JP2001153474A - 冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低外気温時または吸込側配管抵抗が小さく、か
つ圧縮機の運転周波数が低いとき等には、圧縮機の吸込
圧力設定値を高値側に所定値シフトさせることによりエ
ネルギーロスを低減させる。 【解決手段】圧縮機の吸込圧力がその設定値で一定にな
るようにこの圧縮機の回転数を制御する制御器１１を具
備している。この制御器１１は、低外気温または圧縮機
の吸込側配管の長さが短かくかつ運転周波数が低い等に
より冷凍負荷が所定値よりも小さいときに、圧縮機の吸
込圧力設定値をこれよりも高値側に所定値シフトする低
圧側圧損用低圧シフト制御手段２２と外気温度用低圧シ
フト制御手段２１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は店舗用冷凍ショーケ
ース等に好適な冷凍機に係り、特に、圧縮機の吸込圧力
が設定値で一定になるように圧縮機の単位時間当りの回
転数（回転速度）をインバータにより制御する冷凍機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の冷凍機の一例としては特
公平６−１００３８５号公報に記載されたものがある。
この冷凍機は冷凍負荷に応じて圧縮機の吸込圧力を設定
し、その吸込圧力がその設定値で一定になるように圧縮
機の回転数（回転速度、以下も同じ）をインバータ等に
より制御して冷凍負荷が設定値で一定になるように制御
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的にこ
の種の冷凍機では、例えば比較的外気温が低いときに
は、冷却器（蒸発器）自体の熱量も外気にリークするか
ら冷却器の温度も低下し、その分、冷凍負荷は小さくし
てもよいことになる。すなわち、外気温の低下分だけ冷
却器の温度を上げても設定温度で被冷却物を冷却するこ
とができる。

【０００４】しかしながら、上述した従来の冷凍機で
は、外気温が低い時でも圧縮機の吸込圧力（蒸発温度）
を、外気温が高い時と同様に吸込圧力設定値で一定にな
るように圧縮機の回転数をインバータ等により制御して
いる。すなわち、本来低負荷で運転しても設定温度一定
で運転することができるにも拘らず、高負荷で運転して
いるために、エネルギーを浪費している。

【０００５】また、圧縮機の運転周波数が低く、かつ吸
込側配管長さないしその相当長が短かいほど吸込側配管
抵抗が低下し、その配管抵抗の低下分だけ冷却器負荷が
低下すると共に、圧縮機の吸込圧力も低下して冷凍負荷
が低下する。

【０００６】したがって、この場合も圧縮機の吸込圧力
をその設定値よりも高くしても設定温度で冷却すること
ができる。

【０００７】しかしながら、上記従来の冷凍機では、こ
の場合についても圧縮機の吸込圧力をその設定値で一定
になるように圧縮機の回転数をインバータ等により制御
して高負荷で運転しているので、エネルギーを浪費して
いるという課題がある。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、低外気温時または吸込側配管抵
抗が小さく、かつ圧縮機の運転周波数が低いとき等によ
り冷凍負荷が小さいときには、圧縮機の吸込圧力設定値
を高値側に所定値シフトさせることによりエネルギーロ
スを低減させることができる冷凍機を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
圧縮機の吸込圧力がその設定値で一定になるようにこの
圧縮機の回転数を制御する回転数制御手段を具備した冷
凍機において、冷凍負荷が所定値よりも小さいときに、
上記圧縮機の吸込圧力設定値をこれよりも高値側に所定
値シフトさせる吸込圧力設定値制御手段を設けたことを
特徴とする冷凍機である。

【００１０】この発明によれば、冷凍負荷（冷却温度）
がユーザー等により設定されると、その冷凍負荷に相当
する圧縮機の吸込圧力が設定され、その吸込圧力設定値
で一定になるように圧縮機の回転数がインバータ等を含
む回転制御手段により制御される。

【００１１】しかし、ユーザーにより設定された冷凍負
荷が低外気温や吸込配管抵抗小等により所定値よりも小
さいときには、そのときの圧縮機の吸込圧力設定値に所
定値が吸込圧力設定値制御手段により付加されて高値側
にシフトされる。このために、その吸込圧力設定値の付
加分だけ冷凍負荷が低減されるので、冷凍負荷が所定値
よりも低いにも拘らず冷凍負荷一定で運転される場合に
比してエネルギーロスを低減することができる。

【００１２】請求項２に係る発明は、吸込圧力設定値制
御手段は、外気温を検出する外気温検出器からの外気温
検出値に基づいて冷凍負荷を検出する機能を具備してい
ることを特徴とする請求項１記載の冷凍機である。

