JPS60253761A - 冷凍機の運転制御方式 - Google Patents

冷凍機の運転制御方式

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Publication number
JPS60253761A
JPS60253761A JP59110356A JP11035684A JPS60253761A JP S60253761 A JPS60253761 A JP S60253761A JP 59110356 A JP59110356 A JP 59110356A JP 11035684 A JP11035684 A JP 11035684A JP S60253761 A JPS60253761 A JP S60253761A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compressor
inverter
low pressure
pressure switch
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP59110356A
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English (en)
Inventor
服部 房夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS60253761A publication Critical patent/JPS60253761A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
    • F25B2400/07Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/021Inverters therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

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】
この発明は冷凍、冷蔵ショーケース等の冷凍設備に組み
込んで使用される冷凍機の運転制御方式、特に冷凍機を
マルチコンプレッサユニットで構成し、かつ該マルチコ
ンプレッサユニットをインバータ制御により、冷凍負荷
変動に追随して冷凍能力制御を行う冷凍機の運転制御方
式に関する。
【従来技術とその問題点】
オーブンショーケース等の冷凍設備は、年間を通じてや
冷凍負荷の変動が大きいことから、ここに用いる冷凍機
として、最近では複数台の圧縮機で構成されたマルチコ
ンプレンサユニットを使用し、各冷凍機のオン、オフの
組合せにより冷凍負荷の変動に対応して冷凍機の容量制
御を行う運転制御方式が広く採用されている。さらに加
えて最近では、商品の品温管理を重視する精肉、鮮魚用
等のオープンショーケースを対象として、従来のサーモ
スタットのオン、オフ制御方式から、冷凍負荷変動に合
わせて圧縮機の回転数を変化させて冷凍能力を調整する
インバータ制御方式が採用されるようになっている。す
なわち周知のように冷凍サイクルの蒸発圧力は冷凍負荷
の増減によって変わり、一定の条件で冷凍機を運転して
いる場合に、冷凍負荷が減少すると蒸発温度、すなわち
蒸発圧力は低下し、逆に冷凍負荷が増大すれば蒸発圧力
が上昇する。したがってあらかじめ定格冷凍負荷に対応
する蒸発圧力と等価な圧縮機の吸入圧力を設定しておき
、吸入圧力の検出値が設定値よりも低くなった際には、
圧縮機の給電回路に一介装したインバータの出力周波数
を商用周波数よりも低め、これにより電動圧縮機の回転
数を下げて冷凍能力を減少させることによって、冷凍負
荷変動に追随して冷凍能力をきめ細かに調整し、ショー
ケースの庫内温度をほぼ一定に維持することができる。 またインバータ制御により、圧縮機のオン。 オフ損失、ラッシュ電流を防ぐことができるほか、圧縮
機の消費電力は回転数に比例するので、特に冷凍負荷の
低い状態で低回転運転制御を行っている場合には、商用
周波数運転に比べて消費電力の節電効果が得られる。 次に上記のマルチコンブレンサユニットを採用したオー
ブンショーケースの冷凍回路を第4図に、またその従来
における運転制御回路を第5図に示めす。まず第4図に
おいて、IA、 IBは電動圧縮機、2は凝縮器、3は
膨張弁、4はショーケース内に設置された蒸発器、5は
アキュムレータであり、圧縮機IA IBは回路中に並
列に接続配管して介装されている。なお6は回路の圧縮
機吸い込み側に接続された吸い込み圧力検出用の圧力セ
ンサである。また第5図の運転制御回路において、7は
