冷凍装置の運転制御装置
【目的】冷凍装置の蒸発器でチラ−回路の循環液を冷却する際の制御の安定性を向上させる。
【構成】冷媒回路６の蒸発器４で、チラ−回路１０の循環液を冷却するように構成する。冷媒回路６の吐出ラインと減圧機構３−蒸発器４間の液管とをバイパス路７で接続し、バイパス路７に流量制御弁８を介設する。開度制御手段２０により、蒸発器４出口の液温を設定温度と比較して、一定の待機時間ごとに、蒸発器４出口の液温が設定温度よりも低いときには流量制御弁８の開度を一定開度だけ増大させ、液温が設定温度よりも所定温度以上高いときには流量制御弁８の開度を一定開度だけ低減させるように制御する。また、蒸発器４出口の液温が前回の弁開度制御から待機時間よりも短い所定時間内に反対側に変化したときには、前回の制御で増減した一定開度の半分だけ戻すように制御する。
【構成】冷媒回路６の蒸発器４で、チラ−回路１０の循環液を冷却するように構成する。冷媒回路６の吐出ラインと減圧機構３−蒸発器４間の液管とをバイパス路７で接続し、バイパス路７に流量制御弁８を介設する。開度制御手段２０により、蒸発器４出口の液温を設定温度と比較して、一定の待機時間ごとに、蒸発器４出口の液温が設定温度よりも低いときには流量制御弁８の開度を一定開度だけ増大させ、液温が設定温度よりも所定温度以上高いときには流量制御弁８の開度を一定開度だけ低減させるように制御する。また、蒸発器４出口の液温が前回の弁開度制御から待機時間よりも短い所定時間内に反対側に変化したときには、前回の制御で増減した一定開度の半分だけ戻すように制御する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチラ―回路の循環液を蒸発器で冷却するようにした冷凍装置の運転制御装置に係り、特に蒸発器出口液温の制御精度向上対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば実開昭４９―４００４７号公報に開示される如く、圧縮機，凝縮器，減圧弁及び蒸発器を順次接続してなる冷媒回路を備え、蒸発器でチラ―回路の冷却液を冷却するようにした冷凍装置において、冷媒回路の吐出ラインと減圧弁−蒸発器間の液管とをバイパス接続するホットガスバイパス路を備えるとともに、該ホットガスバイパス路に蒸発器の冷媒との熱交換を行う熱交換器を介設することにより、ホットガスバイパス量の調節の容易化を図り、もって、全閉型圧縮機等の低容量型圧縮機を使用した場合にも容量制御を円滑に行おうとするものは公知の技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年ウォ―タ―チリングユニットは産業用として使用されるにしたがい、その出口水温を高い精度で制御することが求められている。ここで、特に中型ないし大型のユニットで、複数のアンロ―ドステップを有する圧縮機を搭載したものでは、蒸発器出口水温の制御が可能であるが、小型の全閉型圧縮機を搭載したものでは、アンロ―ドステップを増大できないため、出口水温を一定に制御することが困難であった。
【０００４】かかる場合、圧縮機の容量制御によらずに冷却液の蒸発器出口水温を調節する手段として、例えば蒸発器出口に冷却液を加熱するヒ―タを設け、いったん冷却された冷却液の加熱量を調節することにより、蒸発器出口水温を一定制御することが考えられる。しかし、その場合、いったん冷却液を過度に冷却し、さらに、ヒ―タ電力を使用するので、効率が非常に悪くなる。
【０００５】そこで、上記従来の公報のもののごとく、圧縮機の容量の代わりにホットガスバイパスで蒸発器の能力を調節することが考えられるが、上記公報のものでは、ホットガスバイパス路における蒸発器の冷媒との熱交換によりバイパスされる冷媒の過熱度等の冷媒状態を適正に維持することができても、蒸発器出口の水温を一定制御するのは困難であるという問題があった。一方、バイパス路に電動膨張弁を配置するか、あるいはバイパス路との分岐点に三方弁を配置して、冷媒のバイパス量をＰＩＤ制御することも考えられるが、コントローラが高価になる。加えて、チラー回路側の負荷が急激に変動した場合や、水量が変化した場合などには、ＰＩＤの設定値の変更が必要となるが、自動的にＰＩＤの設定値を変更させる機能はすぐには対応できないため、温度制御性が乱れたり、水温が安定しない条件下に陥る虞れがあった。
【０００６】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、蒸発器出口水温を指標としてホットガスバイパス量を微細に調節する手段を講ずることにより、コストの低減を図りつつ、蒸発器出口の水温を高い精度でかつ高い安定性でもって一定制御することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため請求項１の発明の講じた手段は、図１に示すように、圧縮機（１）、凝縮器（２）、減圧機構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路（６）を備え、上記蒸発器（４）でチラ―回路（１０）の循環液を冷却するようにした冷凍装置を前提とする。
