JPH02242048A - 冷凍装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は複数台の圧縮機を搭載した冷凍機、冷水機、空
気調和機、除湿機等の冷凍装置に関する。

（従来の技術） 複数台の圧縮機を搭載した冷凍装置においては、その冷
凍負荷に応じて圧縮機の運転台数が決定され、運転中の
圧縮機から吐出された冷媒は凝縮器、絞り装置、蒸発器
をこの順に経て循環する。

（発明を解決するための手段） 従来の冷凍装置においては、圧縮機の運転台数に応じて
圧縮能力が段階的に切り換わるので、圧縮能力が冷凍負
荷に合致しない場合には、蒸発器に霜が付着したり、冷
媒の蒸発圧力が低くなり過ぎたりしてその運転効率が悪
化する。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために発明されたものであ
って、その要旨とするところは冷媒回路内に並列に組み
込まれた複数台の圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器、
絞り装置、蒸発器をこの順に経て循環する冷凍装置にお
いて、上記圧縮機の中少なくとも１台はアンローダシリ
ンダとこの中に封密摺動自在に嵌装されたアンローダピ
ストンを具え、このアンローダピストンの一側に限界さ
れた室を上記圧縮機のガス圧縮室に連通ずるとともに他
側に限界された作動室を上記圧縮機の吸入側にバイパス
管を介して連通し、このバイパス管に冷凍負荷の大小に
応じて開度が増減する制御弁を介装したことを特徴とす
る冷凍装置にある。

（作用） 本発明の冷凍装置においては、冷凍負荷に応じて圧縮機
の運転台数が決まると同時に制御弁の開度が自動的に変
化して作動室内の圧力が変化する。

これに伴って、アンローダピストンがアンローダシリン
ダ内で移動して少なくとも１台の圧縮機のトップクリア
ランスボリュームが変化するので、この圧縮機の容量が
冷凍負荷に応じて無段階に連続的に変化する。

（実施例） 本発明の１実施例が第１図ないし第３図に示されている
。

第１図には冷凍装置の系統図が示されている。

この冷凍装置は複数台（図には２台）の圧縮機４９及び
５０を有し、これら圧縮機４９及び５０は冷媒回路内に
並列に組み込まれていて、単独に又は同時に運転される
。

複数の圧縮機の中の少なくとも１台、即ち、圧縮機５０
は後述する容量可変機構を有する往復動型圧縮機とされ
ている。圧縮機４９又は及び５０から吐出された高温・
高圧の冷媒ガスは矢印で示すように凝縮器５１に入り、
ここでｉＡ縮液液化て高圧の液冷媒となる。この液冷媒
は膨張弁等の絞り装置５２に入り、ここで絞られること
により断熱膨張して気液二相となる０次いで、この冷媒
は蒸発器５３に入り、ここで蒸発気化して低温・低圧の
ガス冷媒となって圧縮機４９又は及び５０に循環する。

圧縮機５０に内臓された後述するアンローダシリンダの
作動室と圧縮機５０の吸入側配管５４とを連結するバイ
パス管４６には制御弁４７が介装され、この制御弁４７
はコントローラ５５からの指令によってその開度が制御
される。吸入側配管５４にはこの中を流れる冷媒の圧力
又は温度を検知するセンサ５６が取り付けられ、このセ
ンサ５６の出力はコントローラ５５に入力される。。

第２図及び第３図には圧縮機５０の容量可変機構が示さ
れている。

第２図及び第３図において、■はシリンダ、２はピスト
ン、３は弁板、４はシリンダヘッド、５は吸入キャビテ
ィ、６は吸入弁、７は吐出弁、８は吐出チャンバ、９は
アンローダシリンダ、１０はアンローダピストン、２Ｓ
はピストン２に巻装されたピストンリング、２６はアン
ローダシリンダ９の下端に固着された座金である。

アンローダシリンダ９の下端は弁板３に固定され、その
上端はカバー２０によって掩蓋されている。

このアンローダシリンダ９内にはアンローダピストン１
０が封密摺動自在に嵌挿され、このアンローダピストン
１０の下方に限界された室１９は開口１８を介してガス
圧縮室１２に連通している。

アンローダピストン１０にはその上面から下方に向かう
に従って順次径が小さくなる大径穴３０ａと中径穴３０
ｂと小径穴３０ｃとからなる三段穴３０がその軸芯に沿
って穿設されている。また、カバー２０の中少にはロッ
ド３１の上端がナツト３２によって締結され、このロッ
ド３１は三段穴３０内にその上端開口から嵌挿されてい
る。このロフト３１の下部に形成されたフランジ３３の
外周面にリング３４が嵌合され、このリング３４の外周
面と小径穴３０ｃの内周面との間に微少間隙が形成され
ている。また、このロッド３１の中段には円環状の弁３
５が上下動自在に嵌挿され、この弁３５の内周面とロッ
ド３１の外周面との間には微少間隙が形成されている。

