JP3609576B2 - 圧縮機制御装置及びそれを備えた冷凍装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルに備えられた３台以上の圧縮機を制御する圧縮機制御装置及びそれを備えた冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スーパマーケット等においては複数のショーケースを併設して、各ショーケースの貯蔵室にそれぞれ異なる商品を貯蔵して販売することが行われている。この際、ショーケースには、冷凍装置が設けられて各ショーケースの商品を適性温度に保つことが行われている。
【０００３】
冷凍装置は、冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器等からなり、ショーケースが複数の場合には、蒸発器や膨張弁は各ショーケース毎に配設され、圧縮機や凝縮器は共通装置として別途設けられることがある。
【０００４】
そして、圧縮機により冷媒を高温高圧の気化冷媒とし、当該気化冷媒の熱を凝縮器により外気に放出して液化冷媒とする。このようにして得られた液化冷媒を膨張弁により膨張させて低温冷媒を生成して、蒸発器により当該低温冷媒と外気とを熱交換させることにより、外気を冷却して冷気を発生させ、当該冷気により貯蔵室の商品を冷却して所定の温度範囲になるようしている。
【０００５】
ところで、上記のように複数のショーケースに用いられる冷凍装置では、比較的大きな冷凍能力が必要とされることから、複数台の圧縮機が備えられ、負荷に応じて動作させる圧縮機の台数を増減することにより、圧縮機の容量制御を行なうようにしている。一般的には、大、中、小の３種類の能力制御が可能なことが望ましいので、通常、同一容量の圧縮機を３台備えて、１台駆動で小能力、２台駆動で中能力、３台駆動で大能力となるようにしている。
【０００６】
図７は、かかる冷凍装置における圧縮機制御装置の従来構成を示す図である。この圧縮機制御装置は、同一容量の３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃ（図示せず）をベローズ等を用いた機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３と各圧縮機駆動用の電磁リレーＸＡ〜ＸＣを用いて制御している。上記各電磁リレーＸＡ〜ＸＣはそれぞれ対応する機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３を介して電源ラインに接続されている。なお、電源ラインには、電源スイッチＳＷが接続されている。
【０００７】
上記機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３は、圧縮機Ａ〜Ｃの低圧側（以下、入力側という）の圧力を検出するようになっている。このように、圧縮機Ａ〜Ｃの入力側の圧力（以下、入力圧という）により各圧縮機Ａ〜Ｃの動作を制御するのは以下の理由によっている。
【０００８】
即ち、圧縮機は各貯蔵室の温度により動作を制御されるべきであるが、貯蔵室の温度が高いときは、蒸発器内での冷媒の温度上昇が大きくなるため当該蒸発器の出力側の圧力が高くなる。蒸発器の出力側の圧力が高くなることは、圧縮機の入力圧が高くなることを意味している。従って、圧縮機の入力圧により当該圧縮機の動作を制御すれば貯蔵室の温度制御を行うことが可能になる。
【０００９】
図８は、各圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３のＯＮ／ＯＦＦ設定圧と、入力圧による圧縮機Ａ〜Ｃの動作状態の遷移を示した図である。
【００１０】
ここでは、圧縮機Ａ駆動用の電磁リレーＸＡに接続されている圧力スイッチＭＰＳ１のＯＮ設定圧をＯＮ１、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ１とし、圧縮機Ｂ駆動用の電磁リレーＸＢに接続されている圧力スイッチＭＰＳ２のＯＮ設定圧をＯＮ２、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ２とし、圧縮機Ｃ駆動用の電磁リレーＸＣに接続されている圧力スイッチＭＰＳ３のＯＮ設定圧をＯＮ３、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ３としている。
【００１１】
このような場合、図８に示すように入力圧が徐々に高くなって、ＯＮ３に達すると、圧力スイッチＭＰＳ３がＯＮ動作する。これにより電磁リレーＸＣが励磁されて、圧縮機Ｃのみが動作するようになる。
【００１２】
その後、入力圧が高くなりＯＮ２に達すると、圧力スイッチＭＰＳ２が動作して、電磁リレーＸＢが励磁され、圧縮機Ｂが動作を開始する。この状態では圧縮機ＢとＣが動作していることになる。
【００１３】
さらに入力圧が大きくなり、ＯＮ１に達すると、圧力スイッチＭＰＳ１が動作して、電磁リレーＸＡが励磁され、圧縮機Ａが動作するようになる。従って、この状態では３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃが同時に動作していることになる。
【００１４】
また、３台の圧縮機Ａ〜Ｃが共に動作している状態において入力圧が低下してＯＦＦ１に達すると、圧力スイッチＭＰＳ１がＯＦＦ動作して、電磁リレーＸＡが消磁し、圧縮機Ａが停止する。
【００１５】
さらに入力圧が低下して、ＯＦＦ２に達すると、圧力スイッチＭＰＳ２がＯＦＦ動作して、電磁リレーＸＢが消磁し、圧縮機Ｂが停止する。
【００１６】
そして、入力圧がＯＦＦ３に達すると、圧力スイッチＭＰＳ３がＯＦＦ動作して、電磁リレーＸＣが消磁し、圧縮機Ｃが停止しするので、全ての圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃが停止状態となる。
【００１７】
このように、入力圧に応じて各圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３がＯＮ／ＯＦＦ動作することにより、各圧縮機Ａ〜Ｃの動作と停止が制御されるので、貯蔵室の温度を適正に保つことが可能になる。
【００１８】
以上のように、３個の機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３を用いることにより、３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃが全て停止するモードと、１台の圧縮機Ｃが動作するモードと、２台の圧縮機Ｂ，Ｃが動作するモードと、３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃが全て動作するモードの４モード制御を行うことが可能になる。
【００１９】
ところで、上記で用いた機械式圧力スイッチは、低コストの反面、圧力設定がドライバ等によるアナログ目盛調整のため、設定が難しく、かつ精度が悪いという難点がある。
【００２０】
このため、最近では、設定が簡単で、高精度のデジタル方式の電子式圧力スイッチが望まれるようになってきており、機械式圧力スイッチから電子式圧力スイッチへ移行しつつある。電子式圧力スイッチを使用する場合の構成は図９に示すようになる。即ち、図７に示した各機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３をそれぞれ同一機能の電子式圧力スイッチＥＰＳ１〜ＥＰＳ３に置き換えたもので、圧力設定と圧縮機Ａ〜Ｃの動作は上述した図８と同様となり、３個の電子式圧力スイッチＥＰＳ１〜ＥＰＳ３を用いることにより、上記と同様の４モード制御を行うことが可能になる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子式圧力スイッチは、その制御部にマイクロコンピュータ等を用いるため、機械式に比べてコスト高となる。また、基本的に圧縮機の台数分だけ電子式圧力スイッチが必要になるため、同一容量の圧縮機３台で４モード制御を行う場合には、３個の電子式圧力スイッチが必要となり、かなりのコスト高となる。また、圧力設定の精度は向上するが、個々に圧力設定を行わなければならない点は機械式の場合と同じで、設定操作が煩雑となる。
