JP6805612B2 - 冷却装置および制御装置 - Google Patents
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Description
本実施形態による冷却装置100は、図1に示すように、6台の冷却機器1,2,3,4,5および6と、冷却機器1〜6に冷媒配管20を介して接続された1台の冷凍機10と、冷却機器1〜6および冷凍機10の運転を制御する制御装置30とを備える。
冷凍機10は、図1に示すように、圧縮機11と、凝縮器12と、凝縮器12を冷却する外気ファン13と、圧力センサ14とを備える。図2に示すように、圧縮機11と外気ファン13と圧力センサ14とが制御部300に電気的に接続されている。
冷却機器1,2,3,4,5および6は、図1に示すように、電磁弁1a,2a,3a,4a,5aおよび6aと、電子膨張弁1b,2b,3b,4b,5bおよび6bと、蒸発器1c,2c,3c,4c,5cおよび6cと、庫内ファン1d,2d,3d,4d,5dおよび6dと、温度センサ1e,2e,3e,4e,5eおよび6eとをそれぞれ備える。冷却機器1〜6は機器構成が基本的に同様であるので、以降では、代表して冷却機器1を説明する。説明の都合上、冷却機器2〜6の構成についても適宜言及する。図1に示すように、冷却機器1(2〜6)と冷凍機10とによって冷媒を循環させる冷凍サイクル装置が構成されている。また、冷却機器1〜6は、冷却機器1〜6が置かれた部屋の屋外または屋内の機械室等に設置された冷凍機10に対して冷媒配管20を介して互いに並列に接続されている。なお、冷却機器1〜6は、たとえば、ショーケース、ユニットクーラ、冷凍・冷蔵倉庫などが含まれる。また、本実施形態においては、圧縮機11は1台としたが、複数台として構成することもできる。また、冷却機器1〜6の台数についても、6台に限らず、必要に応じて、1台または複数台の範囲で増減させて構成することもできる。
制御装置30は、図2に示すように、CPUおよびメモリなどを含むハードウェアとしての制御部300を含む。また、制御部300は、ソフトウェアとしての機能ブロックとして、冷却機器通信・制御部301と、冷凍機通信・制御部302と、運転率算出部303と、負荷変動検出・補正部306と、制御目標値決定部304と、スケジュール管理部305とを含む。そして、図1および図2に示すように、冷凍機10と制御部300とは通信回線80を介して通信可能に接続されている。また、冷却機器1〜6と制御部300とは通信回線81を介して通信可能に接続されている。
まず、冷却負荷が穏やかに変化する平常時における冷却装置100の動作について、簡単に説明する。平常時においては、圧縮機11や電子膨張弁1b〜6bは、制御装置30により、制御目標値のみに合わせて制御されている。また、冷却機器1〜6は、それぞれ上限値Tonと下限値Toffの範囲を持ったある目標温度を設定されている。
図3〜図6を参照して、負荷変動検出・補正時(冷却負荷の急変検出時)における冷却装置100の動作について説明する。上記のように、平常時の運転では、庫内の温度の維持に必要となる程度に冷凍機10の出力を低下させている。また、冷却負荷は、常に変動している。制御目標値は、冷却装置100の効率化のため、ある程度の時間間隔(たとえば、30分間)における平均的な量によって算出している。ここで、たとえば、冷却機器1の温度が設定範囲の上限を超えれば、電磁弁1aが開栓状態となり、蒸発器1cに冷媒が流れ始め、冷却機器1の冷却が開始される。しかしながら、庫内の温度が短時間に大きく上昇する(急変する)と、低く抑えた出力で冷やしても、冷却が間に合わず、庫内の温度は上昇を続けることになってしまう。庫内の温度に急変があった場合には、外部からの熱量の流入がある程度限られた平常時を前提としてシフトさせる制御目標値だけでは、冷凍機10の出力に温度の急変が反映されるのが遅くなってしまう。つまり、消費電力の低減を図るように設定されている制御目標値では、庫内の温度に対する追従性が不十分である。そこで、冷却負荷が増大した場合に、冷凍機10の出力を制御目標値で上昇させるとともに、冷却負荷の急変に対応して補正量を加え、さらに出力を増大させるように構成する。
上記のように構成すれば、庫内の温度の急変があった場合に、冷凍能力をすぐに上げることが可能で、庫内の温度をすぐに設定範囲まで下げることができる。しかしながら、庫内の温度の大きな上昇も、それほど頻度が多くなければ、必ずしも冷凍機10の出力を上げなくとも、元の出力のままで対応できる場合もある。その場合、消費電力の低減を図って設定される制御目標値の効果が薄れてしまうため、あらかじめ冷却負荷の急変がある可能性が高い時間帯で、かつ、冷却負荷の急変があった場合にのみ、制御目標値に対して補正量を加えるように構成されている。
