JP5498932B2 - 制御装置及び熱源機システム - Google Patents

Description

本発明は制御装置及び熱源機システムに関し、特に長時間にわたって１台も熱源機を始動させることができない事態が生じるのを回避することができる制御装置及び熱源機システムに関する。

生産工場や倉庫等では、室内環境を適切に維持するために、冷凍機を用いた空気調和が行われるところがある。このとき、熱負荷の変動に応じた適切な空気調和を行うために、予想される最大の熱負荷を複数台の冷凍機で受け持つこととし、熱負荷に応じて運転する冷凍機の台数を増減させることが行われることがある。このようなシステムで用いられる冷凍機には、冷凍サイクルを行う冷媒の一部をモータの内部に供給してモータを冷却する密閉型モータが採用されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−２５０４８２号公報（段落００２３等）

上述のような密閉型モータが採用された冷凍機は、始動直後のモータの温度上昇が著しい一方で、冷媒によるモータの冷却の効果が現れるまでに始動から相当の時間を要するため、始動直後に一旦停止して再始動を行った場合に生じる温度の累積的な上昇を回避すべく、始動してから冷媒の冷却効果が現れるようになるあらかじめ定められた時間が経過するまでは、再始動が行われないように制限されていることがある。再始動が制限された冷凍機を複数台備えたシステムにおいて、複数台の冷凍機を矢継ぎ早に始動させた直後に何らかの原因で停電が生じると、復電したときに制限時間内にあるために再始動が制限される時間のほとんどにわたって１台も再始動ができない事態に陥るおそれがある。

本発明は上述の課題に鑑み、１台も熱源機を始動させることができない事態が長時間に及ぶことを回避することができる制御装置及び熱源機システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る制御装置は、例えば図１及び図４に示すように、始動してからあらかじめ定められた再始動不許可時間Ｔが経過するまでは一旦停止しても再始動を行うことができない熱源機１０を２以上の所定の台数Ｎ（Ｎは自然数で図１の例では３）有する熱源機システム１の始動を制御するものであって；所定の台数Ｎの熱源機１０のうちの１つである第１の熱源機１０Ａを始動させ；第１の熱源機１０Ａを始動させた後に第１の熱源機１０Ａとは別の第２の熱源機１０Ｂを始動させ；第１の熱源機１０Ａを始動させてから第２の熱源機１０Ｂを始動させるまでの始動間隔ｔ（図４の例では４００秒）を、始動不許可時間Ｔを所定の台数Ｎで除した値以上（ｔ≧Ｔ／Ｎ）としている。ここで、制御装置が熱源機を始動させる信号を送信してから実際に熱源機が始動を始めるまでにタイムラグがある場合に、そのタイムラグの分だけ前倒しで信号の送信を行い、実際に熱源機が始動する間隔が上記の条件を充足するように制御することも含まれる。

このように構成すると、始動した熱源機が停止させられた後にいずれかの熱源機を再始動させようとしたときに、意に反して熱源機を始動させることができない状態が長時間に及ぶことを回避することができる。

また、本発明の第２の態様に係る制御装置は、例えば図１及び図６を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る制御装置２０において、始動間隔ｔが、再始動不許可時間Ｔを、所定の台数Ｎから１差し引いた値で除した値以下（ｔ≦Ｔ／（Ｎ−１））である。

このように構成すると、熱源機を１台も始動できない時間を極小とすることができる。

また、本発明の第３の態様に係る制御装置は、例えば図１、図３及び図４を参照して示すと、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る制御装置２０において、所定の台数Ｎの熱源機１０のうち、始動した後に一旦停止した熱源機１０を再始動させる際に、始動してから再始動不許可時間Ｔが満了するまでの残りが少ない順に再始動させるように構成され；所定の台数Ｎの熱源機のうち、再始動不許可時間Ｔが満了していない熱源機１０の１つである再始動不許可時間未了熱源機を始動させる順番がｎ番目であるときに、再始動不許可時間未了熱源機の再始動不許可時間Ｔが満了するまでの残り時間が、（ｎ−１）と始動間隔ｔとの積の値以下となったときに、所定の台数Ｎの熱源機１０のうちの最先に始動させるべき熱源機１０を始動させるように構成されている。

このように構成すると、始動させるべき熱源機と始動させるタイミングとを適切に決定して熱源機を始動させることができる。

また、本発明の第４の態様に係る熱源機システムは、例えば図１に示すように、始動してからあらかじめ定められた再始動不許可時間が経過するまでは一旦停止しても再始動を行うことができない熱源機１０を２以上の所定の台数備え；さらに、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る制御装置２０を備える。

