JP2003294327A

JP2003294327A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2003294327A
Application number: JP2002096522A
Authority: JP
Inventors: Akira Fujitaka; 章藤高; Kiyoshi Sawai; 澤井　　清; Tatsuo Nakayama; 達雄中山; Ryuichi Ono; 竜一大野; Tatsuya Nakamoto; 達也中本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却水の温度変動を小さくできる冷却装置を
提供する。【解決手段】圧縮機１、凝縮器２、減圧器３および蒸
発器４のそれぞれを冷媒配管で順次接続して構成した冷
凍サイクルと、蒸発器で冷却された冷却水を負荷１０へ
循環させるポンプ７を有する冷却水回路１０ａと、冷却
水の温度を冷却水温度設定値近傍に制御する制御手段２
３とを備え、制御手段は凝縮器の送風機１２の風量を制
御することにより、冷却水の温度を冷却水温度設定値に
制御するもので、冷却能力を変化させることができる。
従って、負荷に対し冷却能力をバランスさせ、圧縮機の
運転停止の回数を低減して、冷却水温度の変動をさらに
小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一定温度の水等の
冷却流体を必要とするものの冷却流体温度制御に係り、
冷却流体の温度変動を小さくできる冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷却装置においては、図１６に示
ように、圧縮機１６１、凝縮器１６２、減圧器１６３お
よび蒸発器１６４のそれぞれを冷媒配管で順次接続して
なる冷凍サイクルと、圧縮機１６１を運転、停止させ冷
却能力を制御する制御手段１６８と、蒸発器１６４と熱
交換する熱交換手段１６４ａで冷却された冷却水を負荷
１６５へ循環させるポンプ１６６を有する冷却水回路１
６５ａとを備え、制御手段１６８により圧縮機１６１の
運転を制御して冷却水の温度を冷却水温度設定値に制御
するように構成されている。

【０００３】すなわち、制御手段１６８はそのマイクロ
コンピュータに熱交換手段１６４ａの冷却水温度Ｔｗを
温度センサ１６７で検出して取り込むことにより、冷却
水温度設定値と比較演算して圧縮機１６１の運転を決定
し、冷却水温度Ｔｗを冷却水温度設定値に制御するもの
である。この種の冷却装置は、例えば特開平７−１５７
０１４号公報等に記載されている。

【０００４】このような冷却装置にあって冷凍サイクル
は、冷却水温度設定値の下限値で所定の冷却能力が得ら
れるよう設計されており、従って設定温度範囲を広げ、
温度の比較的高い冷却水を得るため冷却水温度設定値を
高くした場合、圧縮機の蒸発温度は高くなり、圧縮機に
吸入される冷媒の比容積が小さくなるため、一定の回転
数で運転される圧縮機の吐出冷媒量は増加し、その結果
過剰な冷却能力となり圧縮機の運転、停止が頻繁にな
り、安定した冷却水温度を得ることができなくなる。

【０００５】さらに、冷却装置の周囲温度が変化する
と、冷却装置の凝縮器へ吸込まれる空気温度および凝縮
温度も変化し、その結果として冷却能力も変化する。特
に周囲温度が低温になると、冷却能力が増加し、圧縮機
の運転、停止が頻繁になり、安定した冷却水温度を得る
ことができなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術の問題
点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、冷却流体
の温度変動を小さくできる冷却装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載に係る発明は、圧縮機、凝縮
器、減圧器および蒸発器のそれぞれを冷媒配管で順次接
続して構成した冷凍サイクルと、蒸発器で冷却された冷
却流体を負荷へ循環させる流体循環手段を有する冷却流
体回路と、冷却流体の温度を冷却流体温度設定値近傍に
制御する制御手段とを備え、制御手段は凝縮器の送風機
の風量を制御することにより、冷却流体の温度を冷却流
体温度設定値に制御することを特徴とする冷却装置であ
る。

【０００８】本発明の請求項２記載に係る発明は、請求
項１の記載において、凝縮器は複数の送風機を有し、制
御手段は複数の送風機の運転個数を制御して凝縮器の風
量を制御するとともに、連続運転する送風機と断続運転
または低速運転する送風機を組合せ、冷却流体の温度を
冷却流体温度設定値に制御することを特徴とする冷却装
置である。

【０００９】本発明の請求項３記載に係る発明は、請求
項１または請求項２の記載において、凝縮器は複数の送
風機を有し、送風機は吸気路または送風路に開閉手段を
設け、制御手段は複数の送風機の運転個数を制御し凝縮
器の風量を制御するとともに、送風機の開閉手段を開閉
させる冷却装置である。

【００１０】本発明の請求項４記載に係る発明は、圧縮
機、凝縮器、減圧器および蒸発器のそれぞれを冷媒配管
で順次接続して構成した冷凍サイクルと、蒸発器で冷却
された冷却流体を負荷へ循環させる流体循環手段を有す
る冷却流体回路と、冷却流体の温度を冷却流体温度設定
値近傍に制御する制御手段とを備え、凝縮器は送風機を
有し、制御手段は送風機の風量を制御するとともに、蒸
発器の蒸発冷媒温度と冷却流体温度設定値との差を温度
差設定値に制御することを特徴とする冷却装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記した本発明の目的は、各請求
項に記載した構成を実施の形態とすることにより達成で
きるので、以下には各請求項の構成にその構成による作
用を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要と
する特定用語については詳細な説明を加えて、本発明の
実施の形態の説明とする。

【００１２】本発明における第１の実施の形態は、圧縮
機、凝縮器、減圧器および蒸発器のそれぞれを冷媒配管
で順次接続して構成した冷凍サイクルと、蒸発器で冷却
された水等の冷却流体を負荷へ循環させるポンプ等の流
体循環手段を有する冷却流体回路と、冷却流体の温度を
冷却流体温度設定値近傍に制御する制御手段とを備え、
制御手段は凝縮器の送風機の風量を制御することによ
り、冷却流体の温度を冷却流体温度設定値に制御する冷
却装置である。

