JPH035824Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は冷凍装置、詳しくは、圧縮機、凝縮器
及び蒸発器を備え、膨張機構として感温式自動膨
張弁を用いる一方、前記圧縮機をエンジンを利用
して駆動すると共に、該エンジンの回転数及び前
記圧縮機の容量を可変制御して、冷凍能力の制御
を行うごとくした冷凍装置に関する。

（従来技術） 冷凍装置において圧縮機の容量を制御して冷凍
能力を調節するようにしたものは特開昭59−
229077号公報にも記載されているように既に知ら
れている。

ところで、近年、前記圧縮機の駆動源として電
動モータ以外にガス等をエネルギー源としたエン
ジンが用いられるように成つてきている。

そして、このようなエンジン駆動の圧縮機を用
いた冷凍装置にあつては、一般にエンジンには回
転数制御機能が付いており、かつ、この回転数制
御により冷凍能力の調節を行う方が前記容量制御
により冷凍能力制御を行うよりエネルギー効率が
よいので、前記エンジンの前記回転数制御により
能力制御を行うことにしている。

しかしながら、エンジンは潤滑機能を確保する
必要上、回転数の低下にはおのずと一定の限度が
あるのである。そこで、本考案者は、このエンジ
ンの回転数制御と、前記容量制御とを併用し、低
負荷時に、前記エンジンを潤滑に必要な最低回転
数まで落とした後、前記容量制御手段により前記
圧縮機の容量を減少させ、冷凍能力の制御範囲を
小能力側に拡大できるようにしたのである。

（本考案が解決しようとする問題点） このように前記回転数制御に加えて前記容量制
御手段により冷凍能力の制御を行うようにした場
合には、冷凍能力を極めて小さい範囲まで調節で
きるのであるが、冷凍能力を小さく調節するに従
つて冷媒循環量も減少していき、その循環量が前
記感温式自動膨張弁の流量制御範囲以下に低下し
てしまい、該膨張弁の応答性が悪くなつたり、ハ
ンチングを生じ、液戻りが発生するなどの不具合
を生じることがある。

尚、前記感温式自動膨張弁の流量制御範囲は、
一般に該膨張弁の公称容量の20％〜120％である。
以下、制御可能な最低流量を制御下限流量とい
う。

しかして、本考案の目的は、前記容量制御手段
により能力調節を行う低負荷時に、冷凍サイクル
の冷媒循環量が前記感温式自動膨張弁の流量制御
可能な下限流量以下にならないように、前記負荷
の減少に関係なく前記容量制御手段による容量調
節の下限を設定する手段を設け、かくして、エン
ジンの回転数制御のみで冷凍能力の調節を行なう
場合に比してより小能力範囲まで制御可能としな
がら、しかも、前記膨張弁を常に安定して動作さ
せられるようにする点にある。

（問題点を解決するための手段） 本考案の構成を第１，２図に基づいて説明する
と、エンジン駆動の圧縮機２と、凝縮器３と、感
温式自動膨張弁４と、蒸発器５とを順次接続して
冷凍サイクルを形成すると共に、前記圧縮機２を
駆動するエンジン１の回転数を可変制御する回転
数制御手段１１と、前記圧縮機２の容量を可変制
御する容量制御手段Ｍ，２３とを設ける一方、負
荷検出手段８と、該検出手段８の出力を基に、前
記回転数制御手段１１の動作を、エンジン１の回
転数が設定最低回転数以上である範囲で制御する
と共に、前記容量制御手段Ｍ，２３の動作を制御
する動作制御手段９，１３を設けた冷凍装置であ
つて、前記圧縮機２の容量が、前記感温式自動膨
張弁４の制御可能な下限まで減少した時に、前記
容量制御手段Ｍ，２３の容量制御動作を中止する
制御動作中止手段３３Ｌを備えているのである。

尚、第１，２図のものにおいては、負荷検出手
段８は蒸発器５に設ける温度検出器６と、該検出
器６の出力を基に負荷を検出する温度コントロー
ラ７とから成つており、また、回転数制御手段は
ガバナーコントローラ１１から成つている。更
に、前記圧縮機２にはターボ形圧縮機を用い、容
量制御手段Ｍ，２３としてはサクシヨンベーン２
３及び該ベーン２３を動作させるモジユトロール
モータから成るベーンモータＭを用いている。

そして、前記制御動作中止手段としては、前記
モータＭが前記サクシヨンベーン２３を閉鎖する
方向に所定回転角動作すると、このモータＭの閉
動作側回路への通電を遮断し、前記モータＭを停
止させるリミツトスイツチ３３Ｌを用いている。

