(57)【要約】【課題】冷凍サイクルの電動式膨脹弁の開度を制御する制御装置に対して、送信時にノイズによる誤信号がなく複数台の制御装置に共通に接続することができる圧力スイッチを提供する。【解決手段】圧力センサ１０ｇをシングルチップ半導体圧力センサとし、検出圧力に応じたデジタルデータをマイコン１０ａに送出する。操作スイッチ１０ｈの操作で、冷凍サイクルにおける低圧カット値、ＭＯＰ設定値を設定して、ＥＥＰＲＯＭ１０ｄに記憶する。通信インタフェース１０ｅを介して制御装置に低圧カット値、ＭＯＰ設定値、検出圧力データをデジタルデータとして送信する。デジタル圧力表示器１０ｊにおいて青色ＬＥＤを用い、検出圧力値を青色で表示し、消費電力を抑える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加圧力に応じてピエゾ抵抗素子が検出した電気信号を電子回路で処理するシングルチップ半導体圧力センサからのデジタルデータを送出する圧力センサと、
設定器と、
記憶手段と、
演算処理手段と、
デジタル圧力表示器と、
演算処理手段による算出データを通信によりデジタル信号として出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする圧力スイッチ。
【請求項２】
前記設定器は、低圧カット値を設定するとともに、ＭＯＰ値を設定することを特徴とする請求項１記載の圧力スイッチ。
【請求項３】
前記演算処理手段により算出した検出圧力データと、設定された低圧カット値と、設定されたＭＯＰ値とを通信による前記出力手段を用いて送出することを特徴とする請求項１記載の圧力スイッチ。
【請求項４】
前記デジタル圧力表示器に青色７セグメントＬＥＤを用い、
該デジタル圧力表示器に少なくとも低圧の圧力データを表示するときに青色表示するようにしたことを特徴とする請求項１記載の圧力スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に冷凍サイクルの制御用に冷凍サイクルの管路に設けて冷媒の圧力を検出するのに適した圧力スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、本発明に関連する先行文献として、例えば、特許第３２１２２２９号公報（特許文献１）、特開２００３−３０２３００号公報（特許文献２）がある。
【０００３】
特許文献１のものは、圧力センサからのアナログ電気信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵにて演算処理し、圧力センサの出力値を表示するデジタル圧力表示器と、リレー駆動回路からなり複数設けられた出力手段と、圧力センサの出力値をＤ／Ａ変換して出力する出力手段とを備えて構成されている。また、特許文献２のものはデジタル信号を出力する圧力センサである。
【特許文献１】特許第３２１２２２９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の従来技術は、圧力センサからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、アナログ電圧出力のためにＤ／Ａ変換するので、処理工程が余分に必要であること、また、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換に伴う変換誤差が累積されるので、これらの点に改良の余地を残している。
【０００５】
また、特許文献１の従来技術は、複数の蒸発器を各々の温度制御装置で制御するに際し、例えば過熱度制御に圧力データを用いる場合、アナログ電圧出力（例えば０．２５〜４．７５Ｖ）で複数の温度制御装置に信号を送出すると、ノイズにより誤信号となるおそれがある点に改良の余地を残している。さらに、最も一般的なアナログ電流出力（４〜２０ｍＡ）を用いたとしても、電圧変換用のループ抵抗値（一般には２５０Ω以下）の制限があるので複数台の温度制御装置を接続することができない。
【０００６】
