JPH038470B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、冷凍システムに関し、さらに詳しく
は遠心蒸気圧縮機冷凍システムのような冷凍シス
テムのための運転方法および制御システムに関す
る。

一般に、冷凍システムは、蒸発器ないしは冷却
器と、圧縮機と、凝縮器とを含む。通常、伝熱流
体が蒸発器内の管を通つて循環され、それによ
り、前記管を通つて流れる伝熱流体から蒸発器内
の冷媒へ熱を伝達する伝熱コイルが蒸発器内に形
成される。蒸発器の前記管内で冷却される前記伝
熱流体は、通常、水であり、この水は冷凍負荷を
満足するために遠隔位置へ循環される。蒸発器内
の冷媒は、蒸発器内の管を流れる水から熱を吸収
するにつれて蒸発する。そして、圧縮機はこの冷
媒蒸気を蒸発器から抽出し、圧縮し、その圧縮さ
れた蒸気を凝縮器に排出するように動作する。前
記冷媒蒸気は凝縮器において凝縮され、蒸発器に
戻され、そこで冷凍サイクル再び始まる。

通常、上述の形式の冷凍システムにおいては、
冷凍システムの通常運転の間の冷凍システムの一
定の運転状態を検出するためのセンサが設けられ
ている。これらのセンサは、検出された運転状態
を示す信号を冷凍システムのための制御システム
に供給する。例えば、蒸発器内の管の伝熱流体の
流れを検出するために、流れセンサが備えられ
る。前記制御システムは、検出された運転状態に
応じて、冷凍システムの種々の運転パラメータを
制御したり、種々の安全制御装置を取る。例え
ば、前記制御システムは、流れセンサによつて蒸
発器内の管に流れがないことが検出されると、該
蒸発器内の管における伝熱流体の凍結を防止する
ために、冷凍システムの運転を停止する。

冷凍システムを適正に運転するためには、上述
の型式の冷凍システムにおける運転状態センサ
は、検出される運転状態について正確で信頼でき
る指示をなさなければならない。このことは、欠
陥のあるセンサ、またはセンサによつて前記制御
システムに与えられる誤つた読み取りにより、冷
凍システムが無用に運転停止されるを避けるため
に、特に安全センサについて言える。

発明の要約 したがつて、本発明の１つの目的は、冷凍シス
テムの駆動前および冷凍システムの運転中に、冷
凍システムにおいて使用される運転状態センサの
適正な動作を確め、それによつて前記センサが正
確で信頼できる運転状態の指示をなしていること
を保証する単純で効果的な手段を提供することで
ある。

本発明のこの目的および他の目的は、冷凍シス
テムの起動に先立つて冷凍システムの運転センサ
がチエツクされ、また冷凍システムの運転中、前
記センサによつて発生される限界外信号が、該信
号に応じて何らかの制御措置が取られる前に、確
かめられる冷凍システムのための運転方法および
制御システムによつて達成される。冷凍システム
の起動は、もし該冷凍システムの起動に先立つて
欠陥のあるセンサが検出されたならば、取り止め
られる。冷凍システムの運転中、前記センサによ
つて発生される限界外信号は、前記センサによつ
て供給される信号を間欠的に監視することにより
確められる。運転状態センサからの限界外信号が
予め定められた連続回数検出されるまでは、制御
装置は開始されず、それによつて、前記センサか
ら１回異常信号が出力されただけで無用な制御措
置が開始される結果とならないように保証され
る。