（作用） 冷凍負荷が減少していくと、やがて前記エンジ
ンの回転数が設定最低回転数まで低下する上に、
前記容量制御手段Ｍ，２３が動作されて前記圧縮
機２の容量も低下されていくのである。このこと
により、エンジン１の回転数制御のみを行なう場
合に比して冷凍能力をより低能力まで制御できる
のである。

しかも、前記冷凍負荷が極端に低下しても、前
記圧縮機２の容量が前記設定最低容量まで低下す
ると、前記制御動作中止手段３３Ｌが前記容量制
御手段Ｍ，２３の制御動作を中止するので、冷凍
サイクルの冷媒循環量が前記膨張弁４の制御下限
流量以下に低下するようなことがなく、この結
果、前記膨張弁４の制御動作が常に安定すると同
時に、液バツク等も防止できるのである。

（実施例） 第２図に示したものは駆動用のエンジン１を備
えたターボ形圧縮機２と、凝縮器３と、感温式自
動膨張弁４と、蒸発器５とを順次接続して冷凍サ
イクルを形成した冷凍装置である。

前記蒸発器５にはブライン冷却器が用いられて
おり、該冷却器のブライン出口に温度検出器６を
設けている。そして、該検出器６を、第１図に示
す温度コントローラ７に接続して、前記検出器６
の出力を基にこのコントローラ７で冷凍負荷を検
出するようにしている。以下、前記検出器６と温
度コントローラ７とを負荷検出手段８という。

前記圧縮機２は羽根車２１の入口側の流入通路
２２にサクシヨンベーン２３を設けると共に、該
サクシヨンベーン２３の開度をベーンモータＭに
より調節して、該圧縮機２の容量制御を行うよう
にしている。また、前記モータＭにはモジユトロ
ールモータを使用しており、該モータＭをモータ
ドライバー回路９（第１図）を介して電源に接続
している。

更に詳しくは、前記ドライバー回路９の入力側
には前記温度コントローラ７の出力線が接続され
ている一方、 該回路９の出力側は、その第１出力端子９１と
前記モータＭの開側端子Ｍ１とが第１接続線Ｌ１
で接続され、 第２出力端子９２と前記モータＭの閉側端子Ｍ
２とが第２接続線Ｌ２を介して接続され、 共通端子９３と前記モータＭの共通端子Ｍ３と
が第３接続線Ｌ３を介して接続されている。更
に、前記回路９の入力側には前記モータＭの補助
ポテンシヨメータＣの各端子が接続されてモータ
ドライバー９にフイードバツグしている。

かくして、前記負荷検出手段８の出力を基に、
前記モータドライバー回路９が、前記第１または
第２出力端子９１，９２を介して前記ベーンモー
タＭに動作信号を出力し、このことにより前記モ
ータＭが前記サクシヨンベーン２３を閉側に動作
させると前記圧縮機２の容量が小容量側に調節さ
れるのであり、逆に、前記モータＭが前記ベーン
２３を開側に動作させると前記圧縮機２の容量が
大容量側に調節されるのである。これらの調節は
前記モータドライバー回路９によるPID制御によ
つている。

尚、前記モータＭには、前記サクシヨンベーン
２３の最大開度と最低開度とをそれぞれ設定する
各リミツトスイツチLa，Lbを設けている。

以上の説明において、前記サクシヨンベーン２
３及びベーンモータＭが前記圧縮機２の容量を制
御する容量制御手段として機能しており、また、
前記モータドライバー回路９が前記容量制御手段
Ｍ，２３を動作させる動作制御手段として機能し
ている。

尚、前記圧縮機２において、２４は流出通路
で、２５は前記羽根車２１の回転軸と前記エンジ
ン１との間に設けられる増速ギヤである。

前記エンジン１はガスをエネルギー源とするも
ので、該エンジン１には回転数を制御する回転数
制御手段としてのガバナーコントローラ１１（第
１図参照）が設けられている。更に、前記ガバナ
ーコントローラ１１の入力側には、前記温度コン
トローラ７の信号電圧（負荷信号）を入力して、
該信号電圧の大きさに応じて前記エンジン１の回
転数を調節すべく、前記ガバナーコントローラ１
１に動作信号を出力する制御器１３が設けられて
いる。また、この制御器１３には、前記温度コン
トローラ７の信号電圧が所定値以下に低下して
も、前記エンジン１の回転数を、該エンジン１の
自己潤滑に必要な最低回転数に維持するように作
用する下限回転数設定回路が内蔵されている。

従つて、前記エンジン１は設定最低回転数以上
の範囲で、前記負荷信号に応じて回転数制御され
るのである。尚、前記制御器１３がガバナーコン
トローラ（回転数制御手段）１１を動作させる動
作制御手段として機能している。

