JPH0448165A - 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、可変容量形圧縮機を搭載した冷凍装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、冷媒回路内に並列に組み込まれた複数台の圧縮機
のうちの少なくとも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
がある。このような冷凍装置では、冷凍負荷が運転圧縮
機の全圧縮能力を下回って、可変容量形圧縮機の運転負
荷が所定値以上になった場合に、圧縮機の運転台数を減
らして、運転圧縮機の圧縮能力を冷凍負荷に合致させて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記のような運転台数の減少に際して、可変
容量形圧縮機は最小の圧縮能力状態にあるため、運転台
数を減らしたときに、運転圧縮機の圧縮能力が冷凍負荷
よりも過少となり、例えば冷凍負荷の１指標である冷媒
回路の低圧圧力が極端に上昇する。このため、可変容量
形圧縮機の容量制御運転によって、低圧圧力をその設定
値まで低下させるのに時間がかかり、冷凍装置の安定な
運転が妨げられる。また、運転台数の減少過程において
、低圧圧力が所定値を上回って、所期とは相反した運転
台数の増加指令がａカされるおそれがあった。

本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、冷凍負
荷の変動に基づく運転台数の減少に際し、運転圧縮機の
圧縮能力を冷凍負荷に極力合致せしめることによって、
早期安定運転を可能とする冷凍装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、冷媒回路内に並列に組み込まれた
複数台の圧縮機のうちの少なくとも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、上記冷凍負荷が運転圧縮機の
全圧縮能力以上か否かを判別する判別手段と、この判別
手段の判別結果に応じて上記各々の圧縮機の運転態様を
決定する運転態様決定手段とを備え、上記判別手段が圧
縮能力以下であると判別したとき、上記可変容量形圧縮
機を高圧縮能力で運転し、その後、上記運転態様決定手
段を介して上記各圧縮機の運転台数を減らすか又は大容
量圧縮機の運転を小容量圧縮機の運転に変更すると共に
、上記可変容量形圧縮機を容量制御運転するものである
。。

また、本発明は、上記判別手段が圧縮能力以下であると
判別した場合に、上記可変容量形圧縮機を高圧縮能力で
運転したときから所定時間は上記判別手段による判別を
停止せしめることを特徴とする。

〔作　用〕

上記の構成によれば、冷凍負荷が運転圧縮機の全圧縮能
力以上か否かを判別し、その判別結果に応じて各圧縮機
の運転態様を決定して、これらによる圧縮能力を冷凍負
荷に一致させる。そして、冷凍負荷が運転圧縮機の圧縮
能力以下であると判別されたとき、まず、可変容量形圧
縮機を高圧縮能力で運転し、その後に、運転台数を減ら
して他の圧縮機を停止させると共に、可変容量形圧縮機
を容量制御運転する。これにより、運転台数減少時の運
転圧縮機が冷凍負荷と近位した圧縮能力状態になり、圧
縮能力が早期に冷凍負荷に合致される。

また、可変容量形圧縮機を高圧縮能力で運転させたとき
から所定時間は冷凍負荷の判別が停止される。これによ
り、運転台数の減少過程における冷凍装置の運転変動を
原因とした不適切な制御指令の発動が回避される。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る冷凍装置
を説明する。

第１図は同実施例の冷凍装置の系統図である。

この冷凍装置は、複数台（図には２台）の圧縮機３０Ａ
及び３０Ｂを有する。これら圧縮機３０Ａ及び３０Ｂは
、冷媒回路内に並列に組み込まれていて、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。こ
こで、複数の圧縮機のうちの少なくとも１台、即ち、圧
縮機３０Ａは後述する容量可変機構を有する可変容量形
圧縮機とされ、他の圧縮機３０Ｂは定容量刑圧縮機とさ
れている。

圧縮機３０Ａ、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
、この冷媒は蒸発器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機３０Ａ、３０Ｂに循
環する。

圧縮機３０Ａに内蔵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が介装されている。こ
の制御弁は３６は、コントローラ４０からの指令によっ
てその開度が制御される。藪だ、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
圧力スイッチ３８が取り付けられている。このセンサ３
７及び低圧圧力スイッチ３８の出力は、コントローラ４
０に入力される。

第２図に可変容量形圧縮機３０Ａの容量可変機構を示す
。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、１０はアンローダピストンである。

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。アンローダ
シリンダ９内にはアンローダピストン１０が密封摺動自
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１９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１６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。

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１）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１８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１６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供に、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小隙間を経て室１９内からガスが流
入する。そして、作動室１６内のガスは、導圧管１５、
通路２１、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を通るガスの流
量を制御弁３６によって制御することにより、作動室１
６の圧力を任意の圧力に設定できる。

このようにして、アンローダピストン１０は作動室１６
に作用する圧力と室１９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によって構成されるトップク
リアランスボリュームが変化し、これに伴って圧縮機３
０Ａ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
の上端に巻装されたシールリング、２５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。

一方、第１図に示すように、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、ここで設定手段４２か
ら入力される設定値と比較される。この比較により、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、記憶
手段４４には、偏差及びその変化率に対応して制御弁３
６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、ファイシイ−制御等）が記憶されてい
る。決定された開度は出力手段４５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３０Ａの容量が決まる。

このような構成において、可変容量形圧縮機３０Ａおよ
び定容量形圧縮機３０Ｂの同時運転中は、冷凍負荷の変
動に応じて制御弁３６が調整され、可変容量形圧縮機３
ＯＡの容量が自動的に無段階に変化する。これにより、
可変容量形圧縮機３０Ａと定容量形圧縮機３０Ｂによる
全圧縮能力が冷凍負荷に見合う値となり、冷媒配管３４
内を流れる冷媒の圧力、即ち低圧圧力が一定に維持され
る。

