(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる冷媒が冷凍機に用いられた場合であっても、その冷媒に適した過熱度制御を行うことが可能な冷凍機の制御装置を提供する。【解決手段】制御装置２は、蒸発器６の出口における冷媒の圧力を検出する圧力センサ７から、蒸発器６の出口圧力を取得する圧力取得部と、蒸発器６の出口における冷媒の温度を検出する温度センサ８から、蒸発器６の出口温度を取得する温度取得部と、記録部４に記録された複数の飽和温度テーブルのうちの１つを取得する飽和温度テーブル取得部であって、複数の飽和温度テーブルの各々は、異なる冷媒に対応し、飽和温度テーブルは、対応する冷媒についての各圧力におけるガス側飽和温度を指定する、飽和温度テーブル取得部と、取得された飽和温度テーブル、取得された出口圧力、および取得された出口温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、冷凍機内の電子膨張弁５の膨張弁開度を制御する膨張弁制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる冷媒に応じて冷凍機の制御を行う制御装置であって、
前記冷凍機内の蒸発器の出口における冷媒の圧力を検出する圧力センサから、前記蒸発器の出口圧力を取得する圧力取得部と、
前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度を検出する温度センサから、前記蒸発器の出口温度を取得する温度取得部と、
前記取得された出口圧力に対応する冷媒のガス側飽和温度、および前記取得された出口温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、前記冷凍機内の電子膨張弁の膨張弁開度を制御する膨張弁制御部と
を備える、制御装置。
【請求項２】
前記冷凍機内の記録部に記録された複数の飽和温度テーブルのうちの１つを取得する飽和温度テーブル取得部であって、複数の飽和温度テーブルの各々は、異なる冷媒に対応し、前記飽和温度テーブルは、対応する冷媒についての各圧力におけるガス側飽和温度を指定する、飽和温度テーブル取得部をさらに備え、
前記膨張弁制御部が、前記取得された飽和温度テーブルに基づき、前記取得された出口圧力に対応する前記冷媒のガス側飽和温度を決定する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
特定の冷媒の選択を示す信号を、前記冷凍機の制御インターフェイスから取得する冷媒選択信号取得部をさらに備え、
前記飽和温度テーブル取得部が、前記特定の冷媒の選択を示す信号に基づき、前記特定の冷媒に対応する飽和温度テーブルを前記複数の飽和温度テーブルから選択する、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記記録部が、前記冷凍機の許容圧力の情報を記録し、
前記許容圧力の情報に基づき、前記記録部に記録された複数の飽和温度テーブルに対応する冷媒から、前記冷凍機に適合する冷媒を決定する適合冷媒決定部と、
前記決定された冷媒の情報を、前記冷凍機の制御インターフェイスに提供する適合冷媒情報提供部と
をさらに備える、請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記記録部が、前記冷凍機で使用される潤滑油の情報を記録し、
前記潤滑油の情報に基づき、前記記録部に記録された複数の飽和温度テーブルに対応する冷媒から、前記冷凍機に適合する冷媒を決定する適合冷媒決定部と、
前記決定された冷媒の情報を、前記冷凍機の制御インターフェイスに提供する適合冷媒情報提供部と
をさらに備える、請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
特定の冷媒の選択を示す信号を、前記冷凍機の制御インターフェイスから取得する冷媒選択信号取得部と、
前記特定の冷媒の選択を示す信号が、前記冷凍機に適合する冷媒以外の冷媒の選択を示す場合に、前記冷凍機の制御インターフェイスに警告情報を提供する警告情報提供部と
をさらに備える、請求項４または５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記冷凍機が輸送用冷凍機である、請求項２に記載の制御装置。
【請求項８】
前記膨張弁制御部は、
前記取得された出口温度から前記冷媒のガス側飽和温度を引くことで現在の過熱度を決定し、
前記現在の過熱度を前記所定の過熱度に近づけるように、前記冷凍機内の電子膨張弁の膨張弁開度を制御する、請求項２に記載の制御装置。
【請求項９】
前記複数の飽和温度テーブルに対応する冷媒の少なくとも１つは、温度グライド特性を有する冷媒である、請求項２に記載の制御装置。
