制御用の駆動信号を出力する制御回路１８とを備える。
【００１４】
圧縮機１２と、凝縮器１３と、膨張弁１４と、蒸発器１５とは、配管１９で接続され、冷媒が循環する。配管１９を流れる冷媒の流量は膨張弁１４の開度を調整することにより制御される。
【００１５】
圧縮機１２は、流入口から入力した低圧の気体状態の冷媒を圧縮し、高圧の気体に変換し、配管１９を介して、凝縮器１３に供給する。
【００１６】
凝縮器１３は、圧縮機１２から供給された高圧気体状態の冷媒を凝縮して、高圧液体状態の冷媒に変換し、凝縮熱を奪い、奪った熱を放出する。
【００１７】
膨張弁１４は、制御回路１８からの駆動信号に従って駆動されるパルスモータを内蔵し、外部から供給されるパルス信号に応じてパルスモータが回転し、弁の開度を調整する。膨張弁１４を通過した冷媒は、高圧状態から低圧状態に変化する。
【００１８】
蒸発器１５は、低圧の液体状態にある冷媒を蒸発（気化）させる。このとき、冷媒は周囲より気化熱を奪い、加熱される。
【００１９】
入口温度センサ１６は、蒸発器１５の入口の冷媒、即ち、液体状態での冷媒の温度Ｔinに対応する電気信号（入口温度信号）を制御回路１８に供給する。入口温度センサ１６は、図２に示すように、負の温度−抵抗特性を有するサーミスタ１６１と、サーミスタ１６１の抵抗値を直流電圧信号に変換し、制御回路１８を構成するマイクロプロセッサ１８１に供給する抵抗−電圧変換回路１６２とから構成される。
【００２０】
図１に示す出口温度センサ１７は、蒸発器１５の出口での冷媒、即ち、気体状態の冷媒の温度Ｔoutに対応する電気信号（出口温度信号）を出力する。出口温度センサ１７は、図２に示すように、負の温度−抵抗特性を有するサーミスタ１７１と、サーミスタ１７１の抵抗値を直流電圧信号に変換し、制御回路１８を構成するマイクロプロセッサ１８１に供給する抵抗−電圧変換回路１７２とから構成される。
【００２１】
制御回路１８は、蒸発器１５での冷媒の過熱度Ｔsh（出口温度センサ１７の検出温度Ｔout−入口温度センサ１６の検出温度Ｔin）を求め、この過熱度に基づいていわゆるＰＩＤ制御により、膨張弁１４の開度を求め、求められた開度が得られるようにパルスモータに駆動信号を供給する。
【００２２】
制御回路１８は、図２に示すように、マイクロプロセッサ１８１と、入力回路１８２と、表示回路１８３と、表示ドライバ回路１８４と、記憶回路１８５と、電動弁駆動回路１８６と、電源回路１８７と、を備える。
【００２３】
入力回路１８２は、複数のタクトスイッチやディップスイッチを備え、タクトスイッチやディップスイッチの設定に従って、様々な情報をマイクロプロセッサ１８１に入力する。例えば、入力回路１８２は、各種設定温度（蒸発器１５の過熱度Ｔshの目標値）、膨張弁１４の総開度（ここでは、膨張弁１４を全閉状態と全開状態の間で変化させるために後述するパルスモータ１４１に供給する駆動パルス（相切替信号）の数）、後述するリミッタ値（後述するＶmax）等を入力する。
【００２４】
表示回路１８３は、温度表示素子１８３ａと弁開度表示素子１８３ｂとを備える。温度表示素子１８３ａは、冷媒の蒸発器１５の入口での温度Ｔin と、出口での温度Ｔoutと、過熱度Ｔsh（＝Ｔout−Ｔin）を切り替えて表示する。弁開度表示素子１８３ｂは、膨張弁１４の開度を、全閉からのパルス数で表示する。
【００２５】
表示ドライバ回路１８４は、マイクロプロセッサ１８１からの表示制御信号に基づいて、表示回路１８３を駆動して、適宜、温度及び開度を表示させる。
記憶回路１８５は、設定値などをバックアップ用に記憶するものである。
【００２６】
電動弁駆動回路１８６は、膨張弁１４内に内蔵されたパルスモータ（ステッピングモータ）１４１と、マイクロプロセッサ１８１からの駆動制御信号に従って、パルスモータ１４１に駆動パルスを供給するドライバＩＣ（Integrated Circuit）（駆動信号増幅回路）１８８と、から構成される。
【００２７】
