JPS63169436A - 冷凍冷蔵自動制御装置 - 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］ 本発明は空調機あるいは冷熱製品の冷凍・冷蔵に適用さ
れる冷凍冷蔵自動制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来の冷凍・冷蔵制御はリレ一式の単純機能の制御のみ
で、省エネ性に欠け、温度制御もディファレンシャルの
大きいオン／オフ制御で定管理ができず、サービス性に
も欠け、運転定量管理もできなかった。

第７図は従来の冷凍・冷蔵制御装置の一例を示すもので
、３４はユニット、３５はユニットコントローラ、３７
はコンプレッサコンタクタ、５７はコンプレッサコンタ
クタ３７とユニット３４との間の制御線、５９はサーモ
本体、５８はサーモ本体５９とユニットコントローラ３
５間のサーモ接続線、２３はエバポレータ、６０はサー
モ検出部である。

［発明が解決しようとする問題点〕 第７図の構成のものでは次のような問題点がある。（１
）従来の冷凍機リレ一式制御では、サーそのオン／オフ
方式のみでディファレンシャルが大きく無駄な冷手し過
ぎが多い。（２）従来のオン／オフ制御ではディファレ
ンシャルが大きく冷蔵製品の温度管理ができない。（３
）従来のオン／オフ制御では外乱負荷変動に即応できず
、温度が不安定である。（４）従来のリレ一式制御では
単一、１パターン制御できめ細かい制御ができない。（
５）従来のリレ一式制御では、冷却の保護安全フェイル
セーフがなかった。（６）従来のリレ一式制御では異常
モードの識別表示ができなかった。（７）従来のリレ一
式制御では運転の定量管理ができなかった。

そこで、本発明は省エネを図ることができ、鮮度維持が
でき、外乱負荷変動に即応でき、高性能性が得られ、保
護安全性が向上し、サービス性が向上し、運転管理が容
易になる冷凍冷蔵自動制御装置を提供することを目的と
する。

［間居点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するため、コンプレッサからの
吐出ガスを第１の弁・を介してコンデンサで凝縮させ、
これをエバポレータにより熱交換させた後、第２の弁を
介して上記コンプレッサに再び循環させるものにおいて
、上記各機器はリモコンおよびユニットコントローラに
より制御するものであって、これらに温度制御機能（上
記第１゜第２の弁の開閉制御およびその開度の制御によ
り比例積分微分定数を演算して冷蔵するときはオートチ
ューニング集中制御機能と、冷凍時はオン／オフ制御機
能を含む）、ナイトセットバック制御機能、省エネサー
モ機能、デマンドフロスト機能、フェイルセーフ制御機
能、異常自動診断機能をそれぞれ持たせ、かつ温度１時
刻２時間、電流等をディジタル表示およびディジタル設
定が可能な構成としたことを特徴とするものである。

［作用］ 上記のようにＰＩＤオートチューニング機能、省エネ機
能、ナイトセットバック機能、デマンドデフロスト機能
により、省エネ効果かえられ、ＰＩＤオートチューニン
グ機能により、鮮度管理および外乱即応でき、省エネサ
ーモ機能とナイトセットバック機能とデマンドデフロス
ト機能により高性能性が得られ、また異常自動診断機能
によりサービス性が向上し、さらにディジタル設定表示
により運転定量管理が容易になる。

［実施例コ 以下、本発明について図面を参照して説明する。第１図
は本発明の冷凍冷蔵自動制御装置の一実施例を示す冷媒
系統図である。図において、１はコンプレッサ、２．３
．４は吐出管、５は冷却ガス用電磁比例弁、６はホット
ガス用電磁比例弁、８はコンデンサコイル、７は電磁比
例弁５とコンデンサコイル８間の配管、９はコンデンサ
ファン、１１はレシーバ、１３はドライヤ、１０はレシ
ーバ１１とコンデンサコイル８間の配管、１５はサイト
グラス、１４はサイトグラス１５とドライヤ１３間の配
管、１７は液ライン電磁弁、１６は液ライン電磁弁１７
とサイトグラス１５間の配管、１９は膨張弁、１８は膨
張弁１９と液ライン電磁弁１７間の配管、２１はディス
トリビュータ、２０はディストリビュータ２１と膨張弁
１９間の配管、２３はエバポレータコイル、２２はエバ
ポレータコイル２３とディストリビュータ２１間の配管
、２４はエバポレータファン、２６はアキュムレータ、
２５はエバポレータコイル２３とアキュームレータ２６
間の配管、２８は吸入圧力調整弁、２７は吸入圧力調整
弁２８とアキュームレータ２６間の配管、２９は吸入管
である。

