JP2004069170A

JP2004069170A - 散水制御方法及びその装置

Info

Publication number: JP2004069170A
Application number: JP2002228808A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kamiya; 神谷　敬三
Original assignee: TOYO STANDARD KK
Current assignee: TOYO STANDARD KK
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-06
Also published as: JP3902093B2

Abstract

【課題】冷凍機などの凝縮器の動作を支援すると共に、異常動作を早期に検出できる散水制御方法及び散水制御装置を提供する。
【解決手段】圧縮機からの高温高圧出力の温度又は圧力を計測し、その温度又は圧力が所定値を越える場合には、外気温度が所定値を越えていることを条件に、凝縮器に散水して水冷処理を付加するようにした。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の運転状態を常時監視して、必要時には凝縮器の放熱動作を支援すると共に、異常時にはこれを報知する散水制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、冷凍機の原理を説明する図面である。図示の通り、冷凍機は、圧縮機ＣＯＭＰと凝縮器ＣＯＮＤＥＮと膨張弁ＥＸＰＡＮと蒸発器ＥＶＡＰＯとを使用して、冷媒ガスの相変化よる潜熱を利用して熱移動を連続的に行う装置である。ここでは、圧縮機ＣＯＭＰで冷媒蒸気を圧縮し、高温高圧の状態にする。この高温高圧の冷媒蒸気は、高圧のまま凝縮器ＣＯＮＤＥＮで放熱されて凝縮する。
【０００３】
次に、液化した冷媒は膨張弁ＥＸＰＡＮによって、蒸発器圧力まで急減圧し、湿り蒸気になる。そして、湿り蒸気は、蒸発器ＥＶＡＰＯ内で吸熱して完全に蒸発し、飽和蒸気となって圧縮機ＣＯＭＰに吸引される。なお、空冷式の冷凍機では、送風ファンＦＡＮを設け、これを運転することによって凝縮器ＣＯＮＤＥＮの効果的な放熱動作を実現している。
【０００４】
ところで、上記したような冷凍サイクルで動作するものとして、冷房動作中の空気調和機も存在する。そして、消費電力のピーク電力を制限して契約電気料金を抑えるために、消費電力が設定値を越えた場合にはノズルから水を噴射させて放熱動作を支援し、冷房動作の中断時間を抑制しようとする空気調和機の制御装置も提案されている（例えば、特許第３０７３９６６号）。
【０００５】
しかしながら、このような制御装置は、単にピーク電力を制限するだけであるから、機器の異常動作を早期に検出することはできない。しかも、空気調和機であれば、冷房動作が強制的に中断されても、企業の経費節減のためであると社員は辛抱できたとしても、生鮮食品などを対象とする冷凍機では、冷凍動作の中断は商品価値を失うことにつながるので、特許第３０７３９６６号のような制御はとても採用できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであって、冷凍機などの凝縮器の動作を支援すると共に、異常動作を早期に検出できる散水制御方法及び散水制御装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る冷凍サイクルにおける散水制御方法は、圧縮機からの高温高圧出力の温度又は圧力を計測し、その温度又は圧力が所定値を越える場合には、外気温度が所定値を越えていることを条件に、凝縮器に散水して水冷処理を付加するようにしたことを特徴とする。本発明に係る凝縮器は、典型的には、空冷処理のみによって動作している。しかし、本発明では、凝縮器に散水して水冷処理が付加されるので、効率のよい冷凍サイクルを実現することができる。
【０００８】
