JPH0776632B2 - 冷凍装置の運転制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍負荷に応じて圧縮機の容量を複数のステ
ップに制御するようにした冷凍装置の運転制御装置に係
り、特に、温度制御の追随性の向上対策に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば特開昭59-185931号公報に開示される
如く、複数のステップに調節可能な圧縮機を備えた空気
調和装置において、室内の空気温度と設定温度との差温
を所定の設定時間毎に比較して、その差温値に応じて圧
縮機の容量を１ステップずつ増減又は維持する容量指令
信号を出力するとともに、その容量指令信号の値に応じ
て圧縮機の容量を増減又は維持するよう制御する一方、
装置の起動時のみ容量指令信号を出力するための設定時
間を短くするよう変更することにより、容量の過大に起
因するオーバーランを防止しながら、室内温度の設定温
度への速やかな収束を図ろうとするものは公知の技術で
ある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、例えばチラー回路の冷却液を蒸発器で冷媒と
の熱交換により冷却するようにした冷凍装置において、
上記従来のもののように、圧縮機の運転容量を冷却液温
度と設定温度との差温値に応じて、所定周期毎に１ステ
ップずつ増減制御する場合、その周期は制御の安定性と
追随性とのバランスをとって定められる。すなわち、周
期が長すぎると追随性が悪化し、周期が短すぎると安定
性が悪化するので、両者を満足する値になるよう定めら
れている。

しかしながら、そのように定められた周期で圧縮機の容
量制御を行っていても、装置の起動時だけでなく、その
後の運転中において、下記のような問題がある。すなわ
ち、チラー回路の負荷が急激に変化して冷却液温度が設
定温度から大きくずれたような場合、例えば冷却液温度
が高すぎるときには、設定温度に近付く時間が長くかか
り制御性能が悪化する。また、冷却液温度が低いときに
は、上記の問題に加えて、冷却液の凍結を招く虞れがあ
るので強制サーモオフ等の凍防運転に入ることになるた
め、特殊な運転状態により制御機能がさらに悪化する虞
れが生じる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、制御対象の温度が設定温度よりも大きくずれたと
きには、制御の安定性を損ねることなく追随性を速める
手段を講ずることにより、負荷の急激な変動等に迅速に
対応し、もって、上記のような問題を解決することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の解決手段は、圧縮機の
容量を増減制御する周期を短くすることにある。

具体的には、第１の解決手段は、第１図に示すように
（一点鎖線部分を含まず）、複数のステップに調節可能
な容量可変形圧縮機（１）と、熱源側熱交換器（２）
と、利用側熱交換器（４）とを備えた冷凍装置を前提と
する。

そして、冷凍装置の運転制御装置として、制御対象の温
度を検出する温度検出手段（Th）と、該温度検出手段
（Th）で検出される制御対象温度と設定温度とを所定の
設定時間毎に比較し、両者の温度偏差値に応じて上記圧
縮機（１）の容量を増大するよう指令するロードアップ
信号、低減するよう指令するロードダウン信号及び維持
するよう指令するキープ信号を出力する信号出力手段
（８）と、該信号出力手段（８）の出力を受け、上記圧
縮機（１）の容量を１ステップずつ増減又は維持するよ
う制御する運転制御手段（51）とを設ける。

さらに、上記温度検出手段（Th）及び信号出力手段
（８）の出力を受け、温度偏差値が能力要求側の所定値
以上になった状態でロードアップ信号が出力されたとき
には、上記信号出力手段（８）が指令信号を出力する設
定時間を短くするよう変更するアップ側変更手段（52）
を設ける構成としたものである。

第２の解決手段は、第１図に示すように（破線部分を含
まず）、上記第１の解決手段と同様の冷凍装置を前提と
し、冷凍装置の運転制御装置として、上記第１の解決手
段と同様の運転制御手段（51）を設け、さらに、温度検
出手段（Th）及び信号出力手段（８）の出力を受け、温
度偏差値が能力非要求側の所定値以上になった状態でロ
ードダウン信号が出力されたときには、上記信号出力手
段（８）が指令信号を出力する設定時間を短くするよう
変更するダウン側変更手段（53）を設けたものである。

第３の解決手段は、第1A図に示すように（破線部分及び
一点鎖線部分を含む）、上記第１の解決手段と同様の冷
凍装置を前提とし、冷凍装置の運転制御装置として、第
１の解決手段と同様の運転制御手段（51）及びアップ側
変更手段（52）を設け、さらに、第２の解決手段と同様
のダウン側変更手段（53）を設ける構成としたものであ
る。

