JPS60263056A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は冷凍装置、特にインバータを用いて冷媒圧縮
機の回転制御を行う方式の冷凍装置の改良に関するもの
である。

〔従来技術〕

インバータを有する冷凍装置は、電源周波数を変えるこ
とによって、冷媒圧縮機を駆動する電動機の回転を制御
するものである。そして、冷媒圧縮機の回転数を制御す
ることにより、冷凍能力を連続的に変化させ得るもので
ある。

第５図は従来から一般に用いられているインバータを有
する冷凍装置の一例を示す構成図である。

（１）は冷媒を圧縮する冷媒圧縮機、（２）は凝縮器、
（３）は絞り装置、（４）は蒸発器であり、これは管路
（５）を介して閉ループに接続されることにより冷凍回
路を構成するものである。（６）はホットガスデフロス
ト用の電磁弁で、上記凝縮器（２）、絞り装置（３）を
側路するバイパス管（７）に設けられたものである。（
８）は電源の周波数を変えて出力するインバータ、（９
）は冷媒圧縮機（１）の低圧側の冷媒圧力を検出する圧
力検出器ＱＯの圧力検出信号に応じてインバータ（８）
を制御する制御回路である００］）ハ上記インバータ（
８）と冷媒圧縮機（１）とを接続する電源ラインに設け
た電磁接触器、（２）は同じく上記電源ラインに直列に
設は九過電流継電器であろう 上記のように構成された従来の冷凍装置において、電源
スィッチ（図示せず）を投入すると電磁接触ａα０が閉
じられてインバータ（８）の出力が上記冷媒圧縮機り１
）の電動機（図示せず）に供給され、冷媒圧縮機（１）
は駆動される。冷媒圧縮機（１）が動作することにより
冷媒が上記冷凍回路を流れると周知のように上記蒸発器
（４）において冷却が行われる。

ここで、冷却負荷が小さくな′ると、上記冷凍回路の低
圧側の圧力即ち、上記冷媒圧縮機（１）の低圧側の圧力
が下り、これに伴って上記圧力検出器ＱＯから上記制御
回路（９）に出力される圧力検出信号のレベルも低下す
る。制御回路（９）では上記圧力検出信号を基準値と比
較しているため、圧力検出信号が上記基準値よりも低い
場合には、制御回路（９）は上記インバータ（８）をそ
の出力周波数が低下するように制御し、上記冷媒圧縮機
（１）の回転数を下げることによっ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、冷凍回路（
５）の低圧側の冷媒圧力が上昇して設定圧力に収束する
。また冷却負荷が大きい場合には、上記冷媒圧縮機（１
）の低圧側の冷媒圧力が上昇し、これに伴って上記圧力
検出器００から上記制御器（９）に出力される圧力検出
信号が上昇する。この結果、上記制御器（９）は上記イ
ンバータ（８）をその出力周波数が上昇するように制御
し、上記冷媒圧縮機（１）の回転数を上昇させることに
より冷却能力を増加させる。

従り′〔、このようなインバータ（８）を有する冷凍装
置においては、これを冷却負荷に応じた冷却能力に制御
することができ、省電力化が可能となる。

しかしながら従来の冷凍装置とは、運転開始時のプルダ
ウン時や除霜後のプルダウン時に低圧側の冷媒圧力が大
幅に＾められることから、その低圧側圧力に応じてイン
バータの出力周波数を高くして上記冷媒圧縮機（１）の
回転数全大幅に増加させることになり、この増速時に上
記冷媒圧縮機（１）やこれを駆動する電動機（図示せず
）が過負荷となり、冷媒圧縮機（１）の寿命が低下した
り、破損する問題が生じる。そこで、過電流継電器（２
）を用いて電源を断にすることも考えられるが、電源の
断がクレームとなってサービスを必要としたり、場合に
よっては被冷却物を腐らせてしまうという問題がある０ 〔発明の概要〕 この発明は上記のような問題点に鑑み、運転開始時や除
霜後のように冷却負荷が大きく、低圧側の冷媒圧力が大
幅に高くなる運転状態において冷媒圧縮機が過負荷運転
にならないようにすることを目的としてなされたもので
、可変周波数のインバータと、このインバータを介して
給電され、上記インバータの出力周波数に応じた回転数
で回転する冷媒圧縮機と、この冷媒圧縮機の低圧側の冷
媒圧力を検出して圧力検出信号を発生する圧力検出器と
、上記インバータの出力周波数を検出して周波数検出信
号を発生する周波数検出器と、上記圧力検出信号及び上
記周波数検出信号が供給され上記圧力検出信号に応じて
上記インバータを制御することにより上記低圧側の冷媒
圧力を所定圧力に収束させると共に上記インバータの出
力周波数が上記低圧側の冷媒圧力に応じて予め設定され
た上限値１女内（・てなるように上記インバータを制御
する制御回路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。

