JPH01163564A

JPH01163564A - 冷凍機の制御装置

Info

Publication number: JPH01163564A
Application number: JP63254314A
Authority: JP
Inventors: Kohei Sato; 佐藤　鋼平; Tetsuo Kishimoto; 哲郎岸本; Ichiro Okubo; 一郎大久保
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1989-06-27
Also published as: JPH0240946B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、運転容量が変わる圧縮機と、熱源側熱交換器
と、減圧装置と、利用側熱交換器とを連結した冷媒回路
を備えた冷凍機の制御装置に関するものである。

（ロ）従来の技術このような制御装置に関する従来の技術としては、■実
公昭５３−１６９９５号公報、■特開昭５４−５９６５
２号公報に記載されているようなものがあった。■の公
報には１冷凍機用駆動電動機にその負荷容量を検出する
検出素子を設け、同検出素子よりの指令によって前記冷
凍容量調節機構の調節範囲を制限するように設けた」点
が記載されており、■の公報には「モータの負荷を電流
で検出する」点が記載されている。これら■の公報と■
の公報とを組み合せた従来技術としては、冷凍機の負荷
容量を圧縮機用電動機に流れる電流から検出し、この電
流値が通常値以内ならばこの電流値に基づいて冷凍能力
の調節を行ない、前記電流値が過電流（過負荷）に達し
た時は冷凍能力の調節範囲に制限を付加する制御方法が
開示されるのみであった。

（ハ〉発明が解決しようとする課題基」二のような従来の技術では、電流値に基づいて冷凍
能力の調節を行なうことになるので、負荷の温度変動を
熱交換器における冷媒の蒸発量と電流値の変化とを介し
て知ることになる。すなわち負荷の温度変動に対する冷
凍能力の調節が遅れ負荷の温度変動幅が大きくなる問題
点を有していた。また、負荷の温度変化と電流値の増減
との間には固定した相関関係がなくかならずしも負荷の
温度変化に電流が追従するとは限らず負荷の温度変動幅
が大きくなる場合があった。斯かる問題点に鑑み、本発
明は負荷の温度変動に合せて最適に冷凍能力を変えると
同時に過負荷時には速やかにこの過負荷状態を回避でき
る制御装置を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段本発明の制御装置は、運転能力が変更可能な電動圧縮機
と、熱源側熱交換器と、減圧装置と、負荷側に設けられ
る利用側熱交換器とを連結した冷媒回路を備えた冷凍機
に於いて、負荷の温度に基づいて前記圧縮機の運転能力
を変更する能力制御部を備えると共に、前記駆動用モー
タに流れる電流の値が第１の設定値を一旦越えた時に前
記圧縮機の運転能力を減らず信号を前記能力制御部へ出
力する能力減少制御部と、前記信号の出力後に前記電流
の値が第１の設定値より低い第２の設定値を一旦下回っ
た時に前記圧縮機の運転能力を増加させる信号を前記能
力制御部へ出力する能力増加制御部とを備えたものであ
る。

（ホ）作用このように構成された制御装置では、圧縮機の運転能力
を負荷の温度に基づいて適切に設定すると共に、圧縮機
の過負荷を電流の増加から検出して圧縮機の運転能力を
減らし、この後電流の値が第２の設定値まで下がった時
には再び圧縮機の運転能力を増加させるものである。

（へ）実施例以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

まず本発明を適用しようとする冷凍機は第１図に示ずよ
うに圧縮機（１）と、四方弁（２）と、熱源側熱交換器
＜３）と、受液器＜４〉と、減圧装置（５〉と、利用側
熱交換器（６）と、アキュームレータ（７）とが連結さ
れて冷媒回路（８）が構成されている。尚、（９）　、
　（１０）は冷房用逆止弁、（１１）　、　（１２）は
暖房用逆止弁である。