【００２２】
なお、圧縮器を２台使用する冷凍装置用として上記電子式圧力スイッチを２個一体化したような２出力３モード制御の電子式圧力スイッチもあるが、その分コスト高になるにもかかわらず、これを流用して圧縮機３台で４モード制御を行うためには電子式圧力スイッチが２個必要となり、余り効果的ではない。
【００２３】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、複数の圧力スイッチを用いることなく、３台以上の圧縮機で４モード制御を行うことを可能にして、低コスト化と圧力設定の簡略化を図ることができる圧縮機制御装置及びそれを備えた冷凍装置を提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、冷凍サイクルに備えられた同一容量で並列接続の３台の圧縮機（Ａ，Ｂ，Ｃ）の低圧側共通ラインの冷媒圧を検出し、これを圧力信号として出力する単一の圧力検出手段（１６）と、前記３台の圧縮機を１台（Ｃ）と２台（Ａ，Ｂ）の２つのグループに分け、１台の圧縮機（Ｃ）をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチ（ＳＷ２）と、２台の圧縮機（Ａ，Ｂ）を同時にＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチ（ＳＷ１）と、予め設定された異なる３種のＯＮ設定圧力値（ＯＮ１，ＯＮ２，ＯＮ３）と、該３種のＯＮ設定圧力値にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、前記ＯＮ設定圧力値より全体的に低い値に設定された異なる３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）と、該３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態とが格納されるメモリ（図３のテーブル）と、前記メモリを参照し、前記圧力信号を前記３種のＯＮ設定圧力値（ＯＮ１，ＯＮ２，ＯＮ３）とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が上昇するときは到達したＯＮ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御し、前記圧力信号を前記３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が下降するときは到達したＯＦＦ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段とを備えたことを特徴とする圧縮機制御装置である。
【００２５】
また、本発明は、上記圧縮機制御装置を備えたことを特徴とする冷凍装置である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本願発明の実施形態による冷凍装置の冷媒回路（冷凍サイクル）例を示したもので、当該冷凍装置は複数のショーケースに冷媒を供給する構成となっている。
【００３０】
この冷凍装置は、液化冷媒の供給量を調節する電磁弁１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、供給された液化冷媒を膨張させて低温冷媒を生成する膨張弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、生成された低温冷媒と外気との熱交換を行い冷気を生成する蒸発器１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、これら蒸発器１２ａ〜１２ｃで外気と熱交換した冷媒を気液分離するアキュムレータ１３と、当該アキュムレータ１３からの冷媒を圧縮する同一容量の３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃと、これら圧縮機Ａ〜Ｃにより圧縮されて高温高圧となった冷媒の熱を外気に放熱して液化させる凝縮器１４と、この凝縮器４からの液化冷媒を溜め、液化冷媒を安定して供給するためのレシーバタンク１５と、各圧縮機Ａ〜Ｃの入力側（低圧側）共通ラインの圧力を検出して、各圧縮機Ａ〜Ｃの動作を制御する本実施形態による１つの電子式圧力スイッチＥＰＳ等を有している。
【００３１】
上記電磁弁１０ａ〜１０ｃ、膨張弁１１ａ〜１１ｃ及び蒸発器１２ａ〜１２ｃは各ショーケースに配設され、その他は共通装置として纏められている。なお、上記ショーケースの個数、即ち蒸発器１２ａ〜１２ｃ等の個数は必要に応じ適宜設定されるものである。
【００３２】
図２は、上記電子式圧力スイッチＥＰＳを含む圧縮機制御装置の構成例を示したものである。上記電子式圧力スイッチＥＰＳは、ピエゾ素子等を用いた圧力センサ１６と、８ビットマイクロコンピュータ等により実現可能な制御部１７と、半導体スイッチング素子からなる２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２から構成されている。上記スイッチＳＷ１には補助リレーＸが接続されており、スイッチＳＷ２には、圧縮機Ｃ駆動用の電磁リレーＸＣが接続されている。また、上記補助リレーＸによってＯＮ／ＯＦＦされる接点（常開接点）は２つ設けられており、その一方の接点ＸＳ１には圧縮機Ａ駆動用の電磁リレーＸＡが接続され、他方の接点ＸＳ２には圧縮機Ｂ駆動用の電磁リレーＸＢが接続されている。そして、上記スイッチＳＷ１と補助リレーＸ、スイッチＳＷ２と電磁リレーＸＣ、補助リレー接点ＸＳ１と電磁リレーＸＡ、補助リレー接点ＸＳ２と電磁リレーＸＢのそれぞれの直列回路が、電源スイッチＳＷにより入切される電源ラインに並列に接続されている。上記電磁リレーＸＡ〜ＸＣが動作することにより、対応する圧縮機Ａ〜ＣのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる点は従来と同様である。ここで、スイッチＳＷ１を介する出力を出力１、スイッチＳＷ２を介する出力を出力２とする。
【００３３】
上記制御部１７は、圧力センサ１６からの圧力信号と予め設定された３種の圧力値に基づき、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を後述する４種のモードに制御する。この制御部１７を構成するマイクロコンピュータには通常ＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な不揮発性半導体メモリ）が備えられており、当該メモリに上記圧力設定値が格納されるようになっている。
【００３４】
図３は、当該メモリに格納されている圧力設定値の一例を示したものである。ここでは、貯蔵室の各種用途毎に、ＯＮ設定圧とＯＦＦ設定圧からなる３種の圧力設定値がテーブル形式で予め設定できるようになっており、図では入力圧が設定圧に達したときのスイッチＳＷ１（出力１），ＳＷ２（出力２）のＯＮ／ＯＦＦ状態も併記している。
【００３５】
なお、図３における貯蔵室の用途はユーザが選択して設定することができる。即ち、ユーザは上記テーブルの左端に示した番号（Ｎｏ．）をボタン入力等によって選択設定することにより、当該番号に対応する設定値が読出され、メモリの圧力設定領域に書き込まれる。また、上記テーブルの内容を変更する場合には、上記番号に対応するデータを呼出して修正を加えた後再度格納する。このようにすることにより、１つの圧力スイッチの圧力設定で済む設定の簡略化に加えて、各種用途毎の圧力を簡単に設定できるようになっている。
