JP2630128B2 - 冷凍装置の容量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置の運転制御装置
に係り、特にホットガスバイパスにより圧縮機の容量を
制御するようにしたものの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば実開昭４９―４００４
７号公報に開示される如く、圧縮機，凝縮器，減圧弁及
び蒸発器を順次接続してなる冷媒回路を備え、蒸発器で
チラ―回路の冷却液を冷却するようにした冷凍装置にお
いて、冷媒回路の吐出ラインと減圧弁−蒸発器間の液管
とをバイパス接続するホットガスバイパス路を備えると
ともに、該ホットガスバイパス路に蒸発器の冷媒との熱
交換を行う熱交換器を介設することにより、ホットガス
バイパス量の調節の容易化を図り、もって、全閉型圧縮
機等の低容量型圧縮機を使用した場合にも容量制御を円
滑に行おうとするものは公知の技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年ウォ―
タ―チリングユニットは産業用として使用されるにした
がい、その出口水温を高い精度で制御することが求めら
れている。ここで、特に中型ないし大型のユニットで、
複数のアンロ―ドステップを有する圧縮機を搭載したも
のでは、蒸発器出口水温の制御が可能であるが、小型の
全閉型圧縮機を搭載したものでは、アンロ―ドステップ
を増大できないため、出口水温を一定に制御することが
困難であった。

【０００４】かかる場合、圧縮機の容量制御によらずに
冷却液の蒸発器出口水温を調節する手段として、例えば
蒸発器出口に冷却液を加熱するヒ―タを設け、いったん
冷却された冷却液の加熱量を調節することにより、蒸発
器出口水温を一定制御することが考えられる。しかし、
その場合、いったん冷却液を過度に冷却し、さらに、ヒ
―タ電力を使用するので、効率が非常に悪くなる。

【０００５】そこで、上記従来の公報のもののごとく、
圧縮機の容量の代わりにホットガスバイパスで蒸発器の
能力を調節することが考えられるが、上記公報のもので
は、ホットガスバイパス路における蒸発器の冷媒との熱
交換によりバイパスされる冷媒の過熱度等の冷媒状態を
適正に維持することができても、ホットガスバイパス路
を開いた時と閉じた時とでは能力の変化が大きすぎて、
蒸発器出口の水温を一定制御するのは困難であるという
問題があった。一方、バイパス路に電動膨張弁を配置す
るか、あるいはバイパス路との分岐点に三方弁を配置し
て、冷媒のバイパス量をＰＩＤ制御することも考えられ
るが、コントローラが高価になる。

【０００６】また、ホットガスバイパス路に、開閉弁と
キャピラリチュ―ブが直列に接続された複数組を互いに
並列に接続し、要求能力に応じて個別に開くよう制御す
ることも考えられるが、同じ開閉弁が開かれているとき
でも、冷媒回路の圧力条件によってホットガスバイパス
量が大きく変化し、その結果、圧縮機の容量が変化する
ため、制御機能が悪化するという問題があった。そし
て、このような問題は、チリングユニットだけでなく、
例えば年間冷房を行なう空調機等でも同様に生じてい
る。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ホットガスバイパス路に複数のキャ
ピラリチュ―ブと開閉弁の組を並列に配置するととも
に、冷媒回路の圧力に影響する条件の変化に応じて開閉
弁の開閉制御を切換えることにより、圧縮機の容量制御
精度の向上を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明の講じた手段は、図１に示すように、圧
縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機構（３）及び蒸発
器（４）を順次接続してなる冷媒回路（６）を備えた冷
凍装置を前提とする。

【０００９】そして、冷凍装置の運転制御装置として、
上記冷媒回路（６）の吐出管と主減圧機構（３）−蒸発
器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイ
パス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設
され、減圧機構（Ｃｎ）（ｎ＝１，２，…）とこれに直
列接続される開閉弁（Ｒｎ）とからなる複数の組を互い
に並列に接続してなる減圧度調節機構（８）と、利用側
熱交換器となる蒸発器（４）側の要求能力に応じて、上
記減圧度調節機構（８）の各開閉弁（Ｒｎ）を個別に開
き、圧縮機（１）の容量を複数のステップに制御する容
量制御手段（２０）とを設ける。

【００１０】さらに、熱源側熱交換器となる凝縮器
（２）の熱源側熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出
手段（Ｔha）と、該熱媒体温度検出手段（Ｔha）の出力
を受け、熱源側熱媒体の温度が一定温度以下になったと
きには、各ステップにおけるホットガスバイパス量を増
大させるように上記容量制御手段（２０）が開く開閉弁
（Ｒｎ）を切換える切換手段（２１Ａ）とを設ける構成
としたものである。

【００１１】請求項２の発明の講じた手段は、図４に示
すように、上記請求項１の発明と同様の冷凍装置を前提
とし、冷凍装置の運転制御装置として、請求項１の発明
と同様のホットガスバイパス路（７）と、減圧度調節機
構（８）と、容量制御手段（２０）とを設ける。そし
て、高圧側圧力を検出する高圧検出手段（ＨP ）と、該
高圧検出手段（ＨP ）の出力を受け、高圧側圧力が一定
圧力以下になったときには、各ステップにおけるホット
ガスバイパス量を増大させるように上記容量制御手段
（２０）により開かれる開閉弁（Ｒｎ）を切換える切換
手段（２１Ｂ）とを設けたものである。