また、請求項２に係る冷凍サイクルにおける散水制御方法は、圧縮機からの高温高圧出力の温度又は圧力を計測し、その温度又は圧力が所定値を越える場合、外気温度が所定値より高いことを条件に、凝縮器に散水して水冷処理を付加する一方、外気温度が所定値より低いことを条件に警報動作を実行するようにしたことを特徴とする。本発明によれば、トラブルを早期に発見することができる。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、圧縮機の吐出側配管に設置される第１温度センサと、外気温度を検出する第２温度センサとを備え、前記各温度センサの出力に基づいて散水機の動作を制御する制御装置であって、前記第１温度センサの出力が、予め設定されている制御開始温度を上回ると散水機の制御動作を開始させる制御開始手段と、前記第１温度センサの出力が、予め設定されている制御終了温度を下回ると散水機の制御動作を終了させる制御終了手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、圧縮機の吐出側配管に設置される第１温度センサと、外気温度を検出する第２温度センサとを備え、前記各温度センサの出力に基づいて散水機の動作を制御する制御装置であって、前記散水機の制御動作を開始させるべき制御開始温度を設定する第１設定手段と、前記散水機の制御動作を終了させるべき制御終了温度を設定する第２設定手段と、前記散水機の単位動作時間を設定する第３設定手段とを備えている。
【００１１】
請求項３又は請求項４に係る発明は、好適には、第１温度センサの出力が所定値を越える場合に、第２温度センサの出力が所定値を越えていない場合には、警報信号を出力するようにしている。また、好適には、第１温度センサの出力が所定値を越える場合には、第２温度センサの出力が所定値を越えていることを条件に、散水機を動作させるようにしている。
【００１２】
請求項３又は請求項４に係る発明は、第１と第２の温度センサの出力を編集して所定時間毎に保存する記憶装置を備えているのが好適である。記憶装置としては、書込み可能な不揮発性メモリが好適であり、電気的に消去（書き換え）可能な不揮発性メモリが更に好適である。
【００１３】
請求項３に係る発明において、制御終了手段は、動作終了に先だって、予め設定されている最小制御時間だけ散水機を動作させるのが好適である。また、請求項４に係る発明において、単位動作時間の散水機の動作後、制御終了温度を下回っていない場合には、所定の休止時間の後、再度、単位動作時間の散水機の動作を行うのが好適である。また、動作終了に先だって、予め散水機を動作させるべき最小制御時間を設定する第４設定手段を設けるのが好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、実施例に係る散水制御装置ＥＱＵの外観図と、温度センサＳ１，Ｓ２の取り付け位置などを図示した図面である。
【００１５】
図１に示すように、この散水制御装置ＥＱＵは、配管温度センサＳ１と外気温度センンサＳ２からのセンサ信号を受けて、圧縮機ＣＯＭＰなどの動作状態を把握し、必要時には散水機ＷＴを動作させる一方、異常時には警報信号ＥＲを出力する装置である。なお、配管温度センサＳ１は、凝縮器ＣＯＮＤＥＮから膨張弁ＥＸＰＡＮに至る高圧管（液管）であって、効果的に測温できるよう温度グリースを塗布して設置される。
【００１６】
ここで、高圧管の温度と内部圧力とは相関するので、高圧管の温度に基づいて圧縮機ＣＯＭＰの動作状態を把握することができる。そこで、この散水制御装置ＥＱＵでは、高圧管の温度（圧力）が所定値以上になると、散水機ＷＴを動作させて冷凍サイクルの動作を支援して動作効率の向上を図っている。なお、散水機ＷＴを間欠的に動作させることもできるので、凝縮器ＣＯＮＤＥＮの部分から多くの水が垂れ落ちるような無駄を排除することができる。
【００１７】
図２は、図１に示す散水制御装置ＥＱＵの回路ブロック図である。図示の通り、この散水制御装置ＥＱＵは、データ設定用スイッチ１と、配管温度センサＳ１と、外気温度センサＳ２と、状態表示ＬＥＤ２と、液晶表示器３と、温度センサからのデータを編集して記憶するＥＥＰＲＯＭ４と、カレンダークロックＩＣ５と、リレー回路６ａ，６ｂと、各部の動作を制御するコンピュータ回路７と、ＡＣ２００Ｖを受けて直流電圧を各部に供給する電源回路８とを中心に構成されている。