第４の解決手段は、上記第1,第２又は第３の解決手段に
おける設定時間を圧縮機（１）の容量が増大する側と低
減する側とで異なる値に設定したものである。

第５の解決手段は、第１図に示すように、上記第1,第2,
第３又は第４の解決手段において、圧縮機（１）を通常
運転領域での最低ステップよりも能力の低い極低ロ−ド
ステップを有するものとし、加えて、通常運転領域の最
低ステップの運転時に上記信号出力手段（８）よりロー
ドダウン信号を受けたときには、上記運転制御手段（5
1）の制御を強制的に停止させて、圧縮機（１）の容量
を設定時間の間極低ステップに維持する強制容量保持手
段（54）と、上記設定時間の経過後、さらに上記信号出
力手段（８）よりロードダウン信号を受けたときには圧
縮機（１）を停止させる一方、ロードアップ信号又はキ
ープ信号を受けたときには上記運転制御手段（51）によ
る通常運転の制御に復帰するよう制御する強制制御手段
（55）とを設ける構成としたものである。

第６の解決手段は、上記第1,第2,第3,第４及び第５の解
決手段において、制御対象をチラー回路等の冷却液と
し、利用側熱交換器（４）を冷媒との熱交換により冷却
液を冷却する冷却器とし、温度検出手段（Th）を上記チ
ラー回路の冷却器（４）出口側における冷却液の温度を
検出するものとしたものである。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）の発明では、信号出力
手段（８）により、所定の設定時間ごとに温度検出手段
（Th）で検出される制御対象温度と設定温度とが比較さ
れ、両者の温度偏差に応じてロードアップ信号、ロード
ダウン信号又はキープ信号が出力され、運転制御手段
（51）により、圧縮機（１）の容量を１ステップずつ増
減又は維持するよう制御される。

ここで、上記温度偏差値が能力要求側の所定値以上にな
ったときには、アップ側変更手段（52）により、上記信
号出力手段（８）が指令信号を出力する設定時間を短く
するよう変更されるので、制御対象温度が設定温度付近
のときには制御の安定性が維持されるとともに、制御対
象温度が設定温度を大きく外れたような場合には負荷の
急激な増大に対する追随性が向上し、設定温度への収束
時間が短縮されることになる。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明と同
様に、負荷の急激な減少に対する追随性が向上し、設定
温度への収束時間が短縮されるとともに、そのことによ
り、圧縮機（１）のサーモオフによる停止が回避され、
制御が安定することになる。

請求項（３）の発明では、アップ側変更手段（52）とダ
ウン側変更手段（53）により、上記請求項（１）又は
（２）の発明の作用が同時に得られ、各発明の効果を併
せた効果が得られることになる。

請求項（４）の発明では、ロードアップ側とロードダウ
ン側とで設定時間が互いに異なるよう定められているの
で、ロードアップ時とロードダウン時とで異なる制御対
象温度の敏感度に対応して、制御の追随性と安定性との
バランスを適切な値に維持することができる。

請求項（５）の発明では、上記請求項（１），（２），
（３）又は（４）の発明に加えて、運転制御手段（51）
による通常運転領域の最低ステップでの運転時に、信号
出力手段（８）からロードダウン信号が出力された場
合、強制容量保持手段（54）により、設定時間の間圧縮
機（１）の容量が通常運転領域の最低ステップよりも低
い極低ステップに維持され、強制制御手段（55）によ
り、上記設定時間の経過後になおもロードダウン信号が
出力されているときにのみ圧縮機（１）を停止させるよ
う制御されるので、圧縮機（１）のサーモオフによる停
止ができる限り回避され、さらに制御が安定することに
なる。

請求項（６）の発明では、上記請求項（１），（２），
（３），（４）又は（５）の発明において、信号出力手
段（８）により、チラー回路の冷却器（４）出口の冷却
液温度と設定温度との温度偏差に応じて、圧縮機（１）
の容量を増減制御すべく上記各発明の作用が行われるの
で、圧縮機（１）の容量制御に対して敏感に追随するチ
ラー回路の冷却器（４）出口温度に対しても、制御の安
定性と追随性のバランスが得られることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第２図以下の図面に基
づき説明する。

