(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と凝縮器と絞り手段と蒸発器とを冷媒配管で連通した冷凍装置において、
３相電源の相間でゼロクロス信号を出力するゼロクロス信号検出手段と、
前記相間とは異なる相間に設けられ、後続の回路の電源をＯＮ／ＯＦＦする運転／停止スイッチ手段と、
前記運転／停止スイッチ手段の２次側に設けられ、運転状態の各種異常を検知する複数の異常検知手段と、
前記各異常検知手段の２次側に個別に設けられ、異常を電気信号として出力する異常電気信号検出手段と、
前記圧縮機を運転／停止させる圧縮機運転／停止手段と、
前記凝縮器に対するファンの風量を調整するファン風量調整手段と、
低圧圧力検出値に基づく前記圧縮機運転／停止手段の制御、前記ファン風量調整手段の制御、ゼロクロス信号周期に基づく電源周波数判定および瞬時停電判定、ゼロクロス信号と異常電気信号に基づく電源逆相状態判定、異常電気信号に基づく異常状態および運転スイッチ操作判定、を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記瞬時停電判定、前記異常状態および運転スイッチ操作の判定、の順に判定処理を行い、瞬時停電（瞬停）時には、異常状態および運転スイッチ操作の判定を実施しないことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記異常検知手段は、
高圧圧力異常検知手段、熱検知過電流異常検知手段、および高圧吐出温度異常検知手段で構成され、
各異常検知手段を、異常状態からの復帰が早い順に直列に配置することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
最後段の異常電気信号検出手段の直前の異常電気信号検出手段と、当該異常電気信号検出手段に対応する異常検知手段と、の間に、通常時ＣＬＯＳＥの手動のスイッチ手段を設け、
前記直前の異常電気信号検出手段だけから異常が検出された場合、前記スイッチ手段を「ＣＬＯＳＥ→ＯＰＥＮ→ＣＬＯＳＥ」の順に操作することで異常状態がリセットされることを特徴とする請求項１、２または３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記制御手段が前記ファン風量調整手段の動作を停止させた場合においても、ファンを全速運転で動作させる全速固定手段と、
前記制御手段が前記圧縮機を停止させるように前記圧縮機運転／停止手段を制御した場合においても、前記圧縮機を動作させる圧縮機運転／停止スイッチ手段と、
を備え、
異常発生に伴って前記制御手段が停止された場合においても、停止された機能を駆動し、応急運転を開始することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイコン等の制御回路を備えた冷凍装置に関するものであり、特に制御回路を用いた場合においても回路の簡素化を実現可能な冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の冷凍装置について説明する。従来の冷凍装置は、たとえば、三菱電機製ＥＲＡ−ＵＢ５５Ａにおいてはリレーシーケンス制御を主としており、マイコン等を応用した制御については、凝縮器能力制御用のファン風速制御回路等に限定されていた。この背景として、冷凍装置は、据付使用される現地対応での改造が多くその便益を図るため、制御内容が回路図から追いやすくかつ改造が容易なシーケンス回路構成が取られていた。また、冷凍装置は、メンテナンスおよび修理などによる運転停止を極力回避する必要があるため、マイコン制御等の新技術の導入には消極的にならざるを得ない面があった。
【０００３】
しかしながら、近年、マイコン制御の信頼性向上に伴って、冷凍装置においてもマイコン制御が採用されるようになってきた。その目的の多くは、シーケンス回路に比して小型／低コストな制御回路構成を得ることと、マイコンの高機能化による高度な制御アルゴリズムを実現することにある。
【０００４】
