(57)【要約】【課題】  単独で、電動膨張弁の異常を判定することにより、迅速な対応を図ることを可能とし、冷却器の冷却不良などの致命的な状態を未然に回避することができる冷却装置の制御装置を提供する。【解決手段】  冷却装置１において、電動膨張弁４を制御する制御装置３０と、冷却器６における冷媒の過熱度を検出する手段としての温度センサ１０、１１と、冷却器６の蒸発温度を検出する蒸発温度センサ１２とを備え、制御装置３０は、検出された冷媒の過熱度に基づき、電動膨張弁４の弁開度を制御すると共に、制御装置３０が把握している電動膨張弁４の弁開度と、蒸発温度センサ１２が検出する冷媒の蒸発温度及び／又は検出された過熱度とに基づいて電動膨張弁４の異常を判定し、異常が所定の運転可能範囲内である場合には運転を継続すると共に、異常の情報を保持する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、電動膨張弁及び冷却器を順次環状に配管接続して成る冷却装置において、
前記電動膨張弁を制御する制御手段と、前記冷却器における冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と、前記冷却器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記過熱度検出手段が検出する前記冷却器における冷媒の過熱度に基づき、前記電動膨張弁の弁開度を制御すると共に、
当該制御手段が把握している前記電動膨張弁の弁開度と、前記蒸発温度検出手段が検出する前記冷却器における冷媒の蒸発温度及び／又は前記過熱度検出手段が検出する前記冷却器における冷媒の過熱度とに基づいて前記電動膨張弁の異常を判定し、当該異常が所定の運転可能範囲内である場合には運転を継続すると共に、当該異常の情報を保持することを特徴とする冷却装置の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、現在把握している前記電動膨張弁の弁開度から想定される前記蒸発温度及び／又は過熱度が、前記蒸発温度検出手段が検出する前記冷却器における冷媒の蒸発温度及び／又は前記過熱度検出手段が検出する前記冷却器における冷媒の過熱度から所定値以上離れている場合に、前記電動膨張弁の異常と判定することを特徴とする請求項１の冷却装置の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は所定の表示手段を備え、当該表示手段に前記異常の情報を表示することを特徴とする請求項１又は請求項２の冷却装置の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記異常の情報を外部に出力することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の冷却装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温ショーケースや低温貯蔵庫などに設置される冷却装置、特に、電動膨張弁の制御を行う制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より例えば低温ショーケースに採用される冷却装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置及び冷却器等を配管により順次環状に接続して所定の冷媒回路を形成すると共に、この冷媒回路内には所定量の冷媒が封入されて構成されている。そして、圧縮機が運転されると、冷媒は圧縮されて高温高圧のガス状態となり、凝縮器に流入する。凝縮器において冷媒は放熱し、凝縮液化した後、減圧装置にて減圧され、冷却器に供給される。冷却器内においては減圧された後の液冷媒が蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮するものである。
【０００３】
ここで、冷却器による冷却作用を精密に制御するため、減圧装置として電動膨張弁が用いられている（特許文献１参照）。通常、この電動膨張弁は、冷媒回路を循環する冷媒の流量を制御して、凝縮後の冷媒を減圧させるものであり、冷却負荷に応じて弁開度が調整される。
【０００４】
