JPS6353462B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は圧縮容量が複数段に調整可能な圧縮機
と、凝縮器と、減圧装置と、利用側熱交換器とを
連結した冷媒回路を有する冷凍機の制御方法に関
するものである。 此種の冷凍機は第１図に示すように容量調整機
を備えて圧縮容量が複数段に調整可能な圧縮機１
と、凝縮器２と、減圧装置３と、蒸発器として作
用する利用側熱交換器４とが連結されて冷媒回路
５が構成され、利用側熱交換器４にて蒸発作用す
る冷媒と二次冷媒回路６の二次冷媒（たとえば
水）との熱交換が行なわれ、冷却された二次冷媒
が回路６内をポンプ７により循環されフアンコイ
ル８に供給されてフアンコイル８にて室内の冷房
を行なうチラー式空気調和装置として使用されて
いる。 従来の制御装置は利用側熱交換器４の二次冷媒
流入温度を検出して設定値と比較することにより
圧縮機の容量調整機構を制御して負荷に応じた適
度な圧縮容量が得られるようにしていた。 この場合、利用側熱交換器４の出口側二次冷媒
温度は水の場合、０℃以下にならないように各負
荷状態に対応して圧縮容量が調整されるが、運転
中に凝縮器２の冷却風量を増大させたり、二次冷
媒流量が変動して一時的な外乱が生じると、冷媒
回路５の低圧側圧力が急激に低下し、この状態が
数分間継続することがあり、利用側熱交換器４内
部の冷媒温度が０℃以下となつて二次冷媒（水）
が凍結し、利用側熱交換器４や二次冷媒回路６を
破損させたり、圧縮機１に悪影響を与えることが
あつた。又、このような一次的外乱のみならず、
冷媒回路５の冷媒漏れによる冷媒不足、並びに二
次冷媒回路６の流量不足若しくは減圧装置３の目
詰まりのような連続的な異常の場合にも、二次冷
媒の凍結の虞れがあり、圧縮機１に負担が掛かる
ので、速やかに圧縮機１を停止して警報を発しな
ければならない。ところで従来は冷媒回路５の低
圧側の冷媒圧力の異常低下を検出して圧縮機１を
停止させる圧力スイツチが設けられているが、頻
繁な作動を行なうと却つて圧縮機１の接点等が摩
耗し、冷房運転が行なわれなくなるので、設定値
は低く抑えられ、二次冷媒の凍結が十分防止でき
るものではなかつた。 本発明は上述の事実に鑑みてなされたものであ
り、冷媒回路の低圧側冷媒圧力若しくは温度、或
いは利用側熱交換器と熱交換した媒体の温度を検
出し、検出値が設定値まで下がつた時に圧縮機に
小容量運転指令を出し、且つ単位時間当りの小容
量運転指令回数を計数し、計数値が所定数になる
と警報を発することを特徴とし、一時的な外乱に
よる利用側熱交換器の凍結要因発生時には圧縮機
を小容量運転に切換えるようにして運転を停止す
ることなく凍結を防止し連続的異常による凍結要
因発生時には大容量←→小容量の繰返しを所定数に
抑えて圧縮機及び容量調整機構の破損を防止でき
るようにした冷凍機の制御方法を提供することを
目的とする。 以下、本発明の一実施例を第１図の冷凍機に適
用して図面に基づき説明する。 第２図に於いて、ｌは運転スイツチ９を介して
直流定電圧が供給される母線である。１０はマイ
クロコンピユータであり、電源端子Ｂが母線ｌに
接続され、クロツク端子CL１，CL２間にはマイ
クロコンピユータ１０の自走時間を決める発振器
１１が接続されている。１２は母線ｌから直流定
電圧が供給され、利用側熱交換器４の二次冷媒流
入温度を検出する温度センサ１３のアナログ信号
を２進のデジタル信号に変換する二次冷媒温度測
定回路であり、出力端がマイクロコンピユータ１
０の入力ポートＩ１に接続されている。１４は一
端が母線ｌに他端が入力ポートＩ２に接続され、
冷媒回路５の低圧側冷媒温度（たとえば利用側熱
交換器４の冷媒温度）を検出し、検出値が１℃以
下でオン３℃以上でオフするサーモスイツチであ
る。１５は母線ｌから供給される直流定電圧を利
