JPH0445359A - 冷凍装置 - 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） 本発明は可変容量形圧縮機を搭載した冷凍装置に関する
。

（従来の技術及びその課題） 冷凍負荷に応じて容量が自動的に変化する可変容量形圧
縮機を搭載した冷凍装置においは、冷凍負荷の減少に応
じて可変容量形圧縮機の容量が減少し、これに伴って冷
媒の循環量が少なくなる。

この結果、この圧縮機に戻って来る冷凍機油が少なくな
るので、圧縮機の潤滑不良又は焼付事故等が発生するお
それがある。

これに対処するため、従来は可変容量形圧縮機の運転が
所定時間経過する毎にこれを一定時間停止させる所謂油
戻し運転を行っていた。

しかし、この油戻し運転は可変容量形圧縮機の高負荷運
転がｍ続している場合、即ち、油戻し運転の必要がない
場合であっても所定時間を経過する毎に行われるという
不具合があった。

（！！題を解決しようとする手段） 本発明は上記課題を解決するために発明されたものであ
って、その要旨とするところは、冷凍負荷に応じて容量
が自動的に変化する可変容量形圧縮機を搭載した冷凍装
置において、上記可変容量膨圧ｍｍの容量制御率を検出
する検出手段と、上記圧１ｉｌＩＩＪ、が設定値以下の
容量制；１率で運転された時間を積算する第１積算手段
と、上記圧縮機が設定値以上の容量制御率で継続して運
転された時間を積算する第２積算手段と、この第２積算
手段で積算された時間が設定時間以上になったとき上記
第１積算手段で積算された時間を零にする解除手段と、
上記第１積算手段により積算された時間が所定時間以上
になったとき上記圧縮機を一定時間だけ停止させる手段
を有する制御装置を設けたことを特徴とする冷凍装置に
ある。

（作用） 本発明においては、上記構成を具えているため、冷凍負
荷に応じて容量が自動的に変化する可変容量形圧縮機が
設定値以下の容量制御率で運転された時間が第１積算手
段により積算され、この積算時間が所定時間以上になっ
たときには可変容量形圧縮機を一定時間だけ停止させる
。すると、この一定時間経過後回変容量形圧縮機は高負
荷状態で運転を再開するので、低負荷運転下において冷
媒回路内にホールドされた冷凍機油は圧縮機内に帰還す
る。

可変容量形圧縮機が設定値以上の容量制御率で継続して
運転された時間が第２積算手段により積算され、この積
算時間が設定時間以上になったとれている。

第１図には冷凍装置の系統図が示され、可変容量形圧縮
機３０から吐出された高温・高圧の冷媒ガスは、矢印で
示すように、凝縮器３１に入り、ここで凝縮液化して高
圧の液冷媒となる。この液冷媒はキャピラリチューブ、
膨張弁等からなる絞り機構３２に入り、ここで絞られる
ことにより断熱膨張して気液二相となる０次いで、この
冷媒は蒸発器３３に入り、ここで蒸発気化して低温・低
圧の冷媒ガスとなって圧縮機３０に循環する。

圧縮機３０に内臓された後述する容量可変機構の作動室
と圧縮８９３０の吸入管３４とを連結するバイパス管３
５には制御弁３６が介装されている。

吸入管３４にはこの中を流れる冷媒の圧力又は温度、即
ち、冷凍負荷を検知するセンサ３７が取り付けられ、こ
のセンサ３７の出力はコントローラ４０に入力される。

そして、このコントローラ４０からの指令により制御弁
３６の開度が制御され、かつ、圧縮機３０の駆動用モー
フ３９が起動又は停止されるようになっている。

第３図には圧縮機３０の容量可変機構が示されている。

第３図において、■はシリンダ、２はピストン、３は弁
板、４はシリンダヘッド、５は吸入キャビティ、６は吸
入弁、７は吐出弁、８は吐出チャンバ、９はアンローダ
シリンダ、１０はアンローダピストン、２３はシールリ
ング、２５はピストンリング、２６は座金である。

