JPH0237191A

JPH0237191A - 並列圧縮式冷凍装置

Info

Publication number: JPH0237191A
Application number: JP63186114A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yamaguchi; 敏明山口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1988-07-25
Publication date: 1990-02-07

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〕この発明は、たとえばスーパーマーケットなど同一場所
に設置された複数台の冷凍、冷蔵ショーケース群で使用
される冷凍装置、すなわち負荷変動の大きい冷凍装置に
おいて、常に最適な状態で運転できるようにした並列圧
縮式冷凍装置に関する０〔従来の技術〕従来、この種の装置としては第３図に示すものがあった
。この第３図において（Ａ）は並列圧縮式冷凍装置、（
２）は複数台のショーケース＜２＆）　＃　（２ｂ）、
（２ｏ）の組合せで構成された冷却装置である。（１）
は凝縮装置であシ、水冷式の凝縮器（１＆）あるいは空
冷式凝縮器（図示せず）の下流側に接続される受液器の
上に圧縮機の定格容量比がほぼｌ対１．６対２に選定さ
・れている大容量の圧縮機（１ｂ）と中容量の圧縮機（
ＩＣ）と小容量の圧縮機（１ｄ）の３台が並列に搭載さ
れておシ、かつ各圧縮機（１ｂ）と（ＩＣ）と（ｉｌｌ
）の冷媒吐出管（ｉｓ）および吸入管（１ｆ）が並列に
接続されて−る。

なお、（Ｉｇ）は各圧縮機＜ｌｂ＞と（１ｏ）のクラン
ク室を相互に連通させる均圧均油管％　（ｌｈ）は各圧
縮機（１１）と（１覆）のクランク室を相互に連通させ
る均圧均油管である。また、（３）は上記圧縮＠（ｌｂ
）　＃　（１０）および（１ｄ）の低圧側の冷媒圧力を
検出する圧力検出部（４）の出力信号に応じて上記圧縮
＠（ｌｂ）　＄　（ｌｃ）および（１ｄ）の運転を制御
する制御部である。

また、第４図に示すように、通常圧力領域は、容量アッ
プ圧力値、容量ダウン圧力値、低圧カット値の３つによ
って、並列圧縮式冷凍装置（Ａ）に容量アップ信号を出
す容量アップ圧力値以上の領域（ニ）と、並列圧縮式冷
凍装ｆｉｔ（Ａ）に容量ダウン信号も容量アップ信号も
出さなψ容量ダウン圧力値以上で、かつ容量アップ圧力
値未満の領域（ハ）と、並列圧縮式冷凍装置（Ａ）に容
量ダウン信号を出す容量ダウン圧力値未満の領域（ロ）
と、並列圧縮式冷凍装置（ム）に停止信号を出す低圧カ
ット値以下の領域（イ）の４つに分けられる。

次に動作につ−て説明する。たとえば、冷却装置（２）
の冷凍負荷に対する所要の冷凍能力を得るための所要動
力が２２．５　Ｈｔｔｔである場合に、圧縮（ｆｌ（１
１））の定格容量は１０　ｉｌｌ　ｍ圧縮機（１０）の
定格容量は７．５Ｈｚ　、圧縮機（１１）の定格容量は
５Ｈｇに選定されている〇一方、複数台のショーケース（２ａ）　＃　（２ｂ）　
）　（２Ｇ）からなる冷却装置（２）では、各ショーケ
ースの使用状況によって冷凍負荷はＯから１００≦まで
大幅に変動する。

ここで、冷凍負荷が少なくなると、冷凍サイクルの低圧
側の冷媒圧力が下がシ、これに伴って圧力検出部（４）
から制御部（３）に出力される圧力検出信号のレベルも
低下する。

制御部（３）では、上記圧力検出信号を基準値（容量ア
ップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値）と比較する比較
回路を有しているため、圧力検出信号が容量ダウン圧力
値よりも低い場合、すなわち、領域（ロ）の場合には、
制御部（３）は並列圧縮式冷凍装置（１）の容量が低下
するように制御し、冷却能力を下げる。このようにして
冷却能力が下げられると、冷棟サイクルの低圧側の冷媒
圧力が上昇し、領域（ハ）に収束し、運転は安定する。

