(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出される温度と目標温度との偏差を求め、少なくとも、該偏差と、設定された比例帯とに基づいて、比例項を含む演算式により弁開度を算出して該弁開度を制御する弁制御方法において、
前記検出される温度が前記比例帯内にあるときには、前記演算式により算出した弁開度に基づいて該弁開度を制御し、
前記検出される温度が前記比例帯の下限より低い場合には、前記弁開度を設定された上限開度又は下限開度で制御するとともに、
前記比例帯の下限が第１の所定値より低い場合には、該比例帯の下限を前記第１の所定値に変更し、
前記比例帯の下限が前記第１の所定値に変更され、前記検出される温度が、前記第１の所定値より低くなったときに、前記上限開度又は下限開度によって前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯の下限を、前記第１の所定値から該第１の所定値より大きい第２の所定値に変更し、前記検出される温度が該変更された比例帯の下限以上となるまで、前記上限開度又は下限開度による前記弁開度の制御を継続し、
前記検出される温度が、前記第２の所定値以上になったときに、前記演算式により求めた弁開度に基づいて前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯の下限を、前記第２の所定値から前記第１の所定値に変更することを特徴とする弁制御方法。
【請求項２】
前記制御対象となる弁が冷凍サイクルシステムにおける膨張弁であり、前記検出される温度が過熱度であり、該過熱度が前記比例帯の下限より低い場合には、前記弁開度を設定された下限開度で制御することを特徴とする請求項１に記載の弁制御方法。
【請求項３】
検出される温度と目標温度との偏差を求め、少なくとも、該偏差と、設定された比例帯とに基づいて、比例項を含む演算式により弁開度を算出して該弁開度を制御する弁制御装置であって、
前記目標温度と、前記比例帯と、前記比例項を含む演算式と、該弁の上限開度又は下限開度と、第１の所定値と、該第１の所定値より大きい第２の所定値とを記憶するための記憶手段と、
前記検出される温度が前記比例帯内にあるときには、前記演算式により算出した弁開度に基づいて該弁開度を制御し、前記検出される温度が前記比例帯の下限より低い場合には、前記弁開度を前記上限開度又は下限開度で制御する弁制御手段と、
前記比例帯の下限が、前記第１の所定値より低い場合には、該比例帯の下限を前記第１の所定値に変更する比例帯下限変更手段とを備え、
前記比例帯の下限が前記第１の所定値に変更され、前記検出される温度が、前記第１の所定値より低くなったときに、前記弁制御手段は、前記上限開度又は下限開度によって前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯下限変更手段は、前記比例帯の下限を、前記第１の所定値から前記第２の所定値に変更し、
前記検出される温度が、前記第２の所定値以上になったときに、前記弁制御手段は、前記演算式により求めた弁開度に基づいて前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯下限変更手段は、前記比例帯の下限を、前記第２の所定値から前記第１の所定値に変更することを特徴とする弁制御装置。
【請求項４】
前記記憶手段に記憶された前記第１及び第２の所定値を変更する設定値変更手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の弁制御装置。
【請求項５】
前記比例帯下限変更手段によって前記比例帯の下限を前記第１の所定値又は前記第２の所定値へ変更する機能を有効又は無効にする設定変更手段を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の弁制御装置。
【請求項６】
前記弁が冷凍サイクルシステムにおける膨張弁であり、前記検出される温度が過熱度であり、該過熱度が前記比例帯の下限より低い場合には、前記弁開度を設定された下限開度で制御することを特徴とする請求項３、４又は５に記載の弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁制御方法及び弁制御装置に関し、特に、冷媒の流量を調節する電動弁等の弁開度を制御する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動弁は、冷凍サイクルにおいて、冷媒の流量を制御するための膨張弁に用いられるなど、様々な用途がある。この電動弁の弁開度の制御にも用いられるＰＩＤ制御は、特許文献１に開示されるように、比例項、積分項、微分項を備えた制御演算式に、自動又は手動で設定され、システムや負荷等によって決まる制御定数、すなわち比例帯、積分時間、微分時間と、制御対象の検出値（過熱度（制御量））と目標値（設定過熱度）の偏差とを代入し、操作量（電動弁の開度）を求める制御方法である。
【０００３】
上記ＰＩＤ制御の場合、一般的には、特許文献２に記載のように、目標値を中心に＋側、−側に絶対値が同じで符号の異なる比例帯を設定し、検出値が比例帯内にあるときには、検出値と目標値の偏差、比例帯、積分時間、微分時間をＰＩＤ制御演算式に代入し、操作量を求めて出力する。一方、検出値が設定された比例帯外にあるときには、設定された最大出力、又は最小出力一定で制御を行う。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−６８１０７号公報