【０００８】そして、上記冷媒回路（６）の吐出ラインと減圧機構（３）−蒸発器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイパス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設され、ホットガスバイパス路（７）の冷媒バイパス量を調節する流量制御弁（８）とを設けるものとする。
【０００９】さらに、冷凍装置の運転制御装置として、上記チラ―回路（１０）の蒸発器（４）出口の液温を検出する出口温度検出手段（Ｔhw）と、該出口温度検出手段（Ｔhw）の出力を受け、蒸発器（４）出口の液温をその設定温度と比較して、一定の待機時間毎に、上記流量制御弁（８）の開度を蒸発器（４）出口の液温が設定温度よりも低いときには一定開度だけ増大させる一方、蒸発器（４）の出口液温が設定温度よりも所定温度以上高いときには一定開度だけ低減するよう制御する開度制御手段（２０）とを設ける構成としたものである。
【００１０】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求項１の発明における開度制御手段（２０）を、流量制御弁（８）の開度を増大又は低減制御した後、上記待機時間よりも短い所定時間内に蒸発器（４）出口の液温が流量制御弁（８）の開度低減側又は開度増大側に変化したときには、流量制御弁（８）の開度を前回の制御で増減した一定開度の半分だけ戻すよう制御するものとしたものである。
【００１１】
【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、蒸発器（４）出口の液温が下降して設定温度よりも低くなると、開度制御手段（２０）により、流量制御弁（８）の開度が一定開度だけ増大するように制御されるので、吐出冷媒のホットガスバイパス路（７）側へのバイパス量が増大し、その結果、圧縮機（１）のロ―ドダウンと同様の効果により蒸発器（４）の冷却能力が低減する。その後、蒸発器（４）出口の液温が上昇して、出口水温が設定温度よりも所定温度以上高くなると、流量制御弁（８）の開度が一定開度だけ低減するように制御される結果、蒸発器（４）の冷却能力が増大し、液温が低下して、設定温度に近づくように制御される。このようにホットガスバイパス路（７）への冷媒バイパス量を調節することで、一定容量型の圧縮機（１）を使用したときにも蒸発器（４）の能力が調節され、蒸発器（４）出口の液温が設定温度付近に維持される。
【００１２】その場合、全閉型の安価な小型圧縮機で済むに加えて圧力センサを配置する必要がなく、また、ＰＩＤ制御するときのように、チラー回路（１０）側の負荷の急激な変動に対しても高価な設定値変更機能を設けることなく対応することが可能になり、コストが低減するとともに制御が安定することになる。
【００１３】請求項２の発明では、流量制御弁（８）の開度が増減変更された後、一定時間よりも短い所定時間内に液温が逆方向に変化した場合には、前回の制御で増減変更した一定開度の半分だけ戻すように制御されるので、急激な負荷の変動等に起因する液温の急激な変化が抑制され、安定した制御状態が維持される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施例に係る液体冷却装置の冷媒配管系統を示し、該液体冷却装置は、工作機械等を冷却するためのチリングユニット（Ｂ）と、該チリングユニット（Ｂ）の循環液を冷却するための冷凍装置（Ａ）とからなる。上記冷凍装置（Ａ）は、全閉型の圧縮機（１）と、該圧縮機（１）から吐出された冷媒を凝縮，液化するための凝縮器（２）と、該凝縮器（２）で液化された冷媒を減圧する減圧機構としてのキャピラリチュ―ブ（３）と、該キャピラリチュ―ブ（３）で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）とを冷媒配管（５）で順次接続してなる冷媒回路（６）を備えている。さらに、上記冷媒回路（６）の吐出ラインとキャピラリチュ―ブ（３）−蒸発器（４）間の液管との間をバイパス接続するホットガスバイパス路（７）が設けられており、このホットガスバイパス路（７）にはその流量を調節する流量制御弁としてのパルス式電動膨張弁（８）が設けられている。すなわち、該電動膨張弁（８）は、パルスモ―タでその開度をパルス信号に応じて開閉するようになされていて、この開度制御により、吐出冷媒のホットガスバイパス路（７）側へのバイパス量を増減調節するようになされている。
【００１５】ここで、上記蒸発器（４）の利用側媒体流通部には、チリングユニット（Ｂ）のチラ―回路（１０）を循環する冷却液が循環するようになされており、冷媒回路（６）において凝縮器（２）で付与された冷熱を蒸発器（４）での熱交換により冷却液に付与し、冷却液を冷却するようになされている。
【００１６】上記チラ―回路（１０）の蒸発器（４）出口には冷却水の蒸発器（４）出口の水温Ｔwoを検出する出口水温検出手段としての温度センサ（Ｔhw）が配設されており、この温度センサ（Ｔhw）の信号は冷凍装置（Ａ）の運転を制御するコントロ―ラ（２０）に入力可能になされている。そして、上記コントロ―ラ（２０）により、温度センサ（Ｔhw）の信号に応じて、ホットガスバイパス路（７）の電動膨張弁（８）の開度を制御するようになされており、上記コントロ―ラ（２０）は請求項１の発明にいう開度制御手段としての機能を有するものである。