また、冷却負荷が高い場合には、冷凍サイクルの低圧側
の冷媒圧力が上昇し、これに伴って圧力検出部（４）か
ら制御部ｒ３）に出力される圧力検出信号のレベルが上
昇する０この結果、圧力検出信号が容量アップ圧力値よ
り−も高い場合、すなわち、領域（ニ）の場合には、制
御部（３）は並列圧縮式冷凍装置（１）の容量がアップ
する：うに制御し、冷却能力を増加させる。このように
して冷却能力が増加すルト、冷凍サイクルの低圧側の冷
媒圧力は低下し、領域（ハ）に収束し、運転は安定する
。

なお、冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力が低圧カット値
以下すなわち領域（イ）になった場合、圧縮機（ｌｂ）
　、　（ｌａ）　、　（１ａ）は直ちに停止するように
なつている。

したがって、上記の冷凍負荷変動に対し、冷凍負荷が２
２噂以下の部分負荷時には定格容ｆｉ５ｎｇの圧縮機（
ｉｌｌ）のみが単独運転される。また、冷凍負荷が２２
〜３３％の範囲では定格容量７．５Ｈｓａの圧縮機（Ｉ
Ｃ）のみが単独運転される０冷凍負荷が３３〜４４％の
範囲では定格容量１０　Ｈｚの圧縮機（１ｂ）のみが単
独運転される。

さらに、冷凍負荷が４４〜５５％の範囲では圧縮機（ｌ
ｃ）と（１ｄ）が同時に並列運転される。冷凍負荷が５
５〜６６％の範囲では圧縮機（ｌｂ）と（１ｄ）が同時
に並列運転される。冷凍負荷が６６〜フフ≦の範囲では
圧縮６４（１１））と（１０）が同時に並列運転される
。冷凍負荷が曹〜１００％の範囲では圧縮機（１ｂ）と
（１ａ）と（１ａ）が同時に並列運転される。この容量
制御運転の推移を示せば第５図のようになる。

すなわち、第５図に示されているように圧縮機の定格容
量比がほぼ１対１．５対Ｂに選定されている大中小の圧
縮機を選択的に運転、停止制御することによって０．２
２，３３，４４，１５５．６６　、フッ、１００％の８
段階の容量制御運転を行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の並列圧縮式冷凍装置は以上のように構成されてい
るので、０，２２，３３，４４，５５，６６．７７．１
００％の８段階の容量制御運転しかできず、冷凍負荷が
０〜２２％の間、２２〜３３％の間、３３〜４４％の間
、４４〜５５％の間、５５〜６６％の間、６６〜７７％
の間および７７〜１００％の間の部分負荷域では圧縮機
の過剰運転となって運転効率が著しく低下する欠点があ
った。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、０，７〜３３％、４０〜７８％、８５〜１１１
％の変動域で容量制御運転ができ、部分負荷に対する運
転効率が向上できる並列圧縮式冷凍装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明においては、定格容量比がほぼ１対１．５対２
に選定されている大容量、中容量および小容量の圧縮機
を有し、かつこの圧縮機に凝縮器を接続した凝縮装置と
この凝縮装置に接続された冷却装置から構成される装置低圧側における冷媒圧力を検出して圧力検出信号を発生
する圧力検出部と、上記小容量の圧縮機をその定格容量
の略々６０％に容量制御する容量制御部と、上記小容量
の圧縮機の定格容量の５０〜１５０％まで連続的に制御
する可変周波数のインバータおよび上記圧力検出信号に
応じ、上記容量制御部を介して上記小容量の圧縮機の容
量をＯ，ほぼ６０。

１００％に容量制御し、かつ上記インバータの出力周波
数を制御すると共に上記大容量並びに中容量の圧縮機の
運転をＯＮ　、ＯＦＦ制御することにより、低圧側の冷
媒圧力を所定の設定値に収束させる一方、上記冷却装置
の冷凍負荷が１３％以下では上記容量制御部により上記
小容量の圧縮機のみその定置下余白格容量のほぼ６０％に容量制御し、その小吉ｊ！ＥＥね
機のみを上記インバータにより駆動すると共に冷凍負荷
が１３〜３３％では上記小容量の圧縮機のみを上記イン
バータによシ駆動すると共に冷凍負荷が３３〜４６％で
は上記中容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、上記容
量制御部によシ上記小吉匿の圧縮機のみその定格容量の
ほぼ６０％に容量制御し、さらにその小容量圧縮機を上
記インバータによシ駆動して並列運転し、冷凍負荷が４
６〜５８％では上記中容量の圧縮機を商用交流電源で駆
動し、上記小容量の圧縮機を上記インバータによシ駆動
して並列運転し、冷凍負荷が５８〜〒８％では上記大容
量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、上記小容量の圧縮
機を上記インバータにより駆動して並列運転し、冷凍負
荷が１８〜９１％では上記中容量および大容量の圧縮機
を商用交流電源で駆動し、上記容量制御部によシ上記小
容量の圧縮機をその定格容量のほぼ６０％に容量制御し
、さらにその小容量圧縮機を上記インバータにより駆動
して並列連転し、冷凍負荷が９１〜１１１％では上記中
容量および大容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、上
記小容量の圧縮機を上記インバータにより駆動して並列
運転させる制御部とを設けたことにより、上記目的を達
成するものである。