このように構成すると、意に反して熱源機を始動させることができない状態が長時間に及ぶことを回避することができる熱源機システムとなる。

また、本発明の第５の態様として、例えば図１、図３及び図４を参照して示すと、始動してから所定の再始動不許可時間Ｔが経過するまでは一旦停止しても再始動を行うことができない熱源機１０を２以上の所定の台数有する熱源機システム１の始動を制御するコンピュータ２０によって実行される制御プログラムであって；所定の台数の熱源機１０のうちの１つである第１の熱源機１０Ａを始動させる第１始動工程（Ｓｔ４）と；所定の台数の熱源機１０のうち、第１の熱源機１０Ａとは別の第２の熱源機１０Ｂを始動させる第２始動工程（Ｓｔ７）と；第１始動工程（Ｓｔ４）から第２始動工程（Ｓｔ７）までの始動間隔ｔを、再始動不許可時間Ｔを所定の台数で除した値以上とする待機工程（Ｓｔ６）とを備える制御プログラムを構成してもよい。

このように構成すると、始動した熱源機が停止させられた後にいずれかの熱源機を再始動させようとしたときに、意に反して熱源機を始動させることができない状態が長時間に及ぶことを回避することができる。

また、本発明の第６の態様として、例えば図１、図３及び図４を参照して示すと、始動してから所定の再始動不許可時間Ｔが経過するまでは一旦停止しても再始動を行うことができない再始動制限機能が付帯された熱源機１０を２以上の所定の台数有する熱源機システム１の始動方法であって；所定の台数の熱源機１０のうちの１つである第１の熱源機１０Ａを始動させる第１始動工程（Ｓｔ４）と；所定の台数の熱源機１０のうち、第１の熱源機１０Ａとは別の第２の熱源機１０Ｂを始動させる第２始動工程（Ｓｔ７）と；第１始動工程（Ｓｔ４）から第２始動工程（Ｓｔ７）までの始動間隔ｔを、再始動不許可時間Ｔを所定の台数で除した値以上とする待機工程（Ｓｔ６）とを備える；熱源機システム１の始動方法としてもよい。

このように構成すると、始動させた熱源機が停止した後にいずれかの熱源機を再始動させようとしたときに、意に反して熱源機を始動させることができない状態が長時間に及ぶことを回避することができる。

本発明によれば、始動した熱源機が停止させられた後にいずれかの熱源機を再始動させようとしたときに、意に反して熱源機を始動させることができない状態が長時間に及ぶことを回避することができる。

本発明の実施の形態に係る制御装置を備える冷凍機システムの模式的系統図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍機システムの構成要素である冷凍機を説明する図である。（ａ）は概念図、（ｂ）は始動時のモータの温度変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る制御装置の動作のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る冷凍機システムの冷凍機の始動態様を示すタイムチャートである。（ａ）は停電がない場合のもの、（ｂ）は停電が生じた場合を例示するものである。 比較例に係る可能な限り連続して始動させるシステムの冷凍機の始動態様を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態に係る冷凍機システムの冷凍機の始動態様の変形例を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態の変形例に係る冷凍機システムの模式的系統図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置２０及び冷凍機システム１を説明する。図１は、冷凍機システム１の模式的系統図である。制御装置２０は、冷凍機システム１を構成する要素の１つである。冷凍機システム１は、熱源機システムの１形態である。冷凍機システム１は、熱源機としての冷凍機１０を複数台（所定の台数であって、本実施の形態では３台）と、制御装置２０とを備えている。本実施の形態では、３台の冷凍機１０は同一のものである。以下の説明において、３台の冷凍機１０を区別するときは、それぞれに異なる符号「１０Ａ」、「１０Ｂ」、「１０Ｃ」を付し、共通の機能等を説明する際の区別しない場合は「冷凍機１０」と総称する。

ここで図２を参照して、冷凍機１０の構成を説明する。図２は冷凍機１０を説明する図であり、（ａ）は概念図、（ｂ）は始動時のモータの温度変化を示すグラフである。冷凍機１０は、一般電気事業者から供給される電力（いわゆる商用電源）等の外部から供給される電力で稼働し、圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４とを備えており、これらはこの順に冷媒が循環するように冷媒流路１５で接続されて循環流路が形成されている。圧縮機１１は、羽根車（不図示）を回転させるモータ１１ｍを有している。モータ１１ｍは、冷却のために、冷媒流路１５を循環する冷媒液がケーシング内を通過する構造の、いわゆる密閉型（あるいは半密閉型）のモータである。

