JPH04169753A - 冷凍システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数の冷凍機を用いた冷凍システムの制御方法
に関する。

〔従来の技術〕

従来、負荷の変動に対し速やかに適応できる冷凍機とし
ては、例えば、特開昭６３−１６１３５７号公報で開示
される冷凍機が知ら゛れている。

同公報開示の冷凍機は、冷凍サイクル中のコンプレッサ
を運転状態又は停止状態に切換制御して被冷却物の温度
を一定範囲に制御する第一制御手段と、冷凍サイクル中
のホットガスバイパス路を開状態又は閉状態に切換制御
して被冷却物の温度を一定範囲に制御する第二制御手段
と、コンプレッサの停止状態の時間が予め設定した所定
時間以下になったとき第二制御手段へ切換え、かつホッ
トガスバイパス路の開状態の時間が予め設定した所定時
間以上になったとき第一制御手段へ切換える制御切換手
段とを有する温度制御装置を備えたもので、負荷の変動
に対しても速やかに適応できる利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来の冷凍機はある程度の負荷変動に
は対応できるものの、負荷の変動幅が大きくなった場合
やシフトした場合などには対応が困難で′あり、その対
応範囲に限界があった。

本発明はこのような従来の技術に存在する課題を解決し
たもので、負荷変動に対応できる範囲を飛躍的に拡大で
きると同時に、極めてスムースに対応でき、しかも、全
体の運転効率を高めることができる冷凍システムの制御
方法の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る冷凍システムの制御方法は、複数の冷凍機
Ｃｘ、Ｃｙを単独又は組合せて異なる複数の冷凍能力モ
ードＭＸ、Ｍｙ、Ｍｚにより運転を行うとともに、各冷
凍能力モードＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚにおける冷却継続時間Ｔ
ｘ、Ｔｙ、Ｔｚに対する上限値及び（又は）下限値を設
定し、任意の冷凍能力モード、例えば、冷凍能力モード
ＭＹの冷却継続時間Ｔｙが下限値未満のときは一段下位
の冷凍能力モードＭｘによる運転に切換え、かつ上限値
以上のときは一段上位の冷凍能力モードＭ２による運転
に切換える。さらにまた、各冷凍機Ｃｘ、Ｃｙにホット
ガスバイパス路２ｂ、３ｂを開閉して温度制御を行うバ
イパス制御部２．３を設け、各冷凍能力モードＭｘ・・
・における冷凍継続時間Ｔｘ・・・に対する中間値を設
定することにより、任意の冷凍能力モード、例えば、冷
凍能力モードＭｙの冷却継続時間Ｔｙが中間値以上のと
きはバイパス制御部３による制御に切換え、かつバイパ
ス制御部３におけるホットガスバイパス路３ｂの開時間
又は閉時間が所定の時間条件を満たしたときは、バイパ
ス制御部３による制御を解除するようにしたことを特徴
とする。

〔作　　用〕

本発明に係る冷凍システムの制御方法によれば、複数の
冷凍機Ｃｘ５Ｃｙを単独又は組合せて運転できる。した
がって、負荷に対応させて異なる複数の冷凍能力モード
ＭｘＳＭｙ、Ｍｚを設定でき、これにより、任意の冷凍
能力モードＭｘ・・・を選択して運転できる。

各冷凍能力モードＭｘ・・・の切換タイミングは、任意
の冷凍能力モードＭｘ・・・における冷却継続時間Ｔｘ
・・・を監視して行う。即ち、任意の冷凍能力モード、
例えば、冷凍能力モードＭｙにおける冷却継続時間Ｔｙ
が、予め設定した下限値以上及び上限値未満の場合には
、当該冷凍能力モードＭＹによる運転をそのまま継続さ
せる。一方、負荷が大きい場合には冷却継続時間Ｔｙが
長くなるため、当該冷却継続時間Ｔｙは上限値以上とな
り、冷凍能力モードＭＹは一段高位の冷凍能力モードＭ
ｚに切換えられるとともに、負荷が小さい場合には冷却
継続時間Ｔｙが短（なるため、当該冷却継続時間Ｔｙは
下限値以下となり、冷凍能力モードＭｙは一段低位の冷
凍能力モードＭｘに切換えられる。

また、各冷凍能力モードＭｘ・・・における冷却継続時
間Ｔｘ・・・が各冷凍能力モードＭｘ・・・で設定され
る下限値以上及び（又は）上限値未満であっても、冷却
継続時間Ｔｘ・・・が予め設定した中間値以上になった
場合には、負荷が比較的大きいことから、バイパス制御
部２・・・による制御に切換えられる。即ち、各冷凍能
力モードＭｘ・・・における冷凍機Ｃｘ・・・の運転は
継続状態とし、かつホットガスバイパス路２ｂ・・・を
開閉して温度制御を行うとともに、ホットガスバイパス
路２ｂ・・・の開時間又は閉時間が所定の時間条件を満
たしたときは、バイパス制御部２・・・による制御を解
除する。