【請求項１０】
異なる冷媒に応じて動作する冷凍機であって、
膨張弁開度を自由に変更可能な電子膨張弁と、
前記電子膨張弁によって膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器の出口における冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度を検出する温度センサと、
前記膨張弁開度を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記圧力センサによって検出された前記圧力に対応する冷媒のガス側飽和温度、および前記温度センサによって検出された前記温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、前記電子膨張弁の膨張弁開度を制御するように構成される、冷凍機。
【請求項１１】
異なる冷媒に応じて冷凍機の制御を行う方法であって、
前記冷凍機内の蒸発器の出口における冷媒の圧力を検出する圧力センサから、前記蒸発器の出口圧力を取得するステップと、
前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度を検出する温度センサから、前記蒸発器の出口温度を取得するステップと、
前記取得された出口圧力に対応する冷媒のガス側飽和温度、および前記取得された出口温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、前記冷凍機内の電子膨張弁の膨張弁開度を制御するステップと
を含む、制御方法。
【請求項１２】
冷凍機のコンピュータに、請求項１１に記載の方法を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、冷凍機、制御方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機における冷媒の過熱度制御は、圧縮器の保護と冷凍効率の最大化という観点において重要な技術である。一方で、複数の異なる冷媒に対応する冷凍機を作る場合、各圧力における飽和温度が冷媒毎に異なるため、異なる冷凍機設計が通常必要である。異なる冷媒に対応して過熱度制御を行う技術として、下記特許文献１は、冷媒の特性に適合する電子弁の初期弁開度を冷凍運転開始前に設定することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−０３６６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、蒸気圧縮式冷凍機の冷媒としてはR404Aが広く利用されている。一方で、R404Aの地球温暖化係数(GWP: Global Warming Potential)値は、3922(気候変動に関する政府間パネル第4次評価報告書(IPCC AR4))であり、高い値を有している。低GWP冷媒への切替が急がれる状況あることから、各冷媒メーカよりR404Aに物性が近い低GWP混合冷媒(R448A、R449、およびR452A等)が多数提案されている。このような状況の中で、特定の代替冷媒で動作する冷凍機設計とした場合、採用した代替冷媒が将来に渡って安定供給される保証がなく、最悪の場合、冷媒が入手できずアフターサービスが提供できなくなることが危惧される。
【０００５】
さらに、様々な事情により各国における冷媒の提供状況が異なるため、必要な冷媒を常に入手することができるとは限らない。従って、多国間を移動する輸送用冷凍機では特に、冷媒が漏れる等の諸事情により冷媒交換が必要になった場合に、所望の冷媒を入手できるとは限らないという課題もある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、異なる冷媒が冷凍機に用いられた場合であっても、その冷媒に適した過熱度制御を行うことが可能な冷凍機の制御装置、冷凍機、制御方法、およびプログラムを提供することにある。本発明の実施形態では、記録部が、複数の種類の冷媒に対応する飽和温度テーブルを有しており、冷凍機の制御装置が、記録された複数の飽和温度テーブルから適した１つを選択することで、異なる冷媒への対応を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、異なる冷媒に応じて冷凍機の制御を行う制御装置は、前記冷凍機内の蒸発器の出口における冷媒の圧力を検出する圧力センサから、前記蒸発器の出口圧力を取得する圧力取得部と、前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度を検出する温度センサから、前記蒸発器の出口温度を取得する温度取得部と、前記取得された出口圧力に対応する冷媒のガス側飽和温度、および前記取得された出口温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、前記冷凍機内の電子膨張弁の膨張弁開度を制御する膨張弁制御部とを備える。