JPH01163584A - 冷凍機の運転方法 - 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】 本発明は冷却用熱交換器を備えた冷凍機の運転方法に関
し、特にショーケース用冷凍機の運転方法に関する。

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って、ショーケース用冷
凍機（Ｒｒ　）（Ｒｓ　＞−（ＲＫ）（ＲＫ＋ｒ　＞・
（Ｒｎ−＋　）（Ｒｎ）、空調用冷凍機（３）、冷蔵倉
庫用冷凍機（４）、照明設備り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１台の圧縮機（Ｃ８）で３
台の商品収納部（Ｌｌ　）（ｔ、、　＞（Ｌ３）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、＜Ｒ３）のように１台の圧縮機（
Ｃ２）に２台の商品収納部（ｔ４）（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（Ｃ３）（Ｃ８’）で３台の商品収納部（Ｌ６　）（
Ｌ７　）　（ｔ８）の冷却を行なうように冷凍サイクル
を構成したもの、（Ｒｎ−Ｉ）（Ｒｎ）のように１台の
圧縮機（Ｃｎ−１＞（Ｃｎ）で１台の商品収納部（Ｌｒ
ｎ、、　ｌ　）（Ｌｍ）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〉および冷蔵倉庫用冷練機（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、それぞれの冷凍機の関係する負荷空間を冷却
用熱交換器を通過した冷気でもって冷却するようになし
、これらによって冷凍空調設備が構成されている。

尚、（Ｖｌ）（Ｓｔ）　、　（Ｖｚ）（Ｓｔ）−（Ｖｍ
）（Ｓｍ）”Ｉｓ’バＳ″）は各商品収納部（ｔ、＋）
（ｔ、ｘ）・・・等、冷凍機の関係する負荷空間に対応
して、１個ず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（Ｌ、）の温度が設定温度に達した
ときは液電磁弁（Ｖｌ＞だけが閉止され、設定温度に達
しない商品収納部（１，２）（Ｌ、　）の冷却用熱交換
器に液冷媒を供給する液電磁弁＜ｖｘ）（ｖｓ）は開放
されたままであり、この商品収納部（Ｌ、）が関連する
圧縮機（Ｃ１）は液ｔｗ、弁（■、）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、着霜状態によって大幅に変
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大きい。

本発明はスーパーマーケット等大型店舗において、四季
を通して稼動されるショーケース用冷凍機による節電効
果を図り、且つ冷却用熱交換器の除霜回数を少なくする
ことを目的とする。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

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因であり、第
１図で示した設備、装置、機器と同じものは同一図番で
表わしている。

（Ｘ、＞（Ｘ、）・・・（Ｘｎ）は、各電気機器又は冷
凍機を構成する圧縮機（ｃ＋）（ｃｉ）・・・（Ｃｎ）
へ電力の供給、停止をするリレー、（Ｐ＋）（Ｐ＋’）
、（Ｐｇ）（Ｐｚ’）−（Ｐｎ）は、大規模集積回路に
よって構成されたマイクロコンピュータ−システムによ
る集中制御器＜８〉とリレー（Ｌ　）（Ｌ　）−（Ｘｎ
）とを接続する接続器、（９）は各商品収納部の温度検
知器（Ｓｔ＞（Ｓｔ）・・・（Ｓｎ）からの温度入力を
集中制御器（８）からの指示に従って順次切替えて電圧
周波数変換器（１０）、カウンター（１１〉を経て入出
力インターフェース（１２）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り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ＲＯＭ（１９）、ＲＡＭ（２０）、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（Ｑ、）、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（Ｑ、）、電力ディファレンシャ
ル設定（Ｑ、）、ナイトセットパック設定（Ｑ７）、タ
イマ負荷の管理時刻設定（Ｑ８）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、発光グイ才一ド等、適当な発光素子（Ｆｌ　
）（ｐ＊　）・・・（Ｆｆ）によって表示され、その表
示内容は、例えば、電力使用量の過大警報（Ｆ、）、付
加時間制御中の負荷表示ｆｆｘ）・・・商品収納部等負
荷空間の温度異常警報（ｐｉｔ）・・・停電警報ｆｆＬ
＋）、セルフチエツク機能の故障警報（Ｆｌ２＞等があ
り、この中の温度異常警報（Ｆｆ−６）、停電警報（Ｆ
ｌ２−、）、セルフチエツク機能の故障警報（ＦＮ）の
出力信号はＯＲ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（Ｃ＋　＞
（Ｃｔ　）’・・（Ｃｎ−Ｉ）（Ｃｎ）がリレー（ｘ＋
　＞（ｘ、　＞−（ｘｎ−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（Ｌ＋　）（Ｌａｌ・・（Ｌ’　）（Ｌ
−）−（Ｌｍ−＋　）（Ｌｍ）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
して公知の手段であるポットガス或いは電気ヒータにて
強制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。従って、図における集中制
御器（８）と冷凍機（Ｒ１）（Ｒ２＞−（Ｒｎ）（３）
（４）との関係は除霜運転状態の有無を除霜検知器（Ｄ
Ｉ）（Ｄり・・・および、接続器（Ｐ、）（Ｐ、）・・
・を介し、また、負荷空間（Ｌ＋　）（Ｌ２）−（Ｌｍ
）（Ｌ　’　）（Ｌ”　）の温度を温度検知器（Ｓ、＞
（Ｓ、）・・・（Ｓｍ）　（Ｓ’　）（Ｓ”　）、マル
チプレクサ（９）等を介して検知し、これらの検知入力
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）によって圧縮機への給電用リレー（ＸＩ）（
Ｌ）・・・（ＸＩ１−１＞（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（Ｖ＋）（Ｖ、）・・・（Ｖｍ−Ｉ）（Ｖｍ）の制
御をするようになっている。