【００１２】請求項３の発明の講じた手段は、図５に示
すように、圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機構
（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路
（６）を備えた冷凍装置を前提とする。

【００１３】そして、冷凍装置の運転制御装置として、
上記冷媒回路（６）の吐出管と主減圧機構（３）−蒸発
器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイ
パス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設
され、減圧機構（Ｃｎ）（ｎ＝１，２，…）とこれに直
列接続される開閉弁（Ｒｎ）とからなる複数の組を互い
に並列に接続してなる減圧度調節機構（８）と、利用側
熱交換器となる蒸発器（４）側の要求能力に応じ、上記
各減圧度調節機構（８）の開閉弁（Ｒｎ）を個別に開い
て圧縮機（１）の容量を複数のステップに制御する容量
制御手段（２０）とを設ける。

【００１４】さらに、上記ホットガスバイパス路（７）
内で上記減圧度調節機構（８）に対して直列に接続さ
れ、互いに並列に接続される開閉弁（Ｒ０）と減圧機構
（Ｃ０）とからなる減圧度切換機構（９）と、上記冷媒
回路（６）の高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が一定値
以下のときを検出する差圧検出手段（ＨLP) と、該差圧
検出手段（ＨLP）の出力を受け、差圧が一定値よりも低
いときには上記減圧度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）
を開く一方、差圧が一定値以上になると、上記減圧度切
換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）を閉じるよう切換える切
換手段（２１Ｃ）とを設ける構成としたものである。

【００１５】請求項４の発明の講じた手段は、図７に示
すように、上記請求項３の発明と同様の冷凍装置を前提
とし、冷凍装置の運転制御装置として、請求項３の発明
と同様のホットガスバイパス路（７）と、減圧度調節機
構（８）と、容量制御手段（２０）とを設ける。そし
て、上記ホットガスバイパス路（７）内で上記減圧度調
節機構（８）に対して直列に接続され、互いに並列に接
続される開閉弁（Ｒ０）と減圧機構（Ｃ０）とからなる
減圧度切換機構（９）と、上記凝縮器（２）の熱源側熱
媒体の温度を検出する熱媒体温度検出手段（Ｔha）と、
上記蒸発器（４）の冷却対象となる利用側熱媒体の出口
温度の制御目標値を設定する設定手段（２２）と、上記
熱媒体温度検出手段（Ｔha）の出力を受け、常時は上記
減圧度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）を開く一方、熱
源側熱媒体の温度が一定温度以上で、かつ上記設定手段
（２２）で設定される利用側熱媒体の出口温度の制御目
標温度が所定温度以下のときには上記減圧度切換機構
（９）の開閉弁（Ｒ０）を閉じるよう切換える切換手段
（２１Ｄ）とを備えたことを特徴とする冷凍装置の運転
制御装置。

【００１６】請求項５の発明の講じた手段は、図８に示
すように、上記請求項３の発明と同様の冷凍装置を前提
とし、冷凍装置の運転制御装置として、請求項３の発明
と同様のホットガスバイパス路（７）と、減圧度調節機
構（８）と、容量制御手段（２０）とを設ける。そし
て、上記ホットガスバイパス路（７）内で上記減圧度調
節機構（８）に対して直列に接続され、互いに並列に接
続される開閉弁（Ｒ０）と減圧機構（Ｃ０）とからなる
減圧度切換機構（９）と、上記冷媒回路（６）の高圧側
圧力を検出する高圧検出手段（ＨP ）と、該高圧検出手
段（ＨP ）の出力を受け、高圧側圧力が一定値よりも低
いときには上記減圧度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）
を開く一方、高圧側圧力が一定値以上のときには、上記
減圧度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）を閉じるよう切
換える切換手段（２１Ｅ）とを設けたものである。

【００１７】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、通常
条件下よりも凝縮器（２）側の熱媒体温度（例えば冷却
用冷凍装置における外気温度）が低下して、ホットガス
バイパス路（７）のホットガスバイパス量が低減しよう
とするとき、切換手段（２１Ａ）により、ホットガスバ
イパス量が増大するよう各ステップにおいて開かれる開
閉弁（Ｒｎ）が切換えられるので、低外気等に起因する
各ステップにおけるホットガスバイパス量の低減が防止
され、圧縮機（１）の各ステップにおける容量値が通常
条件下における値と同じ適正状態に維持されることにな
る。

【００１８】請求項２の発明では、高圧側圧力が通常条
件下よりも低下すると、切換手段（２１Ｂ）により、容
量制御手段（２０）により開かれる開閉弁（Ｒｎ）がホ
ットガスバイパス量を増大させるように切換えられるの
で、ホットガスバイパス量の低減が防止され、上記請求
項１の発明と同様の作用により、圧縮機（１）の各ステ
ップの容量値が適正状態に維持される。

【００１９】請求項３の発明では、通常条件下では減圧
度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）が開かれており、容
量制御手段（２０）により開閉される減圧度調節機構
（８）の各開閉弁（Ｒｎ）の開閉で定まる減圧度に応
じ、圧縮機（１）の容量がステップ制御される。