【特許文献２】特公平５−６５８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、空調機、冷凍庫、冷蔵庫等の冷凍サイクルを利用している機器では、省エネルギー化が進み、冷凍サイクルの膨張弁に電動弁を使用して弁開度を制御し、冷凍サイクルの過熱度を一定に制御する技術が用いられている。一般的に、冷凍サイクルの効率向上のためには、過熱度を０℃以上のできるだけ小さい値で制御することが最も効果的とされている。しかし、冷凍サイクルの場合、過熱度が０℃以下になると、蒸発器からの冷媒が液状態で圧縮機に戻る場合があり（液バック）、液圧縮により圧縮機が破損するため、一般的には過熱度を５℃前後一定で制御する場合が多い。
【０００６】
しかし、この過熱度制御に上記ＰＩＤ制御を応用しようした場合、設定過熱度を中心に＋側、−側に各々絶対値が同じで符号の異なる比例帯を設定するため、設定過熱度が小さ過ぎたり、設定した比例帯が大き過ぎると、−側の比例帯下限値が０℃を下回り、過熱度が０℃以下になったときでも、ＰＩＤ制御演算式による電動弁の制御が行われる。そのため、本来、冷凍サイクルの場合には、０℃以下では液バックの可能性があるため、直ちに過熱度を上昇させなければならない危険な運転状態にあるにもかかわらず、過熱度の上昇に時間がかかり、ひいては液バックによる圧縮機の破損に至る場合があった。
【０００７】
例えば、図８に示すように、設定過熱度Ｔs（５℃）を中心に＋側、−側に各々絶対値が同じで符号の異なる比例帯（５℃±１０℃）を設定した場合、タイミングｔ1において、例えば負荷の急激な変化等が生じると、過熱度Ｔshが低下し始め、その後徐々に低下を続け、タイミングｔ2において過熱度Ｔshが０℃以下になったときでもＰＩＤ制御演算式による電動弁の制御が行われ、その後、タイミングｔ3に達した時点で下限開度となる。そのため、過熱度Ｔshは一旦上昇するが、タイミングｔ4の時点で再びＰＩＤ制御演算式による電動弁の制御に復帰してしまうため、過熱度は再び低下し、タイミングｔ5の時点で再び下限開度となり、その後上昇するが、タイミングｔ6の時点で再びＰＩＤ制御演算式による電動弁の制御に復帰するというハンチング動作となってしまう。その後、タイミングｔ6において過熱度Ｔshが回復し始め、タイミングｔ7において過熱度Ｔshが０℃を超えることとなる。このように、タイミングｔ2からタイミングｔ7の間の長時間にわたって、過熱度Ｔshが０℃以下になり、液バックによる圧縮機の破損に至る場合があった。
【０００８】
また、上記のような状態を避けるため、比例帯を小さくして、比例帯下限が０℃以下にならないようにすると、ＰＩＤ制御演算による出力、すなわち操作量が大きくなり、必要以上に弁の開閉を繰り返すため、過熱度Ｔshがハンチングしたり、弁の寿命が短くなる虞がある。さらに、比例帯を変えずに設定過熱度Ｔｓを大きくしても、同様に比例帯下限が０℃以下にならないようにすることができるが、この場合、冷凍サイクルの効率が低下してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、冷凍サイクルの過熱度制御にＰＩＤ制御を応用しても、過熱度のハンチングを防止することができ、弁の寿命にも影響を与えず、冷凍サイクルの効率を低下させずに、液バックの危険を素早く回避することのできる弁制御方法等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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、検出される温度と目標温度との偏差を求め、少なくとも、該偏差と、設定された比例帯とに基づいて、比例項を含む演算式により弁開度を算出して該弁開度を制御する弁制御方法において、前記検出される温度が前記比例帯内にあるときには、前記演算式により算出した弁開度に基づいて該弁開度を制御し、前記検出される温度が前記比例帯の下限より低い場合には、前記弁開度を設定された上限開度又は下限開度で制御するとともに、前記比例帯の下限が第１の所定値より低い場合には、該比例帯の下限を前記第１の所定値に変更し、前記比例帯の下限が前記第１の所定値に変更され、前記検出される温度が、前記第１の所定値より低くなったときに、前記上限開度又は下限開度によって前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯の下限を、前記第１の所定値から該第１の所定値より大きい第２の所定値に変更し、前記検出される温度が該変更された比例帯の下限以上となるまで、前記上限開度又は下限開度による前記弁開度の制御を継続し、前記検出される温度が、前記第２の所定値以上になったときに、前記演算式により求めた弁開度に基づいて前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯の下限を、前記第２の所定値から前記第１の所定値に変更することを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、比例帯の下限が第１の所定値より低い場合には、該比例帯の下限を前記第１の所定値に変更するため、制御対象となる温度が本来の比例帯の下限温度に近づくと不具合が生じる虞があるシステム等において、かかる不具合を回避することができる。