用して所定周波数の基準パルスを発生する基準パ
ルス発生器であり、出力端が入力ポートＩ３に接
続されている。１６は圧縮機１の駆動用モータ
（図示せず）の電源制御リレー１７及び容量調整
機構制御リレー１８ないし２０からなるリレー回
路であり、各リレーの一端は母線ｌに接続され、
他端はそれぞれ反転機能を有するドライバー２１
を介して出力ポートＰ１ないしＰ４に接続されて
いる。２２は警報ランプであり、一端が母線ｌに
接続され、他端が反転機能を有するドライバー２
３を介して出力ポートＰ５に接続されている。 第３図はマイクロコンピユータ１０の内部シス
テムを示すものであり、マイクロコンピユータ１
０は二次冷媒温度測定回路１２から入力ポートＩ
１を介して送られてくる最新の温度データを記憶
する記憶装置２４と、記憶装置２４の温度データ
と設定値とをプログラム（図示せず）に基づいて
比較し、出力ポートＰ１ないしＰ４からハイレベ
ルの“１”又はローレベルの“０”の制御信号を
発する比較装置２５と、入力ポートＩ２にハイレ
ベルの“１”信号若しくはローレベルの“０”信
号があるかによつて二次冷媒凍結要因の有無を判
別する判別装置２６と、比較装置２５の指令によ
り入力ポートＩ３からの基準パルスを利用して２
分間の時間計数を行なうタイマー装置２７と、入
力ポートＩ３からの基準パルスを利用して10分間
の時間計数を繰返し行なうタイマー装置２８と、
比較装置２５からタイマー装置２７へ出されるセ
ツト指令の回数を計数し、計数値が４になると比
較装置２５にカウントアツプ信号を発するととも
にタイマー装置２８からの10分毎のタイマー信号
によりリセツトされる計数装置２９とから構成さ
れている。 尚、比較装置２５は二次冷媒温度と比較される
設定値が第４図になるように決められており、出
力ポートＰ１ないしＰ４から第１表に示す制御信
号を発し、圧縮機１の圧縮容量を０（停止）〜100
％の５段階に調整する。又、判別装置２６が入力
ポートＩ２の“１”信号を判別すると、その判別
出力が比較装置２５に入り、比較装置２５は現制
御信号の１段下の制御信号を発するとともに、タ
イマー装置２７にセツト指令を出し、且つ計数装
置２９に信号を送つて計数値を１づつ増加させ
る。そして比較装置２５はこの制御信号をタイマ
ー装置２７がタイムアツプするまで継続し、タイ
ムアツプ時に判別装置２６が“０”信号を判別し
ていれば元の制御信号に戻す。タイムアツプ時に
引続いて“１”判別が続けば更に１段下の制御信
号を発するとともにタイマー装置２７に再セツト
指令を出し、計数装置２９にも信号を送る。この
ようにしてタイマー装置２８の10分の時間計数
中、すなわち計数装置２９がリセツトされる前に
計数値が４になると比較装置２５はカウントアツ
プ信号を受けて出力ポートＰ１ないしＰ４から
〔0.0.0.0〕の信号を発してリレー１７ないし２０
の通電を切り圧縮機１を停止させるとともに出力
ポートＰ５から“１”信号を発してランプ２２を
点灯させ警報を発する。但し、50％から25％の小
容量運転に切換えてなお判別装置２６に“１”信
号が残つたり、25％の運転中に判別装置２５に
“１”信号が入つた場合には計数装置２９のカウ
ントアツプを待たずにその時点で圧縮機１を停止
させ、警報を発する。

【表】 今、運転スイツチ９が閉路され、利用側熱交換
器４の二次冷媒流入温度が14℃であると、マイク
ロコンピユータ１０はこの温度データを記憶装置
２４に記憶し、比較装置２５にて温度データと設
定値との比較が行なわれる。そして第４図の特性
から明らかなように、比較装置２５は出力ポート
Ｐ１ないしＰ４から〔1.1.1.1〕の制御信号を発す
るのでドライバー２１を介し、制御リレー１７な
いし２０が全て通電される。このため、圧縮機１
は100％の圧縮容量にて運転を行ない、利用側熱
交換器４にて冷却された二次冷媒がフアンコイル
８に供給されて室内の冷房運転が行なわれる。こ