【００２０】そして、運転条件の変化により冷媒回路
（６）の高低差圧が増大すると、切換手段（２１Ｃ）に
より、減圧度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）が閉じら
れるので、ホットガスバイパス路（７）全体の減圧度が
増大し、ホットガスバイパス路（７）のバイパス量の増
大が防止され、圧縮機（１）の各ステップにおける容量
値が適正状態に維持されることになる。

【００２１】請求項４の発明では、上記請求項３の発明
と同様に、通常条件下では容量制御手段（２０）による
減圧度調節機構（８）の減圧度制御により、圧縮機
（１）の容量が制御される一方、凝縮器（２）の熱源側
熱媒体温度が高くかつ蒸発器（４）の利用側熱媒体温度
の制御目標温度が低い高低差圧が大きくなるような条件
下では、切換手段（２１Ｄ）により、減圧度切換機構
（９）の開閉弁（Ｒ０）が閉じられるので、ホットガス
バイパス路（７）全体の減圧度が増大し、上記請求項３
の発明と同様の作用により、圧縮機（１）の各ステップ
における容量値が適正状態に維持される。

【００２２】請求項５の発明では、通常条件下では減圧
度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）が開かれており、圧
縮機（１）の容量が容量制御手段（２０）による減圧度
調節機構（８）の各開閉弁（Ｒｎ）の開閉に応じて所定
のステップ値に制御される一方、高圧側圧力が一定圧力
以上に増大すると、切換手段（２１Ｅ）により、減圧度
切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）が閉じられるので、ホ
ットガスバイパス路（７）全体の減圧度が増大し、上記
請求項３又は４の発明と同様の作用により、圧縮機
（１）の各ステップにおける容量値が適正状態に維持さ
れる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
き説明する。

【００２４】まず、請求項１の発明に対応する実施例１
について説明する。図１は、実施例１に係る液体冷却装
置の冷媒配管系統を示し、該液体冷却装置は、工作機械
等を冷却するためのチリングユニット（Ｂ）と、該チリ
ングユニット（Ｂ）の循環液を冷却するための冷凍装置
（Ａ）とからなる。上記冷凍装置（Ａ）は、全閉型の圧
縮機（１）と、該圧縮機（１）から吐出された冷媒を凝
縮，液化するための凝縮器（２）と、該凝縮器（２）で
液化された冷媒を減圧する減圧機構としてのメインキャ
ピラリチュ―ブ（３）と、該メインキャピラリチュ―ブ
（３）で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）とを
冷媒配管（５）で順次接続してなる冷媒回路（６）を備
えている。さらに、上記冷媒回路（６）の吐出ラインと
キャピラリチュ―ブ（３）−蒸発器（４）間の液管との
間をバイパス接続するホットガスバイパス路（７）が設
けられており、このホットガスバイパス路（７）には、
ホットガスバイパス量を調節するための減圧度調節機構
（８）が設けられている。該減圧度調節機構（８）は、
直列接続された開閉弁（Ｒｎ）（ｎ＝１〜３）と減圧機
構としてのキャピラリチュ―ブ（Ｃｎ）（ｎ＝１〜３）
との複数組を備えている。そして、各キャピラリチュ―
ブ（Ｃ１）〜（Ｃ３）の管径は順に細くなるよう、つま
り第１キャピラリチュ―ブ（Ｃ１）から第３キャピラリ
チュ―ブ（Ｃ３）まで順に減圧度を大きくしていくよう
に設定されている。すなわち、該減圧度調節機構（８）
の第１〜第３開閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）を個別に開くこ
とにより、各々減圧度の異なる第１〜第３キャピラリチ
ュ―ブ（Ｃ１）〜（Ｃ３）によるホットガスバイパス量
の調節を行なうようになされている。

【００２５】ここで、上記蒸発器（４）の利用媒体流通
部には、チリングユニット（Ｂ）のチラ―回路（１０）
を循環する冷却液が流通するようになされており、冷媒
回路（６）において凝縮器（２）で付与された冷熱を蒸
発器（４）での熱交換により冷却液に付与し、冷却液を
冷却するようになされている。

【００２６】上記チラ―回路（１０）の蒸発器（４）出
口には冷却水の蒸発器（４）出口の水温Ｔwoを検出する
出口水温センサ（Ｔhw）が配設されており、この出口水
温センサ（Ｔhw）の信号は冷凍装置（Ａ）の運転を制御
するコントロ―ラ（２０）に入力可能になされている。
さらに、上記コントローラ（２０）には、冷却水の出口
温度Ｔwoの制御目標値Ｔwsを設定する設定回路（２２）
が内蔵されており、コントローラ（２０）により、この
設定回路（２２）で設定された制御目標温度Ｔwsと上記
出口水温センサ（Ｔhw）で検出された出口水温Ｔwoとを
比較し、その差温に相当する要求能力に応じ、上記ホッ
トガスバイパス路（７）の減圧度調節機構（８）の各開
閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）の開閉を制御することにより、
圧縮機（１）の容量を後述のような複数のステップに制
御するようになされており、上記コントロ―ラ（２０）
は各請求項の発明にいう容量制御手段としての機能を有
するものである。