〔発明の実施例ｊ 第１図はこの発明の一実施例を示す構成図である。図に
おいて、（１）〜（８）、Ｑ、Ｊ〜９暑は＠５図に示す
冷凍装置と全く同一・または相当部分を示す。０３は上
記インバータ（８）の出力周波数を検出して周波数検出
信号を発生する周波数検出器、０→はこの周波数検出信
号を入力としで、上記インノく一夕の出力周波数が低圧
側の冷媒圧力に応じて予め設定された周波数上限値（ｆ
ｕ）以内になるように制御すると共に上記圧力検出器・
′ＪｃＪの圧力検出信号を入力として低圧側の冷媒圧力
を１９Ｔ定圧力に収束させるように上記インバータの出
力周波数をＩがｊ御する゛ｍｌ］御回路である。

第２図は第１図に示す冷凍装置のりｊ呻機能を示すブロ
ック図である。この東施例をよ第１図に示すように上記
冷媒圧縮機（１）の低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検
出器ＱＱと上記インバータ（８）の出力周波数を検出す
る周波数検出器（至）を設け、増速圧力設定器（１４ａ
）から供給される予め設定された圧力基準値山信号と、
増幅器α翻）で増幅されＡ／′Ｄ変換器０４ｄ）でＡ／
Ｄ変換されて供給される圧力検出器（１０から圧力検出
信号とを入力としてこの両人力信号を比較する第１の比
較回路α４６）の比較結果に基く出力信号により、〔圧
力検出信号レベル〕〉〔圧力基準値（Ｊ：）信号レベル
〕の場合には、第１の周波数設定器０４ｆ）から発生す
る出力信号に基き、インバータ出力周波数設定器０４ｇ
）がインバータ（８）の出力周波数を増加させ低圧側の
冷媒圧力が所足圧力に収束するよう圧制御する。また、
〔圧力検出信号レベル〕≦〔圧力基準値（お信号レベル
〕の場合は、減速圧力設定器（１４ｂ　）から供給され
る予め設定された圧力基準値（下）信号と上記第１の比
較回路α４６）から供給される上記の比較結果に基く出
力信号とを入力としてこの両人力信号を比較する第２の
比較回路（１４ｈ）の比較結果に基〈出力信号によシ、
〔第１の比較回路（１４ｅ）の出力信号レベル〕≧〔圧
力基準値（下）信号レベル〕の場合には、第２の周波数
設定器（１４ｉ）から発生する出方信号に基き、インバ
ータ出力周波数設定器（１４ｇ）がインバータ（８）の
出力周波数をその周波数のままに保持するように制御す
るプしたがって、その結果低圧側の冷媒圧力がそのまま
圧力状態を保持することになる。また〔第１の比較回路
α４６）の出力信号レベル〕＜〔圧力基準値（下）信号
レベル〕の場合には、第２の周波数設定器Ｑ４ｉ）から
発生する出力信号に基き、インバータ出力周波数設定器
α４ｇ）がインバータ（８）の出力周波数を減少させる
ように制御する。