【００１３】この発明によれば、外気温は外気温検出器
により検出され、その検出値に基づいて吸込圧設定値制
御手段が冷凍負荷を検出し、その冷凍負荷が所定値より
も低いときに、圧縮機の吸込圧力設定値に所定値が付加
されて高値側にシフトされ、冷凍負荷が低減される。し
たがって、外気温が所定値よりも低いにも拘らず冷凍負
荷を変えずに吸込圧力設定値一定で運転する場合に比し
てエネルギーロスを低減することができる。

【００１４】請求項３に係る発明は、吸込圧力設定値制
御手段は、圧縮機の吸込側配管相当長と運転回転数とか
ら算出される吸込側配管抵抗に基づいて冷凍負荷を検出
し、この吸込側配管抵抗が所定値よりも小さいときに、
冷凍負荷を小と判断する冷凍負荷検出機能を具備してい
ることを特徴とする請求項１記載の冷凍機である。

【００１５】この発明によれば、圧縮機の吸込側配管相
当長と運転回転数とから算出される吸込側配管抵抗が算
出され、さらに、この吸込側抵抗に基づいて冷凍負荷が
検出され、この冷凍負荷が所定値よりも小さいときに、
圧縮機の吸込圧力設定値に所定値が付加されて高値側に
シフトされ、冷凍負荷が低減される。したがって、圧縮
機の吸込側配管相当長と圧縮機の運転回転数とから算出
される吸込側配管の抵抗に基づく冷凍負荷が所定値より
も短少であるにも拘らず、冷凍負荷を変えずに吸込圧力
設定値一定で運転する場合に比してエネルギーロスを低
減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図４に基づいて説明する。なお、これらの図中、同一ま
たは相当部分には同一符号を付している。

【００１７】図２は本発明の一実施形態に係る店舗用冷
凍ショーケース等の冷凍機１の冷凍サイクル図である。
この冷凍機１は、例えば屋外等に設置される冷凍機本体
２と、例えば店舗等の屋内に設置される冷凍ショーケー
ス３とを吐出側配管４と吸込側配管５とによりそれぞれ
接続して、図中矢印で示す方向に冷媒を循環させる冷凍
サイクルを構成している。

【００１８】冷凍機本体２は、圧縮機６と凝縮器７とを
冷媒配管８により接続し、凝縮器７の吐出側端部と圧縮
機６の吸込側端部とに一対のパックドバルブ９ａ，９ｂ
をそれぞれ設けている。

【００１９】また、圧縮機６の吸込側には、圧縮機６の
吸込圧を検出する吸込圧力センサー１０を設け、この吸
込圧力センサー１０には、例えばマイクロプロセッサー
等からなる制御器１１を電気的に接続し、この制御器１
１をインバータ１２を介して圧縮機６の単位時間当りの
回転数を制御する回転数制御手段に構成するようになっ
ている。

【００２０】一方、冷凍ショーケース３は、例えば複数
台３ａ，３ｂ，…，３ｂを有し、これらは電磁開閉弁１
３ａ，１３ｂ，…，１３ｎ、膨張弁１４ａ，１４ｂ，
…，１４ｎ、冷却器１５ａ，１５ｂ，…，１５ｎを配管
によりそれぞれ直列に接続してなる複数の直列回路を並
列に接続して並列回路１６を構成し、この並列回路１６
の上，下流両端部に、一対のパックドバルブ１７ａ，１
７ｂをそれぞれ設けている。

【００２１】この上流側のパックドバルブ１７ａには、
上記吐出側配管４を介して上記冷凍機本体２の吐出側の
パックドバルブ９ａを接続する一方、下流側のパックド
バルブ１７ｂには、上記吸込側配管５を介して上記吸込
側のパックドバルブ９ｂに接続している。なお、上記冷
凍ショーケース３ａ〜３ｎは１台でも４台以上でもよ
い。

【００２２】図３は上記制御器１１に接続される制御系
の構成を示しており、この制御器１１は、上記圧力セン
サー１０を電気的に接続すると共に、上記冷凍ショーケ
ース３ａ〜３ｎの各冷却器１５ａ〜１５ｎの冷却温度の
設定値を入力せしめると、この設定値が冷凍負荷に対応
する圧縮機６の吸込圧力として設定される吸込圧力設定
器１８、上記吸込側配管５の配管相当長を入力せしめる
配管相当長入力スイッチ（ＳＷ）１９、外気温を検出す
るサーミスタセンサー等の外気温センサー２０をそれぞ
れ電気的に接続している。

【００２３】そして、制御器１１は、吸込圧力設定器１
８により設定された吸込圧力設定値が入力されると、吸
込圧力センサー１０により検出された吸込圧力検出値を
吸込圧力センサー１０から読み込み、この吸込圧力検出
値が上記吸込圧力設定値で一定になるために必要な圧縮
機６の運転速度（回転数）を演算し、その運転速度指令
をインバータ１２に与え、このインバータ１２がその運
転速度指令に対応した所定の運転周波数により圧縮機６
を運転することにより、その運転速度を制御するように
なっている。

