(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、インバータ制御される圧縮機，凝縮器，膨張弁及び熱交換器を接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルを用いた冷却装置における前記圧縮機を保護する冷却装置の圧縮機保護方法において、予め、前記圧縮機の運転中における前記凝縮器から吐出する冷媒の温度（凝縮冷媒温度）に対する一又は二以上の異なる温度判定値及び各温度判定値に対応する凝縮冷媒温度の上昇率に対する上昇率判定値を前記各温度判定値毎に異ならせて設定するとともに、前記各温度判定値に対応して判定時における運転時間に対する時間判定範囲を設定し、前記圧縮機の運転中に、前記凝縮冷媒温度を検出するとともに、この凝縮冷媒温度が前記各温度判定値になったなら、所定のサンプリング間隔により順次検出した凝縮冷媒温度における現在の検出値とこの検出値の直前における複数の検出値の平均値を用いて前記凝縮冷媒温度の上昇率を求め、この上昇率が前記温度判定値に対応する上昇率判定値以上であること、及びこのときの運転時間が前記温度判定値に対応する時間判定範囲を満たすこと、を条件に、前記圧縮機の運転を停止させることを特徴とする冷却装置の圧縮機保護方法。
【請求項２】
前記各温度判定値よりも大きい最高温度判定値を設定し、凝縮冷媒温度が前記最高温度判定値になったなら前記圧縮機の運転を停止させることを特徴とする請求項１記載の冷却装置の圧縮機保護方法。
【請求項３】
予め前記圧縮機に備える電動モータを駆動制御するインバータユニットの電源回路からインバータ回路に流入するインバータ入力電流に対する電流判定値を設定し、前記圧縮機の運転中に、前記インバータ入力電流を検出し、このインバータ入力電流が前記電流判定値以上になったなら前記圧縮機の運転を停止させることを特徴とする請求項１記載の冷却装置の圧縮機保護方法。
【請求項４】
前記電流判定値は、電源周波数及び圧縮機の回転数により求めることを特徴とする請求項３記載の冷却装置の圧縮機保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを用いた冷却装置における圧縮機を制御する冷却装置の圧縮機保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レーザ加工機では、ワークの材質，板厚，加工速度及び加工面粗度等によってレーザ側の負荷が大きく変動する。したがって、レーザ加工機に冷却液を供給（循環）する冷却装置では、このような負荷変動に対しても十分に追従できる冷却性能が要求されるとともに、特に、加工精度に大きく影響するミラー等の光学部品に対する熱的安定性を確保し、加工品質の低下を回避する上からも、温度変動の少ない高度で精密な冷却精度が要求される。
【０００３】
従来、このような用途に使用される冷却装置としては、特許文献１に開示される冷却装置が知られている。この冷却装置は、レーザ加工機等の被冷却物から戻された冷却液を貯留する冷却液タンクと、この冷却液タンクの供給口から流出する冷却液を送出する送液ポンプと、この送液ポンプから吐出する冷却液を熱交換により冷却して被冷却物に供給する冷却器（熱交換器）を備えるとともに、冷却器から流出した冷却液の温度を温度センサにより検出し、検出した温度に基づいて冷却器の冷却温度を制御する制御系、より具体的には、温度センサにより検出した温度に基づいて、冷却器に冷媒を循環させる冷凍サイクルにおける圧縮機の回転周波数（回転数）をインバータ制御する制御機能を有する制御系を備えて構成したものである。
【特許文献１】特開２００３−３２９３５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来の冷却装置、特にその圧縮機保護方法においては、次のような解決すべき課題が存在した。
【０００５】
第一に、冷却装置の運転中に、設定された周囲温度条件よりも更に周囲温度が高くなるなどにより凝縮器の放熱効率が低下した場合、通常、圧縮機の運転可能最高回転数が制限されていても、圧縮機の運転を停止してその保護（安全）を図っている。この場合、冷媒圧力の上限を検出する高圧圧力スイッチを設けることにより圧縮機の運転を停止させているが、高価な高圧圧力スイッチが必要になるため、これに伴うコストアップ、更にはその取付に伴う製造工数や設置スペースの確保が強いられる。
【０００６】
