JPH0573983B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、冷凍装置に関するものであり、特
に被冷却物の鮮度維持を確保すると共に冷媒中に
混じつた油を効果的に圧縮機に戻すようにした冷
凍装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来から一般に用いられている複数台
の圧縮機を搭載した冷凍装置の一例を示す冷媒系
統図である。図において圧縮機の定格容量比がほ
ぼ１対２に選定されている大容量の圧縮機１と
小容量の圧縮機２の２台が水冷式凝縮器３ある
いは空冷式凝縮器（図示せず）の下流側に接続さ
れる受液器の上に並列に搭載されており、かつ各
圧縮機１と２の冷媒吐出管４及び吸入管５は
それぞれ互に並列接続されている。

なお、６は各圧縮機１と２とのクランク室
を相互に連通させる均圧均油管である。また、上
記圧縮機１と２の運転は個別に制御されるよ
うに構成されている。

また、７は第１の蒸発器、８は第２の蒸発器、
９，９ａは液配管であり、これらの液配管９，９
ａは第１の電磁弁１０を介して連通しており、ま
た、液配管９の他端は水冷式凝縮器３に連通して
いる。

一方、第１の蒸発器７は第２の電磁弁１４と第
１の絞り装置１２とを介して液配管９ａに連通
し、また、第２の蒸発器８は第３の電磁弁１５と
第２の絞り装置１３とを介して上記液配管９ａに
連通している。

第１の蒸発器７用の第１の絞り装置１２および
第２の電磁弁１４と並列に逆止弁１１が設けら
れ、この逆止弁１１は第１の蒸発器７の入口７ａ
から上記液配管９ａへの冷媒の流れのみを許容す
るものである。

第１の蒸発器７と第２の蒸発器８とは並列に接
続され上記各圧縮機１及び２の吸入側に吸入
管５で接続されている。第１の蒸発器７の出口７
ｂには低圧側電磁弁１６が設けられている。１８
は除霜運転時に上記凝縮器３及び第１の絞り装置
１２とを側路し上記圧縮機１、２から上記第
１の蒸発器７にホツトガスを供給するバイパス回
路であり、上記第１の蒸発器７の出口７ｂと上記
冷媒吐出管４とを接続するものでその途中には高
圧側電磁弁１９が設けられている。

また、２０は上記圧縮機１及び２の低圧側
の冷媒圧力を検出する圧力検出部２１の出力信号
に応じて上記圧縮機１及び２の運転を制御す
る制御部である。２６は、上記圧縮機１及び
２のうち、１台のみ運転している時間を積算する
圧縮機単独運転時間積算部である。また、１７は
上記圧縮機単独運転時間積算部２６が所定時間に
達すると、上記圧縮機１及び２を２台とも一
定時間停止させると共に、上記圧縮機単独運転時
間積算部２６の積算時間を０とし、かつ定格容量
が異る上記２台の圧縮機１及び２の運転を開
始する圧縮機容量設定部である。

２２，２３は各々上記制御部２０及び圧縮機容
量設定部１７と上記圧縮機１及び２を結ぶ電
源ラインに設けた電磁接触器、２４，２５は同じ
く上記電源ラインに直列に設けた過電流継電器で
ある。

上記のように構成された従来の冷凍装置におい
て、冷却運転中は電源スイツチ（図示せず）を投
入すると、電磁接触器２２，２３が閉じられて交
流電力が圧縮機１及び２の電動機に供給さ
れ、圧縮機１及び２は駆動される。圧縮機
１及び２が動作することにより、吐出された高
温の冷媒ガスは、上記冷媒吐出管４を通つて水冷
式凝縮器３に入り、凝縮され液化する。

水冷式凝縮器３を出た液冷媒は、液配管９、第
１の電磁弁１０を通り、液配管９ａで２系統に分
かれ、第１の系統は第２の電磁弁１４、第１の絞
り装置１２を通り、低温・低圧となり、第１の蒸
発器７で周囲より熱を奪い蒸発してガスとなり、
低圧側電磁弁１６および吸入管５より圧縮機１
及び２へ吸入される。