【００３６】
ところで、複数のショーケースが並設されている場合には、各ショーケースの温度範囲はそれぞれの貯蔵室に貯蔵される商品により異なる。しかし、圧縮機等は共通に用いるため各貯蔵室に対応した温度制御を圧縮機の運転状態により直接制御することはできない。
【００３７】
このような場合に、図１に示した電磁弁１０ａ〜１０ｃが作用する。即ち、各膨張弁１１ａ〜１１ｃに供給される液化冷媒の量を当該電磁弁１０ａ〜１０ｃの開閉により制御することにより、蒸発器１２ａ〜１２ｃに送られる低温冷媒の量を制御している。
【００３８】
従って、圧縮機Ａ〜ＣのＯＮ／ＯＦＦ動作は、全体の蒸発器１２ａ〜１２ｃに対して制御が行われることになる。この意味から、図３に示したテーブルは、各ショーケースを同一温度範囲に設定するものとしたときのデータとなる。
【００３９】
次に、本実施形態の動作について図４、図５、図６を参照しながら説明する。なお、図４は制御部１７をマイクロコンピュータで構成した場合の動作例を示すフローチャート、図５は上述した３種のＯＮ／ＯＦＦ設定圧（設定１＞設定２＞設定３）と入力圧による圧縮機Ａ〜Ｃの動作状態の遷移を示す図、図６は各圧縮機Ａ〜Ｃの出力を１５馬力（ＨＰ）とした場合の容量制御出力と動作モードとの関係を示す図である。
【００４０】
ここでは、上記設定１のＯＮ設定圧をＯＮ１、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ１とし、設定２のＯＮ設定圧をＯＮ２、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ２とし、設定３のＯＮ設定圧をＯＮ３、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ３とする。これらの設定圧ＯＮ１〜ＯＮ３、ＯＦＦ１〜ＯＦＦ３は従来技術で説明した図８のそれと同様なものであるが、従来技術では各圧力スイッチ毎の設定であったのに対し、本実施形態では１つの圧力スイッチに３種の設定１〜３が設定される点が異なる。
【００４１】
さて、具体例として貯蔵室の用途が冷蔵庫用（図３のＮｏ．１）に用いられている場合では、以下のような制御が行われる。
【００４２】
即ち、全ての圧縮機Ａ〜Ｃが停止した状態において、入力圧が徐々に高くなり、圧力センサ１６により検知される入力圧ＰがＯＮ設定圧ＯＮ３に相当する２．４ｋｇｆ／ｃｍ２になると、制御部１７はスイッチＳＷ１（出力１）がＯＮでないことを確認してからスイッチＳＷ２（出力２）をＯＮにする（図４のステップＳ１→Ｓ２のＹ→Ｓ３のＮ→Ｓ４）。これにより、電磁リレーＸＣが動作して圧縮機Ｃが運転を開始し、圧縮機出力は１５馬力となる（図５、図６参照）。
【００４３】
さらに、入力圧Ｐが高くなり、ＯＮ設定圧ＯＮ２に相当する２．７ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、制御部１７はスイッチＳＷ１及びＳＷ２（出力１及び２）が共にＯＮでないことを確認してから、スイッチＳＷ２（出力２）をＯＦＦにするとともにスイッチＳＷ１（出力１）をＯＮにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＹ→Ｓ６のＮ→Ｓ７）。これにより、電磁リレーＸＣが消磁して圧縮機Ｃが停止するとともに、補助リレーＸが励磁して補助リレー接点ＸＳ１，ＸＳ２がＯＮとなる。従って、電磁リレーＸＡ及びＸＢが励磁して圧縮機Ａと圧縮機Ｂが動作し、圧縮機出力は３０馬力に増加する（図５、図６参照）。
【００４４】
そして、入力圧ＰがＯＮ設定圧ＯＮ１に相当する３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、制御部１７はスイッチＳＷ１（出力１）に加えてスイッチＳＷ２（出力２）もＯＮにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＮ→Ｓ８のＹ→Ｓ９）。これにより、電磁リレーＸＣも励磁して圧縮機Ｃも動作し、３台の圧縮機Ａ〜Ｃ全てが動作することになって、圧縮機出力は最大の４５馬力となる（図５、図６参照）。
【００４５】
このようにして、全ての圧縮機Ａ〜Ｃが動作した状態において、入力圧Ｐが低下していき、ＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１に相当する２．０ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、スイッチＳＷ１（出力１）がＯＦＦでないことを確認してから、スイッチＳＷ２（出力２）をＯＦＦにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＮ→Ｓ８のＮ→Ｓ１０のＹ→Ｓ１１のＮ→Ｓ１２）。これにより、電磁リレーＸＣが消磁して圧縮機Ｃが停止し、圧縮機ＡとＢの運転となり、圧縮機出力は３０馬力に減少する（図５、図６参照）。
【００４６】
なお、入力圧ＰがＯＮ設定圧ＯＮ１の３．０ｋｇｆ／ｃｍ２からＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１の２．０ｋｇｆ／ｃｍ２に低下する間に、ＯＮ設定圧ＯＮ２やＯＮ設定圧ＯＮ３を通過するが、上記ステップＳ３では出力１がＯＮか否かを、ステップＳ６では出力１及び２がＯＮか否かをチェックして、ＯＮの場合はそれぞれ次のステップＳ４とＳ７の処理は行わずに、ステップＳ１の圧力検知処理に戻るようにしているので、図５の圧縮機の動作で矢印（下向き）で示すような，ショートサイクル運転防止用のヒステリシス動作をソフトウエアで実現することができる。また、ステップＳ３で出力１のみＯＮか否かをチェックしているのは、前述した入力圧Ｐの上昇時に最上位のＯＮ設定圧ＯＮ１まで達せずに入力圧Ｐが低下した場合に対応するためである。さらに、これにより、上記のように入力圧ＰがＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１の２．０ｋｇｆ／ｃｍ２に低下して圧縮機ＡとＢの２台の運転となった後、次のＯＦＦ設定圧ＯＦＦ２の１．５ｋｇｆ／ｃｍ２まで低下せずに上昇して前述したＯＮ設定圧ＯＮ３に達したとき、圧縮機Ｃの１台の運転になって入力圧Ｐが上昇しているにもかかわらず圧縮機の運転台数が２台から１台に減少するような不具合を防ぐ効果もある。
【００４７】
さて、さらに入力圧Ｐが低下してＯＦＦ設定圧ＯＦＦ２に相当する１．５ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、スイッチＳＷ１及びＳＷ２（出力１及び２）が共にＯＦＦでないことを確認してから、スイッチＳＷ１（出力１）をＯＦＦにして、スイッチＳＷ２（出力２）をＯＮにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＮ→Ｓ８のＮ→Ｓ１０のＮ→Ｓ１３のＹ→Ｓ１４のＮ→Ｓ１５）。これにより、補助リレーＸ及びその接点ＸＳ１，ＸＳ２を介して電磁リレーＸＡとＸＢが消磁して圧縮機ＡとＢの運転が停止し、電磁リレーＸＣが励磁して圧縮機Ｃが運転を開始するようになり、圧縮機出力は１５馬力に減少する（図５、図６参照）。
【００４８】
そして入力圧Ｐが、ＯＦＦ設定圧ＯＦＦ３に相当する１．０ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、スイッチＳＷ１（出力１）のＯＦＦに加えてスイッチＳＷ２（出力２）もＯＦＦにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＮ→Ｓ８のＮ→Ｓ１０のＮ→Ｓ１３のＮ→Ｓ１６）。これにより、電磁リレーＸＣも消磁して圧縮機Ｃも停止し、３台の圧縮機Ａ〜Ｃ全てが停止することになり、圧縮機出力も当然のことながら０となる（図５、図６参照）。
