JPS6219655A - 冷凍機の制御方法 - 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〕 本発明は、冷凍サイクルを形成する圧縮機を負荷に応じ
て能力制御する冷凍機の制御方法に関する。

〔発明の技術的背望とその問題点〕

冷凍機と空気調和装置とは基本的に同じ冷凍サイクルを
有し、空気調和負荷に応じて圧縮機を能力制御する空気
調和装置の制御技術を、冷凍機の制御に利用できると考
えられる。しかしながら、空気調和装置の負荷と冷凍機
の負荷とは測定方法が異なるために、そのままでは制御
目標ゾーンに到達させるのに長時間を要し、しかも、ハ
ンチングを起こし易いという問題点があった。このこと
を以下に説明する。

先ず、空気調和装置は第７図に示す冷凍サイクルを備え
ており、冷房運転時に圧縮ｖＡＩ　Ｊ：り吐出されたガ
支冷媒は凝縮器（室外熱交換器）２で液冷媒にされ、次
いで、膨張弁３を介して、室内４に設置された蒸発器（
室内熱交換器）５に供給され、ここで再度ガス冷媒に変
えられた後、圧縮機１に吸入される。かかる冷凍サイク
ルにおける空気調和負荷は、室温と温度設定値との差を
測定することによって概略を知ることができる。そこで
、室内温度を温度センサ６によって検出し、この温度セ
ンサ６の出力信号に基づいてインバータ装置７が圧縮機
１を能力１ＩＩＩＩ御している。

ここで、インバータ装置７は室温を設定するための温度
設定器やマイクロコンピュータ等を含んでおり、そして
、マイクロコンピュータの記憶データを用いて、室温と
温度設定値との差の変動範囲を第８図に示すように７つ
のゾーンに分ける。

この場合、室温が下がり勾配で温度設定値ＴＳとの偏差
が＋１〜＋２〔℃〕になる範囲をＣゾーンと定めたとき
、室温の上がり勾配では温度設定値Ｔ、との偏差が＋２
〜＋３〔℃〕になる範囲がＣゾーンと定められ、さらに
、室温の下がり勾配における温度設定値Ｔ、を中心とし
た２つのゾーン、Ｊ３よび、室温の上がり勾配における
温度（下、＋１）を中心とした２つのゾーン、すなわち
、斜線で示すＤゾーンが制御目標ゾーンになっている。

インバータ装置７は制御目標ゾーンに保持するために第
９図のフローチャー１−で示す処理を行なう。寸なわら
、室温の下降時、ゾーンが変化するごとにインバータ装
置の出力周波数を１０（ＩＩＺ）減少させて低能力運転
に切替え（ステップ１０５）逆に室温の上界時にはゾー
ンが変化するごとにインバータ装置の出力周波数を１０
（Ｈｚ）増加させて高能力運転に切替える（ステップ１
０６）。

一方、室温と温度設定値との差が制御目標ゾーンに属す
る場合を除ぎ、同一ゾーン内での運転時間が所定値を超
えたとき、ｉ、ＩＩ制御目標ゾーンり高いゾーンで５（
Ｈ２）増加させ、反対に、制御目標ゾーンより低いゾー
ンでは５（ｌｌｚ）減少させている（ステップ１０９）
。

これにより、空ｍ負荷に応じて室温（若しくは設定値と
の差）を迅速に制御目標ゾーンに合致させ得ると共に、
室温が制御目標ゾーンにある限り圧縮機の回転速度が変
わらないので極めて効率の高い運転が可能になっている
。

かかる制御技術を冷凍機の制御に適用するには、空気調
和負荷に代わる冷凍負荷を求めなければならず、一般に
この冷凍負荷は圧縮機の吸入圧力と設定圧力との差を用
いるのが適当である。

第５図はかかる制御を実施する装置の系統図であり、凝
縮器２を出た冷媒は、ショーケース毎に設けられた蒸発
器５ａ〜５Ｃを通して圧縮Ｉａ１に吸入される。このう
ら、蒸発器５ａの前段には電磁量閉弁Ｂａ、膨張弁３ａ
Ｉｆｉ設けられ、同様にして蒸発器５ｂの前段には電磁
開閉弁８ｂ、膨張弁３ｂが、蒸発器５Ｃの前段には電磁
開閉弁８ｃ。

膨張弁３Ｃがそれぞれ設けられている。また、圧縮機１
の吸込側には、冷媒の吸入圧力を測定する圧力センサ９
が設けられ、その出力信号がインバータ装置７に加えら
れている。

なお、インバータ装置７は圧縮機１に加わる交流電圧の
周波数を約２５〜８０（ｌｌｚ）の範囲で連続的に変え
得るもので、これにより圧縮１１１１の回転速度は１４
００〜４５００〔ｒｐＨｌ〕の範囲で変化する。

そして、インバータ装置７を構成する図示しない設定器
により、冷凍負荷に対応する適切な圧力を設定すると共
に、圧力センサ９との偏差分を第８図に対応して複数の
ゾーンに分け、次いで上述したと同様な制御を行なった
とすると、圧縮機１の吸入圧力は第６図のように変化す
る。

