JPH0317468A - 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） 本発明は冷凍機、空気調和機、除湿機等の冷凍装置に関
する。

（従来の技術及びその課題） 冷媒回路内に並列に組み込まれた複数台の圧縮機の中の
少なくとも１台を冷凍負荷に応じて容量が自動的に無段
階に変化する可変容量形圧縮機とした冷凍装置において
は、その運転中可変容祉形圧縮機の容量を知り得ないの
で可変容量形圧縮機が極端な低負荷状態で運転される場
合がある．可変容量形圧縮機の運転を極端な低負荷状態
で継続すると、その効率が低下するのみならず圧縮機か
ら冷媒と一祐に吐出された潤滑油の戻り量が少なくなる
ため、圧縮機の潤滑不良又はこれに基づく焼付等の事故
を惹起する。

（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の中の少なくとも１台を冷凍
負荷に応じて容量が自動的に無段階に変化する可変容量
形圧縮機とした冷凍装置において、所定時間運転後冷凍
負荷に応じて圧縮機の運転台数又は運転圧縮機による全
圧縮能力を低下させる制御装置を設けたことを特徴とす
る冷凍装置にある。

（作用） 本発明においては上記構或を具えているため、可変容量
形圧縮機をその負荷を知り得ない状況下で所定時間運転
後、圧ｍｅｌの運転台数又は運転圧縮機による全圧縮能
力を一旦低下させ、可変容量形圧縮機が極端に小さい負
荷で運転されるのを回避して負荷に合致した圧縮能力に
よる運転を再開する． （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３０Ａ及
ヒ３０Ｂヲ有シ、．：−レラ圧１ａａ３０Ａ　及ヒ３０
Ｂは冷媒回路内に並列に組み込まれていて、これらはコ
ントロー．ラ４０から指令を受け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ｌ台、即ち、圧縮機３０
Ａは後述する容量可変機構を有する可変容量形圧ＩＩｆ
ｉｉとされ、他の圧＊ａ３０Ｂは可変容量形圧縮ａ３０
Ａの量大容量より容量が小さい定容量形圧縮機とされて
いる。

圧１１機３０Ａ又は及び３０Ｂ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３１に入り
、ここで凝縮液化し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３２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．次いで、この冷媒
は革発器３３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ａ３０Ａ又は及び３０Ｂに循環す
る。

圧縮機３０＾に内臓された後述するアンローダシリンダ
の作動室と蒸発器３３出口の冷媒配管３４とを連結する
バイパス管３５には制御弁３６が介装され、この制御弁
３６はコントローラ４０からの指令によってその間度が
制御される。この冷媒配管３４にはこの中を流れる冷媒
の圧力を検知するセンサ３７及び低圧圧カスインチ３８
ａが取り付けられ、センサ３７及び低圧圧力スイッチ３
８ａの出力はコントローラ４０に人力される。

第２図には可変容量形圧縮機３０Ａの容量可変機構が示
されている． 第２図において、１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は吐出チャンバー、９はアンロー
ダシリンダ、１ｏはアンローダピストンを示す。

アンローダシリンダ９の下端は弁仮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。

アンローダシリンダ９内にはアンローダピストン１０が
封密摺動自在に嵌装され、このアンローダピストン１０
の上方に作動室１６が、下方に室ｌ９がそれぞれ限界さ
れている。そして、この室１９は開口１８を介してガス
圧縮室１２に連通し、作動室ｌ６はカバー２０に穿設さ
れた絞り孔２４を介して吐出チャンバー８に連通してい
る。また、作動室１６は導圧管１５、弁板３に穿設され
た通路２１を介してバイパス管３５に連通している。

シカシて、ピストン２が復動ずると、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が彷動ずると、ガス圧縮室ｌ２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
出チャンバー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。

