JP2614702B2 - 2ステージ型冷凍装置の制御装置および制御方法 - Google Patents

2ステージ型冷凍装置の制御装置および制御方法

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JP2614702B2 JP6308572A JP30857294A JP2614702B2 JP 2614702 B2 JP2614702 B2 JP 2614702B2 JP 6308572 A JP6308572 A JP 6308572A JP 30857294 A JP30857294 A JP 30857294A JP 2614702 B2 JP2614702 B2 JP 2614702B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はエコノマイザを用いた
2ステージ型の冷凍装置の制御装置および制御方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】エコノマイザは、一般に、空調装置等の
冷凍装置における容量を増加するために用いられる。吐
出圧を季節毎に変化させたり、飽和凝縮温度をさらに低
下させることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような利
用の形態では、エコノマイザの作用による利点は少な
い。エコノマイザを備えた2ステージコンプレッサシス
テムにおいては、高圧段側へ供給される高圧段側吸い込
みガスにエコノマイザガスが混合するような注入作用
が、各ステージ間で一般的に発生する。しかしながら、
負荷要求が変化すると、高圧段側あるいは低圧段側の一
方のみが利用され、エコノマイザガスを高圧側の吸い込
み系統へ供給することによる効果が失われてしまう。
【0004】本発明の目的は、2ステージ型システムの
効率を最大に得ることにある。
【0005】本発明の他の目的は、運転および制御の柔
軟性を確保することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、冷凍装置の
効率を高めるように、検出手段により検出されたパラメ
ータに応じて、エコノマイザガスを、低圧段側の駆動手
段、高圧段側の駆動手段あるいは高圧段側のコンプレッ
サへ、選択的に供給するように構成した。
【0007】エコノマイザを用いた2段圧縮方式つまり
2ステージコンプレッサシステムは、装置の効率を最大
限に得るように運転される。この装置は、運転条件に応
じて、何通りかの形で運転することができる。第1に
は、高圧段のモータの冷却および単段の高温適用部のた
めにエコノマイザ作用を果たす。第2には、エコノマイ
ザガスが高圧段の吸い込み側に供給され、モータを冷却
するために冷媒液が注入される。第3には、供給された
エコノマイザガスがモータの冷却および単段の低温適用
部のために低圧段を経由していく。高温適用部として
は、空調装置や食料品店の食品用クーラー等があり、低
温適用部としては、食料品店の冷凍食品用冷凍ケース等
がある。
【0008】
【作用】基本的に、2ステージシステムにおけるエコノ
マイザの作用は、容量の増加、効率の向上、モータの冷
却、さらに必要な場合には、吐出温度制御を達成するよ
うに制御される。全体の制御はマイクロプロセッサによ
って実現される。このマイクロプロセッサには、冷凍シ
ステムの圧力および温度の情報が入力され、エコノマイ
ザ作用、モータの冷却、さらに必要な場合には吐出温度
制御を達成するように、コンプレッサおよび冷凍システ
ム各部の流れを制御する。
【0009】
【実施例】図1および図2は、エコノマイザを備えた冷
凍装置における2ステージコンプレッサシステムの一実
施例を示す概略図である。
【0010】図において、100は、マイクロプロセッ
サ10によって制御される冷凍装置全体を示している。
この冷凍装置100は、低圧段つまり補助的なスクリュ
ーコンプレッサ12と、高圧段のスクリューコンプレッ
サ14,16とを備えており、各コンプレッサ12,1
4,16はそれぞれ駆動用のモータ13,15,17を
有している。高圧段のコンプレッサ14,16の吐出側
が接続されているラインには、オイルセパレータ18、
凝縮器20、受液器22、濾過乾燥器24が順次介装さ
れている。濾過乾燥器24を出た冷媒は、1つあるいは
複数のエバポレータ26とサブクーラー28の少なくと
も一方に供給される。上記エバポレータ26は、空調装
置や食品用クーラーのような高温の冷凍負荷を有してい
る。エコノマイザとしてのサブクーラ28からのエコノ
マイザガスは、吸い込み側のヘッダを介してコンプレッ
サ14,16に供給され、他方、冷媒液はエバポレータ
30およびコンプレッサ群の少なくとも一方に供給され