【００１２】
また、前記比例帯の下限が前記第１の所定値に変更され、前記検出される温度が、前記第１の所定値より低くなったときに、前記上限開度又は下限開度によって前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯の下限を、前記第１の所定値から該第１の所定値より大きい第２の所定値に変更し、前記検出される温度が該変更された比例帯の下限以上となるまで、前記上限開度又は下限開度による前記弁開度の制御を継続することにより、制御対象となる温度を急激に、かつ十分に上昇させ、目標温度に迅速に収束させることができる。
【００１３】
さらに、前記検出される温度が、前記第２の所定値以上になったときに、前記演算式により求めた弁開度に基づいて前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯の下限を、前記第２の所定値から前記第１の所定値に変更することにより、上限開度又は下限開度による制御と、演算式による制御とが繰り返されたり、制御対象の温度がハンチングすることなく、弁の安定制御が可能となる。
【００１６】
前記弁制御方法において、前記制御対象となる弁を冷凍サイクルシステムにおける膨張弁とし、前記検出される温度を過熱度とし、該過熱度が前記比例帯の下限より低い場合には、前記弁開度を設定された下限開度で制御することができ、例えば、本来の比例帯の下限が０℃以下に設定されている場合に、第１の所定温度を０℃より高い値に設定し、制御対象温度（過熱度）を目標温度（設定過熱度）に迅速に収束させて冷凍サイクルの高効率運転を可能にしながら、液バックによる圧縮機の破損を回避することなどが可能となる。
【００１７】
また、本発明は、検出される温度と目標温度との偏差を求め、少なくとも、該偏差と、設定された比例帯とに基づいて、比例項を含む演算式により弁開度を算出して該弁開度を制御する弁制御装置であって、前記目標温度と、前記比例帯と、前記比例項を含む演算式と、該弁の上限開度又は下限開度と、第１の所定値と、該第１の所定値より大きい第２の所定値とを記憶するための記憶手段と、前記検出される温度が前記比例帯内にあるときには、前記演算式により算出した弁開度に基づいて該弁開度を制御し、前記検出される温度が前記比例帯の下限より低い場合には、前記弁開度を前記上限開度又は下限開度で制御する弁制御手段と、前記比例帯の下限が、前記第１の所定値より低い場合には、該比例帯の下限を前記第１の所定値に変更する比例帯下限変更手段とを備え、前記比例帯の下限が前記第１の所定値に変更され、前記検出される温度が、前記第１の所定値より低くなったときに、前記弁制御手段は、前記上限開度又は下限開度によって前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯下限変更手段は、前記比例帯の下限を、前記第１の所定値から前記第２の所定値に変更し、前記検出される温度が、前記第２の所定値以上になったときに、前記弁制御手段は、前記演算式により求めた弁開度に基づいて前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯下限変更手段は、前記比例帯の下限を、前記第２の所定値から前記第１の所定値に変更することを特徴とする。本発明によれば、上述のように、制御対象となる温度が本来の比例帯の下限温度に近づくと不具合が生じる虞があるシステム等において、かかる不具合を回避することができる。
【００１８】
また、前記比例帯の下限が前記第１の所定値に変更され、前記検出される温度が、前記第１の所定値より低くなったときに、前記弁制御手段は、前記上限開度又は下限開度によって前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯下限変更手段は、前記比例帯の下限を、前記第１の所定値から前記第２の所定値に変更し、前記検出される温度が該変更された比例帯の下限以上となるまで、前記上限開度又は下限開度による前記弁開度の制御を継続するように構成することにより、制御対象となる温度を急激に、かつ十分に上昇させ、目標温度に迅速に収束させることができる。
【００１９】
さらに、前記検出される温度が、前記第２の所定値以上になったときに、前記弁制御手段は、前記演算式により求めた弁開度に基づいて前記弁開度を制御するとともに、前記比例帯下限変更手段は、前記比例帯の下限を、前記第２の所定値から前記第１の所定値に変更するように構成することにより、上限開度又は下限開度による制御と、演算式による制御とが繰り返されたり、制御対象の温度がハンチングすることなく、弁の安定制御が可能となる。
【００２１】
前記弁制御装置において、前記記憶手段に記憶された前記第１及び第２の所定値を変更する設定値変更手段を備えるように構成することができ、弁の用途等に合わせて柔軟に対応することができる。
【００２２】
前記弁制御装置において、前記比例帯下限変更手段によって前記比例帯の下限を前記第１の所定値又は前記第２の所定値へ変更する機能を有効又は無効にする設定変更手段を備えるように構成することができ、弁の用途等に合わせて柔軟に対応することができる。