【００１８】
コンピュータ回路７は、データスイッチ設定スイッチ１からの信号を受ける入力ポート１０と、温度センサＳ１，Ｓ２からのアナログ信号を受けるＡ／Ｄコンバータ１１，１２と、状態表示ＬＥＤ２を駆動する出力ポート１３と、液晶表示器３を駆動する液晶駆動回路１４と、リレー駆動回路１５と、各部の動作を制御するＣＰＵ１６と、ＣＰＵの制御プログラムを記憶しているＲＯＭ１７と、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ１８とを中心に構成されている。
【００１９】
データ設定用スイッチ１は、詳細には、ＭＯＤＥスイッチと、ＵＰスイッチと、ＤＯＷＮスイッチと、ＳＥＴスイッチとで構成されている（図１参照）。これらは全て跳ね返りタイプのスイッチであり、ＯＮ操作を重ねるごとにデータ設定動作を進めることができるようになっている。また、状態表示ＬＥＤ２は、本装置ＥＱＵが散水機ＷＴを駆動している状態では点滅するようになっている。
【００２０】
液晶表示器３は、定常状態では、現在が散水器ＷＴの制御動作中か否かを示すと共に、高圧管の温度を表示している。また、設定によっては、高圧管の温度から算出される高圧管の圧力を表示することもできる。図１の液晶表示器３は、現在が制御動作中であり、高圧管の圧力が１２．３Ｋｇ／ｃｍ^２であることを示している。また、散水制御装置ＥＱＵの各動作パラメータを設定する際には、液晶表示器３に必要なデータが表示される。
【００２１】
ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）４には、散水機ＷＴを動作させた散水時間を１日ごとに積算して記憶すると共に、高圧管の温度履歴について、３０分間の最大温度と最低温度と平均温度とを、３０分ごとに記憶している。また、カレンダークロックＩＣ５は、本装置ＥＱＵを、春夏秋冬の４シーズンや、昼夜の４パターンに分けて異なる動作モードで動作させるためのものである。
【００２２】
図１に示すように、制御用リレー６ａの出力である制御信号ＣＴは、散水機ＷＴに供給され、ＣＰＵ１６及びリレー駆動部１５の制御に基づいて、散水機ＷＴの動作を規定している。この散水制御装置ＥＱＵでは、「制御開始温度」と「制御終了温度」とを予め設定するようになっており、その設定値にしたがい、高圧管が「制御開始温度」に達すると散水機ＷＴへの制御動作が開始され、高圧管が「制御終了温度」まで降下すると、散水機ＷＴへの制御動作が終了させるようにしている。
【００２３】
また、散水機ＷＴの散水制御動作については、「最大制御時間」を予め設定するようにしており、この「最大制御時間」の設定値の選択によって、任意の間欠散水動作を可能にしている。例えば、「最大制御時間」を３分に設定した場合には、３分散水→５秒停止→３分散水→５秒停止→・・・の間欠的な散水動作を、高圧管の温度が「制御終了温度」に達するまで繰り返すことになる。なお、「最大散水時間」は１〜９９９分までの任意の時間が選択できるので、例えば９９９分を選択すれば、事実上、高圧管の温度が「制御終了温度」に達するまでの連続的な散水動作が実現されることになる。
【００２４】
また、この散水制御装置ＥＱＵでは、「最小制御時間」を秒単位で設定できるようになっており、例えば、最小制御時間が１０秒に設定されている場合には、高圧管の温度が「制御終了温度」に達しても、直ちに制御を終了するのではなく、更に１０秒間の散水動作を行うようにしている。高圧管の温度はリアルタイムに計測されているので、制御用リレー６ａのＯＮ動作による散水開始の直後に、高圧管の温度が「制御終了温度」に達することもあるが、制御用リレー６ａが直ちにＯＦＦ動作することなく機器トラブルの原因を排除している。
【００２５】
この「最小制御時間」は、「制御開始温度」と「制御終了温度」とが近接している場合に有効であり、「最小制御時間」を適宜に設定することによって、制御用リレー６ａが頻繁にＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返すことが防止される。
【００２６】
続いて、以上の構成からなる散水制御装置ＥＱＵについて、その動作内容を説明する。先ず、動作パラメータの設定動作から説明する。
