JPH10339529A - 冷凍機の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デマンド制御を行うようにした冷凍機に対
し、使用電力が設定電力を超えない範囲で、冷凍機の能
力を適切に調整する。 【解決手段】 同一電源ライン(1) 上に配置された複数
の室外機(A,B,C) のデマンド制御において、電源ライン
(1) の電流値が電流制限値を越えた際には、１台の室外
機(A) の圧縮機の運転周波数を低下させる。所定時間経
後、未だ電源ライン(1) の電流値が電流制限値を越えて
いる際には、上記とは異なる１台の室外機(B) の圧縮機
の運転周波数を低下させる。電源ライン(1) の電流値が
電流制限値以下に低下するまで、順次圧縮機の運転周波
数を個別に低下させていく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機の運転制御
装置に係り、特に、使用電力の目標管理を行うためのデ
マンド制御を行う冷凍機の運転制御の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置などの冷凍装置
にあっては、契約電力と受電設備容量の低減を目的とし
て電力の目標管理を行うデマンド制御を行っているもの
がある。このデマンド制御は、例えば、「上級標準テキ
スト冷凍空調技術（昭和６３年１月２０日初版発行、編
集発行：社団法人日本冷凍協会）の５０７頁」に開示さ
れているように、使用電力が設定電力（電力会社との契
約によって定められてた電力量）を超過する状況になる
と、圧縮機の容量を低下させるなどして使用電力を設定
電力以下に抑えるようにしている。

【０００３】具体的には、同一の電源ラインに接続され
た複数の室外機を備えた空調システムに対し、複数のデ
マンドレベルを設定しておく。これら各室外機には圧縮
機が設けられている。そして、第１のデマンドレベルで
は各室外機の圧縮機上限周波数をＡに、第２のデマンド
レベルでは各室外機の圧縮機上限周波数をＡ−αの低い
値に設定する。上記設定電力に応じてデマンドレベルを
設定し、この設定に基づいて各圧縮機の運転周波数が圧
縮機上限周波数を越えないような制御を行う。つまり、
第２のデマンドレベルに設定されている場合には、各室
外機の運転周波数を周波数Ａ−αよりも低く抑えるよう
な制御を行い、これによって、使用電力が設定電力を超
過しないようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
デマンド制御では、デマンドレベルに応じて圧縮機の上
限周波数が固定されてしまうため、個々の空調機の設置
状況により電流値がばらついていることが予想される場
合には、デマンドレベル及び上限周波数を適切に設定す
ることが困難であった。

【０００５】また、室外機１台毎に電流値を制限するた
め、同じ電源ラインに接続された複数の室外機のうち一
部のみが運転している状態、つまり、圧縮機の上限周波
数を制限しなくても使用電力が設定電力を越えないよう
な状況であったとしても上記制約が課される。つまり、
圧縮機の運転周波数を上昇させても使用電力が設定電力
の範囲内になる状況であるにも拘わらず、デマンド制御
による制限により、空調能力を十分に発揮させることが
できず、空調要求に応えることができないといった課題
がある。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、デマンド制御を行う
ようにした冷凍機に対し、使用電力が設定電力を超えな
い範囲で、冷凍機の能力を適切に調整することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、使用電力が設定電力を超えた際のデマン
ド制御動作として、各室外機（ユニット）の能力（例え
ば圧縮機容量）を個別に制限するようにした。具体的
に、請求項１記載の発明は、同一電源ライン(1)に接続
された複数のユニット(A,B,C) を備え、上記電源ライン
(1) の電流値が予め設定された電流制限値を越えないよ
うに冷凍運転を行うようにした冷凍機の運転制御装置を
前提としている。また、上記電源ライン(1) の電流値を
認識する電流値認識手段(7) と、上記電流制限値を認識
する制限値認識手段(8) と、上記電流値認識手段(7) 及
び制限値認識手段(8) の出力を受け、上記電流値と電流
制限値とを比較する比較手段(9) と、該比較手段(9) の
出力を受け、上記電流値が電流制限値よりも大きいと
き、各ユニット(A,B,C) の能力を個別に調整して電源ラ
イン(1) の電流値を低下させる能力制御手段(10)とを備
えさせた構成としている。