【００１７】次に、上記コントロ―ラ（２０）の制御内容について、図２、図３及び図４に基づき説明する。ここで、図２はコントローラ（２０）の制御内容を示すフロ―チャ―ト、図３（又は図４）の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ出口水温ＴWoの変化（ただし、図中破線は入口水温Ｔｉの変化を示す）及び電動膨張弁（８）の開度変化を示す。まず、ステップＳＴ１で、上記温度センサ（Ｔhw）で検出される冷却液の出口水温Ｔwoがその設定温度Ｔs 以上か否かを判別し、Ｔwo≧Ｔs であれば、ステップＳＴ２に進んで、以下の手順により圧縮機（１）のロードアップつまり電動膨張弁（８）の開度低減制御を行う。
【００１８】まず、ステップＳＴ２で、出口水温Ｔwoが設定温度Ｔs 以上（ｎ＝１）か以下（ｎ＝０）かを判別するためのカウンタｎが「１」か否かを判別し、ｎ＝１であればそのままで、ｎ＝１でなければステップＳＴ３に進んでカウンタｎを「１」にし、ロ―ドアップ用つまり電動膨張弁（８）の開度低減制御用の第１タイマ（図示せず）の計時時間ｔ1 をリセットした後、それぞれステップＳＴ４に進んで、ロ―ドダウン用つまり開度増大制御用の第２タイマ（図示せず）の計時時間ｔ2 が請求項２の発明にいう開度増大制御時の所定時間である第３設定値ΔＴ3 （ただしΔＴ3 ＜ΔＴ1 ）（ΔＴ１は後述の第１設定値）に達していないか否かを判別する。
【００１９】そして、ステップＳＴ４における判別結果がｔ2 ＜ΔＴ3でなければ、つまり所定時間ΔＴ3 を過ぎていれば、さらにステップＳＴ５で、上記第１タイマの計時時間ｔ1 が上記請求項１の発明にいう開度低減制御時の待機時間である第１設定時間ΔＴ1 以上になるまで待機した後、第１設定値ΔＴ1 が経過すると、ステップＳＴ６で、第１タイマの計時時間ｔ1 をリセットして、ステップＳＴ７で、出口水温Ｔwoと設定温度Ｔs に一定温度αを加算した値（Ｔs ＋α）とを比較し、Ｔwo≧Ｔs ＋αになると、ステップＳＴ８に進み、電動膨張弁（８）の開度Ｐについて、Ｐ＝Ｐ−ΔＰ1 （ΔＰ1 は請求項１の発明にいう開度低減制御時の一定開度である）とし、電動膨張弁（８）の開度を一定開度ΔＰ1 （例えば１００パルス程度の値）だけ低減する（図３の（ａ）及び（ｂ）の時刻ｍ3 及びｍ4 参照）。
【００２０】また、上記ステップＳＴ４の判別結果がｔ2 ＜ΔＴ3 であれば、つまり前回電動膨張弁（８）の開度を増大制御してから一定時間ΔＴ3 が経過していなければ、ステップＳＴ９に移行して、上記ステップＳＴ７と同様にＴwo≧Ｔs ＋αか否かを判別し、Ｔwo≧Ｔs ＋αになるまでは上記ステップＳＴ５に移行する。そして、Ｔwo≧Ｔs ＋αになると、負荷の急激な変化のためこのままでは過制御になる虞れがあると判断して、ステップＳＴ１０に進んで、Ｐ＝Ｐ−（ΔＰ2 ／２）として、つまり上記開度増大側の一定開度ΔＰ2 （本実施例ではやはり１００パルス程度の値である）の半分（したがって、５０パルス程度の値）だけ低減する（図４の（ａ）及び（ｂ）の時刻ｍ5 及びｍ6 参照）。
【００２１】また、上記ステップＳＴ１の判別で、Ｔwo≧Ｔs でないときには、ステップＳＴ１１に進んで、カウンタｎが水温Ｔwoが設定温度ＴS 以下であることを示す「０」か否かを判別し、ｎ＝０であれば、圧縮機（１）のロードダウンつまり開度増大制御を行うべく、ステップＳＴ１２に進み、第２タイマの計時時間ｔ2 が開度増大制御時の一定時間ΔＴ2 以上になるまで待って、ｔ2 ≧ΔＴ2 になると、ステップＳＴ１３に進んで第２タイマの計時時間ｔ2 をリセットした後、ステップＳＴ１４で、Ｐ＝Ｐ＋ΔＰ2 （ΔＰ2 は請求項１の発明にいう開度増大制御時の一定開度である）とし、電動膨張弁（８）の開度を一定開度ΔＰ2 だけ増大する（図３の（ａ）及び（ｂ）の時刻ｍ1 及びｍ2 参照）。
【００２２】また、上記ステップＳＴ１１の判別結果がｎ＝０でないＮＯのときには、ステップＳＴ１５に移行して、カウンタｎを「０」にするとともに第２タイマの計時時間ｔ2 をリセットし、ステップＳＴ１６で、第１タイマの計時時間ｔ1 が請求項２の発明にいう開度増大側の所定時間である第４設定時間ΔＴ4 （ただし、ΔＴ4 ＜ΔＴ2 ）に達していないか否かを判別し、ｔ1 ＜ΔＴ4 でなければ上記ステップＳＴ１２の制御に移行する一方、ｔ1 ＜ΔＴ4 であれば、過制御になる虞れがあると判断して、ステップＳＴ１７で、Ｐ＝Ｐ＋（ΔＰ1 ／２) として、電動膨張弁（８）の開度を上記一定開度ΔＰ1 の半分だけ開くよう制御する（図４の時刻ｍ7 及びｍ8 参照）。
【００２３】したがって、上記実施例では、例えば図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、出口水温Ｔwoが下降して設定温度Ｔs よりも所定温度α（例えば２（℃）程度の温度）だけ高い温度（Ｔs ＋α）以下に低下して、さらに設定温度Ｔs よりも低くなると、開度制御手段賭してのコントロ−ラ（２０）により、電動膨張弁（８）の開度が一定開度ΔＰ2 だけ増大するように制御される（図３の時刻ｍ1 及びｍ2 参照）ので、吐出冷媒のホットガスバイパス路（７）側へのバイパス量が増大し、その結果、圧縮機（１）のロ―ドダウンと同様の効果により蒸発器（４）の冷却能力が低減する。その後、出口水温Ｔwoが上昇して、出口水温Ｔwoが設定温度Ｔs よりも所定温度α以上高くなると、電動膨張弁（８）の開度が一定開度ΔＰ1 だけ低減するように制御される（図３の時刻ｍ3 及びｍ4 参照）結果、蒸発器（４）の冷却能力が増大し、水温ＴWOが低下して、設定温度Ｔs に近づくように制御される。