商用周波数の電源、8は周波数変換器としてのインバー
タ、9は先記圧力センサ6の検出値を入力としてインバ
ータ8の制御を行う調節器、10は圧縮機IA、 IB
の運転、停止制御回路、また51C+、51Cgは圧縮
機LA、 IBの給電回路に介装した電磁接触器、63
L+、63Lzは圧縮機IA、 IBの低圧スイッチ、
Xはインバータ8の異常時に調節器9から与えられる信
号で作動する補助リレーである。 次に上記回路による冷凍機の運転制御動作を第6図の動
作特性図と併せて説明する。まず、ケース負荷が100
%であれば、インバータ8の出力周波数を商用周波数と
同じ60Hzにして圧縮機IA、 IBがともに商用周
波数で運転され、冷凍機能力100%の特性線とケース
負荷100%との交点である定格マツチング点■で冷却
運転される。ここでケース負荷が減少すれば、圧縮機I
Bが商用周波数運転のまま圧縮機IBがインバータ制御
運転となり、インバータの出力周波数が30Hz、つま
り冷凍機能カフ5%の特性線上の点■までは圧力一定の
下でケース負荷の変動に応じて冷凍機の能力制御が行わ
れる。ここからさらにケース負荷が低下すると、圧力一
定制御範囲を超えて冷凍機能カフ5%の特性線に沿って
吸入圧力がケース負荷の減少とともに変動する。さらに
ケース負荷が減少すれば、点■で吸入圧力が低圧スイッ
チ63L2のカットアウト設定値以下となり、該低圧ス
イッチの接点がオフして圧縮機IBが停止する。この時
点ではインバータの出力周波数はもとの30Hzのまま
であるため、一旦冷凍機能力は25%の特性線上の点■
まで低下するが、その後はインバータ制御によりその時
のケース負荷とバランスする点■まで圧縮機IAの回転
数を上げて冷凍機能力を高めるように制御される。 ここからさらにケース負荷が減少すると、圧縮機IAは
■−■をたどって冷凍機能力制御が行われる。 一方点■からケース負荷が増加すれば、吸入圧力が低圧
スイッチ63L、のカットイン圧力設定値より高くなり
、圧縮機IBが再び商用周波数運転に入って冷凍機能力
は一旦100%上の点■まで上昇し、ここたからケース
負荷とバランスする点へ移行するように圧縮機IAがイ
ンパーク制御される。またケース負荷が極端に低下する
と、吸入圧力は低圧スイッチ63L、のカットアウト圧
力設定値の点■まで低下し、圧縮機IAはポンプダウン
の後に停止するように運転制御される。なお、運転の途
中でインバータが万一故障したば場合には、インバータ
異常信号で接点が閉じて作動する補助リレーXにより、
圧縮機IA給電回路に介挿された接点Xa、Xbが切り
替わってインバータ8を回路から外し、圧縮機IAが商
用周波数電源7から直接給電を受けて商用周波数運転と
なり、通常のサーモスタットによる運転制御が行われる
ように保護回路が構成されている。 上記の説明から明らかなように、インバータ制御による
圧力一定制御の範囲を超えてケース負荷が75%〜50
%に低減する中間負荷での運転領域では、吸入圧力がケ
ース負荷の減少とともに変化する。しかして吸入圧力つ
まり蒸発圧力の変化はそのままショーケースの庫内温度
の変化となり、庫内収納商品の品温に変化をきたす。一
般的に蒸発温度1 degの変化で凡そ品温が0.6d
eg変化する。 この観点から、インバータ制御による運転制御方式の利
点を十分に活かすためには、吸入圧力の変動幅はできる
限り小さくするのがよ(、このために低圧スイッチ63
L+163Lzのカットアウトとカットインの圧力設定
値のディファレンシアルは運転上支障のないかぎり小さ
く設定するのが好ましい。 一方前記のディファレンシアルを極端に小さくすると、
僅かな冷凍負荷変動でも圧縮機がオン、オフを頻繁に繰
り返すいわゆるショートサイクル運転となり、圧縮機の
寿命に影響を及ぼすことになる。ここで精肉、鮮魚用シ
ョーケースのモデル機について、その実機運転の実績か
ら得たインバータ制御運転時の適正な低圧スイッチの動
作圧力設定値を示すと、第6図の下部に図示したように
、インバータ制御運転側の圧縮機IAの低圧スイッチ6
3t+については、そのカントアウト、カットイン圧力
設定値をそれぞれ1.4 、2.4 kg/dc、とじ
てディファレンシアルは1.0 kg/ad、商用周波
数運転側の圧縮機IBの低圧スイッチ63L2について
は、そのカットアウト、カットイン圧力設定値をそれぞ
れ1.8.2.6kg/csIGとしてデイファレンシ
アルは0.8 kg/cdである。 ところで、上述のように低圧スイッチの動作圧力設定値
のディファレンシアルを狭い幅のまま固定的に設定して
インバータ制御運転を行っている、場合に、運転の途中
で万一インバータが故障を起こしてインバータ制御運転
から商用周波数運転に切り替わると、このままでは特に