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、前記第１の態様に係る制御装置は、前記冷凍機内の記録部に記録された複数の飽和温度テーブルのうちの１つを取得する飽和温度テーブル取得部であって、複数の飽和温度テーブルの各々は、異なる冷媒に対応し、前記飽和温度テーブルは、対応する冷媒についての各圧力におけるガス側飽和温度を指定する、飽和温度テーブル取得部をさらに備え、前記膨張弁制御部が、前記取得された飽和温度テーブルに基づき、前記取得された出口圧力に対応する前記冷媒のガス側飽和温度を決定する。
【０００９】
また、本発明の第３の態様によれば、前記第１の態様に係る制御装置は、特定の冷媒の選択を示す信号を、前記冷凍機の制御インターフェイスから取得する冷媒選択信号取得部をさらに備え、前記飽和温度テーブル取得部が、前記特定の冷媒の選択を示す信号に基づき、前記特定の冷媒に対応する飽和温度テーブルを前記複数の飽和温度テーブルから選択する。
【００１０】
また、本発明の第４の態様によれば、前記記録部が、前記冷凍機の許容圧力情報の情報を記録し、前記第１の態様に係る制御装置は、前記許容圧力に基づき、前記記録部に記録された複数の飽和温度テーブルに対応する冷媒から、前記冷凍機に適合する冷媒を決定する適合冷媒決定部と、前記決定された冷媒の情報を、前記冷凍機の制御インターフェイスに提供する適合冷媒情報提供部とをさらに備える。
【００１１】
また、本発明の第５の態様によれば、前記記録部が、前記冷凍機で使用される潤滑油の情報を記録し、前記第１の態様に係る制御装置は、前記潤滑油の情報に基づき、前記記録部に記録された複数の飽和温度テーブルに対応する冷媒から、前記冷凍機に適合する冷媒を決定する適合冷媒決定部と、前記決定された冷媒の情報を、前記冷凍機の制御インターフェイスに提供する適合冷媒情報提供部とをさらに備える。
【００１２】
また、本発明の第６の態様によれば、前記第４または５の態様に係る制御装置は、特定の冷媒の選択を示す信号を、前記冷凍機の制御インターフェイスから取得する冷媒選択信号取得部と、前記特定の冷媒の選択を示す信号が、前記冷凍機に適合する冷媒以外の冷媒の選択を示す場合に、前記冷凍機の制御インターフェイスに警告情報を提供する警告情報提供部とをさらに備える。
【００１３】
また、本発明の第７の態様によれば、前記冷凍機が輸送用冷凍機である。
【００１４】
また、本発明の第８の態様によれば、前記膨張弁制御部は、前記取得された出口温度から前記冷媒のガス側飽和温度を引くことで現在の過熱度を決定し、前記現在の過熱度を前記所定の過熱度に近づけるように、前記冷凍機内の電子膨張弁の膨張弁開度を制御する。
【００１５】
また、本発明の第９の態様によれば、前記複数の飽和温度テーブルに対応する冷媒の少なくとも１つは、温度グライド特性を有する冷媒である。
【００１６】
また、本発明の第１０の態様によれば、異なる冷媒に応じて動作する冷凍機は、膨張弁開度を自由に変更可能な電子膨張弁と、前記電子膨張弁によって膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器の出口における冷媒の圧力を検出する圧力センサと、前記蒸発器の出口における前記冷媒の温度を検出する温度センサとを備え、前記制御部が、前記圧力センサによって検出された前記圧力に対応する冷媒のガス側飽和温度、および前記温度センサによって検出された前記温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、前記電子膨張弁の膨張弁開度を制御するように構成される。
【００１７】
また、本発明の第１１の態様によれば、異なる冷媒に応じて冷凍機の制御を行う方法は、前記冷凍機内の蒸発器の出口における冷媒の圧力を検出する圧力センサから、前記蒸発器の出口圧力を取得するステップと、前記蒸発器の出口における冷媒の温度を検出する温度センサから、前記蒸発器の出口温度を取得するステップと、前記取得された出口圧力に対応する冷媒のガス側飽和温度、および前記取得された出口温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、前記冷凍機内の電子膨張弁の膨張弁開度を制御するステップとを含む。
【００１８】
また、本発明の第１２の態様によれば、プログラムは、冷凍機のコンピュータに、前記第１０の態様に係る方法を実行させる。
【発明の効果】
【００１９】