る。上記エバポレータ30は、低温の冷凍負荷を有して
いる。
【0011】マイクロプロセッサ10には、温度センサ
T1〜T3が検出した温度情報および圧力センサP1〜
P4が検出した圧力情報が入力される。これらの圧力お
よび温度の情報に対応して、マイクロプロセッサ10
は、モータ13,15,17ひいてはコンプレッサ1
2,14,16を制御している。さらに、マイクロプロ
セッサ10は、各弁V1〜V18を適宜に制御して、検
出した条件に適した流路を構成し、冷凍装置100の運
転を制御している。弁V1〜V18は、電磁弁からな
り、ON,OFF制御もしくはパルスのデューティ比制
御がなされるようになっている。複数の弁が流路に直列
に配置されている場合に、冷媒が流れる条件の間は、一
つの弁のみが調節され、他の弁は開いた状態となる。
【0012】エバポレータ30は、ライン40を介して
コンプレッサ12の吸い込みポートに接続されている。
このコンプレッサ12は、ライン42に冷媒を吐出し、
その吐出温度が温度センサT1によって検出される。コ
ンプレッサ14,16の少なくとも一方が駆動されてい
るにも拘わらず、コンプレッサ12が停止すると、弁V
3は、閉じられ、内部の逆止弁がコンプレッサ12を通
る逆流を阻止する。ライン42は、コンプレッサ14,
16の吸い込みポートに接続されている。コンプレッサ
14は、ライン44を介してライン46へ冷媒を吐出し
ており、その吐出温度は、温度センサT2によって検出
される。同様に、コンプレッサ16は、ライン45を介
してライン46へ冷媒を吐出しており、その吐出温度
は、温度センサT3によって検出される。コンプレッサ
14,16が停止し、かつコンプレッサ12が駆動され
ているときには、弁V17および弁V18は、閉じら
れ、かつコンプレッサ14,16はライン43によって
バイパスされた状態となる。上記ライン43は、電磁弁
V10および逆止弁CV2を備えている。
【0013】コンプレッサ12,14,16から吐出さ
れた冷媒の全ては、ライン46へ供給され、かつオイル
セパレータ18へ供給される。このオイルセパレータ1
8において、冷媒ガスの中からオイルが分離除去され、
かつ各コンプレッサへ送り戻される。オイルが分離され
た冷媒は、オイルセパレータ18からライン47を介し
て凝縮器20へと供給される。このライン47における
冷媒ガスの圧力は、圧力センサP2によって検出され
る。上記凝縮器20において、高温高圧の冷媒ガスが凝
縮される。凝縮した冷媒は、受液器22および濾過乾燥
器24を順次経て、ライン50に至る。
【0014】ライン50の冷媒の流れは、さらに3本の
分岐通路51〜53のいずれかを通過することができ
る。ライン51は、ライン50とライン42との間に延
設されており、電磁弁V5、膨張弁EV1、エバポレー
タ26が順次介装されている。上記膨張弁EV1は、エ
バポレータ26の冷媒の過熱度に感応して制御される。
圧力センサP3は、エバポレータ26の下流側の冷媒圧
力を検出しており、この圧力は、コンプレッサ14,1
6の吸い込み圧力に相当する。
【0015】ライン53は、ライン54,55,56の
分岐点とライン50との間に延設されており、膨張弁E
V2とサブクーラー28とが順次介装されている。上記
膨張弁EV2は、ライン53を介してサブクーラー28
から出る冷媒ガスつまりエコノマイザガスの過熱度に感
応して制御される。
【0016】ライン54は電磁弁V12を具備し、モー
タ13へ冷却用の冷媒流を与えている。このライン54
からのモータ冷却用の冷媒流は、コンプレッサ12で圧
縮されるガスと混合するので、該コンプレッサ12へラ
イン40を介して供給される吸い込み流を補足するもの
となる。
【0017】ライン55は電磁弁V13を具備し、かつ
ライン57とライン58とに分岐する。ライン57は電
磁弁V15を、ライン58は電磁弁V16をそれぞれ具
備しており、モータ15,17へそれぞれ冷却用の冷媒
流を与えている。これらのライン57,58からのモー
タ冷却用の冷媒流は、コンプレッサ14,16で圧縮さ
れるガスと混合するので、各コンプレッサ14,16へ
ライン42および弁V17,弁V18を介してそれぞれ
供給される吸い込み流を補足するものとなる。
【0018】ライン56は、ライン53からの流れをラ
イン51へ接続するものであり、逆止弁CV1と電磁弁
V2とが順次介装されている。従って、ライン56を通
る流れは、ライン51およびライン42を介してコンプ
レッサ14,16の吸い込みポートへ導かれる。
【0019】ライン52は、冷媒液をいくつかのライン
へ供給する。ライン61は、ライン52から流れてくる
冷媒液を、ここから分岐した複数のライン62〜67へ
分配している。ライン62は、ライン61とライン54