【００２４】すなわち、このようにホットガスバイパス路（７）への冷媒バイパス量を調節することで、全閉型のつまり一定容量型の圧縮機（１）を使用しながらも蒸発器（４）の能力を調節して、出口水温ＴWOを設定温度Ｔs 付近に維持することが可能になる。
【００２５】その場合、圧縮機（１）の容量を例えば多段のアンロードステップを有するもので制御するものに比べ、全閉型の安価な小型圧縮機で済むに加えて、圧力センサを配置する必要がないのでコストの低減を図ることができる。また、電動膨張弁や三方制御弁をＰＩＤ制御する場合に比べて、チラー回路（１０）側の負荷の急激な変動に対しても高価な設定値変更機能を設けることなく対応することができ、よって、コストの低減を図りつつ制御の安定化を図ることができる。
【００２６】特に、電動膨張弁（８）の開度を増減変更後、一定時間（ΔＴ1又はΔＴ2 ）よりも短い所定時間（ΔＴ3 またはΔＴ4 ）が経過する前に出口水温Ｔwoが逆方向に変化した場合には、上記一定開度（ΔＴ3 又はΔＴ4 ）の半分だけ前回の制御とは逆向きに変化させることにより、特に、急激な負荷の変動等に起因する出口水温Ｔwoの急激な変化が抑制され、安定した制御状態が維持される。よって、著効を発揮することができる。
【００２７】なお、上記実施例では開度増大側と開度低減側の一定開度ΔＴ1及びΔＴ2 の値をいずれも１００パルス程度と等しい値にしたが、両者は等しくなくてもよいことはいうまでもない。
【００２８】
【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、冷媒回路の蒸発器でチラー回路の循環液を冷却するようにした冷凍装置の運転制御装置として、吐出ラインと減圧機構−蒸発器間の液管とをホットガスバイパス路で接続し、このホットガスバイパス路の流量制御弁を介設しておき、蒸発器出口の液温と設定温度とを比較して、一定の待機時間ごとに出口液温が設定温度よりも低いときには流量制御弁の開度を一定開度だけ増大させて蒸発器能力を低減させ、出口液温が設定温度よりも所定温度以上高いときには流量制御弁の開度を一定開度だけ低減させて蒸発器能力を増大させるようにしたので、安価な全閉型圧縮機を使用することができるとともに、ＰＩＤ制御のようなコストの増大や、負荷の変動による制御の不安定を招くことなく蒸発器出口の液温を一定制御することができ、よって、コストの低減と制御の安定化とを図ることができる。
【００２９】請求項２の発明によれば、上記請求項１の発明において、流量制御弁の開度を一定開度だけ増大又は低減させた後、一定の待機時間よりも短い所定時間内に蒸発器出口の液温が開度低減側又は開度増大側に変化したときには前回の制御で増大又は低減した一定開度の半分だけ戻すようにしたので、急激な負荷等の変化に起因する液温の急激な変化を抑制することができ、よって、請求項１の発明の著効を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る冷凍装置の冷媒配管系統図である。
【図２】コントロ−ラの制御内容を示すフロ―チャ―ト図である。
【図３】通常条件下における蒸発器出口の水温及び電動膨張弁開度の変化を示す図である。
【図４】急激な条件変化時における蒸発器出口の水温及び電動膨張弁開度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ キャピラリチュ―ブ（減圧機構）
４ 蒸発器
６ 冷媒回路
７ ホットガスバイパス路
８ 電動膨張弁（流量制御弁）
１０ チラー回路
２０ コントロ−ラ（開度制御手段）
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチラ―回路の循環液を蒸発器で冷却するようにした冷凍装置の運転制御装置に係り、特に蒸発器出口液温の制御精度向上対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば実開昭４９―４００４７号公報に開示される如く、圧縮機，凝縮器，減圧弁及び蒸発器を順次接続してなる冷媒回路を備え、蒸発器でチラ―回路の冷却液を冷却するようにした冷凍装置において、冷媒回路の吐出ラインと減圧弁−蒸発器間の液管とをバイパス接続するホットガスバイパス路を備えるとともに、該ホットガスバイパス路に蒸発器の冷媒との熱交換を行う熱交換器を介設することにより、ホットガスバイパス量の調節の容易化を図り、もって、全閉型圧縮機等の低容量型圧縮機を使用した場合にも容量制御を円滑に行おうとするものは公知の技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年ウォ―タ―チリングユニットは産業用として使用されるにしたがい、その出口水温を高い精度で制御することが求められている。ここで、特に中型ないし大型のユニットで、複数のアンロ―ドステップを有する圧縮機を搭載したものでは、蒸発器出口水温の制御が可能であるが、小型の全閉型圧縮機を搭載したものでは、アンロ―ドステップを増大できないため、出口水温を一定に制御することが困難であった。
