JP2012052713A - 容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧側圧力の異常上昇があっても、即、冷凍装置を停止させるのではなく、可及的に冷凍装置の停止を防止する。
【解決手段】スクリュー圧縮機を備え、該スクリュー圧縮機の冷媒吸入側である低圧側圧力を検知する低圧側圧力センサと、冷媒吐出側である高圧側圧力を検知する高圧側圧力センサとを備え、運転モードとして、フルロード運転と、該フルロード運転に対して冷凍能力を低下させたアンロード運転と、停止とを選択可能な容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法であって、前記高圧側圧力センサの検知する高圧側圧力値ＰＨが規定値Ｐ１を越えて第１所定時間ｔ１継続すれば、第２所定時間ｔ２強制的にアンロード運転をさせるよう制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法に関する。

容量制御式のスクリュー圧縮機を用いた冷凍装置であって、例えば、冷媒用の凝縮器が複数台のファンモータを使用した空冷式の場合に、一部のファンモータに何らかの不具合が生じて回転数の不足や停止に至れば、冷媒用凝縮器による冷却が不十分になる。この
場合、スクリュー圧縮機の冷媒吐出側圧力（高圧側圧力）が過度に大きくなる。また、凝縮器の目詰まり等によっても冷却が不十分となり、同様に、スクリュー圧縮機の高圧側圧力が過度に大きくなる。こうした場合に、高圧側圧力値が所定値以上になれば、従来では、冷凍装置異常として、冷凍装置を停止するしか方法がなかった。異常の場合に冷凍装置を停止させる例として下記特許文献１がある。

特開平８−２４０３４７号公報

しかし、異常があったからといって、常に、即、冷凍装置を停止したのでは、復旧までに時間を要すれば、冷凍庫を有する冷凍装置のユーザー側は、冷凍庫に保存している中身物、例えば、魚やアイスクリーム等の生物商品が損傷して被害を受ける。
依って解決しようとする課題は、高圧側圧力の異常上昇があっても、即、冷凍装置を停止させるのではなく、可及的に冷凍装置の停止を防止する。即ち、異常時にまず強制的にアンロード運転をさせ、それでも止むを得ない状態であることを確認した後にのみ冷凍装置を停止させることのできる容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法を提供する。

上記目的に鑑みて、第１の発明では、スクリュー圧縮機を備え、該スクリュー圧縮機の冷媒吸入側である低圧側圧力を検知する低圧側圧力センサと、冷媒吐出側である高圧側圧力を検知する高圧側圧力センサとを備え、運転モードとして、フルロード運転と、該フルロード運転に対して冷凍能力を低下させたアンロード運転と、停止とを選択可能な容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法であって、
前記高圧側圧力センサの検知する高圧側圧力値が規定値を越えて第１所定時間継続すれば、第２所定時間強制的にアンロード運転をさせるよう制御することを特徴とする容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法を提供する。

第２の発明では、スクリュー圧縮機を備え、該スクリュー圧縮機の冷媒吸入側である低圧側圧力を検知する低圧側圧力センサと、冷媒吐出側である高圧側圧力を検知する高圧側圧力センサとを備え、運転モードとして、フルロード運転と、該フルロード運転に対して冷凍能力を低下させたアンロード運転と、停止とを選択可能な容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法であって、
前記高圧側圧力センサの検知する高圧側圧力値を第１規定圧力値と比較し、該高圧側圧力値の方が大きい状態が第１所定時間継続した場合に強制的にアンロード運転にし、
該アンロード運転を第２所定時間強制継続させた後、この継続後時点での高圧側圧力値を前記第１規定圧力値と比較し、該高圧側圧力値が依然として該第１規定圧力値よりも大きい場合は、更に前記継続後時点での高圧側圧力値が第２規定圧力値よりも大きいか否かを判定し、
該高圧側圧力値が第２規定圧力値よりも大きい場合は冷凍装置を停止させ、それ以外はアンロード運転を継続させ、
前記継続後時点での高圧側圧力値が前記第１規定圧力値以下に下がっている場合はフルロード運転にする
ことを特徴とする容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法。

第３の発明では、第１又は第２の発明の前記冷凍装置の冷媒用凝縮器が、複数個のファンモータを使用した空冷式であるよう構成する。

第１の発明では、高圧側圧力値が所定時間継続すれば、強制的にアンロード運転をさせるよう容量制御するので、この間に高圧側圧力値が低下改善する可能性を残しており、必ずしも冷凍装置を停止させる必要性がない。

第２の発明では、第１の発明と同様に、アンロード運転を第２所定時間強制継続させた後、更に高圧側圧力が上昇するか下がるかを判定して、夫々に応じて冷凍装置を停止させたり、フルロード運転に戻すので、停止は止むを得ない場合に限られる。

第３の発明では、ファンモータを使用した空冷式の凝縮器を使用しているため、これらのファンモータの故障が生じる可能性があり、その場合に冷媒の冷却不足によって圧縮機の高圧側圧力値が上昇する事態を招くため、第１又は第２の本発明の意義が高くなる。

