(57)【要約】【課題】十分な経験や専門的知識のないユーザーであっても、短時間で最適な制御性を得ることができるとともに、各定数の変更の仕方が適切でないために却って制御性を悪化させることを防止することもでき、ユーザーにとって使い勝手のよい弁制御装置を提供する。【解決手段】検出される温度（過熱度）Ｔshと、目標温度（過熱度）Ｔsとが一致するように、膨張弁４の弁開度を制御する弁制御装置８であって、検出温度と目標温度との偏差ｅ(t)を求め、少なくともこの偏差と、設定された制御パラメータ（ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄ）とを演算式に代入して弁開度の変化量ｍ（ｔ）を求めるとともに、制御パラメータを自動的に設定するオートチューニング手段と、オートチューニング手段で設定された制御パラメータを用いて求めた弁開度の大きさを、設定された制御レベルに応じて段階的に調整する制御レベル調整手段とを備える弁制御装置８等。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出される温度と目標温度とが一致するように、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、
前記検出温度と目標温度との偏差を求め、少なくとも該偏差と、設定された制御パラメータとを演算式に代入して前記弁開度を求めるとともに、前記制御パラメータを自動的に設定するオートチューニング手段と、
該オートチューニング手段で設定された制御パラメータを用いて求めた前記弁開度の大きさを、設定された制御レベルに応じて段階的に調整する制御レベル調整手段とを備えることを特徴とする弁制御装置。
【請求項２】
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ることを特徴とする請求項１に記載の弁制御装置。
【請求項３】
前記制御レベル調整手段は、段階的に設定可能な制御レベルに応じた所定の係数を、前記偏差、前記制御パラメータ、又は前記演算式により求めた弁開度の変化量に乗算することにより、前記演算式で求めた弁開度の大きさを調整することを特徴とする請求項１又は２記載の弁制御装置。
【請求項４】
前記演算式は、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御又はＰＩＤ制御で用いられる制御演算式であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の弁制御装置。
【請求項５】
検出される温度と目標温度とが一致するように、弁開度を算出して該弁開度を制御する弁制御方法であって、
前記検出温度と目標温度との偏差を求め、少なくとも該偏差と、設定された制御パラメータとを演算式に代入して前記弁開度を求めるとともに、前記制御パラメータを自動的に設定し、
該自動的に設定された制御パラメータを用いて求めた前記弁開度の大きさを、設定された制御レベルに応じて段階的に調整することを特徴とする弁制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁制御装置及び弁制御方法に関し、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装置等に関する。
【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、システムや負荷等によって決まる制御パラメータ（ＰＩＤ定数）、すなわち比例帯ＰＢ（比例定数Ｋｐ）、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄと、制御対象の温度（過熱度＝制御量）と目標温度（目標過熱度）との偏差とを代入して演算し、操作量（電動弁の開度）を求める制御方法である。
【０００３】
また、上記制御パラメータ（ＰＩＤ定数）は、最適な温度制御性を得るため、システムや負荷等に応じてその大きさを変える必要があり、手動設定には相当な経験と、専門的知識が必要であった。そのため、長年熟練したユーザーが実機による試運転等で時間をかけて様々なパターンを繰り返し試し、試行錯誤によって設定していた。そこで、近年、特許文献１及び２等に開示されているように、上記制御パラメータを自動的に設定するオートチューニング機能が開発され、十分な経験や専門的知識のないユーザーであっても比較的簡単に制御パラメータの設定が可能となった。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−６８１０７号公報
【特許文献２】特開２０００−１５５６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、オートチューニング機能で設定される制御パラメータは、一応の目安であるため、実機による実負荷での試運転等で温度の制御性等を確認し、微調整が必要になる場合がある。例えば、温度の応答性を確認しながら、ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄの各定数を各々別々に少しずつ変更しながら最適な制御性が得られる定数を求める作業が必要になる。
【０００６】
しかし、上記応答性を確認しながら各定数をどの程度増減させるかの判断には、ＰＩＤ制御に関する十分な経験や専門的知識が必要であり、経験や知識の浅いユーザーがオートチューニング機能を用いて制御パラメータを設定した場合には、微調整の段階でＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄの各定数の変更が適切ではなくなり、最適な定数を探し出すまでに長時間を要したり、定数の変更の仕方によっては、却って制御性を悪化させる虞があった。
【０００７】
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、十分な経験や専門的知識のないユーザーであっても、短時間で最適な制御性を得ることができるとともに、各定数の変更の仕方が適切でないために却って制御性を悪化させることなどを防止することもでき、ユーザーにとって使い勝手のよい弁制御装置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】
