JPH025337Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は複数台のコンプレツサからなるマル
チタイプコンプレツサユニツトを採用した冷凍機
の運転制御装置に関する。

オープンシヨーケース等の冷凍，冷蔵設備は、
年間を通じて冷凍負荷の変動が大きい。この観点
から上記設備に用いる冷凍機として、最近では頭
記マルチタイプコンプレツサユニツトを使用し、
冷凍負荷の変動に対応して容量制御を行い、省電
力効果の高い効率的な運転をするようにした方式
が広く実施されている。

かかるマルチタイプコンプレツサユニツトを採
用したオープンシヨーケース設備を第１図に示
す。図において、１は３台のコンプレツサ２，
２，２，および受液器３とで構成されたマル
チタイプコンプレツサユニツト、４はリモートコ
ンデンサ、５はエバポレータ６，膨張弁７を内蔵
したオープンシヨーケースであり、これらの相互
間を冷媒配管で結んで冷凍回路を構成している。
かかる冷凍回路では、周知のように、低圧側圧
力、すなわちコンプレツサユニツトの吸入圧力は
冷凍負荷と比例の関係にあり、冷凍負荷が増加す
ると吸入圧力が上昇し、逆に冷凍負荷が減少すれ
ば吸入圧力が低下する。この特性を利用し、吸入
圧力を検出して冷凍負荷の大小を判断し、この吸
入圧力検出値を基にコンプレツサ２〜２を吸
入圧力の低下に合わせて１台ずつ停止するように
選択的に運転，停止制御し、冷凍負荷の変動範囲
で容量制御を行うようにした運転制御方式が従来
より実施されている。この場合に在来機では運転
制御手段として機械的な圧力スイツチが使用され
ていたが、各コンプレツサに１個ずつ圧力スイツ
チを対応させて設置したものでは、機械的圧力ス
イツチが動作特性の面でばらつきが多く、かつデ
イフアレンシヤルを十分小さくすることができな
いために、各コンプレツサ相互間での接近したス
テツプ差の設定がむづかしく、省電力効果の高い
きめ細かな容量制御を行うことが困難であつた。
これに対し近年発達のめざましいマイクロプロセ
ツサなどの電子制御方式のCPU（中央処理装置）
に分離能，精度の高い電子圧力センサを組み合わ
せた電子圧力スイツチを従来の機械的圧力スイツ
チの代りに採用することにより、冷凍負荷の変動
範囲で多段のステツプ差を均等かつ容易に設定
し、きめ細かな容量制御を行うことが可能になつ
た。この電子圧力スイツチおよびその電子圧力セ
ンサをそれぞれ第１図に符号８，９で示す。電子
圧力スイツチ８は圧力センサ９で得た吸入圧力検
出値を入力として、予め各コンプレツサ２〜２
の１台ごとにカツトアウトおよびカツトイン設
定値を変えるように相互間にステツプ差を与えて
電子圧力スイツチ８で設定された動作設定値と比
較，演算し、その結果でコンプレツサ２〜２
へ運転制御信号８，８，８を与える。

次に実際の運転制御を第２図に示す電子圧力ス
イツチの動作パターンおよび第３図に示す冷凍機
の運転チヤートについて述べる。まず第２図にお
いて、P₁，P₃，P₅はそれぞれ冷凍負荷変動巾を
基準に設定されたコンプレツサ２，２，２
に対するカツトイン設定値、P₂，P₄，P₆はカツ
トアウト設定値、Pdはカツトインとカツトアウ
ト圧力設定値間のデイフアレンシヤル、Psはス
テツプ差である。実際の冷却運転を行う具体的な
数値の一例を示せばP₁＝２Kg／cm²・Ｇ、P₆…１
Kg／cm²・Ｇ、Pd＝0.2Kg／cm²・Ｇ、Ps＝0.4Kg／
cm²・Ｇに設定されており、在来の機械式圧力スイ
ツチを使用し場合に較べて、デイフアレンシヤル
およびステツプ差を小さく設定でき、それだけ冷
凍負荷変動巾の範囲内できめ細かな容量制御が行
える。しかもマイクロプロセツサ等を用いること
により各設定値の設定，広範囲な変更も容易に行
える。また上記の容易制御による冷凍機の運転チ
ヤートは第３図のごとくであり、コンプレツサユ
ニツトの吸入圧力の変動に応じてコンプレツサ２
〜２が選択的に運転制御される。すなわち冷
凍負荷の減少に伴つて吸入圧力が低下すればコン
プレツサが１台ずつ停止し、これによつて余分な
電力消費を抑えて高い省電力効果を得ることがで
きる。

