JPS6051335B2 - 給電制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少くとも１台の冷凍機を含む複数の電気機器
を並列運転する受電設備への給電制御装置に関する。

電気機器には通常の照明、送風用電動機、給湯用ボイ
ラーの他に、冷凍冷蔵ショーケース、冷蔵庫、空調設備
等の冷凍機もあり、これらの電気機器を複数台、並列運
転する受電設備を有した例として、たとえば第１図に示
すようなスーパーマーケットや百貨店等の大型店舗１が
ある。

この受電設備は、外部から適当な受電装置２を介して供
給された電力によつて、ショーケース用冷凍機Ｒ１９Ｒ
２・・・・・・Ｒｋ９Ｒｋｆｌ・・・・・・ Ｒｎ−１
９Ｒｎ）空調用冷凍機３、冷蔵倉庫用冷凍機４、照明設
備５、送風機（図示省略）等の電気機器が運転されてい
る。又、ショーケース用冷凍機にはＲ１のように一台の
圧縮機ｑで３台の商品収納部Ｌ、、レ、Ｌ。を冷却する
ように凝縮器６、受液器７と共に冷凍サイクルを構成し
たもの、Ｒ２のように１台の圧縮機Ｃ２に２台の商品収
納部Ｌ、、Ｌ、を接続したもの、Ｒ３のように、並列接
続された２台の圧縮機Ｃｏ、Ｃ３″で３台の商品収納部
！，Ｌ７，Ｌ８の冷却を行なうように冷凍サイクルを構
成したもの、Ｒｎ−１，Ｒ。のように１台の圧縮機Ｃｎ
−１，Ｃ．．で１台の商品収納部Ｌ．．−１，Ｌ．．の
冷却を行なうように冷凍サイクルを構成したもの等、各
種のものがあり、空調用冷凍機３および冷蔵庫用冷凍機
４も特に図示していないが、ショーケース用冷凍機と同
様、圧縮機や凝縮器を備え、それぞれ冷凍機の関係する
負荷空間を冷却するようになし、これらによつて冷凍空
調設備が構成されている。尚、■１，Ｓ１，Ｖ２，Ｓ２
・・・・・・Ｖ．，Ｓ．・・・・・・Ｓ″，Ｓ″は各商
品収納部Ｌｌ，Ｌ２・・・・・・等、冷凍機の関係する
負荷空間に対応して、１個すつ取り付けられた冷媒液制
御電磁弁（以下液電磁弁という）および商品収納部の温
度検知器であり、それぞれの液電磁弁は、商品収納部の
温度が設定温度に達したときは、該負荷空間が関連する
冷凍機や他の負荷空間から独立して個別に、弁を閉止す
るように作動する。例えば、商品収納部Ｌ１の温度が設
定温度に達したときは液電磁弁Ｖ１だけが閉止され、設
定温度に達しない商品収納部Ｌ２，Ｌ３の冷却用熱交換
器に液冷媒を供給する液電磁弁Ｖ２，Ｖ３は開放された
ままであり、この商品収納部レが関連する圧縮機Ｃ１は
液電磁弁■１の閉止との直接的な関係は無しに運転を継
続する。

而して、このような冷凍空調設備の運転に必要とされる
電力は、各冷凍機の負荷条件、例えば、商品の収納量や
回転率、顧客数、外気条件、着霜状態によつて大巾に変
動するものであり、各冷凍機の自由な運転状態を放置す
るときには、受電設一備の容量を予想される瞬間の最大
使用電力に合わせて設定する必要がある。

また、同時運転される電気機器の消費電力を合理的に低
減できるような制御装置が得られれば、受電設備のラン
ニングコストの低減、電気エネルギー消費の節減の効果
はｊ大きい。本発明は斯る点に鑑みなされた受電設備の
集中管理を行なう給電制御装置であり、以下に、第１図
に示した受電設備の実施例に従い本発明を説明する。
ク第２
図は、第１図に示す大型店舗設備に本発明の制御装置を
適用した一実施例を示すブロック構成図であり、第１図
で示した設備、装置、機器と同じものは同一図番て表わ
している。Ｘｌ，Ｘ２・・・・・・Ｘｎは、各電気機器
又は冷凍機を構成する圧縮機Ｃｌ，Ｃ２・・・・・・Ｃ
ｎへ電力の供給、停止をするリレー、Ｐｌ，Ｐ／，Ｐ２
，Ｐ２″・・・・・・Ｐｎは、大規模集積回路によつて
構成されたマイクロコンピューターシステムによる集中
制御器８とリレーＸｌ，Ｘ２・・・・・・Ｘ。

