JP2005180818A - 冷凍機制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 省エネ効果を得るための制御として、空冷コンデンサの制御装置との協働により冷凍機の負荷を低減することを可能とする冷凍機制御装置を提供する。
【解決手段】 制御器100は、一又は複数の圧縮機の運転制御を行う制御部101と、空冷コンデンサの制御器又は集中管理装置が通信線を介して接続される第1,第2通信ポート102,103と、センサ入力部104と、複数の制御信号出力部105〜107と、操作部108と、表示部109とを備える。本実施の形態では、第2通信ポート103に通信線を介して空冷コンデンサの制御器110が接続され、空冷コンデンサの制御器110から各種計測情報の受信を可能にするとともに、空冷コンデンサの制御器110に対し、ファン回転数に関する設定情報の送信を可能としている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、冷凍サイクルを構成する冷凍機の制御装置に関し、特に、圧縮機等の運転制御による省エネ効果を高めるための構成に関する。
従来、スーパーマーケット等に多数設置されている冷凍・冷蔵ショーケース等の冷凍機制御装置として、集中監視装置から送信された各種設定情報等に基づき、圧縮機の運転制御を行う冷凍機制御装置が公知となっている。(例えば、特許文献1参照。)
特開2000−241068号公報
前記特許文献1に記載の構成では、集中監視装置により、各ショーケース,冷凍機等より受信した各種計測情報に基づき圧縮機の制御に関する設定情報を変更して送信し、冷凍機制御装置は、集中監視装置から送信された設定情報により、設定内容を変更して制御を行うこととなっている。
この場合、冷凍機制御装置の行う圧縮機のON,OFF制御は消費電力に大きく影響するものであるため、省エネ効果を考慮する場合には、冷凍機の運転状態に関連する制御を適切に行うことが重要となる。
しかし、前記特許文献1に記載の冷凍機制御装置では、単に集中監視装置から受信した設定情報に基づき、圧縮機の運転制御を行うのみであり、圧縮機の負荷に関連する空冷コンデンサの制御装置との協働については考慮されていなかった。また、従来の集中監視装置では、空冷コンデンサの制御装置とは接続されていないため、集中監視装置による空冷コンデンサの設定変更を行うことができなかった。
本発明は、前記課題を解決するためのものであり、省エネ効果を得るための制御として、空冷コンデンサの制御装置との協働により冷凍機の負荷を低減することを可能とする冷凍機制御装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため本発明は、一又は複数の圧縮機の運転制御を行う冷凍機制御装置であって、目標高圧制御値に基づきファンの回転数制御を行う空冷コンデンサ制御装置に接続され、各計測手段から冷凍機の運転状態に関する計測情報と外気温計測情報とを受信し、各計測情報に基づき前記目標高圧制御値を算出して前記空冷コンデンサ制御装置に送信する手段を備えることを特徴とする。
また、前記冷凍機制御装置は、圧力計測値がカットイン圧力値を超えた場合に、予め設定された起動遅延時間経過時まで圧縮機の起動を遅らせるとともに、起動遅延時間経過前の圧力値の変化傾向を判定し、前記圧力値が減少傾向にある場合に、予め設定された延長時間経過時まで圧縮機の起動を遅らせる起動遅延手段を備えることを特徴とする。
また、前記冷凍機制御装置は、オイル供給配管に備えられた温度センサからの計測情報に基づきオイル供給異常を判定する手段を備えることを特徴とする。
また、前記冷凍機制御装置は、圧縮機の吸入温度センサにより計測された吸入温度が所定値を超えた場合に、警報表示する警報制御手段を備えることを特徴とする。さらに、前記警報制御手段は、圧縮機の吐出温度センサにより計測された吐出温度が所定値を超えた場合に、警報表示するとともに圧縮機の強制停止を行うことを特徴とする。
また、前記冷凍機制御装置は、前記各制御内容について、一の制御内容又は複数の制御内容の組合せを任意に設定可能としたことを特徴とする。