室１９には開口ｌ８を経てガス圧縮室１２内の冷媒ガス
が流入する。一方、作動室ｌ６には絞り孔２４を経て吐
出チャンバー８内の高圧ガスが流入するとともにアンロ
ーダシリンダ９の内周面とアンローダピストン１０の外
周面との間の微少隙間を経て室１９円からガスが流入す
る．そして、作動室１６内のガスは導圧管１５、通路２
１、制御弁３６、バイパス管３５を通って冷媒配管３４
に流出する。このバイパス管３５を通るガスの［１を制
１π弁３６によって制御することによって作動室１６の
圧力を任意の圧力に設定できる． かくして、アンローダピストン１０は作動室ｌ６に作用
する圧力と室ｌ９に作用するガス圧縮室１２内の平均圧
力との差に応じて上下に移動し、この上下位置に応じて
室１９及び開口１８によって構威されるトップクリアラ
ンスボリュームが変化し、これに伴って圧１ｉｆａ３０
Ａの容量が無段階に変化する。

なお、第２図において、２３はアンローダピストン１０
の上端に−Ｓ装されたシールリング、２５はビストン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．センサ３７によっ
て検知された冷媒配管３４内を流れる冷媒の圧力はコン
トローラ４０の比較手段４１に入力され、ここで設定千
段４２から入力される設定値と比較されることにより両
者の偏差が算出される．この偏差は開度決定手段４３に
入力され、ここで記憶手段４４から入力される制御ルー
ルに従って制御弁３６の開度が決定される。なお、記ｊ
ｌＪ手段４４には偏差及びその変化率に対応じて制御弁
３６の開度を決定する制御ルール（例えば、ＰＩＤ制御
、テーブル対比制御、ファジィー制御等）が記憶されて
いる。決定された開度は出力手段イ５を経て制御弁３６
に出力され、制御弁３６はこの決定された開度となる。

この結果、制御弁３６を通るガスの流量が決まり、これ
に伴って圧縮機３０＾の容量が決まる。

第３図にはコントローラ４０のフローチャートが示され
ている． 可変容量形圧縮機３０Ａと定容量形圧縮機３０８の同時
運転中は、冷凍負荷に応じて制御弁３６が調整され、可
変容量形圧縮機３０Ａの容量が自動的に無段階に変化す
ることにより可変容量形圧縮機３０＾と定容量形圧縮６
３０Ｂによる全圧縮能力が冷凍負荷に見合う値となり蒸
発器３３出口の冷媒圧力、即ち、低圧圧力は一定に維持
され、可変容量形圧縮ａ３０Ａはその負荷を知り得ない
状況下で運転を継続している。

この同時運転中、冷凍負荷が可変容量形圧縮機３０Ａの
容量調整範囲を超えて減少した場合には低圧圧力が低下
し、これを検知したセンサ３７からの出力が比較手段４
１、開度決定手段４３を経て運転態様決定手段４８に入
る。運転態様決定手段４８は定容量形圧縮９９３０８の
停止を決定し、これからの出力は出力手段５０を経て定
容量形圧縮１３０に入力されこれを停止させる。これに
伴って全圧縮能力が低下するため低圧圧力が上昇し、こ
れを検知したセンサ３７からの出力が比較手段４ｌを経
て開度決定手段４３に入り、これからの指令によって制
御弁３６の開度が再び調整されるため可変容量形圧縮機
３０Ａは冷凍負荷に見合った容量で運転される。

可変容量形圧縮ｉ３０Ａのみをその容里を調整しながら
運転中、冷凍負荷が可変容量形圧縮機３ＯＡの容ｆｆｉ
ｊｌｌ整範囲を超えて地大した場合には低圧圧力が上昇
し、これを検知したセンサ３７からの出力が比較手段４
１、開度決定手段４３を経て運転態様決定手段２８に入
り、運転態様決定手段４８は定容量形圧縮５３０Ｂの運
転再開を決定する。かくして、可変容借形圧縮ａ３０Ａ
と定容量形圧縮５３０Ｂとが同時に運転されることによ
り増加するため可変容量形圧縮ａ３０Ａの圧縮能力と定
容量形圧縮機３０１１の圧縮能力を合算した全圧縮能力
が低圧圧力が低下し、以後、冷凍負荷に見合う全圧縮能
力で運転が継続される。