上記マイコン制御を用いた従来の冷凍装置としては、たとえば、特開平０５−３２２３９０号公報に記載の装置がある。図４は、上記従来の冷凍装置の構成を示す図である。図４において、１は電源であり、２は圧縮機であり、３は凝縮能力制御用の送風機であり、４は圧縮機２を運転／停止する電磁接触器の駆動コイルであり、４´は圧縮機２を運転／停止する電磁接触器の接点であり、５は圧縮機制御スイッチであり、６はマイコン制御による圧縮機運転制御手段であり、７は手動切り替えによる応急運転スイッチである。
【０００５】
従来の冷凍装置は、上記のように構成することにより、通常はマイコン制御で圧縮機制御スイッチ５を制御するが、マイコン制御不能時には応急運転スイッチ７を応急時の設定に手動で変更し、圧縮機制御スイッチ５のＢ接点側を通じて圧縮機２および送風機３の応急運転を実現する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来の冷凍装置においては、応急運転を意識した回路設計のため、従来のシーケンス回路にマイコン制御を追加した回路構成となり、回路規模が大型化する、という問題があった。
【０００７】
また、従来の冷凍装置においては、通常制御時と応急運転時との制御動作の相違を最小限に抑える設計思想により、マイコンの能力を十分に活用し切れない場合がある、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マイコンの機能を充分活用しつつ回路規模を小さく抑えることが可能な冷凍装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる冷凍装置にあっては、圧縮機と凝縮器と絞り手段と蒸発器とを冷媒配管で連通した構成とし、さらに、３相電源の相間でゼロクロス信号を出力するゼロクロス信号検出手段（後述する実施の形態のゼロクロス信号検出部２０に相当）と、前記相間とは異なる相間に設けられ、後続の回路の電源をＯＮ／ＯＦＦする運転／停止スイッチ手段（運転停止スイッチ２１に相当）と、前記運転／停止スイッチ手段の２次側に設けられ、運転状態の各種異常を検知する複数の異常検知手段（高圧圧力異常検知部２２ａ、熱検知過電流異常検知部２２ｂ、高圧吐出温度異常検知部２２ｃに相当）と、前記各異常検知手段の２次側に個別に設けられ、異常を電気信号として出力する異常電気信号検出手段（電源半波信号検出部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに相当）と、前記圧縮機を運転／停止させる圧縮機運転／停止手段（圧縮機制御スイッチ５に相当）と、前記凝縮器に対するファンの風量を調整するファン風量調整手段（ファン風量制御部２５に相当）と、低圧圧力検出値に基づく前記圧縮機運転／停止手段の制御、前記ファン風量調整手段の制御、ゼロクロス信号周期に基づく電源周波数判定および瞬時停電判定、ゼロクロス信号と異常電気信号に基づく電源逆相状態判定、異常電気信号に基づく異常状態および運転スイッチ操作判定、を実行する制御手段（マイコン２８に相当）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかる冷凍装置において、前記制御手段は、前記瞬時停電判定、前記異常状態および運転スイッチ操作の判定、の順に判定処理を行い、瞬時停電（瞬停）時には、異常状態および運転スイッチ操作の判定を実施しないことを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかる冷凍装置において、前記異常検知手段は、高圧圧力異常検知手段、熱検知過電流異常検知手段、および高圧吐出温度異常検知手段で構成され、各異常検知手段を、異常状態からの復帰が早い順に直列に配置することを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかる冷凍装置にあっては、最後段の異常電気信号検出手段の直前の異常電気信号検出手段と、当該異常電気信号検出手段に対応する異常検知手段と、の間に、通常時ＣＬＯＳＥの手動のスイッチ手段（スイッチ２４に相