【０００４】かかる場合、圧縮機の容量制御によらずに冷却液の蒸発器出口水温を調節する手段として、例えば蒸発器出口に冷却液を加熱するヒ―タを設け、いったん冷却された冷却液の加熱量を調節することにより、蒸発器出口水温を一定制御することが考えられる。しかし、その場合、いったん冷却液を過度に冷却し、さらに、ヒ―タ電力を使用するので、効率が非常に悪くなる。
【０００５】そこで、上記従来の公報のもののごとく、圧縮機の容量の代わりにホットガスバイパスで蒸発器の能力を調節することが考えられるが、上記公報のものでは、ホットガスバイパス路における蒸発器の冷媒との熱交換によりバイパスされる冷媒の過熱度等の冷媒状態を適正に維持することができても、蒸発器出口の水温を一定制御するのは困難であるという問題があった。一方、バイパス路に電動膨張弁を配置するか、あるいはバイパス路との分岐点に三方弁を配置して、冷媒のバイパス量をＰＩＤ制御することも考えられるが、コントローラが高価になる。加えて、チラー回路側の負荷が急激に変動した場合や、水量が変化した場合などには、ＰＩＤの設定値の変更が必要となるが、自動的にＰＩＤの設定値を変更させる機能はすぐには対応できないため、温度制御性が乱れたり、水温が安定しない条件下に陥る虞れがあった。
【０００６】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、蒸発器出口水温を指標としてホットガスバイパス量を微細に調節する手段を講ずることにより、コストの低減を図りつつ、蒸発器出口の水温を高い精度でかつ高い安定性でもって一定制御することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため請求項１の発明の講じた手段は、図１に示すように、圧縮機（１）、凝縮器（２）、減圧機構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路（６）を備え、上記蒸発器（４）でチラ―回路（１０）の循環液を冷却するようにした冷凍装置を前提とする。
【０００８】そして、上記冷媒回路（６）の吐出ラインと減圧機構（３）−蒸発器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイパス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設され、ホットガスバイパス路（７）の冷媒バイパス量を調節する流量制御弁（８）とを設けるものとする。
【０００９】さらに、冷凍装置の運転制御装置として、上記チラ―回路（１０）の蒸発器（４）出口の液温を検出する出口温度検出手段（Ｔhw）と、該出口温度検出手段（Ｔhw）の出力を受け、蒸発器（４）出口の液温をその設定温度と比較して、一定の待機時間毎に、上記流量制御弁（８）の開度を蒸発器（４）出口の液温が設定温度よりも低いときには一定開度だけ増大させる一方、蒸発器（４）の出口液温が設定温度よりも所定温度以上高いときには一定開度だけ低減するよう制御する開度制御手段（２０）とを設ける構成としたものである。
【００１０】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求項１の発明における開度制御手段（２０）を、流量制御弁（８）の開度を増大又は低減制御した後、上記待機時間よりも短い所定時間内に蒸発器（４）出口の液温が流量制御弁（８）の開度低減側又は開度増大側に変化したときには、流量制御弁（８）の開度を前回の制御で増減した一定開度の半分だけ戻すよう制御するものとしたものである。
【００１１】
【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、蒸発器（４）出口の液温が下降して設定温度よりも低くなると、開度制御手段（２０）により、流量制御弁（８）の開度が一定開度だけ増大するように制御されるので、吐出冷媒のホットガスバイパス路（７）側へのバイパス量が増大し、その結果、圧縮機（１）のロ―ドダウンと同様の効果により蒸発器（４）の冷却能力が低減する。その後、蒸発器（４）出口の液温が上昇して、出口水温が設定温度よりも所定温度以上高くなると、流量制御弁（８）の開度が一定開度だけ低減するように制御される結果、蒸発器（４）の冷却能力が増大し、液温が低下して、設定温度に近づくように制御される。このようにホットガスバイパス路（７）への冷媒バイパス量を調節することで、一定容量型の圧縮機（１）を使用したときにも蒸発器（４）の能力が調節され、蒸発器（４）出口の液温が設定温度付近に維持される。
【００１２】その場合、全閉型の安価な小型圧縮機で済むに加えて圧力センサを配置する必要がなく、また、ＰＩＤ制御するときのように、チラー回路（１０）側の負荷の急激な変動に対しても高価な設定値変更機能を設けることなく対応することが可能になり、コストが低減するとともに制御が安定することになる。
