(57)【要約】冷却システムは、圧縮機（２０）を含み、また電子回路（ＴＥ）により制御され、電子回路（ＴＥ）は、圧縮機（２０）へ供給される電力（Ｐｎ）を測定する測定回路（ＭＥ）、マイクロコントローラ（１０）、時間変数（ｔｄ）を含み、測定回路（ＭＥ）は圧縮機（２０）へ供給される電力（Ｐｎ）の測定を行い、マイクロコントローラ（１０）は、その測度を前にマイクロコントローラ（１０）内に記憶された基準電力値（Ｐｒｌ）および（Ｐｒｄ）と比較し、マイクロコントローラは、電力（Ｐｎ）および時間変数（ｔｄ）の関数として圧縮機（２０）の動作の状態を変更する。圧縮機（２０）を制御する方法は、圧縮機（２０）のターンオンの瞬間から計測して時間（ｔｅ）が経過した瞬間において測定された電力値（Ｐｎ）の変数（Ｐｎ（ｔｅ））を記憶するステップと、時間変数の値（ｔＤ）を変更するステップと、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路（ＴＥ）により給電され且つ制御される圧縮機（２０）を含む冷却システムにおいて、前記システムは、
前記電子回路（ＴＥ）が、前記圧縮機（２０）へ供給される電力（Ｐｎ）を測定する測定回路（ＭＥ）およびマイクロコントローラ（１０）を含み、
時間変数（ｔｄ）が前記マイクロコントローラ（１０）内に記憶され、
前記測定回路（ＭＥ）は前記圧縮機（２０）へ供給される前記電力（Ｐｎ）の測定を行い、前記マイクロコントローラ（１０）は、前記電力の測度を、前記マイクロコントローラ（１０）内に予め記憶された電力基準値（Ｐｒｌ）および（Ｐｒｄ）と比較し、前記マイクロコントローラは、前記電力（Ｐｎ）および前記時間変数（ｔｄ）の関数として前記圧縮機（２０）の動作の状態を変更する、
ことを特徴とする前記システム。
【請求項２】
前記圧縮機（２０）は前記マイクロコントローラ（１０）により選択的にターンオンおよびターンオフされ、前記圧縮機は、前記圧縮機（２０）の吸収する電力の値（Ｐｎ）が前記基準変数（Ｐｒｄ）以下になるまでオン状態に留まり、かつ或る時間（ｔｄ）の間オフ状態に留まり、この時間（ｔｄ）は、前記電力基準変数（Ｐｒｌ）と、前記圧縮機の動作サイクルの開始時において前記圧縮機が吸収する電力の値（Ｐｎ（ｔｅ））との間の関係に比例することを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記圧縮機（２０）のターンオンから計測して時間（ｔｅ）が経過した後に、前記圧縮機（２０）がオン状態に留まる時間サイクルの各開始時において測定された前記電力値に対応する変数（Ｐｎ（ｔｅ））で前記電力の測定値（Ｐｎ）が、記憶されることを特徴とする、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記時間（ｔｅ）は、前記圧縮機（２０）の安定化のための待ち時間に対応することを特徴とする、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記予め記憶された電力基準変数（Ｐｒｌ）の値よりも前記測定された電力の値（Ｐｎ（ｔｅ））が低い時は前記時間基準変数の値は高いことを特徴とする、請求項３記載のシステム。
【請求項６】
前記予め記憶された前記電力基準変数の値（Ｐｒｌ）よりも前記測定された電力の値（Ｐｎ（ｔｅ））が、高い時は前記時間基準変数の値（ｔｄ）は、減少せしめられることを特徴とする、請求項３記載のシステム。
【請求項７】
前記時間（ｔｄ）を測定し、前記時間（ｔｄ）が前記圧縮機の非稼働の最大時間（Ｔｄｍ）よりも長い時は、前記圧縮機（２０）をターンオンできるテンポライザ（ＴＰ）を前記電子回路（ＴＥ）が有することを特徴とする、請求項３記載のシステム。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れかに記載の冷却システムを含むことを特徴とする冷却器。
【請求項９】
