(57)【要約】【課題】除霜期間を計時する除霜期間時計機能を備え、低価格で正確な除霜処理を行える除霜機能を内蔵した圧力スイッチを提供する。【解決手段】電磁弁６１と膨張弁６２と蒸発器６３が直列接続されたショーケース６を複数台並列に接続して、複数台の圧縮機３０Ｓ、３０Ｌと凝縮器４０とを有する冷凍機１を直列に接続した冷凍システムを構成する除霜機能を内臓した圧力スイッチ１０において、圧縮機３０の低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段と、時計機能とを有し、時計機能を用いて除霜期間を監視し、除霜期間が終了したことおよび圧縮機の低圧側の冷媒圧力の上昇を条件として、除霜の終了を判断する除霜機能を内蔵した圧力スイッチ。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続された複数の蒸発器と、凝縮器と並列に接続された複数の圧縮機とを有する冷凍機を直列に接続した冷凍システムを構成する除霜機能を内臓した圧力スイッチにおいて、
圧縮機の低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段と、時計機能とを有し、
時計機能を用いて除霜期間を監視し、除霜期間が終了したことおよび圧縮機の低圧側の冷媒圧力の上昇を条件として、除霜の終了を判断することを特徴とする除霜機能を内蔵した圧力スイッチ。
【請求項２】
時計機能を用いて除霜周期を監視し、除霜処理の開始を指示することを特徴とする請求項１に記載の除霜機能を内蔵した圧力スイッチ。
【請求項３】
強制的に除霜を指令する手段を有し、除霜周期に関係なく除霜処理の開始を指示することを特徴とする請求項１に記載の除霜機能を内蔵した圧力スイッチ。
【請求項４】
冷媒圧力信号をデジタルで処理することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の除霜機能を内蔵した圧力スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、除霜機能を内蔵した電子式圧力スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スーパーマーケット等では、一台の冷凍機に互いに並列に連結した複数のショーケースを直列に接続した冷凍システムが使われている。各ショーケースにはそれぞれ、電磁弁、膨張弁、蒸発器が配置されており、圧縮機や凝縮器からなる冷凍機は共通して別途設けられている。
【０００３】
さらにこの圧縮機は複数併設されており、その共通の低圧側に電子式圧力スイッチが取りつけられている。予め圧力領域に対してどの圧縮機を動作させるかを決めておき制御すると容量制御できることは公知である。
【０００４】
すなわち、特開平１０−６２０１９号公報には、直列に接続した電磁弁と膨張弁と蒸発器からなるショーケースを複数並列に接続し、並列に接続された複数台の圧縮機を有する冷凍機に直列に接続した冷凍システムにおいて、圧縮機の低圧側の冷媒圧力を検出して、この検出圧力に基づいて圧縮機の動作を開始させるまたは停止させるを判断する電子式デジタル圧力スイッチが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、除霜期間を計時する除霜期間時計機能を備えることにより、低価格で正確な除霜処理を行える除霜機能を内蔵した圧力スイッチを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記公報に示される除霜機能内臓デジタル圧力スイッチは、圧縮機の低圧側の冷媒圧力が所定圧力以下に低下すると圧縮機の動作を開始しているが、圧縮機の動作停止と動作開始との間隔が極端に小さくなること（ショートサイクル）を避けるために、時計機能を備えて遅延時間を設けている。本発明は、この遅延時間を得るのに用いられている時計機能を、除霜周期時計機能にも利用して除霜の開始を信号出力する。さらに、前記時計機能を用いて除霜期間の終了を監視し、圧縮機の低圧側の冷媒圧力の上昇によって除霜が終了したことと、除霜期間が終了したことを判断項目に加えることによって、除霜終了を正確に検知して除霜終了信号を出力する。以上の方法で除霜用の特別な時計機能をシステムから排除し、低価格でしかも圧力と時間から正確な除霜を行える圧力スイッチを提供する。