また、前記冷凍機制御装置は、ショーケースを含む冷凍・冷蔵設備の運転を管理・制御する集中制御装置に対して接続され、前記集中制御装置から送信された設定情報に基づき制御を行うことを特徴とする。
以上、説明したように、本発明の冷凍機制御装置によれば、次のような効果を奏する。
(1)圧縮機の運転状態等に応じた目標高圧制御値を算出して空冷コンデンサの制御器に対し送信することとしたので、空冷コンデンサの制御器との協働により、冷凍機の負荷の低減を図ることができる。この場合、冷凍機の負荷を低減させることにより、圧縮機の起動台数,運転時間等を減少させることができるため、高い省エネ効果を得ることが可能となる。
(2)また、低圧圧力の測定情報に基づく圧縮機の起動遅延制御において、圧力計測値の変化に応じて起動遅延時間の延長を行うこととしたので、圧縮機の運転制御をより適切な範囲に抑えることが可能となり、省エネ効果を高めることができるとともに、圧縮機のショートサイクルを防止することができる。
(3)また、冷凍機の制御器によりオイル供給異常判定を行うこととしたので、オイル供給異常による冷凍機の故障等を適切に防止することができる。
(4)さらに、冷凍機の制御器により液バック状態の判定を行うこととするとともに、吸入温度,吐出温度等に応じて、警報のみの制御と圧縮機強制停止とを行うこととしたので、より適切な圧縮機の保護を行うことが可能となる。
(5)また、複数の制御内容について、一又は複数の組合せを任意に設定可能としたので、各店舗等の状況に応じた適切な制御を行うことが可能となる。
(6)また、集中制御装置からの設定情報に基づき制御可能としたので、複数の冷凍機制御器に対する設定を容易に行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る冷凍機制御装置としての制御器100の概略構成を示すブロック図である。
制御器100は、一又は複数の圧縮機の運転制御を行う制御部101と、空冷コンデンサの制御器又は集中管理装置が通信線を介して接続される第1,第2通信ポート102,103と、センサ入力部104と、複数の制御信号出力部105〜107と、操作部108と、表示部109とを備える。
制御部101は、第1通信ポート102に通信線105を介して接続された集中制御装置からの制御信号に基づき、制御信号出力部105に接続された圧縮機等の運転制御を行う。また、制御部101は、オイル供給異常を判定し、当該判定結果に応じてオイル供給電磁弁の制御を行う手段と、冷凍機の各圧縮機について運転状況(運転時間,運転間隔等)を制御する手段とを備える。
本実施の形態では、第2通信ポート103に通信線を介して空冷コンデンサの制御器110が接続され、空冷コンデンサの制御器110から各種計測情報の受信を可能にするとともに、空冷コンデンサの制御器110に対し、ファン回転数に関する設定情報の送信を可能としている。また、センサ入力部104には、圧力センサ,温度センサ等の複数のセンサの他、機械警報入力接点等が接続される。制御部101は、各計測信号等を集中制御装置に送信すると共に、制御器100からの計測信号等に基づき後述する圧力設定処理等を行う。
制御信号出力部106には、オイル配管電磁弁が接続され、制御部101は後述するオイル供給異常判断処理に基づきオイル配管電磁弁の運転制御を行う。
制御信号出力部107には、警報装置が接続され、制御部101からの制御信号に基づき警報発生等の運転制御を行う。
図2は、制御器100の外観の一例を示す図である。
制御器100には、操作部106を構成する複数の操作ボタン201〜204と、表示部107を構成するデジタル表示器205とを備える。
制御部101は、操作ボタン201〜204の操作に応じて各種設定及び表示切替を行うとともに、各センサから取得した計測情報をデジタル表示器205に表示する。
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る冷凍機制御装置を含む集中管理システムの概略構成を示す系統図である。
集中管理システム300は、冷凍・冷蔵ショーケース等の各種冷凍・冷蔵設備の運転状況の管理・制御を行う集中制御装置301を備え、集中制御装置301には、複数のショーケース302の制御器302aと、冷凍機303の制御器100と、空冷コンデンサ304の制御器110とがシリアル伝送線等の通信線305によりネットワーク接続されている。