アンローダシリンダ９の下端は弁板３に固定され、その
上端はカバー２０によって掩゛蓋されている。

このアンローダシリンダ９内にアンローダピストンｌＯ
を封密摺動自在に嵌装することによってこのアンローダ
ピストン１０の上方に作動室１６が、下方に室１９がそ
れぞれ限界されている。そして、この室１９は開口１８
を介してガス圧縮室１２に連通し、作動室１６はカバー
２０に穿設された絞り穴２４を介して吐出チャンバ８に
連通している。また、作動室１６は導圧管１５、弁板３
に穿設された通路２１を介してバイパス管３５に連通し
ている。

しかして、ピストン２が復動すると、冷媒ガスが吸入キ
ャピテイ５から弁Ｖｉ３に穿設された吸入通路１１を通
り、吸入弁６を押し開いてガス圧縮室１２内に吸入され
る。

ピストン２が往動すると、ガス圧縮室１２内の冷媒ガス
が圧縮されて吐出弁７を押し開き、通路１３を通って吐
出チャンバ８内に入り、ここから図示しない吐出管を経
て吐出される。

室１９には開口１８を経て圧縮室１２内の冷媒ガスが流
入する。一方、作動室１６には絞り穴２４を経て吐出チ
ャンバ８内の吐出ガスが流入する。そして、作動室１６
のガスは導圧管１５、通路２１、制御弁３６、バイパス
管３５を通って吸入管３４に流出する。このバイパス管
３５を通るガスの流量を制御弁３６で制御することによ
って作動室１６内の圧力を任意の圧力に設定できる。

かくして、アンローダピストン１０は作動室１６に作用
する圧力と室１９に作用する平均筒内圧力との差に応じ
て上下に移動し、この上下位置に応じて室１９及び開口
１８によって構成されるトップクリアランスボリューム
が変化し、これに伴って圧縮機３０の容量が連続して無
段階に変化する。

第２図にはコントローラ４０の機能ブロフク図が示され
ている。

センサ３７によって検知された吸入管３４内を流れる冷
媒ガスの圧力又は温度はコントローラ４０の比較手段４
１に入力され、ここで設定手段４２から入力される設定
値と比較されることにより両者の偏差が算出される。こ
の偏差は開度決定手段４３に入力され、ここで記憶手段
４４から入力される制御ルールに従って制御弁３６の開
度が決定される。なお、記憶手段４４には偏差及びその
変化率に対応して制御弁３６の開度を決定する制御ルー
ル（例えば、ｐＨ）制御、テーブル対比制御、ファジー
制御等）が記憶されている。決定された開度は出力手段
４５を経て制御弁３６に出力され、制御弁３６はこの決
定された開度となり、これに伴って圧縮機３０の容量が
決まる。

上記可変容量形圧縮機３０の容量制御率は検出手段３８
によって常時検出される。この出力はコントローラ４０
の比較手段５１に入力され、ここで設定手段５２に予め
設定された設定値と比較される。

検出手段３８によって検出された容量制御率が設定値よ
りも低い場合はこれからの指令が第１積算手段５３に出
力され、この第１積算手段５３は圧縮機３０が設定値以
下の容量制御率で運転された時間（τとする）を積算す
る。そして、この積算時間が所定時間（τ。とする）以
上になったとき第１Ｍ算手段５３は出力手段５４に出力
し、出力手段５４は時間設定手段５７に予め設定された
一定時間だけ駆動用二〇−夕３９に出力して圧縮機３０
を停止させる。

一方、検出手段３８によって検出された容量制御率が設
定手段５２に予め設定された設定値（この設定値は上記
した設定値と同しか又はそれ以上の値とされる）よりも
高い場合には比較手段５１は第２積算手段５５に出力し
、この第２積算手段５５は圧縮機３０が設定値以上の容
量制御率で継続して運転された運転時間（θとする）を
積算する。そして、この積算時間が設定時間（θ。とす
る）以上になったとき第２積算手段５５は解除手段５６
に出力し、解除手段５６はこの指令を受けると第１積算
手段５３に出力してこの第１積算手段５３にＭｉ算され
た積算時間τを零とする。

