JPH0240946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

(イ) 産業上の利用分野 本発明は、運転容量が変わる圧縮機と、熱源側
熱交換器と、減圧装置と、利用側熱交換器とを連
結した冷媒回路を備えた冷凍機の制御装置に関す
るものである。 (ロ) 従来の技術 このような制御装置に関する従来の技術として
は、実公昭53−16995号公報、特開昭54−
59652号公報に記載されているようなものがあつ
た。の公報には「冷凍機用駆動電動機にその負
荷容量を検出する検出素子を設け、同検出素子よ
りの指令によつて前記冷凍容量調節機構の調節範
囲を制限するように設けた」点が記載されてお
り、の公報には「モータの負荷を電流で検出す
る」点が記載されている。これらの公報との
公報とを組み合せた従来技術としては、冷凍機の
負荷容量を圧縮機用電動機に流れる電流から検出
し、この電流値が通常値値以内ならばこの電流に
基づいて冷凍能力の調節を行ない、前記電流値が
過電流（過負荷）に達した時は冷凍能力の調節範
囲に制限を付加する制御方法が開示されるのみで
あつた。 (ハ) 発明が解決しようとする課題 以上のような従来の技術では、電流値に基づい
て冷凍能力の調節を行なうことになるので、負荷
の温度変動を熱交換器における冷媒の蒸発量と電
流値の変化とを介して知ることになる。すなわち
負荷の温度変動に対する冷凍能力の調節が遅れ負
荷の温度変動幅が大きくなる問題点を有してい
た。また、負荷の温度変化と電流値の増減との間
には固定した相関関係がなくかならずしも負荷の
温度変化に電流が追従するとは限らず負荷の温度
変動幅が大きくなる場合があつた。斯かる問題点
に鑑み、本発明は負荷の温度変動に合せて最適に
冷凍能力を変えると同時に過負荷時には速やかに
この過負荷状態を回避できる制御装置を提供する
ものである。 (ニ) 課題を解決するための手段 本発明の制御装置は、運転能力が変更可能な電
動圧縮機と、熱源側熱交換器と、減圧装置と、負
荷側に設けられる利用側熱交換器とを連結した冷
媒回路を備えた冷凍機に於いて、負荷の温度に基
づいて前記圧縮機の運転能力を変更する能力制御
部を備えると共に、前記駆動用モータに流れる電
流の値が第１の設定値を一旦越えた時に前記圧縮
機の運転能力を減らす信号を前記能力制御部へ出
力する能力減少制御部と、前記信号の出力後に前
記電流の値が第１の設定値より低い第２の設定値
を一旦下回つた時に前記圧縮機の運転能力を増加
させる信号を前記能力制御部へ出力する能力増加
制御部とを備えたものである。 (ホ) 作 用 このように構成された制御装置では、圧縮機の
運転能力を負荷の温度に基づいて適切に設定する
と共に、圧縮機の過負荷を電流の増加から検出し
て圧縮機の運転能力を減らし、この後電流の値が
第２の設定値まで下がつた時には再び圧縮機の運
転能力をを増加させるものである。 (ヘ) 実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 まず本発明を適用しようとする冷凍機は第１図
に示すように圧縮機１と、四方弁２２と、熱源側
熱交換器３と、受液器４と、減圧装置５と、利用
側熱交換器６と、アキユームレータ７とが連結さ
れて冷媒回路８が構成されている。尚、９，１０
は冷房用逆止弁、１１，１２は暖房用逆止弁であ
る。 この圧縮機１は運転容量（圧縮容量）が可変で
きるものである。運転容量を変える機構としては
圧縮機に複数のアンローダ弁を設け、この弁を制
御して行なうものや、レシプロ型圧縮機の駆動シ
リンダー数を変えて行なうものや、スクリユー型
圧縮機の容量制御弁を制御して行なうものや、圧