〔作用〕

この発明にお−では、圧力検出部の圧力検出信号に応じ
、制御部が容量制御部を介して上記小容量の圧ａ機のみ
その定格容量をＯｌは［６０，１００％に容量制御し、
かつインバータを介して上記小容量の圧縮機の容量を連
続的に５０〜１５０％まで制御すると共に大容量並びに
中容量の圧縮機の運転をＯＮ　、　Ｏ’！！’Ｉｆ制御
するものであり、上記冷却装置の冷凍負荷が１３％以下
では上記容量制御部によシ上記小容量の圧縮機のみその
定格容量のほぼ６０％に容量制御し、その小容量圧縮機
のみを上記インバータにより駆動すると共に冷凍負荷が
１３〜３３％では上記小容量の圧縮機のみを上記インバ
ータによシ駆動し、冷凍負荷が３３〜４６弧では上記中
容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、上記容置制御部
によシ上記小容量の圧縮機のみその定格容量の＃１ｑａ
ｏ％に容量制御し、さらにその小容量圧縮機を上記イン
バータによシ駆動して並列運転し、冷凍負荷が４６〜３
Ｂ噂では上記中容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、
上記小容量の圧縮機を上記インバータによシ駆動して並
列運転し、冷凍負荷が５８〜７８％では上記大容量の圧
縮機を商用交流電源で駆動し、上記小容量の圧縮機を上
記インバータによシＰＥ勤して並列運転し、冷凍負荷が
７８〜９１％では上記中容量および大容量の圧縮機を商
用交流電源で駆動し、上記容置制御部により上記小容量
の圧縮機をその定格容量のほぼ６０％に容量制御し、さ
らにその小容量圧縮機を上記インバータによシ駆動して
並列運転し、冷凍負荷が９１〜ｌ’ｌ　１．％では上記
中容量および大容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、
上記小容量の圧縮機を上記インバータにより駆動して並
列運転することにより、冷凍負荷の７〜３３％、４０〜
１８％、８５〜１１１％の変動域で冷凍負荷に追従した
最適な運転ができ、非常に経済的で省エネルギ化に有利
になる。

〔実施例〕

以下、この発明による並列圧縮式冷凍装置の実施例を図
について説明する。第１図はその一実施例を示す冷媒回
路図であり、この並列圧縮式冷凍袋ｆ（Ａ）には第３図
と同様に互いに並列に配管接続されている複数台のショ
ーケース（２＆）〜Ｃ２６＞’Ｔ！栂成された冷却装置
（２）が接続されている。

一方、並列圧縮式冷凍装置（ム）は第３図と異なり、小
容量の圧縮機（１ｄ）にはその定格容量の＃１ぼ６０％
に容量制御する容量制御部（１１）が接続されているの
容量制御部（１ｉ）は、圧縮機（１ｄ）の吐出ガスを圧
縮段階の途中からバイパスさせるアンリーダ機構を備え
ている。また、小容量の圧縮機（１ｄ）にはその容量の
５０〜１５０％まで連続的に制御できるインバータ（１
ｊ）が接続されている。なお、他の構成機器は第３図と
同じである。