この圧縮機（１）は運転容量（圧縮容量）が可変できる
ものである。運転容量を変える機構としては圧縮機に複
数のアンローダ弁を設げ、この弁を制御して行なうもの
や、レシプロ型圧縮機の駆動シリンダー数を変えて行な
うものや、スクリュー型圧縮機の容量制御弁を制御して
行なうものや、圧縮機の駆動用モータの回転数を変えて
行なうものなど種々の機構が考えられるが、本実施例で
はこの圧縮機が単に複数段（無段階でもよい）に圧縮容
量が制御できるものとして以下の説明を行なう。圧縮機
（１）から吐出された冷媒は吐出ライン（１３）から四
方弁（２）を介して冷房時は実線矢印の向きに流れ、又
暖房時は破線矢印の向きに流れ、四方弁（２）及びアキ
ュームレータ（７）を介して吸入ライン（１４）から圧
縮機（１）に戻る。この時熱源側熱交換器（３）は冷房
時には凝縮器、暖房時には蒸発器として作用し、送風機
（１５）にて外気との熱交換が促進される。又、利用側
熱交換器（６）は冷房時には蒸発器、暖房時には凝縮器
として作用して二次冷媒回路（１６）の二次冷媒（たと
えば水）を冷却又は加熱する。そしてこの冷温水がポン
プ（１７）にて二次冷媒回路（１６）内を循環きれ、フ
ァンコイル（１８）に供給されて、冷温水と室内空気と
の熱交換が行なわれることにより、室内の冷房又は暖房
が行なわれる。尚、圧縮機（１）は利用側熱交換器（６
）の二次冷媒流入温度に応して圧縮容量が調整され、二
次冷媒流出温度が適温になるようにしている。

第２図に於いて、（ρ）は運転スイッチ（１９）を介し
て直流定電圧が供給詐れる母線である。（２０〉はマイ
クロコンピュータであり、電源端子（ＢＩ）が母線（り
に接続きれ、クロック端子（ＣＬＩ）　、　（ＣＬ２）
間にはマイクロコンピュータ（２０）（本発明の能力制
御部、能力増減制御部の機能を有している）の自走時間
を決める発振器（２１）が接続されている。く２２）は
冷暖選択スイッチであり、一端が母線（Ｉ２）に、他端
がマイクロコンピュータ（２０）の入カポ−，１−（Ｉ
Ｉ）に接続されている。（２３）は母線（ρ〉から直流
定電圧が供給され、利用側熱交換器（６）の二次冷媒流
入温度を検出する温度センサ（２４）のアナログ信号を
２進のデジタル信号に変換する二次冷媒温度測定回路で
あり、出力端が入力ボート（Ｉ２）に接続されている。

（２５）は母線（ｆ２）から直流定電圧が供給され、第
３図に示す圧縮機（１）の駆動用モータ（ＣＭ）の運転
電流を２進のデジタル値として測定する運転電流測定回
路であり、出力端が入力ボート（１３）に接続されてい
る。該回路（２５）は−次巻線（２６１）が駆動用モー
タ（ＣＭ）に直列接続された変流器（２６）の二次巻線
（２６２）に流れる電流を電圧変換し、更に整流平滑し
たのち、基準電圧との差電圧を求め、該差電圧をＡ−Ｄ
（アナログ−デジタル）変換して、駆動用モータ（ＣＭ
）の運転電流を測定するようにしている。　（２７）は
母線（りから供給される直流定電圧を利用して所定周波
数の基準パルスを発生する基準パルス発生器であり、出
力端が入カポ−１−（Ｉ４＞に接続されている。

（２８）は制御リレー（２９）ないしく３４）からなる
制御リレー回路であり、各リレーの一端は母線（ｐ、）
に接続きれ、他端はそれぞれ反転機構を有するドライバ
ー（３５）を介して出力ポート（円）ないしくＰ６）に
接続されている。（３６）は警報ランプであり、一端が
母線（Ｉ２）に接続され、他端が反転機構を有するドラ
イバー（３７）を介して出力ポート（Ｐ７）に接続され
ている。

第３図に於いて、（３８）は交流電源であり、四方弁（
２〉の励磁リレー（３９）と、送風機（１５）の駆動用
モータ（ＦＭ）の電源リレー（４０）と、圧縮機（１）
の駆動用モータ（ＣＭ＞の電源リレー（４１）と、圧縮
機り１）の容量調整リレー（４２）　、　（４３＞及び
（４４）とがそれぞれ制御リレー（２９〉ないしく３４
）の常開スイッチ（２９１）ないしく３４１）を介して
交流電源（３８）に接続されている。又、駆動用モータ
（ＦＭ）は電源リレー（４０）の常開スイッチ（４０１
）を介して、駆動用モータ（ＣＭ）は電源リレー（４１
）の常開スイッチ（４１１）を介してそれぞれ交流電源
（３８）に接続きれている。