【００２３】
前記弁制御装置において、前記弁を冷凍サイクルシステムにおける膨張弁とし、前記検出される温度を過熱度とし、該過熱度が前記比例帯の下限より低い場合には、前記弁開度を設定された下限開度で制御することができ、上述のように、制御対象温度（過熱度）を目標温度（設定過熱度）に迅速に収束させて冷凍サイクルの高効率運転を可能にしながら、液バックによる圧縮機の破損を回避することなどが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、冷凍サイクルの過熱度制御にＰＩＤ制御を応用しても、液バックの危険を素早く回避することなどが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明にかかる弁制御装置を、冷凍サイクルシステムに配置された膨張弁（電動弁）を制御するための装置として使用した場合を例にとって説明する。
【００２６】
図１は、本発明にかかる弁制御装置を備えた冷凍サイクルシステムを示し、このシステム１は、圧縮機２と、凝縮器３と、凝縮器用ファン３ａと、膨張弁（電動弁）４と、蒸発器５と、蒸発器用ファン５ａと、入口温度センサ６と、出口温度センサ７と、電動弁制御装置８とを備える。
【００２７】
圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、蒸発器５とは、配管９で接続され、これらの間を冷媒が循環する。ここで、配管９を流れる冷媒の流量は、膨張弁４の弁開度を調整することにより制御する。
【００２８】
圧縮機２は、蒸発器５より供給された低圧の気体の状態にある冷媒を圧縮し、高圧の気体に変換して配管９を介して凝縮器３に供給する。
【００２９】
凝縮器３は、圧縮機２から供給された高圧気体状態の冷媒を凝縮し、高圧液体状態の冷媒に変換して凝縮熱を奪い、奪った熱を凝縮器用ファン３ａの送風によって外部に放出する。
【００３０】
膨張弁４は、凝縮器３から供給された高圧液体状態の冷媒を低圧状態に変化させる。この膨張弁４は、電動弁制御装置８からの駆動信号に従って駆動されるパルスモータ４ａ（図２参照）を内蔵し、駆動信号のパルス数に応じた回転角度でパルスモータ４ａが回転することにより膨張弁４の弁開度を調整する。
【００３１】
蒸発器５は、低圧の液体状態にある冷媒を蒸発（気化）させるために備えられ、冷媒は、蒸発することにより周囲より気化熱を奪い、加熱される。この際、奪われた熱によって蒸発器５周辺の空気が冷却され、その冷却された空気が蒸発器用ファン５ａの送風によって放出されることにより、温度制御対象（例えば、室内温度）の温度調節が行われる。
【００３２】
入口温度センサ６及び出口温度センサ７は、例えば、三線式白金測温抵抗体であって、高精度の温度測定が可能な温度センサである。入口温度センサ６は、蒸発器５の入口の冷媒、すなわち、液体状態での冷媒の温度Ｔinを検知し、出口温度センサ７は、蒸発器５の出口での冷媒、すなわち、気体状態の冷媒の温度Ｔoutを検知する。
【００３３】
電動弁制御装置８は、膨張弁４の弁開度を制御するためのものであり、蒸発器５での冷媒の過熱度Ｔsh（出口温度センサ７の検出温度Ｔout−入口温度センサ６の検出温度Ｔin）に基づき、ＰＩＤ制御によって膨張弁４の弁開度を求め、求めた弁開度に対応する駆動信号を膨張弁４のパルスモータ４ａに出力する。
【００３４】
この電動弁制御装置８は、図２に示すように、マイクロプロセッサ１１と、入口温度検出回路１２と、出口温度検出回路１３と、電動弁駆動回路１４と、入力回路１５と、表示回路１６と、表示ドライバ回路１７と、記憶回路（ＥＥＰＲＯＭ）１８と、警報出力回路１９とを備える。
【００３５】
入口温度検出回路１２は、入口温度センサ６の抵抗値を直流電圧信号に変換し、マイクロプロセッサ１１に出力する抵抗−電圧変換回路である。この入口温度検出回路１２は、蒸発器５の入口の冷媒の温度Ｔinを精度よく検出するため、ブリッジ回路１２ａと、ブリッジ回路１２ａの中間端子間の電圧を増幅する増幅回路１２ｂとから構成される。
【００３６】
出口温度検出回路１３は、出口温度センサ７の抵抗値を直流電圧信号に変換し、マイクロプロセッサ１１に出力する抵抗−電圧変換回路である。この出口温度検出回路１３も、蒸発器５の出口の冷媒の温度Ｔoutを精度よく検出するため、ブリッジ回路１３ａと増幅回路１３ｂとから構成される。
【００３７】
入力回路１５は、設定過熱度（目標温度）Ｔs、膨張弁４の上限開度、下限開度（例えば、電動弁を１００パルス〜４００パルスで使う場合、上限開度を４００パルス、下限開度を１００パルスとする）、ＰＩＤ制御を行う際のＰ（比例）、Ｉ（積分）、Ｄ（微分）の各定数等を入力するためのものである。これら各種の入力値は、設定値として設定でき、また、設定した設定値は、入力回路１５を用いて変更することもできる。尚、入力値の設定方法、及び設定値の変更方法については、後に詳述する。
【００３８】
この入力回路１５は、４つのタクトスイッチ１５ａ〜１５ｄ（アップスイッチ１５ａ、ダウンスイッチ１５ｂ、セットスイッチ１５ｃ、エンタースイッチ１５ｄ）を備え、タクトスイッチ１５ａ〜１５ｄのＯＮ／ＯＦＦ状態をマイクロプロセッサ１１に出力する。
【００３９】
