JP2003222418A

JP2003222418A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2003222418A
Application number: JP2002021328A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sakurai; 隆櫻井; Kazumasa Ota; 和昌太田; Seiji Hiraoka; 清司平岡; Kenichiro Katogi; 健一郎加藤木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-08-08
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP3864266B2

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷に追従する制御を行うことで消費電力の
損失を低減する。【解決手段】インバータ３１による可変容量式のスクロ
ール圧縮機７を搭載し、ショーケース３が複数台接続さ
れた冷凍装置において、予め定めた一定時間の運転周波
数Ｈｚの平均値ＨｚＡより、平均周波数Ｈｚの値に応じ
て予め設定されたＰＨ値およびＰＬ値を自動シフトさせ
る制御装置３３を有することにより、ショーケース３の
負荷に追従する制御を行い消費電力の損失を低減するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置の技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍機は、容量制御可能な圧縮機により
圧縮された冷媒ガスを凝縮器に導いて凝縮させ、凝縮器
から排出される液冷媒を膨張弁を介して蒸発器に導き、
蒸発器周りの雰囲気と熱交換させて蒸発させ、蒸発器に
より蒸発された冷媒ガスを圧縮機の吸入側に導く冷凍サ
イクルを有している。この蒸発器は、例えば店舗内に設
置されたショーケースやユニットクーラなどの低圧側機
器（以下、ショーケースという）内に設けられ、ショー
ケース内を冷却するようになっている。また、圧縮機と
凝縮器は室外機内に設けられている。

【０００３】このようなショーケースの負荷変化は、圧
縮機の吸入圧力に現れることが知られている。このた
め、吸入圧力を検出し、検出した吸入圧力が容量アップ
圧力値以上になると圧縮機の回転数を増加させ、容量ダ
ウン圧力値以下になると回転数を低下させて、負荷の変
化に応じて圧縮機の容量を制御する運転が行われてい
る。

【０００４】ところが、図１１に示すような季節や時間
帯毎の気温の変化により、ショーケースの負荷が比較的
長い時間変化する場合がある。この場合、負荷に応じて
圧縮機の容量を制御するだけでは効率が悪い。そこで、
特開平10-281615号公報に記載されているように、ショ
ーケース周囲の温度や液電磁弁の運転率などに基づいて
容量アップ圧力値と容量ダウン圧力値をシフトさせて蒸
発器の蒸発温度を変化させることにより、その時々の負
荷に対する追従性を高めるという方法が提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の制御
装置は、負荷変化に応じて圧縮機の回転数を制御して容
量を制御する場合において、制御周期毎に吸入圧力が容
量アップ圧力値以上のとき圧縮機の回転数を一定量上昇
させ、容量ダウン圧力値以下のとき回転数を一定量低下
させる制御を行っている。このため、ショーケースの負
荷が大きく、かつ頻繁に変動する場合や、より最適な運
転圧力になるように容量アップ値と容量ダウン値との幅
を狭めて設定するような場合には、負荷の変動に追従す
ることができず、圧縮機の回転数を必要以上に高めたり
低めたりするハンチングを起こすことがある。このハン
チングによって消費電力の損失が増大するという問題が
ある。

【０００６】また、従来の圧縮機は、吸入側の冷媒ガス
圧力が設定停止圧力よりも下がると運転を停止し、停止
後、吸入側の冷媒ガス圧力が設定停止圧力を越えてから
設定時間経過すると再起動するように制御されている。
このため、上述したハンチングによって吸入側の冷媒ガ
ス圧力が頻繁に変化すると、圧縮機の発停回数が増え、
圧縮機を起動するための消費電力の損失が増大するとい
う問題がある。

【０００７】そこで、本発明の第１の課題は、負荷に追
従した制御を行うことで消費電力の損失を低減すること
にある。

【０００８】また、一般に、ショーケースの温度が下が
りすぎることのないように、ショーケース内の温度を、
例えばサーミスタ、バイメタルなどで感知し、温度が設
定温度より下がると蒸発器への冷媒の流入を止める弁が
設けられている。この弁が閉じられると冷媒がそのショ
ーケースに循環しなくなるため、圧縮機の吸入側の冷媒
ガス圧力が低下する。これに共ない、吸入側の冷媒ガス
圧力が設定停止圧力よりも下がると圧縮機の運転を停止
し、停止後、吸入側の冷媒ガス圧力が設定停止圧力を越
えてから設定時間経過すると再起動するように制御され
ている。