第２図は本発明の実施例に係る冷凍装置及びチラー回路
の配管系統を示し、機械等の冷却液（水）が循環するチ
ラー回路（30）と、該チラー回路（30）の冷却液を冷却
するための冷凍装置（31）とが配置されている。該冷凍
装置（31）は、インバータ（６）により容量を複数のス
テップに調節される圧縮機（１）と、凝縮器（２）と、
減圧弁（３）と、蒸発器として機能し、制御対象として
のチラー回路（30）の冷却液を冷却する利用側熱交換器
である冷却器（４）とを備えていて、上記各機器（１）
〜（４）をそれぞれ冷媒配管で接続してなる冷媒回路
（５）が構成されている。

すなわち、冷凍装置の運転時、圧縮機（１）から吐出さ
れた冷媒が凝縮器（２）で凝縮され、減圧弁（３）で減
圧されて、冷却器（４）で蒸発した後、圧縮機（１）に
戻るように循環することにより、冷却器（４）で冷媒と
の熱交換によりチラー回路（30）の冷却液を冷却するよ
うになされている。

ここで、上記圧縮機（１）はその運転容量Ｑを、通常運
転時には定格容量の0,25,50,75,100％の５ステップに調
節可能になされる一方、装置の起動時のみ、通常運転領
域のステップよりも能力の低い容量12％の極低ロードス
テップに調節可能になされている。

そして、上記冷却機（４）の出口側水配管には冷却液の
出口温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ
（Th）（水温制御用サーモスタットの検出部）が配置さ
れていて、該サーミスタ（Th）の出力は、水温制御用サ
ーモスタットの調節部である温度調節器（８）に接続さ
れている。すなわち、サーミスタ（Th）で検出される冷
却水の冷却器（４）出口温度とその設定温度との大小に
基づき、温度調節器（８）から、上記圧縮機（１）の合
計容量を増減変更するよう指令する指令信号を出力する
ようになされていて、該温度調節器（８）は信号出力手
段としての機能を有するものである。そして、該温度調
節器（８）の信号は、装置全体の運転を制御するコント
ローラ（９）に入力可能になされている。

ここで、上記温度調節器（８）には、図示しないが３つ
の出力端子（Y₁）〜（Y₃）が配置されている。上記出力
端子（Y₁），（Y₂）は、第３図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、水温の変化に対して互いに所定のディファレンシ
ャルΔＴ（例えば２℃程度の温度差）を有する２つの第
1,第２設定温度Ts1,Ts2（ただし、Ts1＜Ts2で、それぞ
れ例えば７℃,5℃程度の値）に基づいて、該設定温度Ts
1,Ts2とは所定の個別ディファレンシャル（例えば0.4℃
程度の値）dT1,dT2をもってオン・オフを切換える２つ
の出力1,2を出力するものである。すなわち、出力１
は、水温の上昇時には設定温度Ts1に達するとオンから
オフに切換わる一方、水温の下降時には温度（Ts1-dT
1）に達するオフからオンに切換わり、出力２は、水温
の下降時には設定温度Ts2に達するとオンからオフに切
換わる一方、水温の上昇時には温度（Ts1＋dT2）に達す
ると、オフからオンに切換わるようになされている。

そして、この各端子（Y₁），（Y₂）の出力1,2の組合わ
せに応じて、温度調節器（８）からコントローラ（９）
に対して下記第１表に示すような圧縮機（1a），（1b）
の容量制御のための指令信号が出力される。すなわち、
出力１がオンで出力２がオフであれば、水温が低い状態
にあるため圧縮機（1a），（1b）の合計容量を低減する
よう指令するロードダウン信号を、出力1,2がいずれも
オンであれば、水温が設定領域にあるため現在の合計容
量を維持するよう指令するキープ信号を、出力１がオフ
で出力２がオンであれば、水温が高いため合計容量を増
大するよう指令するロードアップ信号を出力する。

ただし、上記第１表で出力1,2がいずれもオフである場
合とは、水配管が凍結している状態を示し、そのときに
は凍結防止のためのいわゆる凍防運転をするようなされ
ている。

一方、上記出力端子（Y₃）は、第３図（ｃ）に示すよう
に、上記第１設定温度Ts1よりも所定温度幅Ｂ（例えば
2.3℃程度の値）だけ高い能力要求側の上限値Tuと上記
第２設定値Ts2よりも所定幅Ｂだけ低い能力非要求側の
下限値Tlとの間で出力値を切換える出力３を出力するよ
うになされている。すなわち、設定温度付近ではオフで
あって、水温が上昇して高温領域に入り上限値Tuに達す
るとオンになり上限信号を発する一方、その状態から水
温が下降して上記上限値Tuよりも所定のディファレンシ
ャルdT₃（例えば0.3℃程度の値）だけ低い値（Tu-dT₃）
に達するとオフに切換わり上記上限信号を解除する。ま
た、水温の低温領域において、水温が下降して上記下限
値Tlに達するとオンになり下限信号を発する一方、その
状態から水温が上昇して上記下限値Tlよりも所定のディ
ファレンシャルdT₄（例えば0.3℃程度の値）だけ高い値
（Tl＋dT₄）に達するとオフに切換わり上記下限信号を
解除するようになされている。

