JP2008020190A

JP2008020190A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2008020190A
Application number: JP2007261885A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ikeda; 隆池田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2008-01-31

Abstract

【課題】従来の冷凍装置のインバータを用いた圧縮機の回転数制御は、圧縮機の吸入圧力に応じて、ある設定範囲内に収まるように常時制御する方法であった為に、吸入圧力の変化に対してインバータの周波数が逐一変化し、その周波数が変化した時の変化音が頻繁に発生してしまい、近隣住民へ迷惑をかけるという問題があった。
【解決手段】圧縮機１と、凝縮器２と、膨張機構３と、蒸発器４とを順次接続させ、圧縮機１の吐出圧力に応じて凝縮器２に送風する凝縮器用ファン８の回転数を制御する制御装置７を有する冷凍装置において、制御装置７は、圧縮機起動後所定時間は、回転数を所定値以上にはさせないようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、インバータを用いた冷凍装置に関するものである。

従来の冷凍装置では、圧縮機のインバータの周波数は、運転吸入圧力を検知し、吸入圧力がある設定圧力値以下の場合はインバータの周波数を減少させ、また、吸入圧力がある設定値以上の場合はインバータの周波数を増加させることによって、圧縮機の回転数を増減させ運転吸入圧力をある圧力範囲内に収まるように制御することで、蒸発器の必要能力に応じた運転をさせていた。
特開平８−２７１０６３号公報（００３９−００４１欄、図４）

しかし、従来のように、インバータを用いた冷凍装置の圧縮機の回転数を圧縮機の吸入圧力に応じて、ある設定範囲内に収まるように常時制御する方法では、蒸発器の必要能力の変化、すなわち、吸入圧力の変化に対してインバータの周波数が逐一変化してしまい、その周波数が変化した時の変化音（俗称、ドレミ音という、非常に耳障りな音である）が頻繁に発生し、例えば、住宅街のスーパーやコンビニに冷凍装置が設置された場合に、近隣住民へ迷惑をかけるという問題があった。

また、圧縮機の回転数変化に伴い凝縮器の必要能力も変化するので、凝縮器用ファンの回転数変化の頻度が多くなってしまい、これにより、うなり音が発生すると近隣住民に迷惑をかけることになる。

さらに、デフロスト後など蒸発器の必要能力が一時的に増加した場合に吸入圧力が上昇し、それに伴いインバータの周波数が最大値になり圧縮機の回転数が最大になってしまうので、圧縮機の騒音値が大きくなってしまったり、凝縮器用ファンの回転数が最大になってしまったりして、同様に、近隣住民に迷惑をかけることになることがあった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、状況に応じて周波数切り換えを抑制することで、騒音の発生を防止することができる冷凍装置を提供することを目的としている。

この発明における冷凍装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器とを順次接続させ、圧縮機の吐出圧力に応じて凝縮器に送風するファンの回転数を制御する制御装置を有する冷凍装置において、制御装置は、圧縮機起動後所定時間は、回転数を所定値以上にはさせないようにする。

このように、この発明では、圧縮機起動後所定時間は、ファンの回転数を所定値以上にはさせないようにすることで、ファンの回転数が最大値まで上昇することによる騒音の増加を防止することができる。

実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１における冷凍装置の冷媒回路を示す構成図である。図１中、冷媒回路は、圧縮機１、凝縮器２、膨張機構３、蒸発器４を順次接続させることで主に構成されている。また、冷媒回路中、圧縮機１の吐出圧力を検知する高圧センサ５と、圧縮機１の吸入圧力を検知する低圧センサ６が設けられ、これら高圧センサ５と低圧センサ６とはインバータを内蔵した制御装置７に接続され、検知したデータを送信している。なお、この制御装置７は、送信されたデータに基づき、圧縮機１の周波数制御、及び、凝縮器２に送風する凝縮器用ファンの回転数制御も行う。

次に、この制御装置７での制御方法について説明する。
図２は、インバータを用いて圧縮機の周波数制御を示すフローチャートである。
図２中、まず、冷凍装置が動作した後に、低圧センサ６で圧縮機１への吸入圧力（Ｌｐ）を検知し（ステップ（以下、「Ｓ」とする）１）、経過時間ｔが２０（秒）以上になったか否かを判定する（Ｓ２）。なお、Ｓ２でＮＯの場合には、Ｓ１に戻る。
Ｓ２で、ＹＥＳの場合には、吸入圧力と予め設定されていた目標値との差から圧縮機１の周波数の増減値を算出し（Ｓ３）、インバータにより圧縮機１の周波数を変化させ、同時に、経過時間ｔをリセットする（Ｓ４）。その後、再度Ｓ１に戻る。
このように、単位時間毎にインバータにて圧縮機の運転周波数を変化させるので、周波数が変化する頻度を少なくさせることができ、ドレミ音の頻発を抑えることができる。