本発明のさらに他の目的および利点は、添附図
面と併せて、以下の本発明の詳細な説明から明ら
かとなろう。

実施例の説明 図を参照すると、遠心蒸気圧縮冷凍システム１
が、本発明の原理に従つて該冷凍システム１を運
転するための制御システム３を有して示されてい
る。図に示されるように、冷凍システム１は、遠
心圧縮機２、凝縮器４、蒸発器５、および膨脹弁
６を含む。作動において、圧縮された冷媒ガス
は、圧縮機２から圧縮機排出管路７を通つて凝縮
器４に排出され、そこで、該冷媒ガスは凝縮器４
内の管８を流れる比較的冷たい冷却水によつて凝
縮される。凝縮器４から出た凝縮された液化冷媒
は、冷媒管路９および膨脹弁６を通つて蒸発器５
に入る。蒸発器５内の液化冷媒は、蒸発されて、
蒸発器５内の管１０を流れる例えば水のような伝
熱流体を冷却する。この冷たい伝熱流体は、建物
を冷却するのに使用されたり、他の同種の目的の
ために使用される。蒸発器５から出た冷媒ガス
は、圧縮機入口案内羽根１２の制御の下で、圧縮
機吸い込み管路１１を経て圧縮機２へ戻る。案内
羽根１２を通つて圧縮機２へ入つた冷媒ガスは、
圧縮機２によつて圧縮され、該圧縮機２から圧縮
機排出管路７を経て排出され、冷凍サイクルを完
成する。この冷凍サイクルは、冷凍システム１の
正常運転の間、連続的に繰り返される。

また、図に示されるように、冷凍システム１の
遠心圧縮機２は、該圧縮機２を駆動するための電
気モータ２５を含む。加うるに、前記圧縮機の入
口案内羽根１２は、制御システム３によつて制御
される案内羽根アクチユエータ１４によつて開閉
される。

制御システム３は、圧縮機モータ始動機２２
と、電源２３と、システム・インターフエース・
ボード１６と、プロセツサ・ボード１７と、設定
値および表示ボード１８とを含む。管１０を通つ
て蒸発器５を出る伝熱流体の温度を検出するため
の温度センサ１３が、電気配線２０によつてプロ
セツサ・ボード１７に直接接続されている。ま
た、管１０を通つて蒸発器５を出る伝熱流体の流
れを検出するための流れセンサ３０が電気配線３
３によつて直接プロセツサ・ボード１７に接続さ
れている。加うるに、管８を通つて凝縮器４を出
る伝熱流体の流れを検出するためのもう１つの流
れセンサ３２が、電気配線３３によつて直接プロ
セツサ・ボード１７に接続されている。

勿論、本発明が属する技術の当業者には直ちに
明らかなように、温度センサ１３は、蒸発器５を
出る伝熱流体の温度を示す信号を発生し、この発
生信号をプロセツサ・ボードに供給するのに適し
た種々の温度センサのうちの何れであつてもよ
い。好ましくは、温度センサ１３は。蒸発器５を
出る伝熱流体内にその検出部を位置され、その抵
抗をプロセツサ・ボード１７によつて監視される
サーミスタのような感温抵抗素子である。

また、本発明が属する技術の当業者には直ちに
明らかなように、流れセンサ３０および３２は、
それぞれ蒸発器内の管１０または凝縮器内の管８
の流体の流れを示す信号を発生し、この検出され
た流れを示す信号をプロセツサ・ボード１７に供
給するのに適した種々流れセンサのうちの何れで
あつてもよい。例えば、流れセンサ３０，３２の
それぞれは、一般のパドル流れスイツチであつて
よい。

前記プロセツサ・ボード１７は、本発明の原理
に従う態様で、複数の入力信号を受け取り、これ
らの入力信号を予めプログラムされた手順に従つ
て処理し、それらの処理された入力信号に応じて
所望の出力信号を作り出すための、どんな装置ま
たは装置の組み合わせであつてもよい。

例えば、プロセツサ・ボード１７は、アメリカ
合衆国カルフオルニア州、サンタ、クララに営業
地を有するインテル・コーポレイシヨンから発売
されているモデル8031、マイクロコンピユータの
ようなマイクロコンピユータである。

前記設定値および表示ボード１８は、例えば、
プロセツサ・ボード１７の制御下にある複数桁の
デイスプレイを形成する発光ダイオード（LED）
または液晶表示（LCD）装置を有する視覚デイ
スプレイを含んでなる。また、設定値および表示
ボード１８は、アメリカ合衆国ノースカロライナ
州、スカイランドに営業地を有するシー・テイ
ー・エス・インコーポレイテツドから発売されて
いる設定値ポテンシヨメータ、モデルAW5403の
ような、管１０を通つて蒸発器５を出る伝熱流体
に対する選択された設定温度を示す信号をプロセ
ツサ・ボード１７へ出力するように調節可能な装
置を含んでいる。

