冷凍用コントローラー：温度、霜取りおよびアラーム選定ガイド

冷凍コントローラーは温度と機器の状態を測定し、圧縮機、蒸発器ファン、デフロスト、アラーム、その他の出力を調整します。適切なモデルは、庫内またはプロセスの温度、センサーの配置、デフロスト方法、負荷制御範囲、電気出力、通信要件、および制御対象の冷却コイルによって決まります。OEMまたは交換プロジェクトの場合は、単体のサーモスタットとしてではなく、システム全体の構成要素としてコントローラーを選定してください。.

冷凍コントローラーとは何ですか？

冷凍コントローラーは、センサーと冷凍機器の間で制御判断を行う中核層です。1つ以上の温度または圧力の入力を読み取り、それらの読み取り値を設定値およびディファレンシャルと比較して、出力を切り替えるか変調させます。設計に応じて、出力は圧縮機コンダクター、凝縮器ファン、蒸発器ファン、電気ヒーター、ホットガスバルブ、液管ソレノイド、ドアアラーム、照明、または通信ゲートウェイを作動させます。.

コントローラー自体が冷却能力を生み出すわけではありません。圧縮機、蒸発器、凝縮器、膨張弁を保護および誘導し、これらのコンポーネントが予測可能なシーケンスで動作するようにします。優れたディスプレイを備えたコントローラーであっても、センサーの範囲、リレーの定格、デフロストのロジック、または圧縮機の最小停止時間が機器と一致していなければ、不適切な選択となります。.

ほとんどの制御の決定は、次の5つの質問に集約できます。

1. どの変数を制限内に維持する必要があるか（庫内空気、製品、プロセス流体、コイル表面、または圧力）？
2. 制御、デフロストの終了、および故障検知に必要なセンサーの数はいくつですか？
3. どの負荷を切り替えるか、または変調させる必要があり、それらの電圧と電流の定格はいくつか？
4. デフロスト中、ドア開放時、センサー故障時、電源復旧時、および高温アラーム時にどのような動作をすべきか？
5. オペレーターやビル管理システムは、どのようにデータを閲覧し、アラームを確認するか？

コントローラーの種類と実用上の制限

最初の決定事項はアーキテクチャです。小型のショーケースには、1つの庫内センサーと圧縮機リレーが必要になる場合があります。冷凍室や食品加工ラインには、複数のセンサー、デフロスト終了、ファン遅延、アラーム、ロギング、ネットワーク通信が必要になることがあります。.

機械式制御は、単純な回路に頑丈で保守性の高いスイッチが必要な場合に依然として有用です。買い手が温度履歴、適応型除霜、リモートアラーム、または協調的なコンプレッサの段階的制御を必要とする場合には不向きです。電子式コントローラはこれらの機能を追加しますが、交換時に動作シーケンスが密かに変更されないように、追加のパラメータを文書化する必要があります。.

この ダンフォス電子温度制御範囲 は、アプリケーション固有のコントローラファミリーの一例です。別のモデルのパラメータリストをコピーするのではなく、実際のセンサー、出力、およびプログラミングの制限事項についてはメーカーの文書を使用してください。.

モデルを選択する前にアプリケーションを定義してください

コントローラを選択するには、温度だけでは十分ではありません。アプリケーションによって、制御シーケンス、アラーム遅延、センサー数、および除霜方法が決まります。以下の範囲は計画スクリーニングとしてのみ使用し、その後製品、プロセス、および地域の要件を確認してください。.

RFQにアプリケーションの定義を記載してください。部屋の寸法、製品またはプロセスの負荷、目標温度、許容変動値、ドアの開閉スケジュール、周囲環境、霜取り方法、必要な復帰時間、および冷凍回路数を含めます。「汎用」として販売されているコントローラが、実際の継電器、センサー、または温度範囲の仕様外で使用されるのを防ぎます。.

信頼性の高い温度制御ループの構築

設定値とディファレンシャル（不感帯）

設定値は目標とする制御値です。ディファレンシャル（ヒステリシスとも呼ばれます）は、出力の状態が変化するまでに許容される変化量です。中温室では約37°Fの設定値に対し2°F〜4°Fのディファレンシャルを使用することがありますが、最終的な値は製品の許容差、コイルのTD（温度差）、負荷、および圧縮機の制限によって異なります。検証されたシーケンスなしに、これらの数値を冷凍室やプロセスの用途にそのままコピーしないでください。.

