JPH02192546A - 二元冷凍機の高圧制御装置 - Google Patents

二元冷凍機の高圧制御装置

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JPH02192546A
JPH02192546A JP1252389A JP1252389A JPH02192546A JP H02192546 A JPH02192546 A JP H02192546A JP 1252389 A JP1252389 A JP 1252389A JP 1252389 A JP1252389 A JP 1252389A JP H02192546 A JPH02192546 A JP H02192546A
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Noriyasu Kawakatsu
川勝 紀育
Takashi Tanaka
隆 田中
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は二元冷凍機における過負荷運転防止のための高
圧制御装置に関する。
(従来の技術) 二元冷凍機の起動制御を行うのに特開昭62−2930
51号公報に開示してなる公知装置があり、これは高温
側冷凍回路を容量制御しつつ起動し、その後、所定時間
経過して低温側冷凍回路を起動し、低温側の高圧冷媒の
圧力が設定した値に達すると、高温側の容量制御を解除
するようにしたものであり、これとは別に実開昭62−
195053号公報に示された装置があり、これは、低
温側の高圧圧力が所定値以下になると高温側における圧
縮機の容量制御を行わせるものである。
(発明が解決しようとする課題) 上記2例のうち、前者は起動時の圧力上昇を防止するこ
とが可能であるが、通常運転に入った後は低温側の圧力
だけで低温側の容量制御を行うものであって高温側は全
能力で運転させるようにしているので、高温側の圧力変
動が大きく最適な範囲で運転されない場合が多くて、効
率が低く省エネルギーをはかる運転は期し得ない。
一方、後者は高温側の容量制御によって、低温側の圧力
を制御しているが、この場合も高温側、低温側何れにお
いても効率の高い運転を維持させるには不十分であって
、矢張り省エネルギーをはかるには程遠い制御である。
このように従来の能力制御方式が高温側又は低温例の一
方の圧力を基準として行うもので、省エネルギーをはか
る点では十分でない点に鑑みて本発明はなされたもので
あって、プルダウンの起動時及び起動後の定常運転時の
いずれの場合も、高温側と低温側との両高圧圧力を基準
として圧縮機の容量制御を行わせることによって、夫々
の冷凍回路の高圧圧力が最適範囲になるようにしたもの
であって、かくして全体として最適な状態での運転を維
持させて効率が高く省エネルギーを果たさせるようにす
ることを目的とする。
(課題を解決するための手段) しかして本発明は添付図面の実施例に示すように、請求
項1の発明は第1インバータα君こより回転制御される
第1圧縮機(3)を有する高温側冷凍回路(1)と第2
インバータ0優により回転制御される第2圧縮機(9)
を有する低温側冷凍回路(2)とをカスケード接続して
なる二元冷凍機において、下限値(P、ll)及び上限
値(pHg)ならびにその中間値からなる設定圧力帯域
と、検出した高温側冷凍回路(1)のプルダウン時の高
圧圧力(PM)とを比較して、この検出圧力(PM )
が設定圧力帯域を下まわるか、上まわるか又は帯域内で
あるかによって、第1増速信号、第1減速信号、第1中
立信号を夫々発生する高温側圧力検出手段α啼と、下限
値(Pt+)及び上限値(Ptg)ならびにその中間値
からなる設定圧力帯域と、検出した低温側冷凍回路(2
)のプルダウン時の高圧圧力(PL )とを比較して、
この検出圧力(PL )が設定圧力帯域を下まわるか、
上まわるか又は帯域内であるかによって、第2増速信号
、第2減速信号、第2中立信号を夫々発生する低温側圧
力検出手段Q51と、第1中立信号と第2中立信号の論