【０００９】しかしながら、従来では、圧縮機を再起動
させる際においてショーケースの負荷が考慮されていな
い。このため、圧縮機を起動する必要性が乏しい低負荷
時であっても圧縮機を再起動させており、消費電力の損
失を低減する余地がある。

【００１０】そこで、本発明は、圧縮機の再起動するタ
イミングを改善することにより消費電力の損失を低減す
ることを第２の課題とする。

【００１１】また、上述したように、制御手段は、圧縮
機の吸入側の冷媒ガス圧力が容量ダウン圧力値より低下
すると圧縮機の回転数を低下させて、必要以上の量の冷
媒が循環しないように制御する。しかし、ショーケース
の負荷が小さい場合は、冷媒ガス圧力が上昇しにくいの
で、容量ダウン圧力値を下回った状態が継続する場合が
ある。このような場合、圧縮機の回転数を低下させて冷
媒ガス圧力を下げたいが、圧縮機の設計上の制限から定
まる下限回転数以下に下げることができない。その結
果、容量ダウン圧力値以下で下限回転数を維持したまま
無駄な運転を続けてしまうので消費電力の損失が増大す
るという問題がある。

【００１２】このため、本発明の第３の課題は、低負荷
時における圧縮機の運転効率を改善することで消費電力
の損失を低減することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願発明は、容量制御可
能な圧縮機により圧縮された冷媒ガスを凝縮器に導いて
凝縮させ、この凝縮器から排出される液冷媒を膨張弁を
介してショーケース内に設けられた蒸発器に導き、ショ
ーケース内の雰囲気と熱交換させて蒸発させ、蒸発器に
より蒸発された冷媒ガスを圧縮機の吸入側に導く冷凍サ
イクルを有する冷凍装置を対象とする。

【００１４】そして、上記第１の課題を解決するため
に、圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、容量アップ圧力
値以上である場合に圧縮機の容量を増加させ、容量ダウ
ン圧力値以下である場合に圧縮機の容量を低下させる制
御手段を備え、この制御手段は、予め定められた時間当
たりの容量の平均値に基づいて容量アップ圧力値及び容
量ダウン圧力値を変化させることを特徴とする。

【００１５】すなわち、本発明は、予め定められた時間
当たりの容量の平均値に基づいて容量アップ圧力値と容
量ダウン圧力値をシフトさせて蒸発器の蒸発温度を変化
させることにより、その時々の負荷に対する追従性を高
めることに着目してなされたものである。これにより、
負荷に追従した圧力設定値で冷凍装置を運転することが
でき、消費電力の損失を低減することができる。

【００１６】この場合において、圧縮機の容量を検出す
る予め定めた時間は、周囲の温度状態を検出できる程度
に比較的長く設定する。また、圧縮機の容量の代わり
に、例えば、圧縮機のインバータ周波数や圧縮機の回転
数などの圧縮機の容量に相関するパラメータを用いるこ
とができる。この容量に相関するパラメータと負荷との
関係、及び負荷に対応する容量アップ値の変化量は、事
前試験などにより予め求めておき最適な運転ができるよ
うに設定することができる。

【００１７】さらに、上記第１の課題を解決するため
に、圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、容量アップ圧力
値以上である場合に圧縮機の容量を増加させ、容量ダウ
ン圧力値以下である場合に圧縮機の容量を低下させる制
御手段を備えた冷凍装置において、制御手段は、予め定
められた時間当たりの圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力の
変化率に応じて容量の変化率を設定することを特徴とす
る。

【００１８】これにより、負荷の変化の程度に追従させ
て容量を制御することができ、消費電力の損失を低減す
ることができる。ここで、冷媒ガス圧力の変化率を求め
る予め定められた時間は、数サイクルまたは数秒程度の
短い時間に設定する。また、圧縮機の吸入側の冷媒ガス
圧力の変化率に代えて、例えば、インバータ周波数や圧
縮機の回転数などの圧縮機の冷媒ガス圧力に相関するパ
ラメータを用いることができる。さらに、冷媒ガス圧力
の変化率に対応する容量の変化率は、冷媒ガス圧力がハ
ンチング、オーバーシュートなどを起こさないような値
を予め求めて設定しておく。