第４図はマイクロコンピュータ（２０）の内部システム
を示すものであり、マイクロコンピュータ（２０〉は入
力ボート（１１）にローレベルの“０”信号又はハイレ
ベルの″１″信号の何れの信号があるかによって冷房或
いは暖房指令を発する冷暖指令装置（４５）と、入力ボ
ート（Ｉ２）を介して送られてくる最新の温度データを
記憶する温度記憶装置（４６）と、記憶装置（４６）の
温度データと比較される設定値が記憶される設定値記憶
装置（４７）と、入カポ−１−（Ｉ３＞を介して送られ
てくる最新の電流データを記憶する電流記憶装置（４８
）と、記憶装置（４８）の電流データと比較される設定
値を記憶する設定値記憶装置（４９）と、両記憶装置（
４６）　、　（４７）の記憶内容を比較して第５図及び
第６図の特性になるように次段の制御信号発生装置り５
０）に第１表に示す制御信号を発するよう指令する温度
比較装置（５１）と、両記憶装置（４８）　、　（４９
）の記憶値を比較して出力Ａ、Ｂを制御信号発生装置（
５０）に発する電流比較装置（５２）と、両比較装置（
５１）　、　＜５２）からの出力をプログラム処理して
出力ポート（Ｐｌ）ないしくＰ７）から“１″又は“０
”の制御信号を発する制御信号発生装置（５０）と、電
流比較装置（５２〉からの指令により入力ボート（Ｉ４
）からの基準パルスを利用してそれぞれ３秒間並びに１
０分間の時間計数を行なうタイマー装置（５３）並びに
（５４）とから構成されている。

第　　１　　表今冷房期で冷暖選択スイッチ（２２）が開路されている
ものとする。運転スイッチ（１９）が閉路されると、マ
イクロコンピュータ（２０）は入カポ−１−（ＩＩ）の
“０″信号により冷暖指令装置（４５）が制御信号発生
装置（５０）に冷房指令を出すとともに入カポ−１−（
Ｉ２）から入ってくる利用側熱交換器（６）の二次冷媒
流入温度データを記憶装置（４６）に記憶する。−そし
て二次冷媒流入温度が１４°Ｃであると、第５図の特性
から明らかなように、温度比較装置（５１）は制御信号
発生装置（５０）に出カポ−１−（Ｐ３）ないしくＰ６
）から（１，１，１，１）の制御信号を発するよう指令
するのでドライバー（３５〉を介し、制御リレー（３１
）ないしく３４）が全て通電きれる。このため、電源リ
レー（４１）が通電されて、駆動用モータ（ＣＭ）が運
転するとともに容量調整リレー（４２）ないしく４４）
が励磁されて圧縮機（１）は１００％の圧縮容量にて運
転を行ない、利用側熱交換器（６）にて冷却きれた二次
冷媒がファンコイル（１８）に供給されて室内の冷房運
転が行なわれる。尚、出カポ−１−（Ｐ２）からも“１
′′信号が供給され、制御リレー（Ｐ２）が通電されて
電源リレー（４０）が励磁されるので、駆動用モータ（
ＦＭ）が運転して送風機（１５）が運転を行ない、出力
ポート（円）は“０”信号が供給されて制御リレー（２
９）は通電されず、四方弁励磁リレー（３９）も通電さ
れないので四方弁＜２）は実線状態にある。

この運転中に利用側熱交換器（６）の二次冷媒流入温度
が１０°Ｃを下回ると、温度比較装置（５１）の指令に
より、制御信号発生装置（５０）は［１，１゜１．０］
の制御信号を発するようになり、制御リレー（３４）及
び容量調整リレー（４４）の通電を切って圧縮機（１）
に７５％の容量運転をさせ、この結果、二次冷媒流入温
度が上昇に転じ、１２°Ｃを上回ると、再び圧縮機を１
００％運転に戻す。又、逆に二次冷媒流入温度が更に下
がり、９°Ｃを下回ると、制御信号発生装置（５０）は
［：１，１，０゜０〕の制御信号を発して更に制御リレ
ー（３３）及び容量調整リレー（４３）の通電を切り、
圧縮機（１）を５０％容量運転にする。このようにして
制御信号発生装置（５０）は第５図特性に従って二次冷
媒流入温度と設定値との比較を行なう温度比較装置（５
１）の指令を受けて圧縮機（１）が負荷に見合った圧縮
容量となるように０（停止）〜１００％の５段階に自動
制御する。尚、電流比較装置（５２）は記憶装置（４８
）に記憶された駆動用モータ（ＣＭ）の運転電流と記憶
装置（４９）の第１設定値２６５Ａ並びに第２設定値２
９５Ａとの比較を行なっている。該第２設定値は圧縮機
（１）の駆動用モータ（ＣＭ）の最大許容電流近くに設
定され、第１設定値は第２設定値の約９０％に設定され
（いる。