縮機の駆動用モータの回転数を変えて行なうもの
など種々の機構が考えられるが、本実施例ではこ
の圧縮機が単に複数段（無段階でもよい）に圧縮
容量が制御できるものとして以下の説明を行な
う。圧縮機１から吐出された冷媒は吐出ライン１
３から四方弁２を介して冷房時は実線矢印の向き
に流れ、又暖房時は破線矢印の向きに流れ、四方
弁２及びアキユームレータ７を介して吸入ライン
１４から圧縮機１に戻る。この時熱源側熱交換器
３は冷房時には凝縮器、暖房時には蒸発器として
作用し、送風機１５にて外気との熱交換が促進さ
れる。又、利用側熱交換器６は冷房時には蒸発
器、暖房時には凝縮器として作用して二次冷媒回
路１６の二次冷媒（たとえば水）を冷却又は加熱
する。そしてこの冷温水がポンプ１７にて二次冷
媒回路１６内を循環され、フアンコイル１８に供
給されて、冷温水と室内空気との熱交換が行なわ
れることにより、室内の冷房又は暖房が行なわれ
る。尚、圧縮機１は利用側熱交換器６の二次冷媒
流入温度に応じて圧縮容量が調整され、二次冷媒
流出温度が適温になるようにしている。 第２図に於いて、ｌは運転スイツチ１９を介し
て直流定電圧が供給される母線である。２０はマ
イクロコンピユータであり、電源端子BTが母線
ｌに接続され、クロツク端子CL１，CL２間には
マイクロコンピユータ２０（本発明の能力制御
部、能力増減制御部の機能を有している）の自走
時間を決める発振器２１が接続されている。２２
は冷暖選択スイツチであり、一端が母線ｌに、他
端がマイクロコンピユータ２０入力ポートＩ１に
接続されている。２３は母線ｌから直流定電圧が
供給され、利用側熱交換器６の二次冷媒流入温度
を検出する温度センサ２４のアナログ信号を２進
のデジタル信号に変換する二次冷媒温度測定回路
であり、出力端が入力ポートＩ２に接続されてい
る。２５は母線ｌから直流定電圧が供給され、第
３図に示す圧縮機１の駆動用モータCMの運転電
流を２進のデジタル値として測定する運転電流測
定回路であり、出力端が入力ポートＩ３に接続さ
れている。該回路２５は一次巻線２６１が駆動用
モータCMに直列接続された変流器２６の二次巻
線２６２に流れる電流を電圧変換し、更に整流平
滑したのち、基準電圧との差電圧を求め、該差電
圧をＡ−Ｄ（アナログ―デジタル）変換して、駆
動用モータCMの運転電流を測定するようにして
いる。２７は母線ｌから供給される直流定電圧を
利用して所定周波数の基準パルスを発生する基準
パルス発生器であり、出力端が入力ポートＩ４に
接続されている。 ２８は制御リレー２９ないし３４からなる制御
リレー回路であり、各リレーの一端は母線ｌに接
続され、他端はそれぞれ反転機構を有するドライ
バー３５を介して出力ポートＰ１ないしＰ６に接
続されている。３６は警報ランプであり、一端が
母線ｌに接続され、他端が反転機構を有するトラ
イバー３７を介して出力ポートＰ７に接続されて
いる。 第３図に於いて、３８は交流電源であり、四方
弁２の励磁リレー３９と、送風機１５の駆動用モ
ータFMの電源リレー４０と、圧縮機１の駆動用
モータCMの電源リレー４１と、圧縮機１の容量
調整リレー４２，４３及び４４とがそれぞれ制御
リレー２９ないし３４の常開スイツチ２９１ない
し３４１を介して交流電源３８に接続されてい
る。又、駆動用モータFMは電源レー４０の常開
スイツチ４０１を介して、駆動用モータCMは電
源リレー４１の常開スイツチ４１１を介してそれ
ぞれ交流電源３８に接続されている。 第４図はマイクロコンピユータ２０の内部シス
テムを示すものであり、マイクロコンピユータ２
０は入力ポートＩ１にローレベルの“０”信号又
はハイレベルの“１”信号の何れの信号があるか
