JPH023207B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一つの圧縮機から複数の蒸発器（あ
るいは凝縮器）に圧縮ガスを供給して、複数の負
荷をそれぞれ冷却（あるいは加熱）するようにし
た冷却（あるいは加熱）装置の冷却（あるいは加
熱）を制御する装置に関するものである。

一般に、複数の冷却庫内に備えた複数の蒸発器
を一台の圧縮機で並列運転する冷却装置として第
１図のようなものがある。第１図において、１，
２，３，４はそれぞれ異なる冷凍あるいは冷蔵シ
ヨーケース庫内に備えられる蒸発器である。圧縮
機５より吐出された高温高圧ガス状冷媒は凝縮器
６に導かれ液化される。この凝縮器６を通つた液
状冷媒は液管８を通つて、蒸発器１，２，３，４
に対応して設けた４個の電磁弁SV₁，SV₂，SV₃，
SV₄に分岐入力される。４個の電磁弁SV₁〜SV₄
を通つた各冷媒はそれぞれ膨張弁７により減圧さ
れた後、対応する蒸発器１，２，３，４にそれぞ
れ導かれる。蒸発器１，２，３，４では冷媒は気
化して周りの熱を奪いそれぞれシヨーケース庫内
を冷却する。蒸発器１，２，３，４を通つた各冷
媒は共通に吸入管９を通つて圧縮機５の吸入側に
導かれる。電磁弁SV₁，SV₂，SV₃，SV₄は通電
されると弁が開き冷媒の通過を許すものである。

このような冷媒循環ルートを形成可能な冷却装
置における、電磁弁V₁，SV₂，SV₃，SV₄を制御
する装置としては、従来、次のようなものがあ
る。すなわち、個々のシヨーケース庫内にそれぞ
れサーモスタツトを設け、次のような温度制御を
行う。あるシヨーケース庫内が十分に冷却される
と、サーモスタツト接点が開き、対応する電磁弁
への通電を断ち、冷媒の蒸発器への流入を止めて
温度を上げる。温度が十分に上がると、サーモス
タツト接点が閉じ、対応する電磁弁に冷媒を流し
て再び冷却する。このような制御回路では４つの
電磁弁は、相互の関連はなく、それぞれに対応す
るサーモスタツトの接点によつて独立に制御され
る。従つて、冷却装置の負荷が分散して低負荷、
低効率運転になつてしまう。

本発明の目的は、上述の各々の電磁弁の開閉タ
イミングをできるだけ合せるようにした制御装置
を提供し、負荷が分散して低負荷、低効率運転に
なるのを防止し、負荷を集中させ、高負荷、高効
率運転とし、省エネルギー化をはかることにあ
る。

以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

第２図に示した本発明の一実施例による制御装
置は、第１図に示した４個の電磁弁SV₁，SV₂，
SV₃，SV₄の弁開閉を制御するものである。図に
おいてTH₁，TH₂，TH₃，TH₄はそれぞれ、蒸
発器１，２，３，４が備えられたシヨーケース庫
内に設置されたサーモスタツトの接点である。サ
ーモスタツトは庫内温度が所定温度の下限（サー
モスタツトオフ値）以下に下降すると、接点を開
き、逆に庫内温度が所定温度の上限（サーモスタ
ツトオン値）以上に上昇すると、接点を閉じるも
のである。始め、すべてのシヨーケース庫内の温
度が高いとサーモスタツト接点TH₁，TH₂，
TH₃，TH₄はすべて閉じている。このため、リ
レーRL₁，RL₂，RL₃，RL₄はすべて通電されて
いて動作状態にあり、それらの常閉接点rl₁，rl₂，
rl₃，rl₄はすべて開いているため、遅延リレー
（すなわちタイマー）TM₁は作動していない。従
つて遅延リレーTM₁の接点tm₁は閉じている。接
点tm₁は遅延リレーTM₁が作動して一定時間後に
開く常閉接点である。この時、電磁弁SV₁〜SV₄
へはサーモスタツト接点TH₁〜TH₄と常閉接点
tm₁とを通して電源１０より通電されているの
で、電磁弁はすべて開いている。