の運転中に利用側熱交換器４の二次冷媒流入温度
が10℃を下回ると、比較装置２５は〔1.1.1.0〕の
制御信号を発するようになり、圧縮機１に75％の
容量運転をさせ、この結果、二次冷媒流入温度が
上昇に転じ、12℃を上回ると、再び圧縮機１を
100％運転に戻す。又、逆に二次冷媒流入温度が
更に下がり、９℃を下回ると、比較装置２５は
〔1.1.0.0〕の制御信号を発して圧縮機１を50％容
量運転にする。このようにして比較装置２５は第
４図特性に従がつて、二次冷媒流入温度と設定値
との比較を行ない、圧縮機１が負荷に見合つた圧
縮容量となるように０（停止）〜100％の５段階に
自動制御を行なう。 圧縮機１の75％容量運転中に、凝縮器２への冷
却風量増加や二次冷媒回路６の流量変動等の一時
的外乱が入ると、冷媒回路５の低圧側圧力が下が
る。そして利用側熱交換器４の冷媒温度が１℃を
下回ると、サーモスイツチ１４が閉路する。この
サーモスイツチ１４の閉路は入力ポートＩ２を介
してマイクロコンピユータ１０の判別装置２６に
“１”信号として記憶される。そして判別装置２
６の“１”信号は比較装置２５に供給され、比較
装置２５は出力ポートＰ１ないしＰ４からの制御
信号を〔1.1.1.0〕から〔1.1.0.0〕に変換し、圧縮
機１を50％容量運転にするとともに、タイマー装
置２７にセツト指令を出し、同時に計数装置２９
に指令を送つて１の計数値にセツトする。このよ
うな一時的な外乱の場合、圧縮機１の圧縮容量を
一段下げて運転させることにより、冷媒回路５の
低圧側圧力の低下を吸収できることになり、第５
図ａに示すようにタイマー装置２７の２分間の時
間計数中に利用側熱交換器４の冷媒温度が３℃を
上回つてサーモスイツチ１４が開路する。従つて
比較装置２５はタイマー装置２７のタイムアツプ
時に判別装置２６の“０”信号を確認し、出力ポ
ートＰ１ないしＰ４からの制御信号を〔1.1.1.0〕
に戻し、圧縮機１を75％の容量運転に戻す。尚、
計数装置２９の計数値１はタイマー装置２８が10
分間の時間計数ごとに出すタイムアツプ信号によ
りリセツトされて０となる。 一方、冷媒回路５に冷媒漏れがあつたり、二次
冷媒回路６に水量不足が始まつたり、減圧装置３
に目詰まりがあつたりして、連続的な異常がある
場合にもサーモスイツチ１４が閉路する。そして
比較装置２５は前述と同様に圧縮機１を75％から
50％の容量運転にし、タイマー装置２７をセツト
すると同時に計数装置２９を１の計数値にさせ
る。この場合、異常がまだ軽度であると、タイマ
ー装置２７のタイムアツプ時にはサーモスイツチ
１４が開路していて、比較装置２５は再び圧縮機
１に75％の容量運転を指令する。ところが、これ
によりサーモスイツチ１４はすぐに閉路するので
比較装置２５は再び圧縮機１を50％容量運転さ
せ、タイマー装置２７を再セツトし、且つ計数装
置２９に指令を出し計数値を２にする。このよう
にして比較装置２５は連続的な異常がはじまる
と、圧縮機１の75％←→50％の繰返し制御を行なつ
て二次冷媒の凍結を防止するとともに計数装置２
９を順次１づつ加算していく。そして第５図ｂに
示すようにタイマー２８が10分間の時間計数中に
計数装置２９の計数値が４となると、計数装置２
９のカウントアツプ信号が比較装置２５に供給さ
れ、比較装置２５は出力ポートＰ１ないしＰ４か
ら〔0.0.0.0〕の制御信号を発して圧縮機１を停止
させ、出力ポートＰ５から“１”信号を発して警
報ランプ２２を点灯させて異常のあることを知ら
せる。 又、異常がかなり重いものであると、比較装置
２５は圧縮機１を75％から50％の運転にし、これ
を２分間継続させてもサーモスイツチ１４が開路
しないことがある。この場合、比較装置２５はタ
イマー装置２７のタイムアツプ時に判別装置２６
に“１”信号があることを検出して、圧縮機１が
更に１段下の容量運転になるよう制御指令を発す