また、第２の系統は第２の蒸発器用電磁弁１
５、第２の絞り装置１３を通り、低温・低圧とな
り、第２の蒸発器８で周囲より熱を奪い、蒸発し
てガスとなり吸入管５に流入する。

この場合、第１の蒸発器７の出口に低圧側電磁
弁１６と並列に設けられた高圧側電磁弁１９は閉
になつている。

また、第３図に示すように、通常圧力領域は、
容量アツプ圧力値、容量ダウン圧力値、低圧カツ
ト値の３つによつて、制御部２０に容量アツプ信
号を出す容量アツプ圧力値以上の領域と制御部２
０に容量ダウン信号も容量アツプ信号も出さない
容量ダウン圧力値以上で、かつ容量アツプ圧力値
以下の領域ハと、制御部２０に容量ダウン信号を
出す容量ダウン圧力以下の領域ロと、圧縮機
１、２に停止信号を出す低圧カツト値以下の領
域イの４つにわけられる。

ここで、冷却負荷が少なくなると、冷凍サイク
ルの低圧側の冷媒圧力が下がり、これに伴つて圧
力検出部２１から制御部２０に出力される圧力検
出信号のレベルも低下する。制御部２０では、上
記圧力検出信号を基準値（容量アツプ圧力値ある
いは容量ダウン圧力値）と比較する比較回路を有
しているため、圧力検出信号が容量ダウン圧力値
よりも低い場合、すなわち、領域ロの場合には、
制御部２０は、圧縮機１、２の容量が低下す
るように制御することによつて、冷却能力を下げ
る。このようにして冷却能力が下げられると、冷
凍サイクルの低圧側の冷媒圧力が上昇し、領域ハ
に収束し、運転は安定する。

また、冷却負荷が高い場合には、冷凍サイクル
の低圧側の冷媒圧力が上昇し、これに伴つて圧力
検出部２１から制御部２０に出力される圧力検出
信号のレベルが上昇する。この結果、圧力検出信
号が容量アツプ圧力値よりも高い場合、すなわ
ち、領域ニの場合には、制御部２０は圧縮機
１、２の容量が上昇するように制御し、冷却能
力を増加させる。このようにして冷却能力が増加
すると、冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力は低下
し、領域ハに収束し、運転は安定する。

なお、冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力が低圧
カツト値以下、すなわち領域イになつた場合、圧
縮機１，２を直ちに停止するようになつてい
る。

たとえば、蒸発器７，８の冷凍負荷に対する所
要の冷凍能力を得るための所要動力が15HPであ
る場合に、一方の圧縮機１の定格容量は、
10HP、他方の圧縮機２の定格容量は5HPに選
定されている。

一方、蒸発器７，８の冷凍負荷は使用状況によ
つて０から100％まで大幅に変動する。

このような冷凍負荷変動に対し、冷凍負荷が33
％以下の部分負荷には定格容量5HPの圧縮機
２のみが単独運転される。また、冷凍負荷が33〜
66％の範囲では定格容量10HPの圧縮機１のみ
が単独運転される。

さらに、冷凍負荷が66〜100％になれば圧縮機
１、２が同時に平行運転される。この容量制
御運転の推移を示せが第４図のようになる。

すなわち、第４図に示されているように圧縮機
の定格容量比がほぼ１対２に選定されている大小
の圧縮機を選択的に運転・停止制御することによ
つて0.33、66、100％の４段階の容量制御運転を
行うことができる。

次に、第１の蒸発器７のデフロストが開始され
たときには、第１の電磁弁１０および、低圧側電
磁弁１６が閉となり、高圧側電磁弁１９が開く。

これにより、圧縮機１，２より吐出された高温
高圧のガスの一部は配管１８および高圧側電磁弁
１９を通つて第１の蒸発器７に流入する。残りの
吐出ガスは吐出管４を通り、凝縮器３で液化す
る。

