JPH0452463A - 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） 本発明は冷凍機、空気調和機、除湿機等の冷凍装置に関
する。

（従来の技術） 本出願人は特願平１−７３９８１号によって冷媒回路の
低圧圧力に応じて容量制御弁の開度を制御して可変容量
形圧縮機の容量を自動的に変化させることにより上記低
圧圧力を一定に維持するようにした冷凍装置について特
許出願した。

（発明が解決しようとする課題） 上記冷凍装置においては、可変容量形圧縮機の容量が冷
媒回路の低圧圧力に応じて自動的に変化するため、その
容量制御率の把握が困難であり、従って、可変容量形圧
縮機を所定時間フル口−ド運転してこのフルロード運転
中に低負荷運転か否かを判断し、低負荷運転であれば可
変容量形圧縮機を停止していた。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記フルロード運転を省略するために発明され
たものであって、第１の発明の要旨とするところは、冷
媒回路の低圧圧力に応じて容量制御弁の開度を制御して
可変容量形圧縮機の容量を自動的に変化させることによ
り前記低圧圧力を一定に維持する冷凍装置において、前
記容量制御弁の開度と前記低圧圧力の設定値に基いて前
記可変容量形圧縮機の容量制御率を演算する手段と、こ
れによって演算された容量制御率が所定値以下の運転状
態が所定時間継続したとき前記可変容量膨圧ｍ機を停止
させる手段を具えたことを特徴とする冷凍装置にある。

第２の発明の要旨とするところは、冷媒回路中に並列に
組込まれた複数台の圧縮機のうち少なくとも１台が可変
容量形圧縮機とされ、冷媒回路の低圧圧力に応じて容量
制御弁の開度を制御して前記可変容量形圧縮機の容量を
自動的に変化させることにより前記低圧圧力を一定に維
持する冷凍装置において、前記容量制御弁の開度と前記
低圧圧力の設定値に基いて前記可変容量形圧縮機の容量
制御率を演算する手段と、これによって演算された容量
制御率が所定値以下の運転状態が所定時間継続したとき
所定の運転態様に基づいて所定の圧縮機を停止する手段
を備えたことを特徴とする冷凍装置にある。

（作用） 第１の発明においては、容量制御弁の開度と低圧圧力の
設定値に基いて演算された容量制御率が所定値以下の運
転状態が所定時間継続したとき可変容量形圧縮機を停止
する。

第２の発明においては、容量制御弁の開度と低圧圧力の
設定値に基いて演算された容量制御率が所定値以下の運
転状態が所定時間継続したとき所定の運転態様に基づい
て所定の圧縮機を停止する。

（実施例） 本発明の１実施例が第１図ないし第４図に示されている
。

第１図には冷媒回路の１例が示されている。

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。この液冷媒は絞り機構３２に入り、ここで
絞られることにより断勢膨張して気液二相となる。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・低圧のガス冷媒となって可変容量形圧縮機３０に
循環する。

可変容量形圧縮機３０に内臓された後述する容量可変機
構の作動室はこの圧縮Ｉ！３０の吸入管３４とバイパス
管３５によって連結され、このバイパス管３５には容量
制御弁３６が介装されている。

この吸入管３４に取り付けられたセンサ３７によって検
知された冷媒ガスの圧力、即ち、冷媒回路の低圧圧力Ｌ
Ｐ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からの指令によって容量
制御弁３６の開度が制御されるとともに可変容量形圧縮
機３０の駆動用モータ３８が起動又は停止され、かつ、
表示装置３９に可変容量形圧縮Ｉ！３０の容量制御率が
表示されるようになっている。

可変容量形圧縮機３０の容量可変機構が第３図に示され
ている。

第３図において、１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はアンローダシリンダ２３はアンローダ
ピストン１０の上端に巻装されたシールリング、２５は
ピストン２に巻装されたピストンリング、２６はアンロ
ーダシリンダ９の下端に固着された座金である。

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１０
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、冷媒ガスは吸入キ
ャビティ５から弁板３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。

一方、室１９には開口１８を経てガス圧縮室１２内のガ
スが流入し、作動室１６には絞り穴２４を経て吐出チャ
ンバ８内の高圧ガスが流入する。作動室１６に流入した
高圧ガスは導圧管１５、通路２１、バイパス管３５、容
量制御弁３６を経て吸入管３４に流出し、この流出ガス
の量を容量制御弁３６で制御することによって作動室１
６内の圧力、即ち、制御圧力ＡＰを任意に設定できる。

かくして、アンローダピストン１０は作動室１６内の制
御圧力ＡＰと室１９内に導入された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、これに伴って可変容量形圧縮機３０の
容量が冷凍負荷に対応するよう連続して無段階に変化し
て低圧圧力ＬＰを一定に維持する。

第２図にはコントローラ４０の機能ブロック図が示され
ている。

センサ３７の出力、即ち、冷媒回路の低圧圧力ＬＰはコ
ントローラ４０の比較手段４１に入力され、ここで設定
手段４２に予め設定されている設定圧力と比較されて両
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
ルに従って容量制御弁３６の開度が決定される。なお、
記憶手段４４には制御ルール（例えば、ＰＩ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。開
度決定手段４３で決定された開度は出力手段４５を経て
容量制御弁３６に出力され、容量制御弁３６は決定され
た開度になる。