【００１３】上記実施の形態によれば、制御手段は冷却
流体の温度を冷却流体温度設定値近傍に制御する様に凝
縮器の風量を制御し冷凍サイクルの冷凍能力を変化させ
ることにより、冷却水の温度変動を小さくできる。

【００１４】本発明における第２の実施の形態は、請求
項１の記載において、凝縮器は複数の送風機を有し、制
御手段は複数の送風機の運転個数を制御し、連続運転す
る送風機と断続運転または低速運転する送風機を組合
せ、冷却流体の温度を冷却流体温度設定値に制御する冷
却装置である。

【００１５】上記実施の形態によれば、制御手段は複数
の送風機の運転個数を制御し凝縮器の風量を制御すると
ともに、連続運転する送風機と断続運転または低速運転
する送風機を組合すことにより、風量を送風機の個数以
上に変化させることができ、冷却能力の変化幅を大きく
することができる。

【００１６】本発明における第３の実施の形態は、請求
項１または請求項２の記載において、凝縮器は複数の送
風機を有し、送風機は空気吸込み口等の吸気路または空
気吹出し口等の送風路にシャッタ等の開閉手段を設け、
制御手段は複数の送風機の運転個数を制御し凝縮器の風
量を制御するとともに、送風機の開閉手段を開閉させる
もので、停止している送風機からのショートサーキット
を防ぎ、凝縮器の風量を確実に制御して冷凍サイクルの
冷却能力を変化させることにより、冷却流体の温度変動
を小さくできる。また、送風機の断続運転を少なくでき
るため送風機モータや送風機モータを駆動するリレー等
の制御手段の信頼性向上を図ることができる。

【００１７】本発明における第４の実施の形態は、圧縮
機、凝縮器、減圧器および蒸発器のそれぞれを冷媒配管
で順次接続して構成した冷凍サイクルと、蒸発器で冷却
された水等の冷却流体を負荷へ循環させるポンプ等の流
体循環手段を有する冷却流体回路と、冷却流体の温度を
冷却流体温度設定値近傍に制御する制御手段とを備え、
凝縮器は送風機を有し、制御手段は送風機の風量を制御
するとともに、蒸発器の蒸発冷媒温度と冷却流体温度設
定値との差を温度差設定値に制御する冷却装置である。

【００１８】上記実施の形態によれば、制御手段は蒸発
冷媒温度と冷却流体温度設定値との温度差を幾つかの設
定値近傍になる様に凝縮器の風量を制御して冷凍サイク
ルの冷凍能力を変化させることにより、冷却流体の温度
変動をさらに小さくできる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の冷却装置について図面を参照し
ながら説明する。

【００２０】（実施例１）図１〜図４は、本発明の第１
の実施例を示し、図１は本発明の実施例１における冷却
装置を示す構成図で、図２は冷却装置の電気回路のブロ
ック図で、図３は冷却装置の制御ブロック図で、図４は
冷却装置の制御フローチャートである。

【００２１】図１に示すように、圧縮機１、凝縮器２、
減圧器３、蒸発器４をそれぞれ冷媒配管で順次接続して
構成した冷凍サイクルと、蒸発器４と熱交換する熱交換
手段４ａで冷却された冷却流体である冷却水を負荷１０
へ循環させる流体循環手段であるポンプ７を有する冷却
流体回路である冷却水回路１０ａと、凝縮器２の送風機
１２の風量を制御することにより、冷却水の温度を冷却
流体温度設定値である冷却水温度設定値近傍に制御する
とともに、圧縮機１およびポンプ７の運転、停止を制御
する制御手段２３とを備えている。

【００２２】送風機１２は回転数を変化させて凝縮器２
への送風量を制御できる。冷却水回路１０ａはポンプ７
の冷却水出口に冷却流体温度である冷却水温度Ｔｗを検
出する冷却水温度センサ等の冷却流体温度検出手段であ
る冷却水温度検出手段８を設けている。制御手段２３は
ＬＳＩで構成されたマイクロコンピュータおよびその周
辺回路からなり、入力回路２４、ＣＰＵ２５、図４に示
す制御フローをもつプログラムを記憶したメモリ２６、
出力回路２７を有している。入力回路２４には、冷却水
温度検出手段８の出力がＡ／Ｄ変換装置２１を介して入
力される。出力回路２７には凝縮器２の送風機１２が接
続され、出力により送風機１２の運転を制御する。２０
は電源スイッチである。

【００２３】そして、さらに制御手段２３は図２に示す
電気回路のブロック図との対応において図３に示す制御
ブロック図に従い説明すると、冷却流体温度設定手段で
ある冷却水温度設定手段３１と、冷却水温度検出手段８
からの出力信号と前記冷却水温度設定手段３１による冷
却水温度設定値とを比較し制御信号を出力する温度差算
出手段３２と、送風機１２の回転数を制御する第１〜第
３の出力モードを記憶した記憶手段３３と、温度差算出
手段３２から発生する出力信号により、圧縮機１の運
転、停止を制御し、また温度差算出手段３２から発生す
る出力信号により、記憶手段３３の出力モードの一つを
選択する選択手段３４とを以って制御機能を構成し、前
記選択した出力モードの一つを以って出力手段である送
風機１２の回転数を制御し、凝縮器２の凝縮能力を制御
するものである。

【００２４】上記実施例において、制御手段２３により
凝縮器２の送風機１２の回転数を変化させ風量を変化さ
せた場合、冷却能力は変化する。例えば、凝縮器２の送
風機１２の回転数を増加させ、凝縮器２に送る空気量を
増加させると、凝縮器２からの放熱量が増加し、冷凍サ
イクルは放熱量と吸熱量（冷却量）をバランスさせるよ
うに蒸発温度Ｔｅが低下し、冷却水温度Ｔｗとの温度差
が大きくなる。その結果、冷却能力を増加させることが
できる。