上記の応答時間tr、第1閾値T1・第2閾値T2および第1補正量・第2補正量を制御パラメータとする。具体的に、制御パラメータは、たとえば、図5のように設定される。ただし、第1偏差ΔT1は第1閾値T1と設定温度の上限値Tonとの間の差分であり、第2偏差ΔT2は第2閾値T2と設定温度の上限値Tonとの間の差分である。左側に書いた冷却機器a,bおよびcは、冷却機器1〜6のいずれかを表している。負荷変動検出・補正部306は、冷却機器aに対応する電磁弁(1a〜6aのいずれか)が開栓状態になってから応答時間trである60秒後に、冷却機器aの庫内の温度を取得する。冷却機器aの庫内の温度が、目標温度の設定範囲の上限値Tonから、第1偏差ΔT1である2.0K以上高ければ、一時的に、第1補正量として、吸入圧力の制御目標値にさらに0.2Mpaを加える。また、応答時間trである60秒が経過した時点において、庫内の温度が、設定範囲の上限値Tonより、第2偏差ΔT2である4.0K以上高ければ、第2補正量として、吸入圧力の制御目標値に0.4Mpaを加える。また、第1補正量または第2補正量を加えた場合に、制御目標値決定部304は、制御目標値を、第1補正量または第2補正量を加えた応答時間trである60秒経過時点のものに、固定する。
上記のような、スケジュール時間内外における、平常時、および、急変検出時における負荷変動検出・補正部306の動作が、まとめて、負荷変動検出・補正処理として制御されている。図6を参照して、冷却装置100の制御部300による負荷変動検出・補正処理について説明する。なお、負荷変動検出・補正処理は、冷却装置100の運転時に継続して行われる。
本実施形態では、次のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
10 冷凍機
30 制御装置
100 冷却装置
300 制御部
Claims (7)
- 冷凍機と、
前記冷凍機によって冷却される冷却機器と、
前記冷凍機および前記冷却機器の状態を取得し、取得した前記冷凍機および前記冷却機器の状態に基づいて冷却負荷および冷却能力の過不足を取得し、取得した前記過不足に基づいて前記冷凍機の出力の制御目標値の決定を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記冷却負荷の急増があった場合に、前記制御目標値に前記冷却機器の庫内の温度に対応する補正量を加えて、前記制御目標値と前記補正量とに基づき前記冷凍機の出力を制御するように構成されており、
前記制御部は、前記冷却機器の庫内の温度が第1閾値を超える場合には、前記制御目標値に前記補正量として第1補正量を加えるとともに、前記冷却機器の庫内の温度が前記第1閾値よりも大きい第2閾値を超える場合には、前記制御目標値に前記補正量として前記第1補正量よりも大きい第2補正量を加えるように構成されている、冷却装置。 - 前記制御部は、前記冷却負荷の変化量または変化率に基づいて、前記冷却負荷の急変の検出を行うとともに、急変の検出が行われた場合に、前記制御目標値に前記補正量を加える制御を行うように構成されている、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記制御部は、前記冷却機器の冷却動作開始後一定時間経過後における前記冷却機器の庫内の温度の一定時間における温度変化量または温度変化率に基づいて、前記冷却負荷の急変の検出を行うように構成されている、請求項2に記載の冷却装置。
- 前記制御部は、前記制御目標値と前記補正量とに基づいて前記冷凍機の出力の制御を行う場合に、前記冷却機器の庫内の温度変化量または温度変化率が変化した場合には、前記補正量を、前記冷却機器の庫内の温度に対応する補正量に更新するように構成されている、請求項3に記載の冷却装置。
- 前記制御部は、前記冷却負荷の急変がある可能性の高い時間帯で、かつ、前記冷却負荷の急変の検出があった場合に、前記制御目標値に前記補正量を加える制御を行うように構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷却装置。
- 前記制御部は、前記制御目標値に前記補正量を加えている間、前記制御目標値を前記冷却負荷の急変を検出した時点のものに固定するように構成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の冷却装置。
- 冷凍機および冷却機器の状態を取得し、取得した前記冷凍機および前記冷却機器の状態に基づいて冷却負荷および冷却能力の過不足を取得し、取得した前記過不足に基づいて前記冷凍機の出力の制御目標値の決定を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記冷却負荷の急増があった場合に、前記制御目標値に前記冷却機器の庫内の温度に対応する補正量を加えて、前記制御目標値と前記補正量とに基づき前記冷凍機の出力を制御するように構成されており、
前記制御部は、前記冷却機器の庫内の温度が第1閾値を超える場合には、前記制御目標値に前記補正量として第1補正量を加えるとともに、前記冷却機器の庫内の温度が前記第1閾値よりも大きい第2閾値を超える場合には、前記制御目標値に前記補正量として前記第1補正量よりも大きい第2補正量を加えるように構成されている、制御装置。
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