さらに、特許文献１の従来技術は、その段落［００３６］に冷凍機を構成する圧縮機の低圧側の圧力制御装置に限られることが記載されているが、高圧側の圧力制御装置も含まれることはいうまでもない。前記圧縮機の高圧側、及び低圧側にこの従来技術の圧力制御装置を用いた場合、２つの圧力制御装置の峻別・視認上、高圧側の圧力制御装置に圧力表示器を赤色７セグメントＬＥＤで構成し、低圧側の圧力制御装置の圧力表示器を緑色７セグメントＬＥＤで構成すると、緑色ＬＥＤは輝度が低く、赤色ＬＥＤと同等の輝度を確保するには、略２倍の順方向電流を流す必要があり、電力を余分に消費する点に改良の余地を残している。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決し、検出圧力データの送信時にノイズによる誤信号がなく複数台の温度制御装置に共通に接続することができる圧力スイッチを提供することを課題とする。また、消費電力を抑えた圧力スイッチを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の圧力スイッチは、印加圧力に応じてピエゾ抵抗素子が検出した電気信号を電子回路で処理するシングルチップ半導体圧力センサからのデジタルデータを送出する圧力センサと、設定器と、記憶手段と、演算処理手段と、デジタル圧力表示器と、演算処理手段による算出データを通信によりデジタル信号として出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の圧力スイッチは、請求項１記載の圧力スイッチであって、前記設定器は、低圧カット値を設定するとともに、ＭＯＰ値を設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の圧力スイッチは、請求項１記載の圧力スイッチであって、前記演算処理手段により算出した検出圧力データと、設定された低圧カット値と、設定されたＭＯＰ値とを通信による前記出力手段を用いて送出することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の圧力スイッチは、請求項１記載の圧力スイッチであって、前記デジタル圧力表示器に青色７セグメントＬＥＤを用い、該デジタル圧力表示器に少なくとも低圧の圧力データを表示するときに青色表示するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１の圧力スイッチによれば、（低圧側）圧力スイッチの通信により出力する出力手段を通信線に接続し、デジタルデータ、例えば検出圧力データをデジタル信号をして送出するので、圧力データの送信時に誤信号がなく複数台の温度制御装置に共通に接続することができる。また、圧力センサはシングルチップ半導体圧力センサからデジタルデータを出力するので、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換の必要がなく変換誤差も生じない。
【００１３】
請求項２の圧力スイッチによれば、請求項１と同様な作用効果が得られるとともに、設定器により、ＭＯＰ設定値及び低圧カット設定値を設定することができる。
【００１４】
請求項３の圧力スイッチによれば、請求項１と同様な作用効果が得られるとともに、検出圧力データ、ＭＯＰ設定値、低圧カット設定値を送出するので、別個の圧力センサなどを（低圧側）圧力検出手段として設ける必要がない。また、冷凍サイクルの構成が簡素になるとともに、通信機能を介してＭＯＰ設定値、低圧カット設定値を送出し、前記検出圧力データ／各設定値により冷凍サイクルが制御され、圧縮機始動時の過渡運転状態、外乱による負荷急変時など、冷凍サイクルを温度センサの時間遅れに係りなく、好適に制御できるので、冷凍サイクルの信頼性が向上する。
【００１５】
請求項４の圧力スイッチによれば、請求項１と同様な作用効果が得られるとともに、低圧の圧力データは青色７セグメントＬＥＤを用いたデジタル圧力表示器により表示されるので、ＬＥＤに直列に接続される抵抗の抵抗値が赤色ＬＥＤの場合も、青色ＬＥＤの場合も同じ値で良いので、部材の手配が簡素化されるとともに、緑色に比べて視認性も改良され、さらに赤色／緑色と比べて電流値が小さいので著しい省エネ効果がえられる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の圧力スイッチによれば、圧力データの送信時に誤信号がなく複数台の温度制御装置に共通に接続することができ、シングルチップ半導体圧力センサにより変換誤差も生じない。
【００１７】
請求項２の圧力スイッチによれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、設定器により、ＭＯＰ設定値及び低圧カット設定値を設定することができる。ここで、ＭＯＰ及び低圧カットについて説明する。ＭＯＰ（Maximum Operating Pressure）とは、元々温度式膨脹弁の機能である。ＭＯＰの規制の結果、圧縮機始動時の液戻り防止、圧縮機モータの過負荷防止が可能となる。一般的にいう、ハイ・リミットの機能である。低圧カットは低圧側圧力スイッチの主たる機能である。膨脹弁、蒸発器など冷凍サイクルに異常が発生して冷媒が流れなくなると低圧側圧力が下がるので、そのとき低圧カットが作用して冷凍サイクルを保護する。一般的にいう、ロー・リミットの機能である。