したがってその結果、低圧側の冷媒圧力が上昇し所定圧
力に収束する。

第４図は低圧側の冷媒圧力に応じて設定された上記イン
バータ（８）の出力周波数の周波数上限値（ｆｕ）及び
周波数下限値（ｆｌ）を示す出力周波数限界特性線図で
あり、この周波数上限値（ｆｕ）は上記冷媒圧縮機（１
）が過負荷にならないで運転可能な範囲の上限の周線数
である。

従って低圧側の冷媒圧力が低い場合には出力周波数の上
限値（ｆｕ）が高く、低圧側の冷媒圧力が高い場合には
出力周波数の上限値（ｆｕ　）が低くなる。

一方、上記Ａ／Ｄ変換器（１４ｄ）からＡ／Ｄ変換され
て供給される圧力検出信号に基き上限周波数設定器（１
４ｇ）から発生する出力信号、即ち周波数上限値（ｆｕ
）信号と上記周波数検出器（２）から供給される周波数
検出信号とを入力としてこの両人力信号を比較する第３
の比較回路（１４ｃ）の比較結果に基く出力信号により
、〔周波数検出信号レベル〕〉〔周波数上限値（ｆｕ）
信号レベル〕の場合には、インバータ出力周波数設定器
ａ４ｇ）が上記インバータ（８）の出力周波数が上限１
！　（ｆｕ）以内になるように制御する。

この制御は、上記第１及び第２の周波数設定器（１４ｆ
）及び０４１）から供給される信号に基く上記インバー
タ出力周波数設定器（１４ｇ）の制御に対し優先して行
うものである。

また、下限周波数設定器（１ａ）には第４図に示すト記
インバータ（８）の出力周波数の下限値（ｆｌ）が設定
されでお抄、この下限周波数設定器（１４ｅ）からの出
力信号と上記周波数検出器０から供給される周波数検出
信号とを入力としてこの両人力信号を比較する第４の比
較回路α他）の比較結果に基く出力信号により〔周波数
検出信号レベル〕＜〔周波数下限値（ｆｌ）信号レベル
〕の場合はインバータ出力周波数設定器０４ｇ）は上記
インバータ（８）の出力周波数を一定時間下限値（ｆｌ
）　Ｋ保持した後、上記圧縮機（１）を停止させるよう
に制御する。この制御も、第１及び第２の周波数設定器
Ｑ４ｆ）及びα４ｉ）から供給される信号に基く上記イ
ンバータ出力周波数設定器（１４ｇ）の制御に対して優
先して行うものである。

また〔周波数検出信号レベル〕≧〔周波数下限値（ｆｌ
）信号レベル〕の場合は、インバータ出力周波数設定器
０４ｇ）が上記インバータ（８）からの出力周波数をそ
のままの周波数に保持するように制御する。

次に上記実施列の動作を第２図〜第４因を参照しながら
説明するっ第３図は第１図Ｖこ示す冷凍装置の制−フロ
ーを示すフローチャートである。

上記のよりに構成された冷凍装置の運転状態において、
９却負荷の大小に応じて冷媒圧縮機（１）の低圧側の冷
媒圧力が上昇或は下降するが、この冷媒圧力を検出して
上記圧力検出器０Ｑから供給される圧力検出信号と、増
速圧力設定器（１４１Ｌ）から供給される予め設定され
た圧力基準値山信号とに基いて第１の比較回路（１４ｅ
）　Ｋおい１ステツプ（ハ）に示す比較動作が行われ、
〔圧力検出信号レベル〕〉〔圧力基準値（上）信号ｌ／
ベル〕の場合は、インバータ出力周波数設定器０４ｇ）
が上記インバータ（８）の出力周波数を増加させる即ち
ステップａＱの動作冷媒圧縮機（１）の回転数を増加さ
せ冷却能力を向上させて低圧側の冷媒圧力を低下するよ
うに制御する。