【００１９】加えて、ショーケースの周囲の温度を計測
する方法や負荷側の運転率を計測する方法に代えて、圧
縮機の容量の平均値に基づいて容量アップ圧力値及び容
量ダウン圧力値を変化させることにより、配線などの工
事費を低減することができる。特に、複数のショーケー
スが設けられた冷凍装置においては、配線が煩雑になる
ことを防止できる。

【００２０】また、上記第２の課題を解決するために、
ショーケース内の温度を感知し、この感知温度が設定温
度以下になると閉じる弁を蒸発器の冷媒流入側の流路に
備え、圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、設定停止圧力
以下になると運転を停止させ、運転停止中の吸入側の冷
媒ガス圧力が設定起動圧力以上になった後、設定時間経
過後に圧縮機を再起動させる制御手段を備えた冷凍装置
において、制御手段は、圧縮機の運転停止中の冷媒ガス
圧力の上昇率に応じて設定起動圧力を変化させることを
特徴とする。

【００２１】すなわち、本発明は、ショーケース内の温
度は冷媒ガス圧力に現れることから、ショーケース内の
温度の上昇率と冷媒ガス圧力の上昇率との間の相関関係
に着目してなされたものである。

【００２２】これにより、圧縮機の運転停止時における
ショーケースの温度の上がり方が遅い低負荷時におい
て、圧縮機が再起動するタイミングを遅らせることがで
き、圧縮機が停止している時間を長く取ることができる
のでその分の消費電力を低減することができる。また、
圧縮機の発停回数を減らすこともできる。この場合にお
いて、圧縮機の設定起動圧力を変化させる制御に代え
て、圧縮機の設定時間を延長させても圧縮機が起動する
タイミングを遅らせることができる。

【００２３】また、上記第３の課題を解決するために、
圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、容量アップ圧力値以
上である場合に圧縮機の容量を増加させ、容量ダウン圧
力値以下である場合に圧縮機の容量を低下させ、かつ、
圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、設定停止圧力以下に
なると運転を停止させ、運転停止中の吸入側の冷媒ガス
圧力が設定起動圧力以上になった後、第１の設定時間経
過後に圧縮機を再起動させる制御手段を備えた冷凍装置
において、制御手段は、圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力
が容量ダウン圧力値以下で設定停止圧力以上の範囲にあ
り、かつ、圧縮機の容量が設定容量より低い状態が第２
の設定時間継続する場合に、圧縮機の運転を停止するこ
とを特徴とする。

【００２４】すなわち、本発明は、冷媒ガス圧力が容量
ダウン値以下の運転は無駄な運転であるため、その運転
が低負荷時に継続してしまう場合に圧縮機を強制的に停
止させるというものである。これにより、圧縮機の運転
効率を改善することができ、その運転の分の消費電力を
低減することができる。ここで、設定容量及び第２の設
定時間は、事前の試験により冷凍装置の運転に支障がな
いように予め設定することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】

【課題を解決するための手段】以下、本発明を適用して
なる冷凍装置の一実施形態について図１乃至図１０を参
照して説明する。図１は、本発明を適用してなる冷凍装
置の構成を示した図である。図２は、冷凍装置の冷凍機
とショーケースの設置例を示した図である。図３は、本
発明を適用してなる冷凍装置の基本制御のフロー図であ
る。図４は、冷凍装置の運転圧力を変更するサブプログ
ラムのフロー図である。図５は、冷凍装置の再起動制御
のサブプログラムのフロー図である。図６は、圧縮機運
転停止中における冷媒ガス圧力の上昇率の区分を示した
図である。図７は、圧縮機運転停止中における冷媒ガス
圧力の上昇率の区分に対応する起動圧力値を示した表で
ある。図８は、圧縮機運転中における運転周波数の変化
率の区分を示した図である。図９は、圧縮機運転中にお
ける運転周波数の変化率の区分に対応する制御周期毎の
周波数の変化量を示した表である。図１０は、低負荷運
転時における圧縮機の強制停止制御のフロー図である。