【００４９】
全ての圧縮機Ａ〜Ｃが停止した状態において、入力圧Ｐが徐々に高くなると上述した動作が繰り返されることになり、これにより、貯蔵室（冷蔵庫）の温度を適正（＋３〜＋１０゜Ｃ）に保つことが可能になる。
【００５０】
なお、前述したのと同様に、入力圧ＰがＯＦＦ設定圧ＯＦＦ３の１．０ｋｇｆ／ｃｍ２からＯＮ設定圧ＯＮ３の２．４ｋｇｆ／ｃｍ２に上昇する間に、ＯＦＦ設定圧ＯＦＦ２やＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１を通過するが、上記ステップＳ１１では出力１がＯＦＦか否かを、ステップＳ１４では出力１及び２がＯＦＦか否かをチェックして、ＯＦＦの場合はそれぞれ次のステップＳ１２とＳ１５の処理は行わずに、ステップＳ１の圧力検知処理に戻るようにしているので、図５の圧縮機の動作で矢印（上向き）で示すような，ショートサイクル運転防止用のヒステリシス動作をソフトウエアで実現することができる。また、ステップＳ１１で出力１のみＯＦＦか否かをチェックしているのは、前述した入力圧Ｐの低下時に最下位のＯＦＦ設定圧ＯＦＦ３まで達せずに入力圧Ｐが上昇した場合に対応するためである。さらに、これにより、上述したように入力圧ＰがＯＮ設定圧ＯＮ３の２．４ｋｇｆ／ｃｍ２に上昇して圧縮機Ｃの１台の運転となった後、次のＯＮ設定圧ＯＮ２の２．７ｋｇｆ／ｃｍ２まで上昇せずに低下して前述したＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１に達したとき、圧縮機ＡとＢの２台の運転になって入力圧Ｐが低下しているにもかかわらず圧縮機の運転台数が１台から２台に増加するような不具合を防ぐ効果もある。
【００５１】
ところで、上記実施形態においては、実用的に最も効果的な実施例として、同一容量の３台の圧縮機Ａ〜Ｃを１台と２台の２つのグループに分け、１つの電子式圧力スイッチＥＰＳを用いての４モード制御を可能にして、低コスト化と圧力設定の簡略化を図った場合について説明したが、４台以上の場合や個々の圧縮機の容量が異なる場合でも、それらを容量の異なる２つのグループに分けて上記と同様に制御すれば、１つの電子式圧力スイッチを用いての４モード制御が可能となり、本願の所期の目的は達成できる。
【００５２】
また、上記実施形態では、図４のフローチャートの判断ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１３の順番を動作説明に沿って図のようにしたが、これらの順番は任意に並べ替えても同様な作用効果が得られる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によれば、冷凍サイクルに備えられた同一容量で並列接続の３台の圧縮機（Ａ，Ｂ，Ｃ）の低圧側共通ラインの冷媒圧を検出し、これを圧力信号として出力する単一の圧力検出手段（１６）と、前記３台の圧縮機を１台（Ｃ）と２台（Ａ，Ｂ）の２つのグループに分け、１台の圧縮機（Ｃ）をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチ（ＳＷ２）と、２台の圧縮機（Ａ，Ｂ）を同時にＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチ（ＳＷ１）と、予め設定された異なる３種のＯＮ設定圧力値（ＯＮ１，ＯＮ２，ＯＮ３）と、該３種のＯＮ設定圧力値にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、前記ＯＮ設定圧力値より全体的に低い値に設定された異なる３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）と、該３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態とが格納されるメモリ（図３のテーブル）と、前記メモリを参照し、前記圧力信号を前記３種のＯＮ設定圧力値（ＯＮ１，ＯＮ２，ＯＮ３）とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が上昇するときは到達したＯＮ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御し、前記圧力信号を前記３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が下降するときは到達したＯＦＦ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段とを備えたことにより、単一の圧力検出手段を用いて３台の圧縮機で、冷媒圧の上昇時と下降時とでヒステリシスを持たせた４種の運転モードを実現するため、ショートサイクル運転防止用のヒステリシス動作を実現しながら低コスト化と圧力設定の簡略化を図ることが可能な圧縮機制御装置及びそれを用いた冷凍装置が得られる。
【００５４】
そして、これを同一容量の３台の圧縮機の制御に適用することにより、実用的に最も効果的となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明が適用される冷凍装置の実施形態を示す冷媒回路図。
【図２】本願発明による圧縮機制御装置の実施形態を示す構成図。
【図３】上記図２の制御部内メモリに格納される圧力設定値の一例を示す図。
【図４】上記制御部の制御手順を示すフローチャート。
【図５】上記実施形態のＯＮ／ＯＦＦ設定圧と入力圧による圧縮機Ａ〜Ｃの動作状態の遷移を示す図。
【図６】上記実施形態において、各圧縮機Ａ〜Ｃの出力を１５馬力（ＨＰ）とした場合の容量制御出力と動作モードとの関係を示す図。
【図７】従来技術において、４モード制御を行う構成例を示す図。
【図８】上記従来技術におけるＯＮ／ＯＦＦ設定圧と入力圧による圧縮機Ａ〜Ｃの動作状態の遷移を示す図。
【図９】従来技術において、４モード制御を行う他の構成例を示す図。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ 圧縮機
ＥＰＳ，ＥＰＳ１，ＥＰＳ２，ＥＰＳ３ 電子式圧力スイッチ
ＭＰＳ１，ＭＰＳ２，ＭＰＳ３ 機械式圧力スイッチ
ＳＷ 電源スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ
ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ 電磁リレー
Ｘ 補助リレー
ＸＳ１，ＸＳ２ 補助リレー接点
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電磁弁
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 膨張弁
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 蒸発器
１３ アキュムレータ
１４ 凝縮器
１５ レシーバタンク
１６ 圧力センサ
１７ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクルに備えられた３台以上の圧縮機を制御する圧縮機制御装置及びそれを備えた冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スーパマーケット等においては複数のショーケースを併設して、各ショーケースの貯蔵室にそれぞれ異なる商品を貯蔵して販売することが行われている。この際、ショーケースには、冷凍装置が設けられて各ショーケースの商品を適性温度に保つことが行われている。
【０００３】
冷凍装置は、冷凍サイクルを構成する圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器等からなり、ショーケースが複数の場合には、蒸発器や膨張弁は各ショーケース毎に配設され、圧縮機や凝縮器は共通装置として別途設けられることがある。