【００２５】従って、冷却水温度設定手段３１による冷
却水温度設定値Ｔと冷却水温度検出手段８による冷却水
温度Ｔｗとを比較し、冷却水温度Ｔｗが冷却水温度設定
値Ｔより高い場合、凝縮器２の送風機１２の回転数を増
加させ冷却能力を増加させ、また冷却水温度Ｔｗが冷却
水温度設定値Ｔより低い場合、凝縮器２の送風機１２の
回転数を低下させ冷却能力を低下させて、負荷１０と冷
却能力をバランスさせ、圧縮機１の運転停止の回数を低
減して、冷却水温度Ｔｗの変動をさらに小さくすること
ができる。

【００２６】以上の様な冷却装置の運転時における制御
動作を、制御手段２３のメモリ２６に記憶された図４に
示す冷却装置のプログラムを示す制御フローに従い説明
する。運転スイッチ２０のＯＮ信号が出た後、ステップ
４０で冷却水温度設定値Ｔが入力されると、ステップ４
１が実行され、冷却水温度検出手段８で冷却水温度Ｔｗ
を検出し、冷却水温度設定値Ｔと冷却水温度Ｔｗの比較
演算を温度差算出手段３２で行い、Ｔｗ≧Ｔの場合「Ｙ
ＥＳ」の判定がなされると、ステップ４２が実行され、
圧縮機１の運転を開始する。Ｔｗ＜Ｔであれば「ＮＯ」
の判定がなされ、圧縮機１は運転されず、ステップ４１
に戻り冷却水温度Ｔｗのモニタリングが継続される。

【００２７】ステップ４３では冷却水温度設定値Ｔと冷
却水温度Ｔｗの差を計算し、第１の温度差設定値ΔＴｗ
１と比較演算し、Ｔｗ−Ｔ≧ΔＴｗ１（例えば２ｄｅ
ｇ）の場合、「ＹＥＳ」の判定がなされ、ステップ４４
に進む。ステップ４４では、制御手段２３の選択手段３
４によりメモリ２６内蔵の記憶手段３３における第１の
出力モードが選択され、出力回路２７により送風機１２
の回転数をＮ１に制御し、送風量を増加するように制御
した後、ステップ４８に進む。

【００２８】ステップ４３でＴｗ−Ｔ＜ΔＴｗ１（例え
ば２ｄｅｇ）であれば、「ＮＯ」の判定がなされ、ステ
ップ４５に進む。ステップ４５では、冷却水温度設定値
Ｔと冷却水温度Ｔｗの差を計算し、第２の温度差設定値
ΔＴｗ２との比較演算を行い、Ｔｗ−Ｔ≧ΔＴｗ２（例
えば０ｄｅｇ）であれば、「ＹＥＳ」の判定がなされ、
ステップ４６に進む。ステップ４６では、制御手段２３
の選択手段３４によりメモリ２６内蔵の記憶手段３３に
おける第２の出力モードが選択され、出力回路２７によ
り送風機１２の回転数をＮ２に制御し、ステップ４８に
進む。

【００２９】ステップ４５でＴｗ−Ｔ＜ΔＴｗ２（例え
ば０ｄｅｇ）であれば、「ＮＯ」の判定がなされ、ステ
ップ４７に進む。ステップ４７では、制御手段２３の選
択手段３４によりメモリ２６内蔵の記憶手段３３におけ
る第３の出力モードが選択され、出力回路２７により送
風機１２の回転数をＮ３に制御し、ステップ４８に進
む。

【００３０】ステップ４８では、冷却水温度設定値Ｔと
冷却水温度Ｔｗの差を計算し、第３の温度差設定値ΔＴ
ｗ３との比較演算を行い、Ｔｗ−Ｔ≧ΔＴｗ３（例えば
−２ｄｅｇ）であれば、「ＮＯ」の判定がなされ、ステ
ップ４３に戻り上記したステップが以下繰り返される。
Ｔｗ−Ｔ＜ΔＴｗ３（例えば−２ｄｅｇ）の場合「ＹＥ
Ｓ」の判定がなされ、ステップ４９が実行され、圧縮機
１の運転を停止し、ステップ４１に戻る。

【００３１】以上の様に本実施例では、制御手段２３が
送風機１２の回転数を制御する運転モードを持つことに
より、冷却能力を変化させることができる。従って、負
荷１０に対し冷却能力をバランスさせ、圧縮機１の運転
停止の回数を低減して、冷却流体温度である冷却水温度
Ｔｗの変動をさらに小さくすることができる。

【００３２】なお、上記実施例では送風機１２の回転数
を３段階に変化させる場合を説明したが、送風機の回転
数をさらに多くのステップで変化させたり、無段階で変
化させる場合でも、本実施例と同様の作用効果を奏す
る。また本実施例では負荷の冷却体として水を使用した
が、それ以外の液体等でも良い。

【００３３】（実施例２）図５〜図８は、本発明の第２
の実施例を示し、図５は本発明の実施例２における冷却
装置を示す構成図で、図６は冷却装置の電気回路のブロ
ック図で、図７は冷却装置の制御ブロック図で、図８は
冷却装置の制御フローチャートである。本実施例は、凝
縮器に複数の送風機を有し、かつ複数の送風機の運転個
数を制御し凝縮器の風量を制御する時、連続運転する送
風機と断続運転または低速運転する送風機を組合す制御
手段と、空気温度検出手段を設けた点が実施例１と異な
り、それ以外の同一構成および作用効果を奏する部分に
は同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる処を中
心に説明する。

【００３４】５、６は凝縮器２に空気を送る同一能力の
複数の送風機で、９は凝縮器２に吸込まれる空気温度Ｔ
ａを検出する空気温度センサ等の空気温度検出手段であ
る。２３ａは凝縮器２の送風機５、６の風量を制御する
ことにより、冷却水の温度を冷却水温度設定値近傍に制
御するとともに、圧縮機１およびポンプ７の運転、停止
を制御する制御手段で、ＬＳＩで構成されたマイクロコ
ンピュータおよびその周辺回路からなり、入力回路２４
ａ、ＣＰＵ２５ａ、図８に示す制御フローをもつプログ
ラムを記憶したメモリ２６ａ、出力回路２７ａを有して
いる。