マイクロプロセッサ１８１は、ＣＰＵ（中央処理装置）２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３を備える。ＲＯＭ２０２は、図３と図４とを参照して後述するＰＩＤ制御動作を実行するための動作プログラム、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。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１のワークメモリとして機能し、種々のデータ、例えば、後述する図３の処理で得られた弁開度の目標値Ｖ0や現時点での弁開度Ｖを記憶する。ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に格納されているプログラムを解釈実行する。特に、本実施の形態においては、入口温度センサ１６の検出温度Ｔinと出口温度センサ１７の検出温度Ｔoutとに基づいて、その差Ｔsh（＝過熱度）が入力回路１８２から入力された設定温度に一致するように、ＰＩＤ制御演算を行って、ドライバＩＣ１８８を介してパルスモータ１４１を制御し、膨張弁１４の開度を制御する。ただし、ＰＩＤ演算の結果得られた操作量Ｖmの絶対値がパルスモータ１４１の動作速度の限界値Ｖmaxを超えている場合には、操作量Ｖmの絶対値を限界値Ｖmaxに設定して制御を行う。
【００２８】
マイクロプロセッサ１８１は、複数の入力ポートを備え、入口温度センサ１６の出力するアナログの入口温度信号や出口温度センサ１７の出力するアナログの出口温度信号が供給される。マイクロプロセッサ１８１は、これらの信号をＡ／Ｄ変換器２１１でディジタル信号に変換して取り込む。
マイクロプロセッサ１８１は、電動弁駆動回路１８６に駆動信号を供給するための出力ポート２１２を備える。
電源回路１８７は、各部に動作電力を供給する。
【００２９】
次に、上記構成を有する冷凍サイクルシステム１１の動作を説明する。
圧縮機１２は、流入口から入力した低圧の気体状態の冷媒を圧縮して高圧の気体に変換して、凝縮器１３に供給する。凝縮器１３は、圧縮機１２から供給された高圧気体状態の冷媒を凝縮して、高圧液体状態の冷媒に変換し、凝縮熱を奪い、奪った熱を放出する。この熱は必要に応じて暖房・加熱に利用され或いは廃棄される。膨張弁１４は、制御回路１８からの駆動信号に従って弁開度を調整し、冷媒の流量を調整する。膨張弁１４を通過した冷媒は、高圧状態から低圧状態に変化する。蒸発器１５は、低圧の液体状態にある冷媒を蒸発（気化）させる。このとき、冷媒は周囲より気化熱を奪い、加熱される。この奪われた熱により周囲は冷却される。上述の動作が繰り返され、蒸発器１５にて熱を継続的又は断続的に奪うことにより冷凍状態が確保される。
【００３０】
次に、上述の冷凍サイクルシステム１１の冷却温度を所望のレベルに維持するために制御回路１８が実行する制御動作について、制御回路１８の主要部を構成するマイクロプロセッサ１８１の動作を中心に説明する。
【００３１】
なお、使用されるパルスモータ１４１の仕様に応じて、入力回路１８２からマイクロプロセッサ１８１に、パルスモータ１４１の動作速度の制限値Ｖmaxが供給され、ＲＡＭ２０３等に格納される。この制限値Ｖmaxは、例えば、マイクロプロセッサ１８１が温度センサ１６，１７から測定温度を取り込んで、パルスモータ１４１を駆動する制御を所定間隔で行う場合には、１周期内でパルスモータ１４１が応答することができる最大パルス数である。
【００３２】
制御動作中、マイクロプロセッサ１８１は、内部タイマ割込等により、所定周期、例えば、０．１秒間隔で図３に示す割込処理（ＰＩＤ演算処理）を開始する。
まず、ＣＰＵ１８１は、Ａ／Ｄ変換器２１１を介して入口温度センサ１６の出力する入口温度信号を取り込み、取り込んだデータをＲＡＭ２０３に格納する（ステップＳ１１）。割込周期を０．１秒とすれば、蒸発器１５の入口温度Ｔinのサンプリング周期も０．１秒となる。
【００３３】