圧縮機（１）が１００％の圧縮容量にて運転している際
に外気温が上昇して冷媒回路（８）の高圧側冷媒圧力が
上昇し、圧縮機（１）に過負荷が掛かったり、交流電源
〈３８）に電圧変動があり、電源電圧が１０％程度低下
したりすると、駆動用モータ（ＣＭ）の運転電流が増大
していく。そして第７図に示すように圧縮機（１）の駆
動用モータ（ＣＭ）の運転電流が２６５Ａを越えると、
電流比較装置（５２）はまずタイマー装置（５３）にセ
ット指令を出す。タイマー装置（５３）が３秒間の時間
計数を終了してタイムアツプすると、電流比較装置（５
２）は再度運転型流が２６５Ａを越えているかどうかを
確認する。

このように３秒間の時間を置いて再認識するのは圧縮機
（１）の圧縮容量切換時のように瞬時的に駆動用モータ
（ＣＭ）の運転電流が増大した場合を除外するためであ
る。この場合、運転電流が引続いて２６５Ａを越えてい
るので、電流比較装置（５２）は制御信号発生装置（５
０）に出力Ａを発して制御信号発生装置（５０）が温度
比較装置（５１）の出力と無関係に出力ポート（Ｐ３〉
ないしくＰ６）から［：１，１，１゜０〕の制御信号を
発するようにし、圧縮機（１）に７５％の圧縮容量運転
をさせるとともにタイマー装置（５３）に再セツト指令
を出し、且つタイマー装置（５４）にセット指令を出す
。

圧縮機（１）が１００％運転から７５％運転に切換わる
ことにより、圧縮機（１）並びに駆動モータ（ＣＭ）の
負担が軽減され、駆動用モータ（ＣＭ）の運転電流は図
示のように急激に低下する。そして３秒後にタイマー装
置（５３）がタイムアツプすると、電流比較装置（５２
）はこの時点の運転電流値を基準にして復帰電流値を求
める。すなわち運転電流値が２１２Ａであると復帰電流
値は５Ａ減した２０７Ａとなる。この結果、電流比較装
置（５２）はタイマー装置＜５４）が１０分間の時間計
数を終えてタイムアツプ指令を発し、且つ運転電流が復
帰電流を下回る時まで出力Ａを制御信号発生装置（５０
〉に供給し、圧縮機（１）の７５％圧縮容量運転を継続
させる。従って駆動用モータ（ＣＭ）の運転電流増大の
原因力釈−時的な冷媒回路（８）の高圧圧力の上昇や電
源電圧の変動にある場合、タイマー装置（５４）の時間
計数中に運転電流が復帰電流を下回ってもタイマー装置
（５４）がタイムアツプするまでは７５％運転が続く。

又、運転電流が増大した原因が長時間なくならない場合
にはタイマー装置（５４）がタイムアツプした後も７５
％運転が続き、外気温が低下して冷媒回路（８）の高圧
圧力が低下したり、電源電圧が定常値に戻ったりして運
転電流増大原因がなくなり、運転電流が復帰電流を下回
ると、７５％運転が終了し、１００％運転に戻る。

圧縮機（１）が７５％以下の小容量運転を行なっている
場合は運転電流が２６５Ａを越えても上述の容量変更制
御は行なわれない。このように圧縮機（１）の小容量運
転中に駆動用モータ（ＣＭ）の運転電流が２６５Ａを越
えるのは送風機（１５）の故障や駆動用モータ（ＣＭ）
の拘束など極めて異常な状態が考えられるからである。

そこで、電流比較装置（５２）は運転電流が２９５Ａを
越える時点で出力Ｂを制御信号発生装置（５０）に発し
、制御信号発生装置（５０）は出力ポート（Ｐ２）から
“０”信号を発して送風機（１５）を停止させるととも
に出力ポート（Ｐ３）ないしくＰ６）から［０，０，０
，０）の制御信号を発して圧縮機（１）を停止許せ、更
に出力ポート（Ｐ７〉から４１″信号を発して警報ラン
プ（３６）を点灯許せ異常状態を表示する。又、前述の
１００％から７５％への小容量運転切換中に運転電流が
２９５Ａを越える時にも同様に制御する。そしてこの状
態は異常箇所を修理してリセットキー（図示せず）を押
した時に解除される。