上述の冷凍機の制御装置、冷凍機、冷凍機の制御方法、およびプログラムによれば、異なる冷媒が冷凍機に用いられた場合であっても、その冷媒に適した過熱度制御を行うことが可能である。従って、地域ごとに冷媒転換時期や方向性が異なる状況においても、機器の設計は同一のまま、使用冷媒を選択することができるので、機器の量産効果によるコスト低減効果を阻害することなく複数冷媒への対応が可能となる。また、将来において、代替冷房の選択と集中が進んだ場合にも、その時点で入手可能な冷媒のドロップイン使用が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る冷凍機の全体構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る制御部の機能構成を示す図である。
【図３】p-h線図における冷媒R404Aの相変化を示す図である。
【図４】p-h線図における冷媒R452Aの相変化を示す図である。
【図５】第１の実施形態に係る冷凍機の記録部に記録される飽和温度テーブルの例を示す図である。
【図６】第１の実施形態に係る制御部の処理フローを示す図である。
【図７】第２の実施形態に係る制御部の機能構成を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る制御部の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る冷凍機について、図１〜図６を参照しながら説明をする。
【００２２】
（冷凍機の構成）
図１は、第１の実施形態に係る冷凍機の構成を示す図である。
第１の実施形態に係る冷凍機１は、トラック、列車、および航空機等に搭載される輸送用冷凍機として利用されることが想定される。一方で、他の実施形態では、冷凍機１は上記のような使用態様に限定されず、一般的な冷凍機として利用されてよい。
【００２３】
第１の実施形態に係る冷凍機１は、制御部２と、制御インターフェイス３と、記録部４、電子膨張弁５と、蒸発器６と、圧力センサ７と、温度センサ８と、圧縮器９と、凝縮器１０とを有してなる。図１が示すように、電子膨張弁５、蒸発器６、圧縮器９、および凝縮器１０は、冷媒が通過する配管により順次環状に接続され、冷凍サイクルを構成する。
【００２４】
制御部２は、異なる冷媒に対応する複数の飽和温度テーブルのうちの１つを記録部４から取得し、取得した飽和温度テーブルに基づき所定の過熱度を得られるように、冷凍機内の電子膨張弁の膨張弁開度を制御する。なお、制御部２の機能構成については、以下で図２を参照しながらより詳細に説明する。
【００２５】
制御インターフェイス３は、操作者が冷凍機の設定を行うための手段であり、操作者に冷媒を選択するための手段を提供する。制御インターフェイス３は、制御部２に操作者の意図を伝えるための任意のユーザインターフェイスで実施されてよい。例えば制御インターフェイス３は、基板上のディップスイッチ等の物理的なスイッチとして、またはタッチディスプレイ上に設けられたタッチセンサとして実施されることが考えられる。操作者は、制御インターフェイス３において、利用可能な冷媒のいずれかを選択することができる。制御部２は、操作者の冷媒選択に応答して、記録部４に記録された複数の飽和温度テーブルから、選択された冷媒に対応する飽和温度テーブルを取得する。
【００２６】
記録部４は、異なる冷媒に対応する複数の飽和温度テーブルを記録する。飽和温度テーブルとは、各圧力に対する冷媒のガス側飽和温度を表したものである。制御部２は、記録部４に記録される複数の飽和温度テーブルから１つを取得し、取得した飽和温度テーブルに基づき過熱度制御を行う。なお、飽和温度テーブルの詳細については、図２〜７を参照しながら以下でより詳細に説明を行う。
【００２７】
電子膨張弁５は凝縮器１０と蒸発器６との間に接続され、凝縮器１０から高圧の液冷媒が流入する。電子膨張弁５は、その弁の開度に応じて通過させる冷媒の流量等を調整することで、通過後の冷媒の圧力を調節し、低圧となった気液混合冷媒を蒸発器６に流出する。電子膨張弁５の開度は、動的に調整可能であり、制御部２によって制御される。
【００２８】
蒸発器６は、電子膨張弁５と圧縮器９との間に接続され、電子膨張弁５から低圧の冷媒が入流する。蒸発器６は、電子膨張弁によって膨張した冷媒を蒸発させる機能を有する。従って、蒸発器６では、液相および気相の混合状態であった冷媒が全て気化することで、冷媒の吸熱により空気との熱交換が行われ、結果として冷凍機が設置される庫内の空気が冷却される。冷凍効率および圧縮器保護の観点から、蒸発器６の出口では、液相および気相が混合した冷媒から完全に気化した冷媒となることが望ましい。従って、冷媒が完全に気化した状態で排出されることを確実にするために、蒸発器６では冷媒をガス側飽和温度よりも高い温度の過熱蒸気にしてから圧縮器９側に排出する。このガス側飽和温度に対する過熱蒸気の上昇温度のことを一般に「過熱度」と呼ぶ。
