JP2007232240A - 冷凍装置及び冷凍装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンシングユニットと過冷却ユニットとの運転を適切に制御し、省エネルギ化を図りつつ、過冷却ユニットの寿命が延長するように、また、圧縮機の破損時に過冷却ユニットをバックアップ的に運転することができる冷凍装置を提供する。
【解決手段】主冷媒を循環させる圧縮機２１、２２を有するコンデンシングユニット２０と、主冷媒を過冷却するための過冷却ユニット１０と、外気温度を検出する室外温度センサ１９と、圧縮機２１、２２の吸引側の圧力が所定の範囲内になるように制御し、容量が所定値以上で、外気の温度が所定温度以下であると判断すると、所定時間待った後に過冷却ユニット１０の運転要否を再度判断させ、運転要の場合に運転を行わせ、また、圧縮機の容量が増加しないものと判断すると、他の圧縮機に容量を増加させ、さらに容量が必要であると判断すると過冷却ユニット１０に運転を行わせる制御機器２８とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は冷凍装置及びその制御の方法に関するものである。特に過冷却用のユニットが設けられた室外側の装置における運転制御に関するものである。

従来のビル空調に関して、複数の室内ユニットを備えたマルチ式の空気調和装置が用いられている。この種の空気調和装置は、必要に応じて室内ユニットを増設することができ、ビル全体の空調負荷の増大に柔軟に対応することができる。

しかし、空気調和装置は、近年、ＯＡ機器等の増加にて当初の設計条件以上の能力が必要とされる場合がある。その対策としてビルディングへの設置後に、冷凍能力を増大させるために過冷却ユニットが設置されることがある。

例えば、空気調和装置においては、インバータ回路によって容量（単位時間あたりの吐出体積）可変な圧縮機を内蔵した１台の室外ユニットに対して、複数台の室内ユニットが並列に接続されて構成される主システムを構築している（例えば特許文献１参照）。そして、室外ユニットから各室内ユニットへ延びる液配管側の一部は、圧縮機を内蔵した過冷却ユニットの蒸発器側に接続されている。したがって各室内ユニットに流入する冷媒は、過冷却ユニットの蒸発器において冷却され、過冷却のとれた状態になるので能力の増強が可能となりうる。この空気調和装置では、過冷却ユニットの運転は、室外ユニットの圧縮機の容量と室外ユニットの低圧冷媒圧力（圧縮機吸引側における圧力）の情報によって行われている。すなわち室外ユニットの圧縮機の容量が所定値以上かつ室外ユニットの低圧冷媒圧力が所定値以上で過冷却ユニットの運転を実施している。

一方で、空調分野よりも低い中低温（冷蔵、冷凍）分野で用いられている冷凍装置においてもスーパー等の店舗設置後に、店舗増築などの拡張に伴い、室内機である負荷装置の増設等がなされる。このような場合には、上記空気調和装置と同様に過冷却ユニットの設置が有効となる。
特開平１０−１８５３３３号公報

上記のような過冷却ユニットの運転、停止等の制御は、空気調和装置において行われる分には問題ない。しかし、この制御をそのまま冷凍装置に適用しようとすると無理が生じる。例えば、冷凍装置においては、負荷装置の霜付による目詰まり防止のために、基本的に１日の運転サイクルの中に必ず霜取り（デフロスト）運転が１回以上は実施される。負荷装置の蒸発器のヒータ加熱、ホットガスの流入、冷凍装置全体の停止のいずれかで行われる霜取り運転時は、必ず低圧冷媒圧力は上昇する。また、ホットガス流入等の際に圧縮機の容量が所定値を超えることがある。

そのため、中間期から冬期にかけては高圧が低下する軽負荷運転では、過冷却ユニットを運転させなくても充分に冷凍能力を供給できるにも関わらず、一時的に圧縮機の容量が所定値を超え、また低圧圧力が所定値を超える場合、過冷却ユニットが起動してしまい、結果的に過剰に冷凍能力が供給されることにより、急激に低圧冷媒圧力が低下し、過冷却ユニットの圧縮機がすぐに停止する。そのため、省エネルギ電力に貢献できず、さらに過冷却ユニットの圧縮機自体の発停（起動、停止）回数が増え、圧縮機の寿命を短くしてしまう可能性がある。