そして、上記コントローラ（９）により、上記温度調節
器（８）の指令信号に応じて圧縮機（１）の運転容量が
制御される。以下、その制御内容について、第4A図及び
第4B図のフローチャートに基づき説明する。第4A図は、
メインフローを示し、ステップS₁で初期化を行った後、
ステップS₂でロードダウン信号が出力されているか否か
を判別して、出力されていなければステップS₃に進ん
で、以下の制御を行う。

すなわち、ステップS₃で、圧縮機（１）の容量が12％と
なる極低ロードステップに一定時間保持したのち圧縮機
（１）の容量を通常運転の最低ステップに維持する起動
運転を行い、ステップS₄で合計容量Ｑ＝１と記憶してお
く。そして、ステップS₅で上限信号があったか否かを判
別して、上限信号が出力されていない場合には、ステッ
プS₆に進んで第１タイマ（図示せず）の設定時間である
第１設定時間t₁をアップ側の標準値A₁（例えば180秒程
度の時間）に設定する一方、上限信号が出力されている
場合には、ステップS₇で第１タイマの設定時間t₁を上記
標準値A₁の半分の値A₁/2（例えば90秒程度の時間）に設
定し、それぞれステップS₈に進む。

そして、ステップS₈で上記第１タイマ（図示せず）のカ
ウントT₁を開始して、ステップS₉でそのカウントT₁が第
１設定時間t₁以上になるまで待って、その間にステップ
S₁₀の判別でロードダウン信号が入力されれば後述のス
テップS₂₄に移行し、ロードダウン信号が入力されなけ
ればステップS₁₁でタイマのカウントをクリアした後、
ステップS₁₂でロードアップ信号が出力されているか否
かを判別する。

ここで、ステップS₁₂の判別で、ロードアップ信号が出
力されなければ、つまりキープ信号であれば、上記ステ
ップS₅〜S₁₁の制御を繰返し圧縮機（１）の容量をその
まま維持する一方、ロードアップ信号が出力されると、
ステップS₁₃に進んで、合計容量Ｑが100％である４（ス
テップ）か否かを判別して、４（ステップ）であれば、
容量アップができないので上記ステップS₅に戻り、合計
容量Ｑが４（ステップ）でなければ、ステップS₁₅に進
んでＱ＝Ｑ＋１として、合計容量Ｑを１ステップ増大変
更する。そして、ステップS₁₅で、上記で変更した合計
容量Ｑの値に応じて各圧縮機（１）の容量を１ステップ
だけ増大させる容量増大制御を行う。

一方、上記ステップS₂の判別で、ロードダウン信号が出
力されている場合には、ステップS₁₆に移行して、下限
信号が出力されている否かを判別し、下限信号がなけれ
ばステップS₁₇で第２タイマの設定時間である第２設定
時間t₂を所定の標準値A₂（例えば45秒程度の時間）に設
定し、下限信号があればステップS₁₈で第２設定時間t₂
を上記標準値A₂の半分A₂/2（例えば22秒程度の時間）に
設定し、それぞれステップS₁₉に進む。

その後、ステップS₁₉で第２タイマ（図示せず）のカウ
ントT₂を開始し、ステップS₂₀でカウントT₂が第２設定
時間t₂に達するまで待って、その間にステップS₂₁の判
別でロードアップ信号が入力されるとステップS₅に移行
し、ロードアップ信号が入力されなければ、ステップS
₂₂でカウントT₂を「０」に再設定した後、ステップS₂₃
に進んで合計容量Ｑが０ステップか否かを判別する。

そして、ステップS₂₃の判別で合計容量Ｑが０（ステッ
プ）であれば容量をダウンできないので、上記ステップ
S₁₉に戻ってステップS₁₉〜S₂₂の制御を繰り返す一方、
合計容量Ｑが０（ステップ）でなければステップS₂₄で
Ｑ＝Ｑ−１と、合計容量Ｑを１ステップだけ低減変更し
て、ステップS₂₅で、この変更した合計容量Ｑが１〜４
（ステップ）のうちいずれであるかを判別し、０（ステ
ップ）でなければ、つまり圧縮機（１）の停止指令がな
されているのでなければ、ステップS₂₆で指令に応じた
インバータ（６）の周波数調節を行って圧縮機（１）の
容量を制御する一方、変更後の圧縮機（１）の容量が０
（ステップ）であれば、ステップS₁₇で第4B図のフロー
チャートに示す強制運転を行う。