圧縮機メーカーが必要とする場合は、圧縮機の最小オン時間およびオフ時間を設定してください。センサーの配置が不適切な状態でディファレンシャルを狭くすると、起動が頻発する原因になります。ディファレンシャルを広くしすぎると、製品温度の大きな変動や、ドア開放後の復帰の遅延につながります。コントローラはこれらのパラメータを明確に表示し、誰が変更したかを記録する必要があります。.

センサーの配置と種類

室温制御には、還気または室温を代表する位置を使用してください。センサーは、エバポレータの吹き出しジェットが直接当たる場所、温かいドア枠の近く、および室温を代表しない製品表面から離して設置してください。ファン遅延や霜取り終了がコイル温度に依存する場合は、エバポレータセンサーを追加してください。空気ではなく製品自体が制御変数である場合は、製品用またはコア用プローブを追加してください。.

一般的なセンサーの選択肢には、小型機器向けのNTCサーミスタ、特定のコントローラファミリー向けのPTCプローブ、および工業用の精度と長距離配線が必要とされる場合のコストを正当化できるPT100またはPT1000センサーが含まれます。大型プラントや圧力測定には、4 mA〜20 mAのトランスミッタが適切な場合があります。コントローラとプローブは、同じ特性曲線、コネクタ、および校正方法を共有している必要があります。.

センサー故障時の動作

センサーが断線、短絡、範囲外、または未接続となった場合にどうなるかを確認してください。安全な応答としては、圧縮機の停止、タイマーによるフォールバックの実行、最後の既知の状態の一定期間の保持、または冗長プローブへの制御の移行などが挙げられます。正しい応答は用途によって異なります。食品を保護する冷凍室では、即時停止によって材料が破損する可能性のあるプロセスラインと同じフォールバックを使用することはできません。.

霜取り制御はコントローラの決定事項

低温のエバポレータでは、霜によって風量と熱伝達が低下します。コントローラは、規定の時間、要求、または間隔で霜取りを開始し、センサーまたは時間制限によってそれを終了させ、液水が制御されるまでファンを遅延させる必要があります。 Domi冷凍霜取り方法ガイド は、電気式、ホットガス式、およびオフサイクル式の各方法において、異なる部品および制御シーケンスが必要となる理由を説明しています。.

オフサイクル霜取り

オフサイクル霜取りは、冷凍運転を停止し、コイルを自然に温める方法です。サイクルの大半でコイル表面が凍結温度以上に保たれる中温用クーラーに適していることが多いです。この場合でも、コントローラにはファン制御、ドレン保護、および復帰遅延が必要です。部屋が高湿度である場合やドアの負荷が高い場合、オフサイクルでは確実に霜を取り除けないことがあります。.

電気霜取り

電気霜取りには、適切な接触器またはソリッドステートインターフェースを備えたヒーター出力、霜取り終了用のコイルセンサー、および最大霜取り時間が必要です。コントローラーはコンプレッサーを停止し、ファンの順序を制御し、ヒーターに通電し、コイル温度で霜取りを終了し、冷凍が再開する前にドリップ期間を実行する必要があります。RFQにヒーターの電流と電圧を含めてください。小型ヒーターに適したコントローラーリレーは、大型のヒーターバンクには不適切である可能性があります。.

ホットガスデフロスト

ホットガスデフロストは、バルブと圧力関係を利用して高温の吐出ガスを蒸発器に送ります。コントローラーは、液管、ホットガス、吸入、およびファンの出力を調整する必要があり、安全ではないバルブの組み合わせを防止するインターロックを備えている必要があります。冷凍設計者とともに、必要な圧力入力とフェイルセーフ状態を確認してください。ホットガスデフロストを電気霜取りのパラメーター変更として扱わないでください。.

アダプティブデフロストは、コントローラーが信頼性の高いコイルおよび庫内情報を取得している場合、不要なサイクルを削減できます。この Danfossアダプティブデフロストの説明 は原理を説明していますが、実際の省エネ効果や終了設定は、依然として蒸発器、フィンピッチ、気流、およびドアの負荷に依存します。.

コンプレッサー、ファン、コイルの協調制御

コントローラーは、冷凍回路全体を1つの機械のように動作させる必要があります。通常の冷却サイクル中には、液管ソレノイドを開き、必要な遅延後にコンプレッサーを起動し、蒸発器ファンを有効にし、庫内を監視します。ポンプダウンまたは障害時には、ソレノイドを閉じ、コンプレッサーを停止し、ファンを保持するか、アラームを発生させます。霜取り中には、別のシーケンスを使用する必要があります。.