【００２６】本実施形態の冷凍装置は、図１及び図２に
示すように冷凍機１と複数のショーケース３とが並列に
接続されて冷凍サイクルを構成している。冷凍機１は、
ショーケース３から送られる冷媒ガスを、アキュムレー
タ５を介してスクロール圧縮機７の吸入側に導き、スク
ロール圧縮機７により圧縮して凝縮器９へ吐出させるよ
うに構成されている。凝縮器９へ導かれた冷媒ガスは、
凝縮器９内でファン１１により送られる外気に冷却され
て凝縮し、受液器１３に溜められるようになっている。
受液器１３は、かわき度が０の液冷媒のみを過冷却器１
５に導くような構造になっている。過冷却器１５に導か
れたかわき度０の液冷媒は、ファン１１により送られる
外気によって冷却され、ドライヤ１７及びサイトグラス
１９を介してショーケース３へ送られるように構成され
ている。

【００２７】ショーケース３に送られた液冷媒は、電磁
弁２１を通過し、膨張弁２３で減圧されて蒸発器２５に
導かれるようになっている。蒸発器２５に流入した液冷
媒はショーケース３内の雰囲気から熱を奪って蒸発し、
蒸発した冷媒ガスは、再び冷凍機１へ戻されるようにな
っている。電磁弁２１は、図２に示すように、サーミス
タ２６からの信号により開閉するような構成になってい
る。サーミスタ２６は、ショーケース３内の温度が一定
値より低下すると電磁弁２１を閉じる信号を出力し、シ
ョーケース３内の温度が一定値より上昇すると電磁弁２
１を開く信号を出力するようになっている。

【００２８】受液器１３または過冷却器１５より下流側
の液冷媒配管は、液インジェクション配管２７を介して
スクロール圧縮機７の図示していない中間圧力室内に接
続され、液冷媒を中間圧力室内に供給できるようになっ
ている。液インジェクション配管２７には、開度を調整
可能な電子膨張弁２９が設けられ、スクロール圧縮機７
の吐出ガス温度を許容値以下に制御されるようになって
いる。また、液インジェクション配管２７を閉じる電磁
弁３０が設けられている。

【００２９】次に、スクロール圧縮機７の制御系の構成
について説明する。スクロール圧縮機７の図示していな
い駆動モータは、インバータ３１を介して図示していな
い電源に接続されている。インバータ３１は、制御装置
３３から入力される制御信号に応じて駆動モータの周波
数を制御してスクロール圧縮機７の回転数を制御する機
能を有する。この駆動モータの周波数は制御装置３３に
入力されるようになっている。また、スクロール圧縮機
７の吸入側の冷媒ガス圧力を検出する吸入圧力センサ３
５が設けられ、吸入圧力センサ３５が検出した圧力は制
御装置３３に入力されるようになっている。また、制御
装置３３には、スクロール圧縮機７の吐出ガス圧力を検
出する吐出圧力センサ３７、吐出ガス温度を検出する吐
出温度センサ３８、吸入ガス温度を検出する吸入温度セ
ンサ３９からの検出値が入力されるようになっている。

【００３０】制御装置３３は、吸入圧力センサ３５から
入力された吸入圧力が、容量アップ値以上である場合
に、インバータ３１にスクロール圧縮機７の回転数を上
げる制御信号を出力し、容量ダウン値以下である場合に
回転数を下げる制御信号容量を制御信号を出力するよう
に設計されている。また、制御装置３３には、容量アッ
プ値であるＰＨ値、容量ダウン値であるＰＬ値、冷凍装
置の保護制御を開始する設定停止圧力ＰＡ、及び保護制
御を解除する設定起動圧力ＰＢなどを記憶する図示して
いないメモリが設けられている。なお、設定器３６は、
使用冷媒の種類を設定（本実施形態では手動）するため
ものである。

【００３１】本発明の特徴部である制御装置３３の構成
と動作について図３乃至図１０を参照して説明する。図
３に示すように、冷凍装置の運転を開始すると、まず、
制御装置３３は、メモリからＰＨ値とＰＬ値を取込み
（ステップＳ１）、インバータ３１から駆動モータの運
転周波数Ｈｚを取込み（ステップＳ２）、吸収圧力セン
サ３５から吸入圧力である吸入側の冷媒ガス圧力Ｐｓを
取込む（ステップＳ３）。そして、図４に示すサブプロ
グラムからＰＨ値、ＰＬ値の補正値を取込み（ステップ
Ｓ４）、Ｐｓを判定する（ステップＳ５）。

