JPH02233944A - 冷凍装置の運転制御装置 - Google Patents

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、冷凍コンテナ等に設けられる冷凍装置の運転
制御装置に関し、特に、圧縮機容量の低減対策に係るも
のである。

（従来の技術） 従来より、この種の冷凍装置の運転制御装置としては、
例えば、実開昭６３−４６３６０号公報に開示されたも
のがある。

すなわち、容量の調整可能な圧縮機、凝縮器、開度の調
整可能な膨張弁、蒸発器を順に接続して冷媒循環回路を
構成すると共に、凝縮器と膨張弁とをバイパスするホッ
トガスバイパスラインを設け、熱負荷が変動し、所望の
庫内設定温度に対して所定幅をもって設定された所定温
度範囲より庫内温度が高くなると、上記圧縮機の容量を
増大させると共に、膨張弁の開度を制御して庫内温度が
所定温度範囲内に入るようにしている。そして、庫内温
度が上記所定温度範囲内にあるときは、ホットガスバイ
パスラインを流れるホットガス量を制御して庫内温度が
上記庫内設定温度に収束するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した冷凍装置の容量制御装置においては、従来、定
常運転状態より圧縮機の容量を低減しようとすると、冷
媒循環回路の液ラインを流れる冷媒液量と、ホットガス
バイパスラインを流れるホットガス量とを同時に検出し
なければならず、制御が難しくなるという問題があった
。

そこで、電子膨張弁を用いて冷媒循環回路の冷媒循環量
を制御し、庫内温度が所定温度になるようにしているも
のがある。

しかしながら、これでは、電子膨張弁の開度を圧縮機の
容量と個別に制御しているため、一旦、圧縮機の容量段
数が増大すると、その後、外気温度の低下により庫内熱
負荷が減少しても、圧縮機が高容量運転を継続したまま
であるため、圧縮機の電力消費が大きいという問題があ
った。また、電子膨張弁を制御して液冷媒二を制御して
いるので、熱負荷が低下すると、圧縮機の能力が大きい
まま電子膨張弁を絞ることになるため、蒸発器内におけ
る冷媒の蒸発温度が低下しζ着霜口が増加することにな
る。更には、偏流による蒸発器の温度分布が悪化し、吹
出空気温度分布が悪化するという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、膨張
弁が所定時間継続して低開度にあると、圧縮機の容量を
低下或いは吸入ガス量を低下させることにより、熱負荷
の減少に対応し得るようにして、消費電力の低減並びに
若布量の増大防止等を図ることを目的するものである。

（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）に係る発明の講
じた手段は、第１図に示すように、先ず、容量の調整可
能な圧縮機（１）、凝縮器（３）、開度の調整可能な膨
張弁（４）および蒸発器（５）を順次接続してなる冷媒
循環回路（１１）と、上記膨張弁（４）の開度を制御す
る膨張弁制御手段（１４）とが設けられている。

そして、上記膨張弁（４）の開度を検出する開度検出手
段（８）が設けられる一方、該開度検出手段（８）の検
出信号を受けて、 また、請求項（３）及び（４）に係る発明が講じた手段
は、請求項（１）又は（２）記載の冷凍装置の運転制御
装置において、容量低減手段（１５）．　　（１６）は
、庫内温度が設定温度に対して所定値をもった所定温度
範囲内にある状態において、膨張弁（４）の開度が設定
開度以下の状態で所定時間継続すると作用するように構
成され、また、請求項（５）に係る発明が購じた手段は
、請求項（３）又は（４）の冷凍装置の運転制御装置に
おいて、容量低減手段（１５）．（１６）の庫内温度を
蒸発器（５）の吹出空気温度とした構成としている。

また、請求項（６）に係る発明が：，＋５じた手段は、
上記請求項（′２Ｊ記載の冷凍装置の運転制御装置にお
いて、吸入ガスｆｆｉ調整手段（６）が吸入電磁弁（６
ａ）と、該吸入電磁弁（６ａ）に並列接続されたキャピ
ラリー（６ｂ）とより構成されている。

