(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＶＡＣシステムにおける圧力差を維持するべく膨張弁を制御する方法であって、
前記システムの第１の基準値を測定する過程であって、前記第１の基準値は、冷媒の液面または冷媒の温度の何れかである、該過程と、
前記システムの前記第１の基準値と目標値との差である第１の誤差を決定する過程と、
前記システムの第２の基準値を測定する過程であって、前記第２の基準値は、圧力差の測定値である、該過程と、
前記システムの前記第２の基準値と目標値との差である第２の誤差を決定する過程と、
前記第１または第２の誤差の内の小さい方の誤差に基づいて膨張弁を調節する過程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の基準値が冷媒の液面であり、前記第２の誤差が圧縮機の入りと出の圧力差の測定値であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記膨張弁が、蒸発器の入側に機能的に接続され、前記蒸発器の出側が前記圧縮機の吸入側に機能的に接続され、
前記蒸発器から出る冷媒の流れと、前記膨張弁から前記蒸発器に入る冷媒の流れとの質量バランスを維持するべく前記膨張弁を調節することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記蒸発器において前記冷媒の液面が測定され、
前記冷媒の液面と前記圧縮機の入りと出の最小限の圧力差の双方を維持するべく前記膨張弁を調節することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
膨張弁を制御する方法であって、
冷媒の液面を測定する過程と、
冷媒の液面の誤差を決定するべく前記測定した冷媒の液面と目標の液面とを比較する過程と、
前記システムの圧力差を測定する過程と、
前記システムの圧力差の誤差を決定するべく前記測定されたシステムの圧力差と目標のシステムの圧力差とを比較する過程と、
小さい方の誤差を決定するべく前記液面の誤差と前記圧力差の誤差とを比較する過程と、
前記小さい方の誤差を制御するべく前記膨張弁を調節する過程とを含む膨張弁を制御する方法。
【請求項６】
前記液面が蒸発器、凝縮器、受器または気液分離器において測定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記システムの圧力差が、凝縮器の圧力と蒸発器の圧力とを測定してその圧力差を決定することで得られることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記システムの目標の圧力差と前記システムの測定圧力差との最小限の圧力差を決定することを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記液面の誤差或いは前記圧力差の誤差の内の一方を他方の誤差の範囲に対応するように一定の基準で調節する（scaling）過程を更に含
むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ＨＶＡＣシステムにおいて冷媒の液面を制御する方法であって、
液面センサを目的の液面に物理的に較正する過程と、
前記液面センサの選択した点から下端までのオフセットを計算する過程と、
液面を測定する過程と、
前記測定した液面から前記計算したオフセットを差し引く過程と、
誤差を決定するべく前記差し引いた値と０とを比較する過程と、
誤差を最小にするべく、膨張弁を調節することによって前記液面を制御する過程とを含み、
前記ＨＶＡＣシステムが、圧縮機の入側の圧力と出側の圧力を測定する手段を備え、