冷凍機１０では、冷媒流路１５を循環する冷媒が、低温低圧のガスの状態で圧縮機１１に導入され、圧縮されて高温高圧のガスとなる。圧縮機１１から導出された冷媒ガスは、凝縮器１２で冷却水ＣＤにより冷却され、凝縮して低温高圧の冷媒液となる。凝縮器１２から導出された冷媒液は、膨張弁１３を通過する際に圧力が低下して低温低圧の冷媒液となる。膨張弁１３を通過した冷媒液は、蒸発器１４において冷水Ｃから受熱することによって気化し、低温低圧の冷媒ガスとなる。蒸発器１４において、冷媒が気化する際の気化熱を冷水Ｃから奪うことにより、冷水Ｃが冷やされる。冷やされた冷水Ｃは、冷凍機システム１外の冷熱利用設備９９（図１参照）において利用される。蒸発器１４で気化された低温低圧の冷媒ガスは、再び圧縮機１１に導入され、冷凍機１０の運転中は上述の冷凍サイクルが継続される。

密閉型（あるいは半密閉型）のモータ１１ｍには、凝縮器１２の冷媒液をケーシング内に導入する冷却冷媒管１９Ａ及びケーシング内を通過した冷媒を凝縮器１２に導く冷却冷媒管１９Ｂが接続されており、モータ１１ｍと凝縮器１２との間に、冷却冷媒管１９を介して冷却用冷媒の循環流路が形成されている。冷却冷媒管１９Ａには冷媒ポンプ１８が配設されており、冷媒ポンプ１８の起動により凝縮器１２内の冷媒液をモータ１１ｍのケーシング内に送ることができるように構成されている。モータ１１ｍは、その構造上、自然に放熱しにくいため、ケーシング内を通過する冷媒液によって効果的に冷却されないと温度が上昇しやすく、したがって、始動時の、導入される冷媒液が十分に冷えていないときは、始動電流の増大と相俟って、温度が上昇しやすいという特性がある。つまり、モータ１１ｍは、図２（ｂ）に示すように、始動直後は温度が上昇し、冷媒が冷媒流路１５を循環してモータ１１ｍに行き渡るようになると冷媒によるモータ１１ｍの冷却の効果が現れ始めて徐々に温度が低下して行き、やがて運転時の安定した温度に収束して行く。このように、モータ１１ｍは、始動から安定温度になるまでに相当の時間を要する。仮に、モータ１１ｍが安定温度に至る前に何らかの原因で停電し、復電後の温度が十分に低下しないうちに再始動されることが繰り返されると、図２（ｂ）中に破線Ｇｓで示すように最高到達温度が上方に切り上がってしまい、高温によりモータ１１ｍが損傷することとなる。このような不都合を回避するために、冷凍機１０は、始動からあらかじめ定められた時間（この時間を「再始動不許可時間Ｔ」ということとする）が経過するまでは再始動を行わないように制限する機能が設けられている。

再び図１に戻って、冷凍機システム１の説明を続ける。制御装置２０は、冷凍機システム１の運転（始動を含む）を制御するコンピュータであり、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの始動及び停止を制御する主制御回路２１と、冷凍機１０が始動してからの経過時間を計測する計時器２２とを有している。計時器２２は、本実施の形態では、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに対応して３台が設けられている。以下、３台の計時器２２を区別するときは、それぞれに異なる符号「２２Ａ」、「２２Ｂ」、「２２Ｃ」を付し、区別しない場合は「計時器２２」と総称する。

主制御回路２１は、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと信号ケーブルで接続されており、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに対して個別に、始動及び停止並びに冷凍容量の増減を行わせる信号を送信すると共に、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃから運転中か否かの状態信号を受信するように構成されている。また、主制御回路２１は、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃから冷熱利用設備９９に供給される冷水Ｃの温度を検出する温度計９８と信号ケーブルで接続されており、温度計９８が検出した温度のデータを受信することができるように構成されている。また、主制御回路２１は、各計時器２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと信号ケーブルで接続されており、計時器２２が計測した時間を接点信号又は数値情報として受信することができるように構成されている。また、主制御回路２１は、冷凍機１０の始動順序や始動のタイミングを決定する制御プログラムが記憶されている。

各計時器２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、対応する冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ及び主制御回路２１と信号ケーブルで接続されており、冷凍機１０が停止中の状態から始動したことを検出して時間の計測を開始し、経過時間を主制御回路２１に送信するように構成されている。計時器２２が主制御回路２１に送信する経過時間は、冷凍機１０の再始動不許可時間Ｔが満了するまでの残り時間の形態であってもよい。計時器２２は、典型的にはバッテリーを有しており、停電によって冷凍機システム１への電力の供給が途絶えても、時間の計測を継続することができるように構成されている。