（作用） 上記構成により、請求項（１）に係る発明では、例えば
、冷蔵運転時において、膨張弁制御手段（１４）が膨張
弁（４）の開度を制御して冷媒循環量を制御し、庫内温
度を設定温度に収束させる。

一方、熱負荷が減少し、上記膨張弁（４）の開度が所定
値、例えば、５０％以下となり、この低開度が所定時間
継続すると、容量低減手段（１５）により圧縮機（１）
容量を低下させ、熱負荷に釣合う圧縮機（１）容量に調
節する。

また、請求項（′２Ｊに係る発明では、熱負荷が減少し
、膨張弁（４）の所定値以下の開度が所定時間継続する
と、容量低減手段（１６）が吸入ガス量調整手段（６）
を制御し、具体的に請求項（６）に係る発明では、吸入
電磁弁（６ａ）を閉鎖して、吸入ガスがキャピラリ−（
６ｂ）を流れるように、圧縮機（１）の吸入ガス二を減
少させて、圧縮機（１）容量を低減させる。

また、請求項（３）及び（４）に係る発明では、容量低
減手段（１５），　　（１６）は庫内温度、具体的に請
求項（５）に係る発明では蒸発器（５）の吹出空気温度
が所定温度範囲内にあり、安定している状態で作用する
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。

請求項（１）に係る発明の実施例を第２図に示す。

同図において、（Ａ）は冷凍コンテナ等に設けられる冷
凍装置、（１）は容量を３３％と６７％と１００％に変
更可能なアンロード付き圧縮機、（３）は空冷ファン（
Ｆ１）及びモータ（ＭＦＩ）が付設された凝縮器、（１
８）はレンーバ、（４）はＰＩＤ制御される電子膨張弁
、（５）は庫内ファン（Ｆ２）及びモータ（ＭＦ２）が
付設せられた蒸発器、（９）はアキュムレー夕であり、
各機器（１），　（３），　（１８），　（４），　（
５），（１９）は上述の順に冷媒配管（２０）により直
列に接続されて、冷媒循環回路（ｌ１）を形成しており
、冷媒を圧縮機（１）により上記冷媒循環回路（１１）
を流通循環させることにより、凝縮器（３）にて冷媒ガ
スの有する熱を庫外に放出して冷媒ガスを液化し、蒸発
器（５）にて冷媒ガスが気化することにより庫内熱を吸
収し、もって庫内を冷却するように構成されている。

また、（２）は上記圧縮機（１）と凝縮器（３）との間
に介設された三方比例弁であり、（１０）は一端が該三
・方比例弁（２）に接続され、他端が上記凝縮器（３）
、レシーバ（１８）及び電子膨張弁（４）をバイパスし
て蒸発器（５）の吸入側冷媒配管（１２）に接続せられ
たホットガスバイパスラインで、該ホットガスバイパス
ライン（１０）はドレンバンヒー夕部（１３）を備えて
いる。

また、（Ｔｈｌ）及び（Ｔｂ２）は蒸発器（５）の入口
冷媒温度及び出口冷媒温度を険出する冷媒温度センサで
あり、（Ｔｈ３）及び（Ｔｈ４）は上記蒸発器（５）の
吸込空気温度及び吹出空気温度（庫内温度）を検出する
空気温度センサである。

そして、上記各温度センサ（Ｔｈ１）．　　（Ｔｈ２）
，　　（Ｔｂ３）．　　（Ｔｈ４）の検出信号は、第３
図に示すように、コントローラ（２１）に入力されるよ
うに構成されており、該コシトローラ（２１）には、Ａ
／Ｄ変換器（２３）　、Ｉ／Ｏポート（２４）　、ＲＡ
Ｍ　（２５）　、ＲＯＭ　（２６）及びＣＰＵ　（２７
）が備えられている。そして、上記コントローラ（２１
）には、上記電子膨張弁（４）の開度を検出する開度検
出手段（８）が備えられると共に、冷凍運転時には上記
各冷媒温度センサ（Ｔｈｌ）、（Ｔｂ２）の検知信号に
基づき所定の過ハ度になるように上記電子膨張弁（４）
のモータ（ＭＥＶ）をＰＩＤ制御する一方、冷蔵運転時
は蒸発器（５）の吹出空気温度センサ（Ｔｈ４）の検知
信号に基づき、該吹出空気温度が所定温度範囲（設定温
度に対して±５℃の範囲）に入るように上記電子膨張弁
（４）のモータ（ＭＥＶ）をＰＩＤ制御する膨張弁制御
手段（１４）が含まれている。また、上記コンｌ・ロー
ラ（２１）には、デフロスト運転時に三方比例弁（２）
のモータ（ＭＶ）をＰＩＤ制御してホットガスバイパス
量を制御するホットガス制御手段（１７）が含まれてい
る。