次に一つのシヨーケース（例えば蒸発器１の備
えられたシヨーケースとする）の庫内が十分に冷
却されると、サーモスタツト接点TH₁〜TH₄の
うちのサーモスタツト接点TH₁が開くため電磁
弁SV₁〜SV₄のうちの電磁弁SV₁は閉じ冷媒の流
れを止める。同時にリレーRL₁〜RL₄のうちのリ
レーRL₁が非動作状態となり、その常閉接点rl₁が
閉じ、遅延リレーTM₁が作動状態となる。遅延
リレーTM₁の作動中に他の負荷（シヨーケース）
が冷却されてサーモスタツト接点TH₂，TH₃、
あるいはTH₄が開いても、それに対応する電磁
弁SV₂，SV₃、あるいはSV₄が閉じ、対応するリ
レーRL₂，RL₃、あるいはRL₄が非動作状態にな
るだけで、タイマーすなわち遅延リレーTM₁の
動作には何ら影響がない。

遅延リレーすなわちタイマーTM₁の設定時間
が経過すると、その常閉接点tm₁が開き、すべて
の電磁弁SV₁〜SV₄への通電を断つ。従つて、冷
媒が流入しなくなることにより、すべてのシヨー
ケースの庫内温度が上り、サーモスタツト接点
TH₁〜TH₄は次々と閉じて行く。しかし遅延リ
レーTM₁の常閉接点tm₁が開いたままであるの
で、電磁弁SV₁〜SV₄は通電されない。この時、
サーモスタツトオフ値まで温度が下らなかつたシ
ヨーケースのサーモスタツト接点は閉じたまであ
る。

すべてのサーモスタツト接点TH₁〜TH₄が閉
じると、リレーRL₁〜RL₄がすべて動作し、常閉
接点rl₁〜rl₄がすべて開くので、遅延リレーTM₁
への通電が断たれ、常開接点tm₁は閉じ、電磁弁
SV₁〜SV₄に再び通電される。こうして始めの状
態へもどる。

もし、遅延リレーTM₁の作動中にすべてのサ
ーモスタツト接点TH₁〜TH₄が開いてしまつた
ら、遅延リレーTM₁は作動を続けるが、シヨー
ケース庫内の温度上昇中に接点tm₁を開くことに
なり、どちらにしろ電磁弁SV₁〜SV₄には通電さ
れていないのであるから、同じ事である。遅延リ
レーTM₁の作動中にすべてのサーモスタツト接
点TH₁〜TH₄が開き、なおかつその後のシヨー
ケース庫内の温度が上昇してすべてのサーモスタ
ツト接点TH₁〜TH₄が閉じてしまつても、遅延
リレーTM₁への通電が断たれ、初期状態になる。

一方、圧縮機用リレーRL₅の常開接点rl₅を圧縮
機５の電源回路１１に挿入接続し、リレーRL₅が
動作すると圧縮機５が回り、リレーRL₅が非動作
状態になると圧縮機５が止るようにする。圧縮機
用リレーRL₅は、リレーRL₁〜RL₄の常開接点rl′₁
〜rl′₄の並列回路と遅延リレーTM₁の接点tm₁と
の間にはさまれているため、電磁弁SV₁〜SV₄の
うち１つ以上が開いている時のみ、動作し、圧縮
機５を回す。