可変容屋形圧縮機３ＯＡと定容量形圧縮機３０Ｂの同時
運転が時間設定手段４６に予め設定された一定時間（例
えば１５分）経過すると、この時間設定手段４６はこれ
に予め設定された所定時間（例えば３分間）だけ運転Ｂ
様決定手段４８に出力し、運転態様決定手段４８は定容
量形圧縮ｊａ３０Ｂの一時停止を決定し、これからの出
力によって定容量形圧縮機３０Ｂを３分間だけ一時停止
させる。すると、この一時停止によってその圧縮能力分
だけ全圧縮能力は減少するため冷凍負荷が一時的に過大
となり、この結果はセンサ３７によって検知されて制御
弁３６の開度が再度調整される。

制御弁３６の開度調整後の低圧圧力が所定値以下であれ
ば、定容量形圧縮４１３０Ｂは停止したままに維持され
、可変容量形圧縮機３０Ａのみの容量制御運転が継続さ
れる。しかし、低圧圧力が所定値以上であれば、冷凍負
荷が可変容量形圧縮ｉ３０Ａの容量調整範囲を超えてい
るので、定容量形圧ＩＩｉＩ機３０Ｂの運転が再開され
、可変容量形圧縮機３０＾と定容量形圧縮１１３０Ｂは
これらの全圧縮能力が冷凍負荷と見合う状態で運転され
る． 可変容量形圧縮機３０Ａのみの単独運転が時間設定手段
４６に設定された所定時間（例えば１５分）経過すると
、この時間設定手段４６は開度決定手段４３及び運転Ｃ
．様決定手段４８に出力し、運転態様決定手段４８は可
変容量形圧縮機３０Ａの一時停止を決定し、開度決定手
段４３は制御弁３６の開度を零とする旨を決定する．か
くして、可変容量形圧Ｉ１機３０Ａが一定時間（例えば
３分間）停止し、これによって低圧圧力が上昇する． 一定時間の経過後、可変容量形圧縮機３ＯＡの運転が再
開され、制御弁３６が閉とされているため、可変容量形
圧縮機３０Ａは時間設定手段４６に設定された所定時間
だけフルロ一ド運転される。これによってその吸入側配
管３４ａ内の冷媒ガスの流速が上昇するので、冷媒回路
内の冷凍機油が可変容量形圧縮ａ３０Ａ内に戻る。

可変容量形圧４Ｉｉｆｍ３０Ａのフルロード運転によっ
て冷媒配管３４内を流れる冷媒の圧力が低下するが、こ
の低圧圧力は低圧圧力スイッチ３８ａによって検知され
低圧圧力が低圧圧力スイッチ３８ａのカットアウト値よ
り高い場合には、低圧圧力スイッチ３８ａは判別千段４
７に出力する。すると、判別手段４７はフルロード運転
直前の可変容量形圧縮１１３０Ａの負荷が所定値以上で
あると判別し、この判別結果を受けて運転態様決定手段
４日は可変容量形圧縮機３ＯＡのみの運転を決定し、こ
れからの出力は出力手段５０を経て可変容量形圧縮機３
０＾に伝達され、以後、可変容量形圧縮機３０Ａのみの
容量制御運転が′４Ｉ１続される。

しかし、低圧圧力が低圧圧力スイッチ３８ａのカノトア
ウト値より低い場合には、判別手段４７はフルロード運
転直前の可変容量形圧縮機３０Ａの負荷が所定値以下で
あると判別する。この判別結果を受けて運転Ｂ様決定手
段４８は可変容量形圧縮機３０Ａの停止を決定し、以後
、可変容量形圧縮機３０八は停止する． なお、センサ３７に代えて被冷却物の温度を検出するセ
ンサを用いることができ、また、センサ３７で冷媒配管
３４内を流れる冷媒の圧力を検知する場合には、低圧圧
力スイッチ３８ａの出力に代えてこの出力を判別千段４
７に入力しても良い。また、可変容量形圧縮機３０Ａは
これを一時停止後所定時間だけフルロード運転している
が、一時停止させずに所定時間だけフルロ一ド運転して
も良い。