第二に、高圧圧力スイッチは、圧縮機を保護する観点からはいわば最終的に用いる保護手段であり、通常、高圧圧力スイッチがＯＮするまでは、圧縮機を過負荷状態にしないための制御が行われる。しかし、高圧圧力スイッチ或いは処理系の故障や応答遅れ等により圧縮機が過負荷状態であるにも拘わらず圧縮機の運転が停止しない可能性もあり、圧縮機を保護する観点からは必ずしも十分な保護環境にあるとは言えない。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した冷却装置の圧縮機保護方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷却装置の圧縮機保護方法は、上述した課題を解決するため、少なくとも、インバータ制御される圧縮機２，凝縮器３，膨張弁４及び熱交換器５を接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルＣｃを用いた冷却装置１における圧縮機２を保護するに際し、予め、圧縮機２の運転中における凝縮器３から吐出する冷媒の温度（凝縮冷媒温度Ｔｃ）に対する一又は二以上の異なる温度判定値Ｔｊ１，Ｔｊ２及び各温度判定値Ｔｊ１…に対応する凝縮冷媒温度Ｔｃの上昇率ΔＴｃに対する上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂを各温度判定値Ｔｊ１…毎に異ならせて設定するとともに、各温度判定値Ｔｊ１…に対応して判定時における運転時間ｔに対する時間判定範囲Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を設定し、圧縮機２の運転中に、凝縮冷媒温度Ｔｃを検出するとともに、この凝縮冷媒温度Ｔｃが各温度判定値Ｔｊ１…になったなら、所定のサンプリング間隔Δｔｘにより順次検出した凝縮冷媒温度Ｔｃにおける現在の検出値（Ｔｃ）とこの検出値（Ｔｃ）の直前における複数の検出値（Ｔｃ…）の平均値Ｔｃａを用いて凝縮冷媒温度Ｔｃの上昇率ΔＴｃを求め、この上昇率ΔＴｃが温度判定値Ｔｊ１…に対応する上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ…以上であること、及びこのときの運転時間ｔが温度判定値Ｔｊ１…に対応する時間判定範囲Ｚ１…を満たすこと、を条件に、圧縮機２の運転を停止させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この場合、発明の好適な態様により、各温度判定値Ｔｊ１…よりも大きい最高温度判定値Ｔｊｕを設定し、凝縮冷媒温度Ｔｃが最高温度判定値Ｔｊｕになったなら圧縮機２の運転を停止させることができる。他方、予め圧縮機２に備える電動モータ７を駆動制御するインバータユニット８の電源回路８ｓからインバータ回路８ｉに流入するインバータ入力電流Ｉｉに対する電流判定値Ｉｉｓを設定し、圧縮機２の運転中に、インバータ入力電流Ｉｉを検出し、このインバータ入力電流Ｉｉが電流判定値Ｉｉｓ以上になったなら圧縮機２の運転を停止させることができる。なお、この電流判定値Ｉｉｓは、電源周波数ｆｐ及び圧縮機２の回転数Ｒにより求めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
このような手法による本発明に係る冷却装置１の圧縮機保護方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１１】
（１）  冷媒圧力の上限を検出して圧縮機２を保護する高価な高圧圧力スイッチが不要になる。この結果、コストダウン、更にはその取付に伴う製造工数や設置スペースの削減を図ることができる。
【００１２】
（２）  上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ…は、各温度判定値Ｔｊ１…毎に異ならせたため、各温度判定値Ｔｊ１…と上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ…を組合わせた、より緻密で的確な判定を行うことができる。
【００１３】
（３）  凝縮冷媒温度Ｔｃが各温度判定値Ｔｊ１…になったなら、このときの運転時間ｔが温度判定値Ｔｊ１…に対応する時間判定範囲Ｚ１…を満たすことを条件に、圧縮機２の運転を停止させるようにしたため、各温度判定値Ｔｊ１…と時間判定範囲Ｚ１…を組合わせた、より緻密で的確な判定を行うことができる。
【００１４】