本制御回路を使つたシヨーケース庫内の温度変
化を第３図に示す。この例では負荷のシヨーケー
スは２台であるが、それ以上になつても同様であ
る。始めにシヨーケース１の庫内温度（実線の曲
線）が十分に下りサーモスタツトTH₁が切れる。
これによつてシヨーケース１の庫内温度（実線の
曲線）は上り始めるが、シヨーケース２の庫内温
度（破線の曲線）は下降のままである。シヨーケ
ース１のサーモスタツトTH₁が切れて遅延リレ
ーTM₁の設定時間t₁が経過すると、シヨーケース
２の冷却も中止される。しかし、この時シヨーケ
ース２の庫内温度はサーモスタツトオフ値まで温
度が下がつていないため、サーモスタツト接点
TH₂は閉じたままである。シヨーケース１およ
び２ともに温度が上つて行き、シヨーケース１の
温度がサーモスタツトオン値に達すると、サーモ
スタツト接点TH₁が閉じる。この時、シヨーケ
ース２のサーモスタツト接点TH₂は閉のままで
あるから、遅延リレーTM₁は電源１０から開放
され、シヨーケース１および２の温度が下り始め
る。（第３図Ａ参照） このとき、シヨーケース２の方が低温であつた
ため、シヨーケース２の温度がシヨーケース１よ
りも早くサーモスタツトオフ値に達し、サーモス
タツトTH₂が開き冷却が止められる。この時点
より遅延リレーTM₁が働き始めるが、設定時間t₁
経過しないうちにシヨーケース１の温度がサーモ
スタツトオフ値に達すると、シヨーケース１のサ
ーモスタツトTH₁も開き、シヨーケース１およ
び２ともにサーモスタツト接点が開いていること
になる。シヨーケース２の方が早く切れたから温
度上昇も早く、先にサーモスタツトオン値に達す
る。しかしすべてのサーモスタツトがオンになら
ないと、遅延リレーTM₁は開放されないため、
シヨーケース２は冷却されない。しだいにシヨー
ケース１の温度も上り、サーモスタツトオン値に
なつた時点で遅延リレーTM₁も開放され、シヨ
ーケース１および２共に温度が下り始める。（第
３図Ｂ参照） 以下同様に温度変化をし、シヨーケース１およ
び２は、ほぼ同時期に冷却されるようになる。

第２図及び第３図を参照して、リレーRL₁〜
RL₄と、それらの常閉接点rl₁〜rl₄と、それらの
常開接点rl′₁〜rl′₄と、遅延リレー（すなわちタイ
マー）TM₁と、その接点tm₁と、リレーRL₅と、
その常開接点rl₅とを含む部分は、複数のサーモ
スタツトの接点TH₁〜TH₄、複数の電磁弁SV₁〜
SV₄、及び圧縮機の電源回路１１に結合され、該
複数のサーモスタツトのうちいずれかのサーモス
タツトの接点が閉状態となつた第１の時点を検出
し、該第１の時点を検出してから一定時間t₁後に
すべての電磁弁SV₁〜SV₄を閉にするとともに上
記圧縮機を停止させる制御回路として働く。

上記一定時間t₁は、第３図から明らかなよう
に、複数の冷凍あるいは冷蔵シヨーケース（即
ち、負荷）の各々が、上記圧縮機から圧縮ガスの
供給を停止されている状態で、第３図のサーモ
OFF値からサーモON値に上昇するまでに、要す
る時間よりも短く選ばれている。

そして、上述の制御回路は、さらに、上記圧縮
機が停止された後に、すべてのサーモスタツトの
接点が開状態になつた第２の時点を検出し、該第
２の時点を検出した時、すべての電磁弁SV₁〜
SV₄を開にするとともに上記圧縮機を再起動させ
る。

この実施例において、サーモスタツトに電子式
サーモスタツトを使用すれば、サーモスタツトオ
フ値に達しなくてもサーモスタツト接点を開くこ
とができる。第２図の接点tm₁を電子式サーモス
タツトの回路中に挿入すればよい。最も簡単なの
は電子サーモスタツトの電源を切ると、サーモス
タツト接点が閉じるような電子式サーモスタツト
で、接点tm₁で電子式サーモスタツトの電源を切
つてしまえばよい。この場合、第３図のＡのよう
なことは起こらず、すべてのシヨーケースの温度
がサーモスタツトオン値になるまで再び冷えるこ
とはない。つまり第３図のＢのようになる。