また、上記空気調和装置では室外ユニットに設けられている圧縮機は１台又はこの様な室外ユニットが複数台とされているが、冷凍装置では、上記の空気調和装置の室外ユニットに相当するコンデンシングユニットに複数台の圧縮機を備え、圧縮機の運転台数による容量制御を実施すると共に１台以上の圧縮機が何らかの異常で停止しても他の圧縮機を運転する事で少しでも能力を補えるようにして冷凍装置における冷却対象である商品等が溶解、品質低下等を起こさないようにしている。

ここで、圧縮機が異常停止すると、圧縮機容量が所定値を超えないことが生じうる。この状態で、例えば、容量の大きな圧縮機が異常停止してしまい、さらに負荷装置の要求が大きくなると、残りの圧縮機だけでは冷凍能力が不足する場合がある。このとき、上記の空気調和装置のように圧縮機容量が所定値を超えたときに過冷却ユニットが運転するように制御すると、過冷却ユニットが運転すれば冷凍能力を供給できるにも関わらず、圧縮機の異常停止によって圧縮機容量が所定値を超えないため、過冷却ユニットが運転されないという状況が起こり得る。

本発明はこのような点を鑑みてなされたものであり、その目的は、複数台の圧縮機を搭載するコンデンシングユニットと過冷却ユニットとの運転を適切に制御し、省エネルギ化を図りつつ、過冷却ユニットの寿命が延長するように運転し、さらにコンデンシングユニットが有する圧縮機の破損時に過冷却ユニットをバックアップ的に運転することができる制御を行う冷凍装置を提供する。

本発明に係る冷凍装置は、主冷媒を循環させるための複数台の圧縮機を有するコンデンシングユニットと、主冷媒を過冷却するための運転を行う過冷却ユニットと、外気の温度を検出するための温度検出手段と、複数台の圧縮機の吸引側の圧力が所定の範囲内になるように、コンデンシングユニットの複数台の圧縮機の容量を制御し、複数台の圧縮機の運転による容量が所定値以上で、かつ、温度検出手段が検出した外気の温度が所定温度以下であると判断すると、所定時間待った後に過冷却ユニットの運転要否を再度判断させ、運転要と判断した場合にのみ過冷却ユニットに運転を行わせ、また、容量を増加させようとする圧縮機の容量が増加しないものと判断すると、他の圧縮機に容量を増加させ、さらに運転している圧縮機の最大の容量以上の容量が必要であると判断すると、過冷却ユニットに運転を行わせる制御手段とを備えるものである。

本発明によれば、中間期や冬期等の軽負荷の状況で、冷凍装置特有の霜取り運転後等の一時的な圧縮機容量の上昇に対しても過冷却ユニットがすぐに運転することなく、省エネルギ化を図ることができる。また、過冷却ユニットの圧縮機の発停回数（運転及び停止の回数）が抑制されることにより、圧縮機の寿命を延ばすことができるので、冷凍装置としての信頼性を高めることができる。また、コンデンシングユニットの複数台の圧縮機のいずれかが何らかの異常で停止した場合、運転可能な全ての圧縮機を起動させた後に、さらに冷凍能力が必要となった場合に、圧縮機が一定の容量以上であるかどうかにかかわらず、強制的に過冷却ユニットを運転させるようにしたので、冷凍能力不足を補い、例えば負荷装置の冷却対象である商品の溶解等を防いだり、遅らせたりすることができる。

実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１における冷凍装置を示す図である。図１の冷凍装置は、主冷媒回路を構成する機器と過冷却用の補助冷媒回路を構成する機器とで構成される。主冷媒回路を構成する機器は、１台の熱源機であるコンデンシングユニット２０と室内機である複数の負荷装置４０からなり、これらが液配管６１及びガス配管６２により接続され、主冷媒回路が構成される。一方、補助冷媒回路は過冷却ユニット１０より構成される。また、主冷媒回路を流れる冷媒と補助冷媒回路を流れる補助冷媒は、過冷却ユニット１０に設置された過冷却用熱交換器１７を介して熱交換がなされる。主冷媒、補助冷媒には、例えばＨＦＣ系冷媒又はＨＣＦＣ系冷媒が用いられ、各冷媒がそれぞれの冷媒回路に充填される。また、負荷装置４０は店舗増築などに伴う増設が可能であり、増設等がなされた場合、複数の負荷装置４０が液配管６１及びガス配管６２に対して並列に配管接続される。

