CN101451774A - 制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制冷装置,该制冷装置具有由受到转速控制的马达驱动并压缩制冷剂的螺旋压缩机,在吸入压力不满既定的下限压力的情况下,减小马达的转速,在吸入压力在下限压力以上且在既定的上限压力以下的情况下,如果排出压力为既定的设定值以下,则保持马达的转速,如果排出压力超过设定值,则减小马达的转速,在吸入压力超过上限压力的情况下,如果排出压力为设定值以下且螺旋压缩机为过载状态,则增大马达的转速,如果排出压力不为设定值以下或螺旋压缩机为过载状态,则减小马达的转速。通过此种构成,可防止马达的过载及排出压力的过度上升,同时能与冷却热负荷对应地驱动螺旋压缩机。
Description
技术领域
本发明涉及使用螺旋压缩机的制冷装置。
背景技术
在日本特许第3950304号中,记载了一种制冷装置,其在不会导致马达过载的情况下,对应冷却热负荷来控制驱动螺旋压缩机的马达的转速。在该专利文献的制冷装置中,即使吸入压力增高,如果马达的负荷状态是过载的状态,则也进行控制以降低马达的转速。
在制冷装置中,由于在压缩机的排出压力异常上升时存在装置破裂的危险,所以根据法律,有在制冷装置中设置高压切断装置的义务,在压缩机的排出压力达到一定压力时,该高压切断装置强制性地切断对马达供电。
压缩机的排出压力不仅根据冷却负荷而且根据外界环境温度、冷凝器的冷却水温度、冷凝器的污浊度等条件变化。在日本特许第3950304号的制冷装置中,由于没有考虑这些条件对压缩机排出压力的影响,所以存在因高压切断装置的工作而使压缩机突然停止的可能性。
在制冷装置的压缩机突然停止时,冷冻中的物品将会溶化、冷藏中的物品会发生腐烂,从而存在产生较大损害的可能性。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供在防止马达过载及排出压力过度上升的同时能与冷却热负荷对应地驱动螺旋压缩机的制冷装置。
为解决上述问题,本发明的制冷装置包括:压缩制冷剂的螺旋压缩机、驱动上述螺旋压缩机的马达、控制上述马达的转速的控制装置、在上述螺旋压缩机的排出压力达到既定的切断压力时切断对上述马达供电的高压切断装置、检测上述螺旋压缩机的排出压力的排出压力检测机构、检测上述螺旋压缩机的吸入压力的吸入压力检测机构、检测冷却热负荷的热负荷检测机构、以及检测上述螺旋压缩机的负荷状态的负荷状态检测机构。这里,上述控制装置在上述吸入压力不满既定的下限压力的情况下减小上述马达的转速;在上述吸入压力为上述下限压力以上且在既定的上限压力以下的情况下,如果上述排出压力为既定的设定值以下,则维持上述马达的转速,如果上述排出压力超过上述设定值,则减小上述马达的转速;在上述吸入压力超过上述上限压力的情况下,如果上述排出压力为上述设定值以下且上述螺旋压缩机不是过载状态,则增大上述马达的转速,如果上述排出压力不是上述设定值以下或者上述螺旋压缩机为过载状态,则减小上述马达的转速。
根据该构成,由于如果上述排出压力超过上述设定值,则与其它条件无关地减小驱动螺旋压缩机的马达的转速,所以在高压切断装置工作前,可在不停止制冷装置的运转的情况下使压缩机的排出压力下降。
此外,本发明的制冷装置可以设计成,上述负荷状态检测机构检测上述马达的线圈温度,上述控制装置在上述马达的线圈温度超过既定的上限温度的情况下判断为上述螺旋压缩机处于过载状态。
根据该构成,由于监视马达的线圈温度,所以可防止线圈温度所致的马达的烧损。
此外,在本发明的制冷装置中可以设计成,上述负荷状态检测机构检测上述马达的转速,上述控制装置在上述马达的转速超过既定的上限转速的情况下判断为上述螺旋压缩机处于过载状态。
根据该构成,由于监视马达的转速,所以即使在实际的冷凝温度比设计温度低的情况下,也可防止由于螺旋压缩机的冷却油流出到冷凝器而出现冷却不完全及润滑不完全所致的螺旋压缩机的故障。