この Domi冷凍コンプレッサーガイド は、コントローラーのパラメーターを記述する前に合意すべきコンプレッサーの容量と動作エンベロープの入力を網羅しています。コントローラーは、不十分な気流を持つ蒸発器、過剰なヘッドプレッシャーを持つ凝縮器、またはその動作エンベロープ外で選定されたコンプレッサーを修正することはできません。.

蒸発器ファンについては、ファンが連続運転するか、コンプレッサーと連動してサイクリングするか、霜取り中に停止するか、またはドリップ遅延後に再起動するかを定義してください。凝縮器ファンについては、ヘッドプレッシャー制御、最小速度、および外気低温時の動作を定義してください。電子膨張弁については、圧力と温度の入力、過熱度ターゲット、弁ドライバ、およびフォールバック状態を指定してください。これらの詳細は、コントローラーの製品名だけでなく、I/Oリストおよび動作シーケンスに含まれるべきものです。.

アラーム、記録、およびリモート可視性

アラームの設計では、短期的なイベントと実際の制御喪失を区別する必要があります。高温アラームは、ドアの開閉、商品の搬入、または霜取りの後に遅延が必要な場合があります。センサーアラームは、コントローラーが制御対象の値を把握できなくなるため、通常は即座に作動する必要があります。コンプレッサーの過負荷、高吐出温度、凝縮器高圧、ファン故障、または液面異常については、シャットダウンとラッチされたアラームが必要になる場合があります。.

最低限、アラームの閾値、遅延、リセット方法、リレー出力、現地表示、リモート宛先、およびイベント履歴の保持を定義してください。サイトが食品安全またはHACCPプランに従っている場合は、温度記録のエクスポート方法とタイムスタンプの同期方法を確認してください。コントローラーのラベルだけで適合性を主張することは避けてください。サイトの手順、校正、および記録の保持が、監視プログラムが受け入れられるかどうかを決定します。.

ネットワーク化された設置の場合、通信プロトコル、アドレス計画、時刻ソース、ユーザーロール、および通信喪失時の動作を文書化してください。ネットワークがオフラインのときに消えるリモートアラームは、堅牢なアラーム戦略ではありません。現地でのフォールバック表示と、オペレーターに対する明確なエスカレーションパスを提供してください。.

冷凍庫およびCO2システムに関する特別な考慮事項

冷凍庫は、冷蔵庫よりも霜および霜取りの要求が厳しくなります。コントローラーには、霜取りを終了できるコイルセンサー、温かく湿った空気が製品に吹き付けられるのを防ぐファン遅延、および復旧期間を考慮したアラーム遅延が必要です。センサーケーブル、ヒーター接触器、エンクロージャー定格、およびドレン保護は、冷凍庫パッケージの一部として見直されるべきです。.

CO2システムには、圧力ならびにトランスクリティカルまたはカスケード制御の考慮事項が追加されます。高圧側圧力、ガス冷却器出口温度、受液器圧力、および電子膨張弁の位置はすべてシーケンスに影響を与える可能性があります。定格圧力トランスデューサー、配線、およびエンクロージャーを使用し、圧力信号が失われた場合の安全状態を定義してください。低圧HFC凝縮ユニット用に設計されたコントローラーが、高圧CO2ラックに適していると推測してはなりません。.

冷凍コントローラーRFQチェックリスト

コントローラーの見積もりがディスプレイのサイズやボタンの数ではなく機能に基づいて比較できるように、すべてのサプライヤーに同じ情報を送信してください。.

見積もり時に、完成した入出力（I/O）リストと動作シーケンス仕様書の提出を求めてください。コントローラーの型式、ファームウェアまたはパラメータの版数、互換性のあるセンサー（プローブ）、リレーのディレーティング、エンクロージャーの寸法、予備部品、およびリードタイムを確認してください。コントローラーがOEM機器の一部である場合は、サプライヤーが完全なインターフェースを検証できるように、コイル図面、圧縮機の型式、バルブの選定、および電気回路図を含めてください。.

試運転および交換時の確認事項

新規または交換用のコントローラーに通電する前に、配線を承認済みの図面と突き合わせて比較してください。センサーの識別情報、該当する場合は極性、入力スケーリング、リレーのコモン接続、接触器のコイル、ヒューズの定格、ドアスイッチ、および非常停止ボタンを確認してください。異なるコントローラーファミリーにおいて、同じ番号の端子が同じ機能を持つとは限らないため、思い込みは禁物です。.

