JPH01219372A - 冷凍機の均油制御方法 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、互いに並列に接続する複数台の圧縮機を備え
、かつ互いの圧縮機はインバータ装置によって運転周波
数制御がなされる冷凍機に係り、特に冷凍サイクル運転
終了時において各圧縮機に均等に潤滑油を戻すための均
油制御方法の改良に関する。

（従来の技術） たとえばショーケースのように、複数台の蒸発器を制御
する冷凍サイクルを構成する、いわゆるマルチタイプの
冷凍機が多用される。この種の冷凍機においては、各蒸
発器に対する冷凍能力の幅が大きく、１台の大型圧縮機
を備えただけでは、その要求を満足することができない
。すなわち、冷凍されるべき被冷凍物の収容量が各蒸発
器で異なる場合が多く、また１台のみ冷凍作用させて他
の蒸発器は停止する場合もある。このような要求に対処
するため、１台の大型圧縮機を備えるより、複数台の圧
縮機を互いに並列に接続して、個々の蒸発器の要求に応
じた能力幅の広い冷凍サイクル運転をなす手段が採用さ
れるようになった。しかも、各圧縮機にはそれぞれイン
バータ装置を接続して、その運転周波数を別個に制御す
ることにより冷凍能力を可変化し、より精度の高い冷凍
作用が可能になった。

ところで、このような圧縮機においては、常に円滑で確
実な圧縮作用をなすために、潤滑油が必要不可欠である
。上記圧縮機に集溜する潤滑油の一部は、冷媒ガスに混
合した状態で圧縮機から吐出されて冷凍サイクル回路を
循環し、再び圧縮機に吸込まれる。したがって運転周波
数が制御される複数台の圧縮機を備えたものでは、特定
の圧縮機に潤滑油が集中し、残りの圧縮機において潤滑
油不足の傾向で冷凍サイクル運転が終了することが多い
。そのままの状態で再び冷凍サイクル運転をなすと、さ
らに潤滑油不足が大となり、潤滑性低下による圧縮効率
の低下や機械的損傷事故の発生が考慮される。

このことから、各圧縮機における潤滑油の油量を均等に
すべき対策が必要となる。従来においては、たとえば互
いの圧縮機のクランクケース部をパイプで連通し、冷凍
サイクル運転停止中に油量レベルを均一にしようとする
のものがある。しかしながら、個々の圧縮機に集溜する
潤滑油の油量は運転作用によって常に変動するところか
ら、上記パイプの管径の設定が難しい。また、上記パイ
プには冷凍サイクル運転中でも潤滑油が導通し、よりア
ンバランス傾向が大となる。

あるいは、定期的に全ての圧縮機を全負荷運転して滞留
した潤滑油を所定の容器に回収する手段もとられている
。しかるにこの場合には、それまで運転していた互いの
圧縮機の運転周波数の大小によりさらに油量の変動が大
きくなり、油量の差がなくならないという不具合がある
。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述したような複数台の圧縮機を互いに並列
に連通し、かつそれぞれインバータ装置に電気的に接続
した冷凍機において、各圧縮機に集溜する潤滑油の油量
が不均一となる不具合を除去し、冷凍サイクル運転の停
止時には各圧縮機の油面高さを確実に均一化して、各圧
縮機の潤滑信頼性を確保する冷凍機の均油制御方法を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、複数台の圧縮機を互いに並列に連通
し、かつそれぞれの圧縮機にインバータ装置を電気的に
接続した冷凍機において、冷凍サイクル運転を停止する
直前に上記インバータ装置は各圧縮機を同一運転周波数
となし、油面検知機構は各圧縮機に集溜する潤滑油の油
面高さを感知し、しかる後、油面低の圧縮機の運転周波
数を油面高の圧縮機の運転周波数よりも高くして、各圧
縮機の油面高さを均一にすることを特徴とする冷凍機の
均油制御方法である。

（作用） 潤滑油の集溜油量の少ない、すなわち油面の低い圧縮機
の運転周波数を高くして油面の高い圧縮機から潤滑油を
取込み、常に油面検知機構が互いの圧縮機の油面高さを
検知して、互いに均一になったところで各圧縮機の運転
を停止する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図にもとづいて説明する
。図中、１は第１の圧縮機、２は第２の圧縮機であって
、これらは互いの吐出側および吸込側ともに冷媒管Ｐを
介して並列に接続される。