冷暖切換スイッチ（２２）が閉路される暖房期では冷暖
指令装置（４５）の暖房指令により、制御信号発生装置
（５０〉は出力ポート（Ｐｌ〉から“１″信号を発して
制御リレー（２９〉を励磁させ、四方弁励磁リレー（３
９）が通電されるようにして四方弁（２）が破線状態に
切換えられる。そして温度比較装置（５１）は記憶装置
（４６）に記憶される二次冷媒温度と記憶装置り４７）
の暖房時の設定値とを比較して第６図で示される特性と
なるように制御信号発生装置く５０）に指令を出し、圧
縮機（１）の圧縮容量を制御するので、利用側熱交換器
（６）における二次冷媒の加熱度合が調整きれてファン
コイル（１８）にて適度な暖房運転が行なわれる。この
場合も圧縮機（１）が１００％の圧縮容量運転中に駆動
用モータ（ＣＭ）の運転電流が第１設定値（２６５Ａ）
を越えると、冷房時と同様の圧縮機制御が行なわれ、圧
縮機（１）並びに駆動用モータ＜ＣＭ）の負担を軽減し
て運転が継続できるようにする。又、７５％以下の小容
量運転中に運転電流が第２設定値（２９５Ａ）を越えた
場合も冷房時と同様である。

尚、上述の各設定値は使用機種によって適宜選定される
ものであり、図の数値に限定されるものでない。

（ト）発明の効果本発明の制御装置は運転能力が変更可能な圧縮機の運転
能力を負荷の温度に基づいて行なうことによって、負荷
の温度変動に合わせた運転能力が直接設定されるので負
荷の温度変動幅を小さく保つことができると共に、余分
な運転能力を使わなくなりエネルギーの節約ができる。

また、圧縮機の駆動用モータに流れる電流を検出するの
で、過負荷時に電流が急増しこの電流値が第１の設定値
を越えると圧縮機の運転能力を減らし、電流がこれ以上
増加するのを抑制し駆動用モータの焼損を防止する。

また、電流値が第２の設定値を下回れば圧縮機の運転能
力を再び増加させるようにし、過負荷の原因が解消され
ていれば、再び負荷の温度に基づいて運転能力の変更を
行ない負荷の温度変動幅を小さくし、負荷の温度を安定
させる。

従って、本発明の制御装置を用いることによって、圧縮
機の運転能力を負荷の温度と圧縮機の駆動モータに流れ
る電流との２方から制御することができ、通常運転時と
過負荷時との両方においても常に負荷の温度変動幅を最
少に抑制することができるものです。すなわち、負荷の
安定した温度制御と過負荷運転に対する敏速な保護動と
が確実に行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な冷凍機の一例を示す冷媒回
路図、第２図及び第３図は本発明の方法を用いた一実施
例を示す電気回路図、第４図は第２図のマイクロコンピ
ュータの内部システム例を示すブロック線図、第５図な
いし第７図は本発明を用いた装置の動作説明用の説明図
である。（１）・・・圧縮機、　（３）・・・熱源側熱交換器、
　（５）・・・減圧装置、　（６）・・・利用側熱交換
器、　（８）・・・冷媒回路、（２０）・・・マイクロ
コンピュータ、（２５）・・・運転電流測定回路、　（
５０）・・・制御信号発生装置、　（５２）・・・電流
比較装置、　（ＣＭ）・・・圧縮機駆動用モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）運転能力が変更可能な電動圧縮機と、熱源側熱交
換器と、減圧装置と、負荷側に設けられる利用側熱交換
器とを連結した冷媒回路を備えた冷凍機に於いて、負荷
の温度に基づいて前記圧縮機の運転能力を変更する能力
制御部を備えると共に、前記駆動用モータに流れる電流
の値が第１の設定値を一旦越えた時に前記圧縮機の運転
能力を減らす信号を前記能力制御部へ出力する能力減少
制御部と、前記信号の出力後に前記電流の値が第１の設
定値より低い第２の設定値を一旦下回った時に前記圧縮
機の運転能力を増加させる信号を前記能力制御部へ出力
する能力増加制御部とを備えたことを特徴とする冷凍機
の制御装置。