JP3417272B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板上の部品が
故障した際に制御対象の応急運転を行う制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】船舶等により輸送用コンテナを輸送する
場合、輸送用コンテナの冷凍装置は、数ヶ月という長期
間の運転が行われることがある。

【０００３】従来より輸送用コンテナの冷凍装置には、
圧縮機の過電流を検出した際に、圧縮機等の故障を防止
するために、強制的に冷凍装置の運転を停止させる機能
が設けられていた。この機能は、冷凍装置の制御装置に
設けられた電流検出部が圧縮機に流れる電流値を監視
し、当該電流値が所定の値よりも大きくなると、異常を
示す信号を出力し、制御部が異常を示す信号を受信する
と冷凍装置の運転を停止させることにより、実現されて
いる。

【０００４】ところが、上記の電流検出部が圧縮機の過
電流を検出した際に、又はサージ等により、基板上の部
品が故障することがあり、このような場合には電流値の
正常／異常を示す出力が異常を示した状態で出力が固定
され、冷凍装置を再起動することができないという問題
があった。

【０００５】一般的に、輸送用コンテナにおいては内部
に保存される荷物の商品価値を守ることが最優先である
ため、冷凍装置の運転に致命的な故障でない場合は冷凍
装置の運転を続行したいというユーザからの要望があ
る。

【０００６】従って、従来においては、特定のダイオー
ドのリード線を切断する等の基板の改造を行うことによ
り、上記の異常を出力した状態で固定されている出力を
強制的に正常状態として、冷凍装置の応急運転を行って
いた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、特定のダイオードのリード線を切断する等の基板の
改造を行うことは、容易に行うことができず作業に長時
間を要するという問題がある。また、ダイオードのリー
ド線の切断は、設計上当該ダイオードが故障したときの
みに有効な手段であり、ダイオード以外の部品が故障し
た場合には、ダイオードのリード線を切断したとしても
応急運転を行うことができないという問題もある。さら
に、故障した基板上の部品を交換する際に、リード線を
切断したダイオードの交換も必要になる。

【０００８】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであって、基板上の部品が故障した場合であっても、
容易に、かつ、短時間で制御対象の応急運転を開始する
ことが可能な制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、(a) 第１の出力端と、
(b) 制御対象に流れる電流を検出して当該電流の値を出
力する電流値出力手段（１０）と、(c) 前記電流値出力
手段から得られる前記電流の値（ＩＲ）と所定の値とを
比較する比較器（２１）と、前記比較器の出力に基づい
て前記電流の値が前記所定の値よりも大きいと判断され
た場合及び小さいと判断された場合に応じ、それぞれ第
１及び第２の論理値に対応する電位を採る過電流信号
（ＩＶ）を前記第１の出力端に与える過電流検出手段
（２０）と、(d) 前記第１の出力端と、前記第２の論理
値に対応する電位を与える電位点との間に接続された第
１のスイッチ（ＳＷ１）とを備え、前記第１の出力端に
与えられた電位が前記第１及び第２の論理を採ることに
対応して、前記制御対象を停止／駆動する第１の制御を
行うものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
制御装置であって、(e) 前記電流の値が与えられる第２
の出力端と、(f) 前記所定の値を記憶するメモリ（１０
８）と、(g) 前記第２の出力端及び前記メモリに接続さ
れ、前記電流の値を前記所定の値と比較し、前記電流の
値が前記所定の値よりも大きい場合及び小さい場合に応
じ、それぞれ第１及び第２の論理値に対応する電位を採
る制御信号を出力する演算部（１０７）とを更に備え、
前記第１の制御において前記制御対象を駆動する場合で
あっても、前記制御信号が第１の論理値を採る場合に
は、前記制御対象を停止する第２の制御を行うものであ
る。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
制御装置であって、(h) 前記制御対象と、前記制御対象
に電流を供給する電流供給部との間に介在し、前記第１
及び第２の制御に基づいて開閉する第２のスイッチ（２
０３〜２０５）を更に備えている。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
制御装置であって、(h) 前記第２の出力端に与えられた
前記電流の値を表示する表示手段を更に備えている。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれか一つに記載の制御装置であって、前
記制御対象は冷凍装置の圧縮機であることを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】この発明のうち請求項１にかかる制御装置にお
いて、第１のスイッチは過電流信号の値によらずに、第
１の出力端に与えられた電位を第２の論理値に対応する
電位へ強制的に設定する。