冷凍装置の冷媒とオイルの回路を示す図である。 図１の冷凍装置の制御装置の概略図である。 図１の冷凍装置に対する本発明に係る部分の運転制御用プログラムのフロー図である。

以下、本発明を添付図面を用いて更に詳細に説明する。図１は、スクリュー圧縮機の一例としての二段スクリュー圧縮機１０を１台のみを有した冷凍装置であり、この圧縮機１０は、低圧部１０ａ、中間圧部１０ｂ、高圧部１０ｃを備えている。この低圧部１ａに吸込管１２を介して吸入される冷媒ガスは該圧縮機１０で圧縮されて高圧部１０ｃから吐出される。圧縮機１０内で圧縮用気密を保つために使用されるオイルの混入した冷媒ガスが吐出され、吐出管１４を経てオイルセパレータ１６に流入し、ここで冷媒ガス中のオイルが除去された後、管１８を経て冷媒ガスが凝縮器２０に流入する。凝縮器２０で凝縮、液化した冷媒液は、管２２を経て一旦レシーバタンク２４に流入した後に再度前記凝縮器２０を通過させる。この実施形態例では、前記凝縮器２０は空冷式であり、３個の例えばＤＣモータによる冷却ファンＦ１，Ｆ２，Ｆ３を使用している。ファンの個数は２個でも、また、４個以上でもよい。

以後、この冷媒液は主回路２６に流入する。この主回路２６は、フィルタドライヤ２８、モイスチャインジケータ３０、管３２、過冷却器３４と連なり、管３６、膨張弁３７を経て冷凍庫、即ちエバボレータ３８に連通し、このエバポレータ３８を出ると前記吸入管１２に連なる。

一方、前記オイルセパレータ１６で分離されたオイルは、管４２を介してオイルクーラ４０に流入し、ここで冷却された後、オイルフィルタ４４、管４６を通って圧縮機１０に戻される。

また、管４６には、管４８を介してアンロード用電磁弁（三方電磁弁）５０が接続されており、この管４８は、アンロード用電磁弁５０を介して管５２と接続されており、該管５２の他端は圧縮機１０の中間圧部１０ｂに接続されている。更に、この管５２と前記管４８とは、アンロード用電磁弁５０を介して管５４と接続されており、該管５４の他端は圧縮機１０の低圧部１０ａに接続されている。

このアンロード用電磁弁５０に通電（又は非通電）して、管５２と管５４のみを連通させ、管４８からの流れだけを停止させた状態では、図示を省略したアンロード機構の作動ピストン弁に加わる圧力が低圧となって該作動ピストン弁がばねに付勢されて所定の位置から移動し、これによって圧縮された冷媒ガスの一部が吸入側に戻るようになる。このことによって容量（能力）が、例えば５０％に低下したアンロード運転となる。また、逆にアンロード用電磁弁５０が非通電（又は通電）となって、オイルが管５４へ流入する弁が閉じられて管４８と管５２のみを連通させた状態では、アンロード機構の作動ピストン弁に加わる圧力は、管４６を流れるオイル圧に近くて高圧であり、前記作動ピストン弁をばね付勢に抗して押圧して所定位置に保持し、これによって容量１００％のフルロード運転となる。

更に、圧縮機１０の低圧部１０ａには低圧側圧力センサＳ１を設けており、この圧力センサＳ１の出力は図２に示すようにコンピュータからなる制御装置６０に入力される。また、高圧部１０ｃには高圧側圧力センサＳ２を設けており、この出力も制御装置６０に入力される。

図３のフロー図を参照しつつ、本発明に係る運転制御方法を説明する。本願では、低圧側圧力センサＳ１の検知圧力値に応じて、フルロード運転とアンロード運転との公知の切り替えを行う一般の容量制御の説明は省略する。
ステップ７２では、高圧側圧力センサＳ２の検知した圧力値ＰＨが、第１規定圧力値Ｐ１を越えているか否かと、その越えている継続時間ｔが第１所定時間ｔ１に達したか否かを判定する。その結果、圧力値ＰＨが第１規定圧力値Ｐ１を越え、その継続時間ｔが第１所定時間ｔ１に達していれば、ステップ７４に進む。そうでなければ元に戻り、ステップ７２の判定を繰り返し継続する。

上記第１規定圧力値Ｐ１としては、例えば２．３５ＭＰａ、第１所定時間ｔ１としては、例えば８０秒である。
ステップ７４では、それまでがフルロード運転であるので、ステップ７４に移った時点で強制的にアンロード運転に切り替える。本願ではそれまでがアンロード運転ということは想定していない。何故ならば、アンロード運転中に、強制的にアンロード運転に切り替える、ということは何も制御しないことと同じだからである。仮に、アンロード運転中にステップ７２の判定がイエスＹとなる事態が生じた場合は、従来からの他の適宜な制御方法による。例えば、警報を出したり、即、停止させる等の処置がとられる。

アンロード運転に切り替える方法は、図１の回路図を参照した説明において述べたように、アンロード用電磁弁５０への通電・非通電の切り替えで行う。即ち、フルロード運転制御中において、強制的にこの切り替えを行ってアンロード運転にさせるのである。

