(57)【要約】【課題】冷凍起用電子膨張弁の制御装置は、１つの電子膨張弁で、広範囲な温度域帯の環境を実現する。【解決手段】制御装置３２は、室内温度Ｔを検出する室内温度検出部２８と、電子膨張弁２０の複数の動作パターンを記憶する記憶部３４と、室内温度Ｔに基づいて複数の動作パターンから１つの動作パターンを選定する動作パターン選定部３６と、動作パターン選定部３６により選定された動作パターンに基づいて電子膨張弁２０を制御する電子膨張弁制御部３８とを有する。室内温度Ｔに応じて選定された適切な動作パターンで電子膨張弁２０を制御することで、電子膨張弁２０が１個であっても、広範囲な温度域帯の環境を実現することができる【選択図】図１
2011257040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機の冷媒回路に用いられる電子膨張弁を制御する冷凍機用電子制御弁の制御装置において、
室内の温度を検出する室内温度検出部と、
電子膨張弁の複数の動作パターンを記憶する記憶部と、
室内温度検出部により検出された室内温度に基づいて複数の動作パターンから１つの動作パターンを選定する動作パターン選定部と、
動作パターン選定部により選定された動作パターンに基づいて電子膨張弁を制御する電子膨張弁制御部と、
を有することを特徴とする冷凍機用電子制御弁の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍機用電子制御弁の制御装置において、
冷媒回路に配置される冷却器の出口側の冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出部を有し、
電子膨張弁制御部は、さらに、室内温度検出部により検出された室内温度と、蒸発温度検出部により検出された蒸発温度と、設定温度とに基づいて電子膨張弁を制御する、
ことを特徴とする冷凍機用電子制御弁の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷凍機用電子制御弁の制御装置において、
動作パターンは、電子膨張弁が処理可能な最大冷凍能力に基づくものである、
ことを特徴とする冷凍機用電子制御弁の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷凍機用電子制御弁の制御装置において、
記憶部は、１つの動作パターンとして冷凍能力と膨張弁開度とを対応付けたテーブルを記憶する、
ことを特徴とする冷凍機用電子制御弁の制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の制御装置を有する冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機、およびこの冷凍機の冷媒回路に用いられる電子膨張弁を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷媒回路を有し、この回路で冷媒を循環させて、対象空間を冷却する冷凍機が知られている。この冷凍機は、低温域（例えば−３０℃）から高温域（例えば５０℃）までの広範囲な温度域帯の環境を実現させる環境試験室に用いられる例がある。
【０００３】
従来の環境試験室に用いられる冷凍機の構成について図５を用いて説明する。冷凍機１１０は、冷媒が循環する冷媒回路１１２を有する。冷媒回路１１２には、圧縮機１１４と凝縮器１１６と、電磁弁１１８と、電子膨張弁１２０と、冷却器１２２と、アキュムレータ１２４とが順に並んで配置される。
【０００４】
圧縮機１１４は、流入する低圧の気体冷媒を圧縮して高圧の気体冷媒にする。凝縮器１１６は、圧縮機１１４により高圧状態にされた気体冷媒から熱を奪って液化させる。電磁弁１１８は、圧縮機１１４に連動して動作する弁であり、圧縮機１１４が運転すると開弁し、圧縮機１１４が停止すると閉弁する。
【０００５】
電子膨張弁１２０は、凝縮器１１６からの高圧の液体冷媒を膨張させて低圧の液体冷媒にする。冷却器１２２は、電子膨張弁１２０により低圧状態にされた液体冷媒を気化させる。この気化の際の吸熱作用により、周囲の空気を冷却する。冷却器１２２に設けられる送風機１２６が、この冷却された空気を環境試験室に送り出す。
【０００６】
アキュムレータ１２４は、冷却器１２２で気化しなかった液体冷媒を貯める容器である。アキュムレータ１２４は、気体冷媒に混合する液体冷媒を除去して貯めることで、圧縮機１１４への液体冷媒の流入を防ぎ、圧縮機１１４の故障を防止する。