【００２７】
装置正面のＭＯＤＥスイッチ（図１参照）を押すと、最初は、「制御開始温度」の設定モードとなる。なお、高圧管の温度は、内部圧力に対応するので、この状態は、「制御開始圧力」の設定モードでもある。そして、ＵＰスイッチやＤＯＷＮスイッチを操作して所望の制御開始温度（例えば５０℃）を選択した後、ＳＥＴスイッチを押せば、「制御開始温度」の設定が完了する。
【００２８】
次に、ＭＯＤＥスイッチを押すと、「制御終了温度（圧力）」の設定モードとなるので、上記と同様にしてＳＥＴスイッチを押せば、「制御終了温度」の設定が完了する。次にＭＯＤＥスイッチを押すと、「最大制御時間」の設定モードとなるので、上記と同様にしてＳＥＴスイッチを押せば、「最大制御時間」の設定が完了する。次にＭＯＤＥスイッチを押すと、「最小制御時間」の設定モードとなるので、上記と同様にしてＳＥＴスイッチを押せば、「最小制御時間」の設定が完了する。
【００２９】
次にＭＯＤＥスイッチを押すと、「外気基準温度」の設定モードとなるので、例えば２５℃のように設定する。ここで設定された「外気基準温度」は、通常の冷凍機の運転状態では、散水動作をする必要がないと思われる外気温度であり、送風ファンＦＡＮの運転による空冷動作で足りる筈の温度である。但し、この外気基準温度を越えるほどに外気温度が上昇すると単なる空冷動作では足りない場合があると考えられるため、散水機ＷＴを動作させて水冷動作を付加するのである。
【００３０】
先に説明した手順で設定動作が完了すると、後は、高圧管の温度を常に監視して、必要に応じて散水動作を行い、異常時には報知動作を行うことになる。図３は、この定常動作を説明するフローチャートである。
【００３１】
この動作は、タイマ割込みによって所定時間毎に繰返し起動されるが、最初に、温度センサＳ１，Ｓ２からの信号を取得して、高圧管温度Ｔ１と外気温度Ｔ２とを把握する（ＳＴ１）。そして、現在が、散水機ＷＴを動作させている制御動作中（間欠動作を含む）であるか否かが判定され（ＳＴ２）、散水機ＷＴの制御動作中でなければ、高圧管温度Ｔ１が制御開始温度を超えているか否かを判定する（ＳＴ３）。
【００３２】
ここで、高圧管温度Ｔ１が制御開始温度より低い場合には何もしないで処理を終えるが、高圧管温度Ｔ１が制御開始温度を超えている場合には、次に、外気温度Ｔ２が外気基準温度を超えているか否かを判定する（ＳＴ４）。通常は、高圧管温度Ｔ１が制御開始温度を超えている場合には、外気温度Ｔ２も外気基準温度を超えているので、予め設定されている「最大制御時間」に基づいて、散水機ＷＴの制御動作を開始して処理を終える（ＳＴ６）。
【００３３】
その後のタイマ割込みでは、ステップＳＴ２の判定の結果、現在が制御動作中であると判定されるので、散水動作開始時からの経過時間と高圧管温度Ｔ１に基づいて、制御用リレー６ａを駆動して散水機ＷＴを適宜に動作させる。このようなステップＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ６の処理が繰り返される結果、先に説明したような、３分散水→５秒停止→３分散水→５秒停止→・・・のような間欠的な散水動作が、高圧管の温度Ｔ１が「制御終了温度」に達するまで繰り返されることになる。
【００３４】
そして、高圧管の温度Ｔ１が「制御終了温度」に達すると、予め設定されている「最小制御時間」だけ動作した後、散水機ＷＴを駆動しない非制御動作モードに戻る（ＳＴ７）。以上のように、この散水制御装置では、予め設定されている「制御開始温度」「制御終了温度」「最大制御時間」「最小制御時間」に基づいて、空冷動作に水冷動作が付加されることにより、圧縮機ＣＯＭＰが過負荷になることが防止されている。
【００３５】
ところで、機器トラブルなどによって、空冷動作で足りるほど外気温度が低いにも係わらず、高圧管が異常に高温（高圧）になることがある。具体的には、外気温度Ｔ２は、外気基準温度（例えば２５℃）より低いにも係わらず、例えば、空冷ファンが故障しているとか、凝縮器の囲いが目詰まりしているなどの理由から、高圧管温度Ｔ１が制御開始温度（例えば５０℃）より高い場合がある。
【００３６】