ステップ７６では、ステップ７４によってアンロード運転となった状態が、第２所定時間ｔ２以上継続しているか否かを判定する。その状態が未だ第２所定時間ｔ２以内であれば、第２所定時間ｔ２になるまでアンロード運転を継続させる。この第２所定時間ｔ２は、例えば３分である。
その継続時間ｔが第２所定時間ｔ２に達すればステップ７８に移り、現時点で検知された圧力値ＰＨが前記第１規定圧力値Ｐ１以下に下がったか否かを判定する。これが否Ｎの場合はステップ８０に移り、この圧力値ＰＨが第２規定圧力値Ｐ２（例えば、２．４３ＭＰａ）を越えているか否かを判定する。これが否Ｎの場合、即ち、圧力値ＰＨが第１規定圧力値Ｐ１と第２規定圧力値Ｐ２の間にある場合であり、再度ステップ７６に戻り、それ以降のステップ処理を繰り返す。

ステップ８０において、イエスＹの場合ではステップ８２に移り、冷凍装置を緊急停止させる。その後、この異常事態を人為的に復旧させて、ステップ８４においてその復旧終了指示を制御装置６０が受信すれば、通常運転に戻って最初のステップ７２に戻る。
前記ステップ７８において、イエスＹの場合、即ち、圧力値ＰＨが第１規定圧力値Ｐ１以下に下がっているので、前記ステップ７４で強制的にアンロード運転にさせる直前の運転、即ち、フルロード運転に戻す。
ステップ８８によって停止指令を受信するまで、ステップ７２以降の処理を繰り返す。

以上説明した圧力値ＰＨの異常は凝縮器２０の不具合によって生じ得る。即ち、ステップ７２の事態は、冷却ファンＦ１，Ｆ２，Ｆ３の１個又は２個の不具合による冷媒の冷却不足によって生じ得て、その後のステップ７４，７８，８６を経由する場合がある。また、ステップ７８からステップ８０，８２を経由する場合もある。特に、冷却ファンＦ１，Ｆ２，Ｆ３の３個（全て）が故障して回転しなくなれば、ステップ８０，８２を経由する。また、本発明では、凝縮器２０の冷却は必ずしも空冷でない場合にも適用でき、ステップ７２がイエスＹとなる事態は、凝縮器２０の目詰まりによる冷却不足によっても生じ得る。

本発明は、スーパーや一般のお店の、魚等のための冷凍庫の冷却コイルを蒸発器（熱負荷体）として組み込む容量制御式スクリュー冷凍装置に利用できる。

１０ スクリュー圧縮機
１０ａ 低圧部
１０ｂ 中間圧部
１０ｃ 高圧部
２０ 凝縮器
３８ 蒸発器（冷凍庫）
４８ オイル用の管
５０ アンロード用電磁弁
５２ オイル用の管
５４ オイル用の管
Ｓ１ 低圧側圧力センサ
Ｓ２ 高圧側圧力センサ

Claims (3)

1. スクリュー圧縮機を備え、該スクリュー圧縮機の冷媒吸入側である低圧側圧力を検知する低圧側圧力センサと、冷媒吐出側である高圧側圧力を検知する高圧側圧力センサとを備え、運転モードとして、フルロード運転と、該フルロード運転に対して冷凍能力を低下させたアンロード運転と、停止とを選択可能な容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法であって、
   前記高圧側圧力センサの検知する高圧側圧力値が規定値を越えて第１所定時間継続すれば、第２所定時間強制的にアンロード運転をさせるよう制御することを特徴とする容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法。
2. スクリュー圧縮機を備え、該スクリュー圧縮機の冷媒吸入側である低圧側圧力を検知する低圧側圧力センサと、冷媒吐出側である高圧側圧力を検知する高圧側圧力センサとを備え、運転モードとして、フルロード運転と、該フルロード運転に対して冷凍能力を低下させたアンロード運転と、停止とを選択可能な容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法であって、
   前記高圧側圧力センサの検知する高圧側圧力値を第１規定圧力値と比較し、該高圧側圧力値の方が大きい状態が第１所定時間継続した場合に強制的にアンロード運転にし、
   該アンロード運転を第２所定時間強制継続させた後、この継続後時点での高圧側圧力値を前記第１規定圧力値と比較し、該高圧側圧力値が依然として該第１規定圧力値よりも大きい場合は、更に前記継続後時点での高圧側圧力値が第２規定圧力値よりも大きいか否かを判定し、
   該高圧側圧力値が第２規定圧力値よりも大きい場合は冷凍装置を停止させ、それ以外はアンロード運転を継続させ、
   前記継続後時点での高圧側圧力値が前記第１規定圧力値以下に下がっている場合はフルロード運転にする
   ことを特徴とする容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法。
3. 前記冷凍装置の冷媒用凝縮器が、複数個のファンモータを使用した空冷式である請求項１又は２記載の容量制御式スクリュー冷凍装置の運転制御方法。

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