前記液面を制御する過程において、前記圧力を測定する手段によって前記圧縮機の入りと出の圧力差を求め、前記圧縮機の入りと出の最小限の圧力差が維持される範囲内で膨張弁を調節することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記較正する過程が、前記センサの選択された点と前記目標の液面とを整合させる更なる過程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記センサが範囲を有し、前記選択された点が実質的に前記範囲の中央に位置することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
圧縮機の入りと出の最小限の圧力差を維持する方法であって、
圧縮機を運転して流体を圧縮し、圧縮機の入側と出側の圧力差を生じさせる過程と、
前記圧力差を測定して当該圧力差と理想の圧力差とを比較し、圧力差の誤差を決定する過程と、
前記圧縮機の入りと出の最小限の圧力差を維持するべく、前記圧力差の誤差に応答する膨張弁を制御する過程とを含み、
前記圧縮機の吐出側が凝縮熱交換器に連続して接続され、その凝縮熱交換器が前記膨張弁に連続して接続され、その膨張弁が蒸発熱交換器に連続して接続され、その蒸発器熱交換器が前記圧縮機に連続して接続され、
前記蒸発器が、液面センサを備え、
前記膨張弁を制御する過程において、前記液面センサの測定値を用いて前記蒸発熱交換器の最低限の液面も維持される範囲内で前記膨張弁を制御することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記液面センサの測定値と目標の液面との誤差と前記圧力差の誤差の小さい方の誤差に応答して前記膨張弁を制御することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記液面センサが、液面の感知が可能な範囲を有し、
前記液面の範囲内の選択された点が、物理的に前記目標の液面であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記目標の液面と前記選択された点との誤差を最小にすることによって、前記液面を維持するべく前記膨張弁を制御することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記選択された点が実質的に前記範囲の中心点であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記圧縮機の吐出側と吸入側との間に接続された潤滑油サブシステムであって、その圧力差によって潤滑油が前記圧縮機の吐出側から前記潤滑油サブシステムを通って吸入側に供給される、該潤滑油サブシステムを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、暖房及び換気、空調システム（ＨＶＡＣシステム：heating, ventilating and air conditioning system）、並びに膨張弁を調節して過熱または冷媒の液面、冷水の温度などのシステムの状態を維持する冷凍システム及び冷却システムに関連する。また、本発明は、１台の圧縮機または複数の圧縮機への最少限の潤滑油の供給を維持するべく膨張弁を制御する方法を提供する。本明細書における冷却システムは、ＨＶＡＣシステム及び冷凍システムを含むものとする。
【０００２】
システムの中には、圧縮機の圧力差を利用して潤滑油を圧縮機に戻すものもある。この潤滑油は、圧縮機の軸受け等の動きを滑らかにしたり、圧縮機のローターやラップ（wrap）、または他の圧縮要素との間の間隙を密閉するために使用される。
【０００３】
システムの中には、膨張弁を調節してシステムの複数の熱交換器の内の１つの熱交換器の冷媒の液面を制御するものもある。凝縮熱交換器は、冷却塔などから供給される冷却水ループによって冷却が可能であり、その温度は冷却水の温度によって決まる。蒸発熱交換器は、熱交換媒体として使用できる冷水を供給するが、その温度は膨張弁を調節して維持することができる。蒸発熱交換器が流下薄膜型の蒸発器の場合は、膨張弁を調節して蒸発熱交換器の液面を維持する。
【０００４】