【００３２】ステップＳ５においてＰＨ≦Ｐｓである場
合、Ｈｚを判定し（ステップＳ６）、８０≦Ｈｚである
場合、現在のＨｚを維持したままステップＳ１に戻る。
ステップＳ６においてＨｚ＜８０である場合、インバー
タ３１にＨｚを予め定めた変化量Ｈｚｏだけ上昇させる
制御信号を出力しステップＳ１に戻る。一方、ステップ
Ｓ５においてＰｓ≦ＰＬであり、かつ、Ｐｓ≦ＰＡであ
る場合（ステップＳ９）、Ｈｚを判定する（ステップＳ
１０）。ステップＳ１０の判定の結果、Ｈｚ≦２０であ
る場合、現在のＨｚを維持したままステップＳ１に戻
る。また、２０＜Ｈｚである場合、インバータ３１にＨ
ｚを予め定めた変化量Ｈｚｏだけ低下させる制御信号を
出力しステップＳ１に戻る。

【００３３】次に、ステップＳ４におけるＰＨ値、ＰＬ
値を変更する手順について図４を参照して説明する。ま
ず、サブプログラム（図４）が起動すると、インバータ
３１から取込んだ現在の周波数Ｈｚをメモリに記憶する
（ステップＳ２０）。次に、予め設定した時間、例えば
２０分前から現在までの間に記憶されたＨｚを取込み
（ステップＳ２１）、Ｈｚの平均値ＨｚＡを求める（ス
テップＳ２２）。そして、算出したＨｚＡを判定し（ス
テップＳ２３）、５５Ｈｚ≦ＨｚＡである場合、かつ、
下限値＜Ｐｓである場合（ステップＳ２４）ＨｚＡを判
定する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の判定の結
果、６５Ｈｚ≦ＨｚＡの場合、ＰＨ値、ＰＬ値を、予め
設定した例えば０．２MPa低下させて（ステップＳ２
６）図３のステップＳ５に進む。また、ステップＳ２５
において、５５Ｈｚ≦ＨｚＡ＜６５Ｈｚである場合、Ｐ
Ｈ値、ＰＬ値を例えば０．１MPa低下させて（ステップ
Ｓ２７）図３のステップＳ５に進む。これにより、Ｈｚ
Ａが大きい場合、つまり、ショーケース３の負荷が大き
い場合にスクロール圧縮機７の吸入側冷媒ガス圧力を下
げて運転することができ、かつ、負荷を検出するための
温度計や配線を不要とすることができる。

【００３４】ステップＳ２３において、ＨｚＡの判定の
結果、ＨｚＡ＜５０Ｈｚである場合、かつ、Ｐｓ＜上限
値である場合（ステップＳ２８）ＨｚＡを判定する（ス
テップＳ２９）。ステップＳ２９の判定の結果、ＨｚＡ
＜４０Ｈｚの場合、ＰＨ値、ＰＬ値を例えば０．２MPa
上昇させて（ステップＳ３０）図３のステップＳ５に進
む。また、ステップＳ２９において、４０Ｈｚ≦ＨｚＡ
＜５０Ｈｚである場合、ＰＨ値、ＰＬ値を例えば０．１
MPa上昇させて（ステップＳ３１）図３のステップＳ５
に進む。これにより、ＨｚＡが小さい場合、つまり、シ
ョーケース３の負荷が小さい場合にスクロール圧縮機７
の吸入側冷媒ガス圧力を上げて運転することができ、か
つ、負荷を検出するための温度計や配線を不要とするこ
とができる。

【００３５】また、ステップＳ２４の判定においてＰｓ
≦下限値である場合、またはステップＳ２８において上
限値≦Ｐｓである場合、現在のＰＨ値、ＰＬ値を維持し
たままステップＳ５へ進む（ステップＳ３２）。この上
限値及び下限値は、各冷媒の物性値に基づいて求められ
た使用範囲の上限値と下限値であり、例えば、冷媒Ｒ２
２の上限値は０．４MPa、下限値は０MPa、Ｒ404Ａの上
限値は０．６MPa、下限値は０．０２MPaとされている。