このような電動膨張弁は、制御装置から出力される駆動電圧のパルス数に応じて、電動膨張弁に内蔵のステッピングモータを任意の角度だけ回転させ、この回転量を弁体の弁座に対する進退移動量に変換することにより、弁開度が調整される。
【特許文献１】特許第２５３８４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の冷却装置の制御装置は、冷却器の冷媒入口温度や冷媒出口温度又は、圧縮機の吐出温度や吸込温度などに基づき、総じて電動膨張弁や圧縮機又は制御装置自体の異常検出を行っていた。そのため、電動膨張弁に異常が生じた場合、直接、当該電動膨張弁の異常を個別に検出することが不可能であった。特に、ステッピングモータにより開度の調整を行う電動膨張弁は、弁駆動部の動作状態を電気的に直接把握することは困難であり、当該電動膨張弁本体に異常が生じた場合、検出が困難であった。そのため、冷却装置において主要な役割を果たす電動膨張弁の異常に迅速に対応することは、重大な課題である。
【０００６】
また、従来の冷却装置の制御装置では、電動膨張弁や圧縮機又は制御装置自体に異常が検出された場合には、冷却装置の運転を停止していたため、当該冷却装置による被冷却空間を継続して冷却することができないこととなり、不都合が生じていた。
【０００７】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、単独で、電動膨張弁の異常を判定することにより、迅速な対応を図ることを可能とし、冷却器の冷却不良などの致命的な状態を未然に回避することができる冷却装置の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の冷却装置の制御装置は、圧縮機、凝縮器、電動膨張弁及び冷却器を順次環状に配管接続して成る冷却装置において、電動膨張弁を制御する制御手段と、冷却器における冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と、冷却器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段とを備え、制御手段は、過熱度検出手段が検出する冷却器における冷媒の過熱度に基づき、電動膨張弁の弁開度を制御すると共に、当該制御手段が把握している電動膨張弁の弁開度と、蒸発温度検出手段が検出する冷却器における冷媒の蒸発温度及び／又は過熱度検出手段が検出する冷却器における冷媒の過熱度とに基づいて電動膨張弁の異常を判定し、当該異常が所定の運転可能範囲内である場合には運転を継続すると共に、当該異常の情報を保持することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、上記において制御手段は、現在把握している電動膨張弁の弁開度から想定される蒸発温度及び／又は過熱度が、蒸発温度検出手段が検出する冷却器における冷媒の蒸発温度及び／又は過熱度検出手段が検出する冷却器における冷媒の過熱度から所定値以上離れている場合に、電動膨張弁の異常と判定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、上記各発明において、制御手段は所定の表示手段を備え、当該表示手段に異常の情報を表示することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、上記各発明において、制御手段は、異常の情報を外部に出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧縮機、凝縮器、電動膨張弁及び冷却器を順次環状に配管接続して成る冷却装置において、電動膨張弁を制御する制御手段と、冷却器における冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段と、冷却器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出手段とを備え、制御手段は、過熱度検出手段が検出する冷却器における冷媒の過熱度に基づき、電動膨張弁の弁開度を制御すると共に、当該制御手段が把握している電動膨張弁の弁開度と、蒸発温度検出手段が検出する冷却器における冷媒の蒸発温度及び／又は過熱度検出手段が検出する冷却器における冷媒の過熱度とに基づいて電動膨張弁の異常を判定することにより、冷却器の冷却不良などの致命的な状態となる前に、容易に電動膨張弁の異常を把握することが可能となる。