当）を設け、前記直前の異常電気信号検出手段だけから異常が検出された場合、前記スイッチ手段を「ＣＬＯＳＥ→ＯＰＥＮ→ＣＬＯＳＥ」の順に操作することで異常状態がリセットされることを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかる冷凍装置にあっては、前記制御手段が前記ファン風量調整手段の動作を停止させた場合においても、ファンを全速運転で動作させる全速固定手段（全開固定部２６に相当）と、前記制御手段が前記圧縮機を停止させるように前記圧縮機運転／停止手段を制御した場合においても、前記圧縮機を動作させる圧縮機運転／停止スイッチ手段（圧力開閉部２７に相当）と、備え、異常発生に伴って前記制御手段が停止された場合においても、停止された機能を駆動し、応急運転を開始することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる冷凍装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる冷凍装置の構成を示す図である。図１（ａ）において、１は３相電源であり、２は圧縮機のモータであり、３は凝縮器能力制御用送風機のモータであり、４はモータ２を運転／停止する電磁接触器（駆動コイル）であり、４´は電磁接触器４の接点であり、５は圧縮機制御スイッチであり、１０は圧縮機であり、１１は凝縮器であり、１２は絞り部であり、１３は蒸発器であり、２０はＲ−Ｓ相間に挿入されたゼロクロス信号検出部であり、２１はＳ−Ｔ相に挿入された運転停止スイッチであり、２２ａは高圧圧力異常検知部であり、２２ｂは熱検知過電流異常検知部であり、２２ｃは高圧吐出温度異常検知部であり、２３ａは高圧圧力異常検出時の電源半波信号を検出する電源半波信号検出部であり、２３ｂは熱検知過電流異常検出時の電源半波信号を検出する電源半波信号検出部であり、２３ｃは高圧吐出温度異常検出時の電源半波信号を検出する電源半波信号検出部であり、２４はスイッチであり、２５はファン風量制御部であり、２６はファンを全速運転に固定する凝縮能力制御用の全開固定部であり、２７は圧力開閉部であり、２８は制御用のマイコンであり、２９は低圧圧力検出部である。
【００１６】
また、図１（ｂ）は、ゼロクロス信号検出部２０の概略回路構成を示す図であり、双方向のフォトカプラを用い、電源電圧の０Ｖ近傍で信号を出力する。たとえば、瞬時停電等電源電圧の低い状態が継続した期間は、出力信号の幅が長くなることで検知できる。また、図１（ｃ）は、電源半波信号検出部の概略回路構成を示す図であり、片方向のフォトカプラを用い、電源電圧の０Ｖ近傍を境に半周期毎に反転する信号を出力する。また、図１（ｄ）は、ファン風量制御部２５の概略回路構成を示す図であり、トライアックを用い、電源電圧をＯＮ／ＯＦＦする。
【００１７】
また、本実施の形態においては、「瞬時停電判定→異常状態（高圧圧力異常，熱検知過電流異常，高圧吐出温度異常）および運転停止スイッチ操作（運転停止スイッチ２１のＯＮ，ＯＦＦ）の判定」、の順に判定処理を行い、瞬時停電（瞬停）時には、以降の異常状態および運転停止スイッチの操作の判定を実施しない。
【００１８】
また、本実施の形態においては、運転停止スイッチ２１の２次側（制御回路外）に、冷凍装置の異常時に電気回路を開放する、高圧圧力異常検知部２２ａ、熱検知過電流異常検知部２２ｂ、高圧吐出温度異常検知部２２ｃ、を直列に配置し、各異常検知部の２次側かつ相間（制御回路内）に、各異常検出部に対応する電源半波信号検出部（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）を設けた。なお、ここでは、異常状態からの復帰が早い異常検知部から順に電源の近くに配置する。具体的にいうと、高圧圧力異常検知部２２ａ、熱検知過電流異常検知部２２ｂ、高圧吐出温度異常検知部２２ｃ、の順となる。
【００１９】