理積で現状の速度に維持させる出力を、第1減速信号と
第2中立信号、第1減速信号と第2増速信号の各論理積
で所定幅の減速をさせる出力を、第1中立信号と第2増
速fε号の論理積で前記所定幅よりも小幅の減速をさせ
る出力を、第1増速信号と第2中立信号、第1増速信号
と第2減速信号の各論理積で所定幅の増速をさせる出力
を、第1中立信号と第2減速信号の論理積で前記所定幅
よりも小幅の増速をさせる出力を夫々発生して第1イン
バータα艶に与える第1インバータ制御手段(17^)
と、第1中立信号と第2中立信号の論理積で現状の速度
に維持させる出力を、第1中立信号と第2減速信号、第
1減速信号と第2減速信号の各論理積で所定幅の減速を
させる出力を、第1減速信号と第2中立信号の論理積で
前記所定幅よりも小幅の減速をさせる出力を、第1中立
信号と第2増速信号、第1増速信号と第2増速信号の各
論理積で所定幅の増速をさせる出力を、第1増速信号と
第2中立信号の論理積で前記所定幅よりも小幅の増速を
させる出力を夫々発生して第2インバータα荀に与える
第2インバータ制御手段(18A )とを備えてなるこ
とを特徴とする。
次ぎに請求項2は、第1インバータ制御手段(17A)
が、最低速度で第2圧縮機(9)が運転しているときに
、第1減速信号と第2減速信号とが共に発生している条
件と、最高速度で第2圧縮機(9)が運転しているとき
に、第1増速信号と第2増速信号とが共に発生している
条件とによって、所定幅の減速をさせる出力を第1イン
バータα争に与える機能が、追加されてなる構成であり
、また、請求項3は、第2インバータ制御手段(18A
 )が、最高速度で第1圧縮機(3)が運転していると
きに、第1増速信号と第2減速信号とが共に発生してい
る条件と、最低速度で第1圧縮機(3)が運転している
ときに、第1減速信号と第2増速信号とが共に発生して
いる条件とによって、所定幅の減速をさせる出力を第2
インバータα旬に与える機能が追加されてなる点を特徴
とする 請求項4の発明は、第1インバータα匂により回転制御
される第1圧縮a(3)を有する高温側冷凍回路(1)
と第2インバータ0旬により回転制御される第2圧縮機
(9)を有する低温側冷凍回路(2)とをカスケード接
続してなる二元冷凍機において、下限値(PH1)及び
上限値(P、t)ならびにその中間値からなる設定圧力
帯域と、検出した高温側冷凍回路(1)のプルダウン完
了後の高圧圧力(PM )とを比較して、この検出圧力
(pH)が設定圧力帯域を下まわるか、上まわるか又は
帯域内であるかによって、第1増速信号、第1減速信号
、第1中立信号を夫々発生する高温側圧力検出手段αω
と、下限値(PLO及び上限値(Ptz)ならびにその
中間値からなる設定圧力帯域と、検出した低温側冷凍回
路(2)のプルダウン完了後の高圧圧力(PL )とを
比較して、この検出圧力(PL )が設定圧力帯域を下
まわるか、上まわるか又は帯域内であるかによって、第
2増速信号、第2減速信号、第2中立信号を夫々発生す
る低温側圧力検出手段Q6)と、第1中立信号と第2中
立信号の論理積で現状の速度に維持させる出力を、第1
減速信号と第2減速信号、第1減速信号と第2中立信号
、第1減速信号と第2増迷信号、第1増速信号と第2増
速信号との各論理積で所定幅の減速をさせる出力を、第
1中立信号と第2増速信号の論理積で前記所定幅よりも
小幅の減速をさせる出力を、第1増速信号と第2減速信
号、第1増速信号と第2中立信号の各論理積で所定幅の
増速をさせる出力を、第1中立信号と第2減速信号の論
理積で前記所定幅よりも小幅の増速をさせる出力を夫々
発生して第1インバータ(14)に与える第1インバー
タ制御手段(17、)と、 プルダウン完了直後に発信する第1中立信号と第2中立
信号との論理積で現状の速度に維持させる出力を発生し
て第2インバータ04)に与える第2インバータ制御手
段(18m )とを備えてなることを特徴とする。
また請求項5の発明は、第1インバータ制御手段(17
++ )が、第1増速信号と第2減速信号との論理積に
よる増速の出力で第1圧縮機(3)を最高速度に増速し