【０００４】
そして、圧縮機により冷媒を高温高圧の気化冷媒とし、当該気化冷媒の熱を凝縮器により外気に放出して液化冷媒とする。このようにして得られた液化冷媒を膨張弁により膨張させて低温冷媒を生成して、蒸発器により当該低温冷媒と外気とを熱交換させることにより、外気を冷却して冷気を発生させ、当該冷気により貯蔵室の商品を冷却して所定の温度範囲になるようしている。
【０００５】
ところで、上記のように複数のショーケースに用いられる冷凍装置では、比較的大きな冷凍能力が必要とされることから、複数台の圧縮機が備えられ、負荷に応じて動作させる圧縮機の台数を増減することにより、圧縮機の容量制御を行なうようにしている。一般的には、大、中、小の３種類の能力制御が可能なことが望ましいので、通常、同一容量の圧縮機を３台備えて、１台駆動で小能力、２台駆動で中能力、３台駆動で大能力となるようにしている。
【０００６】
図７は、かかる冷凍装置における圧縮機制御装置の従来構成を示す図である。この圧縮機制御装置は、同一容量の３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃ（図示せず）をベローズ等を用いた機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３と各圧縮機駆動用の電磁リレーＸＡ〜ＸＣを用いて制御している。上記各電磁リレーＸＡ〜ＸＣはそれぞれ対応する機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３を介して電源ラインに接続されている。なお、電源ラインには、電源スイッチＳＷが接続されている。
【０００７】
上記機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３は、圧縮機Ａ〜Ｃの低圧側（以下、入力側という）の圧力を検出するようになっている。このように、圧縮機Ａ〜Ｃの入力側の圧力（以下、入力圧という）により各圧縮機Ａ〜Ｃの動作を制御するのは以下の理由によっている。
【０００８】
即ち、圧縮機は各貯蔵室の温度により動作を制御されるべきであるが、貯蔵室の温度が高いときは、蒸発器内での冷媒の温度上昇が大きくなるため当該蒸発器の出力側の圧力が高くなる。蒸発器の出力側の圧力が高くなることは、圧縮機の入力圧が高くなることを意味している。従って、圧縮機の入力圧により当該圧縮機の動作を制御すれば貯蔵室の温度制御を行うことが可能になる。
【０００９】
図８は、各圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３のＯＮ／ＯＦＦ設定圧と、入力圧による圧縮機Ａ〜Ｃの動作状態の遷移を示した図である。
【００１０】
ここでは、圧縮機Ａ駆動用の電磁リレーＸＡに接続されている圧力スイッチＭＰＳ１のＯＮ設定圧をＯＮ１、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ１とし、圧縮機Ｂ駆動用の電磁リレーＸＢに接続されている圧力スイッチＭＰＳ２のＯＮ設定圧をＯＮ２、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ２とし、圧縮機Ｃ駆動用の電磁リレーＸＣに接続されている圧力スイッチＭＰＳ３のＯＮ設定圧をＯＮ３、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ３としている。
【００１１】
このような場合、図８に示すように入力圧が徐々に高くなって、ＯＮ３に達すると、圧力スイッチＭＰＳ３がＯＮ動作する。これにより電磁リレーＸＣが励磁されて、圧縮機Ｃのみが動作するようになる。
【００１２】
その後、入力圧が高くなりＯＮ２に達すると、圧力スイッチＭＰＳ２が動作して、電磁リレーＸＢが励磁され、圧縮機Ｂが動作を開始する。この状態では圧縮機ＢとＣが動作していることになる。
【００１３】
さらに入力圧が大きくなり、ＯＮ１に達すると、圧力スイッチＭＰＳ１が動作して、電磁リレーＸＡが励磁され、圧縮機Ａが動作するようになる。従って、この状態では３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃが同時に動作していることになる。
【００１４】
また、３台の圧縮機Ａ〜Ｃが共に動作している状態において入力圧が低下してＯＦＦ１に達すると、圧力スイッチＭＰＳ１がＯＦＦ動作して、電磁リレーＸＡが消磁し、圧縮機Ａが停止する。
【００１５】
さらに入力圧が低下して、ＯＦＦ２に達すると、圧力スイッチＭＰＳ２がＯＦＦ動作して、電磁リレーＸＢが消磁し、圧縮機Ｂが停止する。
【００１６】
そして、入力圧がＯＦＦ３に達すると、圧力スイッチＭＰＳ３がＯＦＦ動作して、電磁リレーＸＣが消磁し、圧縮機Ｃが停止しするので、全ての圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃが停止状態となる。
【００１７】
このように、入力圧に応じて各圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３がＯＮ／ＯＦＦ動作することにより、各圧縮機Ａ〜Ｃの動作と停止が制御されるので、貯蔵室の温度を適正に保つことが可能になる。
【００１８】
以上のように、３個の機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３を用いることにより、３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃが全て停止するモードと、１台の圧縮機Ｃが動作するモードと、２台の圧縮機Ｂ，Ｃが動作するモードと、３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃが全て動作するモードの４モード制御を行うことが可能になる。
【００１９】
ところで、上記で用いた機械式圧力スイッチは、低コストの反面、圧力設定がドライバ等によるアナログ目盛調整のため、設定が難しく、かつ精度が悪いという難点がある。
【００２０】
このため、最近では、設定が簡単で、高精度のデジタル方式の電子式圧力スイッチが望まれるようになってきており、機械式圧力スイッチから電子式圧力スイッチへ移行しつつある。電子式圧力スイッチを使用する場合の構成は図９に示すようになる。即ち、図７に示した各機械式圧力スイッチＭＰＳ１〜ＭＰＳ３をそれぞれ同一機能の電子式圧力スイッチＥＰＳ１〜ＥＰＳ３に置き換えたもので、圧力設定と圧縮機Ａ〜Ｃの動作は上述した図８と同様となり、３個の電子式圧力スイッチＥＰＳ１〜ＥＰＳ３を用いることにより、上記と同様の４モード制御を行うことが可能になる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子式圧力スイッチは、その制御部にマイクロコンピュータ等を用いるため、機械式に比べてコスト高となる。また、基本的に圧縮機の台数分だけ電子式圧力スイッチが必要になるため、同一容量の圧縮機３台で４モード制御を行う場合には、３個の電子式圧力スイッチが必要となり、かなりのコスト高となる。また、圧力設定の精度は向上するが、個々に圧力設定を行わなければならない点は機械式の場合と同じで、設定操作が煩雑となる。
【００２２】
なお、圧縮器を２台使用する冷凍装置用として上記電子式圧力スイッチを２個一体化したような２出力３モード制御の電子式圧力スイッチもあるが、その分コスト高になるにもかかわらず、これを流用して圧縮機３台で４モード制御を行うためには電子式圧力スイッチが２個必要となり、余り効果的ではない。
【００２３】