また、本実施の形態においては、電源半波信号検出部２３ｂに直列に、通常時閉（ＣＬＯＳＥ）の手動のスイッチ２４を設ける（制御回路外）。たとえば、電源半波信号検出部２３ｃの電源半波信号には異常が検出されず、かつ電源半波信号検出部２３ｂの電源半波信号には異常が検出された場合、マイコン２８では、「異常」と判断せず、「メンテナンス等のためにスイッチ２４がＯＰＥＮになっている」と判断する。この場合、スイッチ２４を再びＣＬＯＳＥすることで異常状態がリセットされ、運転可能状態になる。
【００２０】
また、本実施の形態においては、異常発生時に、ファン風量制御部２５の動作が停止した場合においても、ファンを停止することなく全速運転に固定する全開固定部２６を備えた。また、異常発生時に、制御回路が圧縮機制御スイッチ５をＯＰＥＮとした場合においても、圧縮機１０を停止することなく所定の圧力以上で電気的にＣＬＯＳＥする圧力開閉スイッチ２７を備えた。これにより、マイコン制御が停止された場合においても、停止された機能を駆動しての応急運転が可能となる。
【００２１】
ここで、上記本発明にかかる冷凍装置の制御アルゴリズムについて説明する。図２は、上記冷凍装置の制御アルゴリズムを示す図である。
【００２２】
まず、マイコン２８では、ゼロクロス信号検出部２０からのゼロクロス信号検知割込ＩＮＴ１のインターバルを測定し（ステップＳ１、図１（ｂ）参照）、そのインターバルが５０Ｈｚ相当か、６０Ｈｚ相当か、またはそれ以外か、を判定し、５０Ｈｚ相当の場合（ステップＳ２，５０）、電源周波数を５０Ｈｚに確定し（ステップＳ３）、６０Ｈｚ相当の場合（ステップＳ２，６０）、電源周波数を６０Ｈｚに確定し（ステップＳ４）、それ以外の場合には（ステップＳ２，ＮＯＴ）、ステップＳ１へ移行する。
【００２３】
電源周波数確定後、マイコン２８では、高圧圧力異常検出時の電源半波信号検出部２３からの電源半波信号検知割込ＩＮＴ２があるかどうかを判定し、ない場合（ステップＳ５，Ｎｏ）、「停止」状態と判定し（ステップＳ６）、ステップＳ５へ移行し、ある場合には（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、ＩＮＴ１とＩＮＴ２のインターバルを測定する（ステップＳ７）。
【００２４】
たとえば、上記測定結果を、予め設定された所定のインターバルと判断した場合（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、マイコン２８では、「正相」として、ＩＮＴ１の信号幅ｔ１を測定し（ステップＳ１０）、一方、所定のインターバルではないと判断した場合には（ステップＳ８，Ｎｏ）、「逆相」として、ステップＳ５へ移行する。
【００２５】
信号幅ｔ１を測定した結果、「ｔ１＞所定値（瞬停かどうかを判断するために予め設定した値）」が成立した場合（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、マイコン２８では、「瞬停」と判断し（ステップＳ１２）、ステップＳ２３へ移行する。なお、「瞬停」と判断した場合には、以降の異常判定を行わない。一方、「ｔ１＜＝所定値」が成立した場合ステップＳ１１，Ｎｏ）、マイコン２８では、電源半波信号検出部２３ａからＩＮＴ２ａが出力されていない期間ｔ２ａと、電源半波信号検出部２３ｂからＩＮＴ２ｂが出力されていない期間ｔ２ｂと、電源半波信号検出部２３ｃからＩＮＴ２ｃが出力されていない期間ｔ２ｃと、を測定する（ステップＳ１３）。
【００２６】
測定の結果、「所定値（２）≦ｔ２≦所定値（３）」が成立する場合（ステップＳ１４，Ｎｏ、ステップＳ１５，Ｎｏ）、マイコン２８では、この段階で、現在の状態が「異常」と判定し（ステップＳ１８）、圧縮機制御スイッチ５およびファン風量制御部２５をＯＦＦとする（ステップＳ２３）。また、「ｔ２＜所定値（２）」が成立した場合（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、マイコン２８では、現在の状態が異常かどうかを判断し、「異常」と判断した場合（ステップＳ１６，Ｙｅｓ）、圧縮機制御スイッチ５およびファン風量制御部２５をＯＦＦとする（ステップＳ２３）。また、「所定値（３）＜ｔ２」が成立した場合（ステップＳ１４，Ｎｏ、ステップＳ１５，Ｙｅｓ）、マイコン２８では、「停止」と判断し（ステップＳ２０）、圧縮機制御スイッチ５およびファン風量制御部２５をＯＦＦとする（ステップＳ２３）。