によつて冷房或いは暖房指令を発する冷暖房指令
装置４５と、入力ポートＩ２を介して送られてく
る最新の温度データを記憶する温度記憶装置４６
と、記憶装置４６の温度データと比較される設定
値が記憶される設定値記憶装置４７と、入力ポー
トＩ３を介して送られてくる最新の電流データを
記憶する電流記憶装置４８と、記憶装置４８の電
流データと比較される設定値を記憶する設定値記
憶装置４９と、両記憶装置４６，４７の記憶内容
を比較して第５図及び第６図の特性になるように
次段の制御信号発生装置５０に第１表に示す制御
信号を発するよう指令する温度比較装置５１と、
両記憶装置４８，４９の記憶値を比較して出力
Ａ，Ｂを制御信号発生装置５０に発する電流比較
装置５２と、両比較装置５１，５２からの出力を
プログラム処理して出力ポートＰ１ないしＰ７か
ら“１”又は“０”の制御信号を発する制御信号
発生装置５０と、電流比較装置５２からの指令に
より入力ポートＩ４からの基準パルスを利用して
それぞれ３秒間並びに10分間の時間計数を行なう
タイマー装置５３並びに５４とから構成されてい
る。

【表】 今冷房期で冷暖選択スイツチ２２が開路されて
いるものとする。運転スイツチ１９が閉路される
と、マイクロコンピユータ２０は入力ポートＩ１
の“０”信号により冷暖指令装置４５が制御信号
発生装置５０に冷房指令を出すとともに入力ポー
トＩ２から入つてくる利用側熱交換器６の二次冷
媒流入温度データを記憶装置４６に記憶する。そ
して二次冷媒流入温度が14℃であると、第５図の
特性から明らかなように、温度比較装置５１は制
御信号発生装置５０に出力ポートＰ３ないしＰ６
から〔１，１，１，１〕の制御信号を発するよう
指令するのでドライバー３５を介し、制御リレー
３１ないし３４が全て通電される。このため、電
源リレー４１が通電されて、駆動用モータCMが
運転するとともに容量調整リレー４２ないし４４
が励磁されて圧縮機１は100％の圧縮容量にて運
転を行ない、利用側熱交換器６にて冷却された二
次冷媒がフアンコイル１８に供給されて室内の冷
房運転が行なわれる。尚、出力ポートＰ２からも
“１”信号が供給され、制御リレーＰ２から通電
されて電源リレー４０が励磁されるので、駆動用
モータFMが運転して送風機１５が運転を行な
い、出力ポートＰ１は“０”信号が供給されて制
御リレー２９は通電されず、四方弁励磁リレー３
９も通電されないので四方弁２は実線状態にあ
る。 この運転中に利用側熱交換器６の二次冷媒流入
温度が10℃を下回ると、温度比較装置５１の指令
により、制御信号発生装置５０は〔１，１，１，
０〕の制御信号を発するようになり、制御リレー
３４及び容量調整リレー４４の通電を切つて圧縮
機１に75％の容量運転をさせ、この結果、二次冷
媒流入温度が上昇に転じ、12℃を上回ると、再び
圧縮機を100％運転に戻す。又、逆に二次冷媒流
入温度が更に下がり、９℃を下回ると、制御信号
発生装置５０は〔１，１，０，０〕の制御信号を
発して更に制御リレー３３及び容量調整リレー４
３の通電を切り、圧縮機１を50％容量運転にす
る。このようにして制御信号発生装置５０は第５
図特性に従つて二次冷媒流入温度と設定値との比
較を行なう温度比較装置５１の指令を受けて圧縮
機１が負荷に見合つた圧縮容量となるように０
（停止）〜100％の５段階に自動制御する。尚、電
流比較装置５２は記憶装置４８に記憶された駆動
用モータCMの運転電流と記憶装置４９の第１設
定値２６５Ａ並びに第２設定値２９５Ａとの比較
を行なつている。該第２設定値は圧縮機１の駆動
用モータCMの最大許容電流近くに設定され、第
１設定値は第２設定値の約90％に設定されてい
る。 圧縮機１が100％の圧縮容量にて運転している