冷媒循環サイクルを形成する冷却装置では、負
荷が半分になつても消費電力は半分にはならず、
60〜70％位になる。圧縮機は最高負荷時に合わせ
て選定するから通常時は余剰能力となり、サーモ
スタツトによりオン・オフを繰り返し定温を保つ
ている。圧縮機は最高負荷時に最大効率となるか
ら、サーモスタツトによりオン・オフを繰り返す
通常時は効率が悪くなる。第４図の従来例では、
電磁弁SV₁とSV₂とが関連なく開閉しているか
ら、半分の負荷（シヨーケースの一台は冷やされ
ず、一台のシヨーケースだけが冷やされている）
になつている場合が多い。しかし、本発明の第３
図のように同期運転させると、２台のシヨーケー
スともに冷やされている場合が多くなる。従つて
従来は低負荷運転だつたものが、本発明により負
荷が時間的に集中し、高負荷運転となる。

第５図は省エネルギー化を達成する一手段であ
る強制間欠運転の例である。これは、ある一定時
間運転状態（サーモスタツトがオフすれば運転を
停止する）にし、その後一定時間強制的に停止さ
せてしまう方式である。運転時間と停止時間との
設定が適切であれば、第５図のようにある程度同
期運転となつて省エネルギー化が達成される。し
かし最大の問題は強制停止中Ｓはサーモスタツト
が用をなさないことである。

まず、最高負荷時は圧縮機がフル運転してある
温度を維持しているのに、その時圧縮機が止つて
しまつては温度が上つてしまう。本発明ではサー
モスタツトオフ値まで達しないと停止しないか
ら、上記のようなことはない。

次にわずかに高負荷の時には、強制停止時間が
長いと、同じように温度上昇を来たす。本発明で
は温度が下るのに時間がかかり、温度が上るのは
短時間であるから、比較的長い時間運転し、比較
的短い時間停止する。

極めて軽負荷の場合、強制間欠運転で停止時間
が必要以下の場合、その間に温度が十分上昇せず
同期運転にならなくなる。本発明では温度が下る
のは短時間だから短時間運転し、温度が上るのは
長時間だから長時間停止する。

このように強制間欠運転では、負荷によつて運
転時間の設定を変えなければならない。例えば季
節毎にあるいは時間帯によつて変えなければなら
ない。しかし本発明ではいかなる負荷変動があろ
うともそれに見合つた運転時間になり、調整不要
で同期運転による省エネルギー効果を上げること
ができる。

第２図ではリレーRL₁〜RL₄の電気抵抗と電磁
弁SV₁〜SV₄の電気抵抗との選び方によつては誤
動作することがある。例えば、接点tm₁が開いて
サーモスタツト接点TH₁のみが閉じていると、
本来ならリレーRL₁だけが作動すれば良いのだ
が、他のリレーも作動することが起こり得る。つ
まり、サーモスタツト接点TH₁と電磁弁SV₁と電
磁弁SV₂とリレーRL₂とを介して電流が流れる回
路（即ち電流の回りこみ回路）が形成されてしま
う。この時、電磁弁SV₁やSV₂の電気抵抗が大き
ければリレーRL₂に加わる電圧はリレーRL₂の作
動電圧以下となりリレーRL₂は作動しない。とこ
ろが、電磁弁SV₁やSV₂の電気抵抗が小さくなる
に従つてリレーRL₂に加わる電圧は増加し、つい
には作動電圧になつてしまう。どのような条件で
もリレーRL₁〜RL₄を誤動作なく正確に動作させ
るためには第６図のようにする必要がある。第６
図において、リレーRL₆はタイマーTM₁の接点
tm₁によつて作動する。リレーRL₆の常開接点rl₆
はリレーRL₆が作動すると閉じるから接点tm₁が
閉じるとrl₆も閉じる。従つて第２図の接点tm₁が
開いた時と同様に、接点tm₁が開くとリレー接点
rl₆が開き、電磁弁SV₁〜SV₄及びリレーRL₅への
通電が断たれる。この第６図の回路では前述した
電流の回りこみ回路は形成されない。