前記システム・インターフエース・ボード１６
は、プロセツサ・ボード１７の制御下にある複数
のスイツチング装置を含み、これらのスイツチン
グ装置は電源２３から案内羽根アクチユエータ１
４へ電気配線２１を通して電力を供給するととも
に、電源２３から圧縮機２を駆動するモータ２５
へ圧縮機モータ始動機２２を通して電力を供給す
るためのものである。システム・インターフエー
ス・ボード１６上のスイツチイング装置のそれぞ
れは、アメリカ合衆国ニユーヨーク州、オーバー
ンに営業地を有するジエネラル・エレクトリツ
ク・カンパニーから発売されているモデルSC−
140、トライアツクのような電気構成部品であつ
てよい。

前記圧縮機モータ始動機２２は、圧縮機の電気
モータ２５を起動し回転させ続けるために、シス
テム・インターフエース・ボード１６を通して電
源２３から受け取つた電力をモータ２５に供給す
るためのシステムである。例えば、圧縮機モータ
始動機２２は、一般のＹ−Δ接触器型式のモータ
始動機である。勿論、本発明が属する技術の当業
者には直ちに明らかなように、圧縮機モータ始動
機２２は、圧縮機２の電気モータ２５を起動し回
転させ続けるために電源２３から電気モータ２５
へ電力を供給するための種々のシステムの何れで
あつてもよい。

作動において、温度センサ１３は、蒸発器５を
出る管１０内の伝熱流体の温度を検出する。そし
て、この検出された温度を示す信号が制御システ
ム３のプロセツサ・ボード１７へ供給される。ま
た、蒸発器５内の管１０を通る冷媒を流れ、およ
び凝縮器４内の管８を通る冷媒の流れをそれぞれ
示す流れセンサ３０および３２からの信号が、制
御システム３のプロセツサ・ボード１７に供給さ
れる。加うるに、設定温度を示す信号が設定値お
よび表示ボード１８からプロセツサ・ボード１７
へ供給される。この設定温度は、操作者によつて
選択される温度であり、蒸発器５を出る伝熱流体
が冷凍システム１の運転によつてその温度まで冷
却されるべき温度である。かくして、温度センサ
１３によつて検出された温度は、設定値および表
示ボード１８に設定された設定値に関連して、冷
凍システム１の運転によつて満足されるべき冷凍
負荷を示す。

プロセツサ・ボード１７は、温度センサ１３に
よつて検出された温度と設定値および表示ボード
１８に設定された設定温度とを比較するようにプ
ログラムされている。もし温度センサ１３によつ
て検出された検出温度が設定値および表示ボード
の設定温度を、予め定められた量だけ越えると、
プロセツサ・ボード１７は制御信号を発生して冷
凍システム１をオンする。冷凍システム１をオン
する操作の一部として、プロセツサ・ボード１７
は電気制御信号をシステム・インターフエース・
ボード１６へ供給して、該システム・インターフ
エース・ボード１６上の適当なスイツチング装置
を閉じ、電力が電源２３からシステム・インター
フエース・ボード１６を通つて圧縮機モータ始動
機２２へ流れるのを許し、この圧縮機モータ始動
機２２は冷凍システム１の圧縮機２の電気モータ
２５を起動し回転させ続ける。また、検出された
冷凍システム１の運転状態に応じて所望の通りに
案内羽根１２を駆動するように電力を電源２３か
らシステム・インターフエース・ボード１６を通
して案内羽根アチユエータ１４へ供給するため
に、プロセツサ・ボード１７により、システム・
インターフエース・ボード１６上の前記適当なス
イツチング装置の操作を通して、電力が制御され
る。通常、案内羽根１２は、プロセツサ・ボード
１７によつて冷凍システム１に掛かる負荷に直接
応じて制御される。

案内羽根アクチユエータ１４は、電気配線２１
を通して受け取られる電力信号に応じて案内羽根
１２をその全開位置または全閉位置に向つて駆動
するのに適するどんな装置であつてもよい。例え
ば、案内羽根アクチユエータ１４は、アメリカ合
衆国イリノイ州、ロツクフオードに営業地を有す
るバーバー・コールマン・カンパニーから発売さ
れているモデルMC−351モータのような、プロ
セツサ・ボード１７からシステム・インターフエ
ース・ボード上の２つのスイツチング装置によつ
て受け取られる制御信号に応じて該スイツチング
装置のどちらが動作されるかに依存して、案内羽
根をその全開または全閉位置に向つて駆動する電
気モータである。案内羽根アクチユエータ１４
は、本発明が属する技術の当業者には直ちに明ら
かな種々の制御手順の何れか１つに従つて、案内
羽根１４をその全開位置または全閉位置に駆動す
る。