このような液面制御では、圧縮機の入りと出の圧力差、即ち圧縮機の吸入側と吐出側との圧力差が冷却用の水の温度と冷却される水の温度との温度差によって決まる。この冷却水と冷水との温度差が小さい或いは逆転すると、圧縮機の圧力差が小さくなり過ぎて潤滑油を圧縮機に戻すことができなくなる。すると、冷却システムは、油流量の低下または油量の減少と診断して運転を停止する。このような状態は、冷却塔からの水温が低く、冷却される水の温度が暖かい状態で起動した場合の典型的な例である。
【０００５】
詳しくは、通常の運転状態では、液面制御器によって蒸発熱交換器の底部の液溜まり（pool）の液面が維持される。液面センサが液溜まりの深さを測定し、制御器のＰＩＤアルゴリズムが電気膨張弁を調節して蒸発器に流入する冷媒の流量を変えて目的の液面を維持する。この液面制御器によって、圧縮機によって蒸発器から吸引される気体状態の冷媒の流れと、凝縮器から電気膨張弁に戻る液体状態の冷媒の流れとの質量バランス（mass balance）が保たれる。電気膨張弁が開くと、蒸発器への冷媒の流入が増加し、或る点で蒸発器からの流出量を越えうる。すると、液体状態の冷媒ではなく気体状態の冷媒が凝縮器から蒸発器に流れるまで、凝縮器から冷媒が排出され得る。気体状態の冷媒の密度が低いため、質量バランスが回復し得る。しかしながら、効果的な冷却をしないで凝縮器に送り戻されるため、気体状態の冷媒の流れは冷却器システムの効率を低下させる。
【０００６】
一方、膨張弁を閉めると、蒸発器から出る冷媒の量が流入する量より少なくなる。すると、液溜まりの液面が低下し、最終的には全て蒸発してしまう。圧縮機が、凝縮器１４から電気膨張弁を介して流入する冷媒より多くの冷媒を蒸発器から吸入するため、蒸発器の圧力が低下し得る。蒸発器の圧力が低下すると、圧縮機の入りと出の圧力差が増加する。圧力差が大きいと圧縮機の効率が低下し、圧縮機の流量が低下して質量バランスが再び回復する。しかしながら、冷却効率は低下する。
【０００７】
膨張弁を制御して液面と圧縮機の圧力差の両方を目標の最小の閾値或いはそれ以上に維持できるのは好都合である。
発明の要約
本発明の目的及び特徴、利点は、従来技術の膨張弁制御器の問題を解決することである。
【０００８】
本発明の目的及び特徴、利点は、圧縮機の最小限の圧力差を維持するべく膨張弁を制御することである。
【０００９】
本発明の目的及び特徴、利点は、液面または過熱、冷水の温度などのシステムの規準を第１の規準として維持するべく膨張弁を制御することである。
【００１０】
本発明の更なる目的及び特徴、利点は、圧縮機の最小限の圧力差などの第２の規準を維持するべく膨張弁を利用することである。
【００１１】
本発明の目的及び特徴、利点は、逆転した状態での起動時に圧縮機への潤滑油の流れを確立することである。
【００１２】
本発明の目的及び特徴、利点は、システムの温度差即ち圧力差が低い状態で起動する際に、圧縮機への油の流れの確立及び／または維持をすることである。
【００１３】
本発明の目的及び特徴、利点は、冷却システムの運転範囲を広げることである。
【００１４】
本発明の目的及び特徴、利点は、電気膨張弁を利用してシステムの圧力差の発生及び制御の補助をすることである。
【００１５】
本発明は、膨張弁の制御方法を提供する。その方法は、システムの第１の状態を測定する過程と、そのシステムの第１の状態における誤差を決定する過程と、システムの第２の状態を測定する過程と、そのシステムの第２の状態における誤差を決定する過程と、第１または第２の誤差の内の小さい方の誤差に基づいて膨張弁を調節する過程とを含む。
【００１６】
本発明は、別の膨張弁の制御方法を提供する。その方法は、冷媒の液面を測定する過程と、冷媒の液面と目標の冷媒の液面とを比較して冷媒の液面の誤差を決定する過程と、システムの圧力差を測定する過程と、システムの圧力差とシステムに必要な最小限の圧力差とを比較してシステムの圧力差の誤差を決定する過程と、液面の誤差と圧力差の誤差を比較して小さい方の誤差を決定する過程と、その小さい方の誤差を制御するために膨張弁を調節する過程とを含む。