集中制御装置301は、各制御器302a,100,304aから受信した温度,圧力等の計測情報に基づき、各種冷凍・冷蔵設備の運転状況を管理し、各制御器302a,100,304aに対し設定情報等を示す制御信号を送信する。
冷凍機303では、ショーケース102より配管を介して送られた低温低圧のガス冷媒が、一又は複数の圧縮機により圧縮され、高温高圧のガス冷媒となり、配管を介して空冷コンデンサ304に送られる。
図4は、制御器100の通信ポート103に対し通信線305を介して接続される空冷コンデンサ304の制御器110の概略構成を示すブロック図である。
制御器110は、ファンモータの運転制御等を行う制御部401と、第1,第2通信ポート402,403と、センサ入力部404と、複数の制御信号出力部405,406と、操作部407と、表示部408とを備える。
本実施の形態では、第1,第2通信ポート402,403に通信線305を介して冷凍機303の制御器100及び集中制御装置301が接続され、制御器100又は集中制御装置301から送信された運転情報等に基づき、制御信号出力部405に接続されたファンモータ等の運転制御を行う。
また、センサ入力部404には、圧力センサ,温度センサ等の複数のセンサの他、機械警報入力接点等が接続される。制御部401は、センサ入力部404を介して入力された各計測信号等に基づきファンモータ等の運転制御を行うとともに、集中制御装置301に各計測信号等を送信する。
制御信号出力部406には、散水装置が接続され、温度センサ等の計測信号に基づき制御器401から制御信号を出力し、散水装置の運転制御を行う。
以上の構成により、本実施の形態の制御器100による制御方法について説明する。
制御器100は、集中制御装置301からの設定情報等に基づき、圧縮機の運転制御を行うとともに、高圧圧力制御として、空冷コンデンサ304の制御器110に対し、ファン回転数制御に関する設定情報の送信を行う。
高圧圧力制御では、圧縮機の運転状態及び空冷コンデンサ304の制御器110から受信した外気温計測情報に基づき、目標高圧制御値を演算して、制御器110に送信する。制御器110では、目標高圧制御値に基づき、ファン回転数制御を行う。
ここで、目標高圧制御値は、目標凝縮温度の飽和圧力により決定する。目標凝縮温度は、圧縮機の運転状態(圧縮機の運転率,運転圧力等)及び外気温度の計測情報に基づき算出する。
目標凝縮温度の算出においては、例えば、下記の式(1)を用いる。
目標凝縮温度
=外気温度+最小温度差+(最大温度差−最小温度差)×圧縮機運転率 ・・・ (1)
この場合に用いられる最小温度差及び最大温度差は、予め設定された値とする。また、圧縮機運転率は、1つの制御器100で制御する圧縮機台数における、実際の運転台数の割合(運転圧縮機台数/全圧縮機台数)を示す。
なお、目標高圧制御値については、上限値,下限値を設定することとしてもよい。
以上により、制御器100で算出され送信された設定情報に応じて、空冷コンデンサ304の制御器110は、ファン回転数制御を行う。
また、冷凍機303の制御器100では、集中制御装置301からの制御信号に基づき冷凍機の運転制御を行うとともに、制御器100に備えられた各制御手段により、圧縮機の起動遅延制御,オイル異常保護制御及び液バック状態保護制御を行う。
圧縮機の起動遅延制御では、低圧圧力について所定時間間隔毎の計測情報を比較し、変化の傾向に応じて、圧縮機の起動遅延時間の延長を行う。ここで、起動遅延時間とは、低圧圧力が圧縮機を起動する基準値(以下、「カットイン基準値」とする。)を超えた時点から実際に圧縮機を起動するまでの間の設定時間を示す。従来の制御では、起動遅延時間が設定されている場合には、低圧圧力がカットイン基準値を超えた後、起動遅延時間継続して、カットイン基準値を超えていれば、圧縮機を起動することとしていた。
図5は、低圧圧力の変化と、本実施の形態における制御器100の圧縮機起動遅延制御との関係を示す図である。