一方、上記インバータ（８）の出力周波数を検出するこ
とによって発生する周波数検出器−の周波数検出信号と
上記圧力検出器ＱＯの圧力検出信号によ抄上限局波数設
定器α４Ｄから供給される第４図に示す周波数上限値（
ｆｕ）信号とに基いて、第３の比較回路（１４ｋ）にお
いて、ステップαηの比較動作が行われ〔周波数１＊出
信号レベル〕〉〔周波数上限値（ｆｕ）信号レベル〕の
場合に、インバータ出力周波数設定器０４ｒ）において
、ステップ（ト）の制御動作が行われ、インバータ（８
）の出力周波数が周波数上限値（ｆｕ）となるように制
御される。この制御は上記ステップＣｋｌｏ制御動作に
優先して行われる。またステップα力において〔周波数
検出信号レベル〕〈〔周波り上限値（ｆｕ）信号レベル
〕と判断さｎた場合ｅまステップα力ρ）ら直接スプ・
ソノ゛０１の動作１ｃ帰還することになる。ステラン明
に２いて〔圧力検出信号レベル〕≦〔圧力基準値Ｃｋ）
　（ぎ号レベル〕と判断６れた場合に、第１ｖ比較回路
α４θ）の出力信号と減速圧力設定器α４＋）から供給
される予め設定されている圧力基準値ｃｒノ（４号とに
基いて、第２の比較回路Ｑ４ｈ）においてステップα陣
に示す比較動作が行われ、〔圧力検出信号レベル〕≧〔
圧力基準値（下）信号レベル〕と判断された場合はイン
バータ出力局ｔＩＯｌａ設定器（１４ｇ　）がインバー
タ（８）の出力周波ａをその′ままの状態に保持するよ
うに制御する。従ってステップ０９とステップ０９との
間でその勘定が循環される。またステップα９において
〔圧力検出信号レベル〕〈〔圧力基準値（Ｊ’）信号レ
ベル〕と判ｆＲ，された場合はインバータ出力周波数設
定器（１４ｇ）が上記インバータ（８）の出力周波数を
減少させるように制御しステップ（ホ）出力周波数減少
動作を行う。

この結果、冷媒圧縮機（１）の回転数が低下し冷却能力
が低下して冷媒圧縮機（１）の低圧側の冷媒圧力が上昇
し所定圧力に収束することに至る。一方、上記第３の比
較回路（１４ｋ）においてステップｃ２ηの比較動作が
行われ、この比較結果に基く出力信号により〔周波数検
出信号レベル〕≧〔周波数下限値（ｆｌ）信号レベル〕
と判断された場合は上記インバータ（８）の出力周波数
をそのままの周波数に保持するようにインバータ出力周
波数設定器（１４ｇ）が制御する。したがって、ステッ
プＧ！ｖから直接ステップαＱに帰還することになる。

しかし、ステップ（ハ）において〔周波数検出信号レベ
ル〕〈〔周波数下限値（ｆｌ）信号レベル〕と判断され
た場合は、ステップに）〜■からなる制御動作が行われ
る。すなわち、上記周波数検出器Ｑ葎から供給される周
波数検出信号と、第４図に示すように予め設定されであ
る下限周波数設定器（１ａ）からの周波数下限値（ｆｌ
）信号とに基き、第４の比較回路（１齢）から出力され
る出力信号により、インバータ出力周波数設定器（１４
ｇ）が上記インバータ（８）の出力周波数を制御し、ス
テップ四〜（財）に示すように、一定時間、インバータ
（８）の出力周波数を周波数下限値（ｆｌ）に等しく保
持した後、冷媒圧縮機（１）を停止するっなお、ステッ
プ磐、四の制御動作はステップ（１）の制御動作に優先
して行うものである。上記のように冷却負荷が小さいと
きは、インバータ（８）の出力周波数を減少させて圧縮
機（１）の回転数を低下させ、その消費電力を低減して
省電力化を図る機能を有する上に、運転開始時のプルダ
ウン時や除霜時のプルダウン時のように冷却負荷が大き
く、冷媒圧縮機（１）の低圧側の冷媒圧力が大幅に上昇
する場合、インバータを有する従来の冷凍装置において
は冷媒圧縮機（１ンが過負荷状態となり故障を発生する
危険な運転状態に陥るが、この発明では、上記十ンバー
タ（８）の出力周波数を周波数上限値（ｆｕ）　ＶｃＩ
ｌｌ　＠するため、過負荷運転状態に陥ることはなく、
最大限にその冷却能力を発揮するのでゾルダウンを速か
に行うことができると共に耐久性に優れ、信頼性の高い
冷凍装置を得ることができる。なお以上の説明は冷却運
転の場合について述べたが、冷凍装置を暖房に使用する
場合も、本発明を用いれば過負荷にならずに低外気時の
加熱能力低下を防ぐことができる等の効果が得られる。