【０００８】
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が一致するように、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、前記検出温度と目標温度との偏差を求め、少なくとも該偏差と、設定された制御パラメータとを演算式に代入して前記弁開度を求めるとともに、前記制御パラメータを自動的に設定するオートチューニング手段と、該オートチューニング手段で設定された制御パラメータを用いて求めた前記弁開度の大きさを、設定された制御レベルに応じて段階的に調整する制御レベル調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、制御レベル調整手段によって、オートチューニング手段で設定された制御パラメータを用いて求めた前記弁開度の大きさを段階的に調整することができるため、実機による実負荷での試運転等で温度の制御性等を確認しながら、ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄの各定数を変更しながら最適な制御性を得るための作業が不要となり、十分な経験や専門的知識のないユーザーであっても、短時間で最適な制御性を得ることができる。また、各定数の変更の仕方が適切でないために却って制御性を悪化させることなどを防止することも可能となり、ユーザーにとって使い勝手のよい弁制御装置を提供することができる。
【００１０】
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することができ、オートチューニング機能を備えた冷凍サイクルシステムの最適な制御性を短時間で容易に得ることなどが可能となる。
【００１１】
前記弁制御装置において、前記制御レベル調整手段は、段階的に設定可能な制御レベルに応じた所定の係数を、前記偏差、前記制御パラメータ、又は前記演算式により求めた弁開度の変化量に乗算することにより、前記演算式で求めた弁開度の大きさを調整することができる。
【００１２】
また、前記弁制御装置において、前記演算式を、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御又はＰＩＤ制御で用いられる制御演算式とすることができる。
【００１３】
さらに、本発明は、検出される温度と目標温度とが一致するように、弁開度を算出して該弁開度を制御する弁制御方法であって、前記検出温度と目標温度との偏差を求め、少なくとも該偏差と、設定された制御パラメータとを演算式に代入して前記弁開度を求めるとともに、前記制御パラメータを自動的に設定し、該自動的に設定された制御パラメータを用いて求めた前記弁開度の大きさを、設定された制御レベルに応じて段階的に調整することを特徴とする。本発明によれば、上記発明と同様に、実機による実負荷での試運転等でＰＢ等の定数を変更しながら最適な制御性を得るための作業が不要となり、十分な経験等のないユーザーであっても、短時間で最適な制御性を得ることができるなど、ユーザーにとって使い勝手のよい弁制御方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、十分な経験や専門的知識のないユーザーであっても、短時間で最適な制御性を得ることができるとともに、各定数の変更の仕方が適切でないために却って制御性を悪化させることも防止することができ、ユーザーにとって使い勝手のよい弁制御装置等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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（以下、「システム」という）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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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）と設定過熱度Ｔsとの偏差ｅ(t)＝Ｔs−Ｔshを求め、この偏差ｅ(t)と、設定された制御パラメータ（ＰＩＤ定数）とを下記演算式に代入して膨張弁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。ここで、ＫPは、比例ゲインである。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
また、電動弁制御装置８は、前記ＰＩＤ制御の制御パラメータ（ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄ）の自動算出と設定を行うオートチューニング機能を備えるとともに、このオートチューニング手段で設定された制御パラメータを用いて求めた弁開度の大きさを、設定された制御レベルに応じて段階的に調整可能とする機能（制御レベル調整手段）を備える。
【００２６】
次に、上記制御レベル調整手段による制御レベルの調整について、表１を中心に参照しながら詳述する。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１は、システム１のユーザーが、オートチューニングで設定された制御パラメータで実機を実負荷で試運転し、応答性を確認しながら感覚的に弁開度の大きさを調整するために用いられ、例えば、制御を少し強くする、又は、少し弱くするなどの判断で制御レベルを変更して微調整を行うために用いられる。
【００２９】
制御レベルは、１０段階（制御レベル０を含まない）に分けられ、制御レベル０は、オートチューニングで設定された制御パラメータと同一のパラメータで運転する場合を示す。制御レベルの符号がマイナスで絶対値が大きくなるに従って、すなわち、表１の上方に向かうに従って制御が弱くなる。一方、制御レベルの符号がプラスで絶対値が大きくなるに従って、すなわち、表１の下方に向かうに従って制御が強くなる。尚、制御レベルは、１０段階に分ける場合に限定されず、１０段階より少なく、又は多く設定することもできる。
【００３０】