【００２７】次に、上記凝縮器（２）の空気吸込口側に
は、凝縮器（２）側の熱媒体である外気の温度を検出す
る熱媒体温度検出手段としての外気温度センサ（Ｔha）
が配置されており、該外気温度センサ（Ｔha）の信号は
上記コントローラ（２０）に内蔵される切換手段として
の切換回路（２１Ａ）に入力可能になされている。

【００２８】ここで、上記コントローラ（２０）及び切
換回路（２１Ａ）による減圧度調節機構（８）の各開閉
弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）の開閉制御について、下記表１及
び表２に基づき説明する。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】上記表１は、通常条件下の制御の場合を示
し、表２は外気温度が一定温度（例えば１３℃程度の温
度）以下の時いわゆる低外気時の制御を示す。すなわ
ち、通常条件下では、第３開閉弁（Ｒ３）を開くことに
より圧縮機（１）の容量を８０％に、第２開閉弁（Ｒ
２）を開くことにより圧縮機（１）の容量を６０％に、
第１開閉弁（Ｒ１）を開くことにより圧縮機（１）の容
量を４０％にし、すべての開閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）を
閉じることによる１００％と合わせて、圧縮機（１）の
容量を４ステップに制御するようになされている。

【００３２】一方、低外気条件下では、第２及び第３開
閉弁（Ｒ２），（Ｒ３）を開くことにより圧縮機（１）
の容量を８０％に、第１及び第３開閉弁（Ｒ１），（Ｒ
３）を開くことにより圧縮機（１）の容量を６０％に、
第１及び第２開閉弁（Ｒ１），（Ｒ２）を開くことによ
り圧縮機（１）の容量を４０％にするように、上記通常
条件下における開閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）の開閉制御と
は異ならせるようにしている。すなわち、低外気時に
は、開く開閉弁数を増大することでホットガスバイパス
量の低減を補償し、圧縮機（１）の容量制御を通常条件
下におけると同じ容量の４ステップに制御するようにし
ている。

【００３３】したがって、上記実施例１では、冷凍装置
（Ａ）において、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器
（２）で凝縮，液化された後メインキャピラリチュ―ブ
（３）で減圧され、蒸発器（４）で蒸発した圧縮機
（１）に戻るように循環することにより、室外空気との
熱交換で得た冷熱を凝縮器（２）でチリングユニット
（Ｂ）の冷却液に付与する。そして、容量制御手段たる
コントローラ（２０）により、蒸発器（４）の出口水温
センサ（Ｔhw）で検出される冷却液の出口水温Ｔwoとそ
の設定温度Ｔwsとを比較し、出口水温Ｔwoが設定温度Ｔ
wsよりも高いほど圧縮機（１）の容量を大きくし、設定
温度Ｔwsに近付くと圧縮機（１）の容量を小さくするよ
うに、減圧度調節機構（８）の各開閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ
３）を個別に開いて、圧縮機（１）の容量を１００％，
８０％，６０％，４０％の４ステップに制御し、出口水
温Ｔwoを微細に制御する（図２参照）。

【００３４】そのとき、外気温度センサ（Ｔha）により
検出される外気温度が一定温度以下のときには、高圧側
圧力が低下するので、ホットガスバイパス路（７）から
のホットガスバイパス量が低減し、通常条件下と同じ開
閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）の開閉制御を行なうと、現実の
圧縮機（１）の容量は１００％容量に対して、８０％，
６０％，４０％よりもそれぞれ高い値となって、各ステ
ップ間の容量差が適正値よりも大きくずれることになる
（例えば、図３参照）。

【００３５】それに対し、上記実施例１では、低外気時
には、各ステップにおける減圧度調節機構（２１Ａ）の
開閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）の開作動数を増大させてホッ
トガスバイパス量を増大するようにしているので、各ス
テップにおけるホットガスバイパス量の低減が補償さ
れ、上記図２に示すような通常制御時における各ステッ
プの容量値と略等しい圧縮機（１）の容量値が確保され
ることになる。すなわち、安価な全閉型圧縮機を使用し
ながら、出口水温Ｔwoの制御精度の向上を図ることがで
きる。

【００３６】次に、請求項２の発明に対応する実施例２
について説明する。図４は実施例２における冷凍装置
（Ａ）及びチリングユニット（Ｂ）の配管系統を示し、
上記図１に示す実施例１の配管系統と同じ配管系統であ
るが、本実施例では、外気温度センサ（Ｔha）の代わり
に、高圧側圧力を検出する高圧検出手段としての高圧セ
ンサ（ＨP ）が吐出管に配設されている。

【００３７】そして、本実施例では、減圧度調節機構
（８）の各開閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）について、通常条
件下では上記実施例１の表１に示す開閉制御が行われ、
高圧側圧力が一定圧力（例えば１３kg／cm² ）程度の圧
力値）以下に低下すると、コントローラ（８）中の切換
回路（２１Ｂ）により、上記実施例１の表２と同じ開閉
制御に切換えるようになされている。

【００３８】したがって、この実施例２でも、高圧側圧
力の低下によるホットガスバイパス量の低減を、減圧度
調節機構（８）の開閉弁（Ｒ１）〜（Ｒ３）の開作動数
を増大するよう切換えることにより補償して、圧縮機
（１）の各ステップにおける容量値を適正に維持するこ
とができる。すなわち、上記実施例１と同様の効果を得
ることができる。