【００２７】
一方、ステップＳ１６の処理において、「異常」ではないと判断した場合（ステップＳ１６，Ｎｏ）、マイコン２８では、現在の状態を「運転」と判定し（ステップＳ１７）、「低圧値＞所定圧力」を満たしている場合（ステップＳ２１，Ｙｅｓ）、圧縮機制御スイッチ５およびファン風量制御部２５のＯＮ状態を保持し（ステップＳ２２）、「低圧値＞所定圧力」を満たしていない場合（ステップＳ２１，Ｎｏ）、圧縮機制御スイッチ５およびファン風量制御部２５をＯＦＦとする（ステップＳ２３）。
【００２８】
なお、制御回路の不良等で圧縮機制御スイッチ５およびファン風量制御部２５がＯＦＦとなった場合においても、冷凍装置では、全開固定部２６および圧力開閉部２７をＯＮとし、動作を停止させることなく、応急運転を開始することができる。また、上記所定値（２）および（３）は、確実に、異常を検出するために予め設定された値であり、上記所定圧力は、冷凍装置の運転能力を適正に保つための低圧値を判定するために予め設定された値である。
【００２９】
最後に、マイコン２８では、現在の状態が「異常」でかつスイッチ２４がＯＰＥＮかどうかを判断し、たとえば、「異常」かつスイッチ２４がＯＰＥＮの場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、現在の状態の「異常」を解除し、「停止」に変更する（ステップＳ２５）。一方、ステップＳ２４の処理において、上記以外の場合は（ステップＳ２４，Ｎｏ）、マイコン２８では、現在の状態を保持し、ステップＳ５へ移行する。
【００３０】
なお、図３は、異常判別表を示す図である。ここでは、前述したように、異常からの復帰が早い順に、高圧圧力異常検出部２２ａ、熱検知過電流異常検出部２２ｂ、高圧吐出温度異常検出部２２ｃ、を配置しているので、図示のように、異常復帰の履歴を追うことで、すべての異常を検出できる。たとえば、パターン１〜３のように、最初のステップで高圧圧力異常が検出された場合には、次ステップ以降で熱検知過電流異常および高圧吐出温度異常が検出される可能性があり、パターン４，５のように、最初のＳＴＥＰで熱検知過電流異常が検出された場合には、次ステップで圧吐出温度異常が検出される可能性があり、最初のＳＴＥＰで高圧吐出温度異常が検出された場合には、以降で他の異常は検出されない。
【００３１】
このように、本実施の形態においては、ゼロクロス信号検出部からの信号および電源半波検出部からの信号を用いて、電源周波数判定と、瞬時停電判定と、電源逆相状態判定と、異常状態および運転スイッチ操作の判定と、を実施し、さらに、応急運転を意識しない回路構成としたため、マイコンの機能を充分活用しつつ回路規模を小さく抑えることができる。
【００３２】
また、本実施の形態においては、「瞬時停電判定→異常状態および運転スイッチ操作の判定」、の順に判定処理を行い、瞬時停電（瞬停）時には、以降の異常状態および運転スイッチの操作の判定処理を実施しない構成としたため、運転モードの混乱がなく、異常誤検知等も未然に防止できる。
【００３３】
また、本実施の形態においては、制御回路内に、各異常検出部に対応する電源半波信号検出部（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）を設け、さらに、異常状態からの復帰が早い異常検知部から順に電源の近くに配置する構成としたため、判定処理を繰り返し実行することにより、すべての異常を確実に検出できる。
【００３４】