【００３６】ところで、本実施形態のショーケース３
は、内部の温度が一定値より低下すると電磁弁２１が閉
じて冷媒の循環を止めるようになっている。このような
場合、スクロール圧縮機７の制御は、ステップＳ８で対
応する。すなわち、冷媒の循環が止まることによるＰｓ
の低下を、ステップＳ８において判断し、Ｐｓ≦ＰＡで
ある場合、インバータ３１に駆動モータの周波数を０Ｈ
ｚにする制御信号を出力し（ステップＳ１２）、スクロ
ール圧縮機７の運転を停止する（ステップＳ１３）。そ
の後、スクロール圧縮機７は、図６に示すサブプログラ
ムにより再起動するようになっている。

【００３７】このようなスクロール圧縮機７の再起動制
御について、図６を参照して説明する。まず、スクロー
ル圧縮機７停止後の吸入圧力Ｐｓの変化率ΔＰｓ／Δｔ
を算出する（ステップＳ５０）。算出した変化率ΔＰｓ
／Δｔを、予め設定した例えば図６に示すＡ、Ｂ、Ｃの
領域に区分し、その領域に対応する起動圧力値ＰＢを図
７の表から導き出して設定する（ステップＳ５１）。こ
こでＡ領域は吸入圧力Ｐｓの変化率ΔＰｓ／Δｔが最も
大きい場合であり、冷凍負荷が大きいと判断し、ＰＢは
最も低い値となるＰＡ（初期値）と同値とする。逆に、
Ｃ領域は吸入圧力Ｐｓの変化率ΔＰｓ／Δｔが最も小さ
い場合であり、冷凍負荷が小さいと判断し、ＰＢはＰＡ
（初期値）＋０．０４ＭＰaとする。

【００３８】そして、吸入圧力Ｐｓを取込み（ステップ
Ｓ５２）、ＰｓとＰＢとを比較して（ステップＳ５３）
ＰＢ≦Ｐｓである場合（ステップ６０４）、負荷が大き
い場合は従来通りの設定値で、負荷が小さい場合は従来
よりも遅延して起動バイパスをＯＮにした後（ステップ
Ｓ５４）、設定時間である３０秒経過後にスクロール圧
縮機７を再起動させて（ステップＳ５５）、図３のステ
ップＳ１に進む。また、ＰｓがＰＢに達しない場合で
も、Ｐｓが予め定めた起動圧力値上限に達したとき（ス
テップＳ５６）、あるいはＰＡ（初期値）≦Ｐｓになっ
てから（ステップＳ５７）例えば１８０秒が経過したと
き（ステップＳ５８）には、起動バイパスをＯＮした後
（ステップＳ５４）、設定時間である３０秒経過後にス
クロール圧縮機７を再起動させて（ステップＳ５５）、
図３のステップＳ１に進む。

【００３９】このような制御を行うことにより、スクロ
ール圧縮機７の運転停止中ショーケース３内の温度が上
がりにくい場合において、スクロール圧縮機７の再起動
するタイミングを遅らせることができ、発停回数を減ら
すことができる。また、スクロール圧縮機７が停止して
いる時間を長く取ることができるのでその分の消費電力
を低減できる。

【００４０】また、本実施の形態では、負荷変化の程度
に追従させるためステップＳ７、Ｓ１０において、制御
周期毎の変化量Ｈｚｏ、つまり、容量の制御を行う際の
周波数の変化速度を変更して設定することができる。Ｈ
ｚｏの変更の手順について図８、図９を参照して説明す
る。まず、運転中の予め定めた時間Δｔにおける周波数
の変化率ΔＨｚ／Δｔの絶対値を算出し、図８に示す
ａ，ｂ，ｃの３つの領域に区分する。そして、そられの
区分に対応する周波数の変化速度を図９から求めて設定
する。ここで、ａ領域は変化率が大きく負荷変動が大き
いとことから、周波数変化速度を例えば１秒／Ｈｚに早
めることで負荷への追従性を高めることができる。逆
に、ｃ領域は変化率が小さく負荷変動が小さいことか
ら、周波数変化速度を例えば６秒／Ｈｚに遅くして緩慢
な周波数変化とすることで、過剰な周波数制御によるハ
ンチングを防止することができる。

【００４１】この場合において、周波数Ｈｚの変化率を
求めるΔｔは、例えば１秒から３秒の短い時間に設定す
る。また、スクロール圧縮機７の周波数の変化率ΔＨｚ
／Δｔに代えて、例えば、冷媒ガス圧力Ｐｓや回転数な
どの圧縮機の周波数に相関するパラメータの変化率を用
いることができる。なお、運転開始時のＨｚｏの設定値
は、２秒／Ｈｚとする。