【００１３】
特に、請求項２の発明の如く、制御手段は、現在把握している電動膨張弁の弁開度から想定される蒸発温度及び／又は過熱度が、蒸発温度検出手段が検出する冷却器における冷媒の蒸発温度及び／又は過熱度検出手段が検出する冷却器における冷媒の過熱度から所定値以上離れている場合に電動膨張弁の異常の判定を行うことにより、より確実に、電動膨張弁の異常を把握することが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、上述した如き電動膨張弁の異常が所定の運転可能範囲内である場合には、冷却装置の運転を継続すると共に、当該異常の情報を保持することにより、電動膨張弁の異常を把握しながらも、運転可能な範囲である場合には、継続して運転を行うことで、電動膨張弁の異常の程度に応じた冷却装置の運転が可能となる。
【００１５】
そのため、電動膨張弁が運転可能な範囲である軽微な異常が発生した場合には、運転を停止しないで対応することが可能となる。また、制御手段は、当該異常の情報を保持しているため、次回のメンテナンス時に、作業者が当該異常の情報を把握することが可能となり、迅速に電動膨張弁の異常に対応することが可能となる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、上記各発明において、制御手段は、所定の表示手段を備え、当該表示手段に異常の情報を表示することにより、容易に当該異常の情報を把握することが可能となり、迅速に電動膨張弁の異常に対応することが可能となる。
を特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明によれば、上記各発明において、制御手段は、異常の情報を外部に出力することにより、電動膨張弁の異常を作業者に迅速に報知することができる。これにより、より一層迅速に、電動膨張弁の異常に対応することが可能となり、冷却器の冷却不良などの致命的な状態を未然に回避することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した実施例の冷却装置１の冷媒回路図、図２は図１の冷却装置１における電動膨張弁４の概略断面図、図３は冷却装置１の制御装置３０の電気回路図、図４は電動膨張弁４の電気回路図を示している。
【００１９】
本実施例の冷却装置１は、例えば低温ショーケースに採用されるものであり、圧縮機２と、凝縮器３と、電動膨張弁４と、液管電磁弁５と、冷却器６とを配管７により順次環状に接続して冷媒回路が形成されると共に、回路内には所定量の冷媒が封入されている。また、凝縮器３の近傍には、凝縮器用送風機８が設置されており、冷却器６の近傍には、冷却器用送風機９が設置されている。
【００２０】
また、冷却器６の冷媒入口側及び冷媒出口側にはそれぞれの冷媒温度を検出するための冷媒入口側温度センサ１０及び冷媒出口側温度センサ１１（なお、これら冷媒入口側温度センサ１０及び冷媒出口側温度センサ１１は過熱度検出手段を構成する。）が設けられていると共に、当該冷却器６における冷媒の蒸発温度を検出するための蒸発温度センサ１２が設けられているものとする。
【００２１】
電動膨張弁４は、冷却装置１を構成する冷媒回路内を流れる冷媒の流量を制御して、凝縮後の冷媒を減圧させるものであり、冷却負荷に応じて弁開度が調整される。ここで、図２を参照して電動膨張弁４の構成について説明する。電動膨張弁４は、弁駆動部を構成するステッピングモータ１５の駆動力（即ち、駆動トルク）により弁体１６が軸方向に直線移動されて、弁開度を調整するものであり、図３に示す如き汎用のマイクロコンピュータにより構成される制御装置３０により制御される。
【００２２】
図２に示すように電動膨張弁４は、本体１７、弁体１６、弁座１８及びステッピングモータ１５を備えて構成される。本体１７には、入口継手１９と出口継手２０に連通する流路２１が形成されると共に、当該流路２１において弁体１６の先端部を臨む位置に弁座１８が突設される。弁体１６の基端部は弁座１８に対向して位置し、この弁体１６の先端部に雄ネジ部２２が固着される。これら雄ネジ部２２と弁体１６との少なくとも一方は、本体１７に対し軸方向に移動可能で、軸周りに回転不能に構成される。また、ステッピングモータ１５は、コイル２５を備えたステータ２６と、ロータ２７とを備えて構成される。ロータ２７の内周に、雄ネジ部２２に螺合する雌ネジ部２３が固着される。