【００１７】
更に、本発明は、ＨＶＡＣシステムにおける液面の制御方法を提供する。その方法は、液面センサを目標の液面に物理的に較正する過程と、選択した液面センサの点から下端までのオフセットを計算する過程と、液面を測定する過程と、測定した液面から計算したオフセットを差し引く過程と、差し引いた値と０とを較べて誤差を決定する過程と、誤差を最小にするべく液面を制御する過程とを含む。
【００１８】
また本発明は更に、圧縮機の入りと出の最小限の圧力差を維持する方法を提供する。その方法は、圧縮機を運転して流体を圧縮し、圧縮機の入側と出側との間に圧力差を生じさせる過程と、その圧力差を測定し、それを理想的な圧力差と比較して圧力差の誤差を決定する過程と、圧縮機の入りと出の最小限の圧力差を維持するべく圧力差の誤差に応答する膨張弁を制御する過程とを含む。
【００１９】
図の詳細な説明
図１を参照すると、冷却システム１０は圧縮機１２と、凝縮器１４と、電気膨張弁１６と、蒸発器１８とを含み、それら全てが連続して接続され、密閉型の閉ループの系を形成している。このようなシステムは現在、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ社に属するＴｈｅ  Ｔｒａｎｅ社によって、Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒの商標でモデルＲＴＨＣとして販売されている。このＲＴＨＣは、スクリュー圧縮機を用いて水冷却システムとして開発された。本発明は、スクリュー圧縮機または遠心圧縮機、スクロール圧縮機、往復圧縮機の使用にかかわらず他のＨＶＡＣシステム及び他の冷凍システム、他の冷却システムも含むものとする。本発明の特徴は、システムの圧縮機の入りと出の圧力差を用いて潤滑油を圧縮機に戻すこと、及びその圧力差を維持するために膨張弁を使用することである。
【００２０】
システム１０は、１つ或いは複数の油分離器２２を含む潤滑油サブシステムを備え、その油分離器２２は、圧縮機１２と凝縮器１４との間の圧縮機吐出ライン２４に配置されている。この油分離器２２は冷媒から潤滑油を分離し、分離された冷媒は凝縮器１４に向かい、分離された潤滑油は潤滑油ライン２８を通って油溜め２６に向かう。この潤滑油は、油溜め２６から別の潤滑油ライン３０を介して任意選択の油冷却器３２及びフィルター３４を経て、圧縮機１２に至る。経験的に、潤滑油サブシステム２０で約１５２ｋＰａ（２２ＰＳＩＤ）の圧力が低下する。潤滑油サブシステム及び圧縮機の詳細については、Ｒｏａｃｈ他の発明による出願人に譲渡された米国特許第５，３４１，６５８号に記載されており、これに言及することをもって本明細書の一部とする。更なる詳細が、Ｏｌｔｍａｎ他の発明による出願人に譲渡された米国特許第５，４３１，０２５号、及び第５，３４７，８２１号に記載されており、これらに言及することをもって本明細書の一部とする。
【００２１】
凝縮器１４から冷媒ライン４０を介して任意選択の油冷却器３２に冷媒が供給され、別の冷媒ライン４２を介して冷媒が蒸発器１８に戻される。油冷却器３２の運転は、好適な位置で潤滑ライン３０と機能的に接続されたセンサ４６を備える冷媒ライン４０に配置された熱膨張弁４４によって制御される。
【００２２】
冷媒は、通常は冷却塔や一般の水道管などの供給源５０から供給される冷却コイル４８の中の水などの廉価な熱交換媒体を用いて凝縮器１４で凝縮される。一般的ではないが、変速ポンプ５２を用いて冷却コイル４８を流れる熱交換媒体の流量を調節することもできる。凝縮器１４と供給源５０との詳細な関係は、Ｓｃｈｗｅｄｌｅｒ他の発明による出願人に譲渡された米国特許第５，６００，９６０号に記載されており、言及することをもって本明細書の一部とする。
【００２３】