此外,在本发明的制冷装置中可以设计成,上述负荷状态检测机构检测上述马达的电流值,上述控制装置在上述马达的电流值超过既定的上限电流值的情况下判断为上述螺旋压缩机处于过载状态。
根据该构成,由于将马达的电流值限制在上限电流值以下,所以可抑制线圈的发热而防止马达的烧损。
此外,在本发明的制冷装置中可以设计成,上述负荷状态检测机构检测上述螺旋压缩机的排出温度,上述控制装置在上述螺旋压缩机的排出温度超过既定的上限温度的情况下判断为上述螺旋压缩机处于过载状态。
根据该构成,监视在螺旋压缩机内部向制冷剂赋予的热能,可检测螺旋压缩机的过热,所以可防止螺旋压缩机的烧结等。
此外,在本发明的制冷装置中可以设计成,上述排出压力的上述设定值为在高压切断装置马上就要工作前增大马达的转速的值,这样,可将制冷装置的能力发挥到最大限度,即使是高热负荷也能加以应对。
根据本发明,如果螺旋压缩机的排出压力超过设定值,则减小马达的转速,所以可在不停止制冷装置的运转的情况下降低压缩机的排出压力。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的制冷装置的构成图。
图2是表示图1的制冷装置的冷却热负荷和螺旋压缩机的吸入压力的相关的图。
图3是图1的制冷装置的螺旋压缩机的旋转控制的流程图。
图4是本发明的第二实施方式的制冷装置的构成图。
图5是图4的制冷装置的螺旋压缩机的旋转控制的流程图。
图6是本发明的第三实施方式的制冷装置的构成图。
图7是图6的制冷装置的螺旋压缩机的旋转控制的流程图。
图8是本发明的第四实施方式的制冷装置的构成图。
图9是图8的制冷装置的螺旋压缩机的旋转控制的流程图。
具体实施方式
下面参照附图来对本发明的实施方式进行说明。
图1表示本发明的第一实施方式的制冷装置1。制冷装置1具有经螺旋压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4、蒸发器5设置的循环流路6,封入在循环流路6的内部的制冷剂将在蒸发器5中吸收的热在冷凝器3中放出到冷却水中。
螺旋压缩机2由马达7驱动。由变频器8控制频率的电力经断路器9供给到马达7。变频器8的输出频率根据从控制装置10输入的信号而设定。在循环流路6中,设有检测螺旋压缩机2的吸入压力并转换为电压信号而向控制装置10输出的吸入压力传送器(吸入压力检测机构)11、检测马达7的线圈温度并转换为电压信号而向控制装置10输出的马达温度传送器(负荷状态检测机构)12、检测螺旋压缩机2的排出压力并转换为电压信号而向控制装置10输出的排出压力传送器(排出压力检测机构)13、在螺旋压缩机2的排出压力达到既定的切断压力(例如,1.6MPa)时打开回路的压力开关14。断路器9在压力开关14打开时打开从变频器9向马达7供给电力的电路,强制地切断对马达7供电(构成高压切断装置)。控制装置10根据分别从吸入压力传送器11、马达温度传送器12及排出压力传送器13输入的信号来控制变频器9的设定频率。
此外,制冷装置1具有控制膨胀阀4的开度的阀调节计15,在蒸发器5的出口,设有检测制冷剂的过热度并转换为电压信号而向阀调节计15输出的过热度传送器16。阀调节计15由例如PID控制器构成,控制膨胀阀4的开度以使蒸发器5的出口处的制冷剂的过热度成为预先设定的值。
在制冷装置1中,如果其它条件一定,则在蒸发器5中由制冷剂吸收的热量也就是冷却热负荷和螺旋压缩机2的吸入压力之间可看到图2所示的相关关系。螺旋压缩机2设计成,能以下限压力P1以上、上限压力P2以下的吸入压力效率良好地运转。因此,在由吸入压力传送器11检测的吸入压力不满下限压力P1的X区域,减小变频器8的输出频率而使马达7的转速减小,进而减小螺旋压缩机2的转速,由此可使螺旋压缩机2的吸入压力上升而提高运转效率,在吸入压力超过上限压力P2的Z区域,通过增大螺旋压缩机2的转速,可使螺旋压缩机2的吸入压力下降而提高运转效率。在吸入压力为下限压力P1以上、上限压力P2以下的Y区域,螺旋压缩机2效率良好地运转,所以保持螺旋压缩机2的转速即可。