更に、上記コントローラ（２１）には、熱負荷の増加に
対応して上記圧縮機容量を増大制御する圧縮機容量制御
手段（７）が備えられている。その上、上記コントロー
ラ（２１）には、上記開度検出手段（８）の信号を受け
て、蒸発器（５）の吹出空気温度が所定温度範囲内にあ
るときに電子膨張弁（４）の開度が所定値、例えば５０
％以下の状態が所定時間、例えば２０分、継続すると、
圧縮機（１）の容量を低減させる容量低減手段（１５）
が含まれている。

更にまた、第３図において、（Ｔｒ）は変圧器、（Ｓ）
は運転／停止スイッチ、（３１）は高圧圧力開閉器、（
３２）は低圧圧力開閉器、（３３）は油圧保訛圧力開閉
器、（３４）はランプスイッチ、（３５）は油圧リセッ
トスイッチ、（３６）は圧縮機保護サーモスイッチ、（
３７）は変圧器（Ｔｒ）の結線切換用、（３８）は電圧
切換用、（３９）．（４０）は圧縮機モータ用のそれぞ
れ手動切換開閉器であり、該各開閉器（３７）〜（４０
）は全て連動している。

（ＭＣ）は圧縮機モータ、（１　０　ｃ）は、上記圧縮
機モータ（　Ｍ　Ｃ　）を作動させると同時に凝縮器（
３）の送風ファンモーク（ＭＦＩ）への通電を許容する
常間接点（ＩＯＣ−１）を有する圧縮機リレー　（ＩＯ
Ｆ）は蒸発器（５）の送風ファンモータ（ＭＦ２）を作
動させる常間接点（１０Ｆ−１）を有する蒸発器ファン
リレー　（２ＯＳ）は冷媒配管（１２）の冷媒流れを許
容又は阻止する電磁弁のリレーである。

次に、上記冷凍装置（Ａ）の運転制御動作について第４
図の制御フローに基づき説明する。

先ず、ステップＳＴＩにおいて、冷凍装置（Ａ）が定常
運転状態にあり、例えば、圧縮機（１）が容ｆｆｉｌｏ
Ｏ％で運転されている場合、ステップＳＴ２に移り、蒸
発器（５）の吹出空気温度が庫内設定温度に対して±０
．５℃以内の所定温度範囲内であるか否かを判定し、範
囲外の場合には、ステップＳＴ３に移り、膨張弁制御手
段（１４）が電子膨張弁（４）をＰＩＤ制御してステッ
プＳＴ２に戻り、吹出空気温度が所定温度範囲内に入る
ようにする。一方、ステップＳＴ２において、吹出空気
温度が所定範囲内にある場合には、ステップＳＴ４に移
り、開度検出手段（８）の検出信号により電子膨張弁（
４）の開度が５０％以下か否かが判断される。そして、
該電子膨張弁（４）の開度が５０％より大きい場合には
、ステップＳＴ２に戻り、上述の動作を繰り返す。

一方、上記ステップＳＴ４において、電子膨張弁（４）
の開度が５０％以下の場合には、ステップＳＴ５に移り
、タイマをスタートさせてステップＳＴ６に移り、タイ
マがカウントアップしたか否かが判定される。このタイ
マは、例えば、２０分に設定されており、この２０分が
経過するまで、ステップＳＴ７に移り、電子膨張弁（４
）の開度が５０％以下であるか否かを判定し、５０％以
下の場合はステップＳＴ６に移り、５０％以下の低開度
が２０分以上継続するか否かを判定している。

