JP3668842B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍装置に係わり、特にショーケースを複数台接続し負荷変動の大きな店舗用冷凍装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍機では設定圧力として容量アップ圧力値、容量ダウン圧力値を定め、吸入圧力が容量アップ圧力値以上である場合は、圧縮機の運転台数あるいは運転周波数を増加して運転容量を上げ、容量ダウン圧力値以下である場合は、運転台数、運転周波数を減少すること、さらに設定圧力値は、店舗内の温度や屋外の温度等を検出して自動的に変化するようにすることが知られ、例えば特開平８−２７１０６３号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、負荷が大きく、かつ頻繁に変動したり、より最適な運転圧力となるように木目細かく運転するため設定圧力範囲を狭めた場合には、圧縮機のオンオフを繰り返したり、インバータ周波数を頻繁に変えざるを得なかった。したがって、圧縮機をオンオフする場合は、その起動の消費電力の損失が、インバータ圧縮機においても回転数変化に伴う消費電力の損失が大きくなる恐れがあった。
【０００４】
本発明の目的は、変動の大きな負荷に対しても運転圧力を最適にし、より一層省エネであり、信頼性の高い冷凍装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍サイクルと、前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する吸入圧力センサを備え、吸入圧力が容量アップ圧力値以上である場合は、圧縮機の運転台数あるいは運転周波数を増加し、容量ダウン圧力値以下である場合は、運転台数あるいは運転周波数を減少する冷凍装置において、吸入圧力が容量アップ圧力値以上にある時間と、容量ダウン圧力値以下にある時間と、を比較演算し、容量ダウン圧力値以下にある時間が容量アップ圧力値以上にある時間よりも長ければ、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を大きな値とするものである。
【０００６】
これにより、負荷が少ないときでも必要最小限の運転容量で運転する時間が長くなり、省エネ効果、つまり電力量を低減することができ、圧縮機のオン／オフ回数あるいは運転周波数の変化が少なくなるので、冷凍機が発生する冷凍能力に対して電力ロスを小さくできる。
【０００７】
また、上記のものにおいて、容量ダウン圧力値以下にある時間が容量アップ圧力値以上にある時間よりも短ければ、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を小さな値とすることが望ましい。
【００１０】
さらに、本発明は、圧縮機を複数台備え、前記吸入圧力が前記容量アップ圧力値以上となってから前記複数台の圧縮機のうちいずれかのものが停止するまでの時間を求め、この時間が所定値よりも短い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を大きな値とするものである。
【００１１】
さらに、上記のものにおいて、前記停止するまでの時間が所定値よりも長い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を小さな値とすることが望ましい。
【００１２】
さらに、本発明は、吸入圧力が容量アップ圧力値以上となってから容量ダウン圧力値以下になるまでの時間を求め、この時間が所定値よりも短い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を大きな値とするものである。
【００１３】
さらに、上記のものにおいて、前記容量ダウン圧力値以下になるまでの時間が所定値よりも長い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を小さな値とすることことが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし７を参照して説明する。
図１は、本発明における冷凍装置の基本冷凍サイクルの一例を示す図であり、図１において、１ａ、１ｂ、１ｃは圧縮機であり、その他凝縮器２、受液器３、電磁弁４、膨張弁５、蒸発器６の主要機器で冷凍サイクルが形成されている。また、圧縮機吸入側の配管には圧力センサ７が取付けられ、圧力センサ７にて検出された吸入圧力値をユニットコントローラ８にて処理し、その時の圧縮機の運転容量を決定する。つまり、圧縮機の吸入圧力が容量アップ圧力値以上である場合は、圧縮機の運転台数あるいは運転周波数を増加し、容量ダウン圧力値以下である場合は、運転台数あるいは運転周波数を減少する。
【００１５】
次に、変動の大きな負荷に対しても、より一層省エネを図るため、容量アップ圧力値、容量ダウン圧力値そのものを変化させることを説明する。
図２は、一実施の形態による冷凍装置の運転容量制御の例を示し、上図が横軸を時間、縦軸を吸入圧力としたもので、吸入圧力の時間的な変化の一例を示している。同じく図３も吸入圧力の時間的な変化を示し、容量アップ圧力値、容量ダウン圧力値、さらに圧縮機を停止する停止圧力値の関係を示している。
【００１６】
