JP3680619B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の圧縮機が並列に搭載され、その容量を負荷に応じて制御が行われる冷凍装置に関し、インバータ駆動圧縮機と一定速圧縮機とを備えたものに好適である。
【0002】
【従来の技術】
従来、インバータ駆動圧縮機と一定速圧縮機とを備えた冷凍装置において、インバータ圧縮機の駆動周波数が最高周波数になり、さらに負荷が増加すると一定速圧縮機も運転してインバータの駆動周波数を下げることが知られ、特に特開平09−273819号公報にはインバータ駆動圧縮機と一定速圧縮機との運転を切替えるときにインバータ駆動圧縮機を所定時間停止し、インバータ圧縮機の運転時間を減少させて信頼性を高めることが示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術は、負荷変動に対してインバータの駆動周波数を下げたり、インバータ駆動圧縮機を所定時間停止したりするため、負荷が変化したときそれに応じて木目細かく容量を制御するのには困難があり、負荷容量と運転容量がアンマッチになる恐れもあった。
【0004】
本発明の目的は、運転容量を負荷の変動に応じて木目細かく変化させ、負荷に対して最適な運転を可能とし、省エネルギ効果を図ることにある。
【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の特徴は、駆動周波数が可変のインバータ圧縮機と、駆動周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の吸入側に設けられた圧力センサと、インバータ圧縮機から始動させる手段と、始動後、圧力センサによって検出された吸入圧力値によってインバータ圧縮機の駆動周波数又は圧縮機の運転台数を決定する手段とを備え、前記吸入圧力値が所定の値以上となった場合、前記インバータ圧縮機の駆動周波数に係わらず前記一定速圧縮機を始動させることにある。
【0006】
インバータ圧縮機から始動させるので、始動時に負荷に合わせたスムーズな立ち上がりができる。そして、その後は圧縮機の吸入圧力値によってインバータ圧縮機の駆動周波数又は圧縮機の運転台数を決定し、更に吸入圧力値が所定の値以上となった場合、インバータ圧縮機の駆動周波数に係わらず一定速圧縮機を始動させるように構成しているので、負荷が大きく変化しても、それに応じて充分な容量を確保でき、かつ木目細かく容量を制御することができる。よって、負荷に対して運転容量が最適となる運転を可能とし、省エネルギとすることができる。
【0008】
さらに、上記のものにおいて、インバータ圧縮機と一定速圧縮機が運転されている時に吸入圧力値が所定の値以下となった場合、インバータ圧縮機の駆動周波数に係わらず一定速圧縮機を停止させることが望ましい。
【0009】
さらに、上記のものにおいて、インバータ圧縮機の駆動周波数が最高周波数に達した後、一定速圧縮機を順次始動させることが望ましい。
【0010】
さらに、上記のものにおいて、インバータ圧縮機の駆動周波数が最低周波数に達した後、前記一定速圧縮機を順次停止させることが望ましい。
【0011】
さらに、上記のものにおいて、インバータ圧縮機の駆動周波数の最高周波数及び最低周波数を定め、最高周波数に達した後は一定速圧縮機を順次始動させ、最低周波数に達した後は一定速圧縮機を順次停止させることが望ましい。
【0012】
本発明の他の特徴は、駆動周波数が可変のインバータ圧縮機と、駆動周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機はスクロール型で構成されると共に、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の吸入側には圧力センサが設けられ、運転開始時に前記圧力センサによって検出された値が予め定めた値以上の場合前記インバータ圧縮機及び前記一定速圧縮機を始動させ、その後前記圧力センサにより検出された吸入圧力値に応じて前記インバータ圧縮機の駆動周波数及び前記一定速圧縮機の運転台数を決定することにある。
【0013】
運転開始時に圧縮機の吸入圧力値が予め定めた値以上の場合インバータ圧縮機及び一定速圧縮機を始動させるので、始動時に負荷に対して充分な運転容量を確保でき、負荷が急激に増加しても、それに対応して円滑な立ち上がりができる。
【0014】
そして、その後は圧縮機の吸入圧力値によってインバータ圧縮機の駆動周波数及び一定速圧縮機の運転台数を決定するので、負荷に応じて充分な容量確保と、木目細かい容量を制御を実現できる。
【0015】
さらに、本発明は、インバータ圧縮機の駆動周波数及び一定速圧縮機の運転台数を決定することでその容量制御範囲を15%〜100%まで可能としたものである。