【０００７】
このように構成される冷凍機１１０においては、冷媒回路１１２を循環する冷媒が、冷却器１２２で環境試験室内の熱を奪い、その熱を凝縮器１１６で、例えば外部に放熱することで、環境試験室内の冷却を行なうことができる。
【０００８】
一般的に、電子膨張弁は、処理可能な最大冷凍能力が予め設定されている。そして、電子膨張弁は、必要とされる冷凍能力が最大冷凍能力から徐々に小さくなるにつれて、弁開度が１００％から徐々に小さくなるように制御される。このような電子膨張弁においては、通常、必要とされる冷凍能力が、設定される最大冷凍能力に対して十分に小さい冷凍能力である場合、制御の精度が低下してしまうという問題がある。一方、必要とされる冷凍能力が、設定される最大冷凍能力より大きい場合には、冷却に時間がかかる、または過負荷により冷凍機１１０が故障してしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、環境試験室のような広範囲な温度域帯の環境の実現が必要な空間に用いられる冷凍機１１０においては、図５に示されるように、最大冷凍能力が異なる、例えば２つの電子膨張弁１２０が冷媒回路１１２に並列に配置されている。そして、必要とされる冷凍能力または室内温度に応じて２つの電子膨張弁１２０を切り替えることで、電子膨張弁１２０の制御精度の低下を防止する、あるいは冷凍機１１０の故障を防止している。
【００１０】
下記引用文献１には、冷凍庫を冷却する冷凍装置の冷媒回路に設けられた電子膨張弁を制御する装置が記載されている。この制御装置においては、圧縮機の吸入側の吸入圧力と冷凍庫温度とを対応付けた最適吸入圧力線が予め設定されている。そして、制御装置は、この最適吸入圧力線と、冷凍庫内の設定温度と、冷凍庫内の実際の温度とに基づいて最適吸入圧力を算出し、この算出された吸入圧力と、実際の吸入圧力とを比較して電子膨張弁の開閉動作を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２７２８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の冷凍機１１０においては、冷媒回路１１２に最大冷凍能力が異なる電子膨張弁１２０を並列配置し、これらの電子膨張弁１２０を環境試験室の負荷に応じて切り替えることで、広範囲な温度域帯の環境を正確に実現させている。
【００１３】
しがしながら、電子膨張弁１２０の切り替えは手動により行なわれるので、切り替え時に制御ムラが生じるとともに、手間がかかるという問題がある。この切り替えを自動制御で行なうことも考えられるが、構造が複雑になり開発及び導入コストもかかってしまう。
【００１４】
本発明の目的は、冷凍機の冷媒回路に電子膨張弁を１個のみ配置するという簡易な構造で、広範囲な温度域帯の環境の実現に対応可能な冷凍機およびこの冷凍起用電子膨張弁の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、冷凍機の冷媒回路に用いられる電子膨張弁を制御する冷凍機用電子制御弁の制御装置において、室内の温度を検出する室内温度検出部と、電子膨張弁の複数の動作パターンを記憶する記憶部と、室内温度検出部により検出された室内温度に基づいて複数の動作パターンから１つの動作パターンを選定する動作パターン選定部と、動作パターン選定部により選定された動作パターンに基づいて電子膨張弁を制御する電子膨張弁制御部と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、冷媒回路に配置される冷却器の出口側の冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度検出部を有し、電子膨張弁制御部は、さらに、室内温度検出部により検出された室内温度と、蒸発温度検出部により検出された蒸発温度と、設定温度とに基づいて電子膨張弁を制御することができる。
【００１７】
また、動作パターンは、電子膨張弁が処理可能な最大冷凍能力に基づくものであることが好適である。
【００１８】
また、記憶部は、１つの動作パターンとして冷凍能力と膨張弁開度とを対応付けたテーブルを記憶することができる。
【００１９】