上述のように構成された冷凍機システム１は、例えば冷熱利用設備９９が要求する冷凍負荷が最大の場合、要求に迅速に応えるべく、可能な限り連続して３台とも始動させることも可能である。ここで、「可能な限り連続して」としたのは、一般に冷凍機１０の始動時は定常運転時より大きな電流が流れ、３台同時に始動すると許容範囲を超える合計電流が流れてしまう場合があるため、３台合計の電流が許容範囲内にあることを維持できる範囲で連続して始動できることを意図したものである。ところで、可能な限り連続して３台とも始動させた場合、その後落雷等で停電があって冷凍機１０への給電が途絶えて冷凍機１０が停止してしまうと、その後に復電して電力の供給が可能になっても、再起動不許可時間Ｔが満了するまで冷凍機１０を始動させることができず、冷熱利用設備９９の環境を適切に調節することができない不都合が生じるおそれがある。特に、３台の冷凍機１０を連続して始動させた直後に停電した場合は、再起動不許可時間Ｔの満了まで長時間にわたって１台の冷凍機も始動させることができない事態が生じうる。

冷凍機システム１は、上述のような不都合を回避するべく、３台の冷凍機１０の始動が必要な冷凍負荷が要求されているときに停電等によって意図しない冷凍機１０の停止があったとしても、長時間にわたって１台の冷凍機も始動させることができない事態とならないように、可能な限り連続して冷凍機１０を始動させるのではなく、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを始動させる間隔である始動間隔ｔを、Ｔ／Ｎ≦ｔ≦Ｔ／（Ｎ−１）の範囲の任意の間隔としている。ここで、Ｔは再始動不許可時間、Ｎは冷凍機システム１が備える冷凍機１０の所定の台数であって本実施の形態では３台（Ｎ＝３）である。制御装置２０は、制御プログラムによって、以下のように冷凍機システム１を始動させる。

図３は、制御装置２０が制御する冷凍機システム１の始動時のフローチャートである。以下の説明において、冷凍機システム１の構成に言及しているときは、適宜図１及び図２を参照することとする。また、本実施の形態では、再始動不許可時間Ｔが１２００秒の冷凍機１０が用いられることとし、始動間隔ｔをＴ／Ｎ＝１２００／３＝４００秒に設定したものとして説明する。

まず、制御装置２０は、冷凍機システム１に商用電源が供給され得る状態であること、すなわち停電中でないことを確認し（Ｓｔ１）、次いで冷凍機システム１を始動する指令があったか否かを判断する（Ｓｔ２）。始動する指令は、スケジュールにてあらかじめ決められた時刻になったときや、始動ボタンが押される等の強制的なアクションにより発せられる。始動する指令がないときは、再び停電中でないことを確認する工程（Ｓｔ１）に戻る。始動する指令があったときは、冷凍機システム１を構成する３台の冷凍機１０のうち、再始動不許可時間Ｔが満了していないものがあるか否かを判断する（Ｓｔ３）。再始動不許可時間Ｔが満了していないものがないとき、制御装置２０は、冷凍機１０Ａに信号を送信して冷凍機１０Ａを始動させる（Ｓｔ４）。このとき、冷凍機１０Ａが第１の熱源機となる。

制御装置２０は、冷凍機１０Ａが始動したら、停電（商用電源の供給停止）があったか否かを判断する（Ｓｔ５）。停電がない場合は、冷凍機１０Ａが始動してから４００秒（始動間隔ｔ）が経過したか否かを判断する（Ｓｔ６）。４００秒が経過していない場合は、停電があったか否かを判断する工程（Ｓｔ５）に戻る。他方、４００秒が経過した場合、制御装置２０は、次の冷凍機１０を始動させる（Ｓｔ７）。ここでは、制御装置２０は冷凍機１０Ｂに信号を送信して冷凍機１０Ｂを始動させる。このとき、冷凍機１０Ｂが第２の熱源機となる。制御装置２０は、冷凍機１０Ｂが始動したら、まだ始動していない冷凍機１０があるか否かを判断する（Ｓｔ８）。ここでは、冷凍機１０Ｃがまだ始動していないので（Ｓｔ８でＹｅｓ）、停電があったか否かを判断する工程（Ｓｔ５）に戻り、上述のように４００秒が経過したか否かを判断する工程（Ｓｔ６）を経て、再び次の冷凍機１０を始動させる工程（Ｓｔ７）に至る。ここで、冷凍機１０Ｃがまだ始動していないので、制御装置２０は冷凍機１０Ｃに信号を送信して冷凍機１０Ｃを始動させる。制御装置２０は、冷凍機１０Ｃが始動したら、再びまだ始動していない冷凍機１０があるか否かを判断する工程（Ｓｔ８）に至る。ここでは、既に３台の冷凍機１０が始動しているので（Ｓｔ８でＮｏ）、すべての冷凍機１０の始動後に停電があったか否かを判断する工程（Ｓｔ９）に進む。停電がない場合は、再び停電があったか否かを判断する工程（Ｓｔ９）に戻る。このようにして、制御装置２０は、すべての冷凍機１０が始動した後にも、停電の有無を検出している。