【００１３】請求項２の発明では、流量制御弁（８）の開度が増減変更された後、一定時間よりも短い所定時間内に液温が逆方向に変化した場合には、前回の制御で増減変更した一定開度の半分だけ戻すように制御されるので、急激な負荷の変動等に起因する液温の急激な変化が抑制され、安定した制御状態が維持される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施例に係る液体冷却装置の冷媒配管系統を示し、該液体冷却装置は、工作機械等を冷却するためのチリングユニット（Ｂ）と、該チリングユニット（Ｂ）の循環液を冷却するための冷凍装置（Ａ）とからなる。上記冷凍装置（Ａ）は、全閉型の圧縮機（１）と、該圧縮機（１）から吐出された冷媒を凝縮，液化するための凝縮器（２）と、該凝縮器（２）で液化された冷媒を減圧する減圧機構としてのキャピラリチュ―ブ（３）と、該キャピラリチュ―ブ（３）で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）とを冷媒配管（５）で順次接続してなる冷媒回路（６）を備えている。さらに、上記冷媒回路（６）の吐出ラインとキャピラリチュ―ブ（３）−蒸発器（４）間の液管との間をバイパス接続するホットガスバイパス路（７）が設けられており、このホットガスバイパス路（７）にはその流量を調節する流量制御弁としてのパルス式電動膨張弁（８）が設けられている。すなわち、該電動膨張弁（８）は、パルスモ―タでその開度をパルス信号に応じて開閉するようになされていて、この開度制御により、吐出冷媒のホットガスバイパス路（７）側へのバイパス量を増減調節するようになされている。
【００１５】ここで、上記蒸発器（４）の利用側媒体流通部には、チリングユニット（Ｂ）のチラ―回路（１０）を循環する冷却液が循環するようになされており、冷媒回路（６）において凝縮器（２）で付与された冷熱を蒸発器（４）での熱交換により冷却液に付与し、冷却液を冷却するようになされている。
【００１６】上記チラ―回路（１０）の蒸発器（４）出口には冷却水の蒸発器（４）出口の水温Ｔwoを検出する出口水温検出手段としての温度センサ（Ｔhw）が配設されており、この温度センサ（Ｔhw）の信号は冷凍装置（Ａ）の運転を制御するコントロ―ラ（２０）に入力可能になされている。そして、上記コントロ―ラ（２０）により、温度センサ（Ｔhw）の信号に応じて、ホットガスバイパス路（７）の電動膨張弁（８）の開度を制御するようになされており、上記コントロ―ラ（２０）は請求項１の発明にいう開度制御手段としての機能を有するものである。
【００１７】次に、上記コントロ―ラ（２０）の制御内容について、図２、図３及び図４に基づき説明する。ここで、図２はコントローラ（２０）の制御内容を示すフロ―チャ―ト、図３（又は図４）の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ出口水温ＴWoの変化（ただし、図中破線は入口水温Ｔｉの変化を示す）及び電動膨張弁（８）の開度変化を示す。まず、ステップＳＴ１で、上記温度センサ（Ｔhw）で検出される冷却液の出口水温Ｔwoがその設定温度Ｔs 以上か否かを判別し、Ｔwo≧Ｔs であれば、ステップＳＴ２に進んで、以下の手順により圧縮機（１）のロードアップつまり電動膨張弁（８）の開度低減制御を行う。
【００１８】まず、ステップＳＴ２で、出口水温Ｔwoが設定温度Ｔs 以上（ｎ＝１）か以下（ｎ＝０）かを判別するためのカウンタｎが「１」か否かを判別し、ｎ＝１であればそのままで、ｎ＝１でなければステップＳＴ３に進んでカウンタｎを「１」にし、ロ―ドアップ用つまり電動膨張弁（８）の開度低減制御用の第１タイマ（図示せず）の計時時間ｔ1 をリセットした後、それぞれステップＳＴ４に進んで、ロ―ドダウン用つまり開度増大制御用の第２タイマ（図示せず）の計時時間ｔ2 が請求項２の発明にいう開度増大制御時の所定時間である第３設定値ΔＴ3 （ただしΔＴ3 ＜ΔＴ1 ）（ΔＴ１は後述の第１設定値）に達していないか否かを判別する。
【００１９】そして、ステップＳＴ４における判別結果がｔ2 ＜ΔＴ3でなければ、つまり所定時間ΔＴ3 を過ぎていれば、さらにステップＳＴ５で、上記第１タイマの計時時間ｔ1 が上記請求項１の発明にいう開度低減制御時の待機時間である第１設定時間ΔＴ1 以上になるまで待機した後、第１設定値ΔＴ1 が経過すると、ステップＳＴ６で、第１タイマの計時時間ｔ1 をリセットして、ステップＳＴ７で、出口水温Ｔwoと設定温度Ｔs に一定温度αを加算した値（Ｔs ＋α）とを比較し、Ｔwo≧Ｔs ＋αになると、ステップＳＴ８に進み、電動膨張弁（８）の開度Ｐについて、Ｐ＝Ｐ−ΔＰ1 （ΔＰ1 は請求項１の発明にいう開度低減制御時の一定開度である）とし、電動膨張弁（８）の開度を一定開度ΔＰ1 （例えば１００パルス程度の値）だけ低減する（図３の（ａ）及び（ｂ）の時刻ｍ3 及びｍ4 参照）。
【００２０】また、上記ステップＳＴ４の判別結果がｔ2 ＜ΔＴ3 であれば、つまり前回電動膨張弁（８）の開度を増大制御してから一定時間ΔＴ3 が経過していなければ、ステップＳＴ９に移行して、上記ステップＳＴ７と同様にＴwo≧Ｔs ＋αか否かを判別し、Ｔwo≧Ｔs ＋αになるまでは上記ステップＳＴ５に移行する。そして、Ｔwo≧Ｔs ＋αになると、負荷の急激な変化のためこのままでは過制御になる虞れがあると判断して、ステップＳＴ１０に進んで、Ｐ＝Ｐ−（ΔＰ2 ／２）として、つまり上記開度増大側の一定開度ΔＰ2 （本実施例ではやはり１００パルス程度の値である）の半分（したがって、５０パルス程度の値）だけ低減する（図４の（ａ）及び（ｂ）の時刻ｍ5 及びｍ6 参照）。