【００２４】そして、制御器１１は、吸込圧力設定値制
御手段である外気温度用低圧シフト手段２１と低圧側圧
損用低圧シフト手段２２とを具備している。外気温度用
低圧シフト手段２１は、上述したように外気温が比較的
低いときには、この外気温により各冷凍ショーケース３
ａ〜３ｎの各冷却器１５ａ〜１５ｎ自体が冷却されるの
で、その冷却分だけ、外気温が高い時よりも冷凍負荷を
軽減しても各冷却器１５ａ〜１５ｎを設定温度に冷却す
ることができるので、その冷凍負荷の軽減に対応して圧
縮機６の吸込圧力（低圧）設定値を高い値にシフトする
制御値（シフト圧力値）を予め実験等により求めてお
き、この制御値を外気温度に応じて付加するものであ
る。

【００２５】すなわち、外気温度用低圧シフト制御手段
２１は、外気温度センサー２０により検出された外気温
度に応じて、冷凍負荷である各冷却器１５ａ〜１５ｎか
ら外気へリークされる熱リーク量の変化を推定し、その
冷凍能力差に相当する蒸発温度差（吸込圧力差）分であ
って、吸込圧力設定値をそれよりも高い値にシフトさせ
る吸込圧力制御値（シフト圧力値）を実験等により予め
求めておき、これらのシフト圧力値を、外気温度検出値
に応じて吸込圧力設定値に与えることにより冷凍負荷を
軽減して省エネルギーを図るようになっている。

【００２６】例えば図４に示すように外気温度（℃）を
その上昇方向と下降方向とに応じて複数のゾーンＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄに区分すると共に、図１で示す表１のように
これら各ゾーンＡ〜Ｄに応じて吸込圧力設定値に付加す
べき吸込圧力制御値（シフト値、（ＭＰａ））を実験等
により予め設定している。つまり、外気温がＡゾーンか
らＤゾーンー向けて低下するに従ってシフト圧力値も±
０から±０．０３へと漸次増大せて行く一方、外気温が
ＤゾーンからＡゾーンへ向けて上昇するに従ってシフト
圧力値も±０．０３から±０へと漸次縮小させて行くよ
うになっている。

【００２７】また、低圧側圧損用低圧シフト制御手段２
２は、配管相当長入力スイッチ１９から、このスイッチ
１９により入力された吸込側配管５の配管相当長を読み
込む一方、インバータ１２に与えられている圧縮機６の
運転速度指令（運転周波数Ｈｚ）とを読み込み、これら
吸込側配管相当長（ｍ）と運転周波数（Ｈｚ）とに基づ
いて、例えば図５で示す表２に示すように吸込圧力設定
値に付加してシフトすべき吸込圧力制御値（シフト圧力
値（ＭＰａ））を実験等により予め求めておいてデータ
テーブルを作成しておき、これらのシフト圧力値を吸込
側配管５の配管相当長と圧縮機６の運転周波数とに応じ
て吸込圧力設定値に与えることにより冷凍負荷を軽減し
て省エネルギーを図るようになっている。

【００２８】次に本実施形態に係る冷凍機１の作用を説
明する。

【００２９】まず、ユーザー等により冷凍ショーケース
３ａ〜３ｎの冷却温度が設定されると、その冷却温度に
応じた冷凍負荷、すなわち圧縮機６の吸込圧力設定値が
吸込圧力設定器１８により設定され、その吸込圧力設定
値が制御器１１により読み込まれる。

【００３０】さらに、制御器１１は、吸込圧力センサー
１０から圧縮機６の吸込圧力検出値を、配管相当長入力
スイッチ１９から吸込側配管５の相当長を、制御器１１
自体から圧縮機６の運転速度（運転周波数）を、外気温
度センサー２０から外気温度をそれぞれ読み込み、これ
ら読み込み値に相当する図１および図５で示すシフト圧
力値が全てゼロ（零）であるとき、例えば外気温が図１
と図４で示すＡゾーン内にあるとき、または、吸込側配
管５相当長が比較的長くかつ圧縮機６の運転周波数が比
較的高いために吸込側配管５の流路抵抗が比較的高いと
きは、上記吸込圧力検出値が吸込圧力設定値で一定にな
るような運転速度を演算し、その運転速度指令をインバ
ータ１２に与える。インバータ１２は、その運転速度に
対応した運転周波数（例えば２０〜８０Ｈｚ）により圧
縮機６を運転する。

【００３１】これにより、圧縮機６は吸込圧力設定値、
すなわち冷凍負荷設定値一定で運転される。

【００３２】しかし、制御器１１は、外気温度センサー
２０から読み込んだ外気温度検出値が図４で示すＢ，
Ｃ，Ｄゾーン内にあるときは、吸込圧力設定器１８から
読み込んだ圧力設定値に、各ゾーンＢ，Ｃ，Ｄで予め設
定されている所定のシフト圧力値（ＭＰａ）を付加して
高い値側にシフトさせる。