しかしながら、本発明によれば、冷凍システム
１の起動に先立つて、プロセツサ・ボード１７
は、温度センサ１３および流れセンサ３０，３２
のような、冷凍システム１において使用されてい
る運転状態センサのそれぞれが、正常限界内にあ
る出力信号を供給しているかどうか判定するため
にチエツクを行う。

例えば、プロセツサ・ボード１７は、温度セン
サ１３によつて電気配線２０を通して該プロセツ
サ・ボード１７に供給される出力信号が妥当な温
度値に対応するかどうか判定するために温度セン
サ１３をチエツクする。すなわち、プロセツサ・
ボード１７は、温度センサ１３の読みが上限より
上になつているか、または下限より下になつてい
るかどうかを判定するためにチエツクを行う。前
記上限および下限は、それぞれ温度センサ１の動
作不良によつてのみ越えられる限界に対応する。
また、プロセツサ・ボード１７は、冷凍システム
１の起動に先立つて、流れセンサ３０，３２によ
つて発生される出力信号を、これらの出力信号が
正常限界内にあるかどうか判定するためにチエツ
クする。

もしプロセツサ・ボード１７が、温度センサ１
３および流れセンサ３０，３２のような運転状態
センサからプロセツサ・ボード１７に与えられる
出力信号の何れかが、その予期される正常限界内
にないと判定すると、該プロセツサ・ボード１７
は冷凍システム１の起動を取り止める。これは、
プロセツサ・ボード１７がシステム・インターフ
エース・ボード１６上の適当なスイツチング装置
を開いて、圧縮機２および案内羽根１２の動作を
妨げることによつて達成される。運転状態センサ
の１つによつて得られる出力信号が正常限界内に
ないと判断したことに応じて、プロセツサ・ボー
ド１７はまた、冷凍システム１の他の装置（図示
せず）の制御を通して他の適当な制御措置を取る
こともできる。加うるに、もし、プロセツサ・ボ
ード１７により、運転状態センサの１つが正常限
界内にないという判定に応じて、冷凍システム１
の起動が取り止められると、該プロセツサ・ボー
ド１７は設定値および表示ボード１８に制御信号
を与えて冷凍システム１の操作者に起動取り止め
の原因を示す。これは、例えば、設定値および表
示ボード１８上の視覚デイスプレイによつて２桁
の符号を光らせることによつて達成される。

冷凍システムは、プロセツサ・ボード１７が運
転状態センサからの全ての信号が正常限界内にあ
ると判定した後にのみ、起動されてその正常な運
転モードに置かれる。そして、冷凍システム１の
運転の間、プロセツサ・ボード１７は、運転状態
センサから該プロセツサ・ボード１７に与えられ
る信号を間欠的に監視して、前記センサによつて
検出された運転状態が所望の正常運転範囲内にあ
るかどうか判定する。もし、運転状態センサから
受け取られた信号の１つが、センサによつて検出
される運転状態に対する限界外の状態に相当す
る、すなわちセンサによつて検出された運転状態
が所望の正常運転範囲内にないとプロセツサ・ボ
ードが判定し確かめると、適当な制御措置がプロ
セツサ・ボード１７によつてとられる。プロセツ
サ・ボード１７は、充分な時間に渡つて運転セン
サからの信号をサンプリングし、プロセツサ・ボ
ード１７によつてなされた予め選択された連続回
数の全ての判定が、センサによつて検出された運
転状態が限界外状態であると指示しているかどう
か判定することによつて、運転センサによつて検
出された限界外状態を確かめる。例えば、プロセ
ツサ・ボード１７は、該プロセツサ・ボード１７
が連続して３回、限界外状態の読みを検出して初
めて何らかの制御措置を開始するようにプログラ
ムされる。