なお、所定時間τ。は圧縮機３０の低負荷運転によって
冷媒回路内に冷凍機油がホールドされて圧縮機３０内の
油量不足が生ずるまでの運転時間として、また、設定時
間θ。は所定時間τ。中に冷媒回路内にホールドされた
冷凍機油を圧縮機３０の高負荷運転によって圧縮機３０
内に帰還させるのに要する運転時間としてそれぞれ予め
試験することによって求められる。

以下第４図を参照しながら具体的に説明する。

先ず、第４図（Ａ）に示すように、冷凍負荷の減少に伴
い圧縮ａ３０の容量制御率が低下してこれが設定値をイ
点で下回ったとき、イ点において第１積算手段５３は積
算時間τのカウントをスタートする。その後、設定値以
下の容量制御率で圧縮機３０の運転が継続されて所定時
間τ。を経過した口点においてカウントアツプする。こ
のカウントアンプによって第１積算手段５３のカウント
はりセットされて零となる。また、圧１ｉ１ａ３０は一
定時間停止するが、この一定時間経過後に運転を再開す
る。

圧縮機３０が一定時間停止すると、吸入管３４の中を流
れる冷媒の圧力、即ち、低圧圧力が上昇するので、圧縮
機３０はその運転再開直後は高負荷運転される。これに
よってその吸入管３４内の冷媒ガスの流速が上昇するの
で、冷媒回路内にホールドされた冷凍機油が圧縮機３０
内に帰還する。その後、圧縮機３０の容量制御率が低下
して設定値を下回ったときには再び第１積算手段５３が
その運転時間τの積算を零のカウントから開始する。

次に、第４図（Ｂ）において、冷凍負荷の減少に伴い容
量制御率が低下し、−これが設定値をハ点で下回ったと
き、ハ点において第１積算手段５３はカウントを開始す
る。その後、１１時間経過後（τ１は所定時間τ。より
も小さいとする）に圧縮機３０の容量制御率がすすす設
定値を二点で上回ったときには二点において第１積算手
段５３はカウントを停止し、この積算時間τ、をこのま
ま保持する。他方、二点において第２積算手段５４はカ
ウントを開始し、圧縮機３０が設定値以上の容量制御率
の下で運転がｍＶｔされて設定時間θ。を経過したホ点
において第２積算手段５４はカウントアンプしてそのカ
ウントをリセットして零にする。これと同時に第１積算
手段５３の積算時間τ、は零となる。

その後、圧ｌｉ１機３０の容量制御率が低下して設定値
を下回ったト点において第１積算手段５３は再び運転時
間ｒのカウントを開始する。

しかして、設定値以下の容量制御率の下で１時間圧縮機
３０が低負荷運転されることにより冷媒ガスと一緒に吐
出された冷凍機油が冷媒回路内にホールドされるが、そ
の後圧縮機３０が設定値以上の容量制御率の下でθ。時
間継続して高負荷運転されるので、このθ。時間内に冷
媒回路内にホールドされた冷凍機油が圧縮１１３０内に
帰還する。

従って、上記（Ａ）における場合とは異なり、設定値以
下の容量制御率となったハ点から所定時間τ。が経過し
た時点のへ点においては圧縮機３０が停止することはな
い、このため、次の油戻し運転を行うまでの時間間陥が
長くなるので圧縮＆！１３０の停止に伴う冷却客体の温
度変動を少なくしうる。

次に、第４図（Ｃ）において、冷凍負荷の減少に伴い容
量制御率が低下し設定値を下回ったチ点において第１積
算手段５３はカウントを開始する。

その後容量制御率が上昇して１７時間経過後（τ。

は所定時間τ。よりも小さいとする）設定値をす点にお
いて上回ったときには、り点において第１積算手段５３
はカウントを停止して積算時間τ、を保持する。他方、
第２積算手段５４はり点においてカウントを開始し、そ
の後０１時間経過後（θ１は設定時間θ。よりも小さい
とする）容量制御率が低下してヌ点で設定値以下になっ
たときヌ点においてカウントを停止し、かつ、積算時間
θ１が設定時間θ。よりも小さいためカウントをリセッ
トして零にする。（なお、θ、がθ。以上のときは第４
図（Ｂ）において述べたように解除手段５６に出力され
る。） 一方、上記ヌ点において、第１積算手段５３はカウント
を積算時間τ８からスタートし、設定値以下の容量制御
率の下での運転が上記ヌ点からτ１時点経過した時点（
τ、とτ、の和が所定時間τ。