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、ＲＯＭ　（１９）内に
書き込まれたプログラムに従い、リーフ一 レー（Ｌ　）（Ｌ　）−（Ｘｎ−＋　）（Ｘｎ）（１３
）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ＲＯＭ（１９）内に書き込まれた順序に従って
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。

もっとも、この消費電力制御機構又は、総電力量制御機
構からの出力信号によって運転を休止する電気機器が冷
凍機の場合は、該冷凍機によって低温度に維持きれてい
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図に示されているとおりで、この
冷凍機の停止時に冷却用熱交換器のオフサイクル除霜が
行なわれる。

すなわち、集中制御器のＲＯＭ（１９）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
する電力ディファレンシャル（ｗ９〉、各負荷空間の冷
却温度（Ｌ）（Ｌ）−（Ｉｍ−＋）（Ｔｍ）、総電力量
制御の切替時間（τ、）（τ２）、同じく、停止時間（
τ′、）（τ′、）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（ｗ、）以下のときは、総電力量制御機構
からの出力信号が、一定時間（τＩ）（τ、）ごとに出
され、例えば、第１群の電気機器（ＣＫ）（ＣＫ−＋）
・＝および第２群の電気機器（Ｃｎ）（Ｃｎ−＋）−が
順次１台ずつ設定きれた時間幅（τ′、〉（τ′２）だ
け停止するよう対応するリレ（ＸＫ）（ＸＫ−＋）−（
Ｘｎ）（Ｘｎ−＋）・・・の開放の出力信号が出される
。

上記のようにリレー　（ＸＫ　）（ＸＫ−１＞・（Ｘｎ
）（Ｘｎ−１＞−・・が順次開放され、第１群及び第２
群の圧縮機である電気機器が順次運転を停止することに
より、雰囲気温度が０°Ｃより高いときには運転停止時
間に各圧縮機と対応した冷却用熱交換器の雰囲気による
オフサイクル除霜が順次行なわれる。

この場合において、冷凍負荷が増大する等の原ｌＯ− 因で消費電力が許容値（ｗ、）を越えた（Ｇ点）ときは
、消費電力制御機構から一定時間（τ）（この時間幅は
総電力量制御機構の時間幅く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（（
：ｎ）（Ｃｎ−＋　）・・・を予め定められた順序に従
って停止するよう、対応するリレー（Ｘｎ　）　（Ｘｎ
−Ｉ）・・・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、＝Ｃｎとして
扱われる。