第４ｒｆ！Ｊには本発明の第２の実施例が示されてい可
変容量形圧縮Ｒ３０Ａの吸入配管３４ａと作動室１６を
結ぶバイパス管３５に定圧弁６０及び？ｌｌｔ［弁６１
が介装され、この電磁弁６１はコントローラ４０Ａから
の指令によって開閉される。

可変容量形圧縮ｍ３０Ａの能力が負荷に比して大きい場
合等においてその吸入圧力が低下すると、定圧弁６０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１６内のガスが定
圧弁６０を経て吸入配管３４ａに多量に流れるので作動
室１６内の圧力が低下する．この結果、作動室１６内の
圧力が室１９内に導入される筒内平均圧力より小さ《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、可変容量形圧縮機３０
Ａの能力が減少する。そして、可変容量形圧縮機３０＾
の能力が減少すると、その吸入圧力が上昇する。このよ
うにして可変容量形圧縮機３０Ａの吸入圧力は一定に保
たれる． 逆に、可変容量形圧縮ａ３０Ａの能力が負荷に比して小
さい場合等においてその吸入圧力が上昇すると、定圧弁
６０の開度が小さくなって、作動室１０内の圧力が上昇
する。この結果、アンローダピストン１０が下降してト
ップクリアランスボリュームが減少するので可変容量形
圧１１機３０Ａの能力が増大し、可変容量形圧縮＠３０
Ａの吸入圧力は一定に保たれる。

可変容量形圧縮機３０Ａ及び定容量形圧！ｌｉｆ４ｌ！
１３０Ｂの同時運転が一定時間（例えば１５分）継続す
ると、時間設定手段４６は開度決定手段４３Ａ及び運転
態様決定手段４８Ａに指令を出力する。時間設定手段４
６からの指令を受けて開度決定手段４３Ａは７４．磁弁
６ｌを所定時間（例えば３分間）閉とする旨を決定し、
この指令が出力手段４５を経て電磁弁６１に出力される
ことによりｔＭ１弁６ｌが閉とされる．一方、運転態様
決定手段４８Ａは定容量形圧縮機３０Ｂの停止を決定し
、これからの指令が出力手段５０を経て定容量形圧縮＠
３０Ｂに入力され、定容量形圧縮機３０Ｂは一時停止す
る。かくして、可変容量形圧ＩＩ機３０Ａは所定時間だ
けフルロード運転され、このフルロード運転時の低圧圧
力が低圧圧力スイッチ３８ｂのカットアウト値より高い
場合にはこれを検知した低圧圧力スイッチ３８ｂの出力
を受けて判別手段４７がフルロ一ド運転直前の可変容量
形圧縮ａ３０Ａの負荷が所定値以上であると判別し、こ
の判別結果を受けて運転態様決定手段４８八は可変容量
形圧縮機３０Ａの容量制御運転と定容量形圧縮ａ３０Ｂ
の同時運転を決定し、これからの出力は出力手段５０を
経て可変容量形圧縮機３〇八及び定容量形圧縮機３０Ｂ
に入力され、これらの運転が継続される。しかし、フル
ロード運転時の低圧圧力が低圧圧力スイッチ３８ｂのカ
ソトアウト値より低い場合には、判別手段４７はフルロ
ード運転直前の可変容量形圧縮機３０＾の負荷が所定値
以下であると判別する．この結果、定容量形圧１ｉ！［
３０Ｂが停止され、以後、可変容星形圧縮機３０Ａのみ
が冷凍負荷に対応するようにその容量を自動的に変化さ
せながら運転をｍ続する。