熱源機となるコンデンシングユニット２０は、本実施の形態においては、アキュムレータ２５、第１の圧縮機２１、第２の圧縮機２２、油分離器２６、熱源側熱交換器（凝縮器）２３及び受液器（液溜）２７が順に配管接続されている。また、熱源側熱交換器２３には空気流を供給し、冷媒の熱を奪わせて放熱するための送風機２４が設けられている。そして、制御機器２８には、低圧冷媒圧力（圧縮機の吸引側における冷媒の圧力）を検出するために設置した低圧冷媒圧力センサ２９が電気的に接続されている。低圧冷媒圧力センサ２９の検出により得られる圧力Ｐ_m に基づいて負荷側熱交換機４３における冷媒がガス化する際の飽和温度を判断することができる。そこで、圧力Ｐ_m に基づいて第１の圧縮機２１及び第２の圧縮機２２の運転を制御し、２つの圧縮機による運転容量を制御する。また、本実施の形態の制御機器２８はタイマ等の計時手段を内蔵しているものとする。ここで、第１の圧縮機２１と第２の圧縮機２２の２つを合わせて、また、どちらかを特定しない場合は、単に圧縮機という。また、圧縮機の容量については、基本的に、圧縮機を運転するための電源回路の周波数に依存するため、圧縮機の運転周波数（回転数）によって表すものとする。そして、本実施の形態における第１の圧縮機２１と第２の圧縮機２２は共に一定の容量（例えば、交流電源周波数が６０Ｈｚであれば６０Ｈｚに固定される）であり、その制御は起動・運転（ＯＮ）、停止（ＯＦＦ）の２段階の指令による制御であるものとする。

室内機である負荷装置４０は電磁弁４１、絞り機構４２、負荷側熱交換機４３が順に配管接続されている。また負荷側熱交換機４３に空気流を供給し、空気が有する熱の吸熱を主冷媒に行わせるための送風機４４が設置されている。

補助冷媒回路を構成する過冷却ユニット１０は、過冷却側圧縮機１１、凝縮器１２、電動膨張弁１４、過冷却用熱交換器１７を順に配管接続してある。また凝縮器１２には空気流を供給し、冷媒の熱を奪わせて放熱するための送風機１３が設けられている。過冷却用熱交換器１７は過冷却ユニット１０内において蒸発器の役割を果たすものであり、補助冷媒との熱交換により主冷媒回路を流れる液化した主冷媒を冷却する。このような用途に用いるため、例えば過冷却用熱交換器１７を二重管式の熱交換器で構成し、一方の管に主冷媒を流し、他方の管に補助冷媒を流して熱交換させる。ここで、過冷却側圧縮機１１についても一定容量の運転を行い、その制御は起動、運転（ＯＮ）、停止（ＯＦＦ）の２段階による制御であるものとする。また過冷却側圧縮機１１の起動・運転、停止、電動膨張弁１４の開度等を主として制御するための制御機器１８が設けられている。制御機器１８は、コンデンシングユニット２０の制御機器２８との間で指示、データ等を含む信号を電気的に通信する手段を有している。

図２はこの発明の実施の形態１の冷凍装置における制御に関するシステムを示す図である。コンデンシングユニット２０には前述の通り制御機器２８が設置されている。この制御機器２８は、例えばマイクロコンピュータで構成されている。制御機器２８には、圧縮機の容量をアップ（増加）させるための判断基準値となる圧力値Ｐ_upと圧縮機の容量をダウン（減少）させるための判断基準値となる圧力値Ｐ_downがあらかじめ設定されている。そして、低圧冷媒圧力センサ２９の検出により得られる圧力Ｐ_m と圧力値Ｐ_up、Ｐ_downとを比較し、圧縮機の運転容量を制御する。ここで、Ｐ_up＞Ｐ_downである。圧力値Ｐ_up、Ｐ_downは、例えば用途、目的等に応じて任意に設定することができる。