【０００８】この特定事項により、例えば、電源ライン
(1) の電流値が電流制限値よりも大きいときには、先ず
１つのユニットの能力を低下させて電源ライン(1) の電
流値を低下させる。その後、未だ電流値が電流制限値よ
りも大きいときには、他の１つのユニットの能力を低下
させて電源ライン(1) の電流値を低下させるといった動
作を行わせることができる。このように、各ユニット
(A,B,C) の能力を個別に調整することにより、電流値が
電流制限値を超えない範囲で冷凍機の能力を最大限に得
ることが可能になる。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の冷凍機の運転制御装置において、各ユニットを空気調
和装置の室外機(A,B,C) とする。この室外機(A,B,C) の
それぞれに運転周波数可変な圧縮機を備えさせる。該圧
縮機が吐出した冷媒を室内機との間で循環させることに
よって室内の空気調和を行うようにする。また、能力制
御手段(10) が、電流値が電流制限値よりも大きいと
き、各室外機(A,B,C) の圧縮機のうち１台の圧縮機の運
転周波数のみを低下させるように、その運転周波数の上
限値を制限するようにしている。

【００１０】この特定事項により、１台の圧縮機の運転
周波数のみを低下させることで電源ライン(1) の電流値
が電流制限値以下になった場合には、他の圧縮機の運転
周波数に制限を課することなしに運転を継続させること
ができることになる。つまり、運転周波数に制限を課す
圧縮機を必要最小限に抑えながら電源ライン(1) の電流
値を適切に調整することができる。

【００１１】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の冷凍機の運転制御装置において、能力制御手段(10)
が、１台の圧縮機の運転周波数のみを低下させた後、所
定時間経過後に、未だ電源ライン(1) の電流値が電流制
限値よりも大きいとき、上記圧縮機とは異なる１台の圧
縮機の運転周波数のみを低下させるように、その運転周
波数の上限値を制限するようにしている。

【００１２】この特定事項により、順次１台づつ個別に
運転周波数を低下させていき、電源ライン(1) の電流値
が電流制限値以下に達したところで、運転周波数の垂下
を停止する。これにより、電源ライン(1) の電流値を電
流制限値の範囲内に設定する動作が確実に得られること
になる。

【００１３】請求項４記載の発明は、上記請求項２記載
の冷凍機の運転制御装置において、能力制御手段(10)
が、電源ライン(1) の電流値が電流制限値よりも所定量
以上小さくなったとき、各室外機(A,B,C) の圧縮機の運
転周波数の上限値を上昇させるようにしている。

【００１４】この特定事項により、電源ライン(1) の電
流値をできるだけ高く維持しながら、この電流値が電流
制限値を越えた場合には、上述した請求項２記載の発明
に係る動作により電流値の低下動作を行うことになる。
この動作を繰り返すことで、冷凍機の能力を最大限に発
揮しながら電流値を電流制限値以下に抑えることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本形態では、本発明を複数のユニ
ットとしての室外機(A,B,C) を備えた空調システムに適
用した場合について説明する。

【００１６】図１は、本形態に係る空調システムの室外
機(A,B,C) に対する交流電源ライン(1) 及び通信ライン
(2) の接続状態を示す図である。

【００１７】本図の如く、本システムは、第１〜第３の
室外機(A,B,C) を備えており、それぞれが室内に設置さ
れた図示しない室内機に冷媒配管を介して接続されてい
る。また、この各室外機(A,B,C) には、図示しない圧縮
機、室外熱交換器、室外電動膨張弁が収容されて成る。
室内機は、室内熱交換器、室内電動膨張弁が収容されて
成る。これにより、室外機と室内機との間で冷媒が循環
することにより、室内の冷房または暖房が行われるよう
になっている。つまり、冷房運転時には、圧縮機から吐
出した冷媒が室外熱交換器で凝縮し、室内電動膨張弁で
減圧した後、室内熱交換器で蒸発して室内空気を冷却す
るといった冷媒循環が行われる。一方、暖房運転時に
は、圧縮機から吐出した冷媒が室内熱交換器で凝縮して
室内空気を加熱した後、室外電動膨張弁で減圧し、室外
熱交換器で蒸発するといった冷媒循環が行われるように
なっている。