とを接続する接続器、９は各商品収納部の温度検知器Ｓ
ｌ，Ｓ２・・・・・・Ｓｎからの温度入力を集中制御器
８からの指示に従つて順次切替えて電圧周波数変換器１
０、カウンター１１を経て）入出力インターフェース１
２に送るマルチプレクサ、１３は照明設備５やボイラ（
図示省略）等一定時刻に給電の開始や停止をすれば良い
タイマー負荷１４に対する給電用リレー、１５は警報表
示装置、１６は警報通報装置、Ｑは制御設定値の入・力
装置、１７は時刻表示装置、１８は使用電力記録装置、
１９は、制御用設定値やプログラム格納用記憶装置（以
下ＲＯＭという）、２０はプログラム制御実行用記憶装
置（以下ＲＡＭという）、２２は受電設備の使用電力の
検出変換器、２３は使用・電力表示器である。而して、
集中制御器８を構成する大規模集積回路２４は内部に負
荷管理ロジック２５、温度管理ロジック２６、商用周波
数電源を分周して時間管理をする時間管理ロジック２７
およびシステムコントローラ（図示省略）を内蔵してお
り、アドレスバス２８、データバス２９，２９入出力ボ
ート３０を介してＲＯＭｌ９，Ｂ，ＡＭ２Ｏ、入出力イ
ンターフェース１２に接続されている。

制御設定値の入力装置Ｑには、例えば、各冷凍冷蔵設備
の制御温度の設定Ｑ２、後述する消費電力制御の切替時
間設定Ｑ３、同じく停止時間の設定Ｑ４、最大許容電力
設定Ｑ５、電力デイフアレンシヤル設定Ｑ６、ナイトセ
ットバック設定Ｑ７、タイマ負荷の管理時刻設定ｑ等が
あり、いずれもその設定値と冷凍機または商品収納部の
番号はテンキーまたはロータリスイッチの操作値をディ
ジタル量に変換して入出力インターフェースへ送られる
。

警報表示装置１５は、発光ダイオード等、適当な発光素
子Ｆｌ，Ｆ２・・・・・・Ｆ１によつて表示され、その
表示内容は、例えば、電力使用量の過大警報Ｆ１、付加
時間制御中の負荷表示Ｆ２・・・・・・商品収納部等負
荷空間の温度異常警報Ｆ１−２・・・・・・停電警報Ｆ
１−１、セルフチェック機能の故障警報Ｆ１等があり、
この中の温度異常警報Ｆｌ−２、停電警報Ｆ１−１、セ
ルフチェック機能の故障警報Ｆ１の出力信号は０Ｒロジ
ック素子３１を介して警備会社、警備詰所等への警報通
報装置へ接続されている。このような構成の受電設備の
制御について以下に説明する。

第１図およびその説明を関連する第２図における冷凍機
は、本発明の説明を簡略化するため、圧縮機Ｑ，Ｃ２・
・・・・・Ｃｎ−１，ＣｎがリレーＸｌ，Ｘ２・・・Ｘ
ｎ−１，ｘｎを介して電力を供給されているときには、
それぞれの圧縮機は接続されている負荷空間Ｌｌ，！，
・・・・Ｌ″，Ｌ″・・・・・・Ｌ．−１，Ｌ．の冷
却状態に応じて個別に運転制御され、かつ、それぞれの
負荷空間を冷却する熱交換器に着霜したときは他の冷凍
機と関係なく、独立して除霜運転できるような制御器（
図示省略）を有した冷凍機として示されている。