次に、凝縮器用ファンの回転数の制御について説明する。
図３は、凝縮器用ファンの回転数制御を示すフローチャートである。
図３中、まず、冷凍装置が動作した後に、高圧センサ７で圧縮機１の吐出圧力（Ｈｐ）を検知し（Ｓ１０）、経過時間ｔが２０（秒）以上になったか否かを判定する（Ｓ１１）。なお、Ｓ１１でＮＯの場合には、Ｓ１０に戻る。
Ｓ１１で、ＹＥＳの場合には、吐出圧力と予め設定されていた目標値との差から凝縮器用ファン８のモータの出力電圧値を算出し（Ｓ１２）、モータへの出力電圧を変化させ、同時に、経過時間ｔをリセットする（Ｓ１３）。なお、出力電圧変化により、ファンの回転数も変化する。その後、再度Ｓ１０に戻る。
このように、単位時間毎に凝縮器用ファンの回転数を変化させるので、騒音の発生を抑えることができる。

また、図２、３では圧縮機と凝縮器用ファンを個別に制御していたが、これらを同時に制御するようにしてもよい。
図４は、圧縮機の周波数と凝縮器用ファンの回転数を同時に変化させる制御を示すフローチャートである。
図４中、まず、冷凍装置が動作した後に、低圧センサ６で圧縮機１の吸入圧力（Ｌｐ）を検知し、高圧センサ７で圧縮機１の吐出圧力（Ｈｐ）を検知し（Ｓ２０）、経過時間ｔが２０（秒）以上になったか否かを判定する（Ｓ２１）。なお、Ｓ２１でＮＯの場合には、Ｓ２０に戻る。
Ｓ２１で、ＹＥＳの場合には、吸入圧力と予め設定されていた目標値との差から圧縮機１の周波数の増減値を算出し、吐出圧力と予め設定されていた目標値との差から凝縮器用ファン８のモータの出力電圧値を算出し（Ｓ２２）、インバータで圧縮機１の周波数を変化させるとともに、モータへの出力電圧を変化させ、同時に、経過時間ｔをリセットする（Ｓ２３）。その後、再度Ｓ２０に戻る。

また、図５は、この操作を行った場合の経過時間と状態との相関を示す図であり、図５（ａ）は、経過時間と低圧圧力または高圧圧力との相関図、図５（ｂ）は、経過時間と圧縮機周波数またはファン回転数との相関図である。

なお、図２、３、４の制御では、単位時間間隔を２０秒としたが、特にそれに限定されるものではなく、単位時間間隔は１０〜６０秒程度で設定すれば、従来に比較して、圧縮機の周波数が変化することによるドレミ音の発生の抑制、ファンの回転数変化に伴う騒音の発生の抑制ができる。

さらに、単位時間の設定は、ディップスイッチや、制御装置のボタン等から設定できるようにすることで、設置場所等に応じた最適なものに簡単に変えることができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２の制御装置での圧縮機の周波数と凝縮器用ファンの回転数制御を示すフローチャートであり、負荷の急激な変化にも追従できるようにしたものである。
図６中、まず、冷凍装置が動作した後に、低圧センサ６で圧縮機１の吸入圧力（Ｌｐ）を検知し、高圧センサ７で圧縮機１の吐出圧力（Ｈｐ）を検知し、内部のメモリに記憶する（Ｓ３０）。次に、３秒前に検知した吸入圧力と今回検知した吸入圧力との差が予め設定した所定値以上か否かと、３秒前に検知した吐出圧力と今回検知した吐出圧力との差が予め設定した所定値以上か否かとを判定する（Ｓ３１）。Ｓ３１でＮＯの場合には、次に、経過時間ｔが２０（秒）以上になったか否かを判定する（Ｓ３２）。なお、Ｓ３２でＮＯの場合には、Ｓ３０に戻る。

Ｓ３１でＹＥＳの場合、あるいはＳ３２でＹＥＳの場合には、吸入圧力と予め設定されていた目標値との差から圧縮機１の周波数の増減値を算出し、吐出圧力と予め設定されていた目標値との差から凝縮器用ファン８のモータの出力電圧値を算出し、（Ｓ３３）、インバータを駆動させて圧縮機１の周波数を変化させるとともに、モータへの出力電圧を変化させ、同時に、経過時間ｔをリセットする（Ｓ３４）。その後、再度Ｓ３０に戻る。

このように、吐出圧力や吸入圧力が急激に変化した場合には、単位時間をまたずに圧縮機の周波数、凝縮器用ファンの回転数を変化させるので、急激な負荷変動にも追従し、より信頼性の高い冷凍装置となる。