【００３５】入力回路２４ａには、冷却水温度検出手段
８の出力がＡ／Ｄ変換装置２１を介して、そして空気温
度検出手段９の出力がＡ／Ｄ変換装置２２を介してそれ
ぞれ入力される。出力回路２７ａには凝縮器２の複数の
送風機５、６が接続され、出力により送風機５、６の連
続運転、そして一方を連続運転、他方を断続運転または
低速運転の制御をする。

【００３６】そして、さらに制御手段２３ａは図６に示
す電気回路のブロック図との対応において図７に示す制
御ブロック図に従い説明すると、冷却流体温度設定手段
である冷却水温度設定手段７１と、冷却水温度検出手段
８からの出力信号と冷却水温度設定手段７１による冷却
水温度設定値とを比較し制御信号を出力する比較手段７
２と、複数の設定値を有する空気温度設定値および送風
機５、送風機６の運転を制御する第１〜第３の出力モー
ドを記憶した記憶手段７３と、空気温度検出手段９から
の出力信号と記憶手段７３の空気温度設定値とを比較し
制御信号を出力する比較手段７４と、冷却水温度検出手
段８に基く比較手段７２からの出力信号で圧縮機１の運
転、停止を制御し、また空気温度検出手段９からの出力
信号に基く比較手段７４からの出力信号により、記憶手
段７３における第１〜第３の出力モードの一つを選択す
る選択手段７５とを以って制御機能を構成し、前記選択
した出力モードの一つを以って出力手段である送風機
５、６の運転を制御し、凝縮器２の凝縮能力を制御する
ものである。

【００３７】上記実施例において、空気温度検出手段９
の検出する空気温度Ｔａが変化した場合、冷却装置の凝
縮器２へ吸込まれる空気温度Ｔａおよび凝縮温度Ｔｃも
変化し、その結果として冷凍サイクルの冷却能力も変化
する。特に空気温度Ｔａが低温になると、冷却能力が増
加する。一般的に凝縮器２の送風機を複数使用する場
合、空気温度Ｔａが低温になるに従い送風機５、６の運
転個数を低減し、凝縮器２に送る空気量を減少させる
と、凝縮器２からの放熱量が減少し、冷凍サイクルは放
熱量と吸熱量（冷却量）をバランスさせるように蒸発温
度Ｔｅが上昇し、冷却水温度検出手段８の検出する冷却
水温度Ｔｗとの温度差が小さくなる。その結果、冷却能
力を低下させることができる。

【００３８】しかし、凝縮器２の送風機５、６を２台用
い、一方を連続運転し、他方を停止するという単なる運
転個数を制御して空気流量を制御する場合には次のよう
な問題が生じる。すなわち、他方の送風機６が停止し、
一方の送風機５が運転している時、停止している送風機
６の送風回路の通風抵抗が、凝縮器２の通風抵抗より低
いと、運転している送風機５の風の一部が、停止してい
る送風機６の送風回路に抜け凝縮器２を通らないため、
送風機５、６を２台運転している場合と比較して、凝縮
器２を流れる空気量は１／２以下に低下する。

【００３９】然るに本実施例では、制御手段２３ａによ
り、他方を完全に停止させるのではなく、送風機６を断
続運転すると、連続運転する送風機５の風が断続運転し
ている送風機６の送風回路を抜ける量が低下するため、
凝縮器２を流れる空気量を約１／２にすることができ
る。

【００４０】以上の様な冷却装置の運転時における制御
動作を制御手段２３ａのメモリ２６ａに記憶された図８
に示す冷却装置のプログラムを示す制御フローに従い説
明する。運転スイッチ２０のＯＮ信号が出た後、ステッ
プ４０で冷却水温度設定値Ｔが入力されると、ステップ
４１が実行され、冷却水温度検出手段８で冷却水温度Ｔ
ｗを検出し、冷却水温度設定手段７１による冷却水温度
設定値Ｔと冷却水温度Ｔｗの比較演算を比較手段７２で
行い、Ｔｗ≧Ｔの場合「ＹＥＳ」の判定がなされると、
ステップ４２が実行され、圧縮機１の運転を開始する。
Ｔｗ＜Ｔであれば「ＮＯ」の判定がなされ、圧縮機１は
運転されず、ステップ４１に戻り冷却水温度Ｔｗのモニ
タリングが継続される。

【００４１】ステップ５３では空気温度検出手段９で空
気温度Ｔａを検出し、第１の空気温度設定値Ｔａ１との
比較演算を比較手段７４で行い、Ｔａ≧Ｔａ１であれ
ば、「ＹＥＳ」の判定がなされ、ステップ５４に進む。
ステップ５４では、制御手段２３ａの選択手段７５によ
りメモリ２６ａ内蔵の記憶手段７３における第１の出力
モードが選択され、出力回路２７ａにより送風機５、６
が連続運転された後、ステップ４８に進む。

【００４２】ステップ５３でＴａ＜Ｔａ１であれば、
「ＮＯ」の判定がなされ、ステップ５５に進む。ステッ
プ５５では、第２の空気温度設定値Ｔａ２との比較演算
を行い、Ｔａ≧Ｔａ２であれば、「ＹＥＳ」の判定がな
され、ステップ５６に進む。ステップ５６では、制御手
段２３ａの選択手段７５によりメモリ２６ａ内蔵の記憶
手段７３における第２の出力モードが選択され、出力回
路２７ａにより送風機５は連続運転され、送風機６は断
続運転される。そして、ステップ４８に進む。

【００４３】ステップ５５でＴａ＜Ｔａ２であれば、
「ＮＯ」の判定がなされ、ステップ５７に進む。ステッ
プ５７では、制御手段２３ａの選択手段７５によりメモ
リ２６ａ内蔵の記憶手段７３における第３の出力モード
が選択され、出力回路２７ａにより出力手段である送風
機５は連続運転され、送風機６は完全に停止された後、
ステップ４８に進む。ステップ４８では、冷却水温度設
定値Ｔと冷却水温度Ｔｗの差を計算し、Ｔｗ−Ｔ≧ΔＴ
ｗ（例えば−２ｄｅｇ）であれば、「ＮＯ」の判定がな
され、ステップ５３に戻り上記したステップが繰り返さ
れ、空気温度Ｔａのモニタリングが継続される。また、
ステップ４８でＴｗ−Ｔ＜ΔＴｗの場合「ＹＥＳ」の判
定がなされると、ステップ４９が実行され、圧縮機１の
運転を停止し、ステップ４１に戻る。