中間冷凍負荷の運転領域では、ケース負荷のわずかな変
動でも吸入圧力が低圧スイッチ63L+t のカントア
ウト、カットイン圧力設定値を超えて変動するために、
圧縮機IBが頻繁にオン、オフを繰り返してショートサ
イクル運転となる。すなわち、第7図に示すごとく、ケ
ース負荷が100%圧縮機IA、 1Bがともに商用周
波数運転されている状態からケース負荷が例えば80%
に減少すると、吸入圧力は低圧スイッチ63Lzはカッ
トアウト圧力設定値以下に低下して圧縮機IBが一旦は
停止するが、一方では冷凍機能力が50%に低下するた
めに再び吸入圧力は低圧スイッチ63Lzのカフ)イン
圧力設定値以上に上昇し一〇−■−■に沿って循環を繰
返す。つまりケース負荷と冷凍機能力とのバランス点が
なく、冷凍きIBは頻繁にオン1オフを繰返すショート
サイクル運転となる。この結果圧縮機の寿命低下、圧縮
機のモータ捲線の異常温度上昇による焼損、再起動時の
ショックによる疲労破壊等を引き起こすおそれがある。
【発明の目的】
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、そ
の目的は従来の運転制御方式の欠点を除去シ、インバー
タ制御運転時にはインバータ制御の利点を十分に生かし
てショーケースの庫内商品の品温変化を抑えつつ、かつ
万一運転中にインバータに故障が生じて商用周波数運転
に切り替わった際には、冷凍機がショートサイクル運転
に移行することなしに運転制御できるようにした冷凍機
の運転制御方式を提供することにある。
【発明の要点】
上記目的を達成するためにこの発明は、冷凍回路の11
:#am■入l:I:力本制例鰺由繍ふ!プマ1!7キ
1ンプレンサユニットを構成する圧縮機のオン、オフ制
御用低圧スイッチのカットインとカントアウト圧力設定
値のディファレンシアル設定幅をインバータ制御運転時
には小に設定し、インバータの故障に伴う商用周波数運
転時には前記低圧スイッチのデファレンシャルの設定幅
を大に切り換えて運転制御を行うようにしたものである
【発明の実施例】
第1図はこの発明の運転制御方式を実施するための運転
制御回路、第2図および第3図はそれぞれ第1図におけ
るインバータ制御運転用2商用周波数運転用の低圧スイ
ッチの動作圧力設定値を示すものである。まず第1図に
おいてマルチコンプレッサユニットの運転制御回路には
、インバータ制御運転、および商用周波数運転に対応し
てその動作圧力設定値を第2図、第3図のように設定し
た各圧縮機IA、 IBに付属の運転制御用低圧スイッ
チ63t、++、63Lz+ 、および631;lt、
 63Ltzがそれぞれインバータ8の異常時に与えら
れる信号で動作する補助リレーXの接点χ、χ2を介し
て図示のように電磁接触器51C+、 51Czの回路
に介挿接続されている。ここでインバータ制御運転側の
低圧スイッチ63L++、 63Lt+については、第
2図のようにその動作圧力設定値が先に第6図で示した
値と同じである。一方、商用周波数運転側の低圧スイッ
チ63Llz、63Lz□については、第3図のように
その動作圧力設定値のカットイン圧力設定値を3.0 
、3.2kg/aaG、カットアウト圧力設定値を1.
4.1.6kg / c4 Gとしてデファレンシャル
の設定幅が1.6kg / aaに設定されている。 上記の構成において、インバータ8が正常であるインバ
ータ制御運転時には、補助リレーXの接点XI+ x、
は図示位置にあり、低圧スイッチ63L+ +。 63Lt+が選択されて第6図で述べたように冷凍負荷
の変動に追随してインバータ制御運転が行われる。一方
、この運転中に万一インバータ8が故障すると、その異
常検知に基づいて補助リレーXが作動し、その接点Xa
によりインバータ8を短絡して圧縮機IAを商用周波数
運転に切り換えるとともに、接点χl+Xgが切り替わ
って低圧スイッチ63L+g。 63L、が選択して回路に挿入される。ここで先述のよ
うに商用周波数運転側の低圧スイッチ63L+z=63
Lgzのデファレンシャルはインバータ制御運転側の低
圧スイッチ63L++、 63Lz+ よりも大であり
、したがって中間冷凍負荷の運転領域で多少の冷凍負荷
の変動があっても、吸入圧力が低圧スイッチ63L+z
のカットアウト圧力設定値以下に低下しないので圧縮1
lIBが運転をし続け、インバータ制御運転時と比べて
吸入圧力したがって蒸発圧力の変動が大きくなるものの
、いわゆるショートサイクル運転へ容易に移行すること
なく運転制御が行われることになる。なれ前記の商用周
波数運転側の低圧スイッチ63L+ z、 63Lz□
は、冷凍回路の圧縮機吸い込み側に接続された機械接点
式の低圧スイッチとするか、あるいは圧力センサ6の検