未始動冷凍機１０があるときの停電があったか否かを判断する工程（Ｓｔ５）において停電があったとき、又はすべての冷凍機１０の始動後に停電があったか否かを判断する工程（Ｓｔ９）において停電があったときは、制御装置２０は、復電（商用電源の供給再開）があったか否かを判断する（Ｓｔ１０）。復電がない場合は、再び復電があったか否かを判断する工程（Ｓｔ１０）に戻る。このようにして、制御装置２０は、復電の有無を検出している。そして、復電があったときは、冷凍機システム１を始動する指令があったか否かを判断する工程（Ｓｔ２）に戻り、上述のフローを繰り返す。

冷凍機システム１を始動する指令があり（Ｓｔ２でＹｅｓ）、再始動不許可時間Ｔが満了していないものがあるか否かを判断する工程（Ｓｔ３）において、再始動不許可時間Ｔが満了していないものがある場合、制御装置２０は、所定の条件を充足しているか否かを判断する（Ｓｔ１１）。本実施の形態では、所定の条件は、以下のように設定されている。前提として、停電して復電した後、冷凍機１０を始動させる順序として、まず、再始動不許可時間Ｔが満了している冷凍機１０を始動させ、その後、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０のうち満了までの残り時間が少ない順に始動させるように、始動順序を決定する。再始動不許可時間Ｔが満了している冷凍機１０が複数ある場合は、この間で任意に順序を決めてもよいが、一般には、総運転時間の少ないものから始動するように決めることが多い。本実施の形態では、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０のうち、上述の前提に従って全体としてｎ番目（ｎは自然数）に始動される冷凍機１０について（この着目した冷凍機１０が再始動不許可時間未了熱源機となる）、再始動不許可時間Ｔが満了するまでの残り時間が（ｎ−１）×（始動間隔ｔ）以下になったときに、再始動不許可時間Ｔが満了している１台目の冷凍機１０を始動させる（Ｓｔ４）。つまり、所定の条件は、上述の前提において、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０のうち、全体でｎ番目に始動される冷凍機１０の再始動不許可時間Ｔが満了するまでの残り時間が（ｎ−１）×（始動間隔ｔ）以下になったことである。この所定の条件を充足したか否かの判断は、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０のうち、１台のみについて行えば足りる。実務的には、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０のうち、満了までの残り時間が最も少ない冷凍機１０についてのみ、この条件を確認すれば足りる。

例えば、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０の中では１番目であるが全体では２番目に始動される冷凍機１０についてみれば、満了までの残り時間が（２−１）×４００秒＝４００秒になったときに、再始動不許可時間Ｔが満了している１台目の冷凍機１０を始動させることとなる。あるいは、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０の中では２番目で、全体では３番目に始動される冷凍機１０についてみれば、満了までの残り時間が（３−１）×４００秒＝８００秒になったときに１台目の冷凍機１０を始動させることとなり、このとき、始動間隔ｔだけ先に始動していた１つ前の冷凍機１０は満了までの時間が４００秒になっているはずであるから、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０のうちのどの冷凍機でみても、所定の条件を充足するタイミングは同じになる。図３に示すフロー中、所定の条件を充足しているか否かを判断する工程（Ｓｔ１１）において、充足していない場合は再び所定の条件を充足しているか否かを判断する工程（Ｓｔ１１）に戻る。他方、所定の条件を充足している場合は、１台目の冷凍機１０Ａを始動させ（Ｓｔ４）、以降、前述のフローを繰り返す。

なお、図３に示すフローにおいて、停電中でないこと確認する工程（Ｓｔ１）を行ったのは、冷凍機システム１の制御用の電源と動力用（圧縮機１１のモータ１１ｍの運転用）の電源とが別電源である場合（蓄電池等により制御系の通電が継続される場合等を含む）を考慮したものである。一般に、日本国内では、モータ１１ｍの電源は交流４００〜６６００Ｖであり、制御装置２０の電源（交流１００〜２００Ｖ、あるいは直流１２〜２４Ｖが多い）とは別系統となることが多い。逆に、制御用電源と動力用電源とが同一である場合は、図３のフローにおける各停電の有無を確認する工程（Ｓｔ１、Ｓｔ５、Ｓｔ９、Ｓｔ１０）を省略することができる。この場合、いずれの工程で停電が生じても、停電後の復電時には、図３に示すフローの最初（開始）から再開される。この場合でも、冷凍機１０の再始動不許可時間Ｔを、適切な計時手段により正しく計時しており、所定の条件を充足しているか否かを判断する工程（Ｓｔ１１）が正常に判断されれば、何ら問題は生じない。