【００２１】また、上記ステップＳＴ１の判別で、Ｔwo≧Ｔs でないときには、ステップＳＴ１１に進んで、カウンタｎが水温Ｔwoが設定温度ＴS 以下であることを示す「０」か否かを判別し、ｎ＝０であれば、圧縮機（１）のロードダウンつまり開度増大制御を行うべく、ステップＳＴ１２に進み、第２タイマの計時時間ｔ2 が開度増大制御時の一定時間ΔＴ2 以上になるまで待って、ｔ2 ≧ΔＴ2 になると、ステップＳＴ１３に進んで第２タイマの計時時間ｔ2 をリセットした後、ステップＳＴ１４で、Ｐ＝Ｐ＋ΔＰ2 （ΔＰ2 は請求項１の発明にいう開度増大制御時の一定開度である）とし、電動膨張弁（８）の開度を一定開度ΔＰ2 だけ増大する（図３の（ａ）及び（ｂ）の時刻ｍ1 及びｍ2 参照）。
【００２２】また、上記ステップＳＴ１１の判別結果がｎ＝０でないＮＯのときには、ステップＳＴ１５に移行して、カウンタｎを「０」にするとともに第２タイマの計時時間ｔ2 をリセットし、ステップＳＴ１６で、第１タイマの計時時間ｔ1 が請求項２の発明にいう開度増大側の所定時間である第４設定時間ΔＴ4 （ただし、ΔＴ4 ＜ΔＴ2 ）に達していないか否かを判別し、ｔ1 ＜ΔＴ4 でなければ上記ステップＳＴ１２の制御に移行する一方、ｔ1 ＜ΔＴ4 であれば、過制御になる虞れがあると判断して、ステップＳＴ１７で、Ｐ＝Ｐ＋（ΔＰ1 ／２) として、電動膨張弁（８）の開度を上記一定開度ΔＰ1 の半分だけ開くよう制御する（図４の時刻ｍ7 及びｍ8 参照）。
【００２３】したがって、上記実施例では、例えば図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、出口水温Ｔwoが下降して設定温度Ｔs よりも所定温度α（例えば２（℃）程度の温度）だけ高い温度（Ｔs ＋α）以下に低下して、さらに設定温度Ｔs よりも低くなると、開度制御手段賭してのコントロ−ラ（２０）により、電動膨張弁（８）の開度が一定開度ΔＰ2 だけ増大するように制御される（図３の時刻ｍ1 及びｍ2 参照）ので、吐出冷媒のホットガスバイパス路（７）側へのバイパス量が増大し、その結果、圧縮機（１）のロ―ドダウンと同様の効果により蒸発器（４）の冷却能力が低減する。その後、出口水温Ｔwoが上昇して、出口水温Ｔwoが設定温度Ｔs よりも所定温度α以上高くなると、電動膨張弁（８）の開度が一定開度ΔＰ1 だけ低減するように制御される（図３の時刻ｍ3 及びｍ4 参照）結果、蒸発器（４）の冷却能力が増大し、水温ＴWOが低下して、設定温度Ｔs に近づくように制御される。
【００２４】すなわち、このようにホットガスバイパス路（７）への冷媒バイパス量を調節することで、全閉型のつまり一定容量型の圧縮機（１）を使用しながらも蒸発器（４）の能力を調節して、出口水温ＴWOを設定温度Ｔs 付近に維持することが可能になる。
【００２５】その場合、圧縮機（１）の容量を例えば多段のアンロードステップを有するもので制御するものに比べ、全閉型の安価な小型圧縮機で済むに加えて、圧力センサを配置する必要がないのでコストの低減を図ることができる。また、電動膨張弁や三方制御弁をＰＩＤ制御する場合に比べて、チラー回路（１０）側の負荷の急激な変動に対しても高価な設定値変更機能を設けることなく対応することができ、よって、コストの低減を図りつつ制御の安定化を図ることができる。
【００２６】特に、電動膨張弁（８）の開度を増減変更後、一定時間（ΔＴ1又はΔＴ2 ）よりも短い所定時間（ΔＴ3 またはΔＴ4 ）が経過する前に出口水温Ｔwoが逆方向に変化した場合には、上記一定開度（ΔＴ3 又はΔＴ4 ）の半分だけ前回の制御とは逆向きに変化させることにより、特に、急激な負荷の変動等に起因する出口水温Ｔwoの急激な変化が抑制され、安定した制御状態が維持される。よって、著効を発揮することができる。
【００２７】なお、上記実施例では開度増大側と開度低減側の一定開度ΔＴ1及びΔＴ2 の値をいずれも１００パルス程度と等しい値にしたが、両者は等しくなくてもよいことはいうまでもない。
【００２８】
【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、冷媒回路の蒸発器でチラー回路の循環液を冷却するようにした冷凍装置の運転制御装置として、吐出ラインと減圧機構−蒸発器間の液管とをホットガスバイパス路で接続し、このホットガスバイパス路の流量制御弁を介設しておき、蒸発器出口の液温と設定温度とを比較して、一定の待機時間ごとに出口液温が設定温度よりも低いときには流量制御弁の開度を一定開度だけ増大させて蒸発器能力を低減させ、出口液温が設定温度よりも所定温度以上高いときには流量制御弁の開度を一定開度だけ低減させて蒸発器能力を増大させるようにしたので、安価な全閉型圧縮機を使用することができるとともに、ＰＩＤ制御のようなコストの増大や、負荷の変動による制御の不安定を招くことなく蒸発器出口の液温を一定制御することができ、よって、コストの低減と制御の安定化とを図ることができる。
【００２９】請求項２の発明によれば、上記請求項１の発明において、流量制御弁の開度を一定開度だけ増大又は低減させた後、一定の待機時間よりも短い所定時間内に蒸発器出口の液温が開度低減側又は開度増大側に変化したときには前回の制御で増大又は低減した一定開度の半分だけ戻すようにしたので、急激な負荷等の変化に起因する液温の急激な変化を抑制することができ、よって、請求項１の発明の著効を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る冷凍装置の冷媒配管系統図である。