すなわち、ステップR₁で、圧縮機（１）の極低ロードス
テップである容量12％運転を行い、同時に、設定時間t₃
（例えば45秒程度の時間）を有する第３タイマのカウン
トT₃を開始して、ステップR₂で第１タイマのカウントT₃
が設定時間t₃以上になるまで待って、設定時間t₃が経過
すると、ステップR₃に進み第３タイマのカウントT₃をク
リアし、ステップR₄で、なおもロードダウン指令がある
か否かを判別する。

ここで、なおもロードダウン指令があればステップR₅に
移行して、圧縮機（１）を停止させる一方、ロードダウ
ン指令がなければ、つまりロードアップ信号又はキープ
信号が出力されていれば、ステップR₆に進んで、容量25
％容量運転を行うと同時に、設定時間t₄（例えば45秒程
度の時間）を有する第４タイマ（図示せず）のカウント
T₄を開始し、ステップR₇で第２タイマのカウントT₄が設
定時間t₄以上になるまで待って、設定時間t₄が経過する
と、ステップR₈で第４タイマのカウントT₄をクリアした
後、ステップR₉で、さらにロードダウン信号が出力され
ているか否かを判別する。

そして、ロードダウン信号が出力されていれば、上記ス
テップR₅に移行して圧縮機（１）を停止させる一方、ロ
ードダウン信号が出力されていなければ、通常運転に復
帰する。

上記フローにおいて、ステップS₈〜S₁₅及びS₁₉〜S₂₆の
制御により、上記信号出力手段（８）の出力を受け、圧
縮機（１）の容量を１ステップずつ増減又は維持するよ
う制御する運転制御手段（51）が構成されている。そし
て、ステップS₅〜S₇の制御により、温度偏差値が能力要
求側の所定値以上になった状態でロードアップ信号が出
力されたときには、信号出力手段（８）がロードアップ
信号を出力する第１設定時間t₁を短くするよう変更する
アップ側変更手段（52）が構成され、ステップS₁₆〜S₁₈
により、温度偏差値が能力非要求側の所定値以上になっ
た状態でロードダウン信号が出力されたときには、信号
出力手段（８）がロードダウン信号を出力する第２設定
時間t₂を短くするよう変更するダウン側変更手段（53）
が構成されている。

さらに、請求項（４）の発明では、ステップR₁及びR₂の
制御により、通常運転領域の最低ステップの運転時に上
記信号出力手段（８）よりロードダウン信号を受けたと
きには、上記運転制御手段（51）の制御を強制的に停止
させて、圧縮機（１）の容量を設定時間の間極低ステッ
プに維持する強制容量保持手段（54）が構成され、ステ
ップR₄からR₅又はR₇への制御により、上記設定時間の経
過後に信号出力手段（８）よりロードダウン信号を受け
たときには圧縮機（１）を停止させる一方、ロードアッ
プ信号又はキープ信号を受けたときには上記運転制御手
段（51）による通常運転の制御に復帰するよう制御する
強制制御手段（55）が構成されている。

したがって、請求項（１）の発明では、温度調節器（信
号出力手段）（８）により、所定の設定時間ごとに温度
検出手段（Th）で検出される制御対象温度と設定温度と
が比較され、両者の温度偏差に応じてロードアップ信
号、ロードダウン信号又はキープ信号が出力され、運転
制御手段（51）により、圧縮機（１）の容量を１ステッ
プずつ増減又は維持するよう制御される。

ここで、上記温度偏差値が能力要求側の所定値以上にな
ったときには、つまり上記実施例の上限値Tu以上になっ
たときには、アップ側変更手段（52）により、上記信号
出力手段（８）が指令信号を出力する設定時間（上記実
施例における第１設定時間t₁）を短くするよう変更され
る。すなわち、上記従来のもののように、温度偏差値の
値如何に拘らず一定の設定時間毎に容量を制御するもの
では、例えば上記実施例のように制御対象をチラー回路
（30）の出口水温とした場合、出口水温が圧縮機（１）
の容量つまり能力の制御の結果に対して敏感に変化して
も、出口水温が設定温度を越えて大きくその上下に変化
するような制御の不安定性を回避することができる。し
かるに、反面、水温が設定温度よりも高く上昇した場
合、その値から設定温度までプルダウンするのに時間が
かかり、良好な水温制御を行うことができない虞れがあ
る。