表示回路１６は、温度表示素子１６ａと、弁開度表示素子１６ｂと、複数のＬＥＤ１６ｃとを備える。温度表示素子１６ａは、蒸発器５の入口の冷媒温度Ｔin 、出口の冷媒温度Ｔout、過熱度Ｔsh（＝Ｔout−Ｔin）を切り替えて表示するとともに、設定モードのときには、設定過熱度Ｔs、上限開度、下限開度等の設定値を表示する。また、弁開度表示素子１６ｂは、膨張弁４の現在の開度を全閉からのパルス数で表示する。
【００４０】
複数のＬＥＤ１６ｃは、温度表示素子１６ａ及び弁開度表示素子１６ｂの表示項目に合わせて点灯するものであり、「過熱度」〜「警報」までの６つのＬＥＤから構成される。「過熱度」、「入口」及び「出口」の各ＬＥＤは、温度表示素子１６ａの表示項目を示すためのものであり、温度表示素子１６ａに表示される温度と対応して点灯する。また、「設定」のＬＥＤは、電動弁制御装置８が設定モードにあるときに点灯し、「運転」のＬＥＤは、電動弁制御装置８が運転中であるときに点灯する。「警報」のＬＥＤは、入口温度センサ６、出口温度センサ７の出力データが異常のとき、及び後述するように、冷媒の過熱度Ｔshが所定の時間内に第２の所定値Ｔ2に達しない場合に点灯する。
【００４１】
表示ドライバ回路１７は、マイクロプロセッサ１１からの信号を増幅して表示回路１６に出力する。記憶回路１８は、上記設定値等をバックアップ用に記憶する。
【００４２】
電動弁駆動回路１４は、マイクロプロセッサ１１からの駆動制御信号を増幅して、膨張弁４に内蔵されたパルスモータ（ステッピングモータ）４ａに駆動パルスを出力するために設けられ、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）（駆動信号増幅回路）１４ａ等を備える。
【００４３】
警報出力回路１９は、所定の場合に外部に警報信号を出力するために設けられ、増幅回路１９ａとリレー１９ｂとを備える。
【００４４】
マイクロプロセッサ１１は、Ａ／Ｄ変換器１１ａと、ＣＰＵ（中央処理装置）１１ｂと、ＲＯＭ１１ｃと、ＲＡＭ１１ｄと、タイマ１１ｅと、Ｉ／Ｏ（１１ｆ）等を備える。Ａ／Ｄ変換器１１ａは、入口温度検出回路１２及び出口温度検出回路１３から出力されるアナログの温度信号をディジタル信号に変換し、ＣＰＵ１１ｂは、ＲＯＭ１１ｃに格納されているプログラムを解釈して実行する。ＲＯＭ１１ｃは、後述するＰＩＤ制御動作による弁開度の制御を実行するための動作プログラムと、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。ＲＡＭ１１ｄは、ＣＰＵ１１ｂのワークメモリとして機能する。タイマ１１ｅは、割込処理等を行うために備えられ、Ｉ／Ｏ（１１ｆ）は、ＣＰＵ１１ｂと他のデバイスとのデータの授受を行うために備えられる。
【００４５】
次に、上述の冷凍サイクルシステム１の電動弁制御装置８が行う制御動作について、図１乃至図４を参照しながら、電動弁制御装置８の主要部を構成するマイクロプロセッサ１１の動作を中心に説明する。
【００４６】
まず、電源投入時の初期設定時、及び自動又は手動で比例帯ＰＢを変更した際、及び手動で設定過熱度Ｔｓを変更した際の動作について、図３を参照しながら説明する。
【００４７】
この際には、ステップＳ１において、比例帯ＰＢから、比例帯上限温度（以下、「上限温度」という）ＴHと、比例帯下限温度（以下、「下限温度」という）ＴLを計算して求める。次に、ステップＳ２において、下限温度ＴLの変更がＯＮに設定されているか否かを判定する。下限温度ＴLの変更がＯＮに設定されている場合には、ステップＳ３において、下限温度ＴLと第１の所定値Ｔ1とを比較し、下限温度ＴLの方が低ければ、ステップＳ４において、第１の所定値Ｔ1を下限温度ＴLとし、ステップＳ５において、下限温度ＴLの変更フラグＦTLをセットして終了する。一方、ステップＳ３において、第１の所定値Ｔ1の方が低いか等しければ、下限温度ＴLの変更は行わず、ステップＳ６において、下限温度ＴLの変更フラグＦTLをクリアして終了する。一方、ステップＳ２において、下限温度ＴLの変更がＯＦＦに設定されている場合には、常に下限温度ＴLの変更は行わず、ステップＳ６において、下限温度ＴLの変更フラグＦTLをクリアして終了する。
【００４８】
次に、制御動作中、マイクロプロセッサ１１は、タイマ１１ｅを用い、所定周期、例えば、１秒間隔で図４に示す割込処理を行う。
【００４９】
割込処理を開始すると、図４に示すように、ＣＰＵ１１ｂは、まず、Ａ／Ｄ変換された蒸発器５の入口の冷媒温度Ｔin 、出口の冷媒温度Ｔoutを各々取り込み（ステップＳ１１、ステップＳ１２）、現在の過熱度Ｔsh＝Ｔout−Ｔinを算出する（ステップＳ１３）。次いで、現在の過熱度Ｔshと、上述のようにして算出された上限温度ＴHとを比較する（ステップＳ１４）。
【００５０】
ステップＳ１４において、過熱度Ｔshが上限温度ＴH以上であれば、ステップＳ１５において、上限開度を目標開度に設定する。次に、ステップＳ２０において、ＲＡＭ１１ｄに記憶されているＴＬ変更フラグＦTLの値が「１」であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００５１】
判定の結果、ＴＬ変更フラグＦTLの値が「１」である場合には、ステップＳ２１において、下限温度ＴLを第１の所定値Ｔ1に設定し、ステップＳ２２において、警報リレーをＯＦＦにし、警報ＬＥＤをＯＦＦにして割込処理を終了する。一方、上記判定の結果、ＴＬ変更フラグＦTLの値が「０」である場合には、そのまま割込処理を終了する。