この場合、各冷凍能力モードＭｘ・・・における冷却継
続時間Ｔｘ・・・の中間値は、冷却継続時間Ｔｘ・・・
の中間に選定するため、複数の冷凍機Ｃｘ・・・を用い
た粗い切換運転制御に加え、バイパス制御部２・・・に
よるきめの細かい制御が可能となる。

〔実　施　例〕

以下には、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基
づき詳細に説明する。

まず、本発明に係る制御方法を実施できる冷凍システム
Ｓの構成について説明する。

第２図において、Ｃｘは第一の冷凍機、Ｃｙは第二の冷
凍機を示し、冷凍機Ｃｘ（例えば５ｋｗ）と冷凍機Ｃｙ
（例えば１０ｋＷ）の冷凍能力は異なる。

冷凍機Ｃｘはコンプレッサ１１、Ｕ縮器１２、キャピラ
リチューブ１３、熱交換器（蒸発器）１４、アキュムレ
ータ１５をループ接続し、所定の冷媒を循環させる冷凍
ザイクルを構成する。また、コンプレッサ１１と凝縮器
１２は電磁開閉弁１６を介して接続するとともに、コン
プレッサ１１の吐出側と熱交換器１４の流入側間は電磁
開閉弁１７により接続してホットガスバイパス路２ｂを
構成する。

冷凍機ｃｙも同様に、コンプレッサ２１、凝縮器２２、
キャピラリチューブ２３、熱交換器２４、アキュムレー
タ２５をループ接続し、所定の冷媒を循環させる冷凍サ
イクルを構成する。また、コンプレッサ２１と凝縮器２
２は電磁開閉弁２６を介して接続するとともに、コンプ
レッサ２１の吐出側と熱交換器２４の流入側間は電磁開
閉弁２７により接続してホットガスバイパス路３ｂを構
成する。

一方、３１は内部に被冷却液Ｗを収容した被冷却槽であ
り、熱交換器１４と２４は被冷却槽３１の内部に設置さ
れる。

また、３２はコントローラであり、前記コンプレッサ１
１．２１の運転又は停止のタイミング等を制御するとと
もに、前記電磁開閉弁１６．１７．２６．２７を開閉制
御する。なお、３３は温度センサである。

ところで、コントローラ３２には冷凍機ＣｘとＣｙを制
御するための制御プログラムが格納されており、同プロ
グラムによって所定の制御が実行される。この場合、冷
凍機Ｃｘ、Ｃｙを単独又は組合せ（Ｃｘ＋Ｃｙ）により
異なる三つの冷凍能力モードＭｘ、Ｍｙ’、Ｍｚにより
運転できるため、そのための切換タイミングが設定され
る。この設定は第１図に示すように、各冷凍能力モード
Ｍｘ・・・における冷却継続時間Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚに対
する上限値及び（又は）下限値として設定し、冷凍機Ｃ
ｘ（冷凍能力モードＭｘ）の場合、上限値を１．４分、
冷凍機Ｃｙ（冷凍能力モードＭｙ）の場合、下限値を１
．４分及び上限値を２．６分、さらに、冷凍機ＣｘとＣ
ｙの双方運転（冷凍能力モードＭｚ）の場合、下限値を
２．６分に設定した場合を例示する。

一方、ホットガスバイパス路２ｂ、３ｂ、電磁開閉弁１
６．１７．２６．２７は、コントローラ３２の制御機能
とともに、バイパス制御部２．３を構成する。また、コ
ントローラ３２には各冷凍能力モードＭｘ・・・におけ
る冷凍継続時間Ｔｘ・・・に対する中間値を設定する。

第１図には、冷凍能力モードＭｘにおける中間値を１分
、冷凍能力モードＭＹにおける中間値を２分、冷凍能力
モードＭ２における中間値を３分に設定した場合を例示
する。

次に、本発明に係る制御方法を含む冷凍システムＳの動
作について第１図〜第３図を参照して説明する。

まず、起動時には冷凍機ＣＸ、ｌ！：Ｃｙの双方運転、
即ち、冷凍能力モードＭｚ（強）による運転が行われる
。この際、冷却継続時間Ｔｚが２．６分（下限値）以上
の場合は、そのまま同モードＭｚによる運転が継続して
行われる。なお、冷凍機Ｃｘ。

Ｃｙは第３図に示すように、予め設定された制御温度範
囲となるように、運転動作と停止が繰返される。また、
同モードＭｚによる運転中において、冷却継続時間Ｔｚ
が３分（中間値）以上になった場合はバイパス制御部２
．３による制御に切換えられる。この場合、第３図に示
すように、冷凍機ＣｘとＣｙは運転を継続し、かつ電磁
開閉弁１６．１７．２６．２７を開閉し、温度が設定値
となるように制御する。なお、電磁開閉弁１６．２６が
開のときは電磁開閉弁１７．２７が閉となり、電磁開閉
弁１６．２６が閉のときは電磁開閉弁１７．２７が開と
なる関係を維持する。そして、バイパス制御部２．３に
おけるホットガスバイパス路２ｂ、３ｂの開時間が予め
設定した所定時間以上になったらバイパス制御部２．３
による制御が解除される。