続いて、ＣＰＵ１８１は、Ａ／Ｄ変換器２１１の入力を入口温度信号入力ポートから出口温度信号入力ポートに切り替え、Ａ／Ｄ変換器２１１を介して出口温度センサ１７の出力する出口温度信号を取り込み、取り込んだデータをＲＡＭ２０３に格納する（ステップＳ１２）。割込周期を０．１秒とすれば、蒸発器１５の出口温度Ｔoutのサンプリング周期も０．１秒となる。
【００３４】
次に、現在の過熱度Ｔsh＝Ｔout−Ｔinを計算し、ＲＡＭ２０３に格納する（ステップＳ１３）。
【００３５】
続いて、現在の過熱度の偏差Ｔpv0＝Ｔsh−Ｔsを求める（ステップＳ１４）。ここで、Ｔsは過熱度の設定値（目標値）である。
【００３６】
続いて、過去一連の偏差Ｔpv、積分時間Ｉ、微分時間Ｄに基づいて，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Ｖmを算出する（ステップＳ１５）。
Ｖm＝Ｐ・Ｔpv0＋ｋ1・∫Ｔpvｄｔ＋（ｋ2・ｄＴpv／ｄｔ）。
ここで、Ｐ：比例帯（係数）、ｋ1：積分値に対する係数、ｋ2：微分値に対する係数 である。
【００３７】
より具体的には、積分時間をＩ、微分時間をＤとすると、ＲＡＭ２０３内に蓄積されている一連の偏差のうちから、直近Ｉ時間内の偏差Ｔpv0,Ｔpv1,Ｔpv2,・・・・Ｔpvnと、Ｄ時間前の偏差Ｔpvkを抽出する。
そして、積分値ΣＴpv＝Ｔpv0＋Ｔpv1＋Ｔpv2＋・・・・＋Ｔpvnを求める。
続いて、微分値ｄＴpv/ｄt＝（Ｔpv0−Ｔpvk）／Ｄ、を求める。
そして、操作量Ｖmを次式に従って求める。
Ｖm＝Ｐ・Ｔpv0＋ｋ１・ΣＴpv＋ｋ2・（Ｔpv0−Ｔpvk）／Ｄ
即ち、次の割込タイミングまでにパルスモータ１４１に供給すべきパルスの数（ステップ数）を求める。
【００３８】
続いて、今回のＰＩＤ演算により求めた弁開度の操作量Ｖmと前回の弁開度（前回の割込処理で求められた弁開度の目標値＝現在の弁の位置）Ｖ1との和から今回の弁開度の目標値Ｖ0＝Ｖ1＋Ｖmを求める（ステップＳ１６）。
【００３９】
操作量（駆動量）Ｖmの絶対値がパルスモータ１４１の最大駆動速度Ｖmaxよりも大きいと、マイクロプロセッサ１８１が駆動制御を行っても、パルスモータ１４１が追従できず、制御状態が乱れてしまう。そこで、この条件が成立した場合には、操作量Ｖmをパルスモータ１４１が追従できる程度の値になるように、目標値Ｖ0を補正する。即ち、操作量Ｖmをアクチュエータであるパルスモータ１４１が追従できる値にリミットするリミッタ処理を実行する。
【００４０】
まず、１サンプリング時間当たりのパルスモータの最大変化量（最大応答可能パルス数）ＶmaxをＲＡＭ２０３より読み出す。次に、操作量の絶対値｜Ｖm｜が、１サンプリング時間当たりのパルスモータの最大変化量Ｖmaxよりも大きいか否かを判別する（ステップＳ１７）。操作量の絶対値｜Ｖm｜が、１サンプリング時間内のパルスモータ１４１の最大変化量Ｖmax以下である場合(ステップＳ１７；Ｎｏ）、次の割込処理までに、弁開度を目標値Ｖ0まで変化させることが可能であるので、今回のＰＩＤ演算で得た弁開度Ｖ0をそのまま今回の弁開度としてＲＡＭ２０３に格納する（ステップＳ２１）。
【００４１】
一方、操作量の絶対値｜Ｖm｜が、１サンプリング時間当たりのパルスモータ１４１の最大変化量Ｖmaxより大きい場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、次の割込処理までに、膨張弁１４をＰＩＤ演算で求めた目標値Ｖ0まで変化させることができない。従って、ステップＳ１６で求めた目標値Ｖ0をそのまま今回の弁開度Ｖ0として出力すると、制御が不安定になる。そこで、弁開度の目標値Ｖ0を、パルスモータ１４１が追従できる程度の値、即ち、｜Ｖm｜がＶmax以下となるような値に補正する。
【００４２】
まず、Ｖm≧０であるか否かを判別する（ステップＳ１８）。即ち、弁を開方向に制御するのか、閉方向に制御するのかを判別する。
Ｖm≧０であれば（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、「Ｖ1＋Ｖmax」をＶ0にセットする（ステップＳ１９）。一方、Ｖm＜０であれば（ステップＳ１８；Ｎｏ）、Ｖ1−ＶmaxをＶ0にセットする（ステップＳ２０）。