【図２】コントロ−ラの制御内容を示すフロ―チャ―ト図である。
【図３】通常条件下における蒸発器出口の水温及び電動膨張弁開度の変化を示す図である。
【図４】急激な条件変化時における蒸発器出口の水温及び電動膨張弁開度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ キャピラリチュ―ブ（減圧機構）
４ 蒸発器
６ 冷媒回路
７ ホットガスバイパス路
８ 電動膨張弁（流量制御弁）
１０ チラー回路
２０ コントロ−ラ（開度制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機（１）、凝縮器（２）、減圧機構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路（６）を備え、上記蒸発器（４）でチラ―回路（１０）の循環液を冷却するようにした冷凍装置において、上記冷媒回路（６）の吐出ラインと減圧機構（３）−蒸発器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイパス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設され、ホットガスバイパス路（７）の冷媒バイパス量を調節する流量制御弁（８）とを備えるとともに、上記チラ―回路（１０）の蒸発器（４）出口の液温を検出する出口温度検出手段（Ｔhw）と、該出口温度検出手段（Ｔhw）の出力を受け、蒸発器（４）の出口液温をその設定温度と比較して、一定の待機時間毎に、上記流量制御弁（８）の開度を蒸発器（４）出口の液温が設定温度よりも低いときには一定開度だけ増大させる一方、蒸発器（４）出口の液温が設定温度よりも所定温度以上高いときには一定開度だけ低減するよう制御する開度制御手段（２０）とを備えたことを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
【請求項２】 請求項１記載の冷凍装置の運転制御装置において、開度制御手段（２０）は、流量制御弁（８）の開度を増大又は低減制御した後、上記待機時間よりも短い所定時間内に蒸発器（４）出口の液温が流量制御弁（８）の開度低減側又は開度増大側に変化したときには、流量制御弁（８）の開度を前回の制御で増減した一定開度の半分だけ戻すよう制御することを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
【請求項１】 圧縮機（１）、凝縮器（２）、減圧機構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路（６）を備え、上記蒸発器（４）でチラ―回路（１０）の循環液を冷却するようにした冷凍装置において、上記冷媒回路（６）の吐出ラインと減圧機構（３）−蒸発器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイパス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設され、ホットガスバイパス路（７）の冷媒バイパス量を調節する流量制御弁（８）とを備えるとともに、上記チラ―回路（１０）の蒸発器（４）出口の液温を検出する出口温度検出手段（Ｔhw）と、該出口温度検出手段（Ｔhw）の出力を受け、蒸発器（４）の出口液温をその設定温度と比較して、一定の待機時間毎に、上記流量制御弁（８）の開度を蒸発器（４）出口の液温が設定温度よりも低いときには一定開度だけ増大させる一方、蒸発器（４）出口の液温が設定温度よりも所定温度以上高いときには一定開度だけ低減するよう制御する開度制御手段（２０）とを備えたことを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
【請求項２】 請求項１記載の冷凍装置の運転制御装置において、開度制御手段（２０）は、流量制御弁（８）の開度を増大又は低減制御した後、上記待機時間よりも短い所定時間内に蒸発器（４）出口の液温が流量制御弁（８）の開度低減側又は開度増大側に変化したときには、流量制御弁（８）の開度を前回の制御で増減した一定開度の半分だけ戻すよう制御することを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開平５−４５０２７
【公開日】平成５年（１９９３）２月２３日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−１９９２８８
【出願日】平成３年（１９９１）８月８日
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【公開日】平成５年（１９９３）２月２３日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）８月８日
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
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