【００１８】また、各室外機(A,B,C) は、Ｒ相、Ｓ相、
Ｔ相の三相交流電流が交流電源ライン(1) より供給され
るようになっている。

【００１９】また、本装置はデマンドコントローラ(5)
を備えている。このデマンドコントローラ(5) はカレン
トトランス(CT)を介して交流電源ライン(1) の電流値を
検出するようになっている。また、このデマンドコント
ローラ(5) は、各室外機(A,B,C) に通信ライン(2) によ
り接続されており、該通信ライン(2) により各室外機
((A,B,C) の例えば圧縮機に対する運転指令信号を送信
するようになっている。更に、このデマンドコントロー
ラ(5) は、デマンドレベルの入力が行われる入力部(6)
を備えている。このデマンドレベルは、本システムと電
力会社との契約によって定められる電流制限値を設定す
るものである。本形態では、３段階のデマンドレベルが
設定されており、例えば、デマンドレベル１では電流制
限値が７０Ａ、デマンドレベル２では電流制限値が５０
Ａ、デマンドレベル３では電流制限値が３０Ａにそれぞ
れ設定されることになる。

【００２０】また、このデマンドコントローラ(5) は、
電流値認識手段(7) 、制限値認識手段(8) 、比較手段
(9) 及び能力制御手段(10)を備えている。以下、各手段
について説明する。

【００２１】電流値認識手段(7) は、上記カレントトラ
ンス(CT)からの入力により交流電源ライン(1) の電流値
を認識するものである。制限値認識手段(8)は、上記入
力部((6) から入力されたデマンドレベルに基づき電流
制限値を認識する。比較手段(9) は、上記電流値認識手
段(7) 及び制限値認識手段(8) の出力を受け、上記電流
値と電流制限値とを比較する。具体的には、上記電流値
が電流制限値を越えているか否かといった判断及び上記
電流値が電流制限値よりも１０Ａ以上低い値であるか否
かといった判断を行う。能力制御手段(10)は、比較手段
(9) の出力を受け、電流値が電流制限値よりも大きいと
き、各室外機(A,B,C) の能力を個別に調整して電源ライ
ン(1) の電流値を低下させる。具体的には、各室外機
(A,B,C) の圧縮機の運転周波数を個別に制御して電源ラ
イン(1) の電流値を低下させる。

【００２２】更に、各室外機(A,B,C) には、デマンドア
ドレスが振り分けられている。第１室外機(A) のデマン
ドアドレスは「０」、第２室外機(B) のデマンドアドレ
スは「１」、第３室外機(C) のデマンドアドレスは
「２」に振り分けられており、デマンドコントローラ
(5) はこれらアドレスを認識している。

【００２３】更に、このデマンドコントローラ(5) は、
各室外機(A,B,C) の圧縮機の運転周波数を個別に制御す
るための周波数垂下要求ステップの設定を行うようにな
っている。この周波数垂下要求ステップは、上記比較手
段(9) の比較動作において、電源ライン(1) の電流値が
電流制限値よりも大きいときにステップが加算されて、
圧縮機の運転容量を各圧縮機の個別制御により低下させ
るものである。具体的には、周波数垂下要求ステップが
「１」の場合には第１室外機(A) の圧縮機運転周波数の
みを所定量だけ低下させ、このステップが「２」になっ
た場合には第２室外機(B) の圧縮機運転周波数のみを所
定量だけ低下させ、更に、このステップが「３」になっ
た場合には第３室外機(C) の圧縮機運転周波数のみを所
定量だけ低下させるといったように、周波数垂下要求ス
テップに応じて各圧縮機の運転周波数を個別制御するよ
うになっている。

【００２４】−デマンド制御動作− 次に、本形態のデマンド制御動作について図２のフロー
チャートに沿って説明する。先ず、ステップST１では、
カレントトランス(CT)によって検出される電流値を認識
する。ステップST２では、デマンド電流制限値を一旦
「無制限」に設定する。その後、ステップST３〜５にお
いて入力部(6) からのデマンドレベルの入力の有無を認
識する。ここで、デマンドレベル１が入力されている場
合にはステップST６においてデマンドレベル電流制限値
を制限値Ｉにセットし、デマンドレベル２が入力されて
いる場合にはステップST７においてデマンドレベル電流
制限値を制限値IIにセットし、デマンドレベル３が入力
されている場合にはステップST８においてデマンドレベ
ル電流制限値を制限値III にセットする。また、何れの
デマンドレベルも入力されていない場合にはステップST
９に移って、圧縮機の運転周波数垂下要求ステップを
「０」に設定する。