【００１８】
請求項３の圧力スイッチによれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、別個に圧力センサなどを（低圧側）検出圧力手段として設ける必要がなく、冷凍サイクルの構成が簡素になるとともに、圧縮機始動時の過渡運転状態、外乱による負荷急変時など、冷凍サイクルを温度センサの時間遅れに係りなく、好適に制御でき、冷凍サイクルの信頼性が向上する。
【００１９】
請求項４の圧力スイッチによれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、部材の手配が簡素化されるとともに、視認性も改良され、さらに著しい省エネ効果がえられ、地球環境を維持するのに多大が貢献ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の圧力スイッチの実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の圧力スイッチ１０のブロック図、図２は同圧力スイッチ１０の正面図である。この圧力スイッチ１０は後述のように、冷却用温度制御システムの冷凍サイクルに接続される。図１に示すように、圧力スイッチ１０は、マイコン１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、ＥＥＰＲＯＭ１０ｄ、通信インタフェース１０ｅ、入出力インタフェース１０ｆ、圧力センサ１０ｇ、操作スイッチ１０ｈ、リレー駆動回路及びリレースイッチ１０ｉ、デジタル圧力表示器１０ｊ、電源回路１０ｋを備えている。マイコン１０ａは、圧力スイッチ１０全体の制御を行い、操作スイッチ１０ｈによる各種の設定値の入力操作、各種演算処理、通信インタフェース１０ｅを介して冷却用温度制御システムの制御装置との間で通信データの授受を行う。デジタル圧力表示器１０ｊは７セグメントＬＥＤ素子を４乃至８桁備えており、この７セグメントＬＥＤ素子は青色ＬＥＤで構成されている。
【００２１】
圧力センサ１０ｇは、例えば冷媒に曝されるダイヤフラム等に配設したピエゾ抵抗素子と電子回路とを備えたシングルチップ半導体圧力センサであり、ピエゾ素子が印加圧力に応じて電気信号を出力し、その電気信号を電子回路で処理して検出圧力に応じたデジタルデータを送出する。したがって、アナログ信号のＡ／Ｄ変換、さらに電圧出力のためにＤ／Ａ変換等に伴う変換誤差の問題がない。
【００２２】
図２に示したように圧力スイッチ１０の操作パネルにはデジタル圧力表示器１０ｊの各表示部１１，１２が配設されている。各表示部１１，１２は設定操作時に各種設定値を表示したり、冷却用温度制御システムの低圧圧力（測定圧力）を表示したりする。表示部１１には低圧圧力の測定値（ＰＶ）が青色で表示され、表示部１２には設定値（ＳＶ）が青色で表示される。また、操作パネルには操作スイッチ１０ｈのアップダウン操作子１３、機能選択操作子１４、決定操作子１５が配設され、さらに、減圧状態を表示するＬＥＤ表示灯１６ａ、加圧状態を表示するＬＥＤ表示灯１６ｂ、運転状態を表示するＬＥＤ表示灯１７ａ、警報状態を表示するＬＥＤ表示灯１７ｂ、がそれぞれ配設されている。なお、ＬＥＤ表示灯１６ａ，１７ａは青色で点灯し、ＬＥＤ表示灯１６ｂ，１７ｂは赤色で点灯される。
【００２３】
図３はデジタル圧力表示器１０ｊの各ＬＥＤ素子ａを駆動する回路の一例であり、マイコン１０ａからの制御信号がインバータｂを介してスイッチ回路ｃに供給され、基準電圧＋５Ｖの抵抗Ｒによる分圧がＬＥＤ素子ａに印加されて点灯する。この抵抗Ｒの抵抗値は、ＬＥＤ素子ａの色（種類）によって設定される。次表１はＬＥＤ素子ａの種類に対応する表示回路の定数表であり、抵抗Ｒの抵抗値、点灯時の順方向電圧及び点灯時の順方向電流を示している。
【００２４】
【表１】
2006053009.tif 000003
【００２５】
上表からも解るように、赤色と青色の場合には抵抗Ｒの抵抗値は同じであるが緑色の場合には異なっている。したがって、従来のように、ＬＥＤ素子として赤色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子とを用いる場合に比べて、実施例のように青色７セグメントＬＥＤによると抵抗Ｒの抵抗値が赤色ＬＥＤの場合も、青色ＬＥＤの場合も同じ値で良いので、部材の手配が簡素化されるとともに、緑色に比べて視認性も改良され、さらに赤色／緑色と比べて電流値が小さいので著しい省エネ効果がえられる。
【００２６】