【0016】
吸入圧力値によってインバータ圧縮機の駆動周波数及び一定速圧縮機の運転台数を決定し、その容量制御範囲を15%〜100%まで可能としているので、空気調和機として考えられる負荷に対して運転容量が最適となり、省エネルギ化を図ることができる。
【0017】
本発明の更に他の特徴は、駆動周波数が可変のインバータ圧縮機と、駆動周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機はスクロール型で構成されると共に、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の吸入側には圧力センサが設けられ、圧力センサによって検出された吸入圧力値によってインバータ圧縮機の駆動周波数及び一定速圧縮機の運転台数を決定する手段と、インバータ圧縮機を駆動するインバータの故障を判断する手段と、故障を判断する手段によってインバータが故障であると判断された場合、前記インバータ圧縮機は商用電源で直接駆動されるようにし、それによってこのインバータ圧縮機を含めて前記一定速圧縮機と共にこれら圧縮機の運転台数を変化させることで容量制御を継続することにある。
【0018】
インバータが故障であっても、インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の運転台数を変化させて容量制御を継続するので、周波数制御が行われなくても段階的な容量制御を継続することができる。
【0019】
本発明の更に他の特徴は、駆動周波数が可変のインバータ圧縮機と、駆動周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機はスクロール型で構成されると共に、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の吸入側には圧力センサが設けられ、前記圧力センサによって検出された吸入圧力値(Ps)が予め設定された値(PsU)より大きいときに前記インバータ圧縮機から始動させる手段と、始動後、前記吸入圧力値が前記設定値(PsU)より大きな所定の値(C)以上となった場合、前記インバータ圧縮機の駆動周波数を、吸入圧力値(Ps)と前記設定値(PsU)との差に応じて下げる手段と、前記駆動周波数が下げられてから前記一定速圧縮機を始動させる手段とを備えたことにある。
【0020】
吸入圧力値(Ps)が予め設定された値(PsU)より大きいときにインバータ圧縮機から始動させ、吸入圧力値が所定の値(C)以上となった場合、インバータ圧縮機の駆動周波数を吸入圧力値(Ps)と予め設定された値(PsU)との差に応じて下げ、駆動周波数が下げられてから一定速圧縮機を始動させるので、圧縮機の運転台数を変化させても運転容量の変化を小さくできるので、負荷変動に対する充分な能力確保と、より一層の木目細かい容量制御を可能にすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図によって説明する。
図1は一実施の形態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る。図1において、1a、1b、1cはいずれもスクロール圧縮機とし、1aがインバータ圧縮機、1b、1cが一定速の圧縮機であり、その他凝縮器2、受液器3、膨張弁4、蒸発器5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6が取付けられ、圧力センサ6にて検出された吸入圧力値をユニットコントローラ7にて処理し、その時の運転容量が決定される。
【0022】
ユニットコントローラ7はインバータ8へ圧縮機1aの運転周波数の指令を出し、マルチコントローラ9へ一定速圧縮機1b、1cの運転指令をそれぞれ出してスクロール圧縮機の回転数制御及び運転台数制御を行い、その時の負荷容量にあった最適な運転容量とする。
【0023】
次に、図2ないし図6を参照してスクロール圧縮機1a、1b、1c、の容量制御方法を説明する。
図2は一実施の形態による冷凍装置の運転フローチャートを示し、図2は主にインバータ8により制御されるインバータ圧縮機、図3ないし図5は、マルチコントローラ9により制御される一定速圧縮機1b、1cの運転フローチャートを示す。図4は図2ないし図5中にある記号A〜Fと吸入圧力の関係を示すものであり、吸入圧力に対する圧縮機1a、1b、1cの運転制御範囲を示している。
【0024】
インバータ8により制御される圧縮機1aの運転フローチャートを説明する。運転開始時、図1の圧力センサ6にて検出した吸入圧力Psが予め設定された圧縮機1aの始動条件値PsUより大きい時、すなわち図6のA〜Cのゾーンであればユニットコントローラ7からインバータ8に対して運転指令を出し、圧縮機1aの運転を開始する。なお、始動時の運転周波数は予め設定された運転周波数範囲の下限周波数、例えば、30Hzで運転する。