【００３９】次に、請求項３の発明に対応する実施例３
について説明する。図５は実施例３における冷凍装置
（Ａ）及びチリングユニット（Ｂ）の配管系統を示し、
上記実施例１の図１に示す配管系統と同じ構成に加え
て、本実施例では、ホットガスバイパス路（７）におい
て、上記減圧度調節機構（８）と直列に減圧度切換機構
（９）が設けられている。該減圧度調節機構（９）は、
管径の小さいつまり減圧度の大きい切換用キャピラリチ
ュ―ブ（Ｃ０）と切換用開閉弁（Ｒ０）とを並列に配置
してなる。すなわち、切換用開閉弁（Ｒ０）を開閉する
ことにより、減圧度調節機構（８）による圧縮機（１）
のステップ制御パターンを２つのモードに切換えるよう
になされている。

【００４０】さらに、外気温度センサ（Ｔha）の代わり
に、高低差圧値が一定値（例えば１０kg／cm² 程度の
値）以下になると作動する差圧スイッチ（ＨLP）が設け
られている。そして、コントローラ（８）中の切換回路
（２１Ｃ）により、差圧スイッチ（ＨLP）が作動しない
ときには、減圧度切換機構（９）の切換用開閉弁（Ｃ
０）を閉じる一方、差圧スイッチ（ＨLP）が作動したと
きには、切換用開閉弁（Ｃ０）を開くよう開閉を切換え
るようにしている。すなわち、本実施例では、切換回路
（２１Ｃ）により請求項３の発明にいう切換手段が構成
されている。

【００４１】したがって、上記実施例３では、切換回路
（２１Ｃ）により、差圧スイッチ（ＨLP）により検出さ
れる高低差圧が小さいときには減圧度切換機構（９）の
切換用開閉弁（Ｒ０）を開く一方、運転条件の変化で高
低差圧が増大して、一定値（上記実施例では１０kg／cm
² ）以上になると、切換用開閉弁（Ｒ０）を閉じるよう
制御され、この制御によって、ホットガスバイパス路
（７）全体の減圧度が増大し、ホットガスバイパス量が
低減する。

【００４２】すなわち、ホットガスバイパス路（７）全
体の減圧度が一定の場合、高低差圧が小さい状態では、
上記実施例１における図２に示すように、圧縮機（１）
の容量が１００％，８０％，６０，４０％の４ステップ
に容量制御されるが、高低差圧が増大すると、ホットガ
スバイパス路（７）からのホットガスバイパス量が増大
するため、図６に示すように、圧縮機（１）の容量値が
例えば１００％，５０％，２０％，１０％のような適正
状態からずれた値となり、最大容量値と他のステップの
容量値との差が大きくなりすぎて、その結果、出口水温
Ｔwoの制御精度が悪化する。

【００４３】それに対し、上述のように、高低差圧が増
大したときには切換用開閉弁（Ｒ０）を閉じるよう制御
することにより、圧縮機（１）の各ステップにおける実
際の容量がほぼ図２のような適正値となり、出口水温Ｔ
woの制御精度の悪化を防止することができる。

【００４４】次に、請求項４の発明に対応する実施例４
について説明する。本実施例における冷凍装置（Ａ）及
びチリングユニット（Ｂ）は、図７に示すように、上記
実施例３と同じ回路構成を有しているが、本実施例で
は、差圧スイッチ（ＨLP）の代わりに外気温度センサ
（Ｔha）が凝縮器（２）の空気吸込口に取付けられてお
り、その信号がコントローラ（２０）に入力可能に接続
されている。そして、コントローラ（２０）内の切換回
路（２１Ｄ）により、上記外気温度センサ（Ｔha）で検
出される外気温度が一定温度（例えば２３℃）よりも低
いときには、減圧度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）を
開く一方、上記設定回路（２２）で設定される出口水温
の制御目標温度Ｔwsが一定値（例えば１５℃程度の値）
以下のときに、外気温度が一定温度以上になると、切換
用開閉弁（Ｒ０）を閉じてホットガスバイパス路（７）
全体の減圧度を増大させ、ホットガスバイパス量を低減
するように制御される。すなわち、切換回路（２１Ｄ）
は、請求項４の発明にいう切換手段として機能する。

【００４５】ここで、外気温度が高くかつ蒸発器（４）
の出口水温が低い、つまり高圧側圧力が高く低圧側圧力
が低い高低差圧が大きくなるような条件下では、上記実
施例３で説明したように、ホットガスバイパス量の増大
により圧縮機（１）の各ステップにおける容量値が適正
値よりも小さくなって、出口水温Ｔwoの制御精度が悪化
する虞れが生じる（上記図６参照）が、上記実施例４で
は、切換回路（２１Ｄ）により、減圧度切換機構（９）
の開閉弁（Ｒ１）が閉じられ、ホットガスバイパス量が
減少する。したがって、圧縮機（１）の各ステップにお
ける容量値がほぼ図２のような適正状態に維持され、出
口水温Ｔwoの制御精度の悪化が防止されることになる。