【００４４】以上の様に本実施例では、凝縮器２は複数
の送風機５、６を有し、制御手段２３ａは複数の送風機
５、６の運転個数を制御して凝縮器の風量を制御すると
ともに、連続運転する送風機５と断続運転する送風機６
を組合せ、前記冷却水の温度を冷却水温度設定値に制御
する運転モードを持つことにより、風量を送風機の個数
以上に変化させることができ、冷却能力の変化幅を大き
くすることができる。従って、負荷１０に対し冷却能力
をバランスさせ、圧縮機１の運転停止の回数を低減し
て、冷却流体である冷却水温度Ｔｗの変動を押さえるこ
とができる。

【００４５】なお、上記実施例では送風機２個を使用し
た場合を説明したが、さらに多くの送風機を使用する場
合でも、送風機を断続運転させることで本実施例と同様
の作用効果を奏する。また、上記実施例では送風機２個
を使用し、かつ他方の送風機を連続および断続運転させ
る場合を説明したが、他方の送風機を低速運転させる場
合でも、本実施例と同様の作用効果を奏する。

【００４６】（実施例３）図９〜図１１は、本発明の第
３の実施例を示し、図９は本発明の実施例３における冷
却装置の電気回路のブロック図で、図１０は冷却装置の
制御ブロック図で、図１１は冷却装置の制御フローチャ
ートである。本実施例は、凝縮器に設けた複数の送風機
のうち、一方の送風機の空気吸込み口等の吸気路または
空気吹出し口等の送風路にシャッタ等の開閉手段と、こ
の開閉手段の開閉を行う制御手段を設けた点が実施例２
と異なり、それ以外の同一構成および作用効果を奏する
部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異なる
処を中心に説明する。

【００４７】冷凍サイクルおよび冷却水回路は図５に示
す実施例２と同一で、そのうち送風機６は、吸気路であ
る空気吸込み口または送風路である空気吹出し口に開閉
手段であるシャッタ１１を設けている。２３ｂは凝縮器
２の送風機５、６の風量を制御することにより、冷却水
の温度を冷却水温度設定値近傍に制御するとともに、圧
縮機１およびポンプ７の運転、停止を制御する制御手段
で、ＬＳＩで構成されたマイクロコンピュータおよびそ
の周辺回路からなり、入力回路２４ｂ、ＣＰＵ２５ｂ、
図１１に示す制御フローをもつプログラムを記憶したメ
モリ２６ｂ、出力回路２７ｂを有している。

【００４８】出力回路２７ｂには凝縮器２の複数の送風
機５、６およびシャッタ１１が接続され、出力により送
風機５、６の連続運転、そして一方を連続運転、他方を
停止の制御をするとともに、シャッタ１１を制御して送
風機６の送風路を開閉する。

【００４９】そして、さらに制御手段２３ｂは図９に示
す電気回路のブロック図との対応において図１０に示す
制御ブロック図に従い説明すると、冷却流体温度設定手
段である冷却水温度設定手段１０１と、冷却水温度検出
手段８からの出力信号と冷却水温度設定手段１０１によ
る冷却水温度設定値とを比較し制御信号を出力する比較
手段１０２と、複数の設定値を有する空気温度設定値お
よび送風機５、送風機６の運転を制御する第１〜第３の
出力モードを記憶した記憶手段１０３と、空気温度検出
手段９からの出力信号と記憶手段１０３の空気温度設定
値とを比較し制御信号を出力する比較手段１０４と、冷
却水温度検出手段８の出力信号に基く比較手段１０２か
らの出力信号で圧縮機１の運転、停止を制御し、また空
気温度検出手段９からの出力信号に基く比較手段１０４
からの出力信号により、記憶手段１０３における送風機
５、送風機６の運転を制御する第１〜第３の出力モード
の一つを選択する選択手段１０５とを以って制御機能を
構成し、前記選択した出力モードの一つを以って出力手
段である送風機５、６の運転を制御し、かつシャッタ１
１を開閉して凝縮器２の凝縮能力を制御するものであ
る。

【００５０】上記実施例において、空気温度検出手段９
の検出する空気温度Ｔａが変化した場合、冷却装置の凝
縮器２へ吸込まれる空気温度Ｔａおよび凝縮温度Ｔｃも
変化し、その結果として冷凍サイクルの冷却能力も変化
する。特に空気温度Ｔａが低温になると、冷却能力が増
加する。一般的に凝縮器２の送風機を複数使用する場
合、空気温度Ｔａが低温になるに従い送風機５、６の運
転個数を低減し、凝縮器２に送る空気量を減少させる
と、凝縮器２からの放熱量が減少し、冷凍サイクルは放
熱量と吸熱量（冷却量）をバランスさせるように蒸発温
度Ｔｅが上昇し、冷却水温度検出手段８の検出する冷却
水温度Ｔｗとの温度差が小さくなる。その結果、冷却能
力を低下させることができる。

【００５１】しかし、凝縮器２の送風機５、６を２台用
い、一方を連続運転し、他方を停止するという単なる運
転個数を制御して空気流量を制御する場合には次のよう
な問題が生じる。すなわち、他方の送風機６が停止し、
かつシャッタ１１を開けたままにしておくと、一方の送
風機５が運転している時、停止している送風機６の送風
路の通風抵抗が、凝縮器２の通風抵抗より低いと、運転
している送風機５の風の一部が、停止している送風機６
の送風路に抜け凝縮器２を通らないため、送風機５、６
を２台運転している場合と比較して、凝縮器２を流れる
空気量は１／２以下に低下する。