また、制御機器２８は、圧縮機の容量制御を行った後、各圧縮機の実際の運転による容量（これを運転容量という）に基づいて、運転容量Ｆ_m とあらかじめ設定された所定値Ｆ₁ との比較を行う。また制御機器２８は、過冷却ユニット１０に設けられた室外温度センサ１９が検出した温度値Ｔ₀ のデータを含む信号を制御機器１８より受信し、あらかじめ設定された所定温度値Ｔ₁ との比較を行う。また、制御機器２８には過冷却ユニット１０の起動（運転開始）を遅らせるための時間設定値Ｔ_m1があらかじめ設定される。さらに制御機器２８は第１の圧縮機２１と第２の圧縮機２２から送信される運転容量の状況に関するデータ（運転応答）を含む信号に基づいて、第１の圧縮機２１と第２の圧縮機２２の異常停止を検知するようにしている。制御機器２８は、以上のような判断処理を後述する図３のフローチャートの手順に基づいて行う。これらの処理の手順は、例えばプログラムとして制御機器２８内の記憶手段に記憶されており、制御機器２８はプログラムに基づいて処理を実行する。

補助冷媒回路を構成する過冷却ユニット１０には、前述の通り制御機器１８が設置されている。制御機器１８も例えばマイクロコンピュータで構成され、過冷却側圧縮機１１の起動、停止とともに電動膨張弁１４の開度を制御する。制御機器１８はコンデンシングユニット２０の制御機器２８と電気的に通信することができ、お互いの運転状態を送受信できるようになっている。例えば過冷却ユニット１０の過冷却側圧縮機１１を起動させる場合には、コンデンシングユニット２０の制御機器２８から送信される運転命令の信号に基づいて過冷却ユニット１０の制御機器１８が過冷却側圧縮機１１を起動させ、補助冷媒を循環させる（以下、過冷却ユニット１０にこれらの動作を行わせることを過冷却ユニット１０を運転させるという）。また、過冷却側圧縮機１１を停止させる場合は、コンデンシングユニット２０の制御機器２８から送信される停止命令の信号に基づいて過冷却ユニット１０の制御機器１８が過冷却側圧縮機１１を停止させ、補助冷媒の循環を停止させる（以下、過冷却ユニット１０にこれらの動作を行わせることを過冷却ユニット１０を停止させるという）。そして、制御機器１８は、過冷却ユニット１０を運転又は停止させた後に、その状態を伝えるための信号を制御機器２８に送信する。これにより、制御機器２８は過冷却ユニット１０の状態を把握することができる。

図３は制御機器２８による実施の形態１における冷凍装置の制御フローチャートを示すものである。図３に基づいて、本実施の形態における制御機器２８の冷凍装置における制御動作について説明する。制御機器２８は検出値Ｐ_m とあらかじめ設定された圧力値Ｐ_upとを比較し、Ｐ_m ≧Ｐ_upであるかどうかを判断する（Ｓ１）。Ｐ_m ≧Ｐ_upであれば、圧縮機の容量を１ランクアップさせる（Ｓ２）。本実施の形態においては、第１の圧縮機２１及び第２の圧縮機２２はともに、容量を変化させることができないため、圧縮機の容量アップは２つの圧縮機のどちらか一方を起動させることにより行う。例えば、どちらの圧縮機も運転していなければどちらか一方の圧縮機にＯＮ命令の信号を送信する。また、どちらかの圧縮機が運転していれば、他方の圧縮機にＯＮ命令の信号を送信する。複数の圧縮機の中から起動させる圧縮機を決定する場合、例えば停止時間が長い圧縮機を選択する等の方法がある。

Ｐ_m ≧Ｐ_upでなければ、検出値Ｐ_m とあらかじめ設定された圧力値Ｐ_downとを比較し、Ｐ_m ≦Ｐ_downであるかどうかを判断する（Ｓ３）。Ｐ_m ≦Ｐ_downであれば、過冷却ユニット１０が運転中であるかどうかを判断する（Ｓ４）。この判断は、制御機器１８が運転を行う際、停止する際に送信する応答信号の有無により行う。そして、過冷却ユニット１０が運転中であれば、過冷却ユニット１０の制御器１８に停止命令の信号を送信し、過冷却ユニット１０の運転を停止させる（Ｓ５）。