とを接続しており、かつ電磁弁V11を具備している。
このライン62は、モータ13冷却用の冷媒をライン5
4へ供給している。ライン63は、電磁弁V6を具備し
ており、温度センサT1で検出されるライン42におけ
る吐出ガス温度を制御するためにコンプレッサ12へ注
入される冷媒液を供給している。同様に、ライン64
は、電磁弁V9を具備しており、温度センサT3で検出
されるライン45における吐出ガス温度を制御するため
にコンプレッサ16へ注入される冷媒液を供給してい
る。またライン65は、電磁弁V1を具備しており、温
度センサT2で検出されるライン44における吐出ガス
温度を制御するためにコンプレッサ14へ注入される冷
媒液を供給している。ライン66は、電磁弁V7を具備
し、かつモータ17冷却用の冷媒液を供給するために、
ライン61とライン58とを接続している。ライン67
は、電磁弁V14を具備し、かつモータ15冷却用の冷
媒液を供給するために、ライン61とライン57とを接
続している。
【0020】ライン52は、ライン58へ冷媒液を供給
している。このライン58は、電磁弁V4を具備し、か
つエバポレータ26へ冷媒液を供給するためにライン5
1に接続されている。またライン52は、ライン40へ
冷媒液を供給している。このライン40は、ライン52
とコンプレッサ12の吸い込みポートとの間に延設され
ており、電磁弁V3、膨張弁EV3、エバポレータ30
および圧力センサP4が順次配設されている。上記膨張
弁EV3は、エバポレータ30を出る冷媒の過熱度に感
応して制御される。上記圧力センサP4は、コンプレッ
サ12の吸い込みポートに至るライン40の冷媒圧力を
検出している。
【0021】上述したように、マイクロプロセッサ10
には、温度センサT1〜T3から各コンプレッサ12,
14,16の吐出温度を示す信号が入力されるととも
に、圧力センサP1〜P4から各コンプレッサ12,1
4,16の吸い込み圧力および凝縮器20へ送られる吐
出圧力を示す信号が入力される。これらの温度および圧
力の検出信号に基づいて、マイクロプロセッサ10は、
各モータ13,15,17ひいては各コンプレッサ1
2,14,16を制御し、かつそれぞれの弁V1〜V1
8を制御する。基本的なコンプレッサの運転は、吸い込
み圧力およびそれによって示される要求容量に応じたも
のとなり、一つあるいは複数のコンプレッサの運転が要
求される。そして、モータの冷却、エコノマイザ作用、
吐出温度の制御、の各命令が順次発せられる。エバポレ
ータ26,30は、通常は、マイクロプロセッサ10に
依存せずに局部的に制御される。
【0022】運転中は、3つのコンプレッサ12,1
4,16の全てが駆動されることもあり、コンプレッサ
14,16が駆動されていて一つのコンプレッサ12が
停止されることもあり、コンプレッサ12が、コンプレ
ッサ14,16のいずれか一方とともに駆動されること
もある。モータ13を冷却するための冷媒液は、弁V1
1によって制御され、モータ15を冷却するための冷媒
液は、弁V14によって制御される。またモータ17を
冷却するための冷媒液は、弁V7によって制御される。
低圧段側のモータ13の冷却と単段の低温適用部とに用
いられるエコノマイザガスは、エコノマイザとしてのサ
ブクーラー28からライン53,54および弁V12を
介して供給される。高圧段側のモータ15,17の冷却
と単段の高温適用部とに用いられるエコノマイザガス
は、エコノマイザつまりサブクーラー28からライン5
3,55および弁V13を介して供給される。そして、
弁V13と同様に、弁V15がモータ15の冷却のため
に、弁V8がモータ17の冷却のためにそれぞれ制御さ
れる。ブースター作用のためのエコノマイザガスは、ラ
イン53,56および該ライン56の弁V2を介して高
圧段側の吸い込みポートに供給される。上記ライン56
はライン42に接続されており、ここを通して上記の高
圧段側コンプレッサ14,16の吸い込みポートへ供給
される。
【0023】以上、この発明の一実施例を説明したが、
本発明は、この実施例に限定されることなく、種々の変
更が可能である。例えば、マイクロプロセッサが、エバ
ポレータ26,30で冷却される部位に関する熱平衡的
入力に基づいてシステムを制御するように構成すること
もできる。また、スクリューコンプレッサに代えて、他
の種々の形式の容積型圧縮機を用いることができる。
【0024】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
に係る2ステージ型冷凍装置の制御装置および制御方法
によれば、エコノマイザガスを運転条件に応じて一層有
効に利用でき、装置の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る冷凍装置の回路構成の上半部を