それに対し、本発明では、負荷が急激に増大して出口水
温が上限値Tuを越えたような場合、アップ側変更手段
（52）により、信号出力手段（８）の指令信号を出力す
る設定時間（第１設定時間t₁）が短くなるよう変更さ
れ、運転制御手段（51）による圧縮機（１）の容量調節
の間隔が短縮されるので、水温が設定温度付近のときに
は制御の安定性を維持しながら、水温が設定温度を大き
く外れたような場合には負荷の急激な変化に対する追随
性の向上を図ることができ、特に、設定温度へのプルダ
ウン時間の短縮を図ることができるのである。

請求項（２）の発明では、上記請求項（１）の発明と同
様に、負荷の減少により、出口水温が下限値を越えて低
下したような場合、ダウン側変更手段（53）により、信
号出力手段（８）が指令信号を出力する設定時間（第２
設定時間t₂）が短くなるよう変更されるので、負荷の急
激な変化に対する追随性の向上により、出口水温の速や
かな回復を図ることができる。また、そのことにより、
凍防運転の開始つまり圧縮機（１）のサーモオフによる
停止を可及的に回避することができる。特に、上記実施
例のような出口水温を制御するものでは、圧縮機（１）
の容量制御の結果が敏感に水温の変化となって現れるの
で、圧縮機（１）のサーモオフ停止が頻繁に生じると、
その間に水温が大きく変化することになり水温の制御が
不安定となる虞れがあるが、そのような圧縮機（１）の
サーモオフ停止を回避することにより、制御の安定化を
図ることができる。

請求項（３）の発明では、アップ側変更手段（52）とダ
ウン側変更手段（53）により、上記請求項（１）又は
（２）の発明の作用が同時に得られ、各発明の効果を併
せた効果が得られることになる。

請求項（４）の発明では、上記実施例のように、ロード
アップ側では信号出力手段（８）の指令信号を出力する
設定時間（第１設定時間）t₁が、ロードダウン側の設定
時間（第２設定時間）t₂よりも大きい値に設定されてい
る。つまり、ロードアップ側とロードダウン側とで設定
時間を互いに異なるようにしている。すなわち、一般に
圧縮機（１）の容量制御の結果に対する制御対象温度の
変化は、ロードアップ時とロードダウン時とで異なるた
め、制御の追随性と安定性とを常に良好な値に維持する
ことが困難であるが、本発明では、そのような異なる制
御対象温度の敏感度に対応して、制御の追随性と安定性
とのバランスを適切な値に維持することができる。

請求項（５）の発明では、上記請求項（１），（２），
（３）又は（４）の発明に加えて、運転制御手段（51）
による通常運転領域の最低ステップでの運転時に、信号
出力手段（８）からロードダウン信号が出力された場
合、強制容量保持手段（54）により、設定時間の間圧縮
機（１）の容量が通常運転領域の最低ステップよりも低
い極低ステップに維持され、強制制御手段（55）によ
り、上記設定時間の経過後になおもロードダウン信号が
出力されているときにのみ圧縮機（１）を停止させるよ
う制御されるので、圧縮機（１）のサーモオフ停止がで
きる限り回避されることになる。したがって、上記各発
明において、さらに制御の安定化を図ることができる。

請求項（６）の発明では、上記請求項（１），（２），
（３），（４）又は（５）の発明において、信号出力手
段（８）により、チラー回路（30）の冷却器（４）出口
の冷却液温度と設定温度との温度偏差に応じて、圧縮機
（１）の容量を増減制御する指令信号が出力され、運転
制御手段（51）により圧縮機（１）の容量が１ステップ
ずつ増減又は維持するよう制御される。ここで、チラー
回路（30）の冷却器（４）出口温度は圧縮機（１）の容
量制御に対して敏感に追随するため、制御の安定性を確
保すべく、容量制御のためのサンプリングタイムつまり
上記実施例では設定時間t₁,t₂をある程度大きく設定す
る必要がある。したがって、負荷の急激な変化等で水温
が設定温度から大きく外れた場合、標準の設定時間毎に
サンプリングを行って圧縮機（１）の容量を１ステップ
ずつ変更していたのでは、制御の追随性の悪化を招く虞
れがあるが、このような場合にも、上記各発明により、
制御の追随性を確保することができるのである。