以下、この様な構成のものにおける各機能について説明
する。

（１）ＰＩＤオートチューニング制御機能フル冷却運転
時、弁５，１７は全開でコンプレッサ１からの吐出ガス
をコンデンサコイル８で凝縮させ、レシーバ１１、ドラ
イヤ１３、サイトグラス１５、弁１７、膨張弁１９、デ
ィストリビュータ２１を経てエバポレータコイル２３に
導き、ここでエバポレータファン２４により送られる空
気と熱交換させて蒸発させ、アキニームレータ２６、吸
入圧力調整弁２８を経て、コンプレッサ１へ戻るように
循環させる。

一方、フル加熱時には弁５を全閉し、弁６を全開し、吐
出ガスをディスリピユータ２１を経てエバポレータコイ
ル２３へ導入し、加熱する。

ＰＩＤ制御時は弁５，６の併用で冷却、加熱をミックス
し、庫内空気温度（エバポレータ吹出し、または吸入空
気温度）を設定温度に制御するためにＰＩＤ制御時エバ
ポレータコイル２３の吹出し空気温度を第２図に示すセ
ンサ４６で検出し、リモコン（メインマイコン）３０で
演算して弁５゜６の開度をコントロールすることによっ
て高精度の恒温制御を行なうことができる。

以下、ＰＩＤオートチューニング制御の具体例について
説明する。ＰＩＤ制御の基本式は次の（１）で与えられ
る。

Ｖ（ｔ）　− ここで、Ｖ　（ｔ）は電磁比例弁５，６の操作量、ｆ（
ｔ）は偏差量、Ｋ　は比例ゲイン（％）、Ｔ１は積分時
間（５ｅｅ）、ＴＤは微分時間（５ｅｅ）である。

（１）式の変形として（２）式が成立する。

ここで、Δｔはきざみ時間（５ｅｅ）である。

（２）式よりΔを時間前の電磁比例弁５，６の操作量Ｖ
（１−Δｔ）から現在の電磁比例弁５，６の操作ｍ　Ｖ
　（ｔ）が求められる。電磁比例弁５，６の弁開度を第
３図のようにＶｏ（％）からＶ。＋Δ■（％）へ増加さ
せた時のエバポレータ吹き出し空気温度または吸込み空
気温度（検出部温度）をθとすると、θは第４図のよう
な時間変化をする。

上記の温度特性のＰＩＤ制御パラメータは（３）。

（４）、（５）式で制御される。

積分時間　　ＴＩ　−２ＸＬ　　　　　　　　・・・（
４）微分時間　　Ｔ　Ｄ　−０，４２Ｘ　Ｌ　　　　　
　　・・・（５）上記（３）〜゛（５）式と実機機検出
温度特性データより標準ＰＩＤ定数を決定する。さらに
、ＰＩＤオートチューニング手法として下記（ａ）。

（ｂ）、（Ｃ）の処理し、ＰＩＤ各定数をマイコンソフ
トで自動計測演算設定する。

（ａ）ＰＩＤ制御範囲逸脱防止処理 設定温度−Ａｄｅｇ　　（Ａは所定値）以下のアンダー
シュートならびに設定温度＋Ａ　ｄｅｇ以上のオーバー
シュート防止対策として実機の検出部温度サイクルデー
タにより決められるＰＩＤＩＤ正補正係数りＰ定数は増
、Ｉ、Ｄ定数は減の補正をする。

（スイッチオン時イニシャルは標準定数でスタートする
。） 逸脱温度波形アンダシュート、オーバシュート防止はＰ
定数を大きくして発振しやすい状態にする。逸脱温度波
形急−緩時はＩ、Ｄ定数増にする。

逸脱温度波形緩−急時はＩ、Ｄ定数減にする。

（ｂ）ＰＩＤ制御適正化処理 第５図のθｍ、θｎ、ｔＡ、ｔＢの各データをマイコン
ソフトで計測演算し、検出部温度≧θ３＋Ｂｄｅｇでθ
ｍ≧Ｃｄｅｇ、θｎ≧Ｃｄｅｇの場合次の処理を行なう
。（θＳは設定温度）所定値Ｂ、ＣはＢ＞Ｃで、設定温
度の士許容範囲できめる。

（１）ｔｓ≧Ｔ（Ｔは検出部温度標準サイクルｔＢの基
準値）なら実機の検出部温度サイクルデータにより決め
られる゛ＰＩＤ各補正係数によりＰＩＤ各定数を増にす
る。

（ｉｉ）ｔＢ＜７なら実機の検出部温度サイクルデータ
により決められるＰＩＤＩＤ正補正係数りＰ定数減、ｔ
Ａ＞１．５ＴＩならＩ、Ｄ定数減（１，５は検出部温度
サイクルにより変る）、 またｔＡくＴＩならＩ、Ｄ定数増、ＴＩ≦ｔＡ≦１．５
ならＩ、Ｄ定数そのまま。