プロセツサ・ボード１７は、運転状態センサに
よつて検出されるとともに該ボード１７によつて
検知されかつ確められた限界外の状態に応じて、
様々な制御措置（これは、どんな運転状態が限界
外として検出医されるかというような要因次第で
決る）の何れをも取り得る。例えば、もし流れセ
ンサ３０が、蒸発器５内の管１０を通る流れがな
いことを示す信号をプロセツサ・ボード１７に供
給しているならば、冷凍システム１は運転停止さ
れる。これは、プロセツサ・ボード１７が警報信
号を発生し、この警報信号に応じて水ポンプ、冷
水塔フアン、および圧縮機２への電力が切断され
ることにより、達成される。例えば、前記警報信
号に応じて、プロセツサ・ボード１７はシステ
ム・インターフエース・ボード１６への出力制御
信号を発生してシステム・インターフエース・ボ
ード１６上の適当なスイツチング装置を閉じ、電
源２３からシステム・インターフエース・ボード
１６および圧縮機モータ始動機２２を通して圧縮
機２の圧縮機モータ２５への電力の流れを阻止
し、圧縮機２をオフする。加うるに、プロセツ
サ・ボード１７は、前記警報信号に応じて、設定
値および表示ボード１８に供給される出力制御信
号を発生して、冷凍システム１の操作者に運転停
止の原因を示すように視覚デイスプレイを活動化
する。

かくして、本発明によれば、冷凍システムにお
ける運転状態センサは、冷凍システム１の起動に
先だつてチエツクされ、またそれらの動作は冷凍
システム１を通常の運転の間確かめられ、それに
よつてそれらのセンサが、検出した運転状態につ
いて正確で信頼できる指示をなしていることを保
証する。これにより、例えば、欠陥のあるセン
サ、またはセンサによつて制御システムに与えら
れる異常な読みを原因として冷凍システムが無用
に運転停止されるのを防止することによつて、冷
凍システムの運転が改善される結果となる。