冷凍環境（２２’）を冷却するために、圧縮機（２０）をオンおよびオフ状態に交互に保つ電子回路（ＴＥ）により給電され且つ制御される前記圧縮機（２０）を制御する方法において、前記方法は、
前記圧縮機（２０）のターンオンの瞬間から計測して時間（ｔｅ）が経過した瞬間において測定された基準値（Ｐｎ）の変数（Ｐｎ（ｔｅ））を記憶するステップと、
前記変数の値（Ｐｎ（ｔｅ））および前もって記憶された電力値（Ｐｒｌ）の割合の関数として、前記圧縮機（２０）がオフ状態に留まる時間に対応する時間変数の値（ｔＤ）を変更するステップと、
を含むことを特徴とする前記方法。
【請求項１０】
前記時間（ｔＤ）を変更する前記ステップの後に、前記電力値（Ｐｎ）が、前記冷凍環境（２２’）の最低温度に比例する基準（ＰＲＤ）以下になった時に、前記圧縮機（２０）がターンオフされ、時間（ｔｄ）の間オフ状態に保たれ、前記時間（ｔｄ）が経過し終わった後はオン状態に保たれることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記圧縮機（２０）をターンオフする前記ステップの前に、前記方法は、前記電力値（Ｐｎ）を電力値（Ｐｒｄ）と比較するステップを含むことを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記変数（Ｐｎ（ｔｅ））を記憶する前記ステップの前に、前記電力（Ｐｎ）が前記基準（Ｐｒｄ）よりも高い限り前記圧縮機（２０）はオン状態に保たれることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記時間変数（ｔＤ）を変更する前記ステップにおいて、前記冷凍環境（２２’）内の温度の最高値に対応する前記前もって記憶された値（Ｐｒｌ）よりも前記電力値（Ｐｎ（ｔｅ））が低い時に前記時間（ｔＤ）は、増加せしめられることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１４】
前記圧縮機（２０）がターンオンされている時間の間に、前記圧縮機（２０）の冷却能力が前記電力値（Ｐｎ）に比例して補正されることを特徴とする、請求項９から請求項１３までのいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記変数（ｔＤ）を変更する前記ステップにおいて、前記測定された電力の値が前記冷凍環境（２２’）内の温度の最高値に対応する前記前もって記憶された値（Ｐｒｌ）以上である時に前記時間（ｔＤ）は減少せしめられることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、圧縮機、特に冷却システム一般に対して応用される圧縮機の動作を制御する装置および方法に関し、この装置および方法は、このタイプの装置において通常用いられるサーモスタットまたは他の温度測定手段を、使用しなくてもよいようにする。
【０００２】
冷却システムの基本的目的は、１つ（またはそれ以上）の区画室（コンパートメント）内に、この（これらの）環境の内部から外部環境へ熱を輸送する装置を用いて低温を維持することである。冷却システムは、この（これらの）環境内の温度の測定を用い、熱の輸送に責任のある装置を制御して、その温度を、現タイプの冷却システムにおける所定の限界内に保持しようとする。
冷却システムの、また応用の種類の、複雑さにより、維持されるべき温度の限界は、強く制限されたものになったり、あるいはならなかったりする。
【０００３】
冷却システムの内部から外部環境へ熱を輸送する１つの通常の方法は、冷却流体が循環する閉循環路に連結された気密圧縮機を用いることであり、その場合、圧縮機は冷却ガスの流れを冷却システム内において供給する機能を有し、冷却ガスの蒸発および凝縮が起こる点の間に決められた圧力差を課すことができ、それにより圧縮機は、熱を輸送して低温を作り出すプロセスを行うことができる。
【０００４】