【００２３】
このステッピングモータ１５におけるステータ２６のコイル２５へ、制御装置３０から後述する如く駆動電圧のパルスが出力されると、このパルス数に応じて、ロータ２７が任意の角度だけ回転して駆動し、この回転量が雌ネジ部２３及び雄ネジ部２２の作用で、弁体１６の進退移動量に変換される。これにより、弁体１６の先端部が弁座１８に対し進退移動して、電動膨張弁４の弁開度が調整される。
【００２４】
制御装置３０には、図４に示す如くパルス発生回路３２及び駆動回路３３を介して電動膨張弁４が接続されている。制御装置３０は、ステッピングモータ１５の回転方向及び速度等を制御する。また、パルス発生回路３２は、制御装置３０からの信号に基づく駆動電圧のパルスを発生させ、このパルスをステータ２６における例えば４つのコイル２５へ、順序良く配分して出力する。また、駆動回路３３は、駆動電圧のパルスを増幅、例えば５Ｖから１２Ｖへ増幅して各コイル２５へ出力する。
【００２５】
また、制御装置３０には、図３に示すように入力側には、冷却器６の冷媒入口側温度を検出する冷媒入口側温度センサ１０と、冷却器６の冷媒出口側温度を検出する冷媒出口側温度センサ１１と、冷却器６における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサ１２が接続されている。この出力側には、前記電動膨張弁４以外にも、液管電磁弁５と、表示部３５と、外部に設けられた集中管理手段及び図示しないブザー又は警報ランプなどが接続されている。表示部３５は、電動膨張弁４の異常の情報を表示するものである。また、この制御装置３０の入力側には、図示しないコントロールパネルが接続されていると共に、出力側には、図３には図示しないが圧縮機２、凝縮器用送風機８や冷却器用送風機９等も接続されているものとする。
【００２６】
以上の構成により、前記コントロールパネルを操作することで、冷却装置１の運転が開始されると、制御装置３０は、冷媒入口側温度センサ１０及び冷媒出口側温度センサ１１の出力又は、該冷却装置１により冷却される被冷却空間に設けられる図示しない温度センサの出力に基づき、圧縮機２及び凝縮器用送風機８、冷却器用送風機９を運転制御する。また、制御装置３０は、常時、前記液管電磁弁５を開放する。
【００２７】
そして、制御装置３０は、冷却器６の冷媒の入口側及び出口側に設けられた温度センサ１０、１１の出力に基づき当該冷却器６における過熱度を演算し、当該過熱度に基づき電動膨張弁４を制御する。
【００２８】
即ち、過熱度が所定値、例えば１０ｄｅｇよりも高い場合には、制御装置３０は、パルス発生回路３２に電動膨張弁４の開度を上げる信号を発する。当該信号に基づきパルス発生回路３２は、所定の駆動電圧のパルスを発生させ、駆動回路３３にて当該駆動電圧のパルスを増幅させ、電動膨張弁４の各コイル２５に出力する。これにより、ステッピングモータ１５は、当該パルス信号数に応じて正回転させ、当該電動膨張弁４の冷媒流量を増加させる。
【００２９】
他方、過熱度が所定値、例えば１０ｄｅｇよりも低い場合には、制御装置３０は、パルス発生回路３２に電動膨張弁４の開度を下げる信号を発する。当該信号に基づきパルス発生回路３２は、所定の駆動電圧のパルスを発生させ、駆動回路３３にて当該駆動電圧のパルスを増幅させ、電動膨張弁４の各コイル２５に出力する。これにより、ステッピングモータ１５は、当該パルス信号数に応じて逆回転させ、当該電動膨張弁４の冷媒流量を減少させる。
【００３０】
これにより、電動膨張弁４により、冷却器６に供給される冷媒流量は随時制御され、適度な過熱度にて冷却器６において冷媒の蒸発が行われる。そのため、過熱度が所定の値を下回ることにより生じる圧縮機２への液バックを未然に回避することができる。
【００３１】