【００４２】また、本実施形態では、スクロール圧縮機
７の低負荷時における運転効率の低下に対して、スクロ
ール圧縮機７を強制停止制御によって対応することがで
きる。すなわち、図１０に示すように、まず、スクロー
ル圧縮機７の吸入圧力Ｐｓを取込み（ステップＳ６
０）、Ｐｓが予め定めたＰＡ値以下（ステップＳ６１）
であれば０Ｈｚを要求し（ステップＳ６２）、スクロー
ル圧縮機７を停止させる（ステップＳ６３）。但し、Ｐ
ｓ≦ＰＬ値以下で（ステップＳ６４）、かつ、その状態
でＨｚが例えば２５Ｈｚ以下の運転を、第２の設定時間
である例えば１８０秒以上継続した場合（ステップＳ６
５）は、Ｐｓ≦ＰＡでなくてもスクロール圧縮機７を停
止させる（ステップＳ６２、Ｓ６３）。これにより、Ｐ
ｓがＰＬ値以下の無駄な運転を回避することができ、圧
縮機の運転効率を改善するので、その運転の分の消費電
力を低減することができる。

【００４３】このように本実施の形態によれば、第１
に、予め定めた時間の運転周波数Ｈｚの平均値より、Ｐ
Ｈ値およびＰＬ値を自動シフトさせる制御を備えること
により、常に冷凍負荷に応じた最適な圧力設定値（ＰＨ
値、ＰＬ値）で冷凍装置を運転して省エネルギー効果を
得ることができる。さらに、ショーケース３周囲の温度
を検出するための温度計や配線などの工事費を低減する
ことができる。また、予め定められた時間における運転
中の吸入圧力Ｐｓの変化率（絶対値）に応じて、運転周
波数Ｈｚの変化速度が可変となる制御を備えることによ
り、常に冷凍負荷に追従した周波数Ｈｚの変化速度とす
ることで、冷却物の高鮮度管理と省エネルギー効果を得
ることができる。

【００４４】第２に、スクロール圧縮機７が停止した
後、ショーケース３内サーモスタット復帰から再起動時
までの吸入圧力Ｐｓの上昇率に応じて、スクロール圧縮
機７の起動圧力値ＰＢを可変とする制御を備え、吸入圧
力Ｐｓが予め定めた一定時間内に起動圧力値ＰＡに到達
しないときはスクロール圧縮機７を強制的に起動させる
制御を備えることにより、低負荷時の最適な起動圧力値
ＰＢにより冷凍負荷に応じた最適な起動タイミングとす
ることで、スクロール圧縮機７の起動停止頻度を抑えた
省エネルギー運転を得ることができる。

【００４５】第３に、容量ダウン圧力値（ＰＬ値）＞吸
入圧力Ｐｓ≧停止圧力ＰＡの条件において、予め定めた
低周波数領域での運転が設定時間以上継続した場合に、
スクロール圧縮機７の運転を強制的に停止させる制御を
備え低負荷時における効率の悪い低周波運転を回避する
ことで、スクロール圧縮機７の消費電力量を低減し省エ
ネルギー運転を得ることができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、第１に、負荷に追従し
た制御を行うことで消費電力の損失を低減することがで
き、第２に、圧縮機の再起動するタイミングを改善する
ことにより消費電力の損失を低減することができ、第３
に、低負荷時における圧縮機の運転効率を改善すること
で消費電力の損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる冷凍装置の構成を示した
図である。