図４を参照して、上述した冷凍機システム１の始動時の制御の利点を説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る冷凍機システム１の冷凍機１０の始動態様を示すタイムチャートである。図４（ａ）は、停電がないと仮定した場合の冷凍機１０の始動状況を示しており、上述のように、最初に冷凍機１０Ａが始動し、冷凍機１０Ａが始動してから４００秒（始動間隔ｔ）経過後に冷凍機１０Ｂが始動し、冷凍機１０Ｂが始動してから４００秒（始動間隔ｔ）経過後に冷凍機１０Ｃが始動する。この場合、３台の冷凍機１０すべてが始動するまでに要する時間は、冷凍機１０Ａの始動から８００秒後となる。

図４（ａ）に示す運転の制御を実行中、例えば図４（ｂ）に示すように、冷凍機１０Ｂの始動直後に停電し、その後（例えば５０秒後）に復電した場合、冷凍機１０Ｃは直ちに始動可能な状態ではあるが、本実施の形態では、直ちに始動させずに所定の条件を充足したとき（図３中の工程Ｓｔ１１でＹｅｓ）に始動させることとしている。ここで、図４（ｂ）を参照して所定の条件の充足について補足する。図４（ｂ）中、実線の部分は冷凍機１０が運転中の状態を、二点鎖線の部分は冷凍機１０が停止中の状態を示している。まず、前提として、復電後に冷凍機１０を始動させる順序は、冷凍機１０Ｃ、冷凍機１０Ａ、冷凍機１０Ｂの順となる。復電時に再始動不許可時間Ｔが満了していないのは冷凍機１０Ａ、１０Ｂの２台である。ここで、冷凍機１０Ａについてみると、始動順序が全体では冷凍機１０Ｃに次いで２番目であるから、冷凍機１０Ａの再始動不許可時間Ｔの満了までの残り時間が（２−１）×４００秒＝４００秒になったときに、再始動不許可時間Ｔが満了している１台目の冷凍機１０Ｃを始動させることとなる。本実施の形態では、冷凍機１０Ａの再始動不許可時間Ｔの満了までの残り時間が４００秒になった時点は、冷凍機１０Ｂの始動から４００秒（始動間隔ｔ）が経過した時点と一致する。

上述のように、本実施の形態では、停電があり復電した場合に、冷凍機１０Ｃを直ちに始動させずに冷凍機１０Ｂの始動から４００秒（始動間隔ｔ）経過したとき（所定の条件を充足したとき）に始動させることとしている。このように制御することにより、停電が断続的に生じた場合でも、冷凍機１０を１台も始動することができない状態の時間を４００秒（始動間隔ｔ）以下にすることができる。これに対し、図示はしていないが、冷凍機１０Ｂの始動から５０秒後に復電した後直ちに冷凍機１０Ｃを始動し、その直後に再び停電してその５０秒後に復電した場合、２度目の復電直後に始動可能な状態の冷凍機１０はなく、最も早く始動できる冷凍機１０Ａは、２度目に復電してから７００秒後（１２００−（４００＋５０＋５０））に始動可能な状態となる。上述のように、途中で停電があっても始動間隔ｔを遵守する場合は、冷凍機１０を１台も始動することができない状態の時間を４００秒（始動間隔ｔ）以下にすることができ、長時間にわたって冷凍機１０を始動させることができない状態を確実に回避することができる。

上述の制御に対し、図５に示す、比較例に係る可能な限り連続して始動させるシステムの始動態様は、本発明の実施の形態に係る冷凍機システム１と比較して、同じ冷凍機１０を３台用いる（したがって再始動不許可時間Ｔが１２００秒に設定されている）点で構成が共通しているものの、各冷凍機１０を始動させるタイミングが異なっている。始動時の大きな電流が流れるために複数台同時の始動が制限される時間が１００秒であるとすると、比較例に係る態様では、１００秒間隔で冷凍機１０を始動させ、この場合、３台の冷凍機１０すべてが始動するまでに要する時間は、冷凍機１０Ａの始動から２００秒後となる。この図５に示す運転において、冷凍機１０Ｃの始動直後に停電し、その１００秒後に復電したと仮定した場合、次に最も早く始動できる状態になる冷凍機１０Ａの、再始動不許可時間Ｔが満了するまでの残り時間が９００秒（１２００−（１００＋１００＋１００））であるので、冷凍機１０を１台も始動することができない状態の時間が９００秒にもなってしまう。