従つて、図における集中制御器８と冷凍槻只，，Ｒ２・
・・・・・Ｒｎ，３，４との関係は除霜運転状態の有無
を除霜検知器Ｄｌ，Ｄ２・・・・・・および、接続器Ｐ
ｌ，Ｐ２・・・・・・を介し、また、負荷空間Ｌｌ，！
・・・・・・Ｌ．．，Ｌ″，Ｌ″の温度を温度検知暑β
１，Ｓ２・・・・・・Ｓｍ，Ｓ″，Ｓ″、マルチプレク
サ９等を介して検知し、これらの検知人力と予め記憶装
置１９に書き込まれている各種の設定値および受電設備
の総使用電力を勘案しながら、集中制御器８によつて圧
縮機への給電用リレーＸｌ，Ｘ２・・・・・・Ｘｎ−１
，Ｘｎやタイマー負荷の給電リレー１３の開閉と負荷空
間の温度管理用の液電磁弁Ｖｌ，Ｖ２・・・・・・■。
−１，■、の制御をするようになつている。而して、集
中制御器８による受電設備の制御には、受電設備を構成
する電気機器の中の１台以上の機器が必らず停止状態に
なるよう、予め、ＲＯＭｌ９内に書き込まれたプログラ
ムに従い、リレーＸｌ，Ｘ２・・・・・・Ｘｎ−１，Ｘ
ｎ，】３のいずれか１つ以上を順次開放し、一定の時間
ごとにすべての電気機器を設定された時間だけ強制的に
停止することにより総消費電力量（以下総電力量という
）を減じる総電力量制御機構と、受電設備における総消
費電力（以下消費電力という）が設定値を越えたときに
、予め決められＲＯＭｌ９内に書き込まれた順序に従つ
て電気機器を停止し、消費電力を設定値以下に抑える消
費電力制御機構とが組み合わされている。

もつとも、この消費電力制御機構又は、総電力量制御機
構から出力信号によつて運転を休止する電気機器が冷凍
機の楊合は、該冷凍機によつて低温度に維持されている
室や商品収納室等の負荷空間が、その空間に固有の温度
条件にあることを確認した後に停止されるものであり、
この作動関係は第３図に示されている。

すなわち、集中制御器のＲＯＭｌ９に制御設定値の入力
装置Ｑから受電設備の消費電力設定値（Ｗ，）後述する
電力デイフアレンシヤルＷ。

、各負荷空間の冷却温度Ｔｌ，Ｔ２・・・Ｔ．ｎ−１，
Ｔ．．、総電力量制御の切替時間τ１，τ２、同じく、
停止時間τ１″，γ２″が書き込まれた状態において、
受電設備を構成する冷凍機の負荷が通常の状態であり、
消費電力が設定値Ｗｓ以下のときは、総電力量制御機構
から出力信号が、一定時間τ１，τ２ごとに出され、例
えば、第１群の電気機器Ｃｋ，Ｃｋ−１・・・・・・お
よび第２群の電気機器Ｃｎ，Ｃｎ−１・・が順次１台ず
つ設定された時間巾τ１″，Ｔ２″だけ停止するよう対
応するリレーＸｋ，Ｘｋ−１・・・・・・Ｘｎ，Ｘｎ−
１・・・・の開放の出力信号が出される。この場合にお
いて、冷凍負荷が増大する等の原因で消費電力が許容値
Ｗｓを越えたＧ点ときは、消費電力制御機構から一定時
間τ（この時間巾は総電力量制御機構の時間巾τ。より
短い方が好ましい）ごとに、出力信号が出され、第２群
の電気機器Ｃｎ，Ｃｎ−１・・・・・・を予め定められ
た順序に従つて停止するよう、対応するリレーＸｎ，Ｘ
ｎ−１・・が開放される。尚、電気機器の第１群と第２
群の区分は、便宜的なものであり、群分けを必要としな
いときはＣノ，＝Ｃｎとして扱われる。このような消費
電力制御によつて消費電力が電力デイフアレンシヤルＷ
Ｄ以上の量だけ設定値Ｗｓより減少したときは、消費電
力制御の対象となつた電気機器Ｃ。

，Ｃ。−１，Ｃｎ−２・・・・が停止したとき７とは逆
の順序で運転復帰をするよう運転台数増の出力信号が出
される。このような消費電力制御の過程を経たときに、
負荷条件が軽負荷Ｂ１または通常負荷↓に戻つておれば
、もはや消費電力制御は必要なく、総電力量制御のみが
継続される。