【0025】
その後、圧力センサ6にてPsが検出されPsがPsUより大きい時、すなわち運転容量に対し負荷が大きい時は運転周波数を増加させるようにユニットコントローラ7からインバータ8に運転周波数の指令を出す。ただし、運転周波数の上限は予め設定させた運転周波数範囲の上限周波数、例えば80Hzとする。
つぎに、インバータ8はユニットコントローラ7によって指令された周波数で、スクロール圧縮機1aの回転数が増加するように制御する。
【0026】
PsがPsD未満、すなわち図6のE、Fゾーンであれば運転容量に対し負荷が小さいため運転周波数を低下させる。その下限は予め設定された運転周波数範囲の下限周波数(30Hz)とする。ただし、運転中にPs≦A以下となれば圧縮機1aの運転を停止する。
PsがPsD≦Ps≦PsUの時、すなわち図6のDゾーンであれば最適運転周波数となっているので、その時の運転周波数を維持する。
【0027】
マルチコントローラ9により制御される一定速圧縮機1b、1cの運転フローチャートを図3ないし図5を参照して説明する。圧縮機1aが運転中の始動制御としては、PsがPsU<Ps<C、図6のCゾーンにあり、かつ圧縮機1aの運転周波数が最高周波数に達した後、最高周波数での運転が予め設定された時間、(容量アップ検出時間)以上継続したら負荷が大きいと判断し、一定速圧縮機1b又は1cを1台運転させ、運転容量を増加する。
【0028】
同条件が続けばさらにもう1台の運転を行う。運転周波数が最高周波数でなくても、現在の運転容量に対し負荷が急激に大きくなり、PsがC値以上、すなわち図6のゾーンA、Bとなった場合は運転周波数に係わらず一定速圧縮機を1台運転させる。これにより、急激な負荷変動に対する追従性を確保することができる。
【0029】
圧縮機1aと一定速圧縮機1b、1cが運転している時にPs<PsD、すなわち図6のEゾーンの状態が所定時間、例えば5分以上継続すれば負荷が小さいと判断し、一定速圧縮機1bあるいは1cの1台を停止させ、運転容量を減少する。さらに同条件が続けばさらにもう1台も停止し、圧縮機1aのみでの運転とする。Ps<PsDが5分以上継続しなくても、現在の運転容量に対し負荷が急激に小さくなり、PsがB値以下、すなわち図6のゾーンFとなった場合は一定速圧縮機を1台停止させる。これにより、容量アップ時と同様、急激な負荷変動に対する追従性を確保することができる。
【0030】
全圧縮機が停止後、始動直前の負荷が大きく、PsがPs≧C+0.05MPa、すなわち図6のゾーンAの時は、圧縮機1a、1b、1c全てを同時に始動させる。
【0031】
また、PsがC≦Ps<C+0.05MPa、すなわち図6のゾーンBの時は、圧縮機1aと一定速圧縮機1b、1cのいずれか1台の2台を同時に始動させる。
さらに、PsがPsU<Ps<C、すなわち図6のゾーンCの時は、圧縮機1aのみの始動とする。これにより、除霜等で長時間冷凍サイクルの運転を停止し、Psが上昇した直後の始動でも負荷に対する追従性を良くすることができる。ただし、全く同時に始動させると始動電流が大きくなってしまうので、始動させるタイミングを5秒ずつずらして始動させることが望ましい。
【0032】
一定速スクロール圧縮機1bもしくは1cを始動させるときに、圧縮機1aの運転周波数を一度下げる制御を図8のフローチャートにより説明する。
インバータ8により制御される圧縮機1aの運転周波数が最高周波数に達し、一定速スクロール圧縮機1bもしくは1cを始動させる条件が成立したら、まず一定速圧縮機を始動させるために始動バイパス弁をONする。そして、始動バイパス弁をONしてから20秒経過したら、圧縮機1aの運転周波数を予め設定された周波数まで下げる。
【0033】
周波数をどこまで下げるかは一定速圧縮機の始動条件が成立した時のPsとPsUの差により決定する。つまり、PsとPsUの差が予め設定された値αより小さい場合は制御範囲の最低周波数として運転容量変化を最少限として省エネルギ化を図る。そして、PsとPsUの差が予め設定された値αより大きい場合は制御範囲の中間周波数として負荷追従性を確保するようにする。その後、始動バイパス弁をOFFし、一定速圧縮機を始動させ通常制御に移行する。以上により圧縮機の運転台数を変化させても運転容量は大きく変化せず、きめ細かい運転容量で容量制御を可能にできる。
【0034】
次に、図7を参照してインバータが故障した場合の運転を説明する。