また、前記感温式自動膨張弁４は公称容量に対
して、制御流量が20％〜120％の範囲で安定した
制御が行えるものである。尚、４１は感温筒であ
る。

以上のごとく構成する冷凍装置において、前記
圧縮機２の容量が後記する設定最低容量に低下す
ると、前記容量制御手段Ｍ，２３の制御動作を中
止させる制御動作中止手段を設けるのである。

具体的には、この制御動作中止手段は、前記モ
ジユトロールモータＭに、該モータＭが所定回転
角まで回転した時に閉路するリミツトスイツチ３
３Ｌ（第１図参照）を設け、かつ、該スイツチ３
３Ｌの接点３３L₁を、第１図に示すように、前
記ベーンモータＭの前記閉側端子Ｍ１と前記モー
タドライバー回路９の第２出力端子９２とを接続
する第２接続線Ｌ２に介装するのである。

また、前記圧縮機２の前記設定最低容量は、前
記エンジン１の回転数が設定最低回転数となつて
いる時に、冷凍サイクルの冷媒循環量が前記膨張
弁４の下限流量以上となるように設定しており、
具体的には、前記圧縮機２の最大容量の30％に設
定している。尚、これは膨張弁４の下限制御流量
に対し若干余裕をみて安全性を確保している。

しかして、前記モータドライバー回路９及び前
記制御器１３を調節して、前記負荷検出手段８の
出力する負荷信号をもとに、回転数制御手段１１
及び容量制御手段Ｍ，２３が前記エンジン１の回
転数及び圧縮機２の容量を下記する如く制御する
ようにしている。

100％〜50％負荷運転の範囲においては、前
記容量制御手段に制御動作をさせることなく前
記サクシヨンベーン２３を全開にして最大容量
に保持させると共に、前記回転数制御手段１１
に制御動作を行わせ、冷凍負荷に応じて前記エ
ンジン１の回転数を最大回転数から設定最低回
転数の範囲で調節するごとくなすのであり、 50％〜30％負荷運転の範囲になると、前記エ
ンジン１の回転数を設定最低回転数に保持した
まま、前記容量制御手段Ｍ，２３に制御動作を
させ、前記圧縮機２の容量を調節するのであ
る。

冷凍負荷が非常に小さくなると、モータドラ
イバー回路９から、冷凍装置を30％以下の負荷
運転に調節しようとする制御信号が出るが、制
御動作中止手段であるリミツトスイツチ３３Ｌ
の作用により30％以下の負荷運転にならないよ
うにしている。

次に、以上のごとく構成する冷凍装置の作用を
説明する。

運転停止中は、前記第２接続線Ｌ２と第３接続
線Ｌ３との間に設けられた常閉接点７４ｂが閉路
し、前記モータＭの閉側端子Ｍ２に通電されて、
前記サクシヨンベーン２３は前記スイツチLaで
設定される最低開度に保持されている。

この状態で運転スイツチ（図示せず）を投入す
ると、前記エンジン１が駆動されると共に、前記
常閉接点７４ｂが開路され、常開接点７４ａが閉
路されるが、この時、温度コントローラ７の電源
線に介装する常開接点５２ｘは運転開始後３分間
は開路するようにしているので、該コントローラ
７が動作せず、このため前記サクシヨンベーン２
３は前記最低開度に保持されたまゝとなる。かく
して、前記圧縮機２を小容量の状態で起動して前
記エンジン１の起動トルクを小さくできるように
している。

こうして、３分間運転を継続してエンジン１が
加速された後、前記温度コントローラ７の電源線
に介装する常開接点５２ｘを閉路させ、該コント
ローラ７に電源を供給し、該コントローラ７が前
記モータドライバー回路９及び制御器１３に負荷
信号を出力するようにしている。

かくして、前記コントローラ７の出力を基に、
前記ドライバー回路９及び制御器１３が前記モー
タＭ及びガバナーコントローラ１１に動作信号を
出力するのである。

また、前記ドライバー回路９と前記モータＭの
開側端子Ｍ１とを接続する前記第２接続線Ｌ１に
介装する常閉接点５−Xbは、後記する理由によ
り、運転スイツチのオフ動作後２分間以外は閉路
するようにしている。尚、前記第１接続線Ｌ１に
介装するインターラプシヨンタイマー２−IRは
前記第１出力端子９１からの出力により１秒閉路
し５秒開路するもので、前記サクシヨンベーン２
３を徐々に開動作させるためのものである。