【００２５】上述したステップST３〜５でYESに判定さ
れて、デマンドレベルがセットされると、ステップST１
０を経てステップST１１において予め備えられたタイマ
がセットされる。その後、ステップST１２に移り、ステ
ップST１で認識した電流値と、上記セットされたデマン
ド電流制限値とを比較する。この比較において、電流値
がデマンド電流制限値よりも大きい場合にはステップST
１３に移り、現在の周波数垂下要求ステップに１を加算
する。これにより、初期値として設定されていた周波数
垂下要求ステップ「０」が「１」にセットされる。その
後、ステップST１４で圧縮機周波数垂下要求データの生
成を行い、ステップST１５でそのデータを対象とする室
内機に送信する。つまり、周波数垂下要求ステップが
「１」であることにより、デマンドアドレスが「１」で
ある第１室外機(A) に対してデータを送信する。これに
より、第１室外機(A) の圧縮機の運転周波数は低下する
ことになる。

【００２６】このような状態で、ステップST３に戻り、
上記と同様の動作が再度行われる。つまり、デマンドレ
ベルの入力に応じてデマンド電流制限値がセットされた
後、ステップST１０でタイマのタイムマップが検知され
ると、ステップST１２で、電流値とデマンド電流制限値
とを比較する。この比較において、再度、電流値がデマ
ンド電流制限値よりも大きい場合にはステップST１３に
移って、更に周波数垂下要求ステップに１を加算する。
これにより周波数垂下要求ステップは「２」となる。ス
テップST１４で生成されステップST１５で送信される圧
縮機周波数垂下要求データは第２圧縮機（デマンドアド
レスが「２」）を対象としたデータであり、このデータ
が第２圧縮機に送信されると、該第２圧縮機の運転周波
数は低下することになる。

【００２７】このようにして、周波数垂下要求ステップ
が加算される度に、対象とする圧縮機を変更しながら、
該圧縮機の運転周波数を個別に順に低下させていく。

【００２８】このような動作を行うことで、電流値がデ
マンド電流制限値以下になった場合には、ステップST１
２でNOに判定され、ステップST１６において、電流値が
デマンド電流制限値よりも１０Ａ以上低くなったか否か
を判定する。この判定がNOの場合にはそのままステップ
ST１４に移る。一方、このステップST１６の判定がYES
の場合にはステップST１７に移って、周波数垂下要求ス
テップから１を減算した後、ステップST１８で、この周
波数垂下要求ステップがマイナスである場合には「０」
に設定し、その後、ステップST１４及び１５に移って圧
縮機の運転周波数を制御する。

【００２９】このような動作が行われるため、上記電流
値認識手段(7) でステップST１の動作が、制限値認識手
段(8) でステップST３〜５の動作が、比較手段(9) でス
テップST１２，１６の動作が、能力制御手段(10)でステ
ップST１４の動作がそれぞれ行われることになる。

【００３０】このように本形態によれば、電源ライン
(1) の電流値が電流制限値を越えないように各圧縮機を
個別に制御するようにしているので、従来のデマンド制
御のようにデマンドレベルに応じて全ての圧縮機の上限
周波数が一定値に固定されてしまうといったことはな
い。このため、個々の空調機の設置状況により電流値が
ばらついていることが予想される場合であっても、電流
値が電流制限値を越えないようにすることができる。ま
た、室外機１台毎に電流値を制限するため、同じ電源ラ
イン(1) に接続された複数の室外機のうち一部のみが運
転している状態、つまり、圧縮機の上限周波数を制限し
なくても使用電力が設定電力を越えないような状況であ
った場合には、この制約をなくすことができ空調能力を
十分に発揮させることができることになる。

【００３１】尚、本実施形態では、本発明を空気調和装
置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに
限らず、冷蔵庫など他の冷凍機に対しても適用すること
が可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。請求項１記載の発明は、使用
電力が設定電力を超えた際のデマンド制御動作として、
同一電源ライン(1) に接続されている各ユニットの能力
を個別に制限可能とし、この個別制限動作によって電源
ライン(1) の電流値を低下させるようにした。つまり、
従来のデマンド制御のようにデマンドレベルに応じて全
てのユニットの能力の上限を一定値に固定するものでは
ないので、個々のユニットの設置状況により電流値がば
らついていることが予想される場合であっても、電流値
が電流制限値を越えないようにすることができる。ま
た、ユニット１台毎に電流値を制限するため、同じ電源
ライン(1) に接続された複数のユニットのうち一部のみ
が運転している状態、つまり、ユニットの能力上限値を
制限しなくても使用電力が設定電力を越えないような状
況であった場合には、この制約をなくすことができ、こ
の運転中のユニットの能力を十分に発揮させることがで
きる。