蒸発器１８は、その中にある熱交換コイル６０の熱交換流体を冷却して、水などの冷却熱交換流体を供給している。蒸発器１８には、流下薄膜型が好ましい。このような流下薄膜型蒸発器は、Ｈａｒｔｆｉｅｌｄ他の発明による出願人に譲渡された米国特許第５，６４５，１２４号、及び第５，５８８，５９６号に記載されており、言及することをもって本明細書の一部とする。但し、上記特許に記載の気液分離器が内部にあるのに対して、本発明の気液分離器６２は外部にある。蒸発器の水温制御とそれに関連する膨張弁１６の制御については、Ｓｉｂｉｋ他の発明による出願人に譲渡された米国特許第５，４１９，１４６号、及び第５，６３２，１５４号に記載されており、言及することをもって本明細書の一部とする。
【００２４】
どちらの場合も、センサ６４によって測定された液面を制御するべく膨張弁１６が調節される。典型的な膨張弁１６は、Ｇｌａｍｍによる出願人の米国特許第５，０１１，１１２号に記載され、その制御方法は、Ｃｌａｎｉｎによる出願人の米国特許第５，０００，００９号に記載されている。これらの各特許は本発明と共に譲渡され、言及することをもって本明細書の一部とする。センサ６４が蒸発器１８の底部６８の液溜まり６６の液面を測定する一方、気液分離器６２の液面または凝縮器１４の底部７０の液面も測定できることが好ましい。これについての詳細は、Ｓｉｂｉｋ他による米国特許第５，６３２，１５４号に記載されているであろう。凝縮器の液面を測定する場合は、変速ポンプ５２の速度を変えてシステムの圧力差の維持を補助することができる。
【００２５】
蒸発器１８の底部６８の液溜まり６６は、潤滑油を多量に含んだ冷媒／潤滑油混合液からなるため、ドレインライン７２が配設されて圧縮機１２に潤滑油を多く含んだ混合液が戻される。ガスポンプ７４は、一定量の冷媒／潤滑油の混合液を圧縮機１２に定期的に送出するべく配設されている。
【００２６】
本発明は、システム１０の運転を効率的に制御するべく１つ或いは複数からなる制御器８０を含む。これに好適な制御器は、Ｔｈｅ  Ｔｒａｎｅ社がＴｒａｃｅｒ及びＵＣＰ、Ｓｕｍｍｉｔ、ＳＣＰ、ＰＣＭの商標で販売している。本発明の目的を達成するため、液面センサ６４によって測定される蒸発器１８の底部６８の液面を目標の位置に維持するべく制御器８０が膨張弁１６の動作を制御する。こうすることは、熱交換コイル６０の出口の冷水の温度を目標の温度に維持する効果がある。
【００２７】
システム１０は、システムの圧力差、即ち凝縮器と蒸発器との圧力差を利用して潤滑油を潤滑油サブシステムを介して圧縮機１２に送る。この詳細は、先に言及して本明細書の一部としたＲｏａｃｈ他による特許に記載されているが、図１にも、油分離器２２の上部９０に圧縮機の吐出圧がかかり、潤滑油サブシステムの油戻り連結ライン９２に圧縮機の吸入圧がかかっているのが示されている。この圧力差によって、潤滑油が潤滑油サブシステムを通って圧縮機１２に送られる。この種の圧縮機は、この油の流れを利用して圧縮機の圧縮用のスクロール部分やネジを密閉し、軸受けに油を供給している。潤滑油が減少すると圧縮機が故障する恐れがある。
【００２８】
システムの圧力差がシステムの依存レベル以下になると、圧縮機１２の油量が減少して故障する可能性がある。システムの圧力差が依存レベル以下に低下すると、油の供給が大きな問題となる。例えば、センサ９６及びセンサ９８で測定されてライン１００及びライン１０２によってそれぞれ制御器８０に送られる凝縮器１４と蒸発器１８との圧力差、約１７２ｋＰａ（２５ＰＳＩＤ）が、Ｓｅｒｉｅｓ  Ｒ?冷却器におけるシステムの圧力差として必要である。
【００２９】
凝縮器と蒸発器の圧力差が概ね同圧でシステムの運転を開始する場合は、潤滑油サブシステム２０を通る潤滑油の流れを確立するべく、起動時に圧縮機１２で十分に圧力を下げる。しかしながら、凝縮器の圧力が蒸発器の圧力より低い逆圧力、及び蒸発器と凝縮器との圧力差が約１７２ｋＰａ（２５ＰＳＩＤ）以内で起動する場合には、潤滑油サブシステム２０を介する潤滑油の流れを確立するには圧縮機１２のポンプ動作では十分でない可能性がある。
【００３０】