ここで、同時運転中、冷凍負荷が減少して、低正圧力が
低圧圧カスインチ３８のカットアウト値より低下した場
合、低圧圧カスインチ３８の出力が判別手段４６に与え
られる。これにより、判別手段４６は冷凍負荷が全圧縮
能力以下である（即ち、冷凍負荷が圧縮機３０Ａの容量
調整範囲を超えて減少している）と判別する。この判別
結果は運転態様決定手段４７及び開度決定手段４３に与
えられる。これにより運転態様決定手段４７は定容量刑
圧縮機３０Ｂの運転停止を決定し、また、開度決定手段
４３は上記定容量刑圧縮機３０Ｂの運転停止前に制御弁
３６を零とし、かつこの圧縮機３０Ｂの停止直後に、容
量制御運転をする旨を決定する。この決定結果は、出力
手段４５を経て定容量刑圧縮機３０Ｂ及び制御弁３Ｇに
出力される。

このようにして、可変容量形圧縮機３０Ａは、−旦最大
の圧縮能力で運転される。次いで、定容量刑圧縮機３０
Ｂが停止されると共に、冷凍負荷に対応するように制御
弁３６の開度が調整されて、上記可変容量形圧縮機３０
Ａが容量制御運転される。これにより可変容量形圧縮機
３０Ａの圧縮能力が最小の能力から最大の能力に増加さ
れ、定容量刑圧縮機３０Ｂの停止に伴う圧縮能力の減少
分が補われる。したがって、定容量刑圧縮機３０Ｂの停
止直後において、可変容量形圧縮機３０Ａは冷凍負荷と
近似した圧縮能力状態になり、この圧縮機３ＯＡの容量
制御運転によって、低圧圧力が迅速にその設定値に到達
され、冷凍装置の運転が早期に安定化される。

また、上記において、可変容量形圧縮機３０Ａを最大の
圧縮能力で運転させると、時間設定手段４８からの指令
を受けて、判別手段４６は所定時間、低圧圧力スイツチ
３８からの信号に基づいて、冷凍負荷の判別を停止する
。したがって、判別手段４６により判別した場合には、
可変容量形圧縮機３０Ａの圧縮能力の変更に伴って、低
圧圧力が低圧圧力スイフチ３８のカットアウト値よりも
低くなると、更に運転圧縮機の台数を減少せしめる制御
指令が出力されることになるが、判別手段４６による判
別を所定時間停止せしめることにより、運転台数の減少
過程における低圧圧力変動を原因とした不適切な制御指
令の発動が回避される。

このため、圧縮機の頻繁な発停が防止される。

なお、上記実施例においては、２台の圧縮機を並列に冷
媒回路内に組み込んでいるが、例えば３台以上の圧縮機
を組み込むこともできる。この場合には、可変容量形圧
縮機を２台又はそれ以上にすれば良い。

また、冷凍負荷が運転圧縮機の全圧縮能力以下である場
合には、運転台数を減らすようにしているが、要は上記
圧縮能力を低下させれば良く、例えば、大容量圧縮機の
運転を小容量圧縮機の運転に変更する構成としても良い
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、冷凍負荷が運転圧縮機の
全圧縮能力以下である場合には、可変容量形圧縮機を高
圧縮能力で運転し、その後、各圧縮機の運転台数を減ら
すか又は大容量圧縮機の運転を小容量圧縮機の運転に変
更すると共に、上記可変容量形圧縮機を容量制御運転す
ることにより、運転台数の減少時において、運転圧縮機
が冷凍負荷と近似した圧縮能力状態になる。したがって
、圧縮能力を早期に冷凍負荷に合致させることができ、
冷凍装置の運転が早期に安定化される。

また、上記可変容量形圧縮機を高圧縮能力で運転したと
きから所定時間は冷凍負荷の判別を停止せしめることに
より運転台数の減少過程における冷凍装置の運転変動を
原因とした不適切な制御指令の発動が回避される。この
ため、圧Ｅ６ｉ機の頻繁な発停が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る冷凍装置の系統図、第
２図は同実施例における可変容量形圧縮機の容量可変機
構の構成を示す断面図である。 ３０Ａおよび３０Ｂ・・・圧縮機、３１・・・凝縮器、
３２・・・絞り装置、３３・・・蒸発器、３４・・・冷
媒配管、３５・・・バイパス管、３６・・・制御弁、３
７・・・センサ、３８・・・低圧圧力スイフチ、４０・
・・コントローラ、４１・・・比較手段、４２・・・設
定手段、４３・・・開度決定手段、４４・・・記憶手段
、４５・・・出力手段、４６・・・判別手段、 ４７・・・運転態様決定手段、 ４８・・・時 間設定手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷凍回路内に並列に組み込まれた複数台の圧縮機
   のうちの少なくとも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、上記冷凍負荷が運転圧縮機の全圧縮能力以上
   か否かを判別する判別手段と、 この判別手段の判別結果に応じて、上記各圧縮機の運転
   態様を決定する運転態様決定手段と、上記判別手段が圧
   縮能力以下であると判別したとき、上記可変容量形圧縮
   機を高圧縮能力で運転し、その後、上記運転態様決定手
   段を介して上記各圧縮機の運転台数を減らすか又は大容
   量圧縮機の運転を小容量圧縮機の運転に変更すると共に
   、上記可変容量形圧縮機を容量制御運転する制御手段と
   を具備したことを特徴とする冷凍装置。
2. （２）上記制御手段は、上記可変容量形圧縮機を高圧縮
   能力で運転したときから所定時間は上記判別手段による
   判別を停止せしめることを特徴とする請求項（１）記載
   の冷凍装置。