（ｃ）ＰＩＤ計算結果見直し処理 電磁比例弁６へ出す操作信号Ｖ　（ｔ）が所定％／ｓｅ
ｃ以上の変化になる場合は実機検出温度サイクルデータ
により決められるＰＩＤＩＤ正補正係数りＰ’ＩＤ定数
を減少する。

以上により電磁比例弁５（弁開大程冷却増）、電磁比例
弁６（弁関大程加熱増）の併用により設定温度に集束さ
せる。このようなことがら、ＰＩＤオートチューニング
により外乱に即応してマイコンソフトで温度サイクルの
所定データを自動針７１１１演算し、ＰＩＤ定数を自動
設定して所定部温度を高精度に温度制御することができ
る。

（２）エネサーモ機能 第２図はそのコントローラの構成図、第６図はコントロ
ーラ内部の基板構成の一例を示すもので、３０はリモコ
ン（メインマイコン）、３１は表示部、３２は設定部、
３３は光ファイバ、３４はユニット、３５はユニットコ
ントローラ、３６はサブマイコン、４６はエバポレータ
吹出し空気センサ、４７はエバポレータ吸込み空気セン
サ、４８はエバポレータ入口管センサ、４９はメインマ
イコン電源基板、５１はメインマイコンＣＰＵ基板、５
０はメインマイコンＣＰＵ基板５１とメインマイコン電
源基板４９との間の接続線、５３はメインマイコン表示
基板、５２はメインマイコン表示基板５３とメインマイ
コンＣＰＵ基板５１との間の接続線、５４はサブマイコ
ンＣＰＵ基板、５６はサブマイコンリレー、電源基板、
５５はサブマイコンリレー、電源基板５６とサブマイコ
ンＣＰＵ基板５４間の接続線を示すものである。

マイコンソフト（メインマイコンＣＰＵ基板５１の内部
記憶部及びサブマイコンＣＰＵ基板５４の内部記憶部プ
ログラムによる）で設定温度以上、設定温度十所定値以
下で安定する時は、設定温度十所定値を設定温度としコ
ンプレッサ運転時間を短縮し省エネを図るものである。

なお、メインマイコン３０．サブマイコン３６のソフト
分担は、メインマイコン３０は全体制御とサブマイコン
３６への送信と受信、サブマイコン　３６は入出力関係
とメインマイコン３０への送信と受信を担当する。

（３）ナイトセットバック機能 夜間の冷やし過ぎをなくすためマイコンソフト（メイン
マイコンＣＰＵ基板５１内記憶部及びサブマイコンＣＰ
Ｕ基板５４内記憶部のプログラムによる）でナイトセッ
トバック開始時刻と終了時刻の間で吸込空気センサ４７
部温度を設定温度十所定値に設定値を高めにシフトし、
コンプレッサ運転時間を短縮し省エネを図るものである
。

（４）デマンドデフロスト機能 エバポレータコイル２３の除霜を必要な時にだけ実施す
るためマイコンソフト（メインマイコンＣＰＵ基板５１
内記憶部及びサブマイコンＣＰＵ基板５４内記憶部プロ
グラムによる）で吸込空気センサ４７部温度とエバポレ
ータ入口管センサ４８部温度の差を、第１回目のデフロ
スト後コンプレッサ連続運転所定時間経過時を基準にし
その後所定比率になった時デフロストを開始し、従来の
時刻２時間によるデフロストよりデフロスト回数を減ら
し省エネを図るものである。

（５）鮮度維持機能 （１）のＰＩＤオートチューニングにより設定温度の±
０．２ｄｅｇ内に高精度に恒温管理をし冷蔵貨物の鮮度
維持を図るものである。

（６）外乱負荷変動の即応機能 （１）のＰＩＤオートチューニングにより外乱発生時（
冷蔵庫扉の開閉や、温度設定値の変更等）ＰＩＤ定数を
自動補正し所定値に即応させる。

（７）高機能性 （２）省エネサーモ機能、（３）ナイトセットバック機
能、（４）デマンドデフロスト機能等によりきめの細か
い高機能を具備する。

（８）サービス性 （イ）ユニット異常（高圧、低圧、油圧、コンプレッサ
モータ過電流、コンプレッサモータ過熱、エバポレータ
ファンモータ過電流の各異常）時は各センサ（高圧セン
サ４０、低圧センサ４１、油圧センサ４２、コンプレッ
サモータ過電流センサ、コンプレッサモータ過熱センサ
モータ４４、エバポレータファンモータ過電流センサ４
５の各保護器）の検出によりサブマイコン３６→光フア
イバ３３→メインマイコン３０経由でマイコンソフト（
メインマイコンＣＰＵ基板５１内記憶部及びサブマイコ
ンＣＰＵ基板５４内記憶部のソフトプログラムにより）
でメインマイコン表示基板部５３（表示部３１）で夫々
アイテム文字表示（ＬＣＤ）する。