一方、第４図に示すように１台のマルチコンプ
レツサユニツト１で複数台のオープンシヨーケー
スを運転する等、１台のマルチコンプレツサユニ
ツト１に複数基のエバポレータ６，６を対応
させて冷凍回路を構成する場合が多い。またかか
る冷凍設備で除霜を行う方式として、複数基のエ
バポレータ６，６のうち一基へホツトガスを
直接供給し除霜を行いつつ、残りのエバポレータ
を冷却運転するようにした、いわゆるシステムホ
ツトガス除霜方式が知られている。すなわち第４
図はエバポレータ６を除霜している状態を示す
もので、コンプレツサユニツト１から吐出された
高温高圧ガスの一部はコンデンサ４の手前で分岐
してホツトガスバイパスライン１０，電磁弁１１
を通じてエバポレータ６に入り、ホツトガスの
保有熱で除霜を行う。この場合にエバポレータ６
はコンデンサとして働き、ここで凝縮液化した
冷媒は逆止弁１２を通じてコンデンサ４，受液器
３を経由して来た冷媒液と合流した後に、膨張弁
７を経てエバポレータ６に入り、冷却を行う。
エバポレータ６の除霜が済むと、逆にエバポレ
ータ６が除霜、６が冷却運転に切替えられ
る。

ところで上記システムホツトガス除霜運転に入
ると、冷凍負荷が通常の冷却運転時のそれに較べ
て殆ど半減する。このために第５図のようにコン
プレツサユニツトの吸入圧力は除霜開始点Toを
境に大巾に減少するようになる。この場合に容量
制御を目的として備えた第４図の電子圧力スイツ
チ８の設定値Ｐ６が第２図と同じく冷却運転時の
冷凍負荷変動範囲に合わせて設定されているとす
ると、吸入圧力が最小カツトアウト設定値Ｐ６ま
で低下した時点Ｔ１でコンプレツサユニツトは全
停止してしまい、このままではシステムホツトガ
ス除霜運転を正常に継続できない。なお時点Ｔ１
以後の鎖線で示した吸入圧力特性線は、コンプレ
ツサを仮に運転継続してシステムホツトガス除霜
運転を引続き行つた際の吸入圧力変化を示したも
のであり、ここでその下限値P₀をシステムホツ
トガス除霜運転時の運転限界圧と定める。

上記のようなシステムホツトガス除霜運転不能
を避けるために、一案として予め電子圧力スイツ
チの最小カツトアウト設定値P₆を固定的に前記
運転限界圧P₀に等しく設定しておくことも考え
られるが、この方式ではコンプレツサ２と２
の各カツトアウト設定値P₄とP₆の間のステツプ
差が大になりすぎて通常の冷却運転時にきめ細か
な容量制御を行うことができなくなり、高い省電
力効果が得られない。

この考案は上記の点にかんがみなされたもので
あり、その目的は電子圧力スイツチを使用して通
常の冷却運転時には季節等の周囲条件変化による
冷凍負荷の変動範囲できめ細かな容量制御を行い
つつ、除霜時にはシステムホツトガス除霜運転を
支障なく行うことができるようにした冷凍機の運
転制御装置を得ることにある。

かかる目的はこの考案により、電子圧力スイツ
チで設定した最小カツトアウト設定値および最小
カツトイン設定値を、冷却運転時には通常の冷凍
負荷変動巾にの下限に合わせて設定しておき、シ
ステムホツトガス除霜運転に際しては、除霜指令
に基づいてシステムホツトガス除霜運転条件に見
合つた低圧の設定値に設定変更させるようにした
ことにより達成される。