【００２９】
圧力センサ７は、蒸発器６から圧縮器９に伸びる配管等に設けられてよく、蒸発器６の出口における冷媒の圧力（以下、「出口圧力」と呼ぶ）を検出する。圧力センサ７は、検出した圧力を制御部２に出力し、制御部２は、圧力センサ７によって検出された圧力を過熱度の算出に利用する。
また、温度センサ８は、同様に蒸発器６から圧縮器９に伸びる配管等に設けられてよく、蒸発器６の出口における冷媒の温度（以下、「出口温度」と呼ぶ）を検出する。温度センサ８は、検出した圧力を制御部２に出力し、制御部２は、温度センサ８によって検出された温度を圧力に加えて過熱度の算出に利用する。
【００３０】
圧縮器９は、蒸発器６と凝縮器１０との間に接続され、蒸発器６から低圧のガス冷媒が流入する。圧縮器９は、流入した冷媒を圧縮することにより、高圧のガス冷媒にして、凝縮器１０に流出する。
凝縮器１０は、圧縮器９と電子膨張弁５との間に接続され、圧縮器９から高圧のガス冷媒が流入する。凝縮器１０は、高圧のガス冷媒から熱を放出させて、高圧の液冷媒として電子膨張弁５に流出する。
【００３１】
冷凍機１は、上記の冷凍サイクルを通じて、例えばトラック、列車、および航空機等に搭載される冷凍庫内を冷却する。第１の実施形態に係る冷凍機１では、記録部４が異なる冷媒に対応する複数の飽和温度テーブルを記録し、制御部２がその中から適切な１つを取得して、異なる冷媒に対して適切な過熱度制御を行うことが可能である。以下では、制御部２のより詳細な機能構成を説明する。
【００３２】
（制御部の機能構成）
図２は、第１の実施形態に係る制御部２の機能構成を示す図である。
図２に示すように、制御部２は、圧力取得部２１、温度取得部２２、飽和温度テーブル取得部２３、膨張弁制御部２４、および冷媒選択信号取得部２５を備える。制御部２は、冷凍機１全体の制御を司るプロセッサ（マイコン）であって、予め用意されたプログラムに従って動作するものである。また、制御部２は、記録部４、電子膨張弁５、圧力センサ７、および温度センサ８に電気的に結合される。
【００３３】
また、図２に示すように、記録部４は、複数の冷媒に対応する飽和温度テーブルを記録している。上記の通り、飽和温度テーブルとは、冷媒の各圧力に対するガス側飽和温度を表したものである。一般に異なる冷媒は、各圧力に対して異なるガス側飽和温度を有している。例えば、冷媒R404AおよびR452Aのp-h線図（モリエル線図）における相変化の境界が、図３および４に示される。飽和温度テーブルは、グラフにおける圧力とガス側飽和温度との関係を表として表現したものである。
【００３４】
さらに、図３には、p-h線図上における冷凍機の冷凍サイクルが点線として示されている。この冷凍サイクルにおける逆台形の底辺部分は、蒸発器における冷媒の状態変化を示している。冷媒は、電子膨張弁５を通過すると、低圧・低温の状態で蒸発器に流入する。蒸発器では、実質的な等圧条件下で、冷媒が液相および気相の混合状態から気相に変化をする。一方で、上記の通り冷媒の完全な気化を確実にするために、冷媒に対して、ガス側飽和温度よりも過熱度の分だけ加熱を行い、圧縮器９側に排出する。図３においては、(1)の矢印が蒸発器出口の状態を示し、(2)の矢印がガス側飽和温度における状態を示している。本発明においては、過熱度は、蒸発器出口温度からガス側飽和温度を引いた値として算出される。
【００３５】
飽和温度テーブルは、例えば図５のような表として記録部４に記録される。図５は、例示として、３つの冷媒についての飽和温度テーブルを示しているが、任意の数の冷媒に対する飽和温度テーブルが記録部４に記録されてよい。例えば、冷媒Ａについての飽和温度テーブルは、各圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に対して、冷媒のガス側飽和温度（ＴＡ１，ＴＡ２，ＴＡ３）が関連付けられてなる。また、冷媒Ｂについての飽和温度テーブルは、各圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に対して、冷媒のガス側飽和温度（ＴＢ１，ＴＢ２，ＴＢ３）が関連付けられてなる。冷媒Ｃについても、同様に各圧力（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）に対して冷媒のガス側飽和温度（ＴＣ１，ＴＣ２，ＴＣ３）が関連付けられてなる。なお図５では、３つの圧力に対してのみガス側飽和温度が明示的に関連付けられているが、これは単に例示に過ぎず、飽和温度テーブルは、任意の数、任意の間隔の圧力に対してガス側飽和温度を関連付けてよい。
また、飽和温度テーブルは、製造時に予め記録部４に記録されることが想定されるが、必要に応じて、無線または有線を介してネットワークから取得する、またはその他の外部記録媒体から取得することで随時記録および更新されてもよい。