図5(a),(b)に示すように、本実施の形態では、起動遅延時間(T1−T2)が予め設定されているものとする。制御器100では、起動遅延時間経過時点(T2)の直前及び過去複数時点(t1,t2,t3)での低圧圧力を比較し、低圧圧力が減少傾向にある場合(p1>p2>p3>p4)、起動遅延時間を延長する(T2−T3)。この場合、延長時間(T2−T3)の経過時点で、低圧圧力(p5)がカットイン圧力以下となった場合には、圧縮機の起動を行わない。
一方、図5(b)に示すように、延長時間(T2−T3)経過時点で、低圧圧力(p5')がカットイン圧力を超えている場合には、圧縮機の起動を行う。
なお、起動遅延時間の延長は複数回行うこととしてもよい。また、起動遅延時間の延長の間に、低圧圧力が上昇傾向となった場合には、その時点で圧縮機の起動制御を行うこととしてもよい。
オイル異常保護制御では、制御器100は、図6に示すように、冷凍機303の給油配管601に設置された温度センサ601aにより計測した配管温度を監視し、オイルセパレータ602の故障により吐出ガスがオイル配管に流れ込み、温度異常となった場合に、オイル供給電磁弁603を開閉操作する制御を行うとともに、集中制御装置301及び冷凍機303の警報装置に警報信号を出力することにより、圧縮機604へのオイル供給不足等の異常に対する制御処理を行う。
図7は、制御器100によるオイル供給異常判断に基づく、オイル供給電磁弁603の制御処理手順を示すフローチャートである。
制御器100は、冷凍機303の給油配管601に設置された温度センサ601aにより計測したオイル温度を監視し、以下の制御を行う。
制御器100は、オイル温度が第1の基準値(本例では60℃)以上である状態が所定時間(本例では30分間)継続したか否かを判定し(ステップ701)、条件を満たした場合には、オイル供給異常として、オイル供給電磁弁を開閉操作する保護制御信号を出力するとともに、警報信号を出力する(ステップ702)。
その後、オイル温度が第2の基準値(本例では55℃)以下となるまで保護制御状態を継続し、第2の基準値以下となった場合には(ステップ703)、保護制御出力をOFFするとともに、警報信号出力を解除する(ステップ704)。
以上の処理により、制御器100は、オイル供給異常の場合に電磁弁の開閉操作及び警報出力等を行う。
液バック状態保護制御では、制御器100は、ショーケース302から送られた冷媒について、吸入温度,吐出温度,低圧圧力に関する計測情報に基づき、吸入ガス飽和温度,吐出ガス飽和温度を導き出し、各飽和温度に基づく基準値と吸入温度,吐出温度との比較により液状態か否かを判定して、冷凍機303の保護制御,警報制御を行う。なお、各飽和温度の算出等は公知の方法を用いる。。
図8は冷凍機の制御部100による液バック状態保護制御の処理手順を示すフローチャートであり、図9は液バック状態警報制御の処理手順を示すフローチャートである。
保護制御では、図8に示すように、まず、制御器100の制御状態が液バック警報状態であるか否かを判定し(ステップ801)、警報状態でない場合に、以下の処理を行う。
制御器100は、冷媒についての吸入温度の測定情報を受信し(ステップ802)、受信した吸入温度が所定基準値(本例では、吸入ガス飽和温度+設定吸入過熱度)以下か否かを判定するとともに(ステップ803)、基準値以下の状態が所定時間(本例では、10分間)経過したか否かを判定する(ステップ804)。
所定値以下の状態が所定時間以上経過した場合には(ステップ803,804で共にYESの場合)、保護制御として、保護表示出力を行う(ステップ805)。
その後、吸入温度が基準値を超えるまで保護表示を継続し、基準値を超えた場合には(ステップ806)、10分経過後に保護表示出力を解除する(ステップ807)。
また、警報制御では、図9に示すように、まず、吸入温度,吐出温度,圧縮機の運転状態に関する各測定情報を受信する(ステップ901)。
各測定情報に基づき、吸入温度が基準値以下であるか否か(ステップ902)、吐出温度が基準値(本例では、吐出ガス飽和温度+設定吐出過熱度)以上であるか否か(ステップ903)、圧縮機ONの状態が3分以上経過したか否か(ステップ904)の各判定を行う。