【００５２】然るに本実施例では、制御手段２３ｂによ
り、停止している送風機６のシャッタ１１を閉めるの
で、連続運転する送風機５の風が、停止している送風機
６の送風路を通れなくなるため、凝縮器２を流れる空気
量を約１／２にすることができる。

【００５３】以上の様な冷却装置の運転時における制御
動作を、制御手段２３ｂのメモリ２６ｂに記憶された図
１１に示す冷却装置の制御プログラムを示すフローに従
い説明する。運転スイッチ２０のＯＮ信号が出た後、ス
テップ４０で冷却水温度設定値Ｔが入力されるとステッ
プ４１が実行され、冷却水温度検出手段８で冷却水温度
Ｔｗを検出し、冷却水温度設定値Ｔと冷却水温度Ｔｗの
比較演算を比較手段１０２で行い、Ｔｗ≧Ｔの場合「Ｙ
ＥＳ」の判定がなされるとステップ４２が実行され、圧
縮機１の運転を開始する。Ｔｗ＜Ｔであれば「ＮＯ」の
判定がなされ、圧縮機１は運転されず、ステップ４１に
戻り冷却水温度Ｔｗのモニタリングが継続される。

【００５４】ステップ５３では空気温度検出手段９で空
気温度Ｔａを検出し、記憶手段１０３の空気温度設定値
の一つである第１の空気温度設定値Ｔａ１との比較演算
を行い、Ｔａ≧Ｔａ１であれば、「ＹＥＳ」の判定がな
され、ステップ５４に進む。ステップ５４では、制御手
段２３ｂの選択手段１０５によりメモリ２６ｂ内蔵の記
憶手段１０３における第１の出力モードが選択され、出
力回路２７ｂにより送風機５、６が連続運転され、かつ
送風機６のシャッタ１１は開けたままで、ステップ４８
に進む。

【００５５】ステップ５３でＴａ＜Ｔａ１であれば、
「ＮＯ」の判定がなされ、ステップ５５に進む。ステッ
プ５５では、記憶手段１０３の空気温度設定値の一つで
ある第２の空気温度設定値Ｔａ２との比較演算を行い、
Ｔａ≧Ｔａ２であれば、「ＹＥＳ」の判定がなされ、ス
テップ５８に進む。ステップ５８では、制御手段２３ｂ
の選択手段１０５によりメモリ２６ｂ内蔵の記憶手段１
０３における第２の出力モードが選択され、出力回路２
７ｂにより送風機５は連続運転され、送風機６は停止さ
れる。そして、送風機６のシャッタ１１は閉められ、凝
縮器２を通る風量が約１／２となる。その後、ステップ
４８に進む。

【００５６】ステップ５５でＴａ＜Ｔａ２であれば、
「ＮＯ」の判定がなされ、ステップ５９に進む。ステッ
プ５９では、制御手段２３ｂの選択手段１０５によりメ
モリ２６ｂ内蔵の記憶手段１０３における第３の出力モ
ードが選択され、出力回路２７ｂにより送風機５が連続
運転され、送風機６は停止される。そして、送風機６の
シャッタ１１は開かれ、送風機５の風量の一部が送風機
６の開いている送風路を通り抜け、凝縮器２を通る風量
が約１/２以下となる。その後、ステップ４８に進む。

【００５７】ステップ４８では、冷却水温度設定値Ｔと
冷却水温度Ｔｗの差を計算し、Ｔｗ−Ｔ≧ΔＴｗ（例え
ば−２ｄｅｇ）であれば、「ＮＯ」の判定がなされ、ス
テップ５３に戻り上記したステップが繰り返され、空気
温度Ｔａのモニタリングが継続される。ステップ４８で
Ｔｗ−Ｔ＜ΔＴｗの場合「ＹＥＳ」の判定がなされる
と、ステップ４９が実行され、圧縮機１の運転を停止
し、ステップ４１に戻る。

【００５８】以上の様に本実施例では、凝縮器２は複数
の送風機５、６を有し、送風機６は吸気路または送風路
に開閉手段１１を設け、制御手段２３ｂは複数の送風機
の運転個数を制御し凝縮器の風量を制御するとともに、
停止した送風機６の開閉手段１１を開閉させることによ
り、風量を送風機の個数以上に変化させることができ、
冷却能力の変化幅を大きくすることができる。従って、
負荷１０に対し冷却能力をバランスさせ、圧縮機１の運
転停止の回数を低減して、冷却流体である冷却水温度Ｔ
ｗの変動を押さえることができる。また、送風機の断続
運転を少なくできるため送風機のモータやモータを駆動
するリレー等の制御手段の信頼性向上を図ることができ
る。

【００５９】なお、上記実施例では送風機２個を使用
し、かつ他方の送風機に通風路を開閉するシャッタを設
けた場合を説明したが、さらに多くの送風機を使用する
場合でも、送風機はそのシャッタを開閉させることで本
実施例と同様の作用効果を奏する。

【００６０】（実施例４）図１２〜図１５は、本発明の
第４の実施例を示し、図１２は本発明の実施例４におけ
る冷却装置を示す構成図で、図１３は冷却装置の電気回
路のブロック図で、図１４は冷却装置の制御ブロック図
で、図１５は冷却装置の制御フローチャートである。本
実施例は、蒸発冷媒温度検出手段と、凝縮器の送風機の
風量を制御するとともに、蒸発冷媒温度と冷却流体温度
設定値との差を温度差設定値に制御する制御手段とを設
けた点が実施例１と異なり、それ以外の同一構成および
作用効果を奏する部分には同一符号を付して詳細な説明
を省略し、異なる処を中心に説明する。

【００６１】１３は蒸発器２を流れる冷媒温度Ｔeを検
出する蒸発温度センサ等の蒸発冷媒温度検出手段であ
る。２３ｃは凝縮器２の送風機１２の風量を制御するこ
とにより、冷却水の温度を冷却水温度設定値近傍に制御
するとともに、圧縮機１およびポンプ７の運転、停止を
制御する制御手段である。そして、制御手段２３ｃはＬ
ＳＩで構成されたマイクロコンピュータおよびその周辺
回路からなり、入力回路２４ｃ、ＣＰＵ２５ｃ、図１５
に示す制御フローをもつプログラムを記憶したメモリ２
６ｃ、出力回路２７ｃを有している。