に等しくなった時点）のヲ点においてカウントアツプし
油戻し運転をする旨の指令を出力すると同時にそのカウ
ントをリッセトして零にする。

しかして、９点とヌ点までの高負荷運転下では第１積算
手段５３は時間の積算を停止しているので、油戻し運転
を行うまでの時間がル点からヲ点に延期され、油戻し運
転に伴う圧１１機３０の停止頻度が減少する。

以上の如く本発明では圧縮機３０の容量制御率を検出手
段３８によって常時検出し、設定値以下の容量制御率で
運転される運転時間を第１積算手段によって積算しこの
積算時間が所定時間τ。経過したとき油戻し運転が行わ
れる。

他方、設定値以上の容量制御率で運転される高負荷運転
が設定時間θ。以上継続した場合は、その後の低負荷運
転に移行した時点で第１積算手段５３が運転時間の積算
を零から開始する。

かくして、圧ＩＮ？ｉ！１１３０内の油量不足を防止で
きるとともに油戻し運転が行われる場合は低負荷運転下
に限られる。また、油戻し運転の頻度が減少するので冷
却客体の温度変動を減少できる。

（発明の効果） 本発明においては、可変容量形圧縮機が所定値以下の容
量制御率で運転された時間が所定時間以上になったとき
可変容量形圧縮機を一定時間だけ停止するので、この一
定時間経過後回変容量形圧Ｉｌｉ！機は高負荷状態で運
転を再開する。従って、この高負荷運転によって冷媒回
路内にホールドされた冷凍機油を圧ｍ機内に帰還させる
ことができる。

可変容量形圧縮機が所定値以上の容量制御率で継続して
運転された時間が所定時間以上になったとき解除手段に
よって第１積算手段の積算値を零にする。

この結果、不必要な油戻し運転を防止できるとともに油
戻し運転の頻度を減少して冷却客体の温度変動を低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示し、第１図は冷凍装置の系
統図、第２図はコントローラの機能ブロック図、第３図
は可変容量形圧縮機の容量可変機構の部分的縦断面図、
第４図（Ａ）　、ＣＢ）　、（Ｃ）はそれぞれ圧縮機の
各種運転態様における作用説明図である。 可変容量形圧縮機・−・３０、駆動用モーター３９、容
量制御弁−３６、コントローラー４０、容量制御率検出
手段−・−３８、第１積算手段・・−５３、第２積算手
段−５５、篤１図 第３図 第４図 第１積算手媒 カウノトスタート Ｏ ｂウントアフ７−カクノトＣ−ロ カウシ本スナートτ１會りｌ）λトフグヵウノトでｉロ
倉りントスタートター５１積１１手翼Ｑ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・　　　　
　　　　　　トーーーーーーーーー幹′…＋θ０　竹′
げｒ粛ど１ 第２積真手攻　　　　　　　　　　　Ｈ−−一−→第２
稍蔦腓文 々７ノ÷ｊＭθ１ｆメＬノトヌト！７−ｔ−フントセｉ
フ＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷凍負荷に応じて容量が自動的に変化する可変容量形圧
   縮機を搭載した冷凍装置において上記可変容量形圧縮機
   の容量制御率を検出する検出手段と、上記圧縮機が設定
   値以下の容量制御率で運転された時間を積算する第１積
   算手段と、上記圧縮機が設定値以上の容量制御率で継続
   して運転された時間を積算する第２積算手段と、この第
   ２積算手段で積算された時間が設定時間以上になったと
   き上記第１積算手段で積算された時間を零にする解除手
   段と、上記第１積算手段により積算された時間が所定時
   間以上になったとき上記圧縮機を一定時間だけ停止させ
   る手段を有する制御装置を設けたことを特徴とする冷凍
   装置。