なお、本発明の制御装置は、圧縮機、凝縮器が
一ユニツトとなつて、蒸発器が複数接続された冷
却装置、例えば冷凍、冷蔵庫、多室冷房のルーム
クーラー等に利用できる。

さらに、本発明の制御装置は、熱を放出するヒ
ートポンプ型のもので、圧縮機、蒸発器が一ユニ
ツトとなつて、凝縮器が複数接続された加熱装
置、例えば多室暖房装置等に利用できる。この場
合、サーモスタツトの接続は、上述した実施例と
は逆に、所定温度の上限値以上に暖まるとオフに
なり該所定温度の下限値以下に下るとオンになる
ようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数の冷却庫内に備えた複数の蒸発器
を一台の圧縮機で並列運転する冷却装置の冷媒循
環系統図、第２図は本発明の一実施例による制御
装置の回路図、第３図は本発明の制御装置による
制御を示したタイムチヤート図、第４図および第
５図は従来の制御を示したタイムチヤート図であ
る。第６図は本発明の別の実施例による制御装置
の回路図である。 １，２，３，４…蒸発器、５…圧縮機、６…凝
縮器、７…膨張弁、８…液管、９…吸入管、１０
…電源、１１…圧縮機電源回路、SV₁〜SV₄…電
磁弁、TH₁〜TH₄…サーモスタツト接点、RL₁〜
RL₅…リレー、rl₁〜rl₅…リレーRL₁〜RL₅の常閉
接点、rl′₁〜rl′₅，rl₅…リレーRL₁〜RL₅の常開接
点、TM₁…タイマー（遅延リレー）、tm₁…タイ
マーTM₁の接点。RL₆…リレー、rl₆…リレーRL₆
の常開接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一つの圧縮機と、複数の負荷をそれぞれ冷却
   （あるいは加熱）する複数の蒸発器（あるいは凝
   縮器）との間に、それぞれ複数の電磁弁を挿入接
   続し、 また、上記複数の負荷に、各負荷の温度が所定
   温度の下限値以下に下降した時（あるいは所定温
   度の上限値以上に上昇した時）に第１の状態とな
   り逆に該所定温度の上限値以上に上昇した時（あ
   るいは該所定温度の下限値以下に下降した時）に
   第２の状態となる複数のサーモスタツトを設け、 該複数のサーモスタツトの状態に応じて対応す
   る電磁弁を開閉制御すると共に、上記圧縮機を起
   動停止制御する駆動回路を備えた冷却（あるいは
   加熱）装置の制御装置において、 該複数のサーモスタツトのうちいずれかのサー
   モスタツトが上記第１の状態となつた第１の時点
   を検出し、該第１の時点を検出してから一定時間
   後に上記駆動回路を停止させてすべての上記電磁
   弁を閉にするとともに上記圧縮機を停止させる制
   御回路を設け、 上記一定時間は、上記各負荷が、上記圧縮機か
   ら圧縮ガスの供給を停止されている状態で、上記
   所定温度の下限値から上限値に上昇する（あるい
   は上記所定温度の上限値から下限値に下降する）
   までに、要する時間よりも短く選ばれており、 上記制御回路は、さらに、上記圧縮機が停止さ
   れた後に、すべてのサーモスタツトが上記第２の
   状態となつた第２の時点を検出し、該第２の時点
   を検出した時、上記駆動回路を作動させることを
   特徴とする制御装置。