【００６２】入力回路２４ｃには、冷却水温度検出手段
８の出力がＡ／Ｄ変換装置２１を介して、また蒸発冷媒
温度検出手段１３の出力がＡ／Ｄ変換装置２８を介して
それぞれ入力される。出力回路２７ｃには凝縮器２の送
風機１２が接続され、出力により送風機１２の運転を制
御する。

【００６３】そして、さらに制御手段２３ｃは図１３に
示す電気回路のブロック図との対応において図１４に示
す制御ブロック図に従い説明すると、冷却流体温度設定
手段である冷却水温度設定手段１４１と、冷却水温度検
出手段８からの出力信号と冷却水温度設定手段１４１に
よる冷却水温度設定値とを比較し制御信号を出力する比
較手段１４２と、複数の温度差設定値を有する温度差設
定値と送風機１２の回転数を制御する第１〜第３の出力
モードを記憶した記憶手段１４３と、冷却水温度設定手
段１４１の冷却水温度設定値と蒸発冷媒温度検出手段１
３の出力信号から温度差を算出する温度差算出手段１４
４と、冷却水温度設定手段１４１、蒸発冷媒温度検出手
段１３からの出力信号に基く温度差算出手段１４４の出
力信号と記憶手段１４３の温度差設定値とを比較して出
力信号を算出する比較手段１４５と、比較手段１４２か
らの出力信号により圧縮機１の運転、停止を制御し、ま
た比較手段１４５の出力信号により、記憶手段１４３に
おける送風機１２の回転数を制御する出力モードの一つ
を選択する選択手段１４６とを以って制御機能を構成
し、前記選択した出力モードの一つを以って出力手段で
ある送風機１２の回転数を制御し、凝縮器２の凝縮能力
を制御するものである。

【００６４】上記実施例において、制御手段２３ｃによ
り凝縮器２の送風機１２の回転数を変化させ風量を変化
させた場合、冷却能力は変化する。例えば、凝縮器２の
送風機１２の回転数を増加させ、凝縮器２に送る空気量
を増加させると、凝縮器２からの放熱量が増加し、冷凍
サイクルは放熱量と吸熱量（冷却量）をバランスさせる
ように蒸発温度Ｔｅが低下し、冷却水温度Ｔｗとの温度
差が大きくなる。その結果、冷却能力を増加させること
ができる。

【００６５】従って、冷却水温度設定値Ｔと蒸発冷媒温
度Ｔeとを比較し、冷却水温度設定値Ｔと蒸発冷媒温度
Ｔeの差が第１の温度差設定値より大きい場合、冷却能
力が大きいと判断し、凝縮器２の送風機１２の回転数を
減少させ冷却能力を低下させ、冷却水温度設定値Ｔと蒸
発冷媒温度Ｔeの差が第２の温度差設定値より小さい場
合、冷却能力が小さいと判断し、凝縮器２の送風機１２
の回転数を増加させ冷却能力を増加させて、負荷１０と
冷却能力をバランスさせ、圧縮機１の運転停止の回数を
低減して、冷却水温度Ｔｗの変動をさらに小さくするこ
とができる。

【００６６】以上の様な冷却装置の運転時における制御
動作を、制御手段２３ｃのメモリ２６ｃに記憶された図
１５に示す冷却装置のプログラムを示す制御フローに従
い説明する。運転スイッチ２０のＯＮ信号が出た後、ス
テップ４０で冷却水温度設定値Ｔが入力されるとステッ
プ４１が実行され、冷却水温度検出手段８で冷却水温度
Ｔｗを検出し、冷却水温度設定値Ｔと冷却水温度Ｔｗの
比較演算を比較手段１４２で行い、Ｔｗ≧Ｔの場合「Ｙ
ＥＳ」の判定がなされると、ステップ４２が実行され、
圧縮機１の運転を開始する。Ｔｗ＜Ｔであれば「ＮＯ」
の判定がなされ、圧縮機１は運転されず、ステップ４１
に戻り冷却水温度Ｔｗのモニタリングが継続される。

【００６７】ステップ６３では蒸発冷媒温度検出手段１
３で蒸発冷媒温度Ｔｅを検出し、冷却水温度設定値Ｔと
の差を温度差算出手段１４４で算出し、第１の温度差設
定値ΔＴｅ１と比較し、Ｔ−Ｔｅ≧ΔＴｅ１であれば、
「ＹＥＳ」の判定がなされステップ６４に進む。ステッ
プ６４では、制御手段２３ｃの選択手段１４６によりメ
モリ２６ｃ内蔵の記憶手段１４３における第１の出力モ
ードが選択され、出力回路２７ｃにより送風機１２の回
転数をＮ３に制御し、送風量を減少するように制御した
後、ステップ４８に進む。

【００６８】ステップ６３で冷却水温度設定値Ｔとの差
が、Ｔ−Ｔｅ＜ΔＴｅ１であれば、「ＮＯ」の判定がな
されステップ６５に進む。ステップ６５では、蒸発冷媒
温度Ｔｅと冷却水温度設定値Ｔとの差を算出し、第２の
温度差設定値ΔＴｅ２と比較し、Ｔ−Ｔｅ≧ΔＴｅ２で
あれば、「ＹＥＳ」の判定がなされステップ６６に進
む。ステップ６６では、制御手段２３ｃの選択手段１４
６によりメモリ２６ｃ内蔵の記憶手段１４３における第
２の出力モードが選択され、出力回路２７ｃにより送風
機１２の回転数をＮ２に制御し、送風量を増加するよう
に制御した後ステップ４８に進む。