【０００７】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明は、並列に接続された複数の蒸発器と、圧縮機と凝縮器とを有する冷凍機を直列に接続した冷凍システムを構成する除霜機能を内臓した圧力スイッチにおいて、圧縮機の低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段と、時計機能とを備え、時計機能を用いて除霜期間を監視し、除霜期間が終了したことおよび圧縮機の低圧側の冷媒圧力の上昇を条件として、除霜の終了を判断する。
【０００８】
さらに、本発明は、上記除霜機能を内蔵した圧力スイッチにおいて、前記時計機能を用いて除霜周期を監視し、除霜処理の開始を指示する。また、本発明は、上記除霜機能を内蔵した圧力スイッチにおいて、強制的に除霜を指令する手段を有し、除霜周期に関係なく除霜処理の開始を指示する。本発明は、上記除霜機能を内蔵した圧力スイッチにおいて冷媒圧力信号をデジタルで処理する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を用いて、本発明にかかる除霜機能内蔵デジタル圧力スイッチを用いた冷凍システムの構成の概要を説明する。この冷凍システムは、除霜機能内臓デジタル圧力スイッチ１０とアキュムレータ２０と並列に接続された圧縮機３０Ｌおよび３０Ｓと凝縮器４０とレシーバタンク５０からなる冷凍機１と、電磁弁６１と膨張弁６２と蒸発器６３の直列接続体を複数台並列に接続したショーケース６とを、直列に接続して構成される。除霜機能内臓デジタル圧力スイッチ１０は、圧縮機３０の低圧側の冷媒圧力を検出して、圧縮機動作開始信号と除霜開始信号を出力し、除霜周期時計機能（タイマー）のタイムアップ信号を用いて除霜終了信号を出力する。
【００１０】
除霜機能内臓デジタル圧力スイッチ１０は、並列に配置された圧縮機３０Ｓ，３０Ｌの低圧側共通圧力を検知し、予め決めたある圧力領域において圧縮機３０Ｓと３０Ｌを容量制御する手段である。
【００１１】
アキュームレータ２０は、空気と熱交換して蒸発器６３から排出された冷媒を気液分離する手段である。
【００１２】
圧縮機３０は、冷媒を高温高圧の気化冷媒にする。圧縮機３０Ｓを例えば５馬力、圧縮器３０Ｌを例えば１０馬力とすると、圧縮機３０Ｓおよび圧縮機３０Ｌが未動作のとき０馬力、圧縮機３０Ｓのみ動作のとき５馬力、圧縮機３０Ｌのみ動作のとき１０馬力、圧縮機３０Ｓと圧縮機３０Ｌが共に動作するときは１５馬力での、４つの状態の容量制御ができる。
【００１３】
凝縮器４０は、高温高圧の気化冷媒の熱を外気に放出し液化冷媒にする手段である。
【００１４】
レシーバタンク５０は、液化冷媒を溜め、液化冷媒を安定して供給する手段である。
【００１５】
電磁弁６１は、液化冷媒の供給量を調整する手段である。
【００１６】
膨張弁６２は、液化冷媒を膨張させて低温冷媒を生成する手段である。
【００１７】
蒸発器６３は、低温冷媒と外気との熱交換を行い冷気を生成する手段である。
【００１８】
図２を用いて、ショーケース６の除霜機能部分の構成を説明する。蒸発器６３には、温度検出手段６４と、通電スイッチ６９を介して電源に接続されたヒータ６８が設けられる。蒸発器６３の温度を温度検出手段６４が検出して、膨張弁の開度を制御している。除霜処理時にヒータ６８に通電することによって、蒸発器６３に付着した霜を融解して取り除いている。
【００１９】
蒸発器６３の排出管には、温度検出手段６５が設けられており、除霜の終了を感知して、除霜制御部６６と切替スイッチ６７を介して電磁弁６１の開閉動作を掌っている。
【００２０】