そして、この弁３５の上面はスナップリング３６によっ
て大径穴３０ａに固定された弁座３７に当接し、また、
この弁３５の下面は中径穴３０ｂに固定された板ばね３
８に当接している。

かくして、リング３４の下方に室３９が、リング３４と
弁３５との間に室４０が、弁３５の上方に作動室内４１
がそれぞれ限界されている。そして、これら室内３９．
４０及び作動室４１内には非圧縮性の粘性流体、例えば
油が封入されている。

作動室４１はカバー２０に穿設され゛た絞り穴４２を介
して吐出チャンバ８に連通ずるとともにカバー２０に穿
設されたガス通路４３、ガス管４４、弁板３に穿設され
たガス通路４５、バイパス管４６、制御弁４７を介して
吸入側配管５４に連通している。

しかして、ピストン２が復動すると、冷媒ガスが吸入キ
ャビティ５から弁板３に穿設された吸入通路１１を通り
、吸入弁６を押し開いてガス圧縮室１２内に吸入される
。

ピストン２が往動すると、ガス圧縮室１２内の冷媒ガス
が圧縮されて吐出弁７を押し開き、通路１３を通って吐
出チャンバ８内に入り、ここから図示しない吐出管を経
て吐出される。

そして、圧縮機の運転時、作動室４１内には吐出チャン
バ８内の高圧ガスが絞り穴４２を経て流入すると同時に
ガス圧縮室１２内で圧縮された高圧ガスが開口１８、室
１９を通りアンローダシリンダ９の内周面とアンローダ
ピストン１０の外周面との間の微少間隙を経て流入する
。そして、この作動室４１内のガスをガス通路４３、ガ
ス管４４、ガス通路４５、バイパス管４６、制御弁４７
を経て吸入側配管５４に逃がし、制御弁４７によってこ
れを通るガスの流量を制御する。

このようにして、作動室４１内の圧力を室１９内に作用
するガスの平均圧力より増減することにょうてアンロー
ダピストン１０を上下に移動させその上下位置を任意に
変更する。すると、室１９及び開口１８からなるトップ
クリアランスボリュームが変化して圧縮機の容量が無段
階に変化する。

一方、ガス圧縮室１２内の圧力の変化に伴って室１９内
の圧力が変動するので、アンローダピストン１０は交番
荷重を受けて上下に振動するが、室３９及び４０内に封
入された油の出入りによってアンローダピストン１０の
振動が抑制される。

即ち、アンローダピストンｌＯが上動する際、室３９内
の油圧が上昇し、この油はリング３４の外周面と小径穴
３０ｃの内周面との間の微少間隙を通って室４０内に入
る。これと同時に、弁３５が板ばね３８の弾発力に抗し
て押し下げられ、弁３５は弁座３７から離れるので、こ
の間隙を通って作動室４１内の油が室４０内に迅速に流
入する。

逆に、アンローダピストン１０が下動する際、室４０内
の油圧が上昇し、この油はリング３４の外周面と小径穴
３０ｃの内周面との間の微少間隙を通って室３９内に入
ると同時にロッド３１の外周面と弁３５の内周面との間
の微少間隙を遣って作動室４１内に押し出される。

一方、センサ５６からの信号はコントローラ５５の比較
手段５７に入力され、ここで設定手段５８から入力され
た設定値と比較されて両者の偏差が算出される。

この偏差は開度決定手段５９に入力され、ここで記憶手
段６０から入力された演算手法によって制御弁４７の開
度が決定される。なお、記憶手段６０には偏差及びその
動きに対応して制御弁４７の開度を決定する演算手法（
例えば、ＰＩＤｌ１１１１！Ｉ、テーブル対比制御、フ
ァジィ−制御等）が記憶されている。

決定された開度は出力手段６１を経て制御弁４７に出力
され、制御弁４７はこの決定された開度となる。

しかして、冷凍負荷が小さい場合には、圧縮機４９は停
止され、圧縮機５０のみが運転される。そして、この圧
縮機５０の容量は冷凍負荷に対応する圧縮能力に自動的
に調整される。

冷凍負荷が増加するに従って圧縮機５０の容量もこれに
対応するように自動的に増大するが、冷凍負荷が圧縮機
５０の最大容量を越えると、この時点で圧縮機４９が運
転を開始し、圧縮機５０の容量はこれと圧縮機４９の容
量とを合算したものが冷凍負荷と整合するように制御さ
れる。

上記実施例においては１、吸入側配管５４内を流れる冷
媒の圧力又は温度をセンサ５６によって検知しているが
、これに代えて、蒸発器５３の温度又はこの中を流通す
る冷媒の温度或いはこれに供給される室内空気又は冷水
温度等を検知しても良い。