各判定の結果、全ての条件を満たす場合(ステップ902〜904で共にYESの場合)、警報制御として、圧縮機の強制停止を行うと共に、警報表示出力を行う(ステップ905)。この場合、保護表示と警報表示とは異なるランプの点灯等により識別可能なものとする。
その後、吸入温度が基準値を超えるまで警報制御を継続し、基準値を超えた場合には(ステップ906)、警報制御のリセットが可能な状態とする(ステップ907)。この場合、警報制御のリセットは、管理者,サービスマン等が、制御器100等に表示された計測情報に基づき安全を確認した後、リセットボタンの操作等により行う。
以上の処理により、制御器100は、液バック状態における保護表示,警報表示及び圧縮機の強制停止等を行う。
以上の各制御は、管理者により任意に設定可能なものとし、いずれの制御を組合せ可能としてもよい。ここで、複数の制御を組合せた場合における各制御の優先順位等については、予め設定されているものとし、さらに、管理者により任意に設定変更可能なものとする。
空冷コンデンサ304の制御器110では、冷凍機303の制御器100からの設定情報に基づきファンモータの回転数制御を行うとともに、各種センサの測定信号及び警告情報を集中制御装置301及び制御器100に送信する。
本実施の形態では、通常運転モード,低騒音モード及び単純ON/OFFモードの各モードに応じて、制御器100からの設定情報に含まれる目標高圧制御値(又は外気温に応じた補正値)を起動基準圧力(動作中心圧力)として、ファンモータの回転数制御を行う。この場合、通常運転モード及び低騒音モードでは、圧力計測値に応じて出力電圧(ファンモータの回転数)が段階的に変化することとなる。
以上のように、本実施の形態に係る冷凍機の制御器では、圧縮機の運転状態等に応じた目標高圧制御値を算出して空冷コンデンサの制御器に対し送信することとしたので、空冷コンデンサの制御器との協働により、冷凍機の負荷の低減を図ることができる。この場合、冷凍機の負荷を低減させることにより、圧縮機の起動台数,運転時間等を減少させることができるため、高い省エネ効果を得ることが可能となる。
また、低圧圧力の測定情報に基づく圧縮機の起動遅延制御において、圧力計測値の変化に応じて起動遅延時間の延長を行うこととしたので、圧縮機の運転制御をより適切な範囲に抑えることが可能となり、省エネ効果を高めることができるとともに、圧縮機のショートサイクルを防止することができる。
また、オイル供給異常判定を行うこととしたので、オイル供給異常による冷凍機の故障等を適切に防止することができる。
さらに、液バック状態の判定を行うこととするとともに、吸入温度,吐出温度等に応じて、保護制御(警報のみ)と警報制御(警報及び圧縮機強制停止)とを行うこととしたので、より適切な圧縮機の保護を行うことが可能となる。
また、前記各制御内容については、集中制御装置により一又は複数の組合せを任意に設定可能とするとともに、各制御内容毎の優先順位等を設定可能とすることにより、各店舗の状況等に応じた適切な制御内容の設定が可能となる。
なお、前記実施の形態では、空冷コンデンサ304の制御器110を、集中制御装置301と、冷凍機303の制御器100とにそれぞれ接続することとしているが、本発明はこの構成に限られるものでは無く、空冷コンデンサ304の制御器110を冷凍機303の制御器100のみに接続することとしてもよい。
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る集中管理システムの概略構成を示す系統図である。以下、図3に示す集中管理システムと同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態に係る集中管理システム1000では、空冷コンデンサ304の制御器として、一の通信ポートを有し、冷凍機303の制御器100のみと接続する制御器306を備えている。
本実施の形態では、冷凍機303の制御器100との間で各情報の送受信を行うことにより、前記第1の実施の形態と同様に、空冷コンデンサ304の制御等が可能となる。
従って、本実施の形態では、空冷コンデンサ304の制御器306を簡易な構成とすることができる。なお、冷凍機303の制御器100についても、必ずしも集中制御装置301と接続されている必要は無く、空冷コンデンサ304の制御器306のみと接続されていれば、前記第1の実施の形態と同様の制御が可能となる。