際に外気温が上昇して冷媒回路８の高圧側冷媒圧
力が上昇し、圧縮機１に過負荷が掛かつたり、交
流電源３８に電圧変動があり、電源電圧が10％程
度低下したりすると、駆動用モータCMの運転電
流が増大していく。そして第７図に示すように圧
縮機１の駆動用モータCMの運転電流が265Aを越
えると、電流比較装置５２はまずタイマー装置５
３にセツト指令を出す。タイマー装置５３が３秒
間の時間計数を終了してタイムアツプすると、電
流比較装置５２は再度運転電流が265Aを越えて
いるかどうかを確認する。このように３秒間の時
間を置いて再認識するのは圧縮機１の圧縮容量切
換時のように瞬時的に駆動用モータCMの運転電
流が増大した場合を除外するためである。この場
合、運転電流が引続いて265Aを越えているので、
電流比較装置５２は制御信号発生装置５０に出力
Ａを発して制御信号発生装置５０が温度比較装置
５１の出力と無関係に出力ポートＰ３ないしＰ６
から〔１，１，１，１，０〕の制御信号を発する
ようにし、圧縮機１に75％の圧縮容量運転をさせ
るとともにタイマー装置５３に再セツト指令を出
し、且つタイマー装置５４にセツト指令を出す。 圧縮機１が100％運転から75％運転に切換わる
ことにより、圧縮機１並びに駆動モータCMの負
担が軽減され、駆動用モータCMの運転電流は図
示のように急激に低下する。そして３秒後にタイ
マー装置５３がタイムアツプすると、電流比較装
置５２はこの時点の運転電流値を基準にして復帰
電流値を求める。すなわち運転電流値が212Aで
あると復帰電流値は5A減じた207Aとなる。この
結果、電流比較装置５２はタイマー装置５４が10
分間の時間計数を終えてタイムアツプ指令を発
し、且つ運転電流が復帰電流を下回る時まで出力
Ａを制御信号発生装置５０に供給し、圧縮機１の
75％圧縮容量運転を継続させる。従つて駆動用モ
ータCMの運転電流増大の原因が、一時的な冷媒
回路８の高圧圧力の上昇や電源電圧の変動にある
場合、タイマー装置５４の時間計数中に運転電流
が復帰電流を下回つてもタイマー装置５４がタイ
ムアツプするまでは75％運転が続く。又、運転電
流が増大した原因が長時間なくならない場合には
タイマー装置５４がタイムアツプした後も75％運
転が続き、外気温が低下して冷媒回路８の高圧圧
力が低下したり、電源電圧が定常値に戻つたりし
て運転電流増大原因がなくなり、運転電流が復帰
電流を下回ると、75％運転が終了し、100％運転
に戻る。 圧縮機１が75％以下の小容量運転を行なつてい
る場合は運転電流が265Aを越えても上述の容量
変更制御は行なわれない。このように圧縮機１の
小容量運転中に駆動用モータCMの運転電流が
265Aを越えるのは送風機１５の故障や駆動用モ
ータCMの拘束など極めて異常な状態が考えられ
るからである。そこで、電流比較装置５２は運転
電流が295Aを越える時点で出力Ｂを制御信号発
生装置５０に発し、制御信号装置５０は出力ポー
トＰ２から“０”信号を発して送風機１５を停止
させるとともに出力ポートＰ３ないしＰ６から
〔０，０，０，０〕の制御信号を発して圧縮機１
を停止させ、更に出力ポートＰ７から“１”信号
を発して警報ランプ３６を点灯させ異常状態を表
示する。又、前述の100％から75％への小容量運
転切換中に運転電流が295Aを越える時にも同様
に制御する。そしてこの状態は異常箇所を修理し
てリセツトキー（図示せず）を押した時に解除さ
れる。 冷暖切換スイツチ２２が閉路される暖房期では
冷暖指令装置４５の暖房指令により、制御信号発
生装置５０は出力ポートＰ１から“１”信号を発
して制御リレー２９を励磁させ、四方弁励磁リレ
ー３９が通電されるようにして四方弁２が破線状