また、第１．第２の圧縮機１．２は、それぞれ第１のイ
ンバータ装置３と第２のインバータ装置４とに電気的に
接続され、互いに運転周波数が制御されるようになって
いる。第１．第２の圧縮機１゜２の吐出側冷媒管Ｐおよ
び吸込側冷媒管Ｐともに油戻し管５が連通するとともに
、この油戻し管５には電磁開閉弁６と油分離器７とが設
けられる。

一方、第１．第２の圧縮機１，２の吐出側冷媒管Ｐと吸
込側冷媒管Ｐがともに合流し、１本の冷媒管Ｐで連通す
る。この冷媒管Ｐの中途部には、凝縮器８．受液器９．
膨張弁１０．蒸発器１１および気液分離器１２が順次連
通し、このようにして冷凍サイクルが構成される。なお
、上記第１．第２のの圧縮機１，２にはそれぞれ油面検
知機構である油面センサ１３ａ、１３ｂが設けられ、互
いに制御回路Ｓに電気的に接続される。上記第１゜第２
のインバータ装置３．４も上記制御回路Ｓに電気的に接
続されること勿論である。また上記蒸発器１１に、同一
容量の複数の蒸発器を並列に接続してもよい。

しかして、蒸発器１１が要求する冷凍能力に応じて第１
．第２のインバータ装置３，４は第１゜第２の圧縮機１
．２の運転周波数を制御する冷凍サイクル運転をなす。

冷媒は第１．第２の圧縮機１．２で圧縮され、吐出側冷
媒管Ｐに導かれる。

油分離器７はこの冷媒に含まれる潤滑油を分離し、電磁
開閉弁６は閉成して油分離器７内に潤滑油を集溜する。

一方、冷媒は実線矢印に示す方向に順次導通して、各構
成部品は必要な冷凍サイクル作用をなす。

このような通常的な冷凍サイクル運転が継続すると、蒸
発器１１は冷凍作用不要の状態になる。

このとき各インバータ装置３．４は運転周波数を下げ、
あるいは一方の圧縮機１もしくは２を完全に停止する。

あるいは、内蔵するタイマもしくは外部タイマのタイマ
機能により、一定の時間は完全な冷凍サイクル運転を必
ず行う。いずれにしろ、ついには第１．第２の圧縮機１
，２ともに停止状態に至る。

そしてまた冷凍サイクル運転を全停止する以前に、制御
回路Ｓは第１．第２のインバータ装置３゜４に対して所
定時間だけ予め定められた同一の運転周波数で各圧縮機
１，２を運転する指令信号を出す。この運転により、各
圧縮機１．２に集溜する潤滑油の油量に差がでていた場
合に、その差を特定できる。各圧縮機１，２にそれぞれ
備えられる油面センサ１３ａ、１３ｂは油面高さを検知
し、その検知信号を制御回路Ｓに送る。この制御回路Ｓ
は互いの油面高さの差を演算し、再び各インバータ装置
３．４に指令信号を発する。すなわち、第１．第２の圧
縮機１．２の油面高さの比率に応じて、油面低の圧縮機
たとえば１の運転周波数を油面高の圧縮機たとえば２の
運転周波数よりも高くする制御をなす。潤滑油の集溜油
量の少ない。

油面の低い圧縮機１は、運転周波数が高くなることによ
り油面の高い圧縮機２から潤滑油を取込める。同時に電
磁開閉弁６を開放し、油分離器７に集溜する潤滑油を第
１の圧縮機１に積極的に回収する。上記各油面センサ１
３ａ、１３ｂが互いに同一油面高さになったことを検知
したところで、制御回路Ｓは第１．第２の圧縮機１．２
の運転を全停止する。すなわち、冷凍サイクル運転が停
止する状態では第１．第２の圧縮機１．２の集溜油量が
均一となる。

上述した第１．第２の圧縮機１，２に対する運転制御状
態は、第２図によっても説明できる。すなわち、第１．
第２の圧縮機１．２の通常運転から停止信号が出される
と油面判定のための同能力運転がなされ、ついで油面の
チエツクを行う。そして油面高さに応じて所定の運転周
波数で運転し、油面均一化をなす。