た後は、前記増速の出力を現状の速度に維持させる出力
に転じさせ、一方、第1減速信号と第2増速信号との論
理積による減速の出力で第1圧縮機(3)の最低速度に
減速した後は、前記減速の出力を停止させる出力に転じ
させる如く形成してなる構成を請求項4に特定したもの
である。
(作用) 請求項1.2又は3は、冷却対象の空気温度が設定温度
の温度帯域から外れた状態において行うプルダウン時の
高圧制御装置であって、高圧圧力の高いものについて圧
縮機の減速を行わせ、逆に低いものについて圧縮機の増
速を行わせることによって、再冷凍回路(1)、 (2
1ともに設定圧力帯域内に高圧圧力が保持されて負荷に
適応した能力下での運転が成される。
一方、請求項4又は5は、冷却対象の空気温度が設定温
度の温度帯域内に保持されるように制御する通常運転時
のものであって、再冷凍回路(1)。
(2)ともに設定圧力帯域内に高圧圧力が保持されるよ
うに第1圧縮機(3)の容量制御を行わせ、第2圧縮機
(9)は現在容量のままでの運転を行わせることによっ
て負荷に適応した能力下での運転が成される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
第1図において、(1)は高温側冷凍回路、(2)は低
温側冷凍回路であって、両回路(1),(2)はカスケ
ードコン″デンサ(6)によってカスケード接続させて
いて、二元冷凍機を構成している。
高温側冷凍回路(1)は、第1圧縮機(3)、凝縮器(
4)、第1膨張弁(5)、前記コンデンサ(6)の低圧
側通路(7)により冷凍サイクルを形成し、低温側冷凍
回路(2)は、第2圧縮機(9)、前記コンデンサ(6
)の高圧側通路(8)、第2膨張弁α〔、蒸発器αυに
よって冷凍サイクルを形成している。
なお、(2)は低温側冷凍回路(2)の低圧ガス管に分
岐接続した膨張タンクを示す。
上記二元冷凍機において、第1圧縮機(3)のモータは
第1インバータa1からの可変周波数電源が供給され、
また、第2圧縮機(9)のモータは同じく第2インバー
タα旬からの可変周波数電源が供給されるようになって
いて、再圧縮機(3)、 (9)は無段階的に速度制御
されることにより容量制御が成される。
上記両インバータ(2)、α荀に対して周波数変換を行
うための制御系を設けているが、第1図図示のものは、
プルダウン運転制御と通常運転制御とに共通した制御系
であって、そのうちのプルダウン運転制御系は、高温側
圧力検出手段αつ、低温側圧力検出手段Q6)、第1イ
ンバータ制御手段(17a )、第2インバータ制御手
段(18m )の4手段を備えている。
高温側圧力検出手段a旧よ、高温側冷凍回路(1)の高
圧ガス管に分岐接続した圧力検出部を有していて、プル
ダウン時に高圧圧力(p、l)を検出して設定圧力帯域
と比較し、下限値(P□)を下まわるときには第1増速
信号を発生し、設定圧力帯域内のときには第1中立信号
を発生し、上限値(f’oz)を上まわるときには第1
減速信号を発生する。
低温側圧力検出手段αeは、低温側冷凍回路(2)の高
圧ガス管に分岐接続した圧力検出部を有していてプルダ
ウン時に高圧圧力(PL )を検出して設定圧力帯域と
比較し、下限値(15)と、下限値(PL1)を下まわ
るときには第2増速信号を発生し、設定圧力帯域内のと
きには第2中立信号を発生し、上限値(PLz)を上ま
わるときには第2減速信号を発生する。
第1インバータ制御手段(17a )及び第2インバー
タ制御手段(18A)は、夫々論理ゲート回路及び出力
回路を備えていて、その機能については第2図に示す通
りである。
すなわち、第2図において、ステップ(() 、 (0
)は高温側圧力検出手段Q5)の作動を表わしていて、
検出した高圧圧力(P)l )が上限値(pH2)を上
まわると第1減速信号、下限値(P□)を下まわると第
1増速信号、設定圧力帯域内では第1中立信号を夫々発
生する。
一方、ステップ(A) 、 (=)は低温側圧力検出手
段θeの作動を表わしていて、検出した高圧圧力(PL
)が上限値(PL2)を上まわると第1減速信号、下限