【００６９】ステップ６５で冷却水温度設定値Ｔとの差
が、Ｔ−Ｔｅ＜ΔＴｅ２であれば、「ＮＯ」の判定がな
されステップ６７に進む。ステップ６７では、制御手段
２３ｃの選択手段１４６によりメモリ２６ｃ内蔵の記憶
手段１４３における第３の出力モードが選択され、出力
回路２７ｃにより送風機１２の回転数をＮ１に制御し、
送風量を増加するように制御した後ステップ４８に進
む。

【００７０】ステップ４８では、冷却水温度設定値Ｔと
冷却水温度Ｔｗの差を計算し、Ｔｗ−Ｔ≧ΔＴｗ（例え
ば−２ｄｅｇ）であれば、「ＮＯ」の判定がなされ、ス
テップ６３に戻り上記したステップが繰り返され、蒸発
冷媒温度Ｔｅのモニタリングが継続される。ステップ４
８でＴｗ−Ｔ＜ΔＴｗの場合「ＹＥＳ」の判定がなされ
ると、ステップ４９が実行され、圧縮機１の運転を停止
し、ステップ４１に戻る。

【００７１】以上の様に本実施例では、凝縮器２は送風
機１２を有し、制御手段２３ｃは送風機１２の風量を、
蒸発器４の蒸発冷媒温度と冷却水温度設定値との差を複
数の温度差設定値に制御することにより、冷却能力を変
化させることができる。従って、負荷１０に対し冷却能
力をバランスさせ、圧縮機１の運転停止の回数を低減し
て、冷却流体である冷却水温度Ｔｗの変動をさらに小さ
くすることができる。

【００７２】なお、上記実施例では送風機の回転数を３
段階に変化させる場合を説明したが、送風機の回転数を
さらに多くのステップで変化させたり、無段階で変化さ
せる場合でも、本実施例と同様の作用効果を奏する。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、凝縮器の
風量を制御することにより、冷却流体の温度変動を小さ
くできる。

【００７４】また、制御手段で複数の送風機の運転個数
を制御し、連続運転する送風機と断続運転または低速運
転する送風機を組合せることにより、凝縮器への送風量
を送風機の個数以上に変化させることができ、冷却能力
の変化幅を大きくすることができる。従って、負荷に対
し冷却能力をバランスさせ、圧縮機の運転停止の回数を
低減して、冷却流体温度の変動を押さえることができる
また、停止している送風機の開閉手段の開閉を制御し、
停止している送風機からのショートサーキットを防ぎ、
凝縮器の風量を確実に制御することにより、冷却流体の
温度変動を小さくできるとともに、送風機の断続運転を
少なくできるため送風機モータやその制御手段等の信頼
性向上を図ることができる。

【００７５】また、蒸発器の蒸発冷媒温度と冷却流体温
度設定値との差を温度差設定値に制御するように凝縮器
の送風機を制御し、凝縮器への風量を制御させることに
より、冷却能力を変化させ、圧縮機の運転停止の回数を
低減して冷却流体温度の変動をさらに小さくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における冷却装置を示す構成
図

【図２】同実施例１における冷却装置の電気回路を示す
ブロック図

【図３】同実施例１における冷却装置を示す制御ブロッ
ク図

【図４】同実施例１における冷却装置の制御動作を示す
フローチャート

【図５】本発明の実施例２における冷却装置を示す構成
図

【図６】同実施例２における冷却装置の電気回路を示す
ブロック図

【図７】同実施例２における冷却装置を示す制御ブロッ
ク図

【図８】同実施例２における冷却装置の制御動作を示す
フローチャート

【図９】同実施例３における冷却装置の電気回路を示す
ブロック図

【図１０】同実施例３における冷却装置を示す制御ブロ
ック図

【図１１】同実施例３における冷却装置の制御動作を示
すフローチャート

【図１２】本発明の実施例４における冷却装置を示す構
成図

【図１３】同実施例４における冷却装置の電気回路を示
すブロック図

【図１４】同実施例４における冷却装置を示す制御ブロ
ック図

【図１５】同実施例４における冷却装置の制御動作を示
すフローチャート

【図１６】従来の技術における冷却装置の構成図

【符号の説明】

１圧縮機２凝縮器３減圧器４蒸発器５、６、１２送風機（出力手段）７ポンプ（流体循環手段）８冷却水温度検出手段（冷却流体温度検出手段）９空気温度検出手段１０負荷１０ａ冷却水回路（冷却流体回路）１１シャッタ（開閉手段）１３蒸発冷媒温度検出手段２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ制御手段

フロントページの続き (72)発明者中山達雄大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者大野竜一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中本達也大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、凝縮器、減圧器および蒸発器の
それぞれを冷媒配管で順次接続して構成した冷凍サイク
ルと、前記蒸発器で冷却された冷却流体を負荷へ循環さ
せる流体循環手段を有する冷却流体回路と、前記冷却流
体の温度を冷却流体温度設定値近傍に制御する制御手段
とを備え、前記制御手段は前記凝縮器の送風機の風量を
制御することにより、前記冷却流体の温度を冷却流体温
度設定値に制御することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】凝縮器は複数の送風機を有し、制御手段
は前記複数の送風機の運転個数を制御し凝縮器の風量を
制御するとともに、連続運転する前記送風機と断続運転
または低速運転する前記送風機を組合すことを特徴とす
る請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】凝縮器は複数の送風機を有し、前記送風
機は吸気路または送風路に開閉手段を設け、制御手段は
前記複数の送風機の運転個数を制御し凝縮器の風量を制
御するとともに、送風機の開閉手段を開閉させることを
特徴とする請求項１または請求項２記載の冷却装置。
【請求項４】圧縮機、凝縮器、減圧器および蒸発器の
それぞれを冷媒配管で順次接続して構成した冷凍サイク
ルと、前記蒸発器で冷却された冷却流体を負荷へ循環さ
せる流体循環手段を有する冷却流体回路と、前記冷却流
体の温度を冷却流体温度設定値近傍に制御する制御手段
とを備え、前記凝縮器は送風機を有し、前記制御手段は
前記送風機の風量を制御するとともに、前記蒸発器の蒸
発冷媒温度と冷却流体温度設定値との差を温度差設定値
に制御することを特徴とする冷却装置。