ここで、制御装置３０は、電動膨張弁４の開度制御を行うに際し、常に、現在の電動膨張弁４の開度を把握し、制御装置３０に設けられた図示しないＲＯＭに記憶している。また、当該電動膨張弁４の開度により予め想定される冷却器６における過熱度をＲＯＭに記憶している。なお、当該電動膨張弁４の開度により想定される過熱度は当該冷却装置１を構成する圧縮機２等の各機器及びこれらの組合せにより異なるものであるため、当該制御装置３０は、正常状態における当該電動膨張弁４の開度により予め想定される冷却器６における過熱度をＲＯＭに記憶しているものとする。
【００３２】
そして、制御装置３０には、随時、冷却器６の冷媒の入口側及び出口側に設けられた温度センサ１０、１１の出力に基づき演算された冷却器６における過熱度が出力され、当該演算された現在の過熱度と、上述した如きＲＯＭに記憶された電動膨張弁４の開度により予め想定される冷却器６における過熱度との差を算出する。そして、これら想定された過熱度と現在の過熱度との差が所定の異常発生値以上、例えば５ｄｅｇ以上である場合には、電動膨張弁４に異常、例えば、コイル２５の断線や通信線同士のショートなどが発生したものと判定する。
【００３３】
これにより、例えば、冷却器６内における冷媒が完全に蒸発し、過熱度が著しく大きくなるオーバーシュートが発生した場合であっても、当該電動膨張弁４の開度に対し想定される過熱度と、当該過熱度とを比較することで、電動膨張弁４の異常を判定することができる。また、例えば除霜運転を行っている場合など、電動膨張弁４が全閉と制御している際に、当該電動膨張弁４に異常が発生し、冷媒が流通している場合には、当該過熱度により異常を判定することが可能となる。
【００３４】
また、当該過熱度の差が、上記所定の異常発生値、即ち５ｄｅｇ以上であって、継続して運転可能な範囲、例えば、６ｄｅｇ以下である場合には、制御装置３０は、表示部３５に電動膨張弁４の異常の情報を表示すると共に、継続して、冷却装置１の運転を行う。
【００３５】
そのため、異常が発生している状態であっても、冷却器６における冷却作用を少なからず発揮することが可能な場合には、電動膨張弁４に異常が発生していながらも、冷却装置１による冷却運転を続行することが可能となる。
【００３６】
他方、当該過熱度の差が、継続して運転可能な範囲を超えている場合には、制御装置３０は、表示部３５に電動膨張弁４の異常の情報を表示すると共に、冷却装置１の運転を停止する。
【００３７】
そして、制御装置３０は、上記いずれの場合であっても、当該過熱度の差が所定の異常発生値を超えている場合には、表示部３５への異常の情報の表示と共に、ブザー又は警報ランプによる警報を行う。更に、制御装置３０は、外部の集中管理手段などにも、当該電動膨張弁４に異常が発生したことを通報するものとする。
【００３８】
これにより、容易に電動膨張弁４自体の異常を判定することができるようになり、冷却器６の冷却不良などの致命的な状態となる前に、迅速に対応することができるようになる。特に、本実施例では、制御装置３０は、現在把握している電動膨張弁の弁開度から想定される過熱度が、実際に検出された温度に基づき演算して得られた過熱度から所定値以上離れている場合に、電動膨張弁４の異常の判定を行うため、より確実に電動膨張弁４の異常を把握することが可能となる。
【００３９】
また、制御装置３０は、電動膨張弁４の異常が所定の運転可能な範囲である場合には、冷却装置１の運転を継続して行うため、電動膨張弁４の異常の程度に応じた冷却装置１の運転が可能となる。そのため、電動膨張弁４が運転可能な範囲である軽微な異常が発生した場合には、運転を停止しないで対応することが可能となるため、被冷却空間が冷却不能となる不都合を回避することができるようになる。
【００４０】
更に、制御装置３０は、電動膨張弁４に異常が発生している場合には、当該異常の情報を内部に保持しているため、次回のメンテナンス時に、作業者が当該異常の情報を把握することが可能となり、迅速に電動膨張弁４の異常に対応することが可能となる。
【００４１】
また、制御装置３０は、上述した如く当該電動膨張弁４の異常を外部に通報する手段を備えていることから、直接、作業者に電動膨張弁４の異常を報知することが可能となり、より迅速に対応することが可能となる。
【００４２】
なお、本実施例では、制御装置３０は、現在把握している電動膨張弁の弁開度から想定される過熱度が、実際に検出された温度に基づき演算して得られた過熱度から所定値以上離れている場合に、電動膨張弁４の異常の判定を行っているが、これ以外にも冷却器６の蒸発温度に基づき電動膨張弁４の異常の判定を行っても良いものとする。