【００４３】
以上で、次回のサンプリングタイミングまでに膨張弁１４が到達すべき弁開度の目標値Ｖ0がセットされる。
続いて、目標値Ｖ0をＲＡＭ２０３に格納する（ステップＳ２１）。マイクロプロセッサ１８１は、膨張弁１４の弁開度がＲＡＭ２０３に格納された目標値Ｖ0になるように、出力ポート２１２からドライバＩＣ１８８を経由してパルスモータ１４１に駆動信号を供給して膨張弁１４を制御する。
【００４４】
続いて、次のタイマ割込時の処理のため、内部に記憶しているＶ0をＶ1に更新し、iサンプリング期間前の偏差Ｔpviを(i+1)サンプリング期間前の偏差Ｔpv(i+1)(iは０又は正の整数）に更新する（即ち、ＴpviをＴpv(i+1)に、Ｔpv(i-1)をＴpviに、...Ｔpv１をＴpv2に、Ｔpv0をＴpv1に順次更新する）（ステップＳ２２）。
以上で今回のタイマ割込処理（割込演算処理）を終了する。
【００４５】
図４は、マイクロプロセッサ１８１が膨張弁１４の弁開度を図３で求めた目標値Ｖ0にするために、パルスモータ１４１を制御する駆動信号を所定時間毎に１ステップずつ出力する処理の詳細を示したものである。
制御動作中、マイクロプロセッサ１８１は、内部タイマ割込などにより所定時間、例えば、１６ｍｓ間隔で図４に示す割込駆動処理を実行する。図４に示す割込駆動処理は、図３に示す割込演算処理の周期内（前回の図３の割込演算処理と今回の図３の割込演算処理との間）で実行される。
【００４６】
まず、マイクロプロセッサ１８１は、図３のステップＳ２１でＲＡＭ２０３に格納しておいた今回の弁開度の目標値Ｖ0を読み出し（ステップＳ３１）、ＲＡＭ２０３に格納してある膨張弁１４の現在の弁開度Ｖを読み出す（ステップＳ３２）。次に、Ｖ0＝Ｖであるか否かを求め（ステップＳ３３）、Ｖ0＝Ｖであれば（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、現在の弁開度Ｖと目標値Ｖ0とが同じであり、駆動パルスをオフしてパルスモータ１４１を停止して終了する（ステップＳ３４）。
【００４７】
ステップＳ３３で、Ｖ0≠Ｖと判別すると（ステップＳ３３；Ｎｏ）、Ｖ0＞Ｖか否かを判別する（ステップＳ３５）。ここで、Ｖ0＞Ｖと判別すれば（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、パルスモータ１４１に駆動信号を供給して、開方向に１ステップ進める（ステップＳ３６）。そして、膨張弁１４の現在の開度ＶをＶ＋１とし（ステップＳ３７）、処理を終了する。
逆に、ステップＳ３５で、Ｖ0＜Ｖと判別すると（ステップＳ３５；Ｎｏ）、パルスモータ１４１に駆動信号を供給し、パルスモータ１４１を閉方向に１ステップ戻す（ステップＳ３８）。そして、膨張弁の現在の開度ＶをＶ−１とし（ステップＳ３９）、処理を終了する。
【００４８】
この後、１６ｍｓ間隔で図４の割込み処理を繰り返し、パルスモータ１４１は１ステップずつ回転していき、現在の弁開度Ｖが今回の弁開度の目標値Ｖ0と等しくなり（Ｖ0＝Ｖ：ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、パルスモータ１４１は停止する（ステップＳ３４）。
【００４９】
また、マイクロプロセッサ１８１は、割込処理などで、入力回路１８２からの種々の入力を取り込んで処理する処理、表示ドライバ回路１８４を介して表示回路１８３に現在の温度や弁開度を表示する処理等を適宜行う。
【００５０】
次に、リミッタ処理の内容を具体例に基づいて説明する。
例えば、マイクロプロセッサ１８１の割込演算処理（図３）の割込周期を０．１秒、パルスモータの最大回転速度を６０ｐｐｓとすれば、１割込期間に最大でも「６」パルス分しか膨張弁１４を変位させることができない。従って、この場合は、Ｖmax＝６となる。
【００５１】