インバータ8が正常な場合は電磁接触器11と電磁接触器12が閉じて電源がスクロール圧縮機1a用の電動機10に通電される。インバータ8の温度が異常に上昇したときなど、何らかの異常が検出されたときインバータ8自身から異常信号をユニットコントローラ7へ発する。また、インバータ8の二次側に設けた電流検出器14にて電流を検出し、ユニットコントローラ7がインバータ8に運転指令を出しているにもかかわらず電流検出器14にて電流が検出されない場合等のときは故障と判断される。
異常又は故障と判断された場合、電磁接触器11と電磁接触器12を開き、電磁接触器13を閉じて商用電源が直接にスクロール圧縮機1a用の電動機10に通電される。
【0035】
スクロール圧縮機1aの運転条件としては、Ps>PsUで運転開始、Ps≦Aで停止とする。一定速スクロール圧縮機1b、1cはマルチコントローラ9により正常時と同じ制御値で運転が継続される。よって、周波数制御は行われないが段階的な容量制御が可能となり、運転が継続される。
以上、スクロール圧縮機の回転数及び運転台数を変化させることにより容量制御する冷凍機において、負荷に応じたきめ細かな運転容量で運転でき、省エネルギ効果が図れる。
【0036】
また、急激な負荷変動に対してもインバータによって制御されるスクロール圧縮機の運転周波数に係わらず、一定速圧縮機をON/OFFさせることにより負荷との追従性を確保することができる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、スクロール型とされたインバータ圧縮機から始動させるので、始動時に負荷に合わせたスムーズな立ち上がりができ、その後は圧縮機の吸入圧力値によってインバータ圧縮機の駆動周波数及び一定速圧縮機の運転台数を決定するので、負荷が大きく変化しても、それに応じて充分な容量を確保でき、かつ木目細かく容量を制御することができる。よって、負荷に対して運転容量が最適となる運転を可能とし、省エネルギとすることができる。
【0038】
また、本発明によれば運転開始時に圧縮機の吸入圧力値が予め定めた値以上の場合インバータ圧縮機及び一定速圧縮機を始動させるので、始動時に負荷に対して充分な運転容量を確保でき、負荷が急激に増加しても、それに対応して円滑な立ち上がりができる。
【0039】
さらに、本発明によれば吸入圧力値によってインバータ圧縮機の駆動周波数及び一定速圧縮機の運転台数を決定し、その容量制御範囲を15%〜100%まで可能としているので、空気調和機として考えられる負荷に対して運転容量が最適となり、省エネルギ化を図ることができる。
【0040】
さらに、本発明によればインバータが故障であっても、インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の運転台数を変化させて容量制御を継続するので、周波数制御が行われなくても段階的な容量制御を継続することができる。
【0041】
さらに、本発明によれば吸入圧力値(Ps)が予め設定された値(PsU)より大きいときにインバータ圧縮機から始動させ、吸入圧力値が所定の値(C)以上となった場合、インバータ圧縮機の駆動周波数を吸入圧力値(Ps)と予め設定された値(PsU)との差に応じて下げ、駆動周波数が下げられてから一定速圧縮機を始動させるので、圧縮機の運転台数を変化させても運転容量の変化を小さくできるので、負荷変動に対する充分な能力確保をすることができる。
【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】本発明の一実施の形態による冷凍装置のインバータ圧縮機における運転フローチャート。
【図3】本発明の一実施の形態による冷凍装置の一定速圧縮機における運転フローチャート。
【図4】本発明の一実施の形態による冷凍装置の一定速圧縮機における運転フローチャート。
【図5】本発明の一実施の形態による冷凍装置の一定速圧縮機における運転フローチャート。
【図6】本発明の一実施の形態による冷凍装置の圧縮機の運転制御範囲を示すグラフ。
【図7】本発明の一実施の形態によるブロック図。
【図8】本発明の一実施の形態による冷凍装置の一定速圧縮機の運転フローチャート。
【符号の説明】
1a、1b、1c・・・スクロール圧縮機、2・・・凝縮器、3・・・受液器、4・・・膨張弁、5・・・蒸発器、6・・・圧力センサ、7・・・ユニットコントローラ、8・・・インバータ、9・・・マルチコントローラ、10・・・電動機、11、12、13・・・電磁接触器、14・・・電流検出器。
Claims (10)
- 駆動周波数が可変のインバータ圧縮機と、駆動周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、
前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の吸入側に設けられた圧力センサと、
前記インバータ圧縮機から始動させる手段と、
