JPH07101132B2 - 冷凍システムの制御方法 - Google Patents

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Tx、Ty、Tzに対する
上限値及び下限値を設定し、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
Mz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の開時間が所定時間以上
になったら、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Cx、Cy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Mx、
My、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…における冷凍継続時間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Mz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が短くなるため、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
…の開時間が所定時間以上になったら、バイパス制御部
２…による制御を解除する。このような制御を行う理由
は次の通りである。通常、冷凍機（コンプレッサ）の停
止時間が短くなった場合、吐出側と吸入側の圧力が平衡
しない状態でコンプレッサの運転が再開されるため、コ
ンプレッサの駆動用モータが過負荷となってモータが過
熱又は焼損する。したがって、この弊害を防止するた
め、コンプレッサの運転を所定の時間だけ継続し、この
代わりに、この期間ではホットガスバイパス回路を開閉
して温度制御を行い、所定の時間の経過、具体的には、
ホットガスバイパス回路の開時間が所定時間以上になっ
たら、冷凍機（コンプレッサ）自身の運転をオンオフさ
せる本来の制御に復帰させるものである。

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…を用いた粗き切換運転制御に加
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10k
w）の冷凍能力は異なる。

冷凍機Cyはコンプレッサ11、凝縮器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サイクルを構
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22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11、
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C
x、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下限値として設定
し、冷凍機Cx（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Cy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16、1
7、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Mz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と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、冷凍継続時間Tzが2.
6分（下限値）未満になった場合は、冷凍値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My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、冷却機Cxのみに
よる運転に切換えられる。

そして、冷却能力モードMxにおいて、冷却継続時間Tx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
運動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：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：同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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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が所定時間以上になったら、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。