一方、過冷却ユニット１０が運転中でなければ（停止していれば）、圧縮機の容量を１ランクダウンさせる（Ｓ６）。本実施の形態においては、圧縮機の容量ダウンは２つの圧縮機のどちらか一方を停止させることにより行う。例えば、どちらの圧縮機も運転していればどちらか一方の圧縮機に停止命令の信号を送信する。またどちらかの圧縮機だけが運転していれば、その圧縮機に停止命令の信号を送信する。複数の圧縮機の中から停止させる圧縮機を決定する場合、例えば運転時間が長い圧縮機を選択する等の方法がある。以上より、検出値Ｐ_m が圧縮機の容量のアップ及びダウンの条件に該当しなければ（Ｐ_up＞Ｐ_m ＞Ｐ_downであれば）、そのままの状態を維持してＳ１に戻って判断を続ける。

ここで、Ｐ_m ≧Ｐ_upであると判断し、Ｓ２において圧縮機の容量を１ランクアップさせた後、圧縮機の運転容量がアップしたかどうかを判断する（Ｓ７）。圧縮機の運転容量がアップしているならば、次に圧縮機の運転容量Ｆ_m と所定値Ｆ₁ との比較を行う（Ｓ８）。Ｆ_m ≧Ｆ₁ であれば次のステップＳ９へ移行する。Ｆ_m ≧Ｆ₁ でなければ（Ｆ_m ＜Ｆ₁ であれば）次ステップに移行せずにＳ１に戻る。次に過冷却ユニット１０が運転しているかどうかを判断する（Ｓ９）。判断については、例えば、過冷却ユニット１０が起動する際に、制御機器１８が制御機器２８に送信する信号の有無に基づいて行う。過冷却ユニット１０が運転していなければ次のステップＳ１０へ移行する。起動していればＳ１に戻る。

次に過冷却ユニット１０の制御機器１８からの信号に基づいて室外温度センサ１９の検出した温度値Ｔ₀ と所定温度値Ｔ₁ とを比較する（Ｓ１０）。Ｔ₀ ≦Ｔ₁ であれば、内蔵しているタイマによる計時を開始し（Ｓ１１）、計時時間Ｔ_m が所定時間値Ｔ_m1以上であると判断するまで（Ｓ１２）待った（遅延させた）後、再度Ｐ_m ≧Ｐ_upであるかどうかを確認（Ｓ１３）する（場合によっては等号がなくてもよい）。Ｐ_m ≧Ｐ_upの場合は、過冷却ユニット１０の運転命令の信号を過冷却ユニット１０の制御機器１８に送信し、過冷却ユニット１０を運転させる（Ｓ１４）。しかし、Ｐ_m ＜Ｐ_upの場合（場合によっては等号があってもよい）は過冷却ユニット１０運転を実施せず、そのままの状態を維持してＳ１に戻って判断を続ける（または、Ｓ３に戻って判断するようにしてもよい）。

ここで、所定温度値Ｔ₁ は任意に設定できる。例えば、Ｔ₁ を中間期及び冬期と夏期とを分けるための温度値に設定する。中間期及び冬期は、基本的に、過冷却ユニット１０を運転させることなく、コンデンシングユニット２０が元来発揮できる冷凍能力だけで不足なく充分に運転できる。そのため、Ｔ₀ ≦Ｔ₁ のような環境において、低圧冷媒圧力センサ２９の検出により得られる圧力Ｐ_m が所定値Ｐ_up以上あり、圧縮機の運転容量が所定値Ｆ₁ 以上となったのは、冷凍能力不足を補い高めようとするためのものではなく、例えば、霜取りのためにホットガスを循環させる運転等、一時的に上昇したものとする。この所定時間値Ｔ_m1については任意に設定することができ、例えば中間期から冬期において、一時的な上昇による影響がなくなる時間（例えば、一般的には約２分〜３分）まで過冷却ユニット１０に運転させないような所定時間値Ｔ_m1を設定するとよい。さすればＳ１３にてＰ_m ＜Ｐ_upと判断され、過冷却ユニット１０は動かさなくてすむ。また、少しでも早く商品を冷やしたい場合には、短い時間を設定することもできる。さすればＳ１３にてＰ_m ≧Ｐ_upとの判断がなされ、過冷却ユニット１０が動きだして、冷凍能力が高まり、商品等を冷やすことができる。