【００３６】
図２に戻って、圧力取得部２１は、蒸発器６の出口における冷媒の圧力を検出する圧力センサ７から、出口圧力を取得する。また、温度取得部２２は、蒸発器６の出口における冷媒の温度を検出する温度センサ８から、出口温度を取得する。圧力取得部２１および温度取得部２２は、連続的に、または所定の時間間隔で各センサの測定値を取得することが可能である。取得された蒸発器６の出口圧力および出口温度は、膨張弁制御部２４によって、過熱度の決定および制御に用いられる。
【００３７】
冷媒選択信号取得部２５は、制御インターフェイス３において操作者が選択した冷媒に対応する信号を、制御インターフェイス３から取得する。上記の通り制御インターフェイス３は、基盤上の物理的なスイッチまたはタッチディスプレイ上のタッチセンサ等の任意の形態によって実施されてよい。操作者は意図する冷媒を制御インターフェイス３において選択可能であり、冷媒選択信号取得部２５は、操作者の冷媒選択を反映する信号を取得する。
【００３８】
飽和温度テーブル取得部２３は、記録部４に記録された複数の飽和温度テーブルのうちの１つを取得する。飽和温度テーブル取得部２３は、初期設定、または冷媒選択信号取得部によって取得された信号に基づき、複数の飽和温度テーブルのうちから対応する１つを選択することができる。
【００３９】
膨張弁制御部２４は、飽和温度テーブル取得部２３によって取得された飽和温度テーブル、圧力取得部２１によって取得された出口圧力、および温度取得部２２によって取得された出口温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、前記冷凍機内の電子膨張弁５の膨張弁開度を制御する。この過熱度制御については、以下でより詳細に説明する。
【００４０】
なお、第１の実施形態では、冷媒選択信号取得部２５が制御インターフェイス３から冷媒選択信号を取得し、この冷媒選択信号に基づき適切な飽和温度テーブルが選択されるが、他の実施形態では、制御部２が使用される冷媒を自動的に判定して、当該判定に基づいて適切な飽和温度テーブルを選択してもよい。このような実施形態において制御部２は、冷媒選択信号取得部２５に代えて、冷凍機１に使用される冷媒を判定する冷媒判定部２６（図示せず）を備えてよい。飽和温度テーブル取得部２３は、判定された冷媒に基づき、複数の飽和温度テーブルのうちから対応する１つを選択することができる。
【００４１】
図６は、第１の実施形態に係る制御部２の処理フローを示す図である。
図６の処理フローが開始する前に、操作者は、制御インターフェイス３を通じて、使用する冷媒を選択することができる。例えば、故障等の理由により冷媒の交換が必要な際に、現在使用している冷媒が利用できない状況が想定される。このような場合に、操作者は、交換した新しい冷媒に対応する設定を制御インターフェイス３上で選択する。上記の通り、制御インターフェイス３は、任意の形態で操作者の冷媒選択を可能にするユーザインターフェイスとして実施されてよい。そのような設定が行われた後、下記の処理フローが開始されてよい。なお、以下で説明する各処理ステップの順序は、説明の容易さから単に例示するものであり、一部の処理ステップの順序を入れ替える、または並列的に実行してよい。
【００４２】
ステップＳ１０１において、制御部２は、冷凍機１内の蒸発器６の出口圧力を検出する圧力センサから、蒸発器６の出口圧力を取得する。さらにステップＳ１０２において、制御部２は、蒸発器６の出口温度を検出する温度センサから、蒸発器６の出口温度を取得する。出口圧力および出口温度の取得は、冷凍機１の過熱度制御を行うために、冷凍機１の運転が続く限り連続的に行われてよい。
【００４３】
ステップＳ１０３において、制御部２は、冷凍機１内の記録部４に記録された複数の飽和温度テーブルから、対応する１つを取得する。複数の飽和温度テーブルは、異なる冷媒に対応する飽和温度テーブルを含み、各飽和温度テーブルは、特定の冷媒についての各圧力に対するガス側飽和温度を指定する。ステップＳ１０３において、具体的に制御部２は、操作者により選択された冷媒を示す信号を、冷凍機１の制御インターフェイス３から取得するステップと、選択された冷媒を示す信号に基づき、対応する飽和温度テーブルを、記録部４に記録された複数の飽和温度テーブルから選択するステップを実行することで、飽和温度テーブルの取得を行ってよい。飽和温度テーブルの取得は、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２とは異なり、冷凍機１の運転において一度行われれば十分な処理であり、取得された飽和温度テーブルは、制御部２を構成するプロセッサ内のメモリ等に記録され、制御部２により随時参照されてよい。