次に、以上のように構成されたこの発明の並列圧縮式冷
凍袋Ｍ（ム）の動作について説明する。

たとえば、冷却袋ｅ（２）の冷凍負荷に対する所要の冷
凍能力を得るための所要動力が２２．５１４である場合
に、圧縮機（Ｗｂ）の定格容量は１０Ｉ！ｇ、圧縮機（
ｌａ）の定格容量は７．５　Ｈｔ、　、圧縮機（１１）
の定格容量は５１１ｚ　Ｋ選定され、圧縮機（１ｄ）の
容置は容量制御部（”）ｓインバータ（１ｊ）によシ１
．５〜７．５　Ｈｚと容量が変化する。制御部（３）は
、負荷容量に応じて、圧縮機（ｌｂ）　ｔ　（ｌｃ）　
＃　（１１）共停止、「圧縮Ｔｈ（１１）のみ容量制御
部（ＩＬ）により６０％容量制御し、さらにインバータ
（１ｊ）による容量制御運転」、「圧縮機（１１）のみ
インバータ＜ｌｊ＞による容量制御運転」、「圧縮機（
１１）のみ容量制御部（１１）により６０％容量制御し
、かつインバータ（１ｊ）で容量制御運転を行いさらに
圧縮機（１ｏ）を商用交流電源で運転」、「圧縮１（１
１）のみインバータ（１ｊ）で容量制御運転を行い、圧
縮機（ｌｏ）を商用交流電源で運転」、「圧縮ｍ　（１
１）のみインバータ（１ｊ）で容量制御運転を行い、圧
縮機（１１）を商用交流電源で運転」、「圧縮（１（１
１）のみ容量制御部（１１）によ９６０％容量制御し、
かつインバータ（ＩＪ）で容量制御運転を行い、さらに
圧縮機（１１１）　＃　（１０）を商用交流電源で運転
」、「圧縮機（Ｚａ）をインバータ（ｌｊ）で容量制御
運転を行い、圧ｒａ機（ｌｂ）　ｔ　（１０）を商用交
流電源で運転」の順に容量を増加するように制御する。

冷却装置（２）の冷凍負荷変動に対し、冷凍負荷が１３
％以下の部分負荷時には定格容量５Ｈ１の圧縮機（１）
のみが容量制御部（ｌ工）によシ、その定格容量のほぼ
６ｃ％に容量制御され、その小容量圧縮機（１４）が上
記インバータ（ｌｊ）により単独運転される。

冷凍負荷が１３〜３３％の範囲では、定格界ｇ１５１１
ｚの小容量圧縮［（１（１）が上記インバータ（１ｊ）
によシ単独運転される。また、冷凍負荷が３３〜４６％
の範囲では、上記中容量の圧縮機７．５Ｈｖｚを商用交
流ｉ源で駆動し、上記容量制御部（１ｉ）により定格界
１５Ｈｚの上記小容量の圧縮機（１ｄ）のみその定格容
量のほぼ６０％に容量制御し、かつその小容量圧縮機（
１）を上記インバータ（１ｊ）によシ駆動して並列運転
される。冷凍負荷が４６〜５８％では定格容量７．５Ｈ
ｚの上記中容量の圧縮機（１ｃ）を商用交流電源で駆動
し、定格界２５　Ｈｚの上記小容量の圧縮機（１１１）
を上記インバータ（１ｊ）により駆動して並列運転され
る。冷凍負荷が５８〜１８％では定格容量１０　Ｈｆｆ
ｉの上記大容量の圧縮Ｔｈ（ｌｂ）を商用交流電源で駆
動し、定格界１１５Ｈｚの上記小容量の圧縮１Ｍ（１１
１）を上記インバータ（１１）によシ駆動して並列運転
される冷凍負荷が１８〜９１％では、定格容量７．５　
Ｈｚの中容量圧縮機（ｌＣ）および定格容量１０　Ｈｚ
の大容量圧縮機（１ｂ）を商用交流電源で駆動し、上記
容量制御部（１１）により定格容量５Ｈｇの上記小容量
の圧縮！（１１）をその定格容量のほぼ６ｃ％に容量制
御し、かつその小容量圧縮ｉ　（１１）を上記インバー
タ（１ｊ）により駆動して並列運転される。冷凍負荷が
９１〜１１１％では定格容量７．５Ｈｚの上記中容量圧
縮機（ＩＣ）および定格容量１ｏｌｌｓの上記大容量圧
縮機（ｌｂ）を商用交流電源で駆動し、定格界１５Ｈｓ
ｓの上記小容量の圧縮機（１１１）を上記インバータ（
１１）により駆動して並列運転される。

この容量制御運転の推移を示せば、第２図のようになる
。すなわち、第２図に示されているように圧縮機の定格
容量比がほぼ１対１．５対２に選定されている大中小の
圧縮ｍｃｚ１３）　ｓ　（１０）　ｔ　（１ｉ＞を選択
的に運転停止制御するとともに小容量圧縮機の容量を容
量制御部によりＯ２はぼ６０　、１００％に容量制御し
、かつインバータによシその小容量圧縮機の容量を５０
〜１５０％まで制御することにより、０＃１〜３３％、
４ＯＮ１７８％、８５〜ｉｌ１％に容量制御することが
でき、冷凍負荷に追従した最適な運転ができ、非常に経
済的で省エネルギ化に有利である。