図４は実施例の冷却用温度制御システムの構成図である。この実施例では、１台の圧縮機１、１台の凝縮器２に対して、４台の蒸発器４１〜４４とそれに対応する電動式膨脹弁３１〜３４とにより冷凍サイクルが構成されている。電動式膨脹弁駆動部５１〜５４は、後述する制御装置９１〜９４の信号を受けて電動式膨脹弁３１〜３４を開閉操作し、弁開度を制御する弁駆動部である。広義では、電動式膨脹弁３１〜３４に包含されるものである。各蒸発器４１〜４４には、それぞれ制御装置９１〜９４が接続されている。なお、以下、各制御装置９１〜９４には、蒸発器４１〜４４の出口側の温度センサ６１〜６４と入口側の温度センサ７１〜７４が接続されている。また、各制御装置９１〜９４の内の親機としての制御装置９１はパーソナルコンピュータ１００に接続されるとともに、この親機の制御装置９１には庫内温度センサ８が接続されている。蒸発器４１〜４４の出口側には実施形態の圧力スイッチ１０が接続されており、この圧力スイッチ１０と各制御装置９１〜９４は通信端子を介して通信ケーブル２００で接続されている。また、親機の制御装置９１と圧力スイッチ１０の通信端子には終端抵抗Ｒが接続されている。なお、図に破線で示したように、蒸発器４１〜４４の出口側及び入口側の温度センサ６１〜６４，７１〜７４は、親機の制御装置９１だけに接続されてもよい。なお、図において圧力スイッチ１０は、冷凍サイクルの配管中と通信線接続中との２箇所に図示してあるが、この圧力スイッチ１０は同じ位置に設置される１つのものである。
【００２７】
この冷却用温度制御システムでは、各制御装置９１〜９４は蒸発器出口の蒸発圧力に基づいて電動式膨脹弁３１〜３４の弁開度を制御する。このため、圧力スイッチ１０において、操作スイッチ１０ｈから、冷凍サイクルにおけるＭＯＰ設定値、低圧カット設定値を入力設定され、これらの設定値はＥＥＰＲＯＭ１０ｄに記憶される。そして、圧力スイッチ１０からこれらの設定値と、検出圧力データが制御装置９１〜９４に送信され、制御装置９１〜９４で、これらの設定値と検出圧力データに基づいて各制御装置９１〜９４に対応する電動式膨脹弁３１〜３４の開度が制御される。このとき、各制御装置９１〜９４は、検出圧力データによる検出圧力が、ＭＯＰ設定値＞検出圧力＞低圧カット設定値となるように弁開度を制御する。
【００２８】
ここで、ＭＯＰ設定値及び低圧カット設定値を入力設定する場合、図２に示した操作パネルで、機能選択操作子１４を操作してＭＯＰ設定値、または低圧カット設定値の各設定モードを選択する。そして、アップダウン操作子１３を操作して、ＭＯＰ設定値、または低圧カット設定値を入力し、決定操作子１５を操作することで設定が完了し、この設定された各設定値はＥＥＰＲＯＭ１０ｄに記憶される。
【００２９】
図５(A) は圧力スイッチ１０から親機の制御装置９１に対する送信データを示す図であり、検出圧力、ＭＯＰ設定値、低圧カット設定値がそれぞれテキストデータとして送信される。図５(B) は親機の制御装置９１から子機の制御装置９２〜９４に対する送信データを示す図であり、上記同様な検出圧力、ＭＯＰ設定値、低圧カット設定値の他に、庫内温度、弁開度のデータもテキストデータとして送信される。なお、これらのデータは、テキストスタート、テキストエンド、チェックサム等のデータとともに送受信される。このように、圧力スイッチ１０はデータをデジタルデータとして通信により出力するので、圧力データの送信時に誤信号がなく複数台の制御装置に共通に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による実施形態の圧力スイッチのブロック図である。
【図２】同圧力スイッチの正面図である。
【図３】実施形態におけるデジタル圧力表示器の各ＬＥＤ素子を駆動する回路の一例である。
【図４】実施形態における冷却用温度制御システムの構成図である。
【図５】実施形態における送受信データを示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０        圧力スイッチ
１０ａ      マイコン
１０ｅ      通信インタフェース
１０ｇ      圧力センサ
１０ｈ      操作スイッチ
１０ｊ      デジタル圧力表示器
１１，１２  表示部
１３        アップダウン操作子
１４        機能選択操作子
１５        決定操作子
９１〜９４  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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