ここで、図３のステップＳ１６で制御演算により求められた弁開度の目標値Ｖ0が１８０パルス（全閉（又は全開）の状態を０パルスとして、そこから１８０パルス分開いた（又は閉じた）状態）とし、その１割込期間前の目標値Ｖ1が１７５パルスである。すると、操作量Ｖmは「５」となって（ステップＳ１５）、その絶対値｜Ｖm｜は、最大変化量Ｖmax（「６」）よりも小さいと判別される（ステップＳ１７；Ｎｏ）。従って、目標値Ｖ0＝１８０がそのまま採用され、ＲＡＭ２０３に格納される（ステップＳ２１）。そして、次の割込演算処理を実行するまでの間に、図４の割込駆動処理が周期的に実行され、パルスモータ１４１を開（閉）方向に操作量Ｖmに相当する５パルス分駆動して、膨張弁１４の開度を１８０パルスとする。
【００５２】
次に、ステップＳ１６で制御演算により求められた目標値Ｖ0が１８０パルスとし、その１割込期間前の目標値Ｖ1が１８３パルスである。すると、操作量Ｖmは「−３」となって（ステップＳ１５）、その絶対値｜Ｖm｜は、最大変化量Ｖmax（「６」）よりも小さいと判別される（ステップＳ１７；Ｎｏ）。従って、目標値Ｖ0＝１８０がそのまま採用され、ＲＡＭ２０３に格納される（ステップＳ２１）。そして、次の割込演算処理を実行するまでの間に、図４の割込駆動処理が周期的に実行され、パルスモータ１４１を閉（開）方向に操作量Ｖmに相当する３パルス分駆動して、膨張弁１４の開度を１８０パルスとする。
【００５３】
一方、ステップＳ１６で制御演算により求められた目標値Ｖ0が１８０パルス、その１割込期間前の目標値Ｖ1が１７０パルスであるとすれば、操作量Ｖmが「１０」となって（ステップＳ１５）、その絶対値｜Ｖm｜は最大変化量Ｖmaxよりも大きいと判別される（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）。続いて、Ｖm≧０と判別され（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、Ｖ1＋Ｖmax＝１７０＋６＝１７６が目標値Ｖ0としてセットされ（ステップＳ１９）、ＲＡＭ２０３に格納される（ステップＳ２１）。そして、次の割込演算処理を実行するまでの間に、図４の割込駆動処理が周期的に実行され、パルスモータ１４１を開（閉）方向に６パルス分駆動して、膨張弁１４の開度を１７６パルスとする。
【００５４】
また、ステップＳ１６で制御演算により求められた目標値Ｖ0が１６０パルス、その１割込期間前の目標値Ｖ1が１７０パルスであるとすれば、操作量Ｖmが「−１０」となって（ステップＳ１５）、その絶対値｜Ｖm｜は「１０」となり、最大変化量Ｖmaxよりも大きいと判別される（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）。続いて、Ｖm＜０と判別され（ステップＳ１８；Ｎｏ）、Ｖ1−Ｖmax＝１７０−６＝１６４が目標値Ｖ0としてセットされ（ステップＳ２０）、ＲＡＭ２０３に格納される（ステップＳ２１）。そして、次の割込演算処理を実行するまでの間に、図４の割込駆動処理が周期的に実行され、パルスモータ１４１を閉（開）方向に６パルス分駆動して、膨張弁１４の開度を１６４パルスとする。
【００５５】
以上説明したように、この実施の形態によれば、制御量である過熱度Ｔshを温度センサ１６，１７で測定し、測定した過熱度と該過熱度の目標値との偏差Ｔpvを求め、ＰＩＤ演算によりアクチュエータであるパルスモータ１４１の操作量であるステップ数Ｖmを求め、求めた操作量Ｖmの絶対値｜Ｖm｜が予め定められた制限値（パルスモータ１４１の１サンプリング期間内での最大応答可能パルス数Ｖmax）を超える場合に、操作量Ｖmを制限値以下の値に補正して、補正した操作量でパルスモータ１４１を駆動し、膨張弁１４の開度を制御する。従って、膨張弁１４の開度がマイクロプロセッサ１８１の制御に追従し、膨張弁１４を安定して制御することができる。
【００５６】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【００５７】