【００４６】次に、請求項５の発明に対応する実施例５
について説明する。図８に示すように、本実施例の冷凍
装置（Ａ）及びチリングユニット（Ｂ）の配管構成は、
上記実施例３における図５に示すと同様であるが、差圧
スイッチ（ＨLP）の代りに、高圧圧力センサ（ＨP ）が
設けられており、その信号はコントローラ（２０）内の
切換回路（２１Ｅ）に入力可能になされている。そし
て、高圧側圧力が一定圧力（例えば１３kg／cm² 程度の
圧力値）以下のときには、減圧度切換機構（９）の切換
用開閉弁（Ｒ０）を開く一方、高圧側圧力が一定圧力を
越えると、切換用開閉弁（Ｒ０）を閉じて、ホットガス
バイパス路（７）全体の減圧度を増大させ、ホットガス
バイパス量を低減するようになされている。上記切換回
路（２１Ｅ）は、請求項５の発明にいう切換手段として
機能するものである。

【００４７】すなわち、本実施例においても、高圧側圧
力の増大時、減圧度切換機構（９）の切換用開閉弁（Ｒ
０）を閉じることで、ホットガスバイパス量を低減させ
るようにしているので、上記実施例３又は４と同様に、
圧縮機（１）の各ステップにおける容量値を適正状態に
維持することができ、出口水温Ｔwoの制御精度の悪化を
防止することができる。

【００４８】なお、上記各実施例では、冷凍装置（Ａ）
をチリングユニット（Ｂ）の冷却水を冷却するためのも
のとしたが、本発明は斯かる実施例に限定されるもので
はなく、室内の冷房を行う空気調和装置等にも適用する
ことができる。

【００４９】また、上記各実施例では、減圧度調節機構
（８）の各キャピラリチュ―ブ（Ｃ１）〜（Ｃ３）の減
圧度は各々異なる値としたが、必ずしも各キャピラリチ
ュ―ブ（Ｃ１）〜（３）の値が異なる必要はなく、まっ
たく同一の値であってもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、冷凍装置の運転制御装置として、吐出管と冷媒
回路の減圧機構−蒸発器間の液管とをホットガスバイパ
ス路でバイパス接続し、ホットガスバイパス路に、減圧
機構とこれに直列接続される開閉弁とからなる複数の組
を互いに並列に接続してなる減圧度調節機構を設け、蒸
発器側の要求能力に応じ、減圧度調節機構の各開閉弁の
開閉を制御するとともに、凝縮器の熱源側熱媒体の温度
が一定温度以下に下降すると、ホットガスバイパス量が
増大する方向に開閉弁の開閉を切換えるようにしたの
で、ホットガスバイパス量の減少による圧縮機の各ステ
ップの容量値の適正状態からのずれを防止することがで
き、よって、全閉型圧縮機の使用により低コストを維持
しかつ成績係数の悪化を招くことなく、蒸発器の冷却対
象となる利用側媒体の出口温度の制御精度を良好に維持
することができる。

【００５１】請求項２の発明によれば、冷凍装置の運転
制御装置として、吐出管と冷媒回路の減圧機構−蒸発器
間の液管とをホットガスバイパス路でバイパス接続し、
ホットガスバイパス路に、減圧機構とこれに直列接続さ
れる開閉弁とからなる複数の組を互いに並列に接続して
なる減圧度調節機構を設け、蒸発器側の要求能力に応
じ、減圧度調節機構の各開閉弁の開閉を制御するととも
に、高圧側圧力が一定圧力以下に下降すると、ホットガ
スバイパス量が増大する方向に開閉弁の開閉を切換える
ようにしたので、ホットガスバイパス量の減少による圧
縮機の各ステップの容量値の適正状態からのずれを防止
することができ、よって、上記請求項１の発明と同様の
効果を得ることができる。

【００５２】請求項３の発明によれば、冷凍装置の運転
制御装置として、吐出管と冷媒回路の減圧機構−蒸発器
間の液管とをホットガスバイパス路でバイパス接続し、
ホットガスバイパス路に、減圧機構とこれに直列接続さ
れる開閉弁とからなる複数の組を互いに並列に接続して
なる減圧度調節機構を設け、蒸発器側の要求能力に応
じ、減圧度調節機構の各開閉弁の開閉を制御するととも
に、ホットガスバイパス路に、開閉弁と減圧機構とを並
列に接続してなる減圧度切換機構を上記減圧度調節機構
に対して直列に介設し、通常条件下では減圧度切換機構
の開閉弁を開く一方、高低差圧が一定以上になると減圧
度切換機構の開閉弁を閉じるようにしたので、ホットガ
スバイパス量の増大による圧縮機の各ステップの容量値
の適正状態からのずれを防止することができ、よって、
全閉型圧縮機の使用により低コストを維持しかつ成績係
数の悪化を招くことなく、蒸発器の冷却対象となる利用
側媒体の出口温度の制御精度を良好に維持することがで
きる。