そこで、本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、複数の圧力スイッチを用いることなく、３台以上の圧縮機で４モード制御を行うことを可能にして、低コスト化と圧力設定の簡略化を図ることができる圧縮機制御装置及びそれを備えた冷凍装置を提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、冷凍サイクルに備えられた同一容量で並列接続の３台の圧縮機（Ａ，Ｂ，Ｃ）の低圧側共通ラインの冷媒圧を検出し、これを圧力信号として出力する単一の圧力検出手段（１６）と、前記３台の圧縮機を１台（Ｃ）と２台（Ａ，Ｂ）の２つのグループに分け、１台の圧縮機（Ｃ）をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチ（ＳＷ２）と、２台の圧縮機（Ａ，Ｂ）を同時にＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチ（ＳＷ１）と、予め設定された異なる３種のＯＮ設定圧力値（ＯＮ１，ＯＮ２，ＯＮ３）と、該３種のＯＮ設定圧力値にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、前記ＯＮ設定圧力値より全体的に低い値に設定された異なる３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）と、該３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態とが格納されるメモリ（図３のテーブル）と、前記メモリを参照し、前記圧力信号を前記３種のＯＮ設定圧力値（ＯＮ１，ＯＮ２，ＯＮ３）とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が上昇するときは到達したＯＮ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御し、前記圧力信号を前記３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が下降するときは到達したＯＦＦ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段とを備えたことを特徴とする圧縮機制御装置である。
【００２５】
また、本発明は、上記圧縮機制御装置を備えたことを特徴とする冷凍装置である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本願発明の実施形態による冷凍装置の冷媒回路（冷凍サイクル）例を示したもので、当該冷凍装置は複数のショーケースに冷媒を供給する構成となっている。
【００３０】
この冷凍装置は、液化冷媒の供給量を調節する電磁弁１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、供給された液化冷媒を膨張させて低温冷媒を生成する膨張弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、生成された低温冷媒と外気との熱交換を行い冷気を生成する蒸発器１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、これら蒸発器１２ａ〜１２ｃで外気と熱交換した冷媒を気液分離するアキュムレータ１３と、当該アキュムレータ１３からの冷媒を圧縮する同一容量の３台の圧縮機Ａ，Ｂ，Ｃと、これら圧縮機Ａ〜Ｃにより圧縮されて高温高圧となった冷媒の熱を外気に放熱して液化させる凝縮器１４と、この凝縮器４からの液化冷媒を溜め、液化冷媒を安定して供給するためのレシーバタンク１５と、各圧縮機Ａ〜Ｃの入力側（低圧側）共通ラインの圧力を検出して、各圧縮機Ａ〜Ｃの動作を制御する本実施形態による１つの電子式圧力スイッチＥＰＳ等を有している。
【００３１】
上記電磁弁１０ａ〜１０ｃ、膨張弁１１ａ〜１１ｃ及び蒸発器１２ａ〜１２ｃは各ショーケースに配設され、その他は共通装置として纏められている。なお、上記ショーケースの個数、即ち蒸発器１２ａ〜１２ｃ等の個数は必要に応じ適宜設定されるものである。
【００３２】
図２は、上記電子式圧力スイッチＥＰＳを含む圧縮機制御装置の構成例を示したものである。上記電子式圧力スイッチＥＰＳは、ピエゾ素子等を用いた圧力センサ１６と、８ビットマイクロコンピュータ等により実現可能な制御部１７と、半導体スイッチング素子からなる２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２から構成されている。上記スイッチＳＷ１には補助リレーＸが接続されており、スイッチＳＷ２には、圧縮機Ｃ駆動用の電磁リレーＸＣが接続されている。また、上記補助リレーＸによってＯＮ／ＯＦＦされる接点（常開接点）は２つ設けられており、その一方の接点ＸＳ１には圧縮機Ａ駆動用の電磁リレーＸＡが接続され、他方の接点ＸＳ２には圧縮機Ｂ駆動用の電磁リレーＸＢが接続されている。そして、上記スイッチＳＷ１と補助リレーＸ、スイッチＳＷ２と電磁リレーＸＣ、補助リレー接点ＸＳ１と電磁リレーＸＡ、補助リレー接点ＸＳ２と電磁リレーＸＢのそれぞれの直列回路が、電源スイッチＳＷにより入切される電源ラインに並列に接続されている。上記電磁リレーＸＡ〜ＸＣが動作することにより、対応する圧縮機Ａ〜ＣのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる点は従来と同様である。ここで、スイッチＳＷ１を介する出力を出力１、スイッチＳＷ２を介する出力を出力２とする。
【００３３】
上記制御部１７は、圧力センサ１６からの圧力信号と予め設定された３種の圧力値に基づき、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を後述する４種のモードに制御する。この制御部１７を構成するマイクロコンピュータには通常ＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な不揮発性半導体メモリ）が備えられており、当該メモリに上記圧力設定値が格納されるようになっている。
【００３４】
図３は、当該メモリに格納されている圧力設定値の一例を示したものである。ここでは、貯蔵室の各種用途毎に、ＯＮ設定圧とＯＦＦ設定圧からなる３種の圧力設定値がテーブル形式で予め設定できるようになっており、図では入力圧が設定圧に達したときのスイッチＳＷ１（出力１），ＳＷ２（出力２）のＯＮ／ＯＦＦ状態も併記している。
【００３５】
なお、図３における貯蔵室の用途はユーザが選択して設定することができる。即ち、ユーザは上記テーブルの左端に示した番号（Ｎｏ．）をボタン入力等によって選択設定することにより、当該番号に対応する設定値が読出され、メモリの圧力設定領域に書き込まれる。また、上記テーブルの内容を変更する場合には、上記番号に対応するデータを呼出して修正を加えた後再度格納する。このようにすることにより、１つの圧力スイッチの圧力設定で済む設定の簡略化に加えて、各種用途毎の圧力を簡単に設定できるようになっている。
【００３６】
ところで、複数のショーケースが並設されている場合には、各ショーケースの温度範囲はそれぞれの貯蔵室に貯蔵される商品により異なる。しかし、圧縮機等は共通に用いるため各貯蔵室に対応した温度制御を圧縮機の運転状態により直接制御することはできない。
【００３７】
このような場合に、図１に示した電磁弁１０ａ〜１０ｃが作用する。即ち、各膨張弁１１ａ〜１１ｃに供給される液化冷媒の量を当該電磁弁１０ａ〜１０ｃの開閉により制御することにより、蒸発器１２ａ〜１２ｃに送られる低温冷媒の量を制御している。
【００３８】
従って、圧縮機Ａ〜ＣのＯＮ／ＯＦＦ動作は、全体の蒸発器１２ａ〜１２ｃに対して制御が行われることになる。この意味から、図３に示したテーブルは、各ショーケースを同一温度範囲に設定するものとしたときのデータとなる。
【００３９】