（４）  好適な態様により、インバータ回路８ｉに流入するインバータ入力電流Ｉｉが電流判定値Ｉｉｓ以上になったなら圧縮機２の運転を停止させるようにすれば、例えば、凝縮器ファンの故障等による冷媒圧力の急上昇（異常上昇）により凝縮冷媒温度Ｔｃやその上昇率ΔＴｃに遅れを生じ、運転を停止させる本来の冷媒圧力よりも高くなったとしても、冷媒圧力が異常上昇したことに伴うインバータ入力電流Ｉｉの増加を検出して速やかに運転を停止させることができ、圧縮機２に対する十分な保護環境を構築できる。
【００１５】
（５）  好適な態様により、電流判定値Ｉｉｓを、電源周波数ｆｐ及び圧縮機２の回転数Ｒにより求めるようにすれば、電源周波数ｆｐと圧縮機２の回転数Ｒを組合わせた、より緻密で的確な電流判定値Ｉｉｓを設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
まず、本実施形態に係る圧縮機保護方法を実施できる冷却装置１の構成について、図３及び図４を参照して説明する。
【００１８】
図３は、冷却装置１の全体構成を示す。冷却装置１は、熱交換器（冷却器）５を備え、この熱交換器５の一次側５ｆに冷凍サイクルＣｃを接続するとともに、熱交換器５の二次側５ｓに冷却液回路Ｃｍを接続する。
【００１９】
図４に冷却液回路Ｃｍの具体例を示す。冷却液回路Ｃｍは、冷却液（冷却水，冷却溶液等）Ｗを貯留する冷却液タンク１１を備え、この冷却液タンク１１は、冷却液供給ライン１２ｓ及び冷却液戻りライン１２ｒを介してレーザ加工機等の被冷却物Ｈ（図３）に接続する。そして、冷却液供給ライン１２ｓの中途には、冷却液タンク１１に貯留する冷却液Ｗを被冷却物Ｈに供給するための送液ポンプ１３を接続するとともに、この送液ポンプ１３に対して熱交換器５の二次側５ｓを直列に接続する。なお、冷却液タンク１１は、上端開口を覆うタンクカバー１１ｃを備える。また、冷却液供給ライン１２ｓには、冷却液Ｗの圧力を検出する液圧計１５及び冷却液Ｗの温度（液温）Ｔｗを検出する液温センサ１６を付設するとともに、冷却液タンク１１には、給液口１７，ドレンライン１８，フロートスイッチ１９，液面計２０，ストレーナ２１等をそれぞれ付設する。
【００２０】
一方、冷凍サイクルＣｃは、主要機能部として、圧縮機２，凝縮器３，膨張弁（電子膨張弁）４を備えており、この電子膨張弁４の冷媒流出側を熱交換器５の一次側５ｆの一端口（冷媒流入口）に接続するとともに、熱交換器５の一次側５ｆの他端口（冷媒流出口）は冷媒ストレーナ３１を介して圧縮機２の冷媒流入側に接続する。これにより、矢印Ｆｃ方向に冷媒が循環する冷凍サイクルＣｃ（冷媒回路）が構成される。このような冷凍サイクルＣｃの基本的な機能は公知の冷凍サイクルと同じである。また、冷凍サイクルＣｃには、圧縮機２から吐出する冷媒の温度、即ち、吐出冷媒温度Ｔｏを検出する吐出冷媒温度センサ３３，凝縮器３から吐出する冷媒の温度、即ち、凝縮冷媒温度Ｔｃを検出する凝縮冷媒温度センサ３４，冷却器５の入口側の冷媒温度を検出する冷却器入口温度センサ３５等の各種センサ類を付設するとともに、凝縮器３には、この凝縮器３を空冷する凝縮器ファン３６を付設する。矢印Ｆｆが凝縮器ファン３６による送風方向を示している。さらに、圧縮機２の駆動には電動モータ７を使用し、この電動モータ７はインバータユニット７に接続する。例示の電動モータ７は、１２０°通電方式により作動するセンサレスブラシレスＤＣモータであり、スター結線された三つの巻線（界磁コイル）を備えている。インバータユニット８は、インバータ回路８ｉ及び直流電源回路８ｓを備え、インバータ回路８ｉの出力部を電動モータ７に接続するとともに、直流電源回路８ｓの交流入力部は三相交流電源に接続する。
【００２１】
そして、各センサ３３，３４，３５，凝縮器ファン３６，インバータ回路８ｉ、さらに、電子膨張弁４及び液温センサ１６は、それぞれ制御部（コントローラ）５１に接続する。制御部５１は、制御系の主要部を構成し、冷凍サイクルＣｃを含む冷却装置１の全体の制御を司る機能を有する。また、インバータ回路８ｉには、当該インバータ回路８ｉに備える放熱器の温度、即ち、インバータ放熱器温度Ｔｉを検出する放熱器温度センサ４３を付設するとともに、インバータ回路８ｉと直流電源回路８ｓ間には、直流電源回路８ｓからインバータ回路８ｉに流入するインバータ入力電流Ｉｉの大きさを検出する電流検出器４４を付設し、放熱器温度センサ４３及び電流検出器４４も制御部５１に接続する。制御部５１は、操作パネル等を用いた操作部及び液晶表示パネル等を用いた表示部が付属するとともに、ＣＰＵ及びメモリ等を内蔵したコンピュータ機能を備え、予め格納した制御プログラムにより各種処理及び制御（シーケンス制御）を実行する。