【００４４】
Ｓ１０４では、制御部２は、取得された飽和温度テーブル、取得された出口圧力、および取得された出口温度に基づき、所定の過熱度を得られるように、冷凍機１内の電子膨張弁５の膨張弁開度を制御する。
詳細には、制御部２は、まず現在の過熱度を算出してよい。つまり、制御部２は、取得した飽和温度テーブルを参照して、取得された蒸発器６の現在の出口圧力に対して、何度がガス側飽和温度であるかを決定することができる。さらに、制御部２は、取得された出口温度から、決定された冷媒のガス側飽和温度を引くことで現在の過熱度を決定することができる。さらに、制御部２は、現在の過熱度を所定の過熱度に近づけるように、電子膨張弁５の膨張弁開度を制御することができる。例えば、電子膨張弁５の開度を現在の状態より開くことで、蒸発器６における圧力を下げることできる。図３〜６を参照すれば明らかなように、これに対応してガス側飽和温度も変化するので、過熱度も伴って変化する。このような過程を用いて、膨張弁制御部２４は、適切な過熱度が得られるように電子膨張弁５を制御する。なお、ステップＳ１０４は、冷凍機１の運転が続く限り連続的に行われてよい。
【００４５】
上記のように、本発明では、飽和温度テーブルからガス側飽和温度を決定し、蒸発器６の出口温度を測定することによって、過熱度を決定する。一方でこのような構成は、ガス側飽和温度として蒸発器６の入口温度を測定し、出口温度との差分から過熱度を算出する方法に比べて、より正確な過熱度制御を可能にする。例えば、図４の冷媒R452Aが示すように、気相および液相の混合領域において等圧状態であっても温度変化が生じる場合があり、このような特性は「温度グライド特性」と呼ばれる。温度グライド特性を有する冷媒では、蒸発器６の入口温度が冷媒のガス側飽和温度と異なってしまうという問題がある。従って、本発明のように、飽和温度テーブルから直接ガス側飽和温度を算出することにより、より正確な過熱度を知ることができ、より正確に過熱度制御を行うことが可能である。
【００４６】
（第１の実施形態の作用・効果）
以上、第１の実施形態に係る冷凍機１によれば、異なる冷媒が冷凍機１に用いられた場合であっても、冷凍機１の記録部４が複数の種類の冷媒に対応する飽和温度テーブルを有していることから、使用される冷媒に対応する飽和温度テーブルを選択することによって、最適の過熱度制御を行うことが可能である。
【００４７】
＜実施形態２＞
本願の第２の実施形態では、第１の実施形態の制御部２の構成に加えて、操作者が適合する冷媒のみを選択可能とする機能を提供する。従って、本願の第２の実施形態は、第１の実施形態に対して任意に適用可能な付加的な構成を開示する。
【００４８】
一般に、冷凍機は許容圧力を有しており、この許容圧力は冷媒容器の許容圧力等に由来している。従って、冷凍機が全ての冷媒に適合することは現実的には不可能であり、冷凍機は、所定の圧力特性を有する冷媒に適合する。また、冷凍機には、ポリオールエステル(POE)油等の潤滑油が用いられるが、各潤滑油に対しても適した冷媒が存在している。
本願の第２の実施形態では、上記の点に鑑み、冷凍機の所定の条件において、操作者が適した冷媒を選択できるように冷凍機が構成される。
【００４９】
図７は、図２に示される制御部２および記録部４の機能構成に加えて、制御部２および記録部４が備えるさらなる機能構成を示す図である。説明を容易にするために、図７では、図２に記載される制御部２の各構成要素の記載を省略する。
【００５０】
記録部４は、飽和温度テーブルに加えて、冷凍機１の許容圧力の情報（以下、「許容圧力情報」と呼ぶ）、および冷凍機１に使用される潤滑油の情報（以下、「潤滑油情報」と呼ぶ）をさらに記録する。冷凍機１の許容圧力は、冷凍機１の冷媒容器の設計、およびその他の冷凍機１の設計に基づき事前に決定される。
【００５１】
制御部２は、図２に示される各構成要素（図示せず）に加えて、適合冷媒決定部２６と、適合冷媒情報提供部２７と、警告情報提供部２８とをさらに備える。
【００５２】
適合冷媒決定部２６は、記録部４に記録される許容圧力情報、および潤滑油情報に基づき、記録部４に記録された飽和温度テーブルに対応する冷媒の中から、冷凍機１の許容圧力および冷凍機１に使用される潤滑油に適合する冷媒（以下、「適合冷媒」と呼ぶ）を決定する。本実施形態では、許容圧力情報および潤滑油情報の両方に基づいて適合冷媒を決定するが、他の実施形態では、どちらか一方の情報に基づいて適合冷媒を決定してもよい。
【００５３】