根据图2的关系,控制装置10以图3所示的步骤确定变频器8的设定频率。控制装置10在制冷装置1运转时,首先,开始变频器8的输出,使马达7开始工作而起动螺旋压缩机2。而且,控制装置10通过从吸入压力传送器11输入的信号来确认螺旋压缩机2的吸入压力。如果吸入压力处于不满下限压力P1的X区域,则使变频器8的设定频率降低既定量并减小马达7的转速。在吸入压力处于下限压力P1以上、上限压力P2以下的Y区域的情况下,控制装置10还通过从排出压力传送器13输入的信号来确认螺旋压缩机2的排出压力,如果排出压力为比切断压力(例如1.6MPa)稍低的设定值(切断压力的约95%~98%左右,例如1.55MPa)以下,则使变频器8的设定频率保持不变,但如果螺旋压缩机2的排出压力超过设定值,则使变频器8的设定频率下降而减小马达7的转速。此外,在吸入压力处于超过上限压力P2的Z区域的情况下,控制装置10确认排出压力,如果排出压力超过设定值,则使变频器8的设定频率下降而减小马达7的转速,但如果排出压力为设定值以下,则还通过从马达温度传送器12输入的信号来确认马达7的线圈温度。如果马达7的线圈温度超过既定的上限温度,则控制装置10视作螺旋压缩机2的马达7处于过载状态,所以使变频器8的设定频率下降而减小马达7的转速,但如果马达7的线圈温度为既定的上限温度以下,则使变频器8的设定频率提高既定量,增大马达7的转速。
在以上的控制中,控制装置10,仅在螺旋压缩机2的吸入压力处于Z区域,螺旋压缩机2的排出压力为设定值以下,且马达7的线圈温度为上限温度以下的情况下,使马达7的转速增大,在螺旋压缩机2的吸入压力处于X区域的情况、螺旋压缩机2的排出压力超过设定值的情况、及马达7的线圈温度超过上限温度的情况中的任一情况下,皆减小马达7的转速。控制装置10,通过在使制冷装置1的运转停止之前反复进行以上的控制,而防止螺旋压缩机2的排出压力过度上升、压力开关14工作且断路器9切断电路、从而制冷装置1的运转中断的情况,而且,防止马达7连续地处于过载状态的情况,与此同时,监视螺旋压缩机2的吸入压力,进行与冷却热负荷对应的高效率的运转。
接着,在图4中,表示本发明第二实施方式的制冷装置1a的构成。在下面的说明中,对与第一实施方式相同的构成要素标以相同标记并省略重复的说明。在本实施方式中,具备检测马达7的转速并转换为电压信号而向控制装置10输入的转速检测器17,来作为检测螺旋压缩机2的马达7的负荷状态的负荷状态检测机构,以取代马达温度传送器12。
在本实施方式中,如图5所示,控制装置10,在螺旋压缩机2的吸入压力处于Z区域,且螺旋压缩机2的排出压力为设定值以下的情况下,通过从转速检测器17输入的信号来确认马达7的转速。控制装置10,如果马达7的转速超过既定的上限转速,则判断为螺旋压缩机2的马达7处于过载状态,降低变频器8的设定频率而减小马达7的转速。此外,控制装置10,仅在螺旋压缩机2的吸入压力处于Z区域,螺旋压缩机2的排出压力是设定值以下,且马达7的转速为上限转速以下时,提高变频器8的设定频率来增大马达7的转速。
在本实施方式中,虽然通过从转速检测器17输入的信号来确认马达7的转速,但控制装置10可将向变频器8输入的频率的设定值看作马达7的转速来进行上述控制。
再有,在图6中,表示本发明第三实施方式的制冷装置1b的构成。制冷装置1b具有检测从变频器8向马达7供给的电流的电流值并转换为电压信号而向控制装置10输入的变流器18,来作为检测螺旋压缩机2的马达7的负荷状态的负荷状态检测机构。