また、冷凍機は制御装置を有することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の冷凍機およびこの冷凍起用電子膨張弁の制御装置は、冷凍機の冷媒回路に電子膨張弁を１個のみ配置するという簡易な構造で、広範囲な温度域帯の環境を室内に実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る冷凍機およびこの冷凍機用電子膨張弁の制御装置の構成を示す図である。
【図２】電子膨張弁の動作パターンの一例を示す表である。
【図３】室内温度と電子膨張弁の冷凍能力との関係の一例を示す図である。
【図４】冷凍機用電子膨張弁の制御装置の制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】従来の冷凍機用電子膨張弁の制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る冷凍機およびこの冷凍機用電子膨張弁の制御装置の実施形態について、図を用いて説明する。一例として、環境試験室に使用される冷凍機を挙げ、この冷凍機と、この内部に設けられる電子膨張弁を制御する制御装置について説明する。なお、本発明は、環境試験室に使用される冷凍機に限らず、その他の広範囲な温度域帯の環境を実現する必要がある部屋に対応する冷凍機にも適用することができる。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る冷凍機およびこの冷凍機用電子膨張弁の制御装置の構成を示す図である。冷凍機１０は、冷媒が循環する冷媒回路１２を有する。冷媒回路１２には、圧縮機１４と凝縮器１６と、電磁弁１８と、電子膨張弁２０と、冷却器２２と、アキュムレータ２４とが順に並んで配置される。
【００２４】
圧縮機１４は、吸入する低圧の気体冷媒を圧縮して高圧の気体冷媒にする。凝縮器１６は、圧縮機１４によって高圧状態になった気体冷媒から熱を奪って液化させる。電磁弁１８は、圧縮機１４に連動して動作する弁であり、圧縮機１４が運転すると開弁し、圧縮機１４が停止すると閉弁する。
【００２５】
電子膨張弁２０は、凝縮器１６から供給され流れ込む高圧の液体冷媒を膨張させて低圧の液体冷媒にする。冷却器２２は、電子膨張弁２０の作用により低圧状態になった液体冷媒を気化させる。この気化の際の吸熱作用により、周囲の空気を冷却する。冷却器２２に設けられる送風機２６は、冷却器２２で冷却された空気を環境試験室に送り出す。
【００２６】
アキュムレータ２４は、冷却器２２で気化しなかった液体冷媒を貯める容器である。アキュムレータ２４は、気体冷媒に混合する液体冷媒を除去して貯めることで、圧縮機１４への液体冷媒の流入を防ぎ、圧縮機１４の故障を防止する。
【００２７】
このように構成される冷凍機１０においては、冷媒回路１２の冷媒が、冷却器２２で環境試験室内の熱を奪い、その熱を凝縮器１６で、例えば外部に放熱することで、環境試験室内の冷却を行なうことができる。
【００２８】
また、冷凍機１０は、室内温度検出部２８と蒸発温度検出部３０とを有する。室内温度検出部２８は、室内または冷凍機１０の室内空気の吸込口に配置され、室内の温度である室内温度Ｔを検出する。一方、蒸発温度検出部３０は、冷却回路１２における冷却器２２の出口側に配置され、そこの冷媒の蒸発温度Ｓを検出する。
【００２９】
また、冷凍機１０は、これを制御するコントローラ（図示せず）を有する。このコントローラは、冷凍機１０の状態を示す表示部（例えばディスプレイ）と、冷凍機１０を操作するための操作部（例えばスイッチ、キーボード）とを有する。操作部の操作により、冷凍機１０の運転及び停止の切り替え、運転モード（冷房、除湿または送風）の切り替え、または室内の温度を設定することができる。コントローラは、操作部により設定された設定温度になるように、室内温度検出部２８および蒸発温度検出部３０などの各種センサからの検出結果に基づいて冷凍機１０を制御する。
【００３０】
また、冷凍機１０は、電子膨張弁２０を制御する電子膨張弁の制御装置（以降、単に「制御装置」と記す）３２を有する。この制御装置３２は、コントローラと室内温度検出部２８と蒸発温度検出部３０に接続され、設定温度と室内温度Ｔと蒸発温度Ｓとに基づいて電子膨張弁２０を制御する。なお、制御装置３２は、コントローラに対して別体であっても、コントローラ内に組み込まれていてもよい。
【００３１】