【００５２】
ステップＳ１４において、現在の過熱度Ｔshが上限温度ＴHよりも低ければ、ステップＳ１６において、現在の過熱度Ｔshと、上述のようにして算出された下限温度ＴLとを比較する。
【００５３】
ステップＳ１６において、現在の過熱度Ｔshが下限温度ＴL以下であれば、ステップＳ２３において、下限開度を目標開度に設定する。次に、ステップＳ２４において、ＲＡＭ１１ｄに記憶されているＴＬ変更フラグＦTLの値が「１」であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。
【００５４】
判定の結果、ＴＬ変更フラグＦTLの値が「１」である場合には、ステップＳ２５において、下限温度ＴLを第２の所定値Ｔ2に設定する。次に、ステップＳ２６において、警報がＯＮに設定されているか否かを判定し、警報がＯＮに設定されている場合には、ステップＳ２７において、所定時間が経過しているか否かを判定し、所定時間経過している場合には、ステップＳ２８において、警報リレーをＯＮにし、警報ＬＥＤをＯＮにして割込処理を終了する。一方、ステップＳ２６において、警報がＯＮに設定されていない場合、及びステップＳ２７における判定の結果、所定時間が経過していない場合には、そのまま割り込み処理を終了する。また、上記ステップＳ２４における判定の結果、ＴL変更フラグＦTLの値が「０」である場合には、そのまま割込処理を終了する。
【００５５】
ステップＳ１６において、過熱度Ｔshが下限温度ＴLより高ければ、設定過熱度Ｔsと、現在の過熱度Ｔshとの偏差ｅ(t)＝Ｔs−Ｔshを算出する（ステップＳ１７）。
【００５６】
次いで、過去一連の偏差ｅ、比例帯ＰＢ、積分時間ＴI、微分時間ＴDに基づき、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ｍ(t)を算出するとともに（ステップＳ１８）、その演算結果から目標開度を算出する（ステップＳ１９）。ここで、ＫPは、比例ゲインである。
【００５７】
【数１】
0005374034.tif 000002
【００５８】
これにより、膨張弁４が到達すべき弁の目標開度がセットされ、マイクロプロセッサ１１は、目標開度をＲＡＭ１１ｄに格納した後、膨張弁４の弁開度がＲＡＭ１１ｄに格納した目標開度になるように、電動弁駆動回路１４のドライバＩＣ１４ａからパルスモータ４ａに駆動信号を供給する。
【００５９】
次に、ステップＳ２０において、ＲＡＭ１１ｄに記憶されているＴL変更フラグＦTLの値が「１」であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００６０】
判定の結果、ＴＬ変更フラグＦTLの値が「１」である場合には、ステップＳ２１において、下限温度ＴLを第１の所定値Ｔ1に設定し、ステップＳ２２において、警報リレーをＯＦＦにし、警報ＬＥＤをＯＦＦにして割込処理を終了する。一方、上記判定の結果、ＴL変更フラグＦTLの値が「０」である場合には、そのまま割込処理を終了する。
【００６１】
次に、弁開度の制御の動作例について、図５を中心に、図１及び図２等を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、設定過熱度Ｔsが５℃、第１の所定値Ｔ1が０．５℃、第２の所定値Ｔ2が１．０℃に設定されているものとする。
【００６２】
図５のタイミングｔ0において、電動弁制御装置８は、現在の過熱度Ｔshと設定過熱度Ｔsとの偏差に基づき、上記ＰＩＤ演算によって膨張弁４の弁開度の操作量ｍ（t）を算出する。そして、算出した操作量ｍ（t）に応じて駆動信号のパルス数を決定し、駆動信号を膨張弁４のパルスモータ４ａに出力して、膨張弁４の弁開度を制御している。
【００６３】
その後、上記ＰＩＤ演算を１秒単位（割込処理の実行周期）で繰り返して膨張弁４の弁開度を制御している間に、急激な負荷変動等により蒸発器５での冷媒の過熱度Ｔshが低下し続け、タイミングｔ1において過熱度Ｔshが第１の所定値Ｔ1（０．５℃）より低くなると、下限開度を目標開度に設定するとともに、下限温度ＴLを第２の所定値Ｔ2に設定する。
【００６４】
次に、実線Ｓで示すように、タイミングｔ1で目標開度を下限開度にしたことにより、過熱度Ｔshが急激に上昇し、０℃以下になることなく、タイミングｔ2において第２の所定値Ｔ2（１．０℃）まで十分に上昇すると、再び上記ＰＩＤ演算によって膨張弁４の弁開度の操作量ｍ（t）を算出して制御するとともに、下限温度ＴLを第１の所定値Ｔ1に設定する。その後、過熱度Ｔshは十分に上昇しているため、ＰＩＤ演算による膨張弁４の弁開度の制御を継続しても、下限開度（０．５℃＝第１の所定値Ｔ1）を下回ることなく、ハンチングのない安定的な運転を継続し、タイミングｔ3以降、過熱度Ｔshは徐々に回復し、設定過熱度Ｔsに向けて上昇する。このように、過熱度Ｔshが０℃以下になることはない。
【００６５】
一方、タイミングｔ1の後、太い波線Ｂで示すように、冷凍サイクルシステム１の異常等、何らかの理由で過熱度Ｔshが回復せず、所定時間（例えば、１０分間）経過しても第２の所定値Ｔ2に達しない場合には、異常状態であるとして、タイミングｔ4において、警報出力回路１９より警報を発するとともに、警報ＬＥＤが点灯する。