値(15)と、下限値(PL1)を下まわると第2増速
信号、設定圧力帯域内では第2中立信号を夫々発生する
それ等各信号を受けると、第1インバータ制御手段(1
7A )  はステップ(本)、(へ)、())、(チ
)、(す)、(ヌ)、(ル)に示す如く、第1インバー
タα濁に対し所定幅の増速、減速、それよりも小幅の増
速、減速及び現状維持の出力を発生する。
また、第2インバータ制御手段(18A )はステップ
(へ)、(チ)、(す)、(ヌ)、(す)、(ヲ)、(
ワ) に示す如く 、所定幅の増速、減速、それよりも
小幅の増速、減速及び現状維持の出力を発生する。
かくして、再冷凍回路(1),(2)ともに設定圧力帯
域内での高圧圧力を保持したプルダウン運転が負荷に適
合した能力の下で安定的に行われる。
しかして第2圧縮機(9)が減速制御に伴って最低速度
まで低下した場合(ステップ(力))、第1減速信号及
び第2減速信号が発生すると、第2圧縮機(9)をそれ
以上減速できないのでステップ(′3)によって第1圧
縮機(3)を減速させ、同様に第2圧縮機(9)が増速
制御に伴って最高速度まで上昇していて(ステップ(り
))、第1増速信号及び第2増速信号が発生していると
すると、第2圧縮機(9)をそれ以上増速できないので
ステップ(し)によって第1圧縮機(3)を減速させて
高圧圧力の均衡をはからせるようにしており、これは請
求項2に係る構成である。
一方、第1圧縮機(3)が最高速度で運転していて(ス
テップ(ソ))、第1増速信号と第2fIi速信号が発
生しているとすると、第1圧縮機(3)をそれ以上増速
できないために、ステップ(ツ)によって第2圧縮機(
9)を減速させ、同様に第1圧縮機(3)が最低速度で
運転していて(ステップ(ネ))、第1減速信号と第2
増速信号とが発生しているとすると、ステップ(す)に
よって第2圧縮機(9)を減速させて高圧圧力の均衡を
はからせており、これは請求項3に係る構成である。
このように請求項2及び3の構成を付加することによっ
て制御範囲はより拡大される。
かくしてプルダウン運転の高圧制御が行われて冷却対象
の空気温度が設定温度帯域にまで低下した後の通常運転
時には、第3図に示す如く第1圧縮機(3)の能力制御
によって高圧圧力を調節せしめるのである。
この場合の制御系は前記高温側圧力検知手段O5)、前
記低温側圧力検知手段α0、第1インバータ制御手段(
171”) 、第2インバータ制御手段(18m )の
4手段を備えている。
前記再制御手段(17B )、(181)は、夫々論理
ゲート回路及び出力回路からなっていてその機能は第3
図に示す通りである。
すなわち、第1減速信号、第1増速信号、第1中立信号
のうち一つと、第2減速信号、第2増速信号、第3中立
信号のうち一つとを受けると第1インバータ制御手段(
17m )はステップ(ネ)〜(ワ)に示す如く、第1
インバータα濁に対し所定幅の増速、減速、それよりも
小幅の増速、fIi速及び現状維持の出力を発生する。
一方、第2インバータ制御手段(18i+ )は、プル
ダウン完了直後に発信する第1中立信号と第2中立信号
との論理積(ステップ(ワ))によって、そのときの速
度で固定させる出力を第2インバータ(13)に与える
かくして、再冷凍回路(1),(2)ともに設定圧力帯
域内での高圧圧力を保持した通常運転が負荷に適合した
能力制御の下で安定して行われる。
しかして第1圧縮機(3)が減速制御に伴って最低速度
まで低下した場合(ステップ(fi) ) 、第1減速
信号及び第2増速信号が発生しているとすると、それ以
上は減速できないので、ステップ(J)によって第1圧
縮機(3)を停止させて低温側高圧圧力(PL)の低下
を抑えるようにし、一方、第1圧縮機(3)が増速制御
によって最高速度まで上昇した場合(ステップ(り))
、第1増速信号及び第2減速信号が発生していたとする
と、それ以上は増速できないのでステップ(いによって
最高速度に保持するようにさせて、それ以上の高圧圧力
変動を抑えるようにしており、これは請求項5に係る構
成であって、制御範囲は拡大される。