【００４３】
即ち、制御装置３０は、電動膨張弁４の開度により予め想定される冷却器６における蒸発温度をＲＯＭに記憶している。そして、制御装置３０には、随時、冷却器６の冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサ１２に基づき検出された蒸発温度が出力され、当該検出された現在の蒸発温度と、上述した如きＲＯＭに記憶された電動膨張弁４の開度により予め想定される冷却器６の蒸発温度との差を算出する。そして、これら想定された蒸発温度と現在の蒸発温度との差が所定の異常発生値以上である場合には、電動膨張弁４に異常は発生したものと判定する。
【００４４】
また、この場合においても、当該蒸発温度の差が、上記所定の異常発生値以上であって、継続して運転可能な範囲である場合には、制御装置３０は、表示部３５に電動膨張弁４の異常の情報を表示すると共に、継続して、冷却装置１の運転を行う。
【００４５】
他方、当該蒸発温度の差が、継続して運転可能な範囲を超えている場合には、制御装置３０は、表示部３５に電動膨張弁４の異常の情報を表示すると共に、冷却装置１の運転を停止する。
【００４６】
そして、制御装置３０は、上記いずれの場合であっても、当該蒸発温度の差が所定の異常発生値を超えている場合には、表示部３５への異常の情報の表示と共に、ブザー又は警報ランプによる警報を行う。更に、制御装置３０は、外部の集中管理手段などにも、当該電動膨張弁４に異常が発生したことを通報するものとする。
【００４７】
これによっても、容易に電動膨張弁４自体の異常を判定することができるようになり、冷却器６の冷却不良などの致命的な状態となる前に、迅速に対応することができるようになる。特に、本実施例では、制御装置３０は、現在把握している電動膨張弁の弁開度から想定される蒸発温度が、実際に検出された蒸発温度から所定値以上離れている場合に、電動膨張弁４の異常の判定を行うため、より確実に電動膨張弁４の異常を把握することが可能となる。
【００４８】
また、制御装置３０は、電動膨張弁４の異常が所定の運転可能な範囲である場合には、冷却装置１の運転を継続して行うため、電動膨張弁４の異常の程度に応じた冷却装置１の運転が可能となる。そのため、電動膨張弁４が運転可能な範囲である軽微な異常が発生した場合には、運転を停止しないで対応することが可能となるため、被冷却空間が冷却不能となる不都合を回避することができるようになる。
【００４９】
更に、制御装置３０は、電動膨張弁４に異常が発生している場合には、当該異常の情報を内部に保持しているため、次回のメンテナンス時に、作業者が当該異常の情報を把握することが可能となり、迅速に電動膨張弁４の異常に対応することが可能となる。
【００５０】
また、制御装置３０は、上述した如く当該電動膨張弁４の異常を外部に通報する手段を備えていることから、直接、作業者に電動膨張弁４の異常を報知することが可能となり、より迅速に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を適用した冷却装置の冷媒回路図である。
【図２】図１の冷却装置における電動膨張弁の概略断面図である。
【図３】冷却装置の制御装置の電気回路図である。
【図４】電動膨張弁の電気回路図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    冷却装置
２    圧縮機
３    凝縮器
４    電動膨張弁
５    液管電磁弁
６    冷却器
７    配管
８、９  送風機
１０  冷媒入口側温度センサ
１１  冷媒出口側温度センサ
１２  蒸発温度センサ
１５  ステッピングモータ
１６  弁体
１７  本体
１８  弁座
１９  入口継手
２０  出口継手
２１  流路
２５  コイル
２６  ステータ
２７  ロータ
３０  制御装置
３２  パルス発生回路
３３  駆動回路
３５  表示部
【図１】
2006284074.tif 000003
【図２】
2006284074.tif 000004
【図３】
2006284074.tif 000005
【図４】
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