【００１５】この発明のうち請求項２にかかる制御装置
において、電流の値を過電流検出手段の比較器というハ
ードウエアによるのみならず、別途に演算部においてソ
フトウエアによって所定の値との大小関係が把握され
る。

【００１６】この発明のうち請求項３にかかる制御装置
において、第２のスイッチは制御対象のＯＮ／ＯＦＦ及
び第１，第２の制御に基づいて制御対象に対する電圧の
供給／停止を実現する。

【００１７】この発明のうち請求項４にかかる制御装置
において、過電流信号の正誤に拘らず、電流の値そのも
のを操作者が確認できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

＜１．装置構成＞図１は、この発明の実施の形態におけ
る冷凍装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、冷凍装置の制御装置１００には、内
部に演算部として機能するＣＰＵ１０７とメモリ１０８
とを有する制御部１０１と、圧縮機のモータ２０２に流
れる電流を検出する電流検出部１０２と、冷凍装置の運
転状況等を表示する表示部１０３と、目標温度（設定温
度）等を入力する操作部１０４と、各種センサ，ファ
ン，バルブ等の外部機器２０６と制御部１０１との信号
通信のインタフェースとなる入出力部１０５とが設けら
れている。また、モータ２０２には、電磁開閉器２０
３，２０４，２０５（第２のスイッチに相当）を介して
電源２０１より電力が供給されている。電磁開閉器２０
３，２０４，２０５は、モータ２０２に流れる電流を供
給状態と停止状態とで切換を行う電流切換手段として機
能する。

【００１９】操作部１０４より入力される運転状況のパ
ラメータやコマンド等の入力情報は、表示部１０３を介
して制御部１０１に導かれている。また、表示部１０３
は、目標温度（設定温度）や現在温度だけでなく、各種
センサが検出する冷凍装置の各部における運転状況につ
いても制御部１０１のＣＰＵ１０７から送られてくる表
示情報に基づいて表示することができるように構成され
ている。

【００２０】電流検出部１０２は、後述するように、モ
ータ２０２に流れる電流値ＩＲを制御部１０１に対して
所定の出力端子（第２の出力端）より出力するととも
に、過電流であるか否かを判定し、過電流信号ＩＶを制
御部１０１に対して所定の出力端子（第１の出力端）よ
り出力する。

【００２１】制御部１０１においては、基本的にＣＰＵ
１０７が外部機器２０６を制御することにより、冷凍装
置全体の運転状態を制御するように構成されている。そ
して、ＣＰＵ１０７は、定期的に電流検出部１０２から
得られる電流値ＩＲを読み出し、電流値ＩＲとメモリ１
０８に格納されている所定の閾値とを比較する。そし
て、電流値ＩＲが閾値より大きい場合は、過電流である
と判断し、電磁開閉器２０３，２０４，２０５に対して
制御信号を出力して接点を開放するように制御する。ま
た、ＣＰＵ１０７は、操作部１０４からの入力情報に基
づいて電流検出部１０２からの電流値ＩＲを読み出し、
その電流値を表示部１０３に表示させることができるよ
うに構成されている。

【００２２】一方、電流検出部１０２から得られる過電
流信号ＩＶは、ＣＰＵ１０７を介さずに電磁開閉器２０
３，２０４，２０５の開閉を制御するように構成されて
いる。そして、過電流信号ＩＶが過電流であることを示
す異常レベル（第１の論理値）である場合は、電磁開閉
器２０３，２０４，２０５の接点を開放するように制御
が働き、過電流でないことを示す正常レベル（第２の論
理値）である場合は、電磁開閉器２０３，２０４，２０
５の接点を短絡するように制御が働く。

【００２３】ここで、この実施の形態では一例として、
電磁開閉器２０３，２０４，２０５に対する制御信号が
ハイレベルの時に各電磁開閉器２０３，２０４，２０５
は接点を開放し、ローレベルの時に接点を短絡するよう
に構成されているものとする。

【００２４】このように、電磁開閉器２０３，２０４，
２０５は、電流値ＩＲによる過電流の検出と過電流信号
ＩＶによる過電流の検出との少なくともいずれか一方で
異常と判断された場合には接点を開放するように構成さ
れている。

【００２５】図２は、電流検出部１０２の内部構成を示
すブロック図である。図２に示すように、電流検出部１
０２には、電流値出力部１０と過電流検出部２０と応急
運転スイッチＳＷ１（第１のスイッチ）とが設けられて
いる。電流値出力部１０は、モータ２０２に流れる３相
電流のうちの１相に流れる電流値を検出し、当該電流値
に応じた電圧に変換を行い、電流値ＩＲとして出力す
る。電流値ＩＲは、制御部１０１に導かれるとともに、
過電流検出部２０に入力する。