【００６６】
このように、本実施の形態においては、比例帯ＰＢで膨張弁４の弁開度をＰＩＤ制御するとともに、第１の所定値Ｔ1（０．５℃）を下限温度ＴLとし、過熱度Ｔshが第１の所定値Ｔ1以下となると、下限開度で制御するため、過熱度Ｔshを設定過熱度Ｔsに迅速に収束させて冷凍サイクルシステム１の高効率運転を可能にしながら、過熱度Ｔshが０℃以下になるのを防止して、液バックによる圧縮機２の破損を回避することができる。
【００６７】
また、本実施の形態においては、過熱度Ｔshが第１の所定値Ｔ1より低くなると、下限開度を目標開度に設定するとともに、下限温度ＴLを第２の所定値Ｔ2に設定し、過熱度Ｔshが第２の所定値Ｔ2となるまで、下限開度による弁開度の制御を継続するため、過熱度Ｔshを急激かつ十分に上昇させ、過熱度Ｔshのハンチングを防ぎ、設定過熱度Ｔsに迅速に収束させることができる。一方、以上の操作後、冷凍サイクルシステム１の異常等何らかの理由で過熱度Ｔshが回復しない場合には、警報出力回路１９より警報を発し、かつ警報ＬＥＤ１６を点灯させるため、冷凍サイクルシステム１の使用者に即座に異常状態を知らせることができる。
【００６８】
次に、図２の入力回路１５及び表示回路１６を用いた各設定値の入力（変更）操作の全体的な流れについて、図６及び表１を参照しながら説明する。尚、図６は、電動弁制御装置８の本体の表面の外観を示す概略図である。
【００６９】
例えば、温度表示素子１６ａに温度が表示され、弁開度表示素子１６ｂに現在の弁開度が表示されている状態において、セットスイッチ１５ｃを押下すると、設定モードに入り、温度表示素子１６ａは、通常の温度表示のモードから設定値表示モードに移行し、弁開度表示素子１６ｂは、現在の弁開度の表示から設定項目の表示に切り替わる。温度表示素子１６ａに表示された設定値は、アップスイッチ１５ａ又はダウンスイッチ１５ｂを押下することによって増減することができ、また、エンタースイッチ１５ｄを押下することにより、表示されている設定値が新たな設定値として更新され、記憶される。
【００７０】
一方、設定項目は、例えば、表１に示すように、９つあり、弁開度表示素子１６ｂには、例えば、「１．ＨＶ」のように、設定値番号及び記号が表示される。この設定項目は、設定モードのときに、セットスイッチ１５ｃを押下することで、順次、次の項目に切り替わり、設定項目９（「９．ＡＬ」）を表示しているときに、セットスイッチ１５ｃを押下すると、設定モードを抜け、温度表示及び弁開度表示の状態に戻る。
【００７１】
【表１】
0005374034.tif 000003
【００７２】
次に、設定値の変更操作の具体的なフローについて、図７を中心に、図６を参照しながら説明する。
【００７３】
温度表示素子１６ａに温度を表示しているとき（ステップＳ３１）に、ステップＳ３２において、セットスイッチ１５ｃが押下されたか否かを判定し、押下された場合には、ステップＳ３３において、温度表示素子１６ａに設定値を表示し、かつ、弁開度表示素子１６ｂには、設定値に応じた番号と記号を表示して設定モードに入り、押下されていない場合には、ステップＳ３１の状態に戻る。
【００７４】
次に、ステップＳ３４において、アップスイッチ１５ａが押下されたか否かを判定し、押下された場合には、ステップＳ３５において、温度表示素子１６ａの表示値が設定値の最大値であるか否かを判定する。判定の結果、表示値が設定値の最大値でない場合には、ステップＳ３６において、表示値を増加させてステップＳ３４に戻る。一方、表示値が設定値の最大値の場合には、そのままステップＳ３４に戻る。
【００７５】
ステップＳ３４において、アップスイッチ１５ａが押下されていないと判定された場合には、ステップＳ３７において、ダウンスイッチ１５ｂが押下されたか否かを判定し、押下された場合には、ステップＳ３８において、表示値が設定値の最小値であるか否かを判定し、表示値が設定値の最小値でない場合には、ステップＳ３９において、表示値を減少させてステップＳ３４に戻る。一方、表示値が設定値の最小値の場合には、そのままステップＳ３４に戻る。
【００７６】
ステップＳ３７において、ダウンスイッチ１５ｂが押下されていないと判定された場合には、ステップＳ４０において、エンタースイッチ１５ｄが押下されたか否かを判定し、押下された場合には、ステップＳ４１において、現在の表示値を設定値として更新するとともに、更新された設定値を図２の記憶回路１８に記憶して、ステップＳ３４に戻る。
【００７７】
ステップＳ４０においてエンタースイッチ１５ｄが押下されていない場合には、ステップＳ４２において、セットスイッチ１５ｃが押下されたか否かを判定し、押下されていないと判定された場合には、ステップＳ３４に戻る。
【００７８】
ステップＳ４２において、セットスイッチ１５ｃが押下されたと判定された場合には、ステップＳ４３において、設定を終了するか否かを判定する。具体的には、ステップＳ４２において、設定項目９の「警報ＯＮ／ＯＦＦ」を表示しているときに、セットスイッチ１５ｃが押下された場合には、ステップＳ４３において設定モード終了と判断し、ステップＳ３１に戻る。一方、ステップＳ４２において、設定項目９の「警報ＯＮ／ＯＦＦ」以外の項目を選択しているときに、セットスイッチ１５ｃが押下された場合には、ステップＳ４４において、次の設定値を温度表示素子１６ａに表示し、次の設定に応じた番号と記号を弁開度表示素子１６ｂに表示してステップＳ３４に戻り、上記動作を繰り返す。