第１の蒸発器７に流入した高温高圧のガスは、
範囲に放熱して凝縮し、その際、第１の蒸発器７
に付着した霜を溶かす。第１の蒸発器７内で凝縮
した液冷媒は上記第１の蒸発器７用の第１の絞り
装置１２と第２の電磁弁１４をバイパスする逆止
弁１１を通り液配管９ａに流入する。

液配管９ａに流入した液冷媒は第３の電磁弁１
５および第２の膨張弁１３を通り、低温・低圧と
なり、第２の蒸発器８で周囲より熱を奪い蒸発し
てガスになり吸入管５より圧縮機１、２へ吸
入される。

また、一般に冷媒を高温高圧に圧縮する圧縮機
においては、圧縮機の潤滑油が冷媒中に重量比で
0.5〜１％混入する。この混入された潤滑油は冷
媒が液体状であれば冷媒によく混ざるが、冷媒が
気化されると冷媒に混ざらず分離する。従つて、
従来の冷凍装置においては、次に説明するように
冷媒に混入した潤滑油が圧縮機に戻らず、圧縮機
内の潤滑油が減少することがあつた。

従来の冷凍装置において、例えば複数個の被冷
却部たとえばシヨーケースの夫々に蒸発器７，８
を備えた冷凍装置においては、シヨーケース個々
の温度管理のために、個々のシヨーケースに温度
調節器及び冷媒の流れを制御する液ライン電磁弁
を設けて、個々のシヨーケースの温度制御を行つ
ていた。この場合、例えばシヨーケースが２台あ
り、２台のシヨーケースを個別に制御する冷凍装
置において、夜間の負荷軽減によつて１台の蒸発
器７だけ長時間運転する場合がある。この時には
負荷が軽減されているため、冷凍装置は蒸発器７
の蒸発温度が下つた状態で運転することになり、
圧縮機１及び２の吸入管中の冷媒ガス流速が
減少する。冷媒ガス流速が減少すると冷媒ガスと
分離した潤滑油は、圧縮機１及び２への戻り
が悪くなり、圧縮機１及び２内の潤滑油が減
少して圧縮機軸受等の摺動部が焼損する恐れがあ
つた。また上記蒸発器７の１台を運転する負荷軽
減を予想して圧縮機１及び２の吸入管径を小
さくして、冷媒ガスを確保するようにすると、蒸
発器７，８２台を運転する大負荷時には、冷媒ガ
ス流速が非常に速くなり、圧縮機１及び２の
吸入管での圧力損失が極めて大きくなる。このた
め、圧縮機１及び２の圧力能力が減少し、冷
凍装置の冷凍能力が減少する欠点があつた。

このような欠点を除去するために、上述のよう
に冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力に応じて、冷
凍装置の容量を変化させ、吸入側の蒸発温度を一
定に保つ、いわゆる容量制御運転を行ない、負荷
の低減に伴なう吸入側圧力の低下で圧縮機１及
び２のうち、１台のみが運転する時間を圧縮機
単独運転時間積算部２６で積算し、その値が所定
時間に達すると、圧縮機容量設定部１７により、
上記圧縮機１及び２を２台とも一定時間停止
させると共に上記圧縮機単独運転時間積算部２６
の積算時間を０とし、定格容量が異る上記２台の
圧縮機１及び２の運転を開始するようになつ
ている。すなわち、圧縮機１及び２の一定時
間の停止により、高圧側の液冷媒が低圧側に戻
り、低圧側の冷媒圧力を上昇させ、圧縮機１及
び２の運転再開により吸入管中の冷媒ガスの流
速が増加して、低負荷運転時に吸入管中に溜つた
潤滑油を圧縮機１及び２に一気に戻すことに
よつて、上記圧縮機１および２６内潤滑油の
減少が防がれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の冷凍装置は以上のように構成されている
ので、１台の圧縮機のみが運転している時間が所
定時間に達すると、如何なる運転状態においても
２台の圧縮機が停止し、被冷却物の鮮度が保持さ
れないという欠点があつた。