【００２６】過電流検出部２０においては、電流値ＩＲ
を後述する回路構成によって所定の閾値と比較を行い、
電流値ＩＲが閾値よりも大きい場合に異常レベル（第１
の論理値）の信号としてハイレベルの信号を過電流信号
ＩＶとして出力し、電流値ＩＲが閾値よりも小さい場合
に正常レベル（第２の論理値）の信号としてローレベル
の信号を過電流信号ＩＶとして出力する。これにより、
過電流信号ＩＶが異常レベルの時には、電磁開閉器２０
３，２０４，２０５の接点は開放し、モータ２０２は停
止する。

【００２７】応急運転スイッチＳＷ１は過電流検出部２
０の出力部に設けられており、過電流検出部２０から出
力される過電流信号ＩＶが異常レベルであるか正常レベ
ルであるかにかかわらず、応急運転スイッチＳＷ１を短
絡することによって過電流信号ＩＶを強制的にローレベ
ル（正常レベル）に設定する出力切換手段として機能す
ることができる。

【００２８】ここで、電流値出力部１０及び過電流検出
部２０の具体的回路構成について説明する。まず、図３
は、電流値出力部１０の構成を示す回路図である。図３
に示すように、電流値検出部１０は、モータ２０２に流
れる電流に応じた信号を電圧として取り出す。そして整
流した後、増幅器やバッファを介して電圧の態様を採る
電流値ＩＲが出力される。

【００２９】次に、図４は、過電流検出部２０の構成を
示す回路図である。図４に示すように、電流値ＩＲは、
ヒステリシス特性を有するコンパレータ２１の反転入力
に導かれている。コンパレータ２１では、電流値ＩＲと
所定の閾値との比較が行われ、電流値ＩＲが閾値よりも
小さい場合には、コンパレータ２１の出力はハイレベル
となる。逆に、電流値ＩＲが閾値よりも大きい場合に
は、コンパレータ２１の出力はローレベルとなる。

【００３０】コンパレータ２１の出力がハイレベルであ
ると、トランジスタ２２によって論理反転が行われ、出
力であるコレクタ端子はローレベルとなる。その結果、
コンパレータ２３の非反転入力もローレベルとなり、コ
ンパレータ２３の出力は、ハイレベルとなる。そして、
トランジスタ２４がＯＮ状態となり、出力である過電流
信号ＩＶは、ローレベルとなる。

【００３１】逆に、コンパレータ２１の出力がローレベ
ルであると、トランジスタ２２によって論理反転が行わ
れて、出力であるコレクタ端子はハイレベルとなる。そ
の結果、コンパレータ２３の非反転入力もハイレベルと
なり、コンパレータ２３の出力は、ローレベルとなる。
そして、トランジスタ２４がＯＦＦ状態となり、出力で
ある過電流信号ＩＶは、ハイレベルとなる。

【００３２】従って、モータ２０２において過電流が流
れているときは、過電流信号ＩＶはハイレベルとなって
異常レベルの信号を示すことができ、モータ２０２にお
いて過電流が流れていないときは、過電流信号ＩＶはロ
ーレベルとなって正常レベルの信号を示すことができ
る。

【００３３】過電流検出部２０の構成において、コンパ
レータ２１，２３又はトランジスタ２２，２４等が故障
したときは、電流値ＩＲが過電流を示していない場合で
あっても出力である過電流信号ＩＶは、ハイレベルで固
定される。過電流信号ＩＶは、上記のようにＣＰＵ１０
７等を介することなくモータ２０２を駆動制御する電磁
開閉器２０３，２０４，２０５をハードウェアにて直接
的にＯＮ・ＯＦＦさせるため、ハイレベルで固定された
状態となると、モータ２０２は再起動できない。しか
し、この実施の形態においては、図２に示したように、
過電流信号ＩＶを強制的にローレベルに切り換えるため
の応急運転スイッチＳＷ１が設けられているため、過電
流検出部２０の部品が故障した際にも、応急運転スイッ
チＳＷ１を短絡することにより、過電流信号ＩＶを利用
したハードウェアによる制御機能を無効にすることがで
き、冷凍装置の応急運転を行うことが可能となる。