【００２２】
次に、冷却装置１の動作を含む本実施形態に係る圧縮機保護方法について、各図を参照して説明する。
【００２３】
まず、冷却装置１の基本的な動作について説明する。今、冷却装置１は、通常の運転により正常動作が行われているものとする。この場合、冷却液回路Ｃｍでは、送液ポンプ１３の作動により、冷却液タンク１１に貯留する冷却液Ｗが、冷却液供給ライン１２ｓを介して被冷却物Ｈに供給されるとともに、被冷却物Ｈを熱交換により冷却した冷却液Ｗは、冷却液戻りライン１２ｒを介して冷却液タンク１１に戻される。この際、冷却液供給ライン１２ｓを流れる冷却液Ｗは、冷却器（熱交換器）５により冷却される。即ち、冷却器５に流入した冷却液Ｗは、冷凍サイクルＣｃにおける冷却された冷媒との熱交換により冷却される。冷凍サイクルＣｃでは、圧縮機２の運転により冷媒が矢印Ｆｃ方向に循環し、冷凍サイクルＣｃによる冷媒冷却が行われる。なお、図４中、矢印Ｆｗ…は冷却液Ｗが流れる方向を示す。
【００２４】
そして、被冷却物Ｈに供給される冷却液Ｗの液温Ｔｗは、液温センサ１６により検出され、制御部５１に付与される。これにより、制御部５１はインバータ回路８ｉに制御指令を付与し、電動モータ７の回転数（回転速度）を可変することにより、液温Ｔｗが設定した目標温度となるようにフィートバック制御する。この際、インバータ回路８ｉの入力部には、直流電源回路８ｓから直流電圧が付与され、インバータ回路８ｉは、内部のスイッチング素子により直流電圧をスイッチングする公知のインバータ制御を行う。
【００２５】
次に、本実施形態に係る冷却装置の圧縮機保護方法について、図１〜図８を参照して説明する。
【００２６】
最初に、圧縮機２の制御上の保護、即ち、圧縮機２の回転数を制限する運転可能最高回転数Ｒｍａｘを設定するための制御方法について図６を参照して説明する。
【００２７】
まず、不図示の運転スイッチのＯＮにより圧縮機２の運転が開始するとともに、凝縮冷媒温度センサ３４から検出される凝縮冷媒温度Ｔｃが制御部５１に取込まれる。この際、凝縮冷媒温度Ｔｃに係わるデータは、図５に示すように、所定のサンプリング周期Δｔｘ〔ｓ〕（例示は、１〔ｓ〕）により取込まれ、運転開始から初期始動モードによる処理（制御）が行われる。初期始動モードでは、予め、凝縮冷媒温度Ｔｃに対する始動時温度監視値Ｔｃｃ、二つの異なる監視時間Δｔａ，Δｔｂ、及び運転可能最高回転数Ｒｍａｘを段階的に増加させる回転数Ｒｓ，Ｒａ，Ｒｂをそれぞれ設定する。例示の場合、始動時温度監視値Ｔｃｃは５２〔℃〕、監視時間Δｔａは１２０〔ｓ〕、監視時間Δｔｂは２７０〔ｓ〕、回転数（初期回転数）Ｒｓは１８００〔ｒｐｍ〕、回転数（第一回転数）Ｒａは２７００〔ｒｐｍ〕、回転数（最高回転数）Ｒｂは３０００〔ｒｐｍ〕である。
【００２８】
初期始動モードでは、運転開始により、制御部５１は圧縮機２に対する運転可能最高回転数Ｒｍａｘを初期回転数Ｒｓに設定する。図６中、運転開始時点をｔｓで示す。また、制御部５１は運転開始から監視時間Δｔａを計時し、監視時間Δｔａを経過したなら、凝縮冷媒温度Ｔｃが始動時温度監視値Ｔｃｃ以下である否か、即ち、Ｔｃ≦Ｔｃｃの条件を満たすか否かを判断する。そして、Ｔｃ≦Ｔｃｃの条件を満たしていれば、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを初期回転数Ｒｓから第一回転数Ｒａに増加させる制御を行う。しかし、監視時間Δｔａが経過しても、Ｔｃ≦Ｔｃｃの条件を満たしていなければ、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを初期回転数Ｒｓのまま維持する。Ｔｃ≦Ｔｃｃの条件を満たすか否かの判断は、以後、継続して行い、Ｔｃ≦Ｔｃｃの条件を満たした時点で第一回転数Ｒａに増加させる処理を行う。この監視時間Δｔａに基づく制御が第１ステップとなる。
【００２９】
さらに、制御部５１が計時を継続し、運転開始時点ｔｓから監視時間Δｔｂが経過したなら、第一回転数Ｒａが設定されているか否かを判断する。この際、第一回転数Ｒａが設定されていれば、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを第一回転数Ｒａから更に最高回転数Ｒｂに増加させる制御を行う。しかし、監視時間Δｔｂが経過した時点でも初期回転数Ｒｓのままであれば、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを初期回転数Ｒｓのまま維持する。監視時間Δｔａの経過後における監視時間Δｔｂに基づく制御が第２ステップとなる。図６中、実線で示す運転可能最高回転数Ｒｍａｘに係わる変化データＱｐが、凝縮冷媒温度Ｔｃが始動時温度監視値Ｔｃｃ以下の場合を示すとともに、仮想線で示す運転可能最高回転数Ｒｍａｘに係わる変化データＱｏが、凝縮冷媒温度Ｔｃが始動時温度監視値Ｔｃｃを越えている場合を示す。また、図６中、監視時間Δｔａの経過時点をｔｃ１で示すとともに、監視時間Δｔｂの経過時点をｔｃ２で示す。