本発明の液面制御システムにおいて、圧縮機１２の吐出側と吸入側との圧力差は、実質的にコイル４８の冷却用水とコイル６０の冷却される水との温度差による。冷却水の温度と冷水の温度との差が小さい或いは逆転した場合、潤滑油サブシステム２０を通して潤滑油を圧縮機１２に戻すにはシステムの圧力差が小さくなり過ぎるであろう。冷却システム１０は、制御器８０によって油の低流量または油量の減少と診断され、運転が停止される。制御器８０がこのように診断する状態とは、典型的な例では、冷却塔の水温が低く、冷水の温度が暖かい状態で起動した場合である。これは通常は一時的な問題であるが、制御器８０が通常の運転状態を確立できなくなる可能性もある。
【００３１】
より詳しくは、通常の運転状態では、液面センサ６４が液溜まり６６の液面を測定してそれを制御機８０に供給する。制御器８０の比例と積分と微分（PID）のアルゴリズムによって、電気膨張弁を調節してライン１０４を介して気液分離器６２から蒸発器１８に入る冷媒の流量を変えて蒸発器１８の液面を目標の位置に維持する。制御器８０による液面の制御によって、ライン１０６と１０８を介して圧縮機１２によって蒸発器から吸引される気体状態の冷媒と、凝縮器１４から膨張弁１６を経てライン１０４によって蒸発器１８に戻される液体状態の冷媒との質量バランスが保たれる。膨張弁１６が開いてライン１０４を介して蒸発器１８へ入る冷媒の流入量がライン１０６を介して蒸発器１８から出る冷媒の流量を越えると、最終的には気体状態の冷媒が凝縮器１４から蒸発器１８に流れるまで凝縮器１４が冷媒を排出する。すると、気体状態の冷媒の密度が下がって質量バラスは再び回復することになる。しかしながら、結果的に気体冷媒が効果的に冷却をしないで凝縮器１４にもどるため、凝縮器１４からの気体冷媒の流れは冷却システムの効率を低下させる。
【００３２】
一方、膨張弁を閉めすぎると、液溜まり６６の液面が低下し、最終的には液体冷媒が全て蒸発してしまう。圧縮機１２が、膨張弁が凝縮器１４から供給している冷媒より多くの冷媒をライン１０６及び１０８を介して蒸発器１８から吸入すると、センサ９８によって測定される蒸発器の圧力が低下する。蒸発器の圧力が低下すると、圧縮機１２の入側と出側の圧力差が上昇する。圧力差が大き過ぎると圧縮機の効率が低下して圧縮機１２の流量が低下し、質量バランスが再び回復する。但し、冷却器システムの効率は低下する。
【００３３】
これらの問題に対処するべく本発明の膨張弁は第２の制御手段を備える。膨張弁１６の第２の制御手段とは、圧縮機の最小限の圧力差を維持することである。
【００３４】
図２は、本発明の膨張弁制御線図である。従来、液面センサ６４は液面の測定値を制御器８０に供給し、この制御器８０がＰＩＤアルゴリズムを用いて膨張弁１６を介して膨張弁の動きを制御する。図３を参照すると、液面センサ６４は液面１３２を感知する範囲１３０を有する。好適な実施例では、この範囲１３０は約５．０８ｃｍであり、センサ６４によって、下端１３４の０ｃｍから上端１３６の５．０８ｃｍ（2 inch）までの範囲が測定される。
【００３５】
液面センサ６４は多種多様であり、かつ様々な装置に適用できるため、従来より設定値というものがない。ＲＡＭメモリにあるプログラムされた設定値、或いはセンサやＤＩＰスイッチなどの装置によって入力された設定値の代わりに、本発明では、センサの中間点１３８と制御される装置の目標の液面１４０とが整合するように液面センサ６４を設置する。好適な実施例では、中間点１３８が範囲１３０の中央に位置し、下端１３４及び上端１３６からそれぞれ２．５４ｃｍ（1 inch）離れている。
【００３６】
図３及び図４の両図を参照すると、従来の設定値を用いない方法がフローチャート１４８に示されている。ステップ１５０で任意の従来方法でルーチンがスタートし、ステップ１５２で範囲１３０の目標の液面１４０と下端１３４とのオフセット１４２を計算する。好適な実施例では、このオフセット１４２は約２．５４ｃｍである。次にステップ１５４に示されているように、実際の液面１３２を測定して、その値をセンサ６４から制御器８０に送る。図３に、目標の液面１４０と測定した液面１３２との実際の誤差１４４が示されている。