(発明の効果) 以上述べた如く、本発明は二元冷凍機の高・低温側冷凍
回路(1),(21の各高圧圧力(P□)、(PL)を
検出して、側圧力が設定圧力帯域から外れないように第
1圧縮機(3)、第2圧縮機(9)の能力を同時的に制
御するようにしたから、前記両圧縮機(3)。
(9)の過負荷運転を防止できる。
請求項1乃至3はプルダウン時の高圧制御に係るもので
あって、全体としての能力の変動が生じないように両圧
縮機(31,(9)の容量を制御しているので、負荷に
適合した能力で適正圧力を保持した運転が可能で圧縮機
の耐久性を増大し得るとともに、省エネルギーに果たす
効果は頗る大である。
また、請求項4.5はプルダウン完了後の通常運転時の
高圧制御に係るものであって両高圧圧力(PH)、(P
t )の圧力制御を高温側の第1圧縮機(3)の能力制
御によって行わせているので制御系は頗る簡単となりさ
らに、低温側の冷凍運転を固定的にしているので冷却対
象の温度変化幅が少くて冷却性能が安定する効果がさら
に加わる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る装置回路図、第2図及び
第3図は本発明の制御の態様を説明するフローチャート
である。 (1)・・・高温側冷凍回路、 (2)・・・低温側冷
凍回路、(3)・・・第1圧縮機、 (9)・・・第2
圧縮機、α争・・・第1インバータ、04J・・・第2
インバータ、α訃・・高温側圧力検出手段、 α荀・・・低温側圧力検出手段、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1インバータ(13)により回転制御される第1
    圧縮機(3)を有する高温側冷凍回路(1)と第2イン
    バータ(14)により回転制御される第2圧縮機(9)
    を有する低温側冷凍回路(2)とをカスケード接続して
    なる二元冷凍機において、 下限値(P__H_1)及び上限値(P_H_2)なら
    びにその中間値からなる設定圧力帯域と、検出した高温
    側冷凍回路(1)のプルダウン時の高圧圧力(P_H)
    とを比較して、この検出圧力(P_H)が設定圧力帯域
    を下まわるか、上まわるか又は帯域内であるかによって
    、第1増速信号、第1減速信号、第1中立信号を夫々発
    生する高温側圧力検出手段(15)と、下限値(P_L
    _1)及び上限値(P_L_2)らびにその中間値から
    なる設定圧力帯域と、検出した低温側冷凍回路(2)の
    プルダウン時の高圧圧力(P_L)とを比較して、この
    検出圧力(P_L)が設定圧力帯域を下まわるか、上ま
    わるか又は帯域内であるかによって、第2増速信号、第
    2減速信号、第2中立信号を夫々発生する低温側圧力検
    出手段(16)と、第1中立信号と第2中立信号の論理
    積で現状の速度に維持させる出力を、第1減速信号と第
    2中立信号、第1減速信号と第2増速信号の各論理積で
    所定幅の減速をさせる出力を、第1中立信号と第2増速
    信号の論理積で前記所定幅よりも小幅の減速をさせる出
    力を、第1増速信号と第2中立信号、第1増速信号と第
    2減速信号の各論理積で所定幅の増速をさせる出力を、
    第1中立信号と第2減速信号の論理積で前記所定幅より
    も小幅の増速をさせる出力を夫々発生して第1インバー
    タ(13)に与える第1インバータ制御手段(17_A
    )と、第1中立信号と第2中立信号の論理積で現状の速
    度に維持させる出力を、第1中立信号と第2減速信号、
    第1減速信号と第2減速信号の各論理積で所定幅の減速
    をさせる出力を、第1減速信号と第2中立信号の論理積
    で前記所定幅よりも小幅の減速をさせる出力を、第1中
    立信号と第2増速信号、第1増速信号と第2増速信号の
    各論理積で所定幅の増速をさせる出力を、第1増速信号
    と第2中立信号の論理積で前記所定幅よりも小幅の増速
    をさせる出力を夫々発生して第2インバータ(14)に