このような構成を有する冷凍システムでは、各ショーケース６ａ，６ｂ，６ｃが一つの冷凍機１に接続されているので、各ショーケースを個別に除霜することができず、除霜周期時計機能（タイマー）により所定の時間間隔で周期的に除霜処理を行なっている。圧力スイッチに内蔵された除霜周期時計機能（タイマー）によって周期的に除霜処理が開始されると、各ショーケース６の膨張弁６２の前段に設けられている電磁弁６１が閉じられ、蒸発器６３内の冷媒はアキュムレータ２０に回収される。その後蒸発器６３をヒータ６８で加熱することによって、霜が取り除かれる。
【００２１】
このとき電磁弁６１が閉じているので圧力スイッチ１０は低圧になり、冷凍機１の運転が停止するので、この冷媒圧力の低下から各ショーケース６が除霜モードに入ったことを確認することができる。しかし、冷媒回収時に各ショーケース６の蒸発器６３に残存冷媒があった状態で除霜のために加熱すると、残存する冷媒が気化して圧縮機３０の低圧側の圧力を上昇させることとなり、圧力スイッチの圧力検出手段だけで、除霜が開始されていることを判断することは危険が伴い、除霜が確実に行われない場合がある。
【００２２】
このため除霜周期時計機能（タイマー）から除霜が開始された信号を得て、除霜開始されてから一定の時間は冷媒圧力が変動検出しても無視し、一定時間が経過した後に低圧側の冷媒圧力を検知し冷媒回収を判断する。このため本発明のように除霜周期時計機能（タイマー）と圧力スイッチが同一ユニットであり上記のように時間を重視する場合を判断して圧縮機を操作することは除霜を確実に行うためには重要な要素となる。
【００２３】
除霜終了の場合にも、前述のように、蒸発器６３への霜の付着程度によって各ショーケース６の除霜時間に長短が発生する。したがって、圧縮機３０の低圧側の冷媒圧力のみで除霜が終了したことを判断するのは、確実性に欠けるおそれがある。
【００２４】
この場合には、除霜開始から所定の時間（除霜期間）が経過するまでは冷媒圧力の変動が生じても無視し、所定時間（除霜期間）経過後に冷媒圧力が上昇したことを検出すると、除霜が終了したことを判断し、除霜終了信号を出すことにより、確実な除霜が行われる。
【００２５】
このような働きをする本発明にかかる除霜機能内臓デジタル圧力スイッチ１０の構成の概要を、図３を用いて説明する。除霜機能内臓デジタル圧力スイッチ１０は、圧力検出器１１と、制御・演算部１２と、時計機能部（タイマー）１３と、スイッチ操作部１４と、圧縮機制御信号出力部１５と、除霜制御信号出力部１６と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１７を有して構成される。さらに、除霜機能内臓デジタル圧力スイッチ１０は、メモリー部１８１と、表示部１８２と、電源部１８３とを有している。また、時計機能部１３は、動作開始遅延時計機能（タイマー）１３１と、除霜周期時計機能（タイマー）１３２とを有している。
【００２６】
圧力検出器１１は、圧縮機の低圧側の冷媒圧力を検出して、電圧に変換する検出器である。
【００２７】
制御・演算部１２は、４ステップ動作、除霜開始信号・除霜終了信号を演算・制御する手段である。
【００２８】
時計機能部１３は、動作開始遅延時計機能１３１と、除霜周期時計機能１３２とを有している。
【００２９】
動作開始遅延時計機能１３１は、圧縮機３０が動作を停止した後動作を再開するときの動作開始遅延時間計時用の時計機能である。
【００３０】
除霜周期時計機能１３２は、除霜周期を計時する除霜周期時計機能および除霜中の時間を計時する除霜期間時計機能である。
【００３１】
スイッチ操作部１４は、設定値の入力手段としての機能とともに、強制除霜スイッチ１４１を有しており、強制除霜開始信号入力手段としても働く。
【００３２】
圧縮機制御信号出力部１５は、冷媒圧力入力と設定値より演算した結果に従って複数の圧縮機をそれぞれ動作させる圧縮機動作停止信号を出力する。
【００３３】
除霜制御信号出力部１６は、除霜周期時計機能（タイマー）値、圧力データより演算した結果に従って除霜開始を指示する除霜信号、除霜終了を指示する除霜終了信号を出力する。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換部１７は、電圧に変換された冷媒圧力をデジタル信号に変換する変換手段である。