【００３４】なお、図２の電流検出部１０２において、
制御部１０１に対して電流値ＩＲおよび過電流信号ＩＶ
を出力する出力端子の直前にサージ電流やノイズを吸収
するための構成を設けても良い。

【００３５】このように、この実施の形態においては、
電流値ＩＲは、ソフトウェアによる電流制御（第２の制
御）用の制御信号として利用され、過電流信号ＩＶは、
ハードウェアによる電流制御（第１の制御）用の制御信
号として利用される。これらソフトウェアとハードウェ
アとの双方による電流制御により、過電流検出部２０が
故障した後の応急運転中にもソフトウェアにより過電流
の検出を行うことができるとともに、応急運転を行う際
にソフトウェアによって過電流が検出されている場合は
応急運転を回避することが可能となる。

【００３６】電流検出部１０２を構成する部品は、図５
（ａ）に示すように、１枚の基板３１に実装される。図
５（ａ）の斜線領域は、高電圧領域ＨＶである。従っ
て、冷凍装置の応急運転を行うために応急運転スイッチ
ＳＷ１を操作する際又はメンテナンス時に、高電圧領域
ＨＶに触れる可能性があり危険である。そこで、図５
（ｂ）に示すように電流検出部１０２の基板３１をカバ
ー３２で覆うとともに、応急運転スイッチＳＷ１の操作
を行うことができるように窓３３が設けられており、安
全かつ容易に応急運転スイッチＳＷ１の操作を行うこと
ができるように構成されている。

【００３７】次に、図６は、この発明の実施の形態にお
ける冷凍装置の制御装置の外観を示す斜視図である。こ
の実施の形態における冷凍装置の制御装置１００（図１
参照）の各構成は、図６（ａ）に示すように制御ボック
ス４０に納められている。制御ボックス４０には、開閉
可能な扉４１が設けられており、その扉４１には表示部
１０３及び操作部１０４が露呈した状態で設置されてい
る。オペレータは、表示部１０３の表示内容を確認しな
がら冷凍装置の運転状況を確認することができるととも
に操作入力を行うことができる。また、図６（ｂ）は、
応急運転スイッチＳＷ１を操作するために、制御ボック
ス４０の扉４１を開いた状態を示したものである。図６
（ｂ）に示すように、応急運転スイッチＳＷ１を操作す
る際には、制御ボックス４０の扉４１を開け、さらに、
制御ボックス４０の内部から内板４５を倒すことによ
り、電流検出部１０２が納められたカバー３２が現れ
る。これにより、応急運転スイッチＳＷ１を操作するこ
とが可能となり、過電流検出部２０の部品が故障したと
きでも冷凍装置の運転を行うことが可能となる。なお、
内板４５には、電流検出部１０２の他にブレーカ４６等
も設けられている。応急運転スイッチＳＷ１やブレーカ
４６等は、正常な運転中には操作する必要のないもので
あるため、制御ボックス４０の表面には設けていない。

【００３８】ところで、上述のようにこの実施の形態の
冷凍装置の制御装置には、ＣＰＵ１０７を介して電流値
ＩＲを用いてソフトウェア的に過電流を判断し、電磁開
閉器２０３，２０４，２０５の接点を開放する機能も備
えている。従って、オペレータが応急運転スイッチＳＷ
１を短絡したところで、電流値ＩＲから実際にモータ２
０２に過電流が流れていることが判明している場合は、
電磁開閉器２０３，２０４，２０５は、接点の開放状態
が維持され冷凍装置の運転は開始されない。従って、圧
縮機等の冷凍装置の設備を故障させることがない。ま
た、この場合、操作部１０４の操作によって表示部１０
３に電流値ＩＲを表示させることもでき、応急運転スイ
ッチＳＷ１を短絡しても冷凍装置が動作しない場合には
表示部１０３に表示される電流値ＩＲを目視することに
よって過電流であることを認識することができる。

【００３９】以上説明したように、この実施の形態にお
ける冷凍装置の制御装置によれば、船舶等による輸送用
コンテナの輸送中に過電流検出部２０の部品が故障した
としても、応急運転スイッチＳＷ１を短絡することによ
り、冷凍装置の応急運転を行うことができる。これによ
り、ユーザからの要望であるコンテナ内部の荷物の商品
価値が低下することを防止することが可能となる。

【００４０】また、応急運転スイッチＳＷ１を短絡する
だけで良いため、従来のリード線を切断する場合と比較
すると、容易かつ短時間に作業を行うことができ、効率
的である。