在本实施方式中,如图7所示,控制装置10,在螺旋压缩机2的吸入压力处于Z区域,且螺旋压缩机2的排出压力为设定值以下的情况下,通过从变流器18输入的信号来确认马达7的电流值。控制装置10,如果马达7的电流值超过既定的上限电流值,则判断为螺旋压缩机2的马达7处于过载状态,降低变频器8的设定频率而减小马达7的转速。此外,控制装置10,仅在螺旋压缩机2的吸入压力处于Z区域,螺旋压缩机2的排出压力是设定值以下,且马达7的电流值为上限电流值以下时,提高变频器8的设定频率并增大马达7的转速。
还有,在图8中,表示本发明第四实施方式的制冷装置1c的构成。制冷装置1c具有检测螺旋压缩机2排出的制冷剂的温度(排出温度)并转换为电压信号而向控制装置10输入的排出温度传送器19,来作为检测螺旋压缩机2的负荷状态的负荷状态检测机构。
在本实施方式中,如图9所示,控制装置10,在螺旋压缩机2的吸入压力处于Z区域,且螺旋压缩机2的排出压力为设定值以下的情况下,通过从排出温度传送器19输入的信号来确认螺旋压缩机2的排出温度。控制装置10,如果螺旋压缩机2的排出温度超过既定的上限温度,则判断为螺旋压缩机2处于过载状态,降低变频器8的设定频率而减小马达7的转速。此外,控制装置10,仅在螺旋压缩机2的吸入压力处于Z区域,螺旋压缩机2的排出压力是设定值以下,且螺旋压缩机2的排出温度为上限温度以下时,提高变频器8的设定频率而增大马达7的转速。
如上所述,在本发明的制冷装置1、1a、1b、1c中,能够防止螺旋压缩机2的排出压力过度上升、压力开关14工作且断路器9切断电路、从而运转中断的情况,而且,防止马达7连续地处于过载状态的情况,与此同时,监视螺旋压缩机2的吸入压力,进行与冷却热负荷对应的高效率的运转。
Claims (6)
1.一种制冷装置,包括:
压缩制冷剂的螺旋压缩机、
驱动上述螺旋压缩机的马达、
控制上述马达的转速的控制装置、
在上述螺旋压缩机的排出压力达到既定的切断压力时切断对上述马达供电的高压切断装置、
检测上述螺旋压缩机的排出压力的排出压力检测机构、
检测上述螺旋压缩机的吸入压力的吸入压力检测机构、
检测冷却热负荷的热负荷检测机构、以及
检测上述螺旋压缩机的负荷状态的负荷状态检测机构;
其中,上述控制装置在上述吸入压力不满既定的下限压力的情况下减小上述马达的转速;
在上述吸入压力在上述下限压力以上且在既定的上限压力以下的情况下,如果上述排出压力为既定的设定值以下,则维持上述马达的转速,如果上述排出压力超过上述设定值,则减小上述马达的转速;
在上述吸入压力超过上述上限压力的情况下,如果上述排出压力在上述设定值以下且上述螺旋压缩机不处于过载状态,则增大上述马达的转速,如果上述排出压力不在上述设定值以下或者上述螺旋压缩机处于过载状态,则减小上述马达的转速。
2.根据权利要求1所述的制冷装置,其特征在于,
上述负荷状态检测机构检测上述马达的线圈温度,
上述控制装置在上述马达的线圈温度超过既定的上限温度的情况下判断为上述螺旋压缩机处于过载状态。
3.根据权利要求1所述的制冷装置,其特征在于,
上述负荷状态检测机构检测上述马达的转速,
上述控制装置在上述马达的转速超过既定的上限转速的情况下判断为上述螺旋压缩机处于过载状态。
4.根据权利要求1所述的制冷装置,其特征在于,
上述负荷状态检测机构检测上述马达的电流值,
上述控制装置在上述马达的电流值超过既定的上限电流值的情况下判断为上述螺旋压缩机处于过载状态。
5.根据权利要求1所述的制冷装置,其特征在于,
上述负荷状态检测机构检测上述螺旋压缩机的排出温度,
上述控制装置在上述螺旋压缩机的排出温度超过既定的上限温度的情况下判断为上述螺旋压缩机处于过载状态。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的制冷装置,其特征在于,
上述排出压力的上述设定值是比上述切断压力低的压力值。
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