【００３５】
メモリー部１８１は、制御・演算部１２の演算結果を一時溜めるＲＡＭ、プログラムを格納するＲＯＭ、後述する複数の圧力域におけるオン／オフ圧力値や制御出力論理表等の設定値を格納保持する不揮発メモリーとから構成される。
【００３６】
表示部１８２は、冷媒圧力の表示、除霜中の表示、設定入力時の確認表示をする表示部である。
【００３７】
蒸発器６３への霜の付着具合によって長短はあるが、各ショーケース６に取り付けられたサーミスタ６５により蒸発器６３の温度が上がると除霜を停止し、膨張弁６２の前段に設けられている電磁弁６１を開く。すると、圧縮機３０の低圧側に取り付けられた圧力スイッチ１０の圧力は上昇し、除霜が終了したことがわかる。
【００３８】
図４〜図７を用いて、上記除霜機能内臓デジタル圧力スイッチ１０を用いた冷凍システムの動作を説明する。この動作態様では、メモリー部１８１に、図５に示すような３種類の圧力域（圧力域０、圧力域１、圧力域２）毎のオン動作圧／オフ動作圧が記憶されている。圧力域０のオン動作圧力をＰ０ｏｎ、オフ動作圧力をＰ０ｏｆｆとし、圧力域１のオン動作圧力をＰ１ｏｎ、オフ動作圧力をＰ１ｏｆｆとし、圧力域２のオン動作圧力をＰ２ｏｎ、オフ動作圧力をＰ２ｏｆｆとすると、それぞれの動作圧力は、例えばＰ０ｏｆｆ＜Ｐ１ｏｆｆ＜Ｐ２ｏｆｆ＜Ｐ０ｏｎ＜Ｐ１ｏｎ＜Ｐ２ｏｎに設定される。
【００３９】
さらに、メモリー部１８１には、図６に示す制御出力論理表が格納されている。フラグＦ０，Ｆ１，Ｆ２は、圧力域０〜２に対応したフラグであり、信号１は圧縮機３０Ｓの動作を指示する信号であり、信号２は圧縮機３０Ｌの動作指示する信号であって、“０”は動作オフを、“１”は動作オンを表わしている。
【００４０】
すなわち、この動作態様では、圧力領域を、「圧力域０、圧力域１、圧力域２」の３つに分け、圧縮機３０Ｓ，３０Ｌをオン／オフする設定値をそれぞれ設ける。また、各圧力域においてオン設定値より冷媒圧力が高いかオフ設定値より冷媒圧力が低いかを判断し、それぞれの圧力域にフラグＦ０〜Ｆ２を設け、検査結果を記録する。各フラグが記録されると制御出力論理表に従って圧縮機３０Ｓ，３０Ｌをオン／オフさせれば、４ステップの容量制御が行われる。
【００４１】
上記の４ステップの容量制御を行うに必要となる、フラグＦ０，Ｆ１，Ｆ２の組合せは、０００，１００，１１０，１１１の４つの態様のみですむが、制御出力論理表として完成させるためには、図６に示した制御出力論理表のように、Ｆ０，Ｆ１，Ｆ２が、０１０，００１，１０１，０１１では、信号１および信号２の出力をそれぞれ０１，１０，１０，１１のように適宜設定してもよい。
【００４２】
まず、冷凍システムに電源が投入されると除霜周期時計機能（タイマー）１３２が起動される（Ｓ０）、次いで、圧力検出器１１が圧縮機の低圧側の冷媒圧力を検出し（Ｓ１）、Ａ／Ｄ変換部１７でデジタル信号に変換して演算・制御部１２へ送信する。演算・制御部１２は、検出した圧力Ｐｓが、圧力域０のオン動作圧力Ｐ０ｏｎより大きいか否かを判断する（Ｓ２）。Ｐｓ＜Ｐ０ｏｎであればフラグＦ０を“１”にセットする（Ｓ３）、Ｐｓ≧Ｐ０ｏｎであればフラグＦ０を“０”に、セットする（Ｓ４）。
【００４３】
次に、演算・制御部１２は、検出した圧力Ｐｓが、圧力域１のオン動作圧力Ｐ１ｏｎより大きいか否かを判断する（Ｓ５）。Ｐｓ＜Ｐ１ｏｎであればフラグＦ１を“１”にセットする（Ｓ６）、Ｐｓ≧Ｐ１ｏｎであればフラグＦ１を“０”に、セットする（Ｓ７）。
【００４４】
さらに、演算・制御部１２は、検出した圧力Ｐｓが、圧力域２のオン動作圧力Ｐ２ｏｎより大きいか否かを判断する（Ｓ８）。Ｐｓ＜Ｐ２ｏｎであればフラグＦ２を“１”にセットする（Ｓ９）、Ｐｓ≧Ｐ２ｏｎであればフラグＦ２を“０”に、セットする（Ｓ１０）。
【００４５】