一方、例えば夏期のような状態で、Ｔ₀ ≦Ｔ₁ でなければ（Ｔ₀ ＞Ｔ₁ であれば）、特に遅延させることなく過冷却ユニット１０の運転開始命令の信号を過冷却ユニット１０の制御機器１８に送信する（Ｓ１４）。制御機器１８は運転開始命令に基づいて過冷却側圧縮機１１を起動させて過冷却ユニット１０の運転を開始する。

次にＳ７において、圧縮機の運転容量がアップしていないと判断した場合について説明する。この場合、ＯＮ命令の信号を送信した圧縮機が異常停止しているものと判断する（Ｓ１５）。そして、さらに運転容量が最大になるように、全ての圧縮機に運転信号を送信したかどうかを判断する（Ｓ１６）。全ての圧縮機にＯＮ命令の信号を送信していなければ、送信していない圧縮機にＯＮ命令の信号を送信する（Ｓ１７）。例えば、コンデンシングユニット２０の第１の圧縮機２１が異常停止している場合、制御機器２８が第１の圧縮機２１にＯＮ命令の信号を送信したとしても、第１の圧縮機は起動しないため、運転容量がアップしない。このとき、第２の圧縮機２２にＯＮ命令の信号を送信していなければ、第１の圧縮機２１の代わりに第２の圧縮機２２にＯＮ命令の信号を送信して起動させる。

一方、Ｓ１５において、全ての圧縮機に運転信号を送信している場合、圧縮機の運転容量Ｆ_m が０（Ｆ_m ＝０）であるかどうかを判断する（Ｓ１８）。Ｆ_m ＝０でなければ、圧縮機の運転が完全に停止しておらず、主冷媒の循環がされているとして、過冷却ユニット１０の運転開始命令の信号を過冷却ユニット１０の制御機器１８に送信する（Ｓ１４）。そして、過冷却ユニット１０の運転により、主冷媒を過冷却することで冷凍能力の不足を補う。Ｆ_m ＝０であれば、コンデンシングユニット２０の２つの圧縮機の運転が完全に停止しているために主冷媒が循環しない。そのため、過冷却ユニット１０を運転させても意味がないので、過冷却ユニット１０の制御器１８に停止命令の信号を送信し、過冷却ユニット１０の運転を停止させる（Ｓ１９）。

これにより、起動命令の信号を送信したコンデンサユニット２０の圧縮機（例えば第１の圧縮機２１）が異常停止していても、他の圧縮機を起動して運転を行わせることができる。他の圧縮機の運転により冷凍負荷と釣り合えば（Ｐ_up＞Ｐ_m であれば）、安定するし、冷凍負荷に対応した冷凍能力を供給することができなければ、Ｓ７の判断を経てＳ１５を判断することになる。このときには、第１の圧縮機２１及び第２の圧縮機２２の両方に起動命令の信号を送信しているので、両方の圧縮機が異常停止をしていない限り、強制的に過冷却ユニット１０を運転させて冷凍能力を供給するようにする。以上の制御により、コンデンシングユニット２０に搭載される複数台の圧縮機のうち、１又は複数台が異常停止していても、残りの圧縮機による最高の運転容量まで、コンデンシングユニット２０側で冷凍能力を供給し、過冷却ユニット１０の過冷却側圧縮機１１を起動させることで、能力を上乗せすることができる。