例えば、上記実施の形態においては、制御対象をＰＩＤ制御する場合を例に説明したが、制御方法は、Ｐ（比例）制御でも、ＰＩ（比例積分）制御でもよい。即ち、この発明は、任意の制御演算により求めた操作量（｜Ｖm｜）が、アクチュエータの最大速度を超える場合に、それを最大速度以下に制御する場合に広く適用可能である。
【００５８】
また、上記実施の形態としては、アクチュエータとしてパルスモータを例示したが、アクチュエータの種類は任意である。例えば、コイル、ソレノイド、サーボモータ等でもよい。
本発明は、制御対象である弁の開度を実測し、この実測値を制御演算に反映しないタイプの制御に特に有効であるが、弁の開度を実測し、この実測値を制御演算に反映する場合にも適用可能である。
【００５９】
上記実施の形態においては、冷凍サイクルシステムを例として本発明を説明したが、制御の対象は任意である。
【００６０】
例えば、本発明は任意の流量を制御する場合に、適用可能である。例えば、図５に示すように、配管１０５にポンプ１０１等で流体（液体、気体、粉体など）を流し、電動弁１０２でその流量を制御する場合にも適用可能である。この場合には、例えば、流量計１０３で配管１０５を流れる流量を測定し、制御回路１０４で測定流量に応じて電動弁１０２の開度を制御する。そして、制御回路１０４は、電動弁１０２の操作量を求める際に、制御演算で求めた操作量が電動弁１０２の駆動速度の限界値を超える場合には、駆動速度を限界値以下に制御する。
【００６１】
同様に、例えば、図６に示すように、真空チャンバ１１１を配管１１６を介して真空ポンプ１１３で真空引きする場合に、真空チャンバ１１１内に配置した圧力計１１５で圧力を測定し、制御回路１１４で測定圧力に応じて電動弁１１２の開度を制御する。そして、制御回路１１４は、制御演算で求めた操作量が電動弁１１２の駆動速度の限界値を超える場合には、駆動速度を限界値以下に制御する。
【００６２】
上記実施の形態では、操作量Ｖmを、操作対象装置（パルスモータ）の駆動能力の最大値に制限するようにリミッタ処理を行った。しかし、リミッタ値（補正値）は駆動能力の最大値に限定されず、最大値以下ならば任意である。例えば、安定して制御を行うために、リミッタ値Ｖlimitをアクチュエータの最大駆動可能値Ｖmaxの８０％程度に設定する等してもよい。この場合、ステップＳ１７では、｜Ｖm｜＞Ｖlimitを判別する。また、ステップＳ１９では、Ｖ0←Ｖ1＋Ｖlimit（又はＶlimitより小さい値）を計算し、ステップＳ２０では、Ｖ0←Ｖ1−Ｖlimit（又はＶlimitより小さい値）を計算する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷凍サイクルシステムの構成図である。
【図２】図１に示す制御回路とその周辺回路の詳細構成の例を示す図である。
【図３】図２に示すマイクロプロセッサの割込演算動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２に示すマイクロプロセッサの割込駆動動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る流量制御回路の構成図である。
【図６】本発明の更に他の実施の形態に係る真空システムの構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１  冷凍サイクルシステム
１２  圧縮機
１３  凝縮器
１４  電動式膨張弁
１５  蒸発器
１６  入口温度センサ
１７  出口温度センサ
１８  制御回路
【図１】
2006266533.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006266533.tif 000006
【図５】
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【図６】
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