各フラグＦ０，Ｆ１，Ｆ２がセットされると、制御・演算部１２は、メモリー１８１に格納された制御出力論理表を参照して、信号１および信号２を出力する（Ｓ１１）。これにより圧縮機３０Ｓ，３０Ｌはそれぞれ、信号１、信号２に従っていずれかのステップで容量制御された運転が行われる。（図７、圧力制御・圧縮機動作）
【００４６】
次いで、除霜時計機能１３２が、除霜周期時間を経過したか否かを監視する（Ｓ１２）。ステップＳ１２は、圧力制御のプログラムフロー（Ｓ１〜Ｓ１１）に含まれ、常に圧力制御中に除霜周期時間になっていないかを確認している。除霜周期時間が経過していると、除霜の開始を指示する除霜信号を出力するとともに除霜期間時計機能を起動する（Ｓ１３）。
【００４７】
この除霜信号を受けると、ショーケース６は、電磁弁６１ａ〜６１ｃを閉じ、冷媒をアキュムレータ２０に回収する（図７、冷媒回収期間）とともに、ヒータ６８に通電して除霜動作を行う（図７、除霜中）。蒸発器６３の温度が上昇すると、除霜制御部６６は電磁弁６１ａ〜６１ｃを開いて、除霜を終了する（図７、除霜終了動作）。
【００４８】
上記一連の除霜動作が行われる間、除霜時計機能は、除霜期間が終了したか否かを監視しており（Ｓ１４）、除霜期間が経過すると、圧力検出器１１が冷媒圧力を検知して（Ｓ１５）、冷媒圧力が所定の値以上に上昇してかどうかを判断し（Ｓ１６）、冷媒圧力が所定の値以上に上昇しているならば確かに除霜が終了していると判断して、除霜終了信号を出力する（Ｓ１７）。
【００４９】
最後に、除霜周期時計機能を開始させて（Ｓ１８）、ステップＳ１に戻り、図７の圧力制御へ移行する。
【００５０】
上記除霜処理において、Ｓ１３→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１４→Ｓ１７のようにステップＳ１４と、ステップＳ１５，Ｓ１６の順序を入れ替え、冷媒の圧力を検出した後、除霜期間が終了したか否かを判断してもよい。
【００５１】
さらに、上記のフローとは別に、メンテナンス要員が直接霜の状態を確かめて必要に応じて強制除霜スイッチ１４１を操作すると、ステップＳ１３以降の除霜動作のフローが起動され、除霜処理を実行する。
【００５２】
本発明によれば、動作開始遅延時計機能を果たす時計機能を利用して除霜周期と除霜期間を監視することができ、正確な除霜処理を実行することができる。
【００５３】
【発明の効果】
除霜終了を正確に検知し除霜終了信号を出力することができ、除霜周期計時用の時計機能および除霜期間計時用の時計機能を専用の時計機能として設けずに、制御プログラムによってこれらの時計機能を得ることができるので、低価格で、しかも圧力と時間から正確な除霜を行うことができる除霜機能を内蔵した圧力スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷凍システムの構成の概要を説明する図。
【図２】冷凍システムを構成するショーケースの構成を説明する図。
【図３】冷凍システムを構成する除霜機能を内蔵した圧力スイッチの機能構成を説明するブロック図。
【図４】上記冷凍システムの動作態様を説明するフローチャート。
【図５】圧力域と動作態様を説明する図。
【図６】制御出力論理表。
【図７】除霜処理における冷媒圧力と動作内容を説明する図。
【符号の説明】
１　冷凍機
１０　除霜機能内臓デジタル圧力スイッチ
１１　圧力検出器
１２　制御・演算部
１３　時計機能部
１３１　動作開始遅延時計機能
１３２　除霜周期時計機能（タイマー）
１４　スイッチ操作部
１４１　強制除霜スイッチ
１５　圧縮機制御信号出力部
１６　除霜制御信号出力部
１７　Ａ／Ｄ変換部
１８１　メモリー部
１８２　表示部
１８３　電源部
２０　アキュームレータ
３０　圧縮機
４０　凝縮器
５０　レシーバタンク
６　ショーケース
６１　電磁弁
６２膨張弁
６３　蒸発器
６４　温度検出器
６５　温度検出器
６６　除霜制御部
６７　切替スイッチ
６８　ヒータ
６９　通電スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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