そして、２０分経過前に弁開度が５０％以上になると、
ステップＳＴ８に移りタイマをクリアした後、ステップ
ＳＴ２に戻り、上述した通常の冷媒制御動作に戻る。

そして、５０９６以下の低開度が２０分継続すると、ス
テップＳＴ６よりステップＳＴ９に移り、容量低減手段
（１５）が、圧縮機（１）の容量を６７％に低減してス
テップＳＴ２に戻ることになる。

つまり、圧縮機（１）が容ｆｆｉ１００％運転している
状態で、該容量が大きい場合に、容量を低減させる。

その後、図示しないが、６７％の運転時においても、上
記ステップＳＴＩ〜ＳＴ９と同様に制御し、電子膨張弁
（４）の開度が５０％以下の低開度で２０分継続すると
、ステップＳＴ９で圧縮機（１）の容量を３３％に低減
する。

従って、熱負荷が減少し、電子膨張弁（４）の開度が５
０％以下で２０分継続すると圧縮機（１）の容量を低減
させるようにしたために、低熱負荷時における圧縮機（
１）の高容量運転を防止し得るので、電力消費の軽減及
び蒸発器（５）の着霜抑制を図ることができると共に、
庫内食料品の水分蒸発による劣化、目減り等をも防止す
ることができる。

第５図は、請求項（２に係る発明の実施例を示しており
、本実施例では、前実施例の容二低減手段（１５）が直
接圧縮機（１）の容量を低下させるのに代えて、蒸発器
（５）の下流側であってアキュムレータ（１９）と圧縮
機（１）との間に吸入ガス調整手段（６）が設けられた
ものである。

該吸入ガス調整手段（６）は、冷媒循環回路（１１）に
吸入電磁弁（６ａ）が介設されると共に、該電磁弁（６
ａ）をバイパスして該電磁弁（６ａ）と並列にキャピラ
リ−（６ｂ）が接続されて横成されており、該吸入電磁
弁（６ａ）が容量低減手段（１６）で開閉されるように
なっている。

つまり、容量低減手段（１６）は、電子膨張弁（４）の
開度が所定値以下の状態で所定時間継続すると、上記吸
入電磁弁（６ａ）を閉とし、冷媒は流動抵抗の大きいキ
ャビラリー（６ｂ）を流れ、圧縮機（１）の吸入ガス量
が低下し、圧縮機容二が低下するように構成されている
。

第６図は、本実施例の制御フローを示し、先ず、前実施
例と同様にステップＳＴＩにおいて、例えば、圧縮機（
１）を連続運転するとステップＳＴ２からステップＳＴ
８と同様に動作し、電子膨張弁（４）が５０％以下の低
開度を２０分継続すると、ステップＳＴ８からステップ
ＳＴ１２に移り、吸入電磁弁（６ａ）を閉じ、冷媒がキ
ャビラリー（６ｂ）を流れるようにして、圧縮機（１）
の吸入ガス量を低減し、冷凍容量を減少させる。

その他の構成、作用は前実施例と同様である。

なお、本実施例では、圧縮機（１）の容量は３段切換え
としているが、２段若しくは４段等に切換えるようにし
てもよく、同じく、吸入ガス量調整手段（６）は３段以
上に切換えるようにしてもよい。

更にまた、請求項（１）に係わる発明と請求項（２）に
係わる発明を並用して、圧縮機容量と吸入ガス量の双方
を制御するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）及び（２）に係る発
明によれば、膨張弁の低開度が所定時間継続すると、圧
縮機の容量が低下するようにしたために、庫内熱負荷容
量が減少した場合には、冷媒循環回路及び庫内温度に悪
影響を与えることなく、容易に圧縮機容量の減少を行い
得るので、従来技術による場合に比較し、電力消費が少
なく、しかも、蒸発器内の冷媒蒸発温度の低下を防止す
ることができるので、着霜を防止することができると共
に、それによる庫内食料品等の目減り、脱水による劣化
の減少を防止することができる。その上、偏流による蒸
発器の温度分布の不均一を防止することができることか
ら、庫内温度分布への悪影ワがなく、経済的かつ良好な
冷凍、冷蔵、保冷を行うことができる。