【００４１】なお、この発明にかかる冷凍装置の制御装
置は輸送用コンテナだけではなく、その他の冷凍装置に
も適用可能であることは言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】この発明のうち請求項１にかかる制御装
置によれば、過電流検出手段に故障が生じ、制御対象に
流れる電流が所定の値よりも小さくても過電流信号が第
１の論理値を採ることとなった場合、第１の出力端にお
いて第２の論理値に対応する電位を与えて、強制的に制
御装置を駆動することができる。

【００４３】この発明のうち請求項２及び請求項３にか
かる制御装置によれば、過電流信号が第１の論理値を採
ることとなった場合、これが過電流検出手段が正常に動
作した故なのか、あるいは故障した故であるのかが演算
部において検出されるので、前者の場合において第１の
スイッチによって強制的に制御対象が駆動されることを
回避できる。

【００４４】この発明のうち請求項４にかかる制御装置
によれば、第２の制御によって第１の制御に基づく駆動
が行われない場合に、その根拠たる電流の値そのものを
確認して、制御装置の停止の理由を判断することができ
る。

【００４５】請求項５記載の制御装置によれば、圧縮機
に正常な電流が流れているにも拘らず、過電流検出手段
の故障によって誤って圧縮機に異常な電流が流れている
と検出された場合であっても、第１のスイッチを操作す
るだけで圧縮機を停止させずに強制的に駆動することが
できるので、冷凍装置の温度変動を迅速に抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態における冷凍装置の制御
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態における電流検出部の内
部構成を示すブロック図である。

【図３】この発明の実施の形態における電流値出力部の
構成を示す回路図である。

【図４】この発明の実施の形態における過電流検出部の
構成を示す回路図である。

【図５】この発明の実施の形態における電流検出部の実
装形態を示す概略図である。

【図６】この発明の実施の形態における冷凍装置の制御
装置の外観を示す斜視図である。

【符号の説明】

１００ 制御装置、１０１ 制御部、１０２ 電流検出
部、１０３ 表示部、１０４ 操作部、１０５ 入出力
部、２０１ 電源、２０２ モータ、２０３，２０４，
２０５ 電磁開閉器、１０７ ＣＰＵ、１０８ メモ
リ、１０ 電流値出力部、２０ 過電流検出部、ＳＷ１
応急運転スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−248167（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−29470（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−168145（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 341 H02H 3/08 H02H 7/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) 第１の出力端と、 (b) 制御対象に流れる電流を検出して当該電流の値を出
   力する電流値出力手段（１０）と、 (c) 前記電流値出力手段から得られる前記電流の値（Ｉ
   Ｒ）と所定の値とを比較する比較器（２１）と、前記比
   較器の出力に基づいて前記電流の値が前記所定の値より
   も大きいと判断された場合及び小さいと判断された場合
   に応じ、それぞれ第１及び第２の論理値に対応する電位
   を採る過電流信号（ＩＶ）を前記第１の出力端に与える
   過電流検出手段（２０）と、 (d) 前記第１の出力端と、前記第２の論理値に対応する
   電位を与える電位点との間に接続された第１のスイッチ
   （ＳＷ１）とを備え、 前記第１の出力端に与えられた電位が前記第１及び第２
   の論理を採ることに対応して、前記制御対象を停止／駆
   動する第１の制御を行う制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の制御装置であって、 (e) 前記電流の値が与えられる第２の出力端と、 (f) 前記所定の値を記憶するメモリ（１０８）と、 (g) 前記第２の出力端及び前記メモリに接続され、前記
   電流の値を前記所定の値と比較し、前記電流の値が前記
   所定の値よりも大きい場合及び小さい場合に応じ、それ
   ぞれ第１及び第２の論理値に対応する電位を採る制御信
   号を出力する演算部（１０７）とを更に備え、 前記第１の制御において前記制御対象を駆動する場合で
   あっても、前記制御信号が第１の論理値を採る場合に
   は、前記制御対象を停止する第２の制御を行う制御装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の制御装置であって、 (h) 前記制御対象と、前記制御対象に電流を供給する電
   流供給部との間に介在し、前記第１及び第２の制御に基
   づいて開閉する第２のスイッチ（２０３〜２０５）を更
   に備える制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の制御装置であって、 (h) 前記第２の出力端に与えられた前記電流の値を表示
   する表示手段を更に備える制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか一つ
   に記載の制御装置であって、 前記制御対象は冷凍装置の圧縮機である制御装置。