このような消費電力制御によって消費電力が電力ディフ
ァレンシャル（ｗｐ）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った電気機器
（Ｃｎ）（Ｃｎ−ｒ　）（Ｃｎ−＊　）・・・が停止し
たとき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（ｌまたは通常負荷（Ｈｌ）に戻っておれば、
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
によっ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暖い電気機器か
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、各冷凍機によっ
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（ｘｔ）（
Ｋｚ）（Ｋ８）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ＯＲロジック
、（Ｑ４）は停止時間設定の、（Ｑ６）は最大許容電力
設定の、（Ｑ６）は電力ディファレンシャル設定の入力
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、（３
６）はクロック、（３７）は停止制御部、（３８）は表
示変換器、（Ｅｌ）は総電力量制御機構、（Ｅ、）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、成る電気機器に一定時間毎に総電力量制御機構（Ｅ
、）から出力信号が出てくる場合、予めＲＯＭ（１９）
に書き込まれていた制御順序に従ってこの電気機器の関
係する負荷空間の温度が設定温度以下になった後、一定
時間経過して温度の出力−１２＝ 信号（Ｅ４）が出ていないときで、かつ、この電気機器
が除霜と関係ないか、または、関係があっても除霜して
いないときは温度管理ロジック（２６）から強制停止許
可信号である出力信号が出ているので、ＯＲロジック（
３３）から強制停止許可信号である出力信号を受けたＡ
ＮＤ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）を切ってこの電気機器をＲＯＭ（１９’
）に書き込んである設定時間実停止、即ち強制間欠停止
させるものである。又この作動は、消費電力制御機構（
Ｅ、）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って、除霜信号（Ｅ、
〉及び温度信号（Ｅ４〉が出力されてなく、温度管理ロ
ジック（２６）から強制停止許可信号が出ているとき、
一定時間毎に総電力量制御機構（Ｅｌ）から強制停止信
号が出力された際には、設定時間ＯＲロジック（３３）
からＡＮＤロジック（３２）は双方の一致した信号を入
力し、前記設定時間前記冷凍機の運転は停止される。又
、前記冷凍機が除霜中であったり、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）（Ｅ２）からの信号がＯＲロジック（３３〉
を経て出されても、ＡＮＤロジック（３２）は作動せず
、冷凍機の間欠運転停止が回避きれ、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（２
６）から出力信号が出てくる条件下にない限り、消費電
力制御によって圧縮機が停止されることもない。

上記した本発明の運転方法によれば、冷却用熱交換器へ
の液冷媒の供給を一定時間毎に設定時間だけ強制的に停
止させる間欠運転を行なう関係上、この間冷凍機の負荷
が軽減されて節電効果を得ることができると共に、強制
除霜と冷却運転中の間欠運転を組み合わせることにより
、冷却用熱交換器への液冷媒の供給停止時にオフザイク
ル除霜が行なわれることになり、この結果、冷却運転の
時間経過に伴なって冷却用熱交換器に蓄積する霜の増加
割合が極めて７」＼きくなり、強制除霜回数を少なくで
き、しかも冷却運転中には着霜蓄積量が少ないので、冷
却用熱交換器が高い熱交換率で運転きれ十分な冷却性能
を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明冷凍機の運転方法にか＼る実施例を示し、
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図は前記第２図に示した
ブロック図の負荷管理ロジックの一例を示すブロック図
である。 （Ｒ＋　＞（Ｒ＊　）−（ＲＫ）（ＲＫ＋、）−（Ｒｎ
−Ｉ）（Ｒｎｌ・・ショーケース用冷凍機、　（３）・
・・空調用冷凍機、　（４）・・・冷蔵倉庫用冷凍機、
　（８）・・・集中制御器、　（Ｌ、）・・・（Ｌｎ）
（Ｌ’）（Ｌ″）・・・負荷空間、　（２５）・・・負
荷管理ロジック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、商品収納部に冷却用熱交換器を配置し、冷凍機の運
   転により冷却用熱交換器と熱交換して得た冷気にて負荷
   空間を冷却する冷凍機において、強制除霜手段を作動さ
   せて冷凍機の運転経過に伴なって冷却用熱交換器に付着
   した霜を除去するように強制除霜を行なうと共に、強制
   除霜と強制除霜との間の冷却運転期間に冷却用熱交換器
   への液冷媒の供給と停止とを交互に繰り返す冷凍機の運
   転方法。