（ロ）サービスアイテム［サブマイコン３６の出力機器
（コンプレッサコンタクタ３７、エバファンコンタクタ
３８、コンデンサファンコンタクタ３９、液ライン電磁
弁１７）］のオオンオフを上記異常アイテムと同一手法
でメインマイコン表示基板部５３（表示部３１）でアイ
テム文字表示（ＬＣＤ）する。

上記アイテム表示でサービス判断を容易にすることがで
きる。

（９）運転管理機能 マイコンソフト（メインマイコンＣＰＵ基板５１内記憶
部及びサブマイコンＣＰＵ基板５４内記憶部のソフトプ
ログラムによる）で温調、デフロスト、ナイトセットバ
ック等の温度、電流、時刻、時間をメインマイコン表示
基板部５３（表示部３１）にディジタル表示（ＬＥＤ）
、メインマイコン設定部３２にディジタル設定し定量管
理ができるようにしである。

（１０）保護安全性 （イ）マイコン異常、伝送異常時、強制冷凍運転に自動
切換、冷凍の高信頼性を維持する。

メインマイコン３０、サブマイコン３６、光フアイバ３
３伝送の各異常時はマイコンソフト（メインマイコンＣ
ＰＵ基板５１内記憶部、サブマイコンＣＰＵ基板５４内
記憶部のソフトプログラムによる）強制冷凍運転へ切換
える。（メインマイコン３０→光フアイバ３３→サブマ
イコン３６→コンプレツサコンタクタ３７、エバファン
コンタクタ３８、コンデンサファンコンタクタ３９、液
ライン電磁弁１７） （ロ）センサ異常時はバックアップのフェイルセーフ機
能をもたせ冷蔵の高信頼性を維持する。

吹出センサ４６、吸込センサ４７の異常時はバックアッ
プのフェイルセーフ機能をもたせ冷蔵の高信頼性を維持
する。

吹出センサ４６の異常時は吸込センサ４７側の検出に吸
込センサ４７の異常時は吹出センサ４６側の検出にマイ
コンソフト（メインマイコンＣＰＵ基板５１内記憶部及
びサブマイコンＣＰＵ基板５４内記憶部のソフトプログ
ラム）で自動で切換える。

［発明の効果］ 以上述べた本発明によれば、省エネを図ることができ、
鮮度維持ができ、外乱負荷変動に即応でき、高性能性が
得られ、保護安全性が向上し、サービス性が向上し、運
転管理が容易になる冷凍冷蔵自動制御装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷凍冷蔵自動制御装置の一実施例
を示す冷媒系統図、第２図は第１図の各機器を制御する
リモコンとユニットコントローラの制御系統図、第３図
は第１図の電磁比例弁開度と時間の関係を示す図、第４
図および第５図は第１図の動作を説明するための無駄時
間、時定数および温度サイクル諸定数の説明図、第６図
は第１図の基板回路関係を示す図、第７図は従来の技術
を説明するための図である。 １・・・コンプレッサ、５，６・・・電磁比例弁、８・
・・コンデンサコイル、９・・・コンデンサファン、１
１・・・レシーバ、１７・・・液ライン電磁弁、１９・
・・膨張弁、２１・・・ディストリビュータ、２３・・
・エバポレータコイル、２４・・・エバポレータファン
、２６・・・アキュムレータ、３０・・・リモコン（メ
インマイコン）、３６・・・ユニットコントローラ（サ
ブマイコン）。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コンプレッサからの吐出ガスを第１の弁を介してコンデ
   ンサで凝縮させ、これをエバポレータにより熱交換させ
   た後、第２の弁を介して上記コンプレッサに再び循環さ
   せるものにおいて、上記各機器はリモコンおよびユニッ
   トコントローラにより制御するものであって、これらに
   温度制御機能（上記第１、第２の弁の開閉制御およびそ
   の開度の制御により比例積分微分定数を演算して冷蔵す
   るときはオートチューニング集中制御機能と、冷凍時は
   オン／オフ制御機能を含む）、ナイトセットバック制御
   機能、省エネサーモ機能、デマンドフロスト機能、フェ
   イルセーフ制御機能、異常診断機能をそれぞれ持たせ、
   かつ温度、時刻、時間、電流等をディジタル表示および
   ディジタル設定が可能な構成としたことを特徴とする冷
   凍冷蔵自動制御装置。