【００３７】
参照番号１５８で示されているように、ステップ１５６で、測定した液面１３２からオフセット１４２を差し引く。こうすることで、誤差１４４の中心（即ち、誤差の規準となる位置）が範囲１３０の下端１３４に変わる。中心が変えられた誤差１４６が、範囲１３０の０ｃｍ点に対するものとなる。ステップ１６０で、中心が変えられた誤差１４６を０と比較し、中心が変えられた誤差１４６の値が正か負かによって単純に膨張弁の開閉を決定する。更に、中心が変えられた誤差１４６の大きさによって膨張弁の変化量を決定する。ステップ１６２は、決定された誤差に応じる従来の誤差の制御を示す。ライン１６４は、制御器８０の通常の動作計画に従ってサイクルが繰り返されることを示す。
【００３８】
基本的に、液面センサ６４を物理的に目標の液面に較正し、センサの範囲の任意の点を選択してその選択した点を設定値とすることで、従来の設定値を用いない。従って、センサ６４が様々な装置に用いられる場合に好都合であり、また設定値を決定する必要がない。別法では、制御する装置の目標の液面に整合され、かつ選択した点の位置を示す表示装置でセンサ６４の外側にマークすることができる。
【００３９】
再度図２を参照すると、膨張弁１６は、圧縮機の入りと出の最小限の圧力差を維持するための第２の制御手段を備える。第２の誤差は、加算器(summator)１２０でセンサ９６が決定した凝縮機の圧力からセンサ９８が決定した蒸発器の圧力を差し引いた値に、メモリ１２２にある経験的に決められたシステムの最小限の圧力差を差し引くことで得られる。本発明では、システムに必要な最小限の圧力差１７２ｋＰａ（２５ＰＳＩＤ）を、潤滑油サブシステム２０の入りと出の圧力差１５１ｋＰａ（２２ＰＳＩＤ）よりやや高くなるように決定した。加算器１２０によって決定した圧力差誤差を液面誤差と対応するようにスケーラ１２４で一定の基準で調節し、誤差比較器（error arbitrator）１２６に供給する。
【００４０】
誤差比較器１２６は、加算器１１８からの液面誤差と加算器１２０からの圧力誤差とを比較し、その内の小さい方の値をＰＩＤアルゴリズム１１９に送る。
【００４１】
この方法で、膨張弁１６が圧縮機１２の入りと出の圧力差を少なくとも１７２ｋＰａ（２５ＰＳＩＤ）に維持し得る。コイル６０の冷水が冷却され、コイル４８の冷却水が加熱されると、システムの圧力差が自然に発生するため、膨張弁１６が開いて蒸発器１８の液溜まり６６の液面が上昇する。液溜まり６６の液面が上昇すると、膨張弁１６の制御手段が圧力差による制御から液溜まり６６の液面の制御に移行する。冷却システム１０は、圧力差制御だけでも無期限に運転できるため、冷却システム１０は常に通常の運転状態を確立できる。従って、システムの圧力差がいつ低下しても、膨張弁１６の制御手段が圧力差制御に戻ることができる。
【００４２】
本発明は、冷水の温度や蒸発器の液面、または過熱などのシステムの状態を維持するための第１の手段と、圧縮機の圧力差などのシステムの第２の状態を維持するための第２の手段とを有する制御器を提供する。システムの圧力差に基づく潤滑油のポンプ動作が必要な様々な圧縮機への変更、及び第１の膨張弁の制御手段として様々な第１の状態を用いることを含む本装置の種々の変更及び改良が可能であることは、当分野の通常の知識を有する技術者には容易に理解されよう。このような変更は、本発明の請求の精神及び範囲に含まれるとみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却システムの模式的な線図である。
【図２】本発明の膨張弁制御装置の模式的な線図である。
【図３】従来の設定値を用いないで液面の範囲を較正する方法を示した線図である。
【図４】図３に関連して示した本発明を実行するフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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