以上で説明したように、本発明の実施の形態に係る制御装置２０を備える冷凍機システム１によれば、冷凍機１０を始動してから再始動不許可時間Ｔが満了する前に意図しない冷凍機１０の停止があったとしても、冷凍機１０を１台も始動することができない状態の時間を４００秒以下にすることができ、長時間にわたって１台の冷凍機も始動させることができない事態を回避することができる。

なお、図４に示した態様は、始動間隔ｔが、再始動不許可時間Ｔを冷凍機１０の台数Ｎで除した値である、Ｔ／Ｎ＝１２００／３＝４００秒であるとしたが、再始動不許可時間Ｔを冷凍機１０の台数Ｎから１差し引いた値で除した値である、Ｔ／（Ｎ−１）＝１２００／（３−１）＝６００秒とすると、以下のようになる。
図６は、本発明の実施の形態に係る冷凍機システム１の冷凍機１０の始動態様の変形例を示すタイムチャートである。図６に示す制御では、最初に冷凍機１０Ａが始動し、冷凍機１０Ａが始動してから６００秒（始動間隔ｔ）経過後に冷凍機１０Ｂが始動し、冷凍機１０Ｂが始動してから６００秒（始動間隔ｔ）経過後に冷凍機１０Ｃが始動する。この場合、３台の冷凍機１０すべてが始動するまでに要する時間は、冷凍機１０Ａの始動から１２００秒後となり、図４に示す制御よりも長くなるが、冷凍機１０を１台も始動することができない状態の時間をなくすことができる。例えば、冷凍機１０Ｂの始動直後に停電してすぐに復電した場合、冷凍機１０Ｃは、実際に始動するか否かは別にして、直ちに始動可能な状態であるのは図４の場合と同様であるが、冷凍機１０Ｃの始動直後に停電してすぐに復電した場合、既に再始動不許可時間Ｔが満了している冷凍機１０Ａが、実際に始動するか否かは別にして、直ちに始動可能な状態となっている。このように、図６に示す制御では、冷凍機１０を１台も始動することができない状態の時間をなくすことができる。

また、上記の冷凍機システム１の始動時のフローの説明（図３参照）では、再始動不許可時間Ｔが満了していない冷凍機１０がある場合（工程Ｓｔ３でＹｅｓ）に所定の条件を充足しているか否かを判断する（Ｓｔ１１）こととしたが、図３中の所定の条件充足の有無を判断する工程（Ｓｔ１１）に代えて、再始動不許可時間Ｔが満了している冷凍機があるか否かを判断し（この工程を説明の便宜上「Ｓｔ１１’」（不図示）とする）、ない場合は再び再始動不許可時間Ｔが満了している冷凍機があるか否かを判断する工程（Ｓｔ１１’）に戻り、他方、ある場合は冷凍機１０Ａ（第１の熱源機）を始動する工程（Ｓｔ４）に進むように構成してもよい。この制御の場合、復電後、再始動可能な冷凍機１０が生じた時点で、前に始動した冷凍機１０の始動から始動間隔ｔの経過を待たずに、始動を開始することとなる。この制御によれば、冷凍機１０が実際に１台も始動していない状態を最短にすることができるので、停電後に復電した後に再度停電が生じる可能性が小さい場合に、冷凍機１０の運転状況をより冷熱利用設備９９の要求に近づけることができる。

次に図７を参照して、本発明の実施の形態の変形例に係る制御装置２０Ａ及び冷凍機システム１Ａを説明する。図７は、冷凍機システム１Ａの模式的系統図である。冷凍機システム１Ａの、冷凍機システム１（図１参照）と異なる点は、計時器２２が、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに対応して３台設けられているのではなく、１台設けられている点、及び各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが停止から運転に切り替わった瞬間を検出する検出器２５を制御装置２０Ａが有している点である。検出器２５は、３台の冷凍機１０及び計時器２２と信号ケーブルで接続されており、冷凍機１０が停止中の状態から始動したことを検出してどの冷凍機１０が始動したかを信号として計時器２２に送信することができるように構成されている。計時器２２は、検出器２５及び主制御回路２１と信号ケーブルで接続されており、検出器２５から冷凍機１０が始動した旨の信号を受信した時刻を記録し、記録した時刻と現在の時刻とを比較して、現在の時刻が、記録した時間から始動間隔ｔが経過した時刻になったら主制御回路２１に信号を送信するように構成されている。このように、記録した時刻と現在の時刻とを比較することにより、途中で停電が生じても始動間隔ｔが経過したことが判断しやすくなる。上記以外の構成は、冷凍機システム１（図１参照）と同様である。