示す説明図。
【図2】同じく下半部を示す説明図。
【図3】図1と図2との関係を示す説明図。
【符号の説明】
10…マイクロプロセッサ 12…コンプレッサ 14…コンプレッサ 16…コンプレッサ 20…凝縮器 26…エバポレータ 28…サブクーラー(エコノマイザ) 30…エバポレータ T1〜T3…温度センサ P1〜P4…圧力センサ V1〜V18…弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−25388(JP,A) 特開 平3−11268(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低圧段側のコンプレッサ(12)および
    その駆動手段(13)と、高圧段側のコンプレッサ(1
    4,16)およびその駆動手段(15,17)と、凝縮
    手段(20)と、エコノマイザ手段(28)と、エバポ
    レータ手段(26,30)と、を備えてなる2ステージ
    型冷凍装置(100)の制御装置であって、冷凍装置の
    運転条件を示すパラメータを検出する検出手段(T1〜
    T3、P1〜P4)と、冷凍装置の効率を高めるように
    上記検出手段により検出されたパラメータに応じて、エ
    コノマイザガスを、低圧段側の駆動手段、高圧段側の駆
    動手段あるいは高圧段側のコンプレッサへ、選択的に供
    給するとともに、上記エコノマイザ手段を通過した冷媒
    液を、低圧段側の駆動手段、高圧段側の駆動手段、低圧
    段側のコンプレッサあるいは高圧段側のコンプレッサ
    へ、選択的に供給する流路制御手段(V1〜V18)
    と、を備えていることを特徴とする2ステージ型冷凍装
    置の制御装置。
  2. 【請求項2】 上記検出手段は、低圧段側および高圧段
    側のコンプレッサの吐出温度を検出する温度検出手段
    と、低圧段側および高圧段側のコンプレッサの吸い込み
    圧力を検出する圧力検出手段と、を含み、上記吐出温度
    に基づいて上記コンプレッサへの冷媒液の供給がなされ
    ことを特徴とする請求項1記載の2ステージ型冷凍装
    置の制御装置。
  3. 【請求項3】 上記流路制御手段は、エコノマイザガス
    の流路を、低圧段側の駆動手段、高圧段側の駆動手段あ
    るいは高圧段側のコンプレッサへ、選択的に切り換える
    弁手段からなることを特徴とする請求項1記載の2ステ
    ージ型冷凍装置の制御装置。
  4. 【請求項4】 低圧段側の駆動手段および高圧段側の駆
    動手段を制御する制御手段をさらに備えていることを特
    徴とする請求項1記載の2ステージ型冷凍装置の制御装
    置。
  5. 【請求項5】 低圧段側のコンプレッサ(12)および
    その駆動手段(13)と、高圧段側のコンプレッサ(1
    4,16)およびその駆動手段(15,17)と、凝縮
    手段(20)と、エコノマイザ手段(28)と、エバポ
    レータ手段(26,30)と、を備えてなる2ステージ
    型冷凍装置(100)の制御方法であって、冷凍装置の
    運転条件を示すパラメータを検出するとともに、エコノ
    マイザガスを、低圧段側の駆動手段、高圧段側の駆動手
    段あるいは高圧段側のコンプレッサへ、必要に応じて選
    択的に供給し、低圧段側および高圧段側の駆動手段を冷
    却するとともに、高圧段側のコンプレッサの容量を増加
    させ、かつ上記パラメータに基づき、上記エコノマイザ
    手段を通過した冷媒液を、低圧段側の駆動手段、高圧段
    側の駆動手段、低圧段側のコンプレッサあるいは高圧段
    側のコンプレッサへ、選択的に供給し、低圧段側および
    高圧段側の駆動手段を冷却するとともに、低圧段側およ
    び高圧段側のコンプレッサの吐出温度を制御することを
    特徴とする2ステージ型冷凍装置の制御方法。
  6. 【請求項6】 上記パラメータの検出として、低圧段側
    および高圧段側のコンプレッサの吐出温度を検出すると
    ともに、低圧段側および高圧段側のコンプレッサの吸い
    込み圧力を検出し、上記吐出温度に基づいて上記コンプ
    レッサへの冷媒液の供給を制御することを特徴とする請
    求項5記載の2ステージ型冷凍装置の制御方法。
JP6308572A 1993-12-14 1994-12-13 2ステージ型冷凍装置の制御装置および制御方法 Expired - Fee Related JP2614702B2 (ja)

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