適合冷媒情報提供部２７は、適合冷媒決定部２６によって決定された、適合冷媒の情報を、制御インターフェイス３に提供する。制御インターフェイス３がディスプレイを含む場合では、適合冷媒をディスプレイ上に表示することによって、適合冷媒のみを操作者が選択可能にすることができる。また、制御インターフェイス３が物理的なスイッチによって実施される場合においても、適合冷媒に対応するスイッチをランプの点灯等により明示することにより、操作者に適合冷媒を知らせることが可能である。一方で、このような実施形態に限定されず、制御インターフェイス３は、適合冷媒の情報を利用し任意の形態によって、適合冷媒を操作者に通知するように構成されてよい。
【００５４】
警告情報提供部２８は、制御インターフェイス３において、適合しない冷媒が選択された場合に、警告情報を制御インターフェイス３に提供する。具体的には、図２に示される冷媒選択信号取得部２５が、操作者によって選択された冷媒を示す信号を制御インターフェイス３から取得する。警告情報提供部２８は、この選択された冷媒が、適合冷媒決定部２６によって決定された適合冷媒以外のものである場合に、制御インターフェイス３に警告情報を提供する。当該構成は、制御インターフェイス３が、基板上に設けられるディップスイッチ等の物理的なスイッチを含む場合において特に有用である。
【００５５】
また、上記の構成に加えて、制御部２は、適合しない冷媒が選択された場合に、冷凍機１の制御を行わないように制御することも可能である。また、さらなる他の実施形態では、記録部４は、どの冷媒がASHRAEの安全等級A1（無毒、不燃）であるかについての情報を記録することもでき、制御部２は、ASHRAEの安全等級A1（無毒、不燃）である冷媒のみを操作者が選択可能なように、制御インターフェイス３を制御してもよい。
【００５６】
図８は、第２の実施形態に係る制御部の処理フローを示す図である。
図８の処理フローは、図６に示される処理フローが開始する前に実行されてよい。
【００５７】
ステップＳ２０１において、制御部２は、記録部４に記録される許容圧力情報、および潤滑油情報に基づき、記録部４に記録された飽和温度テーブルに対応する冷媒の中から、冷凍機１の適合冷媒を決定する。
ステップＳ２０２において、制御部２は、決定された適合冷媒の情報を、制御インターフェイス３に提供する。制御インターフェイス３は、受信した適合冷媒の情報を用いて、任意の態様で操作者に適合冷媒の通知を行うことができる。また、制御インターフェイス３がディスプレイを含む場合では、適合冷媒のみを選択可能に表示してもよい。この場合、操作者は適合冷媒のみを選択可能であるので、下記ステップＳ２０３を省略し、図６に記載の処理に続いてもよい。
ステップＳ２０３において、制御部２は、制御インターフェイス３から、冷媒の選択を示す信号を受信し、選択された冷媒が、決定された適合冷媒に含まれるものであるか否かを判定する。
ステップＳ２０３においてＹＥＳの場合、つまり制御インターフェイス３において適合冷媒が選択された場合では、制御部の２の処理は、図６に示されるステップＳ１０１の処理フローに続く。
ステップＳ２０３においてＮＯの場合、つまり制御インターフェイス３において適合しない冷媒が選択された場合に、ステップＳ２０４において、警告情報を制御インターフェイス３に提供し、提供者に適合冷媒の選択を促す。この場合ステップＳ２０３に戻り、選択された冷媒が、決定された適合冷媒に含まれるものであるか否かを判定してよい。
【００５８】
（作用・効果）
以上、第２の実施形態に係る冷凍機１によれば、操作者は、冷凍機の許容圧力および潤滑油、またはその他の冷媒についての条件を知らずとも、冷凍機に適合する冷媒を確実に選択可能とすることができる。従って、適合しない冷媒を使用することによる、冷凍機の故障等を未然に防ぐことが可能である。
【００５９】
また、上述の各実施形態においては、上述した制御部２の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００６０】
上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。更に、冷凍機１の制御部２は、他の実施形態においては、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
【００６１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１  冷凍機
２  制御部
３  制御インターフェイス
４  記録部
５  電子膨張弁
６  蒸発器
７  圧力センサ
８  温度センサ
９  圧縮器
１０  凝縮器
２１  圧力取得部
２２  温度取得部
２３  飽和温度テーブル取得部
２４  膨張弁制御部
２５  冷媒選択信号取得部
２６  適合冷媒決定部
２７  適合冷媒情報提供部
２８  警告情報提供部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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