上述のように構成された冷凍機システム１Ａは、冷凍機１０が始動した旨の信号を主制御回路２１に送信する態様が冷凍機システム１（図１参照）とは異なるが、各冷凍機１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを始動させるタイミングや始動させる順序等の制御フロー（図３参照）は冷凍機システム１（図１参照）と同様である。したがって、冷凍機システム１Ａも、冷凍機１０を始動してから再始動不許可時間Ｔが満了する前に意図しない冷凍機１０の停止があったとしても、冷凍機１０を１台も始動することができない状態の時間を始動間隔ｔ以下（なしを含む）にすることができ、長時間にわたって１台の冷凍機も始動させることができない事態を回避することができる。

以上の説明では、熱源機が冷凍機１０であるとしたが、再始動不許可時間Ｔが設定されているヒートポンプ（低温の熱を高温に汲み上げる狭義のヒートポンプ）であっても同様に適用することができる。

以上の説明では、複数台の冷凍機１０が同一のものであるとしたが、冷凍容量や型式が異なるものであってもよい。この場合、相互に異なる冷凍機１０であっても、再始動不許可時間Ｔが同じであれば上述の制御をそのまま適用することができ、再始動不許可時間Ｔが異なる場合は安全をみて最も長い再始動不許可時間Ｔをすべての冷凍機１０に適用するとよい。

以上の説明では、始動間隔ｔが経過したことの判断を、冷凍機システム１では主制御回路２１が行い、冷凍機システム１Ａでは計時器２２が行うこととしたが、冷凍機システム１においても計時器２２が行い、あるいは冷凍機システム１Ａにおいても主制御回路２１が行うこととしてもよい。また、冷凍機システム１では計時器２２が冷凍機１０の始動からの時間経過を随時主制御回路２１に送信し、冷凍機システム１Ａでは計時器２２が冷凍機１０の始動を記録した時刻と現在の時刻とを比較して始動間隔ｔが経過したことを主制御回路２１に送信することとしたが、これらとは逆に、冷凍機システム１において計時器２２が冷凍機１０の始動を記録した時刻と現在の時刻とを比較して始動間隔ｔが経過したことを主制御回路２１に送信し、冷凍機システム１Ａにおいて計時器２２が冷凍機１０の始動からの時間経過を随時主制御回路２１に送信することとしてもよい。また、制御装置２０に計時器２２を設けることに代えて、冷凍機１０が各々有する、再始動不許可時間Ｔを満了したか否かを計測する計時器（不図示）の残時間を直接主制御回路２１に伝送する構成としてもよく、あるいは、各々の冷凍機１０の制御回路内に対して始動間隔ｔを記録しておき、それを残時間が下回った場合に接点出力により主制御回路２１に伝達するなどの手法を用いることもできる。

１、１Ａ 冷凍機システム
１０ 冷凍機
１１ 圧縮機
１１ｍ モータ
１２ 凝縮器
１３ 膨張弁
１４ 蒸発器
２０、２０Ａ 制御装置
２１ 主制御回路
２２ 計時器
２５ 検出器
９８ 温度計
９９ 冷熱利用設備
Ｎ 所定の台数
Ｔ 再始動不許可時間
ｔ 始動間隔

Claims (4)

1. 始動してからあらかじめ定められた再始動不許可時間が経過するまでは一旦停止しても再始動を行うことができない熱源機を２以上の所定の台数有する熱源機システムの始動を制御する制御装置であって；
   前記所定の台数の熱源機のうちの１つである第１の熱源機を始動させ；
   前記第１の熱源機を始動させた後に前記第１の熱源機とは別の第２の熱源機を始動させ；
   前記第１の熱源機を始動させてから前記第２の熱源機を始動させるまでの始動間隔を、前記始動不許可時間を前記所定の台数で除した値以上とした；
   制御装置。
2. 前記始動間隔が、前記再始動不許可時間を、前記所定の台数から１差し引いた値で除した値以下である；
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記所定の台数の熱源機のうち、始動した後に一旦停止した熱源機を再始動させる際に、始動してから前記再始動不許可時間が満了するまでの残りが少ない順に再始動させるように構成され；
   前記所定の台数の熱源機のうち、前記再始動不許可時間が満了していない熱源機の１つである再始動不許可時間未了熱源機を始動させる順番がｎ番目であるときに、前記再始動不許可時間未了熱源機の前記再始動不許可時間が満了するまでの残り時間が、（ｎ−１）と前記始動間隔との積の値以下となったときに、前記所定の台数の熱源機のうちの最先に始動させるべき前記熱源機を始動させるように構成された；
   請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
4. 始動してからあらかじめ定められた再始動不許可時間が経過するまでは一旦停止しても再始動を行うことができない熱源機を２以上の所定の台数備え；
   さらに、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の制御装置を備える；
   熱源機システム。

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