なお、上記実施例では、圧縮機（１）をインバータ
（６）により容量制御されるものとしたが、本発明は、
かかる実施例に限定されるものではなく、例えばアンロ
ーダ機構により容量をフルロードとアンロードとに調節
される二台の圧縮機を組合わせたようなものであっても
よい。ただし、請求項（５）の発明は、インバータの
他、スクリュー圧縮機、ターボ形圧縮機等、通常運転の
ステップの他に極低ロードステップを備えたものに限定
される。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）の発明によれば、制
御対象温度と設定温度との温度偏差に応じて、所定の設
定時間毎に圧縮機の容量を１ステップずつ増減変更する
とともに、その温度偏差が能力要求側に大きく外れたと
きには、容量制御を行う設定時間を短く変更するように
したので、設定温度付近では制御の安定性を確保しなが
ら、設定温度から外れたときには、急激な負荷の変化に
対する追随性を向上させることができ、設定温度への収
束時間の短縮を図ることができる。

請求項（２）の発明によれば、制御対象温度と設定温度
との温度偏差が能力非要求側に大きく外れたときには、
容量制御を行う設定時間を短く変更するようにしたの
で、急激な負荷の変化に対する追随性を向上させること
ができるとともに、圧縮機のサーモオフ停止を可及的に
防止することができ、よって、圧縮機の運転可能領域の
拡大を図ることができる。

請求項（３）の発明によれば、制御対象温度と設定温度
との温度偏差が能力要求側及び能力非要求側のいずれの
側に大きく外れた場合にも、圧縮機の容量調節をする設
定時間の変更を行うようにしたので、上記請求項（１）
及び（２）の発明の効果を併せて得ることができる。

請求項（４）の発明によれば、上記請求項（１），
（２）又は（３）の発明において、圧縮機の容量調節を
行う設定時間をロードアップ側とロードダウン側とで異
ならせようにしたので、両者間で制御対象温度の敏感度
が異なる場合にも、制御の安定性と追随性のバランスを
良好に維持することができる。

請求項（５）の発明によれば、上記請求項（１），
（２），（３）又は（４）の発明に加えて、通常運転領
域の最低ステップでの運転時にロードダウン信号を受け
たときに、圧縮機をすぐに停止せずにいったん設定時間
の通常運転領域の最低ステップよりも低い極低ロードス
テップに維持した後、なおもロードダウン信号がある場
合のみ圧縮機を停止させるようにしたので、できる限り
圧縮機のサーモオフによる停止を回避することができ、
よって、制御の安定性の向上を図ることができる。