【００３０】
ところで、このような初期始動モードによる制御を行う理由は次のとおりである。即ち、通常、圧縮機２を始動する際には、始動時における圧縮機２に対する潤滑オイルの供給を確保し、潤滑オイルが冷媒に混入するのを防止するため、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを初期回転数Ｒｓから段階的に増加させることにより実際の回転数を制限している。しかし、本実施形態による圧縮機保護方法では、基本的に凝縮冷媒温度Ｔｃに基づいて運転可能最高回転数Ｒｍａｘを設定するため、周囲温度が高く、凝縮冷媒温度Ｔｃが急上昇したような場合、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを過度に下げてしまう不具合を生じる。そこで、初期始動モードによる制御を行うことにより冷却能力の低下を防止している。なお、初期始動モードは第１ステップ及び第２ステップを経て終了する。よって、このような初期始動モードによる制御を行うことにより、始動時における圧縮機２に対する潤滑オイルの供給を確保し、潤滑オイルが冷媒に混入するのを防止できることに加え、周囲温度が高い環境下であっても、凝縮冷媒温度Ｔｃが急上昇し、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを過度に下げることにより冷却能力を低下させてしまう不具合を回避できる。
【００３１】
他方、初期始動モードの第１ステップが終了したなら、初期始動モードと並行して通常運転モードにより凝縮冷媒温度Ｔｃに基づく圧縮機２に対する制御が行われる。通常運転モードでは、予め、二つの異なる上限側温度監視値Ｔｕ１，Ｔｕ２、一つの下限側温度監視値Ｔｄ１、吐出冷媒温度Ｔｏに対する温度設定値Ｔｏｓ、インバータ放熱器温度Ｔｉに対する温度設定値Ｔｉｓ、圧縮機２に対する運転可能最高回転数Ｒｍａｘを段階的に減少させるための単位回転数Ｒｕｃ、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを段階的に増加させるための単位回転数Ｒｄｃをそれぞれ設定する。例示の場合、上限側温度監視値Ｔｕ１は５２〔℃〕、上限側温度監視値Ｔｕ２は５３〔℃〕、下限側温度監視値Ｔｄ１は５０〔℃〕、温度設定値Ｔｏｓは９５〔℃〕、温度設定値Ｔｉｓは８０〔℃〕、単位回転数Ｒｕｃは２４０〔ｒｐｍ〕、単位回転数Ｒｄｃは９０〔ｒｐｍ〕である。
【００３２】
通常運転モードでは、制御部５１は圧縮機２に対する運転可能最高回転数Ｒｍａｘを凝縮冷媒温度Ｔｃに基づき段階的に可変設定する。この際、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを減少又は増加させる制御は、前回行った減少又は増加させる制御（処理）から所定のインターバル時間Δｔｉ（例示は、６０〔ｓ〕）が経過していることを条件に行う。これにより、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを減少させる次の制御を安定に行うことができる。
【００３３】
まず、凝縮冷媒温度Ｔｃが下限側温度監視値Ｔｄ１以下まで低下した場合、即ち、Ｔｃ≦Ｔｄ１の条件を満たす場合を想定する。この場合、この条件に加え、制御部５１は、吐出冷媒温度センサ３３から得る吐出冷媒温度Ｔｏが温度設定値Ｔｏｓ以下（Ｔｏ≦Ｔｏｓ）であること，放熱器温度センサ４３から得るインバータ放熱器温度Ｔｉが温度設定値Ｔｉｓ以下（Ｔｉ≦Ｔｉｓ）であること，及び圧縮機２の回路数が運転可能最高回転数Ｒｍａｘになっていることの全てを満たすことを条件に、現在の運転可能最高回転数Ｒｍａｘを単位回転数Ｒｄｃだけ増加させる制御（処理）を行う。図６中、ｔｃ４が、Ｔｃ≦Ｔｄ１の条件を満たした時点を示す。このように、運転可能最高回転数Ｒｍａｘを増加させる制御として、少なくとも、下限側温度監視値Ｔｄ１になったこと，吐出冷媒温度Ｔｏが温度設定値Ｔｏｓ以下であること及びインバータ放熱器温度Ｔｉが温度設定値Ｔｉｓ以下であることを条件に行う制御を含ませれば、下限側温度監視値Ｔｄ１のみで判断する場合に比べて、より確実で信頼性の高い制御を行うことができる。