る。この場合、圧縮機１は25％の容量運転となる
とともにタイマー装置２７がセツトされ、且つ計
数装置２９に１が加算される。更に２分経過後に
サーモスイツチ１４が閉路していると、比較装置
２５は計数装置２９のカウントアツプを待たずに
この時点で圧縮機１を停止させ、警報ランプ２２
を点灯させ異常を知らせる。このように圧縮機１
が最小容量運転に調整されて、なおサーモスイツ
チ１４が閉路している場合には極めて危険な状態
であるので、すみやかに運転して圧縮機１を保護
するとともに、凍結を防止し、且つ異常を知らせ
ることができる。 尚、上述の実施例に於いて、圧縮機１が75％の
容量運転をしていてサーモスイツチ１４が働らく
種々の異常動作について述べたが、100％、50％
の容量運転時に異常があつた場合についても同様
である。但し25％運転を行なつていてサーモスイ
ツチ１４が閉路した場合にはタイマー装置２７並
びに計数装置２９のセツトを行なわず、速やかに
運転を停止させ、警報を発するようにする。又、
二次冷媒の凍結要因として冷媒回路５の低圧側冷
媒温度、たとえば利用側熱交換器４の冷媒温度を
サーモスイツチ１４にて検出するようにしたが、
冷媒回路５の低圧側圧力若しくは利用側熱交換器
４の出口側二次冷媒温度を検出するようにしても
良くこれらの場合、設定値、計数時間、計数値な
どは適宜選定される。 本発明は上述の如く、冷媒回路の低圧側冷媒圧
力若しくは温度、或いは利用側熱交換器と熱交換
した媒体の温度を検出し、検出値が設定値まで下
がつた時に前記圧縮機に小容量運転指令を出し、
且つ単位時間当りの前記小容量運転指令回数を計
数し、計数値が所定数になると警報を発するよう
にしたから、一時的な外乱による凍結要因発生時
には、運転を停止することなく圧縮機をはじめと
した冷媒回路の保護を図るとともに、利用側熱交
換器の凍結を防止でき、連続的異常発生時による
凍結要因発生時には、異常が軽度のうちに圧縮機
の大容量←→小容量の繰返しが単位時間当り所定数
になることを検出して警報を発することができ、
圧縮機をはじめとした冷媒回路や圧縮容量調整機
構の破損並びに利用側熱交換器の凍結を防止でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は何れも本発明の一実施例に係るものであ
り、第１図は本発明が適用可能な冷凍機の一例を
示す冷媒回路図、第２図は本発明の一例を示す電
気回路図、第３図は第２図で使用したマイクロコ
ンピユータの内部システムの一例を示すブロツク
線図、第４図は第３図で使用した比較装置の動作
特性例を示す説明図、第５図ａ及びｂは本発明の
動作説明図である。 １……圧縮機、２……凝縮器、３……減圧装
置、４……利用側熱交換器、５……冷媒回路、６
……二次冷媒回路、１０……マイクロコンピユー
タ、１４……サーモスイツチ、２２……警報ラン
プ、２５……比較装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御信号に基づいて圧縮容量が変更される圧
   縮機と、凝縮器と、減圧装置と、利用側熱交換器
   とを備えた冷媒回路を有し、利用側熱交換器の負
   荷の大きさに応じて圧縮機の圧縮容量を変えるよ
   うに成す冷凍機の制御方法において、冷媒回路の
   低圧側の冷媒圧力若しくは冷媒温度或いは利用側
   熱交換器と熱交換した二次冷媒の温度を検出し、
   この検出値が設定値以下の時に圧縮機の圧縮容量
   を所定量小さくする制御信号を出力し、この後前
   記検出値が設定値以上になると圧縮機の圧縮容量
   を前記所定量大きくする制御信号を出力すると共
   に、圧縮機の圧縮容量を所定量小さくする制御信
   号が出力される回数を数え、この回数が単位時間
   内に所定回数になると警報を発することを特徴と
   した冷凍機の制御方法。