出値をもとに作動する調節器9に組み込まれた電子接点
式スイッチとして構成することもできる。
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、互いに並の電動圧
縮機からなるマルチコンプレッサユニットのうち、少な
くとも1台の圧縮機をインバータ制御運転、他の圧縮機
を商用周波数運転とし、かつ冷凍サイクルの吸入圧力を
制御検出値として、低圧スイッチのオン、オフ動作によ
る各圧縮機の運転、停止およびインバータ制御による圧
縮機の回転数制御との組合せにより、冷凍負荷の変動に
追随して冷凍機の能力制御を行う冷凍機の運転制御方式
において、前記低圧スイッチのカットインとカントアウ
ト圧力設定値のディファレンシアル設定幅をインバータ
制御運転時には小に設定し、インバータの故障による商
用周波数運転時に伴う前記低圧スイッチのディファレン
シアル設定幅を大に切り換えて運転制御を行うようにし
たことにより、通常のインバータ制御運転時には、低圧
スイッチ圧力設定値のデファレンシャル設定幅を狭くし
て中間負荷領域での冷凍負荷変動に対する蒸発圧力の変
化、つまりショーケースの庫内商品の品温変化を抑え、
一方、運転中にインバータが万は、ショートサイクル運
転に移行するのを防止して圧縮機の損傷を防ぐことがで
きるようにした、マルチコンプレッサユニットをインバ
ータ制御スる冷凍機を対象とした実用上有益な冷凍機の
運転制御方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に係る冷凍機の運転制御回路
図、第2図、第3図はそれぞれ第1図におけるインバー
タ制御運転側、および商用周波数運転側の低圧スイッチ
の動作圧力設定値を示した動作パターン図、第4図はマ
ルチコンプレッサユニット採用の冷凍機の冷凍回路図、
第5図は従来における冷凍機の運転制御回路図、第6図
、第7図はそれぞれインバータ制御、および商用周波数
運転による冷凍機の運転特性図である。 IA、IB ;圧縮機、6:圧力センサ、7:商用周波
数電源、8:インバータ、9:u@節器、10;運転制
御回路、51C+、 51Cz :電磁接触器、63L
I ++ 63Lit :インバータ制御運転側の低圧
スイッチ、63L+z、63L2□ :商用周波数運転
側の低圧スイッチ、X;インバータの異常時に作動する
補助リレー。 第3図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)互いに並列に接続配管して冷凍回路内へ介装された
    複数台の電動圧縮機からなるマルチコンプレッサユニッ
    トのうち、少なくとも1台の圧縮機をインハーク制御運
    転、他の圧縮機を商用周波数運転とし、かつ冷凍サイク
    ルの吸入圧力を制御検出値として、低圧スイッチのオン
    、オフ動作による各圧縮機の運転、停止およびインバー
    タ制御による圧縮機の回転数制御との組合せにより、冷
    凍負荷の変動に追随して冷凍機の能力制御を行う冷凍機
    の運転制御方式において、前記低圧スイッチのカットイ
    ンとカットアウト圧力設定値のディファレンシアル設定
    幅をインバータ制御運転時には小に設定し、インバータ
    の故障による商用周波数運転時に伴う前記低圧スイッチ
    のディファレンシアル設定幅を大に切り換えて運転制御
    を行うことを特徴とする冷凍機の運転制御方式。 2、特許請求の範囲第1項記載の運転制御方式において
    、マルチコンプレッサユニットの運転制御、回路に、イ
    ンバータ制御運転、およびインバータの故障に伴う商用
    周波数運転にそれぞれ対応してその動作圧力設定値を設
    定した各圧縮機用の低圧スイッチを備え、通常はインバ
    ータ制御運転用低圧スイッチを選択し、インバータの故
    障時には商用周波数運転用低圧スイッチを選択して回路
    に接続するようにしたことを特徴とする冷凍機の運転
JP59110356A 1984-05-30 1984-05-30 冷凍機の運転制御方式 Pending JPS60253761A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6325457A (ja) * 1986-07-17 1988-02-02 三洋電機株式会社 冷凍装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6325457A (ja) * 1986-07-17 1988-02-02 三洋電機株式会社 冷凍装置

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