また、コントローラ５５からの指令によりその開度が制
御される制御弁４７に代えて定圧弁を用いることも可能
である。

この場合は、圧縮機の圧縮能力が冷凍負荷に比し大きい
場合等においてその吸入圧力が低下すると、定圧弁はそ
の出口の圧力を一定に保つために開度が大きくなる。そ
して、開度が大きくなると、作動室４１内のガスが定圧
弁を経て吸入口に多量に流れて作動室４１内の圧力が低
下する。この結果、作動室４１内の圧力が室１９内に導
入される筒内平均圧力より小さくなるので、アンローダ
ピストン１０が上昇し、トップクリアランスボリューム
が増大して、圧縮機の容量が減少する。そして、圧縮機
の容量が減少すると、その吸入圧力が上昇して一定に保
たれる。

逆に、圧縮機の圧縮能力が冷凍負荷に比し小さい場合等
においてその吸入圧力が上昇すると、定圧弁の開度が小
さくなって、作動室４１の圧力が上昇する。この結果、
アンローダピストンｌＯが下降してトップクリアランス
ポリニームが減少するので、圧縮機の容量が増大する。

この結果、圧縮機の吸入圧力が低下して一定に保たれる
。

（発明の効果） 本発明においては、冷凍負荷に応じて圧縮機の運転台数
が決まると同時に制御弁の開度が自動的に増減して作動
室内の圧力が変化し、これに伴って、少なくとも１台の
圧縮機のトップクリアランスポリニームが変化するので
、この圧縮機の容量を無段階にしかも連続的に変化させ
ることができる。

かくして、圧縮能力を冷凍負荷に合致させることができ
るので、冷媒の蒸発温度を高く保持して冷凍装置の運転
効率を向上できるとともに除湿運転回数を低減できるの
で、省エネルギに資することができる。また、圧縮機の
運転、停止を頻繁に繰り返す必要がなくなるので、冷凍
装置を連続して運転できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示し、第１図は冷凍装置の系
統図、第２図は圧縮機の容量可変機構の１例を示す部分
的縦断面図、第３図は第２図の部分的拡大断面図である
。 圧縮機・・・・４９．５０、ａｍ器・・−５１、絞り装
置−・−５２、蒸発器・・−・５３、アンローダシリン
ダ・・・９、アンローダピストン−・−・１０、室・・
−・１９、ガス圧縮室−・−１２、作動室・・−４１、
吸入側配管・・−・５４、バイパス管・・−４６、制御
弁ｒＯ 脈 手続補正書（０釦 平成１年特許順第０６０７７４号 ２、発明の名称 冷凍装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都千代田区丸の内二丁目５番１号名称　（６
２０）三菱重工業株式会社 ４、代理人 住所　０１０５東京都港区西新橋−丁目１８番１５号５
、補正命令の日付　（自発　） 平成　　年　　月　　日 次の通り補正します。 凍負荷に見合った能力となり、吸入側配管５４内を流れ
る冷媒の低圧圧力又は被冷却物の温度が一定に保たれる
。 この状態で運転を継続中、冷凍負荷が圧縮機５０の能力
調整範囲を越えて減少した時は、全圧縮能力は冷凍負荷
よりも過大となるため、Ｓ御弁４７の開度を調整しても
、冷媒の低圧圧力又は被冷却物の温度が設定値より下方
へ逸脱する。そして、この逸脱状態が限界を越えたとき
圧縮機４９が停止される。これにより全圧縮能力が低下
するため、冷媒の低圧圧力又は被冷却物の温度が上昇し
、再度制御弁４７の開度を調整することにより冷凍負荷
に蒐合った全圧縮能力での運転に移行する。 圧縮機５０を運転し、圧縮機４９を停止した状態で運転
を継続中冷凍負荷が圧縮機５０の能力調整範囲、即ち、
そのフルロード能力を越えて増大したとき、冷媒の低圧
圧力又は被冷却物の温度が設定値より上方へ逸脱する。 ゛この逸脱状態が限界を越えたとき、停止中の圧縮機４
９の運転が再開される。これにより全圧縮能力が増大す
るため、冷媒の低圧圧力又は被冷却物の温度は下降し、
再度制御弁４７の開度を調整することにより冷凍負荷に
見合った全圧縮能力での運転に移行する。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷媒回路内に並列に組み込まれた複数台の圧縮機から吐
   出された冷媒が凝縮器、絞り装置、蒸発器をこの順に経
   て循環する冷凍装置において、上記圧縮機の中少なくと
   も１台はアンローダシリンダとこの中に封密摺動自在に
   嵌装されたアンローダピストンを具え、このアンローダ
   ピストンの一側に眼界された室を上記圧縮機のガス圧縮
   室に連通するとともに他側に限界された作動室を上記圧
   縮機の吸入側にバイパス管を介して連通し、このバイパ
   ス管に冷凍負荷の大小に応じて開度が増減する制御弁を
   介装したことを特徴とする冷凍装置。