すなわち、ゾーンの変化によってインバータ装置７の出
力周波数が１０（Ｉｌｚ）増減したり、同一ゾーン内で
の運転時間が所定（直を超えたためにインバータ装置７
の出力周波数が５（ｌｌｚ）増減したりすると、吸入圧
力もこれに追従して大きく変動する。

ところで、冷凍機においては、ショーケース内の温度よ
りも圧縮機の吸入圧力が冷凍負荷に近いという理由で、
圧縮機１の前段に圧力センサ９を設けているが、圧縮機
１０回転速度と吸入圧力とが直接的に関係し合っている
ために設定値に対する吸入圧力の変動分も大きく、その
結果、制御目標ゾーンに到達させるのに長時間を要し、
しかも、ハンチングを起こし易いという問題点があった
。

〔発明の目的〕

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、制御目標ゾーンに迅速に到達さｌ！得、しかも、圧縮
機吸込側の圧力変動を低く抑えてハンチング防止を図り
得る冷凍機の制御方法の提供を目的とする。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、圧縮機の吸入圧力
と設定圧力との差の変動範囲を複数のゾーンに分けて、
ゾーンの変化に対応して前記圧縮機の回転速度を変えて
運転すとる共に、前記吸入圧力と設定圧力との差が制御
目標ゾーンに属する場合を除き、同一ゾーン内での運転
時間が、制御目標ゾーンに近づくほど大きく設定した設
定値を超えたとき、前記吸入圧力と設定圧力との差が小
さくなるような回転速度に変えて前記圧縮機を運転する
ことを特徴とするものである。

（発明の実滴例〕 第２図は本発明を実施する装置の構成例で、冷凍サイク
ルおよび圧力センサの設置位置は、全て第５図と均等に
なっているので、第５図と異なるインバータ装置７ａの
詳細な構成を示したものである。

この第２図においてインバータ装置７ａは圧力センサ９
の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１と
、一定に保持寸べき圧縮機１の吸入圧力を設定したとぎ
、設定値に対応したディジタル信号を出力する圧力設定
器１２と、この圧力設定器１２および上記Ａ／Ｄ変換器
１１の出力信号を入力し、所定の演算処理を実行するこ
とによって圧縮機駆動用の周波数を演算すると共に、こ
の周波数に見合ったパルス信号を出力するマイクロコン
ピュータ１８と、このマイクロコンピュータ１８の出力
を合成して、例えば、３相のパルス信号を出力する波形
合成回路１６と、大容量のトランジスタ等をグレーツ接
続したものでなり、波形合成回路１６の出力により通電
角を制御することによって、図示しない電源の直流を交
流に変換して圧縮機に加えるインバータ本体部１７とで
構成されている。

また、このうちのマイクロコンピュータ１８はその機能
に着目したとき、Ａ／Ｄ変換器１１の出力と圧力設定器
１２の出力とを比較して偏差分を演算する比較手段１３
と、この比較手段１３の出力レベルが上述したゾーンに
属するか、おにび、同一ゾーン内での運転時間がとの程
度かを判定して周波数を求める周波数決定手段１４と、
この周波数決定手段１４の出力に対応するパルス信号を
発生する信号出力手段１５とを備えている。

第１図は周波数決定の概略を説明するための説明図であ
り、圧縮機の吸入圧力および設定圧力の差の変動範囲を
Ａ−Ｇの７つのゾーンに分ける。

この場合、空気調和装置で室温の下がり勾配と上がり勾
配とで温度の差異を持たせてゾーン設定したと同様に、
吸入圧力の下がり勾配と上がり勾配とに０．１　（／（
ｙ／ＣＩりの差異を持たせてゾーン設定する。また、斜
線で示すＤゾーンが制御目標ゾーンになっている。

そして、圧縮機の運転開始直後では吸入圧力が相当に高
くなっているので、Ａゾーンに到達するまでインバータ
装置の出力周波数を上界させる一方、吸入圧力が下降し
てゾーンがＡ、Ｂ、Ｃ，・・・と変化するごとにインバ
ータ装置の出力周波数を５（Ｈｚ）づつ減少させる。ま
た、冷凍負荷が極端に小さくなったがために吸入圧力が
Ｇゾーンよりも低くなった場合には、インバータ装置の
出力周波数を連続的に低下させ、吸入圧力が上昇して、
ゾーンがＧ、Ｆ、Ｅ、・・・と変化するごとにインバー
タ装置の出力周波数を５（Ｈｚ）づつ増加させる。

一方、Ａ、Ｂ、Ｃゾーン内での運転時間がそれぞれマイ
クロコンピュータに設定した時間５゜２０．３０（秒〕
を超えたとぎインバータ装置の出力周波数を５（ｌｌｚ
）増加させて制御目標ゾーンに一致させる。また、Ｇ、
Ｆ、Ｅゾーン内での運転時間がそれぞれ５．２０．３０
　（秒）を超えたときインバータ装置の出力周波数を５
（ｔｌｚ）減少さＵｏて制御目標ゾーンに一致させる。