このように、本発明の給電制御装置では、総電力量制御
によつて受電設備の消費電力を、受電設備の定格電力以
下に保つとともに、斯る総電力量制御だけでは消費電力
を設定値以下に保てない条件下においては、消費電力制
御を併用し、温度管理条件や照明条件の緩い電気機器か
ら、強制的に、運転を休止させ、消費電力が、絶対に受
電設備の定格電力を越えないよう管理するものである。

而して、斯る消費電力制御および総電力量制御は電気機
器に含まれる冷凍機、更に具体的には各冷凍機によつて
低温度に維持される負荷空間の商品が損なわれないこと
を前提になされるものであり、大規模集積回路２４の内
部では、総電力量制御および消費電力制御の対象となる
冷凍機が関係する負荷空間の温度条件、および除霜条件
を加味した第４図のようなシーケンスを経て出力信号が
出される。このときは、第３図の一部Ｋｌ，Ｋ２，Ｋ３
に見られるように実際には出力信号が出ない場合がある
。すなわち、第４図において、第２図と同様１５は表示
用発光ダイオード、１６は電力警報、１８は使用電力記
録装置、１９はＲＯＭの電力系統記憶部、１９は同じく
総電力量制御の記憶部、２２は電力センサ２２からの入
力の検出変換器、２３は使用電力表示部、２６は温度管
理ロジック、３２はＡＮＤロジック、３３は０Ｒロジッ
ク、Ｑ４は停止時間設定の９は最大許容電力設定の、Ｑ
６は電力デイフアレンシヤル設定の入力装置、Ｘ′はリ
レーＸの駆動部を示し、その他に３５は使用電力と許容
電力との電力比較部、３６はクロック、３７は停止制御
部、３８は表示変換器Ｅ１は総電力量制御機構、Ｅ２は
消費電力制御機構、Ｅ３は除霜信号Ｅ４は温度信号を示
し、このようなシーケン．スのもとにおいて、いま、或
る電気機器に総電力量制御機構Ｅ１から出力信号が出て
くる場合、この電気機器の関係する負荷空間の温度が、
予めＲＯＭｌ９に書き込まれていた設定温度以下になつ
た後、一定時間経過して温度の出力信号Ｅ４が！出てい
ないときで、かつ、この電気機器が除霜と関係ないが、
または、関係があつても除霜していないときは温度管理
ロジック２６からの出力信号が出ているので、０Ｒロジ
ック３３からの出力信号を受けたＡＮＤロジック３２は
出力信号を出し・て駆動部Ｘ″を作動させることにより
総電力量制御による電気機器の運転停止を表示発光ダイ
オード１５で示すと共に、リレーＸを切つてこの電気機
器をＲＯＭｌ９″に書き込んである設定時間丈停止させ
るものである。

又この作動は、消費電力制御機構Ｅ２からの出力信号に
ついても全く同じである。すなわち、このシーケンスに
よれば、制御機構の制御の対象となる電気機器が冷凍機
であつて除霜中であつたり、除霜直後のために負荷空間
である商品収納部の温度が設定温度に達して間もないと
き等には、除霜信号Ｅ３や温度信号Ｅ４がＡＮＤロジッ
ク３２に入らないため、仮に制御機構Ｅｌ，７Ｅ２から
の信号が０Ｒロジック３３を経て出されても、ＡＮＤロ
ジック３２は作動せず、結局、当該冷凍機の圧縮機は次
の総電力量制御が巡回してくる迄総電力量制御に入るこ
とはないし、また、温度管理ロジック２６から出力信号
が出てくる条件・下にない限り、消費電力制御によつて
圧縮機が停止されることもない。

このような負荷制御の管理ロジックによる電気機器の制
御にも拘らず、いくつかの電気機器が総電力量制御にも
、消費電力制御にも応じられない・ときは、消費電力は
、第３図の消費電力の許容値Ｗｓを越え続け最大許容電
力ＷＬに接近することとなり、このようなときは電力警
報１６が作動する。