以上のように、実施の形態１における冷凍装置によれば、コンデンシングユニット２０の圧縮機の吸引側に設けた低圧冷媒圧力センサ２９が検出した圧力Ｐ_m が所定値Ｐ_up以上の状態で、圧縮機の運転容量が所定値Ｆ₁ 以上となり、また、外気温度が所定温度値Ｔ₁ 以下の場合には、所定時間値Ｔ_m1以上経過してから過冷却ユニット１０を運転させるようにしたので、例えば一時的な状態で中間期や冬期等の軽負荷の状況で、霜取り運転等の一時的な圧縮機の容量の上昇に対しても過冷却ユニット１０がすぐに運転を始めることがなく、過冷却側圧縮機１１の起動、停止の回数が抑制され、省エネルギを図ることができる。また、その分、過冷却側圧縮機１１の生涯発停回数を超える時間を延ばすことができ、冷凍装置としての信頼性を高めることができる。また、コンデンシングユニット２０の複数台の圧縮機のいずれかが何らかの異常で停止した場合、運転可能な全ての圧縮機を起動させた後に、さらに冷凍能力が必要となった場合に、圧縮機が一定の容量以上であるかどうかにかかわらず、強制的に過冷却ユニット１０を運転させるようにしたので、冷凍能力不足を補い、例えば負荷装置４０の冷却対象である商品の溶解等を防いだり、遅らせたりすることができる。そして、所定時間値Ｔ_m1として２分を設定することにより、霜取り運転のような一時的な圧縮機の容量の上昇における判断を避けることができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における冷凍装置を示す図である。図４において図１と同じ番号を付している手段は同じ動作を行うので、説明を省略する。本実施の形態は、第１の圧縮機２１の代わりに第１の圧縮機２１Ａを設けている点及び制御機器２８の代わりに制御機器２８Ａを設けている点で実施の形態１とは異なる。

図５はこの発明の実施の形態２の冷凍装置における制御に関するシステムを示す図である。実施の形態１ではコンデンシングユニット２０の第１の圧縮機２１及び第２の圧縮機２２の容量は一定であったが、これに限定するものではない。そこで、実施の形態２では、実施の形態１の２つの圧縮機のうちの一方を、インバータ回路３０を設けた容量可変の圧縮機２１Ａとする。そして、制御機器２８の代わりに、制御機器２８Ａが第１の圧縮機２１Ａの制御を行う場合は、インバータ回路３０に容量アップ、ダウンの信号を送信し、インバータ回路３０が変換した周波数により第１の圧縮機２１Ａの容量がアップ、ダウンするものとする。

実施の形態２における制御機器２８Ａによる冷凍装置の制御の流れは、図３のフローチャートと同様の流れにより制御することができる。ただ、制御機器２８Ａにおける圧縮機の容量制御が実施の形態１と異なるので説明する。インバータ回路３０で変換可能な運転周波数の最低周波数が２０Ｈｚで、最高周波数が１００Ｈｚであれば、これが第１の圧縮機２１Ａの運転時における最低容量と最高容量となる。ここで、第２の圧縮機２２の運転容量による運転周波数を６０Ｈｚとすれば、コンデンシングユニット２０の圧縮機全体としては、最低容量が２０Ｈｚであり最高容量が１６０Ｈｚとなる。

本実施の形態では、容量の１ランクを２Ｈｚとし、２Ｈｚ刻みで容量アップ又は容量ダウンを行う。ここで、容量アップ又は容量ダウンの方法であるが、まず、容量アップについては、インバータ回路３０により、容量を変化させることができる第１の圧縮機２１Ａにより、２０Ｈｚから２Ｈｚ刻みで８０Ｈｚまでアップする。そして、８２Ｈｚにアップする場合には、第２の圧縮機２２が６０Ｈｚであるので、第１の圧縮機２１を２２Ｈｚとして８２Ｈｚとする。以降、第１の圧縮機２１Ａを２Ｈｚ刻みで１６０Ｈｚまでアップすることができる。

一方、容量ダウンについては逆手順にし、１６０Ｈｚから８０Ｈｚまでの間は、第１の圧縮機２１Ａの容量を２Ｈｚ刻みでダウンするようにし、７８Ｈｚにダウンする場合には、第２の圧縮機２２を停止させて第１の圧縮機２１Ａの運転周波数を７８Ｈｚにする。以降、第１の圧縮機２１Ａを２Ｈｚ刻みで２０Ｈｚまでダウンすることができる。

以上のように実施の形態２の冷凍装置によれば、コンデンシングユニット２０の複数台の圧縮機のうち、少なくとも１台を、インバータ回路３０を備えた容量可変の圧縮機にすることによって、さらに綿密な容量調整を行うことができる。

実施の形態３．
上述の実施の形態では、過冷却ユニット１０の過冷却側圧縮機１１の容量が一定であるものとして説明したが、これに限定するものではない。例えば、インバータ回路を有する容量可変の圧縮機で構成することもでき、より細かく、線形的な容量制御をすることができるため、さらなる省エネルギ化を図ることができる。