圧縮機は、常態の動作において必要とされるよりも高い冷却能力、すなわち予測される臨界状況における需要、を与える大きさに作られる。この場合、区画室内の温度を受入れられる限界内に維持するためには、この圧縮機の冷却能力のある種の変調が必要となる。
【０００５】
（従来技術の説明）
冷却機の冷却能力を変調する最も通常の方法は、冷却されている環境内の温度が所定の限界を超えた時は圧縮機をターンオンし、この環境内の温度が所定の下限に達した時は圧縮機をターンオフするサーモスタットを用いることにより、冷却される環境内の温度の進展に応じて、冷却機をターンオンし、またターンオフすることである。
【０００６】
冷却システムを制御するこの装置における公知の解決法は、冷却されるべき環境内の温度にさらされるように設置された、温度と共に膨張しまた収縮する流体を含むガラス球の使用であり、このガラス球は、球内の流体のこの膨張および収縮に敏感な電気機械的スイッチに機械的に連結している。それは、応用に応じた所定の温度において、そのスイッチをターンオンおよびターンオフすることができる。このスイッチは、圧縮機へ供給される電流を遮断してその動作を制御し、冷却システムの内部環境を所定の温度限界内に維持する。
【０００７】
これは、比較的に簡単であるために、なお最も広く用いられているタイプのサーモスタットであるが、それは、加圧された流体を含有するガラス球を含む電気機械的装置であるために、取付け中のもろさのような欠点を有し、また、構造上の変動性および摩耗による品質の限界を有する。それは、アグリゲート値の高い装置に連結されるために、この分野における比較的に高い修繕費を生じる。
【０００８】
冷却システムを制御するための、もう１つの公知の解決法は、例えば、ＰＴＣタイプ（正温度係数）の電子温度センサ、または他のタイプのものにより、冷却される環境内の温度値を読取ることができる電子回路の使用である。この回路は、この読取った温度値を所定の基準と比較して、圧縮機へ供給されるエネルギーを管理する回路への指令信号を発生し、圧縮機のターンオンまたはターンオフによるにせよ、あるいは与えられる冷却能力を変化させることによるにせよ、冷却能力の正しい変調を行って、冷却される内部環境内に所望の温度を維持する。
【０００９】
この解決法は、温度の極めて信頼できる正確な制御を提供し、さらに、もっと複雑な機能または追加の機能を行えるようにする。それは、もっと高いアグリゲート値を有するもっと精巧なシステムにおいて見出される。
欠点は、電気機械的解決法と比較した時に、高コストであることであり、最善の場合に、温度をある限界内に保持する基本的機能で装置が用いられる簡単なバージョンにおいて同等のコストとなる。
【００１０】
冷却される環境内の温度を制御するためのもう１つの解決法は、米国特許第４，８５０，１９８号に記載されており、これは、圧縮機の付勢の制御のほかに、圧縮機、凝縮器、膨張バルブ、および蒸発器を含む冷却システムを開示している。この制御は、サーモスタットから読取られた温度に応じてマイクロプロセッサにより行われ、最高および最低の所定の温度限界に基づいて圧縮機の付勢または無付勢を決定する。このシステムによれば、冷却される環境内の測定温度の関数としての圧縮機の動作の、ある期間にわたっての制御をなお予測できる。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の１つの目的は、冷却器を制御するためのサーモスタットまたは他の温度測定手段を全く使用せずに、冷却システム内の温度を制御する手段を提供し、従って、温度センサの設置のためのシステム内の不必要な電気接続をなくした簡単な制御を実現し、安価なシステムを得ることである。
本発明のもう１つの目的は、経済的により効率的な構成を得るために温度センサの使用を不必要にした、圧縮機の制御方法を提供することである。
【００１２】
（発明の簡単な説明）