次に、本実施形態の動作について図４、図５、図６を参照しながら説明する。なお、図４は制御部１７をマイクロコンピュータで構成した場合の動作例を示すフローチャート、図５は上述した３種のＯＮ／ＯＦＦ設定圧（設定１＞設定２＞設定３）と入力圧による圧縮機Ａ〜Ｃの動作状態の遷移を示す図、図６は各圧縮機Ａ〜Ｃの出力を１５馬力（ＨＰ）とした場合の容量制御出力と動作モードとの関係を示す図である。
【００４０】
ここでは、上記設定１のＯＮ設定圧をＯＮ１、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ１とし、設定２のＯＮ設定圧をＯＮ２、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ２とし、設定３のＯＮ設定圧をＯＮ３、ＯＦＦ設定圧をＯＦＦ３とする。これらの設定圧ＯＮ１〜ＯＮ３、ＯＦＦ１〜ＯＦＦ３は従来技術で説明した図８のそれと同様なものであるが、従来技術では各圧力スイッチ毎の設定であったのに対し、本実施形態では１つの圧力スイッチに３種の設定１〜３が設定される点が異なる。
【００４１】
さて、具体例として貯蔵室の用途が冷蔵庫用（図３のＮｏ．１）に用いられている場合では、以下のような制御が行われる。
【００４２】
即ち、全ての圧縮機Ａ〜Ｃが停止した状態において、入力圧が徐々に高くなり、圧力センサ１６により検知される入力圧ＰがＯＮ設定圧ＯＮ３に相当する２．４ｋｇｆ／ｃｍ２になると、制御部１７はスイッチＳＷ１（出力１）がＯＮでないことを確認してからスイッチＳＷ２（出力２）をＯＮにする（図４のステップＳ１→Ｓ２のＹ→Ｓ３のＮ→Ｓ４）。これにより、電磁リレーＸＣが動作して圧縮機Ｃが運転を開始し、圧縮機出力は１５馬力となる（図５、図６参照）。
【００４３】
さらに、入力圧Ｐが高くなり、ＯＮ設定圧ＯＮ２に相当する２．７ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、制御部１７はスイッチＳＷ１及びＳＷ２（出力１及び２）が共にＯＮでないことを確認してから、スイッチＳＷ２（出力２）をＯＦＦにするとともにスイッチＳＷ１（出力１）をＯＮにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＹ→Ｓ６のＮ→Ｓ７）。これにより、電磁リレーＸＣが消磁して圧縮機Ｃが停止するとともに、補助リレーＸが励磁して補助リレー接点ＸＳ１，ＸＳ２がＯＮとなる。従って、電磁リレーＸＡ及びＸＢが励磁して圧縮機Ａと圧縮機Ｂが動作し、圧縮機出力は３０馬力に増加する（図５、図６参照）。
【００４４】
そして、入力圧ＰがＯＮ設定圧ＯＮ１に相当する３．０ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、制御部１７はスイッチＳＷ１（出力１）に加えてスイッチＳＷ２（出力２）もＯＮにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＮ→Ｓ８のＹ→Ｓ９）。これにより、電磁リレーＸＣも励磁して圧縮機Ｃも動作し、３台の圧縮機Ａ〜Ｃ全てが動作することになって、圧縮機出力は最大の４５馬力となる（図５、図６参照）。
【００４５】
このようにして、全ての圧縮機Ａ〜Ｃが動作した状態において、入力圧Ｐが低下していき、ＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１に相当する２．０ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、スイッチＳＷ１（出力１）がＯＦＦでないことを確認してから、スイッチＳＷ２（出力２）をＯＦＦにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＮ→Ｓ８のＮ→Ｓ１０のＹ→Ｓ１１のＮ→Ｓ１２）。これにより、電磁リレーＸＣが消磁して圧縮機Ｃが停止し、圧縮機ＡとＢの運転となり、圧縮機出力は３０馬力に減少する（図５、図６参照）。
【００４６】
なお、入力圧ＰがＯＮ設定圧ＯＮ１の３．０ｋｇｆ／ｃｍ２からＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１の２．０ｋｇｆ／ｃｍ２に低下する間に、ＯＮ設定圧ＯＮ２やＯＮ設定圧ＯＮ３を通過するが、上記ステップＳ３では出力１がＯＮか否かを、ステップＳ６では出力１及び２がＯＮか否かをチェックして、ＯＮの場合はそれぞれ次のステップＳ４とＳ７の処理は行わずに、ステップＳ１の圧力検知処理に戻るようにしているので、図５の圧縮機の動作で矢印（下向き）で示すような，ショートサイクル運転防止用のヒステリシス動作をソフトウエアで実現することができる。また、ステップＳ３で出力１のみＯＮか否かをチェックしているのは、前述した入力圧Ｐの上昇時に最上位のＯＮ設定圧ＯＮ１まで達せずに入力圧Ｐが低下した場合に対応するためである。さらに、これにより、上記のように入力圧ＰがＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１の２．０ｋｇｆ／ｃｍ２に低下して圧縮機ＡとＢの２台の運転となった後、次のＯＦＦ設定圧ＯＦＦ２の１．５ｋｇｆ／ｃｍ２まで低下せずに上昇して前述したＯＮ設定圧ＯＮ３に達したとき、圧縮機Ｃの１台の運転になって入力圧Ｐが上昇しているにもかかわらず圧縮機の運転台数が２台から１台に減少するような不具合を防ぐ効果もある。
【００４７】
さて、さらに入力圧Ｐが低下してＯＦＦ設定圧ＯＦＦ２に相当する１．５ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、スイッチＳＷ１及びＳＷ２（出力１及び２）が共にＯＦＦでないことを確認してから、スイッチＳＷ１（出力１）をＯＦＦにして、スイッチＳＷ２（出力２）をＯＮにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＮ→Ｓ８のＮ→Ｓ１０のＮ→Ｓ１３のＹ→Ｓ１４のＮ→Ｓ１５）。これにより、補助リレーＸ及びその接点ＸＳ１，ＸＳ２を介して電磁リレーＸＡとＸＢが消磁して圧縮機ＡとＢの運転が停止し、電磁リレーＸＣが励磁して圧縮機Ｃが運転を開始するようになり、圧縮機出力は１５馬力に減少する（図５、図６参照）。
【００４８】
そして入力圧Ｐが、ＯＦＦ設定圧ＯＦＦ３に相当する１．０ｋｇｆ／ｃｍ２に達すると、スイッチＳＷ１（出力１）のＯＦＦに加えてスイッチＳＷ２（出力２）もＯＦＦにする（ステップＳ１→Ｓ２のＮ→Ｓ５のＮ→Ｓ８のＮ→Ｓ１０のＮ→Ｓ１３のＮ→Ｓ１６）。これにより、電磁リレーＸＣも消磁して圧縮機Ｃも停止し、３台の圧縮機Ａ〜Ｃ全てが停止することになり、圧縮機出力も当然のことながら０となる（図５、図６参照）。
【００４９】
全ての圧縮機Ａ〜Ｃが停止した状態において、入力圧Ｐが徐々に高くなると上述した動作が繰り返されることになり、これにより、貯蔵室（冷蔵庫）の温度を適正（＋３〜＋１０゜Ｃ）に保つことが可能になる。
【００５０】
なお、前述したのと同様に、入力圧ＰがＯＦＦ設定圧ＯＦＦ３の１．０ｋｇｆ／ｃｍ２からＯＮ設定圧ＯＮ３の２．４ｋｇｆ／ｃｍ２に上昇する間に、ＯＦＦ設定圧ＯＦＦ２やＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１を通過するが、上記ステップＳ１１では出力１がＯＦＦか否かを、ステップＳ１４では出力１及び２がＯＦＦか否かをチェックして、ＯＦＦの場合はそれぞれ次のステップＳ１２とＳ１５の処理は行わずに、ステップＳ１の圧力検知処理に戻るようにしているので、図５の圧縮機の動作で矢印（上向き）で示すような，ショートサイクル運転防止用のヒステリシス動作をソフトウエアで実現することができる。また、ステップＳ１１で出力１のみＯＦＦか否かをチェックしているのは、前述した入力圧Ｐの低下時に最下位のＯＦＦ設定圧ＯＦＦ３まで達せずに入力圧Ｐが上昇した場合に対応するためである。さらに、これにより、上述したように入力圧ＰがＯＮ設定圧ＯＮ３の２．４ｋｇｆ／ｃｍ２に上昇して圧縮機Ｃの１台の運転となった後、次のＯＮ設定圧ＯＮ２の２．７ｋｇｆ／ｃｍ２まで上昇せずに低下して前述したＯＦＦ設定圧ＯＦＦ１に達したとき、圧縮機ＡとＢの２台の運転になって入力圧Ｐが低下しているにもかかわらず圧縮機の運転台数が１台から２台に増加するような不具合を防ぐ効果もある。