各制御レベルに対応して乗算する係数が定められている。この係数は、偏差ｅ（ｔ）に乗ずる場合、制御パラメータＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄの各々に乗ずる場合、弁開度の変化量ｍ（ｔ）に乗ずる場合で、どの場合でも略々同じ制御レベルが得られるが、各々の場合で係数は異なる。
【００３１】
偏差ｅ（ｔ）に乗ずる場合の係数は、制御レベル０の場合は、「１．０」であり、制御レベルの符号がマイナスで絶対値が大きくなるに従ってａ5からａ1に変化し、ａ5からａ1に向かうに従って「１．０」から徐々に小さくなり（１．０＞ａ5＞ａ4＞ａ3＞ａ2＞ａ1）、制御を弱くする方向に向かう。一方、制御レベルの符号がプラスで絶対値が大きくなるに従ってａ6からａ10に変化し、ａ6からａ10に向かうに従って「１．０」から徐々に大きくなり（１．０＜ａ6＜ａ7＜ａ8＜ａ9＜ａ10）、制御を強くする方向に向かう。
【００３２】
制御パラメータに乗ずる場合の係数は、ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄの各々について定められ、ＰＢに乗ずる係数は、制御レベル０の場合は、「１．０」であり、制御レベルの符号がマイナスで絶対値が大きくなるに従ってｂ5からｂ1に変化し、ｂ5からｂ1に向かうに従って「１．０」から徐々に大きくなり（１．０＜ｂ5＜ｂ4＜ｂ3＜ｂ2＜ｂ1）、制御を弱くする方向に向かう。一方、制御レベルの符号がプラスで絶対値が大きくなるに従ってｂ6からｂ10に変化し、ｂ6からｂ10に向かうに従って「１．０」から徐々に小さくなり（１．０＞ｂ6＞ｂ7＞ｂ8＞ｂ9＞ｂ10）、制御を強くする方向に向かう。
【００３３】
また、Ｔｉに乗ずる係数は、制御レベル０の場合は、「１．０」であり、制御レベルの符号がマイナスで絶対値が大きくなるに従ってｃ5からｃ1に変化し、ｃ5からｃ1に向かうに従って「１．０」から徐々に大きくなり（１．０＜ｃ5＜ｃ4＜ｃ3＜ｃ2＜ｃ1）、制御を弱くする方向に向かう。一方、制御レベルの符号がプラスで絶対値が大きくなるに従ってｃ6からｃ10に変化し、ｃ6からｃ10に向かうに従って「１．０」から徐々に小さくなり（１．０＞ｃ6＞ｃ7＞ｃ8＞ｃ9＞ｃ10）、制御を強くする方向に向かう。
【００３４】
一方、Ｔｄに乗ずる係数は、制御レベル０の場合は、「１．０」であり、制御レベルの符号がマイナスで絶対値が大きくなるに従ってｄ5からｄ1に変化し、ｄ5からｄ1に向かうに従って「１．０」から徐々に小さくなり（１．０＞ｄ5＞ｄ4＞ｄ3＞ｄ2＞ｄ1）、制御を弱くする方向に向かう。一方、制御レベルの符号がプラスで絶対値が大きくなるに従ってｄ6からｄ10に変化し、ｄ6からｄ10に向かうに従って「１．０」から徐々に大きくなり（１．０＜ｄ6＜ｄ7＜ｄ8＜ｄ9＜ｄ10）、制御を強くする方向に向かう。
【００３５】
上記制御パラメータの調整の場合には、制御パラメータの数値の大きさは、上記ＰＩＤ演算式から明らかなように、表２に示す関係にあるため、各制御パラメータに乗ずる係数を上述のように定めた。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
さらに、弁開度の変化量ｍ（ｔ）に乗ずる場合の係数は、制御レベル０の場合は、「１．０」であり、制御レベルの符号がマイナスで絶対値が大きくなるに従ってｅ5からｅ1に変化し、ｅ5からｅ1に向かうに従って「１．０」から徐々に小さくなり（１．０＞ｅ5＞ｅ4＞ｅ3＞ｅ2＞ｅ1）、制御を弱くする方向に向かう。一方、制御レベルの符号がプラスで絶対値が大きくなるに従ってｅ6からｅ10に変化し、ｅ6からｅ10に向かうに従って「１．０」から徐々に大きくなり（１．０＜ｅ6＜ｅ7＜ｅ8＜ｅ9＜ｅ10）、制御を強くする方向に向かう。
【００３８】
偏差ｅ（ｔ）、制御パラメータ（ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄ）、又は弁開度の変化量ｍ（ｔ）に、制御レベルに応じた表１の係数を乗算することにより、同演算式によって得られる弁開度の変化量ｍ（ｔ）は、設定された制御レベルの大きさに比例して調整されることとなる。
【００３９】
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とを備える。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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に点灯する。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、オートチューニングを行うためのプログラムと、制御レベル調整を行うためのプログラムと、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。
【００４９】
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３及び表３を参照しながら説明する。尚、図３は、電動弁制御装置８の本体の表面の外観を示すブロック図である。
【００５０】
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。
【００５１】
一方、設定項目は、例えば、表３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（「８．ＣＬ」）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。
【００５２】
【表３】
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【００５３】
次に、設定値の変更操作の具体的なフローについて、図４を中心に、図３を参照しながら説明する。
【００５４】
温度表示素子１６ａに温度を表示しているとき（ステップＳ１）に、ステップＳ２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Ｓ３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Ｓ１の状態に戻る。
【００５５】