本発明の目的は、電気回路により給電され制御される圧縮機を含む冷却システムにより達成される。その電気回路は、圧縮機およびマイクロコントローラへ供給される電力を測定する回路を含む。時間変数がマイクロコントローラ内に記憶され、測定回路は圧縮機へ供給される電力を測定し、マイクロコントローラは、その電力を、マイクロコントローラ内に前に記憶された基準電力値と比較し、マイクロコントローラは、電力および時間変数の関数として圧縮機の動作状態を変化させる。
【００１３】
さらに、本発明の目的は、なお圧縮機の制御方法により達成され、この方法は、圧縮機のターンオンの瞬間から計測してある期間が経過した瞬間に測定した電力値を変数として記憶するステップと、圧縮機がオフ状態に留まる時間に対応する時間変数の値を、その変数の値と前に記憶された値との割合の関数として変化させるステップと、を含む。
ここで、図面に示されている実施例を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
（図面の詳細な説明）
図１に見られるように、本システムは基本的に、凝縮機２１、蒸発器２２、毛管制御素子２３および圧縮機２０を含む。凝縮機２１は、冷却されるべき環境、または冷凍環境２２’の外部に配置され、一方蒸発器２２は、冷却空気塊を供給する冷凍環境２２’の内部に配置される。圧縮機２０に対する制御は、制御回路ＴＥにより行われ、この回路は、圧縮機２０に供給される電力Ｐｎを測定する測定回路ＭＥに加えて、テンポライザ（ｔｅｍｐｏｒｉｚｅｒ）ＴＰを備えたマイクロコントローラ１０により構成される。
【００１５】
本発明によれば、また、冷却システム内の圧縮機２０により吸収される電力が、冷却ガスの蒸発による温度と極めて強い直接的相関を示すことに基づけば、その電力は良い近似で、冷却区画室または冷凍環境２２’の内部の温度を表す。圧縮機が吸収した電力の値Ｐｎを基準として用いると、区画室内の温度が期待値に達した時を決定し、その時に圧縮機２０をターンオフすることができる。循環する冷却材の体積が減少するのに伴い、吸収される電力Ｐｎは減少し、さらにまた、冷凍環境２２’内の温度が低下するのに伴い、蒸発する流体が減少し、従って循環する流体が減少して、吸収される電力Ｐｎが減少するので、前記相関は有効である。
【００１６】
これは、冷凍環境２２’内の温度が低下するのに伴い、ガスの蒸発温度もまた低下し、圧縮機２０が吸収する電力Ｐｎの比例した減少を観察できることを意味する。もしそれを所定の基準Ｐｒｌ、Ｐｒｄと比較すれば、圧縮機２０をターンオフする、またはその冷却能力を変化させる瞬間を定め、それにより冷凍環境２２’内の温度を、従来技術の場合のように温度センサを必要とすることなく制御することができる。
【００１７】
このようにして、冷凍環境２２’内の温度を適切な範囲内に維持するために、圧縮機２０は制御装置ＴＥにより断続的にターンオンおよびターンオフされ、制御装置ＴＥはテンポライザＴＰを更新し、テンポライザＴＰは決定された時間が経過した後に圧縮機２０を再びターンオンできるようにし、新しい冷却サイクルを開始する。圧縮が再びターンオンされるまでのこの待ち時間は、それぞれの新しいサイクルにおける動作の開始の直後に、圧縮機２０が吸収する電力Ｐｎの関数として動的に調整される。そのわけは、この電力Ｐｎは、圧縮機２０が再びターンオンされる瞬間における冷凍環境２２’内の温度を反映しており、圧縮機２０がオフ状態に保たれるこの時間の補正により調整されるからである。
【００１８】
図１に見られるように、電力Ｐｎの測定のために測定回路ＭＥは手段１５、１６を含み、これらの手段は、圧縮機へ供給される電圧および電流を測定でき、圧縮機へ供給される電力値を与えるこれらの量の積を作る。これらの手段は、この電力情報を、制御装置１１による圧縮機２０の操作に責任のあるマイクロコントローラ回路１０へ供給する。電力Ｐｎの測定は、抵抗Ｒを流れる電流Ｉを読取り、圧縮機２０に印加される電圧Ｖを読取り、それらの値を互いに乗算して電力値Ｐｎを得ることによって行われる。値Ｐｎは、交流圧縮機２０が用いられる時は、力率の関数としてなお補正されなければならない。また、供給電圧値の関数である圧縮機が吸収する電力の値の補正も行い、異なる供給電圧においてモータが示す効率の変動を補償する。