しかして、運転開始当初等冷凍負荷は大きいの
で、前記モータドライバー回路９は第１出力端子
９１から開信号を出力し、前記ベーンモータＭを
開動作させて前記サクシヨンベーン２３を全開
（最大開度）にし、前記圧縮機２を全容量とする
と同時に、前記回転数制御手段１１により前記エ
ンジン１の回転数を最大回転数とする一方、以後
冷凍負荷に応じて、前記設定最低回転数から最大
回転数の範囲で制御するのである。

さらに、冷凍負荷が減少すると、前記エンジン
１の回転数は前記設定最低回転数に固定される一
方、前記モータドライバー回路９の第１及び第２
出力端子９１，９２から動作信号が出力されて、
前記サクシヨンベーン２３の開度が調節されるの
である。

しかしながら、冷凍負荷が更に低下した場合に
は、前記モータＭが所定の回転角に達して前記リ
ミツトスイツチの接点３３L₁が開路させられる
のである。この結果、前記モータドライバー回路
９が閉動作信号を出力しても、前記モータＭ及び
サクシヨンベーン２３は閉動作せず、前記圧縮機
２は前記設定最低容量に保持されるのである。

従つて、前記エンジン１の回転数は前記した最
低回転数以下に低下することがなく、かつ、前記
圧縮機２の容量も前記設定最低容量以下に低下す
ることがないので、運転状態が30％負荷運転以下
の状態となることがなく、この結果、冷媒回路の
冷媒循環量はこれらエンジン１の最低回転数及び
圧縮機２の設定最低容量とにより規定される最低
循環量以上に常に保持されるのであり、換言する
と、前記感温式自動膨張弁４の流量調節範囲以下
に低下するようなことがないのであり、従つて、
前記膨張弁４に常に安定した制御動作を行わせる
ことができるのである。

尚、運転スイツチをオフにすると、前記温度コ
ントローラ７の電源線に介装する常開接点５２ｘ
が開路して、制御動作が停止される一方、前記し
た如く、前記第２、第３接続線Ｌ２，Ｌ３間に設
けられる前記常開接点５−Xaが２分間閉路し、
かつ、前記常開接点７４ａも２分間閉路を保持し
て、前記モータＭが前記サクシヨンベーン２３を
閉側に動作させ、この閉動作により前記リミツト
スイツチ３３Ｌが開路して、前記圧縮機２が設定
最低容量に保持されるのであり、これと共に前記
制御器１３によりエンジン１の回転数を最低回転
数に調整して、冷凍装置の能力を低能力に保持し
た状態でエンジン１の冷却運転を行なうようにし
ている。

尚、上記実施例においては、圧縮機としてター
ボ形圧縮機を用いたが、ロータリー圧縮機など他
のタイプの圧縮機を用いた冷凍装置にも適用でき
るものである。

（考案の効果） 以上のごとく本考案は、前記圧縮機の容量が、
前記膨張弁の制御下限冷媒循環量を基に定める設
定最低容量まで減少した時に、この容量制御手段
の容量制御動作を中止する制御動作中止手段を設
けたから、冷凍能力を、エンジンの回転数制御と
圧縮機の容量制御とを組み合わせて、より低能力
側まで調節できるようにしながら、冷媒回路の冷
媒循環量を前記感温式自動膨張弁の流量制御範囲
に保持して、該膨張弁のハンチング動作を防止で
き、その流量制御機能を常に安定させることがで
きるのであり、また、液バツクも防止できるので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は本考案の実施例の説明図で、第１
図は電気回路図、第２図は冷媒回路図である。 １……エンジン、２……圧縮機、３……凝縮
器、４……感温式自動膨張弁、５……蒸発器、８
……負荷検出手段、９……第１動作制御手段、１
１……ガバナーコントロール（回転数制御手段）、
Ｍ，２３……容量制御手段、１３……第２動作制
御手段、３３Ｌ……リミツトスイツチ（制御動作
中止手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジン駆動の圧縮機２と、凝縮器３と、感温
   式自動膨張弁４と、蒸発器５とを順次接続して冷
   凍サイクルを形成すると共に、前記圧縮機２を駆
   動するエンジン１の回転数を可変制御する回転数
   制御手段１１と、前記圧縮機２の容量を可変制御
   する容量制御手段Ｍ，２３とを設ける一方、負荷
   検出手段８と、該検出手段８の出力を基に、前記
   回転数制御手段１１の動作を、エンジン１の回転
   数が設定最低回転数以上である範囲で制御すると
   共に、前記容量制御手段Ｍ，２３の動作を制御す
   る動作制御手段９，１３を設けた冷凍装置であつ
   て、前記圧縮機２の容量が、前記感温式自動膨張
   弁４の制御可能な下限まで減少した時に、前記容
   量制御手段Ｍ，２３の容量制御動作を中止する制
   御動作中止手段３３Ｌを備えていることを特徴と
   する冷凍装置。