【００３４】
一方、凝縮冷媒温度Ｔｃが上限側温度監視値Ｔｕ１以上の場合、即ち、Ｔｃ≧Ｔｕ１の条件を満たす場合を想定する。この場合、この条件に加え、制御部５１は、凝縮冷媒温度Ｔｃの上昇率ΔＴｃが上昇率監視値Ｄｕ以上（ΔＴｃ≧Ｄｕ）であることの双方を満たすことを条件に、現在の運転可能最高回転数Ｒｍａｘを単位回転数Ｒｕｃだけ減少させる制御を行う。上昇率ΔＴｃは、図５に示すように、現在の凝縮冷媒温度Ｔｃが、例えば、サンプリング時点ｔ７の凝縮冷媒温度Ｔｃの場合、直前５回のサンプリング時点ｔ２〜ｔ６における凝縮冷媒温度Ｔｃ…の平均値Ｔｃａとの偏差を用いる。上限側温度監視値Ｔｕ１は、正規の上限側温度監視値Ｔｕ２よりも低い温度に設定するが、上昇率ΔＴｃが大きければ、正規の上限側温度監視値Ｔｕ２に達する可能性が高いと判断できることから、上限側温度監視値Ｔｕ１と上昇率監視値Ｄｕを併用した制御を行う。このような制御により、正規の上限側温度監視値Ｔｕ２になる手前の時点でも単位回転数Ｒｕｃだけ減少させることができるため、より確実で信頼性の高い制御を行うことができる。
【００３５】
また、凝縮冷媒温度Ｔｃが上限側温度監視値Ｔｕ２以上の場合、即ち、Ｔｕ２＜Ｔｃの条件を満たす場合を想定する。この場合も、現在の運転可能最高回転数Ｒｍａｘを単位回転数Ｒｕｃだけ減少させる制御（処理）を行う。上限側温度監視値Ｔｕ２は、凝縮冷媒温度Ｔｃのみで判断する、いわば正規の上限側温度監視値となる。図６中、ｔｃ３が、Ｔｃ≧Ｔｕ１の条件及びΔＴｃ≧Ｄｕの条件、又はＴｕ２＜Ｔｃの条件を満たした時点を示す。よって、このような通常運転モードを行うことにより、圧縮機２のオーバーロードを回避できる的確（最適）な運転可能最高回転数Ｒｍａｘを設定することができ、もって、圧縮機２の動作効率向上及び耐久性向上に寄与できる。また、周囲温度の高い環境下であっても冷媒圧力に対する制限（制御）を的確に行うことができるため、上限高圧による高圧圧力スイッチのＯＮを可及的に回避できる。この結果、冷却温度に対する高い制御精度を維持できるとともに、周囲温度が高い環境下での安定した動作を確保できる。
【００３６】
他方、このような圧縮機２の回転数に対する制限を行っても、より大きな過負荷が発生した場合には対応できないため、本実施形態に係る圧縮機保護方法により圧縮機２（電動モータ７）を停止させる制御を行う。
【００３７】
次に、圧縮機２を停止させる圧縮機保護方法の処理手順について図１に示すフローチャート及び図７を参照して説明する。
【００３８】
まず、予め、停止条件である各種判定値を設定する。即ち、圧縮機２の運転中における凝縮冷媒温度Ｔｃに対する二つの異なる温度判定値Ｔｊ１，Ｔｊ２、この二つの温度判定値Ｔｊ１，Ｔｊ２よりも大きい最高温度判定値Ｔｊｕ、各温度判定値Ｔｊ１，Ｔｊ２に対応する凝縮冷媒温度Ｔｃの上昇率ΔＴｃに対する上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ、各温度判定値Ｔｊ１…に対応して判定時における運転時間ｔに対する時間判定範囲Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３をそれぞれ設定する。例示の場合、温度判定値Ｔｊ１は４０〔℃〕、温度判定値Ｔｊ２は５０〔℃〕、最高温度判定値Ｔｊｕは５８〔℃〕、上昇率判定値Ｄ１は２．０〔℃／Δｔｘ〕、上昇率判定値Ｄ２ａは１．５〔℃／Δｔｘ〕、上昇率判定値Ｄ２ｂは１．０〔℃／Δｔｘ〕、時間判定範囲Ｚ１は１０〔ｓ〕以上、時間判定範囲Ｚ２は１０〔ｓ〕以上６０〔ｓ〕未満、時間判定範囲Ｚ３は６０〔ｓ〕以上である。
【００３９】
図７において、斜線を付した範囲Ａｋが停止条件に該当する範囲である。今、運転中において、凝縮冷媒温度Ｔｃが最高温度判定値Ｔｊｕ以上、即ち、Ｔｃ＞Ｔｊｕの条件を満たす場合を想定する（ステップＳ１，Ｓ３）。この場合、制御部５１は運転時間ｔが時間判定範囲Ｚ１を満たすこと（ステップＳ２）を条件として直ちに圧縮機２の運転を停止する制御を行う（ステップＳ４）。一方、凝縮冷媒温度ＴｃがＴｊ１以上、即ち、Ｔｃ＞Ｔｊ１である場合を想定する（ステップＳ５）。この場合、制御部５１は運転時間ｔが時間判定範囲Ｚ１を満たすこと（ステップＳ２）及び凝縮冷媒温度Ｔｃの上昇率ΔＴｃが上昇率判定値Ｄ１以上（ΔＴｃ≧Ｄ１）であること（ステップＳ６）を条件として直ちに圧縮機２の運転を停止する制御を行う（ステップＳ４）。