この発明は、上記のような従来の問題点を解消
するためになされたもので、圧縮機を停止させる
時間をできるだけ短くして、被冷却物の鮮度を保
持するとともに、吸入管中に溜つた潤滑油を効果
的に圧縮機に戻すようにした冷凍装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明に係る冷凍装置は、それぞれ並列に接
続された吸入管及び吐出管を有する２台の圧縮
機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器が閉ループに接
続されることによつて構成された冷凍サイクル
と、除霜運転時に上記凝縮器及び絞り装置を側路
し、上記圧縮機から上記蒸発器にホツトガスを供
給するバイパス回路と、上記冷凍サイクルの低圧
側における冷媒圧力を検出して圧力検出信号を発
生する圧力検出部と、上記圧力検出信号に応じて
上記圧縮機の運転を制御することにより、低圧側
の冷媒圧力を所定の設定値に収束させる制御部と
を設け、かつ除霜開始信号を発生する除霜開始装
置と、上記圧縮機が１台のみ運転している時間を
積算する圧縮機単独運転時間積算部と、上記圧縮
機単独運転時間積算部の積算時間が所定時間に達
すると、上記圧縮機を２台とも一定時間停止させ
ると共に上記圧縮機単独運転時間積算部の積算時
間を０とし、かつ上記２台の圧縮機の運転を開始
する圧縮機容量設定部と、上記除霜開始装置の除
霜信号を入力として上記圧縮機単独運転時間積算
部の積算時間を０とする圧縮機単独運転時間補正
部とを設けることにより冷凍装置を構成して上記
目的を達成するものである。

〔作用〕

この発明における冷凍装置は、除霜開始装置の
除霜信号を入力として圧縮機単独運転時間補正部
の機能により、上記圧縮機単独運転時間積算部の
積算時間が０になるので、圧縮機を停止させる時
間をできるだけ短くすることができ、被冷却物の
鮮度が保持されるとともに、吸入管中に溜つた潤
滑油を効果的に圧縮機に戻すことができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明における冷凍装置の一実施
例を示す構成図であつて、第２図と同一部分は同
一符号を用いて示してある。図において、２８は
除霜信号を発生するタイマー等の除霜開始装置で
ある。２７は圧縮機単独運転時間補正部であり、
上記除霜開始装置２８の除霜信号が入力された場
合、上記圧縮機単独運転時間積算部２６の積算時
間を０にする機能を有している。

次に動作について説明する。上記圧縮機単独運
転時間積算部２６で上記圧縮機１及び２のう
ち、１台のみが運転している時間を積算し、例え
ば48分になると圧縮機容量設定部１７により、上
記圧縮機１及び２を２台とも一定時間、例え
ば、３分間停止させると共に上記圧縮単独運転時
間積算部２６の積算時間（48分）を０とし、かつ
定格容量が異なる２台の圧縮機１及び２の並
行運転より運転を開始するようになつている。と
ころで、上記圧縮機単独運転時間補正部２７によ
り、上記除霜開始装置２８の除霜信号が入力され
た場合、上記圧縮機単独運転時間積算部２６の積
算時間が43分になつても、上記圧縮機単独運転時
間積算部２６の積算時間を０に戻して、０より積
算するようになつている。

したがつて、圧縮機を停止させる時間をできる
だけ短くして、被冷却物の鮮度を保持するととも
に、圧縮機１及び２の一定時間の停止によ
り、高圧側の液冷媒が低圧側に戻り、低圧側の冷
媒圧力を上昇させ、圧縮機１及び２の運転再
開により吸入管中の冷媒ガスの流速が増加して、
低負荷運転時に吸入管中に溜つた潤滑油を圧縮機
１及び２に一気に戻すことによつて、上記圧
縮機１及び２内潤滑油の減少を防止できる。