実施の形態４．
また、上述の実施の形態においては、室外温度センサ１９は過冷却ユニット１０に設けられ、制御機器１８が室外温度センサ１９が検出した温度値Ｔ₀ のデータを含む信号を送信するようにしているが、これに限定するものではない。コンデンシングユニット２０側に室外温度センサ１９を設け、直接に温度値Ｔ₀ のデータを含む信号を制御機器２８に送信するようにしてもよい。

実施の形態５．
上述の実施の形態では、過冷却ユニット１０に設けた過冷却用熱交換器１７を二重管式の熱交換器で構成したが、これに限定するものではない。例えば過冷却用熱交換器１７をプレート式の熱交換器で構成しても同様の効果を得ることができる。例えば、二重管式の熱交換器では、その構成上、特に大きな冷凍能力を必要とする場合、加工寸法を大きくしなければならない場合がある。このような場合、過冷却ユニット１０に搭載することが困難になることもあり得るので、大きな冷凍能力を必要とする場合には、歩留まりのよいプレート式熱交換器を採用した方がよい。

この発明を実施するための実施の形態１における冷凍装置を示す図である。 実施の形態１の冷凍装置における制御に関するシステムを示す図である。 制御機器２８による実施の形態１の制御フローチャートを示すものである。 この発明を実施するための実施の形態２における冷凍装置を示す図である。 実施の形態２の冷凍装置における制御に関するシステムを示す図である。

符号の説明

１０ 過冷却ユニット、１１ 過冷却側圧縮機、１２ 凝縮器、１３ 送風機、１４ 電動膨張弁、１７ 過冷却用熱交換器、１８ 制御機器、１９ 室外温度センサ、２０ コンデンシングユニット、２１ 第１の圧縮機、２２ 第２の圧縮機、２３ 熱源側熱交換器、２４ 送風機、２５ アキュムレータ、２６ 油分離器、２７ 受液器、２８ 制御機器、２９ 低圧冷媒圧力センサ、３０ インバータ回路、４０ 負荷装置、４１ 電磁弁、４２ 絞り機構、４３ 負荷側熱交換器、４４ 送風機、６１ 液配管、６２ ガス配管。

Claims (4)

1. 主冷媒を循環させるための複数台の圧縮機を有するコンデンシングユニットと、
   前記主冷媒を過冷却するための運転を行う過冷却ユニットと、
   外気の温度を検出するための温度検出手段と、
   前記複数台の圧縮機の吸引側の圧力が所定の範囲内になるように、前記コンデンシングユニットの複数台の圧縮機の容量を制御し、前記複数台の圧縮機の運転による容量が所定値以上で、かつ、前記温度検出手段が検出した外気の温度が所定温度以下であると判断すると、所定時間待った後に前記過冷却ユニットの運転要否を再度判断させ、運転要と判断した場合にのみ前記過冷却ユニットに運転を行わせ、また、容量を増加させようとする前記圧縮機の容量が増加しないものと判断すると、他の圧縮機に容量を増加させ、さらに運転している圧縮機の最大の容量以上の容量が必要であると判断すると、前記過冷却ユニットに運転を行わせる制御手段と
   を備えることを特徴とする冷凍装置。
2. 前記所定時間を２分以上とすることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
3. 前記複数台の圧縮機の少なくとも１台が容量可変の圧縮機であることを特徴とする請求項１又は２記載の冷凍装置。
4. 主冷媒を循環させるためのコンデンシングユニットが有する複数台の圧縮機の吸引側の圧力が所定の範囲内になるように、前記コンデンシングユニットの複数台の圧縮機の容量を制御し、前記複数台の圧縮機の運転による容量が所定値以上で、かつ、温度検出手段による外気の温度が所定温度以下であると判断すると、所定時間待った後に前記過冷却ユニットの運転要否を再度判断させ、運転要と判断した場合のみに前記過冷却ユニットに運転を行わせ、
   また、容量を増加させようとする前記圧縮機の容量が増加しないものと判断すると、他の圧縮機に容量を増加させ、さらに運転している圧縮機の最大の容量以上の容量が必要であると判断すると、前記過冷却ユニットに運転を行わせる
   ことを制御手段に行わせることを特徴とする冷凍装置の制御方法。
   

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