【００７９】
このように、本実施の形態においては、第１の所定温度Ｔ1、第２の所定温度Ｔ2、上記下限温度ＴLの変更のＯＮ／ＯＦＦ、警報発報のＯＮ／ＯＦＦをユーザが入力設定することができ、また、第１の所定温度Ｔ1、第２の所定温度Ｔ2等の設定値を変更することもできるため、冷凍サイクルシステム１の使用用途や、求められる温度制御の精度に合わせて、第１の所定温度Ｔ1、第２の所定温度Ｔ2を自由に設定することができる。
【００８０】
また、下限温度ＴL変更ＯＮ／ＯＦＦ（有効／無効）設定により、液バックの可能性のある用途では、下限温度ＴLの変更をＯＮ（有効）とし、下限温度を変更することにより液バックを防止することができ、また、液バックの可能性のない用途では、下限温度ＴLの変更をＯＦＦ（無効）とし、下限温度を変更せず、比例帯全域においてＰＩＤ演算による弁開度の制御を行うことができる。さらに、警報ＯＮ／ＯＦＦ（有効／無効）設定により、警報が必要な用途では、警報ＯＮ／ＯＦＦ（有効／無効）設定をＯＮ（有効）とし、警報を発報することができ、警報が不要な用途では、警報ＯＦＦ（無効）とし、警報を発報しないようにできる。これにより、製品としての汎用性や、ユーザにとっての使い勝手、自由度を高めることができ、種々の用途に使用することができ、利便性を向上させることが可能となる。
【００８１】
尚、上記の実施形態においては、本発明にかかる制御対象をＰＩＤ制御する場合を例にとって説明したが、制御方法は、Ｐ（比例）制御でも、ＰＩ（比例積分）制御、ＰＤ（比例微分）制御であってもよい。また、上記実施の形態において、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パルスモータに限定されず、サーボモータ等であってもよい。また、温度センサ６、７に白金抵抗体を用いた場合について説明したが、これらの温度センサに、銅、ニッケル等を用いた測温抵抗体、熱電対又はサーミスタを使用することもできる。
【００８２】
さらに、上記実施の形態においては、入力回路１５としてタクトスイッチを用いた構成を例示したが、これに限らず、入力回路１５は、ディップスイッチを用いて構成してもよいし、スイッチを設けることなく、通信による設定手段によって構成してもよい。尚、入力回路１５を通信による設定手段によって構成した場合には、送信側で設定値等を視認しながら入力することができるため、必ずしも、電動弁制御装置８に表示回路１６を設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明にかかる弁制御装置を用いた冷凍サイクルシステムの一例を示す構成図である。
【図２】図１の弁制御装置及びその周辺回路の詳細構成例を示す図である。
【図３】図２に示す弁制御装置の電源投入時等の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２に示す弁制御装置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５】本発明にかかる弁開度の制御の動作例を示すタイミング図である。
【図６】本発明にかかる弁制御装置の本体の表面の外観を示す概略図である。
【図７】本発明にかかる弁制御装置の入力装置を用いた設定値の変更動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】従来の弁開度の制御の動作例を示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  冷凍サイクルシステム
２  圧縮機
３  凝縮器
３ａ  凝縮器用ファン
４  膨張弁
４ａ  パルスモータ
５  蒸発器
５ａ  蒸発器用ファン
６  入口温度センサ
７  出口温度センサ
８  電動弁制御装置
９  配管
１１  マイクロプロセッサ
１１ａ  Ａ／Ｄ変換器
１１ｂ  ＣＰＵ
１１ｃ  ＲＯＭ
１１ｄ  ＲＡＭ
１１ｅ  タイマ
１１ｆ  Ｉ／Ｏ
１２  入口温度検出回路
１２ａ  ブリッジ回路
１２ｂ  増幅回路
１３  出口温度検出回路
１３ａ  ブリッジ回路
１３ｂ  増幅回路
１４  電動弁駆動回路
１４ａ  ドライバＩＣ
１５  入力回路
１５ａ  アップスイッチ
１５ｂ  ダウンスイッチ
１５ｃ  セットスイッチ
１５ｄ  エンタースイッチ
１６  表示回路
１６ａ  温度表示素子
１６ｂ  弁開度表示素子
１６ｃ  ＬＥＤ
１７  表示ドライバ回路
１８  記憶回路
１９  警報出力回路
１９ａ  増幅回路
１９ｂ  リレー
【図１】
0005374034.tif 000004
【図２】
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【図３】
0005374034.tif 000006
【図４】
0005374034.tif 000007
【図５】
0005374034.tif 000008
【図６】
0005374034.tif 000009
【図７】
0005374034.tif 000010
【図８】
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