吸入圧力が容量アップ圧力値以上になったとき、図２の中図のように複数の圧縮機があるマルチ冷凍機の場合は圧縮機の運転台数を増加して、図でＮｏ．１のみから、Ｎｏ．１とＮｏ．２、さらに、Ｎｏ．３を追加して運転容量を上げ、下図のようにインバータ冷凍機（圧縮機）の場合は運転周波数を増加して行く。
【００１７】
逆に、吸入圧力が容量ダウン圧力値以下になったときは、マルチ冷凍機の場合は圧縮機運転台数を減少し、インバータ冷凍機の場合は運転周波数を減少し、運転容量を下げるといった制御を行う。
【００１８】
次に、容量アップ圧力値、容量ダウン圧力値を上方へシフトした場合の圧縮機のオン／オフ回数減少効果、及びインバータ冷凍機の場合について図７により説明する。
容量アップ圧力値、容量ダウン圧力値のシフト、つまり圧力値シフトは図３に示すように、あらかじめ設定された検出時間ｔ毎の吸入圧力において、容量アップ圧力値以上にある時間Ａと容量ダウン圧力値以下にある時間Ｂをそれぞれ積算して、時間Ｂ＞時間Ａとなっている場合は容量ダウン圧力値以下になっている時間が長く負荷が少ないと判断して、容量アップ圧力値と容量ダウン圧力値を上方へシフトする。これにより、図７に示すように圧縮機のオン／オフ回数も減少し、負荷が少ないときでも必要最小限の運転容量で運転する時間が長くなり、大幅な省エネ効果を得ることができる。また、図７の上図のように、インバータ冷凍機については、圧力値をシフトすることにより、運転周波数の変化が少ないこと、さらには同じ負荷に対して低い周波数で運転することができ、省エネ効果を得ることができる。つまり、図６に示すように圧縮機がオンするときの電力量は実線のように変化し、実際の冷凍能力は、色塗り部のようになる。したがって、この差が電力のロスとなるので、一定の時間経過で見ればオンオフ回数が少ない方がこの電力ロスの累計が少ないことになる。インバータ冷凍機についても、運転周波数の変化する時点を見れば同様である。そして、実際の制御プログラムでは、時間Ｂ＞時間Ａ×Ｃとし、Ｃを１以上の定数で可変の値とすることがより最適な運転圧力として信頼性を高めるためには良い。
【００１９】
さらに、時間Ａ＞時間Ｂとなっている場合は、容量アップ圧力値以上にある時間が長く負荷が多いと判断し、容量アップ圧力値と容量ダウン圧力値を下方へシフトする。これにより、負荷が増加した場合でも容量アップ圧力値を下げることにより早めの容量アップが可能となり、起動時あるいは大きな負荷変動のあるときでも負荷冷却不足を回避することができる。
【００２０】
次に、図４に吸入圧力の変化速度により圧力値をシフトする例を説明する。吸入圧力が容量アップ圧力値以上となり、圧縮機が運転してからの吸入圧力変化勾配が急、つまり吸入圧力の変化速度が所定値よりも大きい場合は、負荷が小さいと判断して圧力値を上方へシフトする。これにより必要最小限の運転容量で運転する時間が長くなり、圧縮機のオン／オフ回数も減少するため大幅な省エネ効果を得ることができる。
【００２１】
圧縮機が運転してからの吸入圧力変化勾配が緩やかな場合は、負荷が大きいため圧力値を下方へシフトする。これにより負荷が増加した場合でも容量アップ圧力値を下げるので、早めの容量アップが可能となり、冷却不足を回避することができる。ここで、吸入圧力変化勾配が急か緩やかの判断は、ユニットコントローラにより決定する。
【００２２】
次に、圧縮機が運転してから停止するまでの運転時間により圧力値シフトする例を図５を参照して説明する。吸入圧力が容量アップ圧力値以上となり、圧縮機が運転してから停止するまでの時間が所定値よりも短い場合は負荷が小さいと判断し、圧力値を上方へシフトするため、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を大きな値とする。
【００２３】
これにより、必要最小限の運転容量で運転する時間が長くなり、また図７に示すように圧縮機のオン／オフ回数あるいは運転周波数の変化も減少することができ、消費電力を少なくすることができる。
【００２４】
圧縮機が運転してから停止するまでの時間が長い場合は、負荷が大きいと判断し、圧力値を下方へシフトする。これにより負荷が増加した場合でも容量アップ圧力値を下げることにより早めの容量アップが可能となり、冷却不足を回避することができる。
【００２５】
なお、以上説明した圧力値のシフトにおいて、シフトするのは容量アップ圧力値、容量ダウン圧力値のどちらか一方として圧力値の幅を広げた場合は、圧縮機のオン／オフ回数をさらに少なくすることができる。
【００２６】
また、以上説明した容量制御において、吸入圧力が容量アップ圧力値以上となってから容量ダウン圧力値以下になるまでの時間を求め、この時間が所定値よりも短い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうち少なくとも一方を大きな値とすることと、吸入圧力の変化速度が所定値よりも大きい場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値を大きな値とすることとを組み合わせるなど、適宜に併用しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、冷凍装置の吸入圧力を検出すると共に少なくとも次の何れかの手段に基づいて、圧力設定値である容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方をシフトするので、変動の大きな負荷に対しても運転圧力を最適にし、より一層省エネで信頼性の高いものとすることができる。