また、請求項（３）〜（５）に係る発明によれば、庫内
が安定している状態で圧縮機の容量又は吸入ガス量を低
下させるので、冷媒循環回路や庫内温度への悪影響を確
実に防止することができる。

また、請求項（６）に係る発明によれば、吸入ガス量調
整手段を吸入電磁弁及びキャビラリーで溝成するので、
簡単な構造でもって確実に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は冷凍
装置の冷媒回路図、第３図は同電気回路図、第４図は同
制御フロー図である。第５図は他の実施例を示す冷媒回
路図、第６図は同制御フロー図である。 （１）・・・圧縮機、（２）・・・調整手段、（３）・
・・凝縮器、（４）・・・電子膨張弁、（５）・・・蒸
発器、（６）・・・吸入ガス量調整手段、（６ａ）・・
・吸入電磁弁、（６ｂ）・・・キャビラリー　（７）・
・・圧縮機容量制御手段、（８）・・・開度検出手段、
（１１）・・・冷媒循環回路、（１４）・・・膨張弁制
御手段、（１５）・・・容量低減手段、（１６）・・・
容量低減手段。 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　容量の調整可能な圧縮機（１）、凝縮器（３）
   、開度の調整可能な膨張弁（４）および蒸発器（５）を
   順次接続してなる冷媒循環回路（１１）と、上記膨張弁
   （４）の開度を制御する膨張弁制御手段（１４）と、上
   記膨張弁（４）の開度を検出する開度検出手段（８）と
   、該開度検出手段（８）の検出信号を受けて膨張弁（４
   ）の開度が予め設定された開度以下の状態で所定時間継
   続すると、上記圧縮機（１）の容量を低下させる容量低
   減手段（１５）とを備えていることを特徴とする冷凍装
   置の運転制御装置。
2. （２）　圧縮機（１）、凝縮器（３）、開度の調整可能
   な膨張弁（４）及び蒸発器（５）を順次接続してなる冷
   媒循環回路（１１）と、上記膨張弁（４）の開度を制御
   する膨張弁制御手段（１４）と、上記蒸発器（５）と圧
   縮機（１）との間に設けられて圧縮機（１）の吸入ガス
   量を調整する吸入ガス量調整手段（６）と、上記膨張弁
   （４）の開度を検出する開度検出手段（８）と、該開度
   検出手段（８）の検出信号を受けて膨張弁（４）の開度
   が予め設定された所定値以下の状態で所定時間継続する
   と、圧縮機（１）の吸入ガス量を減少させるように吸入
   ガス量調整手段（６）を制御する容量低減手段（１６）
   とを備えていることを特徴とする冷凍装置の運転制御装
   置。
3. （３）　請求項（１）記載の冷凍装置の運転制御装置に
   おいて、容量低減手段（１５）は、庫内温度が設定温度
   に対して所定幅をもった所定温度範囲内にある状態にお
   いて、膨張弁（４）の開度が設定開度以下の状態で所定
   時間継続すると、圧縮機（１）の容量を低下させるよう
   に構成されていることを特徴とする冷凍装置の運転制御
   装置。
4. （４）　請求項（２）記載の冷凍装置の運転制御装置に
   おいて、容量低減手段（１６）は、庫内温度が設定温度
   に対して所定幅をもった所定温度範囲内にある状態にお
   いて、膨張弁（４）の開度が設定開度以下の状態で所定
   時間継続すると、圧縮機（１）の容量を低下すべく吸入
   ガス量調整手段（６）を制御するように構成されている
   ことを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
5. （５）　請求項（３）又は（４）記載の冷凍装置の運転
   制御装置において、容量低減手段（１５），（１６）が
   基準とする庫内温度は蒸発器（５）の吹出空気温度であ
   ることを特徴とする冷凍装置の運転制御装置。
6. （６）　請求項（２）記載の冷凍装置の運転制御装置に
   おいて、吸入ガス量調整手段（６）は、吸入電磁弁（６
   ａ）と、該吸入電磁弁（６ａ）に並列接続されたキャピ
   ラリー（６ｂ）とより構成されていることを特徴とする
   冷凍装置の運転制御装置。