【図２】本発明を適用してなる冷凍装置の冷凍機とショ
ーケースの設置例を示した図である。

【図３】本発明を適用してなる冷凍装置の基本制御のフ
ロー図である。

【図４】冷凍装置の運転圧力を変更するサブプログラム
のフロー図である。

【図５】冷凍装置の再起動制御のサブプログラムのフロ
ー図である。

【図６】圧縮機運転停止中における冷媒ガス圧力の上昇
率の区分を示した図である。

【図７】圧縮機運転停止中における冷媒ガス圧力の上昇
率の区分に対応する起動圧力値を示した表である。

【図８】圧縮機運転中における運転周波数の変化率の区
分を示した図である。

【図９】圧縮機運転中における運転周波数の変化率の区
分に対応する制御周期毎の周波数の変化量を示した表で
ある。

【図１０】低負荷運転時における圧縮機の強制停止制御
のフロー図である。

【図１１】縦軸にショーケース負荷、横軸に月を表し、
一般的な店舗における月ごとのショーケース負荷を示し
たグラフである。

【符号の説明】

７スクロール圧縮機３ショーケース３１インバータ３３制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平岡清司静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内 (72)発明者加藤木健一郎静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内Ｆターム(参考） 3L045 AA02 BA01 CA02 DA02 LA06 MA04 MA09 MA13 NA01 PA01 PA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容量制御可能な圧縮機により圧縮された
冷媒ガスを凝縮器に導いて凝縮させ、該凝縮器から排出
される液冷媒を膨張弁を介して低圧側機器内に設けられ
た蒸発器に導き、前記低圧側機器内の雰囲気と熱交換さ
せて蒸発させ、前記蒸発器により蒸発された冷媒ガスを
前記圧縮機の吸入側に導く冷凍サイクルを有し、前記圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、容量アップ圧力
値以上である場合に前記圧縮機の容量を増加させ、容量
ダウン圧力値以下である場合に前記圧縮機の容量を低下
させる制御手段を備え、前記制御手段は、予め定められた時間当たりの前記圧縮
機の容量の平均値に基づいて前記容量アップ圧力値及び
容量ダウン圧力値を変化させる冷凍装置。
【請求項２】容量制御可能な圧縮機により圧縮された
冷媒ガスを凝縮器に導いて凝縮させ、該凝縮器から排出
される液冷媒を膨張弁を介して低圧側機器内に設けられ
た蒸発器に導き、前記低圧側機器内の雰囲気と熱交換さ
せて蒸発させ、前記蒸発器により蒸発された冷媒ガスを
前記圧縮機の吸入側に導く冷凍サイクルを有し、前記圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、容量アップ圧力
値以上である場合に前記圧縮機の容量を増加させ、容量
ダウン圧力値以下である場合に前記圧縮機の容量を低下
させる制御手段を備え、前記制御手段は、予め定められた時間当たりの前記圧縮
機の吸入側の冷媒ガス圧力の変化率に応じて前記容量の
変化率を設定する冷凍装置。
【請求項３】容量制御可能な圧縮機により圧縮された
冷媒ガスを凝縮器に導いて凝縮させ、該凝縮器から排出
される液冷媒を膨張弁を介して低圧側機器内に設けられ
た蒸発器に導き、前記低圧側機器内の雰囲気と熱交換さ
せて蒸発させ、前記蒸発器により蒸発された冷媒ガスを
前記圧縮機の吸入側に導く冷凍サイクルを有し、前記低圧側機器内の温度を感知し、該感知温度が設定温
度以下になると閉じる弁を前記蒸発器の冷媒流入側の流
路に備え、前記圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、設定停止圧力以
下になると運転を停止させ、運転停止中の吸入側の冷媒
ガス圧力が設定起動圧力以上になった後、設定時間経過
後に圧縮機を再起動させる制御手段を備え、該制御手段は、前記圧縮機の運転停止中の冷媒ガス圧力
の上昇率に応じて設定起動圧力を変化させる冷凍装置。
【請求項４】容量制御可能な圧縮機により圧縮された
冷媒ガスを凝縮器に導いて凝縮させ、該凝縮器から排出
される液冷媒を膨張弁を介して低圧側機器内に設けられ
た蒸発器に導き、前記低圧側機器内の雰囲気と熱交換さ
せて蒸発させ、前記蒸発器により蒸発された冷媒ガスを
前記圧縮機の吸入側に導く冷凍サイクルを有し、前記圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、容量アップ圧力
値以上である場合に前記圧縮機の容量を増加させ、容量
ダウン圧力値以下である場合に前記圧縮機の容量を低下
させ、かつ、前記圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が、設
定停止圧力以下になると運転を停止させ、運転停止中の
吸入側の冷媒ガス圧力が設定起動圧力以上になった後、
第１の設定時間経過後に圧縮機を再起動させる制御手段
を備え、前記制御手段は、前記圧縮機の吸入側の冷媒ガス圧力が
容量ダウン圧力値以下、設定停止圧力以上の範囲にあ
り、かつ、前記圧縮機の容量が設定容量より低い状態が
第２の設定時間継続する場合に前記圧縮機の運転を停止
する冷凍装置。