【００５３】請求項４の発明によれば、冷凍装置の運転
制御装置として、吐出管と冷媒回路の減圧機構−蒸発器
間の液管とをホットガスバイパス路でバイパス接続し、
ホットガスバイパス路に、減圧機構とこれに直列接続さ
れる開閉弁とからなる複数の組を互いに並列に接続して
なる減圧度調節機構を設け、蒸発器側の要求能力に応
じ、減圧度調節機構の各開閉弁の開閉を制御するととも
に、ホットガスバイパス路に、開閉弁と減圧機構とを並
列に接続してなる減圧度切換機構を上記減圧度調節機構
に対して直列に介設し、通常条件下では減圧度切換機構
の開閉弁を開く一方、凝縮器の熱源側熱媒体温度が一定
温度以上に上昇し、かつ蒸発器の利用側熱媒体の制御目
標温度が一定値以下となる高低差圧の増大条件下では、
減圧度切換機構の開閉弁を閉じるようにしたので、ホッ
トガスバイパス量の増大による圧縮機の各ステップの容
量値の適正状態からのずれを防止することができ、よっ
て、上記請求項３の発明と同様の効果を得ることができ
る。

【００５４】請求項５の発明によれば、冷凍装置の運転
制御装置として、吐出管と冷媒回路の減圧機構−蒸発器
間の液管とをホットガスバイパス路でバイパス接続し、
ホットガスバイパス路に、減圧機構とこれに直列接続さ
れる開閉弁との複数組を互いに並列に接続してなる減圧
度調節機構を設け、蒸発器側の要求能力に応じ、減圧度
調節機構の各開閉弁の開閉を制御するとともに、ホット
ガスバイパス路に、開閉弁と減圧機構とを並列に接続し
てなる減圧度切換機構を上記減圧度調節機構に対して直
列に介設し、通常条件下では減圧度切換機構の開閉弁を
開く一方、高圧側圧力が一定圧力以上に上昇すると、減
圧度切換機構の開閉弁を閉じるようにしたので、ホット
ガスバイパス量の増大による圧縮機の各ステップの容量
値の適正状態からのずれを防止することができ、よっ
て、上記請求項３の発明と同様の効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る冷凍装置及びチリングユニット
の配管系統及び信号経路を示す図である。