なお、並列圧縮式冷凍装置（ム）の容量の７％以下で圧
縮機を運転すれば、冷媒循環ａが減少し、ショーケース
などの油滞溜量が増加し、圧縮機の摺動部への潤滑油の
供給不良などによる焼付が起る恐れがあり、ツー以下で
は冷凍負荷に追従して容量制御運転を行うことは危険で
ある。

〔発明の効果〕

以上のように、この並列圧縮式冷凍装置によれば、圧縮
機の定格容量比がは［１対す対２に選定されている大中
小３台の圧縮機を有する冷凍装置において、上記冷凍装
置の低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出部とこの圧力
検出部の圧力検出信号を入力とし上記大容量並びに中容
量圧縮機の運転をＯＮ　、　ＯＦ？制御すると共に小容
量圧縮機の容量を容量制御部によシ、Ｏ２はぼ６０，１
００％に容量制御し、かつその小容量圧縮機の容量を５
０〜１５０％まで連続的に容量制御する制御部とを設け
たことにより、冷凍負荷の１〜３３％、４０〜１８％、
８５〜ｍ１１％の変動域で冷凍負荷に追従した最適な運
転ができ、非常に経済的で省エネルギ化に有利になるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による並列圧縮式冷凍装
置の冷媒回路図、第２図は第１図の並列圧縮式冷凍装置
の容量制御運転の説明図、第３図は従来の並列圧縮式冷
凍装置の冷媒回路図、第４図は第３図の低圧側の冷媒圧
力の領域を示す図、第５図は第３図の並列圧縮式冷凍装
置の容量制御運転の説明図である。これらの図において、（ム）は並列圧縮式冷凍装置、（
１）は凝縮装置、（ｌａ）は凝縮器、Ｃ１ｂ）ｅ　（１
０）　＃（ｌｄ）はそれぞれ大、中、小容量の圧縮機、
（１１）は容量制御部、（Ｌｊ）はインバータ、（２）
は冷却装着、（３）は制御部、（４）は圧力検出部であ
る。なお、各図中同一符号は同一　または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

定格容量化がほぼ１対１．５対２に選定されている大容
量、中容量および小容量の圧縮機を有しかつこの圧縮機
に凝縮器を接続した凝縮装置とこの凝縮装置に接続され
た冷却装置から構成された冷凍装置と、この冷凍装置の
低圧側における冷媒圧力を検出して圧力検出信号を発生
する圧力検出部と、上記小容量の圧縮機を、その定格容
量の略６０％に容量制御する容量制御部と、上記小容量
の圧縮機の定格容量の５０〜１５０％まで連続的に制御
する可変周波数のインバータ、および上記圧力検出信号
に応じ、上記容量制御部を介して上記小容量の圧縮機の
容量を０、ほぼ６０、１００％に容量制御し、かつ上記
インバータの出力周波数を制御すると共に上記大容量並
びに中容量の圧縮機の運転をＯＮ、ＯＦＦ制御すること
により、低圧側の冷媒圧力を所定の設定値に収束させる
一方、上記冷却装置の冷凍負荷が１３％以下では上記容
量制御部により上記小容量の圧縮機のみその定格容量の
ほぼ６０％に容量制御し、その小容量圧縮機のみを上記
インバータにより駆動すると共に冷凍負荷が１３〜３３
％では上記小容量の圧縮機のみを上記インバータにより
駆動すると共に冷凍負荷が３３〜４６％では上記中容量
の圧縮機を商用交流電源で駆動し、上記容量制御部によ
り上記小容量の圧縮機のみその定格容量のほぼ６０％に
容量制御し、さらにその小容量圧縮機を上記インバータ
により駆動して並列運転し、冷凍負荷が４６〜５８％で
は上記中容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、上記小
容量の圧縮機を上記インバータにより駆動して並列運転
し、冷凍負荷が５８〜７８％では上記大容量の圧縮機を
商用交流電源で駆動し、上記小容量の圧縮機を上記イン
バータにより駆動して並列運転し、冷凍負荷が７８〜９
１％では上記中容量および大容量の圧縮機を商用交流電
源で駆動し、上記容量制御部により上記小容量の圧縮機
をその定格容量のほぼ６０％に容量制御し、さらにその
小容量圧縮機を上記インバータにより駆動して並列運転
し、冷凍負荷が９１〜１１１％では上記中容量および大
容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、上記小容量の圧
縮機を上記インバータにより駆動して並列運転させる制
御部とを備えたことを特徴とする並列圧縮式冷凍装置。