試運転では、通常の冷却、ポンプダウン、デフロスト（除霜）の開始、デフロストの終了、ファン遅延、アラーム遅延、電源復旧、およびセンサー故障のテストを行う必要があります。出力ランプが点灯するかどうかを確認するだけでなく、実際の測定値を記録してください。.

交換を行う際は、コントローラーを取り外す前に、古い配線の写真を撮り、すべての端子を記録し、古いパラメーターセットを保存してください。パラメーターを読み込む前に、新しいセンサーの特性曲線、出力定格、およびデフロスト方式を確認してください。物理的に互換性のある前面パネルであっても、制御シーケンスの互換性が保証されるわけではありません。.

工場受入テスト（FAT）には、電気的I/Oチェック、センサーシミュレーション、アラームシミュレーション、通信テスト、およびパラメーターバックアップの確認を含める必要があります。適合するエバポレーターまたはコンデンサーが供給される場合は、コントローラーの設定、コイル図面、およびパッキングリストで同じリビジョン識別子を維持してください。.

よくあるご質問

冷蔵コントローラーは何を制御しますか？

冷凍コントローラーは、コンプレッサー、エバポレーターファン、コンデンサーファン、デフロストヒーターまたはバルブ、液管ソレノイド、アラーム、および通信を制御できます。正確な出力は、モデルおよびシステムのシーケンスによって異なります。温度、圧力、またはステータスの入力を読み取り、設定値、ディファレンシャル（差動）、タイマー、および安全インターロックに従ってそれらの出力を変化させます。.

冷凍制御器はどのように選べばよいですか？

適用温度、冷媒システム、デフロスト方式、センサー数、出力リスト、およびアラーム要件から始めます。次に、電圧、リレー定格、センサータイプ、エンクロージャー（筐体）、通信プロトコル、パラメーターアクセス、およびコンプレッサーの最小ON/OFF時間を確認します。コントローラーの部品番号だけでなく、配線図と動作シーケンスも要求してください。.

ウォークインクーラーのコントローラーにはどのようなセンサーが必要ですか？

基本的な歩行式プレハブ冷蔵庫（ウォークインクーラー）には通常、代表的な室温または還気センサーが必要です。ファン制御やデフロスト保護でコイル温度が必要な場合はエバポレーターセンサーを追加し、運用の要件に応じてドアスイッチや製品プローブを追加します。制御センサーは、直接の吹出し空気、ドア、および不適切な熱的・冷的な表面から離れた場所に配置してください。.

冷凍コントローラーはどのように霜取りを管理しますか？

スケジュール、間隔、またはデマンドルールによってデフロストを開始し、通常の冷却を停止し、該当する場合は電気ヒーターまたはホットガスバルブに通電し、コイル温度センサーまたは最大時間制限を使用してデフロストを終了します。その後、冷却が再開される前に、ドリップおよびファン遅延期間が適用されます。シーケンスは、エバポレーター、デフロストハードウェア、および冷媒システムに一致している必要があります。.

サーモスタットと冷凍コントローラーの違いは何ですか？

サーモスタットは通常、1つの温度制御接点を切り替えます。冷凍コントローラーは、複数の出力、複数のセンサー、霜取り、アラーム、データロギング、ネットワーク通信を調整できます。サーモスタットはシンプルな従来型回路の低コストな代替品としては適している場合がありますが、追加のハードウェアや検証済みのシーケンスなしにそれらの機能を置き換えることはできません。.

OEMコントローラーの見積もりにはどのような情報を送信すればよいですか？

アプリケーションと温度範囲、冷媒、圧縮機およびコイルのモデル、霜取り方法、センサーの種類と設置場所、出力リスト、電圧、通信プロトコル、アラーム要件、筐体寸法、配線図、希望納期をお送りください。交換品の場合は、銘板の写真またはパラメータのバックアップを添付してください。互換性を勝手に推測せず、不明な値は確認のためにマークしてください。.

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Domiは、I/Oリスト、図面、サンプル、銘板、または故障した部品から、制御冷凍パッケージの蒸発器側または凝縮器側を確認できます。冷媒、温度範囲、風量、回路構成、センサー位置、接続レイアウト、希望納期を Domi技術問い合わせページ. 経由でお送りください。コントロールのサプライヤーがコントローラーのシーケンスを検証している間に、チームがコイルの構造、テスト、梱包の要件を確認できます。.