【００４０】
また、運転時間ｔが時間判定範囲Ｚ２を満たす場合（ステップＳ７）であって、凝縮冷媒温度ＴｃがＴｊ２以上、即ち、Ｔｃ＞Ｔｊ２である場合（ステップＳ８）には、制御部５１は凝縮冷媒温度Ｔｃの上昇率ΔＴｃが上昇率判定値Ｄ２ａ以上（ΔＴｃ≧Ｄ２ａ）であること（ステップＳ９）を条件として直ちに圧縮機２の運転を停止する制御を行う（ステップＳ４）。さらに、運転時間ｔが時間判定範囲Ｚ３を満たす場合（ステップＳ７）であって、凝縮冷媒温度ＴｃがＴｊ２以上、即ち、Ｔｃ＞Ｔｊ２である場合（ステップＳ１０）には、制御部５１は凝縮冷媒温度Ｔｃの上昇率ΔＴｃが上昇率判定値Ｄ２ｂ以上（ΔＴｃ≧Ｄ２ｂ）であること（ステップＳ１１）を条件として直ちに圧縮機２の運転を停止する制御を行う（ステップＳ４）。
【００４１】
このように、本実施形態に係る圧縮機保護方法によれば、圧縮機２の運転中に、凝縮冷媒温度Ｔｃを検出するとともに、この凝縮冷媒温度Ｔｃが各温度判定値Ｔｊ１…になったなら凝縮冷媒温度Ｔｃの上昇率ΔＴｃを求め、この上昇率ΔＴｃが温度判定値Ｔｊ１…に対応する上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ…以上であることを条件に、圧縮機２の運転を停止させるようにしたため、冷媒圧力の上限を検出して圧縮機２を保護する高価な高圧圧力スイッチが不要になる。この結果、コストダウン、更にはその取付に伴う製造工数や設置スペースの削減を図ることができる。しかも、上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂを、各温度判定値Ｔｊ１，Ｔｊ２毎に異ならせたため、各温度判定値Ｔｊ１…と上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ…を組合わせた、より緻密で的確な判定を行うことができるとともに、凝縮冷媒温度Ｔｃが各温度判定値Ｔｊ１…になったなら、このときの運転時間ｔが温度判定値Ｔｊ１…に対応する時間判定範囲Ｚ１…を満たすことを条件に、圧縮機２の運転を停止させるようにしたため、各温度判定値Ｔｊ１…と時間判定範囲Ｚ１…を組合わせた、より緻密で的確な判定を行うことができる。
【００４２】
ところで、このような凝縮冷媒温度Ｔｃを検出して圧縮機２を停止させる制御を行っても、凝縮器ファンの故障等により冷媒圧力が急上昇（異常上昇）した場合には、凝縮冷媒温度Ｔｃやその上昇率ΔＴｃに遅れを生じるため、運転を停止させる本来の冷媒圧力よりも高くなってしまうことがある。そこで、本実施形態では、冷媒圧力が異常上昇したことに伴うインバータ入力電流Ｉｉの増加を検出することにより、圧縮機２を停止させる制御を行っている。
【００４３】
次に、インバータ入力電流Ｉｉを利用して圧縮機２を停止させる圧縮機保護方法の処理手順について図２に示すフローチャート及び図８を参照して説明する。
【００４４】
予め、圧縮機２に備える電動モータ７を駆動制御するインバータユニット８の電源回路８ｓからインバータ回路８ｉに流入するインバータ入力電流Ｉｉに対する電流判定値Ｉｉｓを設定する。この電流判定値Ｉｉｓは、直流電源回路８ｓの交流入力部に入力する三相交流電源の電源周波数ｆｐ及び圧縮機２の回転数Ｒにより求める。一例として、電源周波数ｆｐが５０〔Ｈｚ〕の電流判定値Ｉｉｓａは、Ｉｉｓａ＝０．１２・Ｒ／１００＋２．４の演算式により、また、電源周波数ｆｐが６０〔Ｈｚ〕の電流判定値Ｉｉｓｂは、Ｉｉｓｂ＝０．１５・Ｒ／１００＋２．７の演算式により、それぞれ求めることができる。図８に、電流判定値Ｉｉｓａ及び電流判定値Ｉｉｓｂに係わるデータを示す。
【００４５】
一方、圧縮機２の運転中、制御部５１は運転時間ｔが時間判定範囲Ｚ１を満たすこと（ステップＳ２１，Ｓ２２）を条件として、次の処理（制御）を行う。まず、制御部５１は、運転中における圧縮機２の回転数Ｒから、対応する電流判定値Ｉｉｓを求める（ステップＳ２３）。この場合、電流判定値Ｉｉｓは、その都度、上述した演算式により演算してもよいし、予め求めたデータベース（データテーブル）を設定し、回転数Ｒに対応した電流判定値Ｉｉｓを読出してもよい。また、電流検出器４４から検出したインバータ回路８ｉに流入するインバータ入力電流Ｉｉ（検出値）を取込み、取込んだインバータ入力電流Ｉｉと電流判定値Ｉｉｓを比較する（ステップＳ２４，Ｓ２５）。そして、この際、インバータ入力電流Ｉｉが電流判定値Ｉｉｓ以上、即ち、Ｉｉ≧Ｉｉｓの条件を満たす場合には、制御部５１は直ちに圧縮機２の運転を停止する制御を行う（ステップＳ２６，Ｓ２７）。