【図２】実施例１の通常条件下における圧縮機の各ステ
ップの容量値を示す図である。

【図３】開閉弁の開閉固定時の低外気所条件下における
圧縮機のステップの容量値変化を示す図である。

【図４】実施例２に係る冷凍装置及びチリングユニット
の配管系統及び信号経路を示す図である。

【図５】実施例３に係る冷凍装置及びチリングユニット
の配管系統及び信号経路を示す図である。

【図６】開閉弁の開閉固定時の高低差圧増大条件下にお
ける圧縮機の各ステップにの容量値変化を示す図であ
る。

【図７】実施例４に係る冷凍装置及びチリングユニット
の配管系統及び信号経路を示す図である。

【図８】実施例５に係る冷凍装置及びチリングユニット
の配管系統及び信号経路を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 主減圧機構（主キャピラリチュ―ブ） ４ 蒸発器 ６ 冷媒回路 ７ ホットガスバイパス路 ８ 容量調節機構 ９ 容量切換機構 ２０ コントローラ（容量制御手段） ２１ 切換回路（切換手段） ２２ 設定回路（設定手段） ＨP 高圧圧力センサ（高圧検出手段） ＨLP 差圧スイッチ（差圧検出手段） Ｔha 外気温度センサ（熱媒体温度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−5353（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭63−54983（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機
   構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路
   （６）を備えた冷凍装置において、 上記冷媒回路（６）の吐出管と主減圧機構（３）−蒸発
   器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイ
   パス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設
   され、減圧機構（Ｃｎ）（ｎ＝１，２，…）とこれに直
   列接続される開閉弁（Ｒｎ）とからなる複数の組を互い
   に並列に接続してなる減圧度調節機構（８）と、利用側
   熱交換器となる蒸発器（４）側の要求能力に応じて、上
   記減圧度調節機構（８）の各開閉弁（Ｒｎ）を個別に開
   き、圧縮機（１）の容量を複数のステップに制御する容
   量制御手段（２０）とを備えるとともに、 熱源側熱交換器となる凝縮器（２）の熱源側熱媒体の温
   度を検出する熱媒体温度検出手段（Ｔha）と、該熱媒体
   温度検出手段（Ｔha）の出力を受け、熱源側熱媒体の温
   度が一定温度以下になったときには、各ステップにおけ
   るホットガスバイパス量を増大させるように上記容量制
   御手段（２０）により開かれる開閉弁（Ｒｎ）を切換え
   る切換手段（２１Ａ）とを備えたことを特徴とする冷凍
   装置の運転制御装置。
2. 【請求項２】 圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機
   構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路
   （６）を備えた冷凍装置において、 上記冷媒回路（６）の吐出管と主減圧機構（３）−蒸発
   器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイ
   パス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設
   され、減圧機構（Ｃｎ）（ｎ＝１，２，…）とこれに直
   列接続される開閉弁（Ｒｎ）とからなる複数の組を互い
   に並列に接続してなる減圧度調節機構（８）と、利用側
   熱交換器となる蒸発器（４）側の要求能力に応じ、上記
   減圧度調節機構（８）の各開閉弁（Ｒｎ）を個別に開い
   て圧縮機（１）の容量を複数のステップに制御する容量
   制御手段（２０）とを備えるとともに、 高圧側圧力を検出する高圧検出手段（ＨP ）と、該高圧
   検出手段（ＨP）の出力を受け、高圧側圧力が一定圧力
   以下になったときには、各ステップにおけるホットガス
   バイパス量を増大させるように上記容量制御手段（２
   ０）により開かれる開閉弁（Ｒｎ）を切換える切換手段
   （２１Ｂ）とを備えたことを特徴とする冷凍装置の運転
   制御装置。
3. 【請求項３】 圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機
   構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路
   （６）を備えた冷凍装置において、 上記冷媒回路（６）の吐出管と主減圧機構（３）−蒸発
   器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイ
   パス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設
   され、減圧機構（Ｃｎ）（ｎ＝１，２，…）とこれに直
   列接続される開閉弁（Ｒｎ）とからなる複数の組を互い
   に並列に接続してなる減圧度調節機構（８）と、利用側
   熱交換器となる蒸発器（４）側の要求能力に応じ、上記
   各減圧度調節機構（８）の開閉弁（Ｒｎ）を個別に開い
   て圧縮機（１）の容量を複数のステップに制御する容量
   制御手段（２０）とを備えるとともに、 上記ホットガスバイパス路（７）内で上記減圧度調節機
   構（８）に対して直列に接続され、互いに並列に接続さ
   れる開閉弁（Ｒ０）と減圧機構（Ｃ０）とからなる減圧
   度切換機構（９）と、上記冷媒回路（６）の高圧側圧力
   と低圧側圧力との差圧が一定値以下のときを検出する差
   圧検出手段（ＨLP) と、該差圧検出手段（ＨLP）の出力
   を受け、差圧が一定値よりも低いときには上記減圧度切
   換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）を開く一方、差圧が一定
   値以上になると、上記減圧度切換機構（９）の開閉弁
   （Ｒ０）を閉じるよう切換える切換手段（２１Ｃ）とを
   備えたことを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
4. 【請求項４】 圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機
   構（３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路
   （６）を備えた冷凍装置において、 上記冷媒回路（６）の吐出管と主減圧機構（３）−蒸発
   器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイ
   パス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設
   され、減圧機構（Ｃｎ）（ｎ＝１，２，…）とこれに直
   列接続される開閉弁（Ｒｎ）とからなる複数の組を互い
   に並列に接続してなる減圧度調節機構（８）と、利用側
   熱交換器となる蒸発器（４）側の要求能力に応じ、上記
   各減圧度調節機構（８）の開閉弁（Ｒｎ）を個別に開い
   て圧縮機（１）の容量を複数のステップに制御する容量
   制御手段（２０）とを備えるとともに、 上記ホットガスバイパス路（７）内で上記減圧度調節機
   構（８）に対して直列に接続され、互いに並列に接続さ
   れる開閉弁（Ｒ０）と減圧機構（Ｃ０）とからなる減圧
   度切換機構（９）と、上記凝縮器（２）の熱源側熱媒体
   の温度を検出する熱媒体温度検出手段（Ｔha）と、上記
   蒸発器（４）の冷却対象となる利用側熱媒体の出口温度
   の制御目標値を設定する設定手段（２２）と、上記熱媒
   体温度検出手段（Ｔha）の出力を受け、常時は上記減圧
   度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）を開く一方、熱源側
   熱媒体の温度が一定温度以上で、かつ上記設定手段（２
   ２）で設定される利用側熱媒体の出口温度の制御目標温
   度が所定温度以下のときには上記減圧度切換機構（９）
   の開閉弁（Ｒ０）を閉じるよう切換える切換手段（２１
   Ｄ）とを備えたことを特徴とする冷凍装置の運転制御装
   置。
5. 【請求項５】圧縮機（１）、凝縮器（２）、主減圧機構
   （３）及び蒸発器（４）を順次接続してなる冷媒回路
   （６）を備えた冷凍装置において、 上記冷媒回路（６）の吐出管と主減圧機構（３）−蒸発
   器（４）間の液管とをバイパス接続するホットガスバイ
   パス路（７）と、該ホットガスバイパス路（７）に介設
   され、減圧機構（Ｃｎ）（ｎ＝１，２，…）とこれに直
   列接続される開閉弁（Ｒｎ）とからなる複数の組を互い
   に並列に接続してなる減圧度調節機構（８）と、利用側
   熱交換器となる蒸発器（４）側の要求能力に応じ、上記
   各減圧度調節機構（８）の開閉弁（Ｒｎ）を個別に開い
   て圧縮機（１）の容量を複数のステップに制御する容量
   制御手段（２０）とを備えるとともに、 上記ホットガスバイパス路（７）内で上記減圧度調節機
   構（８）に対して直列に接続され、互いに並列に接続さ
   れる開閉弁（Ｒ０）と減圧機構（Ｃ０）とからなる減圧
   度切換機構（９）と、上記冷媒回路（６）の高圧側圧力
   を検出する高圧検出手段（ＨP ）と、該高圧検出手段
   （ＨP ）の出力を受け、高圧側圧力が一定値よりも低い
   ときには上記減圧度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）を
   開く一方、高圧側圧力が一定値以上のときには、上記減
   圧度切換機構（９）の開閉弁（Ｒ０）を閉じるよう切換
   える切換手段（２１Ｅ）とを備えたことを特徴とする冷
   凍装置の運転制御装置。