第５図は、このようなデフロスト信号、温度信号の出さ
れる電気機器の条件設定を示すものである。

仮に、図に示された冷凍機の商品収納部の設定温度をＴ
，、温度制御のデイフアレンシヤルをＴＤ上限限界温度
をＴＬとするとき、商品収納部の温度変化は、通常はＮ
，Ｎ″，Ｎ″のような状態、除霜時および除霜直後はＤ
，Ｄ″のような状態、消費電力制御や総電力量制御また
は特別な高負荷のときおよびその直後はＥ，Ｅ″のよう
な状態によつて模型的に示される。

而して、除霜検知器Ｄｌ，Ｄ２，Ｄ３・・・・・・から
集中制御器８に除霜信号が出されるのは、図のＴ。

（Ｄ＋Ｄ″＋ｔ）の時間、さらに、後述する温度管理に
よつて温度信号が出されるのは図のＴＥ（Ｅ＋Ｅ″＋ｔ
″）の時間であり、このような制御は温度管理ロジック
２６によつて行なわれる。第６図はこのような温度管理
ロジックの１例であり、第２図および第４図と同様９は
マルチプレクサ、１０は電圧周波数変換器、１「は限界
温度を越えた時間をはかるタイマー、１ビは商品収納部
等の負荷空間が設定温度Ｔｓに達した後、一定時間を経
て信号を出すタイマー、１５は発光ダイオードによる表
示装置、１９″はＲＯＭの温度系統記憶部、３２はＡＮ
Ｄロジック、３３は０Ｒロジック、３６はクロック、３
８″は表示変換器、Ｅ１は総電力量制御機構、Ｅ２は消
費電力制御機構、Ｅ３は除霜信号、Ｆ１−２は負荷空間
の温度異常警報、Ｑ″，Ｑ″は温度制御設定値の入力装
置用のテンキー、または動作書き込み用スイッチ、Ｓは
温度検知器、■″は液電磁弁開閉のリレー、Ｘ″は電気
機器の運転制御用リレーＸの駆動部を示し、その他に、
４０は電圧増幅器、４１は限界温度の比較器、４２は温
度系統の判定部、４３は空端子検出部、４４は設定温度
比較器、４５は液電磁弁開閉制御器を示している。

いま、或る冷凍機が除霜サイクルＤに入つたためにその
負荷空間の温度が上昇し、再び冷凍サイクルに戻つてＤ
″設定温度Ｔｓに達したと仮定して、この間における負
荷管理および温度管理の作動をみると、除霜サイクルＤ
，Ｄ″中は除霜信号Ｅ３がタイマー１１″を開放してい
て、ＡＮＤロジック３２へ出力を与えないため、負荷管
理側の信号Ｅｌ，Ｅ２が入つても、ＡＮＤロジック３２
は作動せず、この冷凍機のリレーＸが作動することはな
い。

のみならず、仮に、デフロスト後再び冷凍サイクルに戻
り、負荷空間が設定温度Ｔ，に達しタイマー１１″が作
動を開始しても、一定の付加時間ｔの間は尚、出力信号
が出されず、負荷管理の対象から除外されるようにして
いる。これは、除霜や負荷管理のように、一定時間を越
えて負荷空間の温度が設定温度を上回るとき、その空間
部の商品も次第に設定温度を上回り、仮に冷凍機の運転
が再開されて負荷空間の温度が設定温度に戻つても、商
品の温度はすぐには設定温度に達していないのが普通で
あり、冷凍負荷量が安定したいわゆる通常の運転状態と
みられないからである。このような設定温度到達後の付
加時間Ｔ，ｔ″は、除霜のときと負荷管理のとき、ある
いは、冷凍機の固体差によつて違いがあるため、それぞ
れ、負荷空間温度と、商品温度差が略同じになる時間を
とつて設定するのが好ましい。

商品温度が設定温度に下らないままで消費電力制御や総
電力量制御等の負荷管理をすれば、商品温度は設定温度
から、ますます離れ、商品の品質を損なうおそれもある
。

本発明の集中制御器８においては、負荷空間が設定温度
に達した際に適当な付加時間Ｔ，ｔ″を加算し、この間
は、負荷管理の信号によつて電気機器のリレーが作動し
ないようプログラムされている。