次に、ステップＳ４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Ｓ５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Ｓ６において、表示値を増加させてステップＳ４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Ｓ４に戻る。
【００５６】
ステップＳ４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Ｓ７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Ｓ８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Ｓ９において、表示値を減少させてステップＳ４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Ｓ４に戻る。
【００５７】
ステップＳ７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Ｓ１０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Ｓ１１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Ｓ４に戻る。
【００５８】
ステップＳ１０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Ｓ１２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Ｓ４に戻る。
【００５９】
ステップＳ１２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Ｓ１３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Ｓ１２において、設定項目８の「制御レベル」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Ｓ１３において設定モード終了と判断し、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１２において、設定項目８の「制御レベル」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Ｓ１４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Ｓ４に戻り、上記動作を繰り返す。
【００６０】
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、説明する。まず、図１、図２及び図５を参照しながら、各制御レベルに対応して、偏差ｅ（ｔ）に表１に示した係数を乗ずる場合について、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。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５に示す割込処理を行う。
【００６１】
割込処理を開始すると、図５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Ｓ２１）、現在の過熱度Ｔsh＝Ｔout−Ｔinを算出する（ステップＳ２２）。次いで、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Ｓ２３）。
【００６２】
次に、上記のようにして求められた偏差ｅ(t)に、表１に示した制御レベルに対応する係数を乗ずる。例えば、制御レベルが「−２」の場合には「ａ4」を、制御レベルが「０」の場合には「１．０」を、制御レベルが「３」の場合には「ａ8」を偏差ｅ(t)に乗ずる（ステップＳ２４）。
【００６３】
次いで、過去一連の制御レベルに対応する係数を乗じた偏差ｅ、比例帯ＰＢ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄに基づき、上記演算式に従って、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Ｓ２５）、その演算結果から目標開度を算出し、算出した弁開度を目標開度とする（ステップＳ２６）。
【００６４】
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。
【００６５】
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、図２及び図６を参照しながら、各制御レベルに対応して、制御パラメータ（ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄ）に表１に示した係数を乗ずる場合について、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。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６に示す割込処理を行う。
【００６６】
割込処理を開始すると、図６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Ｓ３１）、現在の過熱度Ｔsh＝Ｔout−Ｔinを算出する（ステップＳ３２）。次いで、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Ｓ３３）。
【００６７】
次に、現在のＰＢに、表１に示した制御レベルに対応する係数を乗ずる。例えば、制御レベルが「−３」の場合には「ｂ3」を、制御レベルが「０」の場合には「１．０」を、制御レベルが「２」の場合には「ｂ7」をＰＢに乗ずる（ステップＳ３４）。
【００６８】
また、現在のＴｉに、表１に示した制御レベルに対応する係数を乗ずる。例えば、制御レベルが「−３」の場合には「ｃ3」を、制御レベルが「０」の場合には「１．０」を、制御レベルが「２」の場合には「ｃ7」をＴｉに乗ずる（ステップＳ３５）。
【００６９】