以下この考案の運転制御装置を第６図および第
７図に基づいて説明する。

まず第６図は第４図に示した電子圧力スイツチ
８の出力特性を示す動作バターン図であり、図中
括弧内の数値は各各点の設定値の具体例をゲージ
圧力（Kg／cm²・Ｇ）を現わしたものである。ここ
で各設定値のうち設定値P₁〜P₄は第２図と同じ
ように固定的な設定値であるのに対し、最小のカ
ツトイン，カツトアウト設定値、すなわちコンプ
レツサ２に対するカツトインおよびカツトアウ
トの設定値は、冷却運転およびシステムホツトガ
ス除霜運転の各運転モードに合わせて設定値が
P₅，P₆とP₅′，P₆′との間で切換えられるようにさ
れる。この設定変更は除霜指令信号を電子圧力ス
イツチ８へ取り込むことにより容易に行える。こ
こで設定値P₅とP₆の間のデイフアレンシヤルPd
は設定値P₅′とP₆′との間のデイフアレンシヤルと
等しく、また設定値P₅とP₆は第２図と同じく冷
却運転時における周囲還境変化に基づく通常の冷
凍負荷変動範囲に合わせて設定されている。これ
に対し設定値P₆′は第５図で述べた運転限界圧P₀
にほぼ等しく設定されている。かかる電子圧力ス
イツチの出力特性により、冷凍機の運転動作は第
７図のごとくになる。第７図から明らかなよう
に、運転モードが冷却運転である場合には、最小
カツトインおよびカツトアウト設定値はP₅，P₆
に設定されており、冷凍負荷変動巾に合わせて定
められた設定値範囲P₁からP₆の間できめ細かな
容量制御が行われる。これに対し運転モードがシ
ステムホツトガス除霜運転に切換われば、除霜指
令に基づいて今迄設定値P₅，P₆はP₅′，P₆′に設定
変更される。かくして除霜開始時点T₀からT₁を
過ぎても吸入圧力がカツトアウト設定値に達しな
いので、そのまま継続して除霜運転が続行でき
る。なお除霜運転から冷却運転の切換えはタイマ
制御などにより行われる。また第６図において、
最小カツトイン設定値を運転モードの切換えに合
わせてP₅からP₅′へ変更することにより、仮に冷
却運転中でコンプレツサユニツトが全停止してい
る状態に除霜信号が与えられた場合にも、停滞な
く直ちにコンプレツサ２が運転を開始して除霜
運転に入ることができる。この点仮に設定値P₅
を固定のままにしておくと、上記の状態では吸入
圧力が設定値P₅以上に回復するまでは除霜運転
に入れない不具合を生じる。

第８図は第４図に示す冷媒回路を制御するため
の制御回路例を示す。第８図において、T₁およ
びT₅はそれぞれ第４図における各エバポレータ
６，６に対応して設けられたデフロストタイ
マであつて、Ｎは通常の冷却運転状態に対するス
イツチ位置で、Ｄは除霜運転状態に対するスイツ
チ位置である。デフロストタイマT₁およびT₂に
おいては、両エバポレータの除霜運転が互いに時
間をずらして行われるようにタイムスケジユール
が設定される。両デフロストタイマT₁，T₂が図
示のようにスイツチ位置Ｎにあるときには、補助
リレーX₁，X₂は無励磁であるので、それぞれの
常開接点X₁a，X₂aはOFFで、常閉接点X₁b，
X₂bはONである。１１ａ〜１１ｆは第４図にお
ける同一符号の電磁弁に対応しており、上記の状
態では第４図の各電磁弁は１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ，１１ｅが開かれ、電磁弁１１ａ，１１ｆが閉
じられ、したがつて両エバポレータ６，６は
冷却運転される。第４図に示されているようにエ
バポレータ６が除霜運転に入れられる際には、
デフロストタイマT₁がスイツチ位置Ｄに切り替
わることにより、補助リレーX₁が励磁されるの
で、接点X₁aがON、接点X₁bがOFFに変化する。
それにより、電磁弁１１ｂ，１１ｃが閉じられ、
電磁弁１１ａが開かれるという切換操作が行われ
る。逆に、エバポレータ６の除霜運転時には、
デフロストタイマT₂がスイツチ位置Ｄに切り替
わることにより、接点X₂bがOFF、接点X₂aが
ONに変化し、その結果電磁弁１１ｄ，１１ｅが
閉じられ、電磁弁１１ｆが開かれるという切換操
作が行われる。

第９図に示すように、リレーX₁，X₂の通電状
態、例えば各リレーの常開接点X₁a，X₂aの
ON・OFF状態を示す信号と、第４図における圧
力センサ９からの吸入圧力検出値とが、CPUか
らなる電子圧力スイツチ８に入力される。