【００１９】
本発明のシステムを動作させるためには、冷凍環境２２’内における所望の最低温度に対応する電力Ｐｒｄと、冷凍環境２２’内における所望の最高温度に対応する電力Ｐｒｌと、の電力の２つの値を決定する。
【００２０】
圧縮機２０の断続制御はマイクロコントローラ１０により行われ、マイクロコントローラ１０は、圧縮機が吸収した測定電力値Ｐｎを、冷却される区画室内の所望最低温度に対応する電力変数ＰＲＤと比較し、測定電力値Ｐｎがこの基準値ＰＲＤ以下である時は、圧縮機のターンオフを指令し、変数ｔｄ（ｎ）によって定義済みの時間中圧縮機をオフ状態に保ち、この時間ｔｄ（ｎ）が経過し終わった後には、再び直ちに圧縮機２０のターンオンを指令する。
【００２１】
圧縮機２０が再びターンオンされた後に、安定化時間ｔｅが経過した後、マイクロコントローラ１０は、測定電力値Ｐｎ（ｔｅ）を用いて変数ｔｄ（ｎ）の補正を行い、圧縮機の機能の開始の直後に測定された電力値Ｐｎ（ｔｅ）と、基準変数の値Ｐｒｌとの間の割合の関数としてｔｄ（ｎ＋１）の新しい値を計算する。
【００２２】
このようにして、動作サイクルの開始時における電力値Ｐｎ（ｔｅ）が基準変数Ｐｒｌよりも高い時は、圧縮機能２０が次の停止サイクルにおいてオフ状態に留まる時間ｔｄ（ｎ＋１）は、減少されるべきである。同様にして、もし圧縮機２０の動作開始の直後に測定された電力Ｐｎ（ｔｅ）が基準変数Ｐｒｌよりも低ければ、圧縮機２０が次の停止サイクルにおいてオフ状態に留まる時間（ｔｄ（ｎ＋１）は、増加されるべきである。
このプロセスの実施は、次のアルゴリズムにより行われる。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
提案されたＴＥ回路のこの方程式は、図２に示されているフローダイアグラムに要約されており、そこでの方法は、少なくとも、圧縮機２０のターンオフの瞬間から計測して時間ｔｅが経過した瞬間において測定された電力値Ｐｎの変数Ｐｎ（ｔｅ）を記憶するステップと、変数値Ｐｎ（ｔｅ）とすでに前にマイクロコントローラ１０内に記憶されている電力値（Ｐｒｌ）との割合の関数として時間変数の値ｔｄを変更する追加のステップと、を含まなければならない。
【００２５】
待ち時間ｔｅは、計画により決定されるべきであり、また、圧縮機が始動後に加速するのに十分であるべきであり、それにより始動直後に読取られる電力値が圧縮機の加速エネルギーにより、また最初のシステム操作圧力の確立により、ひずむのを防止する。
また、圧縮機を再びターンオンできるためには、圧縮機２０が非稼働状態に留まる最大時間Ｔｄｍを予測しなければならない。
【００２６】
電力基準Ｐｒｄおよび基準Ｐｒｌは、計画により定められるか、または、それらは冷却システムの組立てラインにおいて、組立ての工程に属する温度センサを用いて定められ、この温度センサは、冷凍環境２２’内の温度を測定し、所望の最低および最高温度に達した時には、圧縮機２０の制御回路ＴＥへ信号を送り、この制御回路ＴＥがそれぞれの温度に対応する電力値を記憶できるようにし、それにより所望の基準ＰｒｄおよびＰｒｌを固定する。
【００２７】
好適な実施例を説明してきたが、本発明の範囲は、可能な等価物を含む添付の特許請求の範囲の内容によってのみ制限される他の可能な変形を包含することを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による圧縮機制御システムの概略図である。
【図２】
本発明による圧縮機制御方法のフローダイアグラムである。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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