１ 〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、可変周波数のインバー
タと、このインバータを介して給電され上記インバータ
の出力周波数に応じた回転数で回転する冷媒圧縮機とこ
の冷媒圧縮機の低圧側の冷媒圧力を検出して圧力検出信
号を発生する圧力検出器と、上記インバータの出力周波
数を検出力して周波数検出信号を発生する周波数検出器
と、上記圧力検出信号及び上記周波数検出信号が供給さ
れ上記圧力検出信号に応じて上記インバータを制御する
ことにより上記低圧側の冷媒圧力を所定圧力に収束させ
ると共に上記インバータの出力周波数が上記低圧側の冷
媒圧力に応して予め設定された上限値以内になるように
上記インバータを制御する制御回路とを設けることによ
り冷媒装置を構成したので、運転開始時のプルダウン時
や除謂後のプルダウン時のように冷却負荷が太きく、低
圧側の冷媒圧力が大幅に上昇した時でも過負荷】！転と
ならず、しかもその冷却能力を最大限に発揮するように
制御して、フルタウン運転を速かに行うことができると
共に故障の発生を防ぐことができ、従来の冷凍装置に較
べ耐久性に優れ、信頼性の高い冷凍装置を得ることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図ｄ１この発明の一実施例を示す冷凍装置の冷媒回
路と制御回路を示す構成図、第２図岐第１図に示す冷凍
装置の制御機能を示すブロック図、第３図は第１図に示
す冷凍装置の制御フローを示すフローチャート、第４図
は冷媒圧縮機の低圧側の耐媒圧力に応じて設定されたイ
ンバータの出力周波数の上限１ｉｉ　（ｆｕ）及び下限
値（ｆｌ　）を示す周波数限界特性線図である。第５図
はインバータを有する従来の冷凍装置の冷媒回路と制御
回路を示す構成図である０ 図において、（８）はインバータ、（１）は冷媒圧縮機
、（１（＋は圧力検出器、Ｑは周波数検出器、ｑ４は制
御回路、α４ａ）ｒｔｔ−５速圧力設定器、（１４ｂ）
は減速圧力設定器、Ｌ１４ｃ）は増幅器、（１４ｄ）は
Ａ／Ｄ変換器、α４ａ　）は第１−の比較回路、（１４
ｆ）は第１の周波数設定器、（１４ｇ）はインバータ周
波数設定器、α４ｈ）は第２の比較回路、０４１）は第
２の周波数設定器、（１４ｊ）は上限周波数設定器、Ｏ
Ｉ！ｋ）は第３の比較回路、（１ａ）は下限周波数設定
器、（１４ｎ）は第４の比較回路である。 なお、各図中間−痔号は全く同−ｆｆｃは相当部分を示
す。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可変周波数のインバータ、このインバータから給電され
   上記インバータの出力周波数に応じた回転数で回転する
   冷媒圧縮機、この冷媒圧縮機の低圧側の冷媒圧力を検出
   して圧力検出信号を発生する圧力検出器、上記インバー
   タの出力周波数を検出して周波数検出信号を発生する周
   波数検出器、及び上記圧力検出信号及び上記周波数検出
   信号が供給され上記圧力検出信号に応じて上記インバー
   タを制御することにより上記低圧側の冷媒圧力を所定圧
   力に収束させると共に上記インバータの出力周波数が上
   記低圧側の冷媒圧力に応じて予め設定された上限値以内
   になるように上記インバータを制御する制御回路を備え
   た冷凍装置０