さらに、現在のＴｄに、表１に示した制御レベルに対応する係数を乗ずる。例えば、制御レベルが「−３」の場合には「ｄ3」を、制御レベルが「０」の場合には「１．０」を、制御レベルが「２」の場合には「ｄ7」をＴｄに乗ずる（ステップＳ３６）。
【００７０】
次いで、過去一連の偏差ｅ、上記制御レベルに対応する係数を乗じた比例帯ＰＢ、積分時間Ｔｉ、微分時間Ｔｄに基づき、上記演算式に従って、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Ｓ３７）、その演算結果から目標開度を算出し、算出した弁開度を目標開度とする（ステップＳ３８）。
【００７１】
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。
【００７２】
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、図２及び図７を参照しながら、弁開度の変化量ｍ（ｔ）に表１に示した係数を乗ずる場合について、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。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７に示す割込処理を行う。
【００７３】
割込処理を開始すると、図７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Ｓ４１）、現在の過熱度Ｔsh＝Ｔout−Ｔinを算出する（ステップＳ４２）。次いで、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Ｓ４３）。
【００７４】
次に、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、上記演算式に従って、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Ｓ４４）、算出された操作量ｍ(t)に、表１に示した制御レベルに対応する係数を乗ずる。例えば、制御レベルが「−１」の場合には「ｅ5」を、制御レベルが「０」の場合には「１．０」を、制御レベルが「５」の場合には「ｅ10」をｍ(t)に乗ずる（ステップＳ４５）。制御レベルに対応する係数を乗じたｍ(t)の演算結果から目標開度を算出し、算出した弁開度を目標開度とする（ステップＳ４６）。
【００７５】
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。
【００７６】
上記構成を備えた電動弁制御装置８の制御レベル調整手段を用いることにより、ユーザーは、システム１の実機による試運転、及び通常運転時等において、運転状況に応じて、感覚的に制御を強くしたい場合には、強くしたい程度に合わせて段階的に制御レベル（−５〜＋５）を調整し、制御を弱くしたい場合には、弱くしたい程度に合わせて、段階的に上記制御レベルを調整するだけでよい。具体的には、システム１の運転状況に応じて、制御を強くしたいと感じる場合には、例えば、まず制御レベル「＋１」とし、それでも不十分と感じる場合には、「＋２」、「＋３」・・・というように、除々に制御レベルを大きくしたり、状況によっては、「＋１」から「＋３」、「＋４」又は「＋５」と、制御を一気に強くすることができる。一方、制御を弱くしたいと感じる場合には、制御レベル「−１」とし、それでも不十分と感じる場合には、「−２」、「−３」・・・というように、除々に制御レベルを小さくして制御を弱くすることができ、「−１」から「−３」、「−４」又は「−５」と、制御を一気に弱くすることもできる。
【００７７】
また、上記電動弁制御装置８によれば、制御レベルを調整するだけでよいため、ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄの各定数の設定値を記憶したり記録しておく必要もない。さらに、制御レベル（−５〜＋５）の調整中において、オートチューニングの状態に戻りたい場合には、制御レベル０を選択することより即座に復帰することができるという利点もある。
【００７８】
以上より、従来のように、温度の制御性等を確認しながら、ＰＢ、Ｔｉ、Ｔｄの各定数を変更しながら最適な制御性を得るための作業が不要となり、十分な経験や専門的知識のないユーザーであっても、短時間で最適な制御性を得ることができる。また、従来、各定数の変更の仕方が適切でないために却って制御性を悪化させることがあったが、これを防止することも可能となる。その結果、ユーザーにとって使い勝手のよい弁制御装置８等を提供することができる。
【００７９】
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に白金測温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等を使用することもできる。
【００８０】
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】
【００８１】
【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を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる弁制御装置の本体の表面の外観を示すブロック図である。
【図４】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５】図２に示す弁制御装置の割込演算動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】図２に示す弁制御装置の割込演算動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図７】図２に示す弁制御装置の割込演算動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
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
【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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