第３図はかかる制御を実行するインバータ装置７ａの処
理手順の一例を示すフローチャートで、ステップ２０１
〜２０４では圧縮機の吸入圧力と設定圧力との偏差を求
める。

次に、ステップ２０５ではこの圧力偏差分をゾーン分け
すべき単位圧力で割算し、最初に所属するゾーンを決定
すると共に、出力周波数を決定する。次に、ステップ２
０６〜２０７では同一ゾーン内での運転時間が、上述し
た設定時間を超えるごとに５（Ｈ２）づつ増、減させる
ゾーン内制御を行なう。また、ステップ２０９〜２１１
ではゾーンが変化するごとに５（ｌｌｚ）づつ増、減す
る、いわゆる、ゾーン変化制御を行なう。

第４図（ａ）および（ｂ）はこれらの制御を行なった場
合における、圧力および周波数の変化状態を示す絵図で
ある。同図において、圧縮機の吸入圧力が降下して、そ
れぞれ時刻１，１２゜ｔ３にてＡ、Ｂ、Ｃゾーンに到達
するごとに出力周波数は５（＋＋ｚ）づつ低下する。

そして、圧力は緩やかに上下する乙のの、Ｃゾーン内に
長時間留まると、３０（秒〕を経過する時刻ｔ　　、ｔ
ｓ、ｔｅにて出力周波数は５（ｌｌｚ）づつ増加する。

次に、時刻ｔ７にて吸入圧力と設定圧力との差が０．１
　（／（！Ｆ／ｃ＋ｊ）以下になり、制御目標ゾーンに
到達すると出力周波数はやはり５（Ｈｚ）低下するが、
これ以後制御目標ゾーンに留まっている限り出力周波数
は変化しない。

続いて、冷凍負荷の急減により吸入圧力が減少して時刻
ｔ８でＥゾーンに入るとこの時点で出力周波数が５（ｆ
ｉｚ）減少し、また、時刻ｔ９でＦゾーンに入るとさら
に５（ｌｌｚ）減少する。そして、Ｆゾーンでの運転時
間が２０秒を超える時刻ｔ１゜にて出力周波数を５（Ｈ
７）減少させて制御目標ゾーンに近づけようとする。

以後、吸入圧力の上背に伴ってＥゾーンに到達する時刻
１０ゾーンに到達する時刻ｔ１２にてそれぞれ出力周波
数は５（ｌｌｚ）上昇する。

かくして、制御目標ゾーンに属する場合を除き、同一ゾ
ーン内での運転時間が、制御目標ゾーンに近づくほど大
きく設定した設定値を超えたとき、吸入圧力と設定圧力
との差が小さくなるような回転速度に変えて圧縮機を運
転することができる。

なお、上記実施例ではインバータ装置の出力周波数を変
化させて圧縮機の回転速度を変えているが、タップ切換
えによって電圧を変えながら圧縮機の回転速度を変化さ
せる装置を用いても上述したと同様な制御を行なうこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかな如く、本発明によれば、制
御目標ゾーンに近づくほど、同一ゾーン内での速度変更
の時間間隔を長くしたので、圧縮機の吸入圧力変動を低
く抑さえ得、迅速に制御目標ゾーンに到達させ得ると言
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための説明図、第２図
は本発明を実施する装置の構成例を示すブロック図、第
３図は同装置の作用を説明するためのフローチャート、
第４図（ａ）および（ｂ）は同装置の作用を説明するた
めのタイムチャート１、第５図は本発明を適用する冷凍
機のサイクル系統図、第６図はこのサイクル系統の作用
を説明するだめのタイムチャート、第７図は一般的な空
気調和装置の制御を説明するためのサイクル系統図、第
８図はその制御の概略を説明するための説明図、第９図
はその制御の手順を示ずフローヂｔ７−１−である。 １・・・圧縮機、２・・・凝縮器、５ａ、５ｂ、５ｃ・
・・蒸発器、７ａ・・・インバータ装置、９・・・圧力
センサ、１２・・・圧力設定器、１７・・・インバータ
本体部、１８・・・マイクロコンピュータ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第７図 集５図 イこ。 時間〔抄１−　　　　　　　　　　　　　ゑ二 【； 箆８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　冷凍サイクルを形成する圧縮機の回転速度を負荷に応
   じて変える冷凍機の制御方法において、前記圧縮機の吸
   入圧力と設定圧力との差の変動範囲を複数のゾーンに分
   けて、ゾーンの変化に対応して前記圧縮機の回転速度を
   変えて運転すると共に、前記吸入圧力と設定圧力との差
   が制御目標ゾーンに属する場合を除き、同一ゾーン内で
   の運転時間が、制御目標ゾーンに近づくほど大きく設定
   した設定値を超えたとき、前記吸入圧力と設定圧力との
   差が小さくなるような回転速度に変えて前記圧縮機を運
   転することを特徴とする冷凍機の制御方法。