電子圧力スイツチ８は、第１０図のフロチヤー
トに示すプログラムにしたがつて、除霜運転状態
か否かに応じて設定値を定めるとともに、それら
の設定値と圧力センサ９から入力される吸入圧力
検出値との比較により冷凍負荷の範囲を判断し、
その冷凍負荷の範囲に適合させてコンプレツサユ
ニツトの容量制御を行う。

すなわち、エバポレータ６または６が除霜
運転にあるときは、上述からわかるように、接点
X₁aかX₂aがONしているので、この場合には最
小カツトイン設定値P₅がP₅′に設定変更され、最
小カツトアウト設定値P₆がP₆′に設定変更される。
接点X₁a，X₂aがいずれもOFFであれば両設定値
は本来の値のままである。圧力センサ９から入力
される吸入圧力検出値PxがP₅以上であればコン
プレツサ２がONされ、PxがP₃以上あればコン
プレツサ２もONされ、さらにPxがP₁以上あれ
ばコンプレツサ２もONされる。そして、Pxが
P₂以下になればコンプレツサ２がOFFされ、
PxがP₄以下になればコンプレツサ２がOFFさ
れ、さらにPxがP₆以下になればコンプレツサ２
がOFFされる。このように、冷凍負荷を模擬
する吸入圧力検出値が予め区分した範囲のうちど
の範囲にあるかを判断して、その範囲に応じて所
定のコンプレツサが選択運転される。

以上述べたようにこの考案の運転制御装置によ
れば、冷却運転時には冷凍負荷変動範囲で省電力
効果の高いきめ細かな容量制御を行わせつつ、除
霜運転時にはシステムホツトガス除霜運転を支障
なく行える実用的効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子圧力スイツチにより容量制御を行
うマルチコンプレツサユニツトを採用した冷凍機
の系統図、第２図は従来における電子圧力スイツ
チの出力特性を示す制御動作パターン図、第３図
は第２図による冷凍機の運転チヤート、第４図は
複数基のエバポレータとコンプレツサユニツトと
の間でシステムホツトガス除霜を行うよう構成さ
れた冷媒回路図、第５図は第４図における冷却，
除霜運転時の吸入圧力変動の推移図、第６図およ
び第７図はこの考案の実施例示す電子圧力スイツ
チの制御動作パターン図および冷凍機の運転チヤ
ート、第８図はこの考案の冷媒回路を制御する制
御回路図、第９図はこの考案の電子圧力スイツチ
の動作を説明するための回路図、第１０図はこの
考案の冷凍機の運転制御装置の動作プログラムを
示すフローチヤートである。 １……マルチコンプレツサユニツト、２〜２
……コンプレツサ、６，６……エバポレー
タ、９……圧力センサ、８……電子圧力スイツチ
としてのCPU、P₅，P₆……冷却運転時の最小カ
ツトインおよびカツトアウト設定値、P₅′，P₆′…
…システムホツトガス除霜運転時の最小カツトイ
ンおよびカツトアウト設定値。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 複数基のエバポレータとこれに対応させた複数
   台のコツプレツサからなるマルチタイプコンプレ
   ツサユニツトとの間でシステムホツトガス除霜回
   路を有する冷媒回路を構成した冷凍機において冷
   凍負荷の変動範囲に応じたコンプレツサユニツト
   の容量制御を行うために、 冷凍負荷を前記コンプレツサユニツトの吸入圧
   力により検出する圧力センサと、 吸入圧力値による範囲を予め区分する複数の設
   定値と前記圧力センサからの圧力検出値を比較
   し、その比較結果に応じて運転すべきコンプレツ
   サを選択して該当コツプレツサに運転制御信号を
   与える電子圧力スイツチとを備えた冷凍機の運転
   制御装置において、 システムホツトガス除霜運転の際には、除霜運
   転指令に基づいて、コンプレツサユニツトを全停
   止させる最小カツトアウト設定値および最小カツ
   トイン設定値をそれぞれ通常の冷却運転時に定め
   た設定値よりも低いシステムホツトガス除霜運転
   条件に見合つた設定値に設定変更する手段を前記
   電子スイツチに設けたことを特徴とする冷凍機の
   運転制御装置。