また、本実施の形態においては、最終段の直前の電源半波信号検出部に対して直列に、通常時閉（ＣＬＯＳＥ）の手動のスイッチ（制御回路外）を設ける構成としたため、たとえば、最終段の電源半波信号検出部の電源半波信号には異常が検出されず、かつ直前の電源半波信号検出部の電源半波信号には異常が検出された場合に、「異常」と判断せず、「メンテナンス等のためにスイッチがＯＰＥＮになっている」と判断することができるため、このスイッチを再びＣＬＯＳＥすることで、電源を遮断することなく異常停止状態を正常状態に復旧させることができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、ファンを停止することなく全速運転に固定する全開固定部と、圧縮機を停止することなく所定の圧力以上で電気的にＣＬＯＳＥする圧力開閉スイッチを備える構成としたため、制御回路の不良等の発生時に、マイコン制御が停止された場合においても、停止された機能を駆動しての応急運転が可能となる。また、応急運転時においても、機能を最小限に絞ることで冗長回路を極力少なくする構成としたため、さらなる小型化を実現できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、ゼロクロス信号検出手段からの信号および異常電気信号検出手段からの信号を用いて、電源周波数判定と、瞬時停電判定と、電源逆相状態判定と、異常状態および運転スイッチ操作の判定と、を実施し、さらに、応急運転を意識しない回路構成としたため、マイコンの機能を充分活用しつつ回路規模を小さく抑えることができる、という効果を奏する。
【００３７】
つぎの発明によれば、「瞬時停電判定→異常状態および運転スイッチ操作の判定」、の順に判定処理を行い、瞬時停電（瞬停）時には、以降の異常状態および運転スイッチの操作の判定処理を実施しない構成としたため、運転モードの混乱がなく、異常誤検知等も未然に防止できる、という効果を奏する。
【００３８】
つぎの発明によれば、各異常検出手段に対応する異常電気信号検出手段を設け、さらに、異常状態からの復帰が早い異常検知手段から順に電源の近くに配置する構成としたため、判定処理を繰り返し実行することにより、すべての異常を確実に検出できる、という効果を奏する。
【００３９】
つぎの発明によれば、最終段の直前の異常電気信号検出手段に対して直列に、通常時ＣＬＯＳＥの手動のスイッチ手段を設ける構成とした。これにより、たとえば、最終段の異常電気信号検出手段では異常が検出されず、かつ直前の異常電気信号検出手段では異常が検出された場合に、「異常」と判断せず、「メンテナンス等のためにスイッチ手段がＯＰＥＮになっている」と判断することができるため、このスイッチ手段を再びＣＬＯＳＥすることで、電源を遮断することなく異常停止状態を正常状態に復旧させることができる、という効果を奏する。
【００４０】
つぎの発明によれば、全速固定手段と圧縮機運転／停止スイッチ手段を備える構成としたため、制御回路の不良等の発生時に、マイコン制御が停止された場合においても、停止された機能を駆動しての応急運転が可能となる、という効果を奏する。また、応急運転時においても、機能を最小限に絞ることで冗長回路を極力少なくする構成としたため、さらなる小型化を実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる冷凍装置の構成を示す図である。
【図２】  冷凍装置の制御アルゴリズムを示す図である。
【図３】  異常判別表を示す図である。
【図４】  従来の冷凍装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ３相電源、２，３  モータ、４  電磁接触器（駆動コイル）、５  圧縮機制御スイッチ、１０  圧縮機、１１  凝縮器、１２  絞り部、１３  蒸発器、２０  ゼロクロス信号検出部、２１  運転停止スイッチ、２２ａ  高圧圧力異常検知部、２２ｂ  熱検知過電流異常検知部、２２ｃ  高圧吐出温度異常検知部、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  電源半波信号検出部、２４  スイッチ、２５  ファン風量制御部、２６  全開固定部、２７  圧力開閉部、２８  マイコン、２９  低圧圧力検出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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