（ア）吸入圧力が容量アップ圧力値以上にある時間と容量ダウン圧力値以下にある時間を求めてこれらを比較演算し、容量ダウン圧力値以下にある時間が容量アップ圧力値以上にある時間よりも長いかどうかを判断すること。
（イ）吸入圧力の変化速度が所定値よりも大きいかどうかを判断すること。
（ウ）吸入圧力が容量アップ圧力値以上となってから複数台の圧縮機のうちいずれかのものが停止するまでの時間を求め、この時間が所定値よりも短いかどうかを判断すること。
（エ）吸入圧力が容量アップ圧力値以上となってから容量ダウン圧力値以下になるまでの時間を求め、この時間が所定値よりも短いかどうかを判断すること。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による冷凍装置の冷凍サイクル系統図。
【図２】一実施の形態による吸入圧力と容量制御の関係を示すグラフ。
【図３】一実施の形態による圧力値シフトを説明するグラフ。
【図４】他の実施の形態による圧力値シフトを説明するグラフ。
【図５】さらに、他の実施の形態による圧力値シフトを説明するグラフ。
【図６】圧縮機がオンしたときの電力ロスを説明するグラフ。
【図７】一実施の形態による圧縮機のオン／オフ回数、運転周波数の変化を説明するグラフ。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ…圧縮機、２…凝縮器、３…受液器、４…電磁弁、５…膨張弁、６…蒸発器、７…吸入圧力センサ。

Claims (6)

  1. 圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍サイクルと、前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する吸入圧力センサを備え、吸入圧力が容量アップ圧力値以上である場合は、圧縮機の運転台数あるいは運転周波数を増加し、容量ダウン圧力値以下である場合は、運転台数あるいは運転周波数を減少する冷凍装置において、
    吸入圧力が前記容量アップ圧力値以上にある時間と、容量ダウン圧力値以下にある時間と、を比較演算し、
    容量ダウン圧力値以下にある時間が容量アップ圧力値以上にある時間よりも長ければ、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を大きな値とすることを特徴とする冷凍装置。
  2. 請求項１に記載のものにおいて、容量ダウン圧力値以下にある時間が容量アップ圧力値以上にある時間よりも短ければ、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を小さな値とすることを特徴とする冷凍装置。
  3. 圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍サイクルと、前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する吸入圧力センサを備え、吸入圧力が容量アップ圧力値以上である場合は、圧縮機の運転台数あるいは運転周波数を増加し、容量ダウン圧力値以下である場合は、運転台数あるいは運転周波数を減少する冷凍装置において、
    前記圧縮機を複数台備え、前記吸入圧力が前記容量アップ圧力値以上となってから前記複数台の圧縮機のうちいずれかのものが停止するまでの時間を求め、
    この時間が所定値よりも短い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を大きな値とすることを特徴とする冷凍装置。
  4. 請求項３に記載のものにおいて、前記停止するまでの時間が所定値よりも長い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を小さな値とすることを特徴とする冷凍装置。
  5. 圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁及び蒸発器を有する冷凍サイクルと、前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する吸入圧力センサを備え、吸入圧力が容量アップ圧力値以上である場合は、圧縮機の運転台数あるいは運転周波数を増加し、容量ダウン圧力値以下である場合は、運転台数あるいは運転周波数を減少する冷凍装置において、
    前記吸入圧力が前記容量アップ圧力値以上となってから前記容量ダウン圧力値以下になるまでの時間を求め、
    この時間が所定値よりも短い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を大きな値とすることを特徴とする冷凍装置。
  6. 請求項５に記載のものにおいて、前記容量ダウン圧力値以下になるまでの時間が所定値よりも長い場合は、容量アップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値のうちどちらか一方を小さな値とすることを特徴とする冷凍装置。
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