【００４６】
よって、このように、インバータ回路８ｉに流入するインバータ入力電流Ｉｉが電流判定値Ｉｉｓ以上になったなら圧縮機２の運転を停止させるようにすれば、例えば、凝縮器ファンの故障等による冷媒圧力の急上昇（異常上昇）により凝縮冷媒温度Ｔｃやその上昇率ΔＴｃに遅れを生じ、運転を停止させる本来の冷媒圧力よりも高くなったとしても、冷媒圧力が異常上昇したことに伴うインバータ入力電流Ｉｉの増加を検出して速やかに運転を停止させることができ、圧縮機２に対する十分な保護環境を構築できる。また、電流判定値Ｉｉｓを、電源周波数ｆｐ及び圧縮機２の回転数Ｒにより求めるようにすれば、電源周波数ｆｐと圧縮機２の回転数Ｒを組合わせた、より緻密で的確な電流判定値Ｉｉｓを設定することができる。
【００４７】
なお、これらの停止条件により停止した場合には、停止条件の発生が解除されることにより運転が再開される。そして、再開時には、圧縮機２が始動するとともに、中断始動モードによる処理が行われる。この中断始動モードは、前述した初期始動モードと同じであるが、必要により一部の設定値を異ならせている。したがって、中断始動モードは、初期始動モードをそのまま適用することができる。
【００４８】
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，手法，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に、変更，追加，削除することができる。例えば、二つの温度判定値Ｔｊ１，Ｔｊ２を設定した場合を示したが、一つ又は三つ以上の温度判定値を設定してもよいし、三つの上昇率判定値Ｄ１，Ｄ２ａ，Ｄ２ｂを設定した場合を示したが、一つ又は二つ或いは四つ以上の上昇率判定値を設定してもよい。また、三つの時間判定範囲Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３を設定した場合を示したが、一つ又は二つ或いは四つ以上の時間判定範囲を設定してもよい。一方、電動モータ７は直流モータを例示したが交流モータであってもよく、その種類は問わないとともに、インバータ回路８ｉ（インバータユニット８）も同様の機能を有する各種タイプにより構成できる。なお、冷却装置１として図３（図４）に示すタイプを例示したが、本発明に係る圧縮機保護方法は、例示以外の各種タイプの冷却装置に対しても同様に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る圧縮機保護方法の全体の処理手順を示すフローチャート、
【図２】同圧縮機保護方法におけるインバータ入力電流を利用して圧縮機を停止させる処理手順を示すフローチャート、
【図３】同圧縮機保護方法を実施する冷却装置の全体構成図、
【図４】同冷却装置における冷却液回路の構成図、
【図５】同圧縮機保護方法で用いる凝縮冷媒温度の取込み及び上昇率を説明するためのタイムチャート、
【図６】同圧縮機保護方法に用いる圧縮機の運転可能最高回転数の変化データを示すタイムチャート、
【図７】同圧縮機保護方法に用いる運転時間，凝縮冷媒温度及び上昇率判定値の関係説明図、
【図８】同圧縮機保護方法における圧縮機の回転数，電源周波数，電流判定値の関係説明図、
【符号の説明】
【００５０】
１：冷却装置，２：圧縮機，３：凝縮器，４：膨張弁，５：熱交換器，７：電動モータ，８：インバータユニット，８ｓ：電源回路，８ｉインバータ回路，Ｃｃ：冷凍サイクル，Ｔｃ：凝縮冷媒温度，Ｔｊ１：温度判定値，Ｔｊ２：温度判定値，Ｔｃａ：平均値，Ｔｊｕ：最高温度判定値，ΔＴｃ：凝縮冷媒温度の上昇率，Ｄ１：上昇率判定値，Ｄ２ａ：上昇率判定値，Ｄ２ｂ：上昇率判定値，Δｔｘ：サンプリング間隔，ｔ：運転時間，Ｚ１：時間判定範囲，Ｚ２：時間判定範囲，Ｚ３：時間判定範囲，Ｉｉ：インバータ入力電流，Ｉｉｓ：電流判定値，ｆｐ：電源周波数，Ｒ：圧縮機の回転数
【図１】
0004976239.tif 000002
【図２】
0004976239.tif 000003
【図３】
0004976239.tif 000004
【図４】
0004976239.tif 000005
【図５】
0004976239.tif 000006
【図６】
0004976239.tif 000007
【図７】
0004976239.tif 000008
【図８】
0004976239.tif 000009