可変容量形圧ｍ　ｊａ３ｏａのみの運転が一定時間（例
えば１５分間）ｍＭすると、時間設定手段４６からの指
令を受けて開度決定手段４３Ａは電磁弁６１を所定時間
（例えば３分間）閉とするの旨の指令を出力し、可変容
量形圧縮ｆｉ３０Ａは所定時間だけフルロード運転され
る。このフルロード運転時の低圧圧力が低圧圧力スイソ
チ３８ｂのカソトアウト値より高い場合には可変容量形
圧縮機３〇八の容量制御運転が継続される。

しかし、フルロード運転時の低圧圧力が低圧圧力スイッ
チ３８ｂのカットアウト値より低い場合には、以後、可
変容量形圧縮機３０Ａの運転が停止される． 第５図には本発明の第３の実施例が示されている。

可変容量形圧縮Ｊａ３０Ａの最大容量は定容量形圧縮機
３０Ｂの容量より大きくされている。

しかして、可変容量形圧縮機３０Ａのみの運転中、その
負荷を検知するためにこれをフルロード運転したとき、
低圧圧力が低圧圧力スイソチ３８ａのカソトアウト値よ
り低い場合には、運転態様決定手段４８Ｂは可変容量形
圧縮機３〇八の運転停止と定容量形圧縮機３０Ｂの運転
を決定し、以後、定容量形圧縮機３０Ｂのみが運転され
る。

定容量形圧縮機３０Ｂのみの運転中、冷凍負荷が定容量
形圧縮１１３０Ｂの圧縮能力を超えて増大したときは、
運転Ｂ様決定手段４８Ｂは定容遣形圧縮機３０Ｂの運転
停止と可変容量形圧縮機３０Ａの運転を決定し、以後、
可変容量形圧縮！！！３０Ａのみがその容量を変化させ
ながらその運転を継続する．また、定容量形圧縮機３０
Ｂのみの運転中、冷凍負荷が定容量形圧ｍ機３０Ｂの圧
縮能力以下に低下した場合にはこれが低圧圧力スイッチ
３８ａによって検知され、これからの出力を受けて定容
還形圧縮機３０Ｂの運転が停止される。

他の構威、作用は第１図に示す第１の実施例と同様であ
り、対応する部材には同じ符号を付して説明を省略する
。

上記各実施例においては２台の圧縮機を並列に冷媒回路
内に組み込んでいるが、３台以上の圧縮機を組み込むこ
とができる。この場合には可変容量形圧ＩＩｍを２台又
はそれ以上にすることができ（発明の効果） 本発明においては、可変容量形圧縮機を所定時間運転後
、圧縮機の運転台数又は運転圧縮機による全圧縮能力を
低下させるため、冷凍負荷が低い場合であっても、可変
容量形圧１ｉＩ′ｍ．を極端な低負荷状態とすることな
く負荷に見合った能力でその運転を継続できる。また、
可変容量形圧縮機は極端な低負荷運転にならない状態で
運転されるので、その効率を著しく低下させることもな
く、また、動力の無駄な消費や油戻り量の不足による損
傷を回避できる．

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は系統図、第２図は可変容量形圧縮機の容量可変機
構の部分的縦断面図、第３図は制御フローチャートであ
る。第４図は本発明の第２の実施例を示す系統図、第５
図は本発明の第３の実施例を示す系統図である。 可変容量形圧縮機−３０＾、定容量形圧ｉｍａ・−３０
８、コントローラ ４０、４０Ａ 、４０Ｂ 、運転態様決定 第 ２ 図 超；亘転態様決定手設

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の中
   の少なくとも１台を冷凍負荷に応じて容量が自動的に無
   段階に変化する可変容量形圧縮機とした冷凍装置におい
   て、可変容量形圧縮機を所定時間運転後冷凍負荷に応じ
   て圧縮機の運転台数又は運転圧縮機による全圧縮能力を
   低下させる制御装置を設けたことを特徴とする冷凍装置
   。