なお、このような複数の圧縮機１，２を並列に接続し、
それぞれインバータ装置３．４によって制御する冷凍機
においては、能力可変幅が広がって有利である。しかし
ながら、特にインバータによる起動は、起動トルクが小
さいためにアンバランス起動が生じ易かった。このため
に、同時に起動し、かつ停止を個々に行う等の制御がな
されている。しかしながらこのような制御では、運転開
始直後に低い冷凍能力を得ることは困難であり、一方の
圧縮機の運転中に負荷変動により他の圧縮機も運転しな
ければならない場合には不可能である。

そこで、第３図に示すような冷凍サイクルを構成する。

すなわち、第１の圧縮機１と第２の圧縮機２とを四方弁
１５を介して接続する。あとの構成部品は全て上記実施
例と同様であり、同番号を付して説明を省略する。

通常運転状態で、上記四方弁１５は各圧縮機１゜２の吐
出側相互、吸込側相互を連通する方向に切換っている。

したがって、各圧縮機１．２は上記実施例と同様の並列
接続運転を構成し、冷媒は図中実線矢印に示す方向に導
かれる。

一方、冷凍サイクル運転の起動時、あるいは１台の圧縮
機のみ運転し停止中の他の圧縮機を起動するにあたって
は、以下に述べるように制御する。

すなわち、たとえば第１の圧縮機１を先に起動し、ある
いは運転中である場合は、四方弁１５を図中破線矢印に
示す方向に切換える。上記第１の圧縮機１から吐出され
る冷媒は四方弁１５を介して第２の圧縮機２の低圧側で
ある、通常運転状態では吸込側に導かれる。そして第２
の圧縮機２の高圧側である、通常運転状態では吐出側か
ら吐出される冷媒は四方弁１５を介して第１の圧縮機１
の吸込側に導かれる。このような状態にしてから、これ
迄停止中の第２の圧縮機２を駆動すれば、この圧縮機２
の起動トルクがほとんど不要の状態で起動することがで
きる。そして各圧縮機１，２が所定の圧力に上昇したと
き、あるいは所定の回転数に上昇したとき、あるいは所
定時間経過後に、上記四方弁１５を切換えて再び冷媒を
図中実線矢印に示す方向に導くことになる。

このような起動時の制御が可能な冷凍機に対し、従来の
ごとき複数（たとえば２台）の圧縮機を並列接続し、か
つ同時運転をなすものにおいては、第４図（Ａ）に示す
ように２台分の冷凍能力が必要であった。これに対して
今回の制御方式の冷凍機によれば、同図（Ｂ）に示すよ
うに起動トルクＭＩＮの状態が従来の１台分と同様です
み、いわゆる省エネルギ化を得るとともに能力可変幅を
きめ細かくすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、冷凍サイクル運転
の停止直前に各圧縮機を同一能力で運転した後、油面高
さの低い圧縮機の運転周波数を高くすることにより、各
圧縮機の油面高さを確実に均等化でき、各圧縮機におけ
る潤滑油量を確保して圧縮効率の保持を図り信頼性の向
上化を得るなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す冷凍機の冷凍サイクル
構成図、第２図はその制御方法を具体的に説明する図、
第３図は本発明の他の実施例を示す冷凍機の冷凍サイク
ル構成図、第４図（Ａ）は従来の制御方法による特性図
、同図（Ｂ）は第３図で説明した制御方法による特性図
である。 ３．４・・・（第１．第２の）インバータ装置、１゜２
−（第１．第２の）圧縮機、１３ａ、１３ｂ−・油面検
知機構（油面センサ）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれインバータ装置に電気的に接続され、かつ互い
   に並列に連通する複数台の圧縮機を備えた冷凍機におい
   て、冷凍サイクル運転を停止する直前に、上記各インバ
   ータ装置は各圧縮機を所定の同一運転周波数に揃えて駆
   動するとともに油面検知機構が各圧縮機に集溜する潤滑
   油の油面高さを感知し、しかる後、油面低の圧縮機の運
   転周波数を油面高の圧縮機の運転周波数よりも高くして
   各圧縮機の油面高さを均一にしてから運転を停止するこ
   とを特徴とする冷凍機の均油制御方法。