    与える第2インバータ制御手段(18_A)とを備えて
    なることを特徴とする二元冷凍機の高圧制御装置。 2、第1インバータ制御手段(17_A)が、最低速度
    で第2圧縮機(9)が運転しているときに、第1減速信
    号と第2減速信号とが共に発生している条件と、最高速
    度で第2圧縮機(9)が運転しているときに、第1増速
    信号と第2増速信号とが共に発生している条件との両条
    件によって、所定幅の減速をさせる出力を第1インバー
    タ(13)に与える機能が追加されてなる請求項1記載
    の二元冷凍機の高圧制御装置。 3、第2インバータ制御手段(18_A)が、最高速度
    で第1圧縮機(3)が運転しているときに、第1増速信
    号と第2減速信号とが共に発生している条件と、最低速
    度で第1圧縮機(3)が運転しているときに、第1減速
    信号と第2増速信号とが共に発生している条件とによっ
    て、所定幅の減速をさせる出力を第2インバータ(14
    )に与える機能が追加されてなる請求項1又は2記載の
    二元冷凍機の高圧制御装置。 4、第1インバータ(13)により回転制御される第1
    圧縮機(3)を有する高温側冷凍回路(1)と第2イン
    バータ(14)により回転制御される第2圧縮機(9)
    を有する低温側冷凍回路(2)とをカスケード接続して
    なる二元冷凍機において、 下限値(P_H_1)及び上限値(P_H_2)ならび
    にその中間値からなる設定圧力帯域と、検出した高温側
    冷凍回路(1)のプルダウン完了後の高圧圧力(P_H
    )とを比較して、この検出圧力(P_H)が設定圧力帯
    域を下まわるか、上まわるか又は帯域内であるかによっ
    て、第1増速信号、第1減速信号、第1中立信号を夫々
    発生する高温側圧力検出手段四と、下限値(P_L_1
    )及び上限値(P_L_2)ならびにその中間値からな
    る設定圧力帯域と、検出した低温側冷凍回路(2)のプ
    ルダウン完了後の高圧圧力(P_L)とを比較して、こ
    の検出圧力(P_L)が設定圧力帯域を下まわるか、上
    まわるか又は帯域内であるかによって、第2増速信号、
    第2減速信号、第2中立信号を夫々発生する低温側圧力
    検出手段(2)と、第1中立信号と第2中立信号の論理
    積で現状の速度に維持させる出力を、第1減速信号と第
    2減速信号、第1減速信号と第2中立信号、第1減速信
    号と第2増速信号、第1増速信号と第2増速信号との各
    論理積で所定幅の減速をさせる出力を、第1中立信号と
    第2増速信号の論理積で前記所定幅よりも小幅の減速を
    させる出力を、第1増速信号と第2減速信号、第1増速
    信号と第2中立信号の各論理積で所定幅の増速をさせる
    出力を、第1中立信号と第2減速信号の論理積で前記所
    定幅よりも小幅の増速をさせる出力を夫々発生して第1
    インバータ(13)に与える第1インバータ制御手段(
    17_B)と、 プルダウン完了直後に発信する第1中立信号と第2中立
    信号との論理積で現状の速度に維持させる出力を発生し
    て第2インバータ(14)に与える第2インバータ制御
    手段(18_B)とを備えてなることを特徴とする二元
    冷凍機の高圧制御装置。 5、第1インバータ制御手段(17_B)が、第1増速
    信号と第2減速信号との論理積による増速の出力で第1
    圧縮機(3)を最高速度に増速した後は、前記増速の出
    力を現状の速度に維持させる出力に転じさせ、一方、第
    1減速信号と第2増速信号との論理積による減速の出力
    で第1圧縮機(3)を最低速度に減速した後は、前記減
    速の出力を停止させる出力に転じさせる如く形成してい
    る請求項4記載の二元冷凍機の高圧制御装置。
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