又、Ｇ″は負荷空間の温度が異常に高いことを知らせる
温度異常警報点であり、負荷空間の温度が上限限界温度
ＴＬを越えてｔ″の時間がすぎたことをタイマー１「で
計時したときに出力が出され警報される。尚、時間Ｔ，
ｔ，ｔを計測するタイマー１１″，１１″は本発明の集
中制御器８がマイクロコンピューターシステムとして構
成されているところがクロック３６の信号をカウントす
るカウンターであるが、説明の便宜上タイマーとして表
示している。

更に又、第５図左方に示している点線は、夜間における
負荷空間の温度変化を示すものであり、設定温度Ｔ，″
は昼間よりＴＮだけ高い温度に切替えて設定される。

このような、昼間、夜間の設定温度の切替えは集中制御
器８を構成する時間管理ロジック２７からの入力で切替
えられるが、このロジックは、この他に、夜間は全く使
用を必要としない電気機器、例えば照明設備５、商品に
関係のない空気調和機３や送風機等のタイマ負荷の夜間
の停止、翌朝の点燈や始動にも用いられる。第７図はこ
のような時間管理ロジックの１例であり、商用の交流電
源４６の周波数を基準に分周器４７、パルス成形器４８
を経てω進カウンター４９，５０、２植カウンター５１
等を内蔵する計数回路５２にパルスを送り、時間による
電気機器の運転制御、総電力量制御の時間の計測温度管
理ロジックにより制御のための付加時間の計測、その他
この集中制御器のための時間のすべての基準・として使
用される。尚、５３は、現在時刻設定用の入力装置、５
４は電気機器の運転時刻を設定する入力装置、５５は比
較制御部、５６は出力駆動装置、５７は負荷リレーの駆
動部、５８は現在時刻表示用発光タイノオードの表示駆
動部、５９は、時刻による負荷動作表示用発光ダイオー
ドの表示駆動部である。

このように、本発明による給電制御装置は、同時運転さ
れる複数台の電気機器の制御に際し、この電気機器内に
含まれている冷凍機の商品収納部、或いは、空調されて
いる室等の負荷空間の温度条件を考慮して消費電力制御
や総電力量制御を行なうものであり、受電設備の使用電
力が常に最大許容電力以下に保ち、総消費電力量を低減
した制御をするにあたつて、商品の品質を弊害を与える
ことのないようにしたものであり、特に、スーパーマー
ケットや百貨店等の大規模店舗の給電制御において効果
の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は大規模店舗における受電設備の一例を示す電気
機器の構成図、第２図は本発明による給電制御装置の電
気的な接続を示すブロック図、第３図は同じく制御の概
要を示すタイムチャート図、第４図は負荷管理ロジック
の一例を示すブロック図、第５図は本発明による温度制
御特性図、第６図は温度管理ロジックの一例を示すブロ
ック図、第７図は時管理のロジックの一例を示すブロッ
ク図である。 ３・・・・・・空調用冷凍機、４・・・・・・冷蔵倉庫
用冷凍機、５・・・・・・照明設備、８・・・・・・集
中制御器、Ｅ１・・・・・総電力量制御機構、Ｅ２・・
・・・・消費電力制御機構、レ・・・・・・Ｌｎ，Ｌ″
，Ｌ″・・・・・・負荷空間、Ｒ１・・・・・・Ｒ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同時運転される複合の電気機器を有する受電設備の
   集中制御器は、一定時間ごとに、電気機器の運転を設定
   時間だけ、順次強制的に休止する出力信号を出す総消費
   電力量制御機構と、受電設備の総消費電力が上限設定値
   を越えたときに、予め定められた順序に従つて電気機器
   の運転を強制的に休止させ、かつ、総消費電力が下限設
   定を下回つたとき休止とは逆の順序で電気機器の運転を
   開始する出力信号を出す総消費電力制御機構とを有して
   、これら二つの制御機構の出力信号のいずれかにより電
   気機器の運転を休止するようにすると共に、受電設備中
   に少くとも１台含まれる電気機器としての冷凍機に対し
   ては該冷凍機によつて低温度に維持されている負荷空間
   の固有の調温条件が整つたときに限つて前記制御機構の
   出力信号によつて運転を休止するようにした給電制御装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項における固有の調温条件は、
   冷凍機によつて低温度に維持されている空間が、一定時
   間、継続して設定温度以下にあることを条件とされる給
   電制御装置。