始動後、前記圧力センサによって検出された吸入圧力値によって前記インバータ圧縮機の駆動周波数又は前記圧縮機の運転台数を決定する手段とを備え、前記吸入圧力値が所定の値以上となった場合、前記インバータ圧縮機の駆動周波数に係わらず前記一定速圧縮機を始動させることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項1に記載のものにおいて、前記圧力センサにより検出された吸入圧力値に応じて前記インバータ圧縮機の駆動周波数及び前記一定速圧縮機の運転台数を決定することでその容量制御範囲を15%〜100%まで可能としたことを特徴とする冷凍装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記インバータ圧縮機と一定速圧縮機が運転されている時に前記吸入圧力値が所定の値以下となった場合、前記インバータ圧縮機の駆動周波数に係わらず前記一定速圧縮機を停止させることを特徴とする冷凍装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記インバータ圧縮機の駆動周波数が最高周波数に達した後、前記一定速圧縮機を順次始動させることを特徴とする冷凍装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記インバータ圧縮機の駆動周波数が最低周波数に達した後、前記一定速圧縮機を順次停止させることを特徴とする冷凍装置。
- 請求項1に記載のものにおいて、前記インバータ圧縮機の駆動周波数の最高周波数及び最低周波数を定め、最高周波数に達した後は前記一定速圧縮機を順次始動させ、最低周波数に達した後は前記一定速圧縮機を順次停止させることを特徴とする冷凍装置。
- 駆動周波数が可変のインバータ圧縮機と、駆動周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、
前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機はスクロール型で構成されると共に、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の吸入側には圧力センサが設けられ、
運転開始時に前記圧力センサによって検出された値が予め定めた値以上の場合前記インバータ圧縮機及び前記一定速圧縮機を始動させ、
その後前記圧力センサにより検出された吸入圧力値に応じて前記インバータ圧縮機の駆動周波数及び前記一定速圧縮機の運転台数を決定することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項7に記載のものにおいて、前記インバータ圧縮機の駆動周波数及び前記一定速圧縮機の運転台数を決定することでその容量制御範囲を15%〜100%まで可能としたことを特徴とする冷凍装置。
- 駆動周波数が可変のインバータ圧縮機と、駆動周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、
前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機はスクロール型で構成されると共に、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の吸入側には圧力センサが設けられ、
前記圧力センサによって検出された吸入圧力値によって前記インバータ圧縮機の駆動周波数及び前記一定速圧縮機の運転台数を決定する手段と、
前記インバータ圧縮機を駆動するインバータの故障を判断する手段と、
前記故障を判断する手段によってインバータが故障であると判断された場合、前記イン バータ圧縮機は商用電源で直接駆動されるようにし、それによってこのインバータ圧縮機を含めて前記一定速圧縮機と共にこれら圧縮機の運転台数を変化させることで容量制御を継続することを特徴とする冷凍装置。 - 駆動周波数が可変のインバータ圧縮機と、駆動周波数が一定の一定速圧縮機を備えた冷凍装置において、
前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機はスクロール型で構成されると共に、前記インバータ圧縮機及び一定速圧縮機の吸入側には圧力センサが設けられ、
前記圧力センサによって検出された吸入圧力値(Ps)が予め設定された値(PsU)より大きいときに前記インバータ圧縮機から始動させる手段と、
始動後、前記吸入圧力値が前記設定値(PsU)より大きな所定の値(C)以上となった場合、前記インバータ圧縮機の駆動周波数を、吸入圧力値(Ps)と前記設定値(PsU)との差に応じて下げる手段と、
前記駆動周波数が下げられてから前記一定速圧縮機を始動させる手段とを備えたことを特徴とする冷凍装置。
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