そこで、そのような異常事態の際には、散水機によってその場凌ぎの対処をするより、直ちに異常事態の原因の解明を開始できるよう、警報用リレー６ｂを駆動して警報信号ＥＲを出力している（ＳＴ５）。このような動作の結果、トラブルの早期発見が可能となる。但し、散水処理を特に禁止する趣旨ではない。
【００３７】
出力された警報信号ＥＲを用いて、所定周波数（例えば３５５ＫＨｚ）の搬送波を変調すれば（例えばＦＭ変調）、電力線を経由して異常事態の発生を適所に報知することができ、直ちに、異常回復のための手配をすることが可能となる。このように、本装置ＥＱＵによれば、異常事態の発生を常時監視しているので、高圧管が危険なレベルまで高圧となる以前に適切に対処することが可能となる。
【００３８】
なお、図３のフローチャートでは、ステップＳＴ５の処理によって、直ちに警報信号ＥＲを出力する旨説明したが、例えば、冷凍室を誤って外気に開放してしまったが直ぐに現状に復旧するような人為的なミスの場合まで、警報信号ＥＲを発する必要はない。そこで、使用環境によっては、ステップＳＴ５の処理に至る異常事態が、所定時間連続した場合にだけ警報信号ＥＲを出力するのも好適である。また、所定時間内（例えば３０分）に発生した異常事態の累積時間に基づいて警報信号ＥＲを出力するか否かを決定しても良い。
【００３９】
逆に、ステップＳＴ４の判定で、測定した外気温度Ｔ２が外気基準温度より高いために散水処理を実施した場合にも、例えば、所定時間内の制御回数や延べ散水時間や延べ制御時間などを計測しておき、それらが基準値を超えた場合には、警報信号を出力するのも好適である。
【００４０】
以上、本発明の実施例について具体的に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。例えば、実施例では冷凍機について説明したが、空調機、除湿機、冷蔵庫、冷水器、製氷機その他についても同様に適用できる。また、実施例では温度センサを使用したが、メンテナンス用高圧管側のサービスバルブなどを利用して圧力を直接計測するのも好適である。
【００４１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、冷凍機などの凝縮器の動作を支援すると共に、異常動作を早期に検出できる散水制御方法及び散水制御装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る装置の外観図と、他の装置との接続関係を図示したものである。
【図２】実施例に係る装置の内部ブロック図である。
【図３】図１の装置の動作内容を説明するフローチャートである。
【図４】冷凍サイクルの原理を説明する図面である。

Claims

圧縮機からの高温高圧出力の温度又は圧力を計測し、
その温度又は圧力が所定値を越える場合には、外気温度が所定値を越えていることを条件に、凝縮器に散水して水冷処理を付加するようにした
ことを特徴とする冷凍サイクルにおける散水制御方法。
圧縮機からの高温高圧出力の温度又は圧力を計測し、
その温度又は圧力が所定値を越える場合、外気温度が所定値より高いことを条件に、凝縮器に散水して水冷処理を付加する一方、外気温度が所定値より低いことを条件に警報動作を実行するようにした
ことを特徴とする冷凍サイクルにおける散水制御方法。
圧縮機の吐出側配管に設置される第１温度センサと、外気温度を検出する第２温度センサとを備え、前記各温度センサの出力に基づいて散水機の動作を制御する制御装置であって、
前記第１温度センサの出力が、予め設定されている制御開始温度を上回ると散水機の制御動作を開始させる制御開始手段と、
前記第１温度センサの出力が、予め設定されている制御終了温度を下回ると散水機の制御動作を終了させる制御終了手段と、
を備えることを特徴とする散水制御装置。
圧縮機の吐出側配管に設置される第１温度センサと、外気温度を検出する第２温度センサとを備え、前記各温度センサの出力に基づいて散水機の動作を制御する制御装置であって、
前記散水機の制御動作を開始させるべき制御開始温度を設定する第１設定手段と、前記散水機の制御動作を終了させるべき制御終了温度を設定する第２設定手段と、前記散水機の単位動作時間を設定する第３設定手段と、
を備えることを特徴とする散水制御装置。