なお、圧縮機の周波数と凝縮器用ファンの回転数は個別に制御しても当然によい。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３の制御装置での圧縮機の周波数制御を示すフローチャートであり、圧縮機起動後の所定期間は、圧縮機の周波数を最大周波数まで上げないようにさせるものである。従来は、圧縮機起動直後は、急激に周波数が増加し、その後序々に周波数が減少して安定的な値になる。しかし、これでは一時的に激しいドレミ音が発生するし、また、圧縮機起動直後に急激に冷やさなければならないというものでもなく、安定するまでに多少時間を要しても影響は少ないので、最大周波数にまでしなくとも特に問題はない。
なお、このフローチャートに示す制御は、初期電源投入後、またはデフロスト運転終了後に始まるものである。
図７中、まず、圧縮機１が起動したことを確認し（Ｓ４０）、低圧センサ６で圧縮機１への吸入圧力（Ｌｐ）を検知し（Ｓ４１）、経過時間ｔが２０（秒）以上になったか否かを判定する（Ｓ４２）。なお、Ｓ４２でＮＯの場合には、Ｓ４１に戻る。

Ｓ４２で、ＹＥＳの場合には、吸入圧力と予め設定されていた目標値との差から圧縮機１の周波数の増減値を算出し（Ｓ４３）、減増値を加えた後の周波数が６０Ｈｚ（最大周波数は８０Ｈｚ）以上か否かを判定する（Ｓ４４）。
Ｓ４４でＹＥＳの場合には、圧縮機起動から１０分以上が経過したか否かを判定し（Ｓ４５）、Ｓ４５でＮＯであれば（１０分経過していなければ）、圧縮機１の周波数を６０Ｈｚに設定し、同時に、経過時間ｔをリセットし（Ｓ４６）、Ｓ４１に戻る。

また、Ｓ４４でＮＯの場合、あるいは、Ｓ４５でＹＥＳの場合には、インバータを駆動させて圧縮機１の周波数を変化させ、同時に、経過時間ｔをリセットし（Ｓ４７）、Ｓ４１に戻る。
なお、図８は、この操作を行った場合の経過時間と状態との相関を示す図であり、図８（ａ）は、経過時間と低圧圧力または高圧圧力との相関図、図８（ｂ）は、経過時間と圧縮機１の周波数または凝縮器用ファン８の回転数との相関図である。

これにより、圧縮機１が起動してからある単位時間（たとえば１０分）の間は、インバータによる圧縮機の周波数を最大周波数（たとえば８０Ｈｚ）まで増速させないように制御（たとえば６０Ｈｚまでに制限）するので、デフロスト後等、一時的に蒸発器の能力が必要な時にも、圧縮機の周波数が最大値近辺まで上昇することはなく、圧縮機が最大回転数になることによる騒音の増加は抑止でき、低騒音で運転できる。よって、騒音が少ない近隣環境に優しい冷凍装置となる。

なお、図７では圧縮機の制御のみを示したが、凝縮器用ファンの回転数の制御も同様の方法で行っても良い。これにより、凝縮器用ファンも最大回転数になることによる騒音の増加を抑止でき、低騒音で運転できる。よって騒音が少ない近隣環境に優しい冷凍装置となる。

また、圧縮機の運転周波数と、凝縮器用ファンモータの回転数を最大まで増速させない時間は１０分にこだわるものではないが、１５分以下とすることが冷却物の品質確保のためには有効である。

なおまた、圧縮機の運転周波数と、凝縮器用ファンモータの回転数を最大まで増加させないように制御した時のそれぞれの値は最大値の８０％以下、または、最大で運転した時の騒音値から２ｄＢ（Ａ）以上低下する値とすることが低騒音とするためには有効である。

実施の形態１における冷凍装置の冷媒回路である。実施の形態１における圧縮機の周波数制御を示すフローチャートである。実施の形態１における凝縮器用ファンの回転数制御を示すフローチャートである。実施の形態１における圧縮機の周波数と凝縮器用ファンの回転数を同時に変化させる制御を示すフローチャートである。実施の形態１での経過時間と状態を示す相関図である。実施の形態２における圧縮機の周波数と凝縮器用ファンの回転数を同時に変化させる制御を示すフローチャートである。実施の形態３における圧縮機の周波数制御を示すフローチャートである。実施の形態３での経過時間と状態を示す相関図である。

符号の説明

１圧縮機、２凝縮器、３膨張機構、４蒸発器、５高圧センサ、６低圧センサ、７制御装置、８凝縮器用ファン。

Claims

圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器とを順次接続させ、前記圧縮機の吐出圧力に応じて前記凝縮器に送風するファンの回転数を制御する制御装置を有する冷凍装置において、前記制御装置は、圧縮機起動後所定時間は、前記回転数を所定値以上にはさせないことを特徴とする冷凍装置。
前記所定時間は、１５分以下であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。