【００３３】これにより、圧縮機６は高値側にシフトさ
れた吸込圧力設定値一定で運転されるので、そのシフト
圧力値に対応する冷凍負荷分だけ軽減され、省エネルギ
ーを図ることができる。

【００３４】しかも、このように外気温が比較的低い場
合には、各冷却器１５ａ〜１５ｎ自体が外気温により冷
却されているので、所定の冷却温度で被冷却物を冷却す
ることができる。

【００３５】一方、吸込側配管５の配管相当長が比較的
短かくかつ圧縮機６の運転周波数が比較的低いために吸
込側配管５の流路抵抗が比較的低い場合には、例えば図
５で示すデータテーブルを、吸込側配管５の配管相当長
と圧縮機６の運転周波数とに基づいてルックアップ（索
引）してシフト圧力値を読み込み、そのシフト圧力値を
吸込圧力設定器に付加する。

【００３６】このために、圧縮機６はシフト圧力設定値
が付加された吸込圧力設定値一定で運転されるので、当
初吸込圧力設定器１８により設定された吸込圧力設定値
に対応する冷凍負荷よりも軽減された冷凍負荷で運転さ
れ、省エネルギーが図られる。

【００３７】しかも、この場合、吸込側配管５の配管相
当長が比較的短かくかつ圧縮機６の運転周波数が比較的
低いために吸込側配管５の流路抵抗が低いので、冷凍負
荷を軽減した場合でも冷却器１５ａ〜１５ｎを所定温度
で被冷却物を冷却することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、外気温度
が比較的低い場合、あるいは吸込側配管相当長が比較的
短くかつ圧縮機の運転周波数が比較的低いために吸込側
配管の流路抵抗が所定値よりも低い場合等により冷凍負
荷を軽減できる場合に、その軽減分だけ、冷凍負荷に対
応する吸込圧力設定値に、予め設定されている圧力制御
値にシフトして、冷凍負荷を軽減するので、省エネルギ
ーを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る冷凍機の制御器によ
り予め設定された外気温度の複数のゾーンとこれら各ゾ
ーンにおいて吸込圧力設定値に付加されるシフト圧力値
との対応関係を示すデータテーブルを示す図。

【図２】図１で示すデータテーブルを内蔵した制御器を
備えた本発明の一実施形態に係る冷凍機の冷凍サイクル
図。

【図３】図２で示す冷凍機の制御系の系統図。

【図４】図１で示す外気温度による複数のゾーンを示す
グラフ。

【図５】図２で示す冷凍機の制御器に組み込まれる他の
データテーブルの一例を示す図。

【符号の説明】 １ 冷凍機 ２ 冷凍機本体 ３，３ａ，３ｂ，３ｃ 冷凍ショーケース ４ 吐出側配管 ５ 吸込側配管 ６ 圧縮機 ７ 凝縮器 ９ａ，９ｂ，１７ａ，１７ｂ パックドバルブ １０ 吸込圧力センサー １１ 制御器 １２ インバーター １５ａ，１５ｂ，１５ｃ 冷却器 １６ 冷却器の並列回路 １８ 吸込圧力設定器 １９ 配管相当長入力スイッチ ２０ 外気温度センサー ２１ 外気温度用低圧シフト制御手段（吸込圧力設定値
制御手段） ２２ 低圧側圧損用低圧シフト制御手段（吸込圧力設定
値制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 直敏 静岡県富士市蓼原336番地 東芝キヤリア 株式会社内 Ｆターム(参考） 3L045 AA02 BA01 CA02 DA02 HA07 LA06 MA05 MA09 NA01 NA19 PA01 PA02 PA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機の吸込圧力がその設定値で一定に
   なるようにこの圧縮機の回転数を制御する回転数制御手
   段を具備した冷凍機において、 冷凍負荷が所定値よりも小さいときに、上記圧縮機の吸
   込圧力設定値をこれよりも高値側に所定値シフトさせる
   吸込圧力設定値制御手段を設けたことを特徴とする冷凍
   機。
2. 【請求項２】 吸込圧力設定値制御手段は、外気温を検
   出する外気温検出器からの外気温検出値に基づいて冷凍
   負荷を検出する機能を具備していることを特徴とする請
   求項１記載の冷凍機。
3. 【請求項３】 吸込圧力設定値制御手段は、圧縮機の吸
   込側配管相当長と運転回転数とから算出される吸込側配
   管抵抗に基づいて冷凍負荷を検出し、この吸込側配管抵
   抗が所定値よりも小さいときに、冷凍負荷を小と判断す
   る冷凍負荷検出機能を具備していることを特徴とする請
   求項１記載の冷凍機。