勿論、前述の説明は、本発明の特定の実施例に
ついてなされたものであるが、本発明の種々の変
形および他の実施態様は、本発明が属する技術の
当業者には直ちに明らかとなるであろう。したが
つて、本発明を特定の実施令に関して説明して来
たが、ここに説明され、また特許請求の範囲にお
いて権利主張された本発明の範囲を逸脱すること
なしに、本発明の種々の変形および他の実施態様
がなされ得ることが理解されなければならない。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の原理に従つて冷凍システムを運転
するための制御システムを有する遠心蒸気圧縮冷
凍システムの概略図である。 １……冷凍システム、２……圧縮機、３……制
御システム、１２……案内羽根、１３……温度セ
ンサ、１４……案内羽根アクチユエータ、１６…
…システム・インターフエース・ボード、１７…
…プロセツサ・ボード、１８……設定値および表
示ボード、２２……圧縮機モータ始動機、２３…
…電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷凍システムの運転状態を検出し、検出され
   た運転状態に応じて出力信号を発生する少なくと
   も１つのセンサを備えた制御システムを有する冷
   凍システムを運転する冷凍システム運転方法であ
   つて、 冷凍システムの起動に先立つて、前記センサに
   よつて発生された前記出力信号が正常限界内にあ
   るかどうか判定するために前記センサをチエツク
   する段階と、 前記センサをチエツクする段階によつて、冷凍
   システムの起動に先立つて前記センサによつて発
   生された前記出力信号が前記正常限界内にないと
   判定されたならば、冷凍システムの起動を取り止
   める段階と、 冷凍システムの起動後に前記センサによつて発
   生される前記出力信号を間欠的に監視し、この間
   欠的に前記出力信号を監視する段階によつてなさ
   れる予め定められた連続回数の判定の何れか１組
   の間に前記センサによつて検出された運転状態が
   所望の正常運転範囲内にあるかどうか判定する段
   階と、 前記出力信号を間欠的に監視する段階によつて
   なされた予め定められた連続回数の判定の何れか
   １組の間に前記センサによつて検出された運転状
   態が所望の正常運転範囲内になければ、冷凍シス
   テムの運転を停止する段階とを含んでなる、 冷凍システム運転方法。 ２ 前記冷凍システムの起動を取り止める段階に
   よつて冷凍システムの起動が停止されるとき、警
   報信号を発生して、冷凍システムの操作者に、起
   動取り止めの原因を示す段階をさらに含む特許請
   求の範囲第１項記載の冷凍システム運転方法。 ３ 前記冷凍システムの運転を停止する段階によ
   つて冷凍システムの運転が停止されるとき、警報
   信号を発生して、冷凍システムの操作者に、運転
   停止の原因を示す段階をさらに含む特許請求の範
   囲第１項記載の冷凍システム運転方法。 ４ 冷凍システムの運転状態を検出し、この検出
   された運転状態を示す信号を供給する少なくとも
   １つのセンサ手段と、 前記センサに接続され、前記センサ手段によつ
   て供給された前記信号を間欠的に監視し、冷凍シ
   ステムの起動に先立つて前記センサ手段によつて
   供給された前記信号が正常限界内にないときは、
   第一の警報制御信号を発生し、冷凍システムの起
   動後に前記センサ手段によつて供給される前記信
   号を監視する予め選択された連続回数の監視の何
   れか１組の間に前記センサ手段によつて検出され
   た運転状態が所望の正常運転範囲内にないとき
   は、第二の警報制御信号を発生するプロセツサ手
   段と、 前記プロセツサ手段からの前記警報制御信号に
   よつて制御され、前記プロセツサ手段による前記
   第一の警報制御信号の発生に応じて冷凍システム
   の起動を取り止め、前記プロセツサ手段による前
   記第二の警報制御信号の発生に応じて冷凍システ
   ムを運転停止する手段とを含んでなる、 冷凍システム制御システム。 ５ 前記プロセツサ手段に接続され、前記プロセ
   ツサ手段によつて前記第一の警報制御信号が発生
   されたとき、冷凍システムの操作者に起動取り止
   めの原因を示す信号を発生する指示手段をさらに
   含む特許請求の範囲第４項記載の冷凍システム制
   御システム。 ６ 前記プロセツサ手段に接続され、前記プロセ
   ツサ手段によつて前記第二の警報制御信号が発生
   されたとき、冷凍システムの操作者に冷凍システ
   ムの運転停止の原因を示す信号を発生する指示手
   段をさらに含む特許請求の範囲第４項記載の冷凍
   システム制御システム。 ７ 前記センサ手段は流体流れセンサを含む特許
   請求の範囲第４項記載の冷凍システム制御システ
   ム。 ８ 前記プロセツサ手段はマイクロコンピユータ
   制御システムからなる特許請求の範囲第４項記載
   の冷凍システム制御システム。 ９ 電気モータによつて駆動される圧縮機を冷凍
   システムが含み、冷凍システムの起動を取り止め
   る手段および運転を停止する手段は、 前記圧縮機を動作させるために前記圧縮機モー
   タへ電力を供給する電源手段と、 前記電源手段と前記圧縮機モータとの間に接続
   され、閉じられたときは、電力が前記電源手段か
   ら前記圧縮機モータへ流れるのを許し、開かれた
   ときは、電力が前記電源手段から前記圧縮機モー
   タへ流れるのを阻止するスイツチ手段とを含み、 前記スイツチ手段は、前記プロセツサ手段に接
   続され、かつ該プロセツサ手段によつて制御さ
   れ、前記プロセツサ手段は、冷凍システムを運転
   することが望まれるとき、前記スイツチ手段を閉
   じ、該プロセツサ手段が前記第一の警報制御信号
   または前記第二の警報制御信号を発生するとき、
   前記スイツチ手段を開く特許請求の範囲第４項記
   載の冷凍システム制御システム。 １０ 前記指示手段は、前記プロセツサ手段の制
   御下にあつて、該プロセツサ手段によつて前記第
   一の警報制御信号が発生されたとき、冷凍システ
   ムの操作者に起動取り止めの原因を示す視覚デイ
   スプレイを含む特許請求の範囲第５項記載の冷凍
   システム制御システム。 １１ 前記指示手段は、前記プロセツサ手段の制
   御下にあつて、該プロセツサ手段によつて前記第
   二の警報制御信号が発生されたとき、冷凍システ
   ムの操作者に運転停止の原因を示す視覚デイスプ
   レイを含む特許請求の範囲第６項記載の冷凍シス
   テム制御システム。