次に、冷凍能力モードＭｚにおいて、冷却継続時間Ｔｚ
が２６分（下限値）未満になった場合は、冷凍機Ｃｙの
みによる運転、即ち、冷凍能力モードＭｙ　（中）によ
る運転に切換えられる。そして、同モードＭｙにおける
冷却継続時間Ｔｙが１．４分（下限値）以上であって、
２．６分（上限値）未満の場合は、そのまま同モードＭ
ｙによる運転が継続して行われる。また、同モードＭｙ
による運転中において、冷却継続時間Ｔｙが２分（中間
値）以上になった場合は、バイパス制御部３による制御
に切換えられ、上記冷凍能力モードＭｚの場合と同様の
温度制御が行われる。

次に、冷凍能力モードＭｙにおいて、冷却継続時間が２
．６分（上限値）以上の場合には、冷凍機Ｃｘが再度運
転を開始し、前記同様、冷凍能力モードＭｚによる制御
が行われるとともに、冷却継続時間が１．４分（下限値
）未満の場合には冷凍能力モードＭｘ（弱）、即ち、冷
凍機Ｃｘのみによる運転に切換えられる。

そして、冷凍能力モードＭｘにおいて、冷却継続時間Ｔ
ｘが１．４分（上限値）未満の場合は、同モードＭｘに
よる運転が継続して行われる。また、冷却継続時間Ｔｘ
が１分（中間値）以上になった場合は、バイパス制御部
２による制御が冷凍能力モードＭｚにおける場合と同様
に行われるとともに、冷却継続時間Ｔｘが１．４分（上
限値）以上の場合は冷凍機Ｃｙのみによる制御に切換え
られる。このように、負荷の状態に応じて冷凍機Ｃｘ、
Ｃｙの運転が切換制御されるとともに、その中間点にお
いて、バイパス制御部２．３によるきめ細かな制御が行
われる。

以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこの
ような実施例に限定されるものではない。

例えば、冷却継続時間を監視することによる切換タイミ
ングを設定したが、非冷却継続時間（停止時間）を監視
して行ってもよい。また、冷凍機は二台を例示したが、
何台であっても同様に実施できる。その他、細部の構成
、手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任
意に変更実施できる。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る冷凍システムの制御方法は、
複数の冷凍機を単独又は組合せて異なる複数の冷凍能力
モードにより運転を行うとともに、バイパス制御部を設
け、各冷凍機のホットガスバイパス路を最適なタイミン
グで開閉し、温度制御を行うようにしたため、次のよう
な顕著な効果を奏する。

■　負荷の変動に対する適用範囲を飛躍的に拡大できる
と同時に、きめの細かい制御が可能となるため、制御の
連続性及び安定性を高めることができる。

■　負荷に適応したきめの細かい制御状態が得れるため
、無駄なエネルギーロスを排除でき、システム全体の運
転効率を高めることができるとともに、冷凍機の保護に
も寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明に係る制御方法による冷凍能力モードの
切換タイミングを示すタイム チャート、 第２図：同制御方法を実施できる冷凍システムの全体構
成図、 第３図二面制御方法による制御状態を示すタイムチャー
ト。 尚図面中、 Ｓ：冷凍システム ２．３＝バイパス制御部 ２ｂ、３ｂ：ホットガスバイパス路 Ｃｘ、Ｃｙ：冷凍機 Ｍｘ、　Ｍｙ、　Ｍｚ　：冷凍能力モードＴｘ、Ｔｙ、
Ｔｚ　：冷却継続時間 特許出願人　オリオン機械株式会社 代理人弁理士　下　　１）　　　茂 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の冷凍機を単独又は組合せて異なる複数の冷凍能力
   モードにより運転を行うとともに、各冷凍能力モードに
   おける冷却継続時間に対する上限値及び（又は）下限値
   を設定し、任意冷凍能力モードの冷却継続時間が下限値
   未満のときは一段下位の冷凍能力モードによる運転に切
   換え、かつ上限値以上のときは一段上位の冷凍能力モー
   ドによる運転に切換え、さらに、各冷凍機にホットガス
   バイパス路を開閉して温度制御を行うバイパス制御部を
   設け、各冷凍能力モードにおける冷凍継続時間に対する
   中間値を設定することにより、任意冷凍能力モードの冷
   却継続時間が中間値以上のときはバイパス制御部による
   制御に切換え、かつバイパス制御部におけるホットガス
   バイパス路の開時間又は閉時間が所定の時間条件を満た
   したときは、バイパス制御部による制御を解除すること
   を特徴とする冷凍システムの制御方法。