【００３３】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明を空気調和装置に適用し、電流値が電流制限値よ
りも大きいとき、各室外機(A,B,C) の圧縮機のうち１台
の圧縮機の運転周波数のみを低下させるように、その運
転周波数の上限値を制限するようにした。これにより、
１台の圧縮機の運転周波数のみを低下させることで電源
ライン(1) の電流値が電流制限値以下になった場合に
は、他の圧縮機の運転周波数に制限を課することなしに
運転を継続させることができる。このため、運転周波数
に制限を課する圧縮機を必要最小限に抑えながら電源ラ
イン(1) の電流値を適切に調整することができ、室内の
空調状態をできるだけ良好に維持しながら使用電力を設
定電力の範囲内に抑えることができる。

【００３４】請求項３記載の発明は、１台の圧縮機の運
転周波数のみを低下させた後、所定時間経過後に、未だ
電源ライン(1) の電流値が電流制限値よりも大きいと
き、上記圧縮機とは異なる１台の圧縮機の運転周波数の
みを低下させるように、その運転周波数の上限値を制限
するようにした。このため、電源ライン(1) の電流値を
電流制限値の範囲内に設定する動作を確実に得ることが
できる。

【００３５】請求項４記載の発明は、電源ライン(1) の
電流値が電流制限値よりも所定量以上小さくなったと
き、各室外機(A,B,C) の圧縮機の運転周波数の上限値を
上昇させるようにした。このため、電源ライン(1) の電
流値をできるだけ高く維持しながら、この電流値が電流
制限値を越えた場合には、上述した請求項２記載の発明
に係る動作により電流値の低下動作を行うことになるの
で、この動作を繰り返すことで、冷凍機の能力を最大限
に発揮しながら電流値を電流制限値以下に抑えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る空気調和装置の各室外機の接続
状態を示す図である。

【図２】デマンド制御動作を示すフローチャート図であ
る。

【符号の説明】

(1) 交流電源ライン (7) 電流値認識手段 (8) 制限値認識手段 (9) 比較手段 (10) 能力制御手段 (A〜B) 室外機（ユニット）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一電源ライン(1) に接続された複数の
   ユニット(A,B,C) を備え、上記電源ライン(1) の電流値
   が予め設定された電流制限値を越えないように冷凍運転
   を行うようにした冷凍機の運転制御装置において、 上記電源ライン(1) の電流値を認識する電流値認識手段
   (7) と、 上記電流制限値を認識する制限値認識手段(8) と、 上記電流値認識手段(7) 及び制限値認識手段(8) の出力
   を受け、上記電流値と電流制限値とを比較する比較手段
   (9) と、 該比較手段(9) の出力を受け、上記電流値が電流制限値
   よりも大きいとき、各ユニット(A,B,C) の能力を個別に
   調整して電源ライン(1) の電流値を低下させる能力制御
   手段(10)とを備えていることを特徴とする冷凍機の運転
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷凍機の運転制御装置に
   おいて、 各ユニットは、空気調和装置の室外機(A,B,C) であっ
   て、それぞれ運転周波数可変な圧縮機を備えており、該
   圧縮機が吐出した冷媒を室内機との間で循環させること
   によって室内の空気調和を行うようになっており、 能力制御手段(10) は、電流値が電流制限値よりも大き
   いとき、各室外機(A,B,C) の圧縮機のうち１台の圧縮機
   の運転周波数のみを低下させるように、その運転周波数
   の上限値を制限することを特徴とする冷凍機の運転制御
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の冷凍機の運転制御装置に
   おいて、 能力制御手段(10) は、１台の圧縮機の運転周波数のみ
   を低下させた後、所定時間経過後に、未だ電源ライン
   (1) の電流値が電流制限値よりも大きいとき、上記圧縮
   機とは異なる１台の圧縮機の運転周波数のみを低下させ
   るように、その運転周波数の上限値を制限することを特
   徴とする冷凍機の運転制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の冷凍機の運転制御装置に
   おいて、 能力制御手段(10) は、電源ライン(1) の電流値が電流
   制限値よりも所定量以上小さくなったとき、各室外機
   (A,B,C) の圧縮機の運転周波数の上限値を上昇させるこ
   とを特徴とする冷凍機の運転制御装置。