【００５１】
ところで、上記実施形態においては、実用的に最も効果的な実施例として、同一容量の３台の圧縮機Ａ〜Ｃを１台と２台の２つのグループに分け、１つの電子式圧力スイッチＥＰＳを用いての４モード制御を可能にして、低コスト化と圧力設定の簡略化を図った場合について説明したが、４台以上の場合や個々の圧縮機の容量が異なる場合でも、それらを容量の異なる２つのグループに分けて上記と同様に制御すれば、１つの電子式圧力スイッチを用いての４モード制御が可能となり、本願の所期の目的は達成できる。
【００５２】
また、上記実施形態では、図４のフローチャートの判断ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１３の順番を動作説明に沿って図のようにしたが、これらの順番は任意に並べ替えても同様な作用効果が得られる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によれば、冷凍サイクルに備えられた同一容量で並列接続の３台の圧縮機（Ａ，Ｂ，Ｃ）の低圧側共通ラインの冷媒圧を検出し、これを圧力信号として出力する単一の圧力検出手段（１６）と、前記３台の圧縮機を１台（Ｃ）と２台（Ａ，Ｂ）の２つのグループに分け、１台の圧縮機（Ｃ）をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチ（ＳＷ２）と、２台の圧縮機（Ａ，Ｂ）を同時にＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチ（ＳＷ１）と、予め設定された異なる３種のＯＮ設定圧力値（ＯＮ１，ＯＮ２，ＯＮ３）と、該３種のＯＮ設定圧力値にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、前記ＯＮ設定圧力値より全体的に低い値に設定された異なる３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）と、該３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態とが格納されるメモリ（図３のテーブル）と、前記メモリを参照し、前記圧力信号を前記３種のＯＮ設定圧力値（ＯＮ１，ＯＮ２，ＯＮ３）とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が上昇するときは到達したＯＮ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御し、前記圧力信号を前記３種のＯＦＦ設定圧力値（ＯＦＦ１，ＯＦＦ２，ＯＦＦ３）とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が下降するときは到達したＯＦＦ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）のＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段とを備えたことにより、単一の圧力検出手段を用いて３台の圧縮機で、冷媒圧の上昇時と下降時とでヒステリシスを持たせた４種の運転モードを実現するため、ショートサイクル運転防止用のヒステリシス動作を実現しながら低コスト化と圧力設定の簡略化を図ることが可能な圧縮機制御装置及びそれを用いた冷凍装置が得られる。
【００５４】
そして、これを同一容量の３台の圧縮機の制御に適用することにより、実用的に最も効果的となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明が適用される冷凍装置の実施形態を示す冷媒回路図。
【図２】本願発明による圧縮機制御装置の実施形態を示す構成図。
【図３】上記図２の制御部内メモリに格納される圧力設定値の一例を示す図。
【図４】上記制御部の制御手順を示すフローチャート。
【図５】上記実施形態のＯＮ／ＯＦＦ設定圧と入力圧による圧縮機Ａ〜Ｃの動作状態の遷移を示す図。
【図６】上記実施形態において、各圧縮機Ａ〜Ｃの出力を１５馬力（ＨＰ）とした場合の容量制御出力と動作モードとの関係を示す図。
【図７】従来技術において、４モード制御を行う構成例を示す図。
【図８】上記従来技術におけるＯＮ／ＯＦＦ設定圧と入力圧による圧縮機Ａ〜Ｃの動作状態の遷移を示す図。
【図９】従来技術において、４モード制御を行う他の構成例を示す図。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ 圧縮機
ＥＰＳ，ＥＰＳ１，ＥＰＳ２，ＥＰＳ３ 電子式圧力スイッチ
ＭＰＳ１，ＭＰＳ２，ＭＰＳ３ 機械式圧力スイッチ
ＳＷ 電源スイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ
ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ 電磁リレー
Ｘ 補助リレー
ＸＳ１，ＸＳ２ 補助リレー接点
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電磁弁
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 膨張弁
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 蒸発器
１３ アキュムレータ
１４ 凝縮器
１５ レシーバタンク
１６ 圧力センサ
１７ 制御部
Claims (2)
- 冷凍サイクルに備えられた同一容量で並列接続の３台の圧縮機の低圧側共通ラインの冷媒圧を検出し、これを圧力信号として出力する単一の圧力検出手段と、
前記３台の圧縮機を１台と２台の２つのグループに分け、１台の圧縮機をＯＮ／ＯＦＦする第１のスイッチと、２台の圧縮機を同時にＯＮ／ＯＦＦする第２のスイッチと、
予め設定された異なる３種のＯＮ設定圧力値と、該３種のＯＮ設定圧力値にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態と、前記ＯＮ設定圧力値より全体的に低い値に設定された異なる３種のＯＦＦ設定圧力値と、該３種のＯＦＦ設定圧力値にそれぞれ対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態とが格納されるメモリと、
前記メモリを参照し、前記圧力信号を前記３種のＯＮ設定圧力値とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が上昇するときは到達したＯＮ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御し、前記圧力信号を前記３種のＯＦＦ設定圧力値とそれぞれ比較するとともに、前記第１および第２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態から判断して前記圧力信号が下降するときは到達したＯＦＦ設定圧力値に対応して予め設定された前記第１および第２のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づき前記第１および第２のスイッチをＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段とを備えたことを特徴とする圧縮機制御装置。 - 請求項１に記載の圧縮機制御装置を備えたことを特徴とする冷凍装置。
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