なお、前記各実施の形態では、集中管理システム内の冷凍機の制御器による制御として説明しているが、冷凍機の制御器と空冷コンデンサの制御器とが接続されていればよく、必ずしも集中管理装置と冷凍機の制御器とが接続されている必要はない。
また、前記実施の形態で示した設定値等は、各条件及び冷媒の種別等により異なるものであり、種々に設定可能となっている。
本発明の一実施の形態に係る冷凍機制御器の概略構成を示すブロック図である。 冷凍機制御器の操作パネルの一例を示す正面図である。 本発明の一実施の形態に係る集中管理システムの概略構成を示す系統図である。 集中管理システムを構成する空冷コンデンサ制御器の概略構成を示すブロック図である。 冷凍機制御器による起動遅延制御の一例を示す図である。 オイル供給異常判断を行うための概略構成を示す系統図である。 冷凍機制御器によるオイル供給異常判定処理手順を示すフローチャートである。 冷凍機制御器による液バック状態の保護制御処理手順を示すフローチャートである。 冷凍機制御器による液バック状態の警報制御処理手順を示すフローチャートである。 集中管理システムの他の例を示す系統図である。
符号の説明
100 制御器(冷凍機)
101 制御部
102 第1通信ポート
103 第2通信ポート
104 センサ入力部
105 制御信号出力部
106 制御信号出力部
107 制御信号出力部
108 操作部
109 表示部
110 制御器(空冷コンデンサ)
300,1000 集中管理システム
301 集中制御装置
302 ショーケース
302a 制御器
303 冷凍機
304 空冷コンデンサ
305 通信線
306 制御器

Claims (7)

  1. 一又は複数の圧縮機の運転制御を行う冷凍機制御装置であって、
    目標高圧制御値に基づきファンの回転数制御を行う空冷コンデンサ制御装置に接続され、
    各計測手段から冷凍機の運転状態に関する計測情報と外気温計測情報とを受信し、各計測情報に基づき前記目標高圧制御値を算出して前記空冷コンデンサ制御装置に送信する手段を備えることを特徴とする冷凍機制御装置。
  2. 前記冷凍機制御装置は、圧力計測値がカットイン圧力値を超えた場合に、予め設定された起動遅延時間経過時まで圧縮機の起動を遅らせるとともに、起動遅延時間経過前の圧力値の変化傾向を判定し、前記圧力値が減少傾向にある場合に、予め設定された延長時間経過時まで圧縮機の起動を遅らせる起動遅延手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の冷凍機制御装置。
  3. 前記冷凍機制御装置は、オイル供給配管に備えられた温度センサからの計測情報に基づきオイル供給異常を判定する手段を備えることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の冷凍機制御装置。
  4. 前記冷凍機制御装置は、圧縮機の吸入温度センサにより計測された吸入温度が所定値を超えた場合に、警報表示する警報制御手段を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷凍機制御装置。
  5. 前記警報制御手段は、圧縮機の吐出温度センサにより計測された吐出温度が所定値を超えた場合に、警報表示するとともに圧縮機の強制停止を行うことを特徴とする請求項4に記載の冷凍機制御装置。
  6. 前記冷凍機制御装置は、前記各制御内容について、一の制御内容又は複数の制御内容の組合せを任意に設定可能としたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の冷凍機制御装置。
  7. 前記冷凍機制御装置は、
    ショーケースを含む冷凍・冷蔵設備の運転を管理・制御する集中制御装置に対して接続され、
    前記集中制御装置から送信された設定情報に基づき制御を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の冷凍機制御装置。
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