本実施形態の制御装置３２は、電子膨張弁２０の複数の動作パターンを記憶する記憶部３４と、室内温度Ｔに基づいて複数の動作パターンから１つの動作パターンを選定する動作パターン選定部３６と、この選定部３６により選定された動作パターンに基づいて電子膨張弁２０の開閉動作を制御する電子膨張弁制御部３８とを有する。
【００３２】
従来、電子膨張弁を制御する場合、１つ電子膨張弁に対して１つの動作パターンしかなかった。ここで、動作パターンは、処理可能な最大冷凍能力が設定され、その最大冷凍能力以下の冷凍能力の領域と弁開度とを対応付けたもの、例えばタイムテーブルや能力線図であり、必要とされる冷凍能力が大きくなるにつれて弁開度が大きくなる特性を有する。
【００３３】
本実施形態の制御装置３２においては、上述のように、１つの電子膨張弁２０に対して複数の動作パターンが設定される。すなわち、最大冷凍能力が異なる複数の動作パターンが設定される。そして、その中から室内温度Ｔに基づいて選定された最適な動作パターンで電子膨張弁２０が制御される。このように、１つの電子膨張弁２０に対応可能な動作パターンを複数設定し、そこから室内環境に応じて適宜選択することで、１個の電子膨張弁２０のみを有する冷凍機１０であっても、広範囲な温度域帯の環境を実現することができる。
【００３４】
次に、本実施形態の記憶部３４に記憶される、電子膨張弁２０の複数の動作パターンについて、図２を用いて説明する。図２は、電子膨張弁２０の動作パターンの一例を示す表である。
【００３５】
図２は、一例として５つの動作パターンを示す。各パターンは、室内温度Ｔの範囲が上昇するにつれて、処理可能な最大冷凍能力が増大するように設定されている。この図に示される数値は一例であり、本発明はこれらの数値に限定されない。なお、図２の動作パターンをグラフで表すと図３のようになる。図３は、室内温度Ｔと電子膨張弁の冷凍能力との関係の一例を示す図である。図３に示されるように、各動作パターンにおいては、室内温度Ｔが上がるにつれて冷房能力が増大し、室内温度Ｔの上限値のとき最大冷凍能力になる特性を有する。このように、室内温度Ｔの温度域帯に応じて動作パターンを複数設定することにより、必要とされる冷房能力が小さい領域においては、より精度の高い制御が可能になるとともに、必要とされる冷房能力が高い領域においては、冷房時間の短縮と、冷凍機１０の故障を防止することができる。
【００３６】
動作パターン選定部３６は、室内温度Ｔに基づいて複数の動作パターンから１つの動作パターンを選定する。例えば室内温度Ｔが１０℃の場合、動作パターン選定部３６は、図２の表からパターン４を選定することになる。
【００３７】
そして、電子膨張弁制御部３８は、上述のように、選定された動作パターンに基づいて電子膨張弁２０の開閉動作を制御する。具体的には、電子膨張弁制御部３８は、室内温度Ｔから必要な冷凍能力を算出し、この必要な冷凍能力と、選定された動作パターンとから弁開度を決定し、その制御指令を電子膨張弁２０に出力する。なお、必要な冷凍能力の算出には、室内温度Ｔの他に、蒸発温度Ｓと設定温度とを用いることもできる。
【００３８】
次に、制御装置３２の制御動作の一例について、図４を用いて説明する。図４は、制御装置３２の制御動作の一例を示すフローチャートである。なお、この制御動作は、冷凍機１０が運転している場合、所定時間ごとに繰り返し行なうものとする。
【００３９】
まず、ステップＳ１０１において、室内温度検出部２８により室内温度Ｔが検出され、蒸発温度検出部３０により蒸発温度Ｓが検出される。そして、ステップＳ１０２において、動作パターン選定部３６により、室内温度Ｔに基づいて動作パターンが選定される。
【００４０】
そして、ステップＳ１０３において、電子膨張弁制御部３８により、選定された動作パターンと、室内温度Ｔと、蒸発温度Ｓと、設定温度とに基づいて電子膨張弁２０の開閉動作が制御され、この制御動作が終了する。
【符号の説明】
【００４１】
１０，１１０  冷凍機、１２，１１２  冷媒回路、１４，１１４  圧縮機、１６，１１６  凝縮器、２０，１２０  電子膨張弁、２２，１２２  冷却器、２８  室内温度検出部、３０  蒸発温度検出部、３２  制御装置、３４  記憶部、３６  動作パターン選定部、３８  電子膨張弁制御部。
【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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