態に切換えられる。そして温度比較装置５１は記
憶装置４６に記憶される二次冷媒温度と記憶装置
４７の暖房時の設定値とを比較して第６図で示さ
れる特性となるように制御信号発生装置５０に指
令を出し、圧縮機１の圧縮容量を制御するので、
利用側熱交換器６における二次冷媒の加熱度合が
調整されてフアンコイル１８にて適度な暖房運転
が行なわれる。この場合も圧縮機１が100％の圧
縮容量運転中に駆動用モータCMの運転電流が第
１設定値（265）Ａを越えると、冷房時と同様の
圧縮機制御が行なわれ、圧縮機１並びに駆動用モ
ータCMの負担を軽減して運転が継続できるよう
にする。又、75％以下の小容量運転中に運転電流
が第２設定値（295）Ａを越えた場合も冷房時と
同様である。 尚、上述の各設定値は使用機種によつて適宜選
定されるものであり、図の数値に限定されるもの
でない。 (ト) 発明の効果 本発明の制御装置は運転能力が変更可能な圧縮
機の運転能力を負荷の温度に基づいて行なうこと
によつて、負荷の温度変動に合わせた運転能力が
直接設定されるので負荷の温度変動幅を小さく保
つことができると共に、余分な運転能力を使わな
くなりエネルギーの節約ができる。また、圧縮機
の駆動用モータに流れる電流を検出するので、過
負荷時に電流が急増しこの電流値が第１の設定値
を越えると圧縮機の運転能力を減らし、電流がこ
れ以上増加するのを抑制し駆動用モータの焼損を
防止する。 また、電流値が第２の設定値を下回れば圧縮機
の運転能力を再び増加させるようにし、過負荷の
原因が解消されていれば、再び負荷の温度に基づ
いて運転能力の変更を行ない負荷の温度変動幅を
小さくし、負荷の温度を安定させる。 従つて、本発明の制御装置を用いることによつ
て、圧縮機の運転能力を負荷の温度と圧縮機の駆
動用モータに流れる電流との２方から制御するこ
とができ、通常運転時と過負荷時との両方におい
ても常に負荷の温度変動幅を最少に抑制すること
ができるものです。すなわち、負荷の安定した温
度制御と過負荷運転に対する敏速な保護動とが確
実に行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な冷凍機の一例を示
す冷媒回路図、第２図及び第３図は本発明の方法
を用いた一実施例を示す電気回路図、第４図は第
２図のマイクロコンピユータの内部システム例を
示すブロツク線図、第５図ないし第７図は本発明
をを用いた装置の動作説明用の説明図である。 １……圧縮機、３……熱源側熱交換器、５……
減圧装置、６……利用側熱交換器、８……冷媒回
路、２０……マイクロコンピユータ、２５……運
転電流測定回路、５０……制御信号発生装置、５
２……電流比較装置、CM……圧縮機駆動用モー
タ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 運転能力が変更可能な電動圧縮機と、熱源側
   熱交換器と、減圧装置と、負荷側に設けられる利
   用側熱交換器とを連結した冷媒回路を備えた冷凍
   機に於いて、負荷の温度に基づいて前記圧縮機の
   運転能力を高能力から低能力の範囲で変更する能
   力制御部を備えると共に、前記圧縮機が高能力で
   運転している時前記駆動用モータに流れる電流の
   値が第１の設定値を一旦越えた際に前記圧縮機の
   運転能力を減らす信号を前記能力制御部へ出力す
   る能力減少制御部と、前記信号の出力後に前記電
   流の値が第１の設定値より低い第２の設定値を一
   旦下回つた際に前記圧縮機の運転能力を増加させ
   る信号を前記能力制御部へ出力する能力増加制御
   部とを備えたことを特徴とする冷凍機の制御装
   置。