請求項（６）の発明によれば、上記請求項（１），
（２），（３），（４）又は（５）の発明をチラー回路
の冷却器出口温度の制御に適用するようにしたので、圧
縮機の容量変化に対して敏感に変化する冷却器出口温度
についても、上記各発明による制御の安定性と追随性の
向上効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第1A図は請求項（１）〜（４）の発明の構成を示すブロ
ック図、第1B図は請求項（５）の発明の構成を示すブロ
ック図である。第２図以下は本発明の実施例を示し、第
２図は冷凍装置及びチラー回路の構成を示す配管系統
図、第３図（ａ）〜（ｃ）は温度調節器の３つの出力の
水温変化に対する切換特性を示す説明図、第4A図及び第
4B図はコントローラの制御内容を示し、第4A図はメイン
フロー、第4B図は強制制御のサブフローをそれぞれ示す
フローチャート図である。 １……圧縮機 ２……凝縮器 （熱源側熱交換器） ４……冷却器 （利用側熱交換器） ８……温度調節器 （信号出力手段） 51……運転制御手段 52……アップ側変更手段 53……ダウン側変更手段 54……強制容量保持手段 55……強制制御手段 Th……サーミスタ （温度検出手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のステップに調節可能な容量可変形圧
   縮機（１）と、熱源側熱交換器（２）と、利用側熱交換
   器（４）とを備えた冷凍装置において、 制御対象の温度を検出する温度検出手段（Th）と、該温
   度検出手段（Th）で検出される制御対象温度と設定温度
   とを所定の設定時間毎に比較し、両者の温度偏差値に応
   じて上記圧縮機（１）の容量を増大するよう指令するロ
   ードアップ信号、低減するよう指令するロードダウン信
   号及び維持するよう指令するキープ信号を出力する信号
   出力手段（８）と、該信号出力手段（８）の出力を受
   け、上記圧縮機（１）の容量を１ステップずつ増減又は
   維持するよう制御する運転制御手段（51）とを備えると
   ともに、 上記温度検出手段（Th）及び信号出力手段（８）の出力
   を受け、温度偏差値が能力要求側の所定値以上になった
   状態でロードアップ信号が出力されたときには、上記信
   号出力手段（８）が指令信号を出力する設定時間を短く
   するよう変更するアップ側変更手段（52）を備えたこと
   を特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
2. 【請求項２】複数のステップに調節可能な容量可変形圧
   縮機（１）と、熱源側熱交換器（２）と、利用側熱交換
   器（４）とを備えた冷凍装置において、 制御対象の温度を検出する温度検出手段（Th）と、該温
   度検出手段（Th）で検出される制御対象温度と設定温度
   とを所定の設定時間毎に比較し、両者の温度偏差値に応
   じて上記圧縮機（１）の容量を増大するよう指令するロ
   ードアップ信号、低減するよう指令するロードダウン信
   号及び維持するよう指令するキープ信号を出力する信号
   出力手段（８）と、該信号出力手段（８）の出力を受
   け、上記圧縮機（１）の容量を１ステップずつ増減又は
   維持するよう制御する運転制御手段（51）とを備えると
   ともに、 上記温度検出手段（Th）及び信号出力手段（８）の出力
   を受け、温度偏差値が能力非要求側の所定値以上になっ
   た状態でロードダウン信号が出力されたときには、上記
   信号出力手段（８）が指令信号を出力する設定時間を短
   くするよう変更するダウン側変更手段（53）を備えたこ
   とを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
3. 【請求項３】複数のステップに調節可能な容量可変形圧
   縮機（１）と、熱源側熱交換器（２）と、利用側熱交換
   器（４）とを備えた冷凍装置において、 制御対象の温度を検出する温度検出手段（Th）と、該温
   度検出手段（Th）で検出される制御対象温度と設定温度
   とを所定の設定時間毎に比較し、両者の温度偏差値に応
   じて上記圧縮機（１）の容量を増大するよう指令するロ
   ードアップ信号、低減するよう指令するロードダウン信
   号及び維持するよう指令するキープ信号を出力する信号
   出力手段（８）と、該信号出力手段（８）の出力を受
   け、上記圧縮機（１）の容量を１ステップずつ増減又は
   維持するよう制御する運転制御手段（51）とを備えると
   ともに、 上記温度検出手段（Th）及び信号出力手段（８）の出力
   を受け、温度偏差値が能力要求側の所定値以上になった
   状態でロードアップ信号が出力されたときには、上記信
   号出力手段（８）が指令信号を出力する設定時間を短く
   するよう変更するアップ側設定時間変更手段（52）と、
   温度偏差値が能力非要求側の所定値以上になった状態で
   ロードダウン信号が出力されたときには、上記信号出力
   手段（８）が指令信号を出力する設定時間を短くするよ
   う変更するダウン側変更手段（53）とを備えたことを特
   徴とする冷凍装置の運転制御装置。
4. 【請求項４】設定時間は圧縮機（１）の容量が増大する
   側と低減する側とで異なる値に設定されていることを特
   徴とする請求項（１），（２）又は（３）記載の冷凍装
   置の運転制御装置。
5. 【請求項５】圧縮機（１）は通常運転領域での最低ステ
   ップよりも能力の低い極低ロードステップを有するもの
   であり、通常運転領域の最低ステップの運転時に上記信
   号出力手段（８）よりロードダウン信号を受けたときに
   は、上記運転制御手段（51）の制御を強制的に停止させ
   て、圧縮機（１）の容量を設定時間の間極低ステップに
   維持する強制容量保持手段（54）と、上記設定時間の経
   過後、さらに上記信号出力手段（８）よりロードダウン
   信号を受けたときには圧縮機（１）を停止させる一方、
   ロードアップ信号又はキープ信号を受けたときには上記
   運転制御手段（51）による通常運転の制御に復帰するよ
   う制御する強制制御手段（55）とを備えたことを特徴と
   する請求項（１），（２），（３）又は（４）記載の冷
   凍装置の運転制御装置。
6. 【請求項６】制御対象はチラー回路等の冷却液であり、
   利用側熱交換器（４）は冷媒との熱交換により冷却液を
   冷却する冷却器であり、温度検出手段（Th）は上記チラ
   ー回路の冷却器（４）出口側における冷却液の温度を検
   出するものであることを特徴とする請求項（１），
   （２），（３），（４）又は（５）記載の冷凍装置の運
   転制御装置。