上記実施例では第１の蒸発器７と第２の蒸発器
８の２系統の場合を示したが、３系統以上の場合
でもよい。また、本実施例では、蒸発器が複数台
設置された場合について述べたが、蒸発器が１台
すなわちサーモバンク式デフロスト、リバース式
デフロスト等においても、上記除霜開始装置２８
の除霜信号を入力することにより、同等の機能が
得られる。また、上記実施例では２台の圧縮機に
より、容量制御を行つているが、インバータの出
力周波数を変え上記圧縮機の容量を制御する場合
においても、冷媒中に混じつた油を効果的に圧縮
機に戻すために、上記圧縮機の出力周波数が所定
値、例えば40Hz以下で運転される時間を積算し
て、その値が所定値、例えば48分に達すると、上
記圧縮機を一定時間、例えば、３分間停止させた
後、２台の圧縮機の並行運転に入る。しかし、除
霜開始装置の除霜信号が入ると上記圧縮機の低周
波数運転時間補正部が圧縮機低周波数運転時間積
算部の積算時間を０とすることにより、同様の効
果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明による冷凍装置は
それぞれ定格容量が異なる２台の圧縮機、凝縮
器、絞り装置及び蒸発器が閉ループに接続される
ことによつて構成された冷凍サイクルと、除霜運
転時に上記凝縮器及び絞り装置を側路し、上記圧
縮機から上記蒸発器にホツトガスを供給するバイ
パス回路と、上記冷凍サイクルの低圧側における
冷媒圧力を検出して圧力検出信号を発生する圧力
検出部と、上記圧力検出信号に応じて上記圧縮機
の運転を制御することにより、低圧側の冷媒圧力
を所定の設定値に収束させる制御部とを設け、か
つ除霜信号を発生する除霜開始装置と、上記圧縮
機が１台のみ運転している時間を積算する圧縮機
単独運転時間積算部と、上記圧縮機単独運転時間
積算部が所定時間に達すると、上記圧縮機を２台
とも一定軸管停止させると共に上記圧縮機単独運
転時間積算部の積算時間を０とし、かつ定格容量
が異る上記２台の圧縮機の運転を開始する圧縮機
容量設定部と、上記除霜開始装置の除霜信号を入
力として上記圧縮機単独運転時間積算部の積算時
間を０とする圧縮機単独運転時間補正部を備えて
いるので、圧縮機を停止させる時間をできるだけ
短くすることができ、被冷却物の鮮度が保持され
るとともに、吸入管中に溜つた潤滑油を効果的に
圧縮機に戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による冷凍装置の一実施例を
示す冷媒系統図、第２図は従来の冷凍装置を示す
冷媒系統図、第３図は低圧側の冷媒圧力の領域を
示す図、第４図は第２図の冷凍装置の容量制御運
転の説明図である。 これらの図において１は圧縮機、２は圧縮機
、３は凝縮器、７，８は蒸発器、１２，１３は
絞り装置、１７は圧縮機容量設定部、１８はバイ
パス回路、２０は制御部、２１は圧力検出部、２
６は圧縮機単独運転時間積算部、２７は圧縮機単
独運転時間補正部、２８は除霜開始装置である。
なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ並列に接続された吸入管及び吐出管
   を有する２台の圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸
   発器が閉ループに接続されることによつて構成さ
   れた冷凍サイクルと、除霜運転時に上記凝縮器及
   び絞り装置を側路し、上記圧縮機から上記蒸発器
   にホツトガスを供給するバイパス回路と、上記冷
   凍サイクルの低圧側における冷媒圧力を検出して
   圧力検出信号を発生する圧力検出部と、上記圧力
   検出信号に応じて上記圧縮機の運転を制御するこ
   とにより、低圧側の冷媒圧力を所定の設定値に収
   束させる制御部とを備え、かつ除霜信号を発生す
   る除霜開始装置と、上記圧縮機が１台のみ運転し
   ている時間を積算する圧縮機単独運転時間積算部
   と、上記圧縮機単独運転時間積算部が所定時間に
   達すると、上記圧縮機を２台とも一定時間停止さ
   せると共に上記圧縮機単独運転時間積算部の積算
   時間を０とし、かつ上記２台の圧縮機の運転を開
   始する圧縮機容量設定部と、上記除霜開始装置の
   除霜信号を入力として上記圧縮機単独運転時間積
   算部の積算時間を０とする圧縮機単独運転時間補
   正部とを備えたことを特徴とする冷凍装置。