一方、開度決定手段４３で決定された開度及び設定手段
４２に予め設定された設定圧力が容量制御率演算手段４
６に入力され、容量制御率演算手段４６では記憶手段４
７から入力されたデータに従って可変容量形圧縮機３０
の容量制御率を演算し、ここで演算された容量制御率は
出力手段４８を経て表示手段３９に出力され、この表示
手段３９に表示される。

可変容量膨圧力３０の特性が第４図に示され、その特性
線は吸入圧力ＬＰの上昇に応じて制御圧力ＡＰが上昇し
、かつ、容量制御率の増大に応じて図において上方に移
動する。

かくして、開度決定手段４３で決定された容量制御弁３
６の開度と設定手段４２に予め設定された設定圧力との
関係は一義的に定まり、この相対関係を記憶している記
憶手段４７からのデータに基づいて容量制御率演算手段
４６で演算することにより可変容量形圧縮機３０の容量
制御率を演算できる。

一方、容量制御率演算手段４６で演算された容量制御率
は比較手段４９に入力され、ここで設定手段５０から入
力された設定値と比較される。容量制御率が設定値より
低い状態、即ち、可変周形圧縮機３０が低負荷状態で運
転されたとき、比較手段４９は積算手段５１に出力し、
ここで低負荷状態で継続して運転された時間が積算され
る。この積算時間が時間設定手段５２に予め設定された
時間に到達すると、積算手段５１は時間設定手段５２に
予め設定された一定時間だけ指令を出力し、この出力は
出力手段５３を経て駆動用モータ３８に出力されて可変
容量形圧縮機３０は一定時間停止する。そして、この−
定時間が経過すると、可変容量形圧縮機３０は起動され
、その容量制御運転が再開される。

可変容量形圧縮１１３０が低負荷状態で運転されると、
冷媒循環量が減少するので、可変容量形圧縮機３０から
吐出された冷媒ガスに伴われて流出した冷凍機油が冷媒
回路内にホールドされ、可変容量形圧縮８１３０に戻っ
て来る油量が少なくなる。従って、可変容量形圧縮８１
３０の低負荷運転が継続すると、その潤滑不良又はこれ
に基づく焼付等の事故等を惹起する。

しかるに、この実施例においては可変容量形圧縮機３０
の低負荷運転が所定時間継続したとき、可変容量形圧縮
ｌ！３０が停止されるので、可変容量形圧縮機３０の潤
滑不良及び焼付を防止できる。そして、可変容量形圧縮
機３０を一定時間停止している間に冷凍負荷が増大し、
これに伴って冷媒回路のは自動的に高負荷運転となるの
で、冷媒循環量が増大し、低負荷運転中に冷媒回路内に
ホールドされた冷凍機油は可変容量形圧縮機３０内に帰
還する。

第５図及び第６図には本発明の第２の実施例が示されて
いる。

第５図に示すように、冷媒回路には複数台（図には２台
）の圧縮機３０Ａ　、　３０Ｂが並列に組み込まれ、こ
れら複数台の圧縮１１３０Ａ　、３０Ｂの駆動用モータ
３８Ａ　、３８Ｂはいずれもコントローラ６０からの指
令によって起動又は停止されるようになっている。

複数台の圧縮１１３０Ａ　、３０Ｂの中央なくとも１台
、即ち、圧縮機３０Ａは可変容量形圧縮機とされ、他の
圧縮機３０Ｂは定容壷形圧縮機とされている。

可変容量形圧縮機３０Ａは第１の実施例の可変容量形圧
縮機３０と同様の構成を備え、冷媒回路の定圧圧力に応
じて容量制御弁３６の開度を制御することによってその
容量が自動的に変化して低圧圧力を一定に維持するよう
になっている。

コントローラ６０の機能ブロック図が第６図に示されて
いる。

センサ３７の出力と設定手段４２から入力された設定圧
力との偏差が比較手段４１で算出され、この偏差に基い
て開度決定手段４３で決定された開度は出力手段４５を
経て容量制御弁３６に出力される。

一方、開度決定手段４３で決定された開度及び設定手段
４２に予め設定された設定圧力に基いて、容量制御率演
算手段４６で可変容量膨圧力３０の容量制御率が演算さ
れ、この容量制御率は出力手段４８を経て表示手段３９
に出力される。

可変容量形圧縮機３０Ａ及び定容壷形圧縮機３０Ｂの同
時運転中、低圧圧力ＬＰの変動に応じて可変容量形圧縮
１１３０Ａ及び定容壷形圧縮機３０Ｂの各圧縮能力を合
算した全圧縮能力は冷凍負荷に合致し、低圧圧力ＬＰは
一定に維持される。

可変容量形圧縮機３０＾と定容壷形圧縮機３０Ｂの同時
運転中、容量制御率演算手段４６で演算された容量制御
率が設定手段５０に予め設定された設定値より低い状態
、即ち、可変容量形圧縮機３０が低負荷状態で継続して
時間設定手段５２に予め設定された所定時間運転された
場合、積算手段５１は運転態様決定手段６１に出力し、
運転態様決定手段６１は定容壷形圧縮機３０Ｂの停止を
決定し、この決定は出力手段５３を経て駆動用モータ３
８Ｂに出力され、定容壷形圧縮機３０Ｂが停止する。以
後、可変容量形圧縮機３０Ａのみが容量制御運転を継続
する。

可変容量形圧縮１１３０Ａのみの容量制御運転中、その
容量制御率が設定手段５０に予め設定された設定値より
低い状態で継続して所定時間運転された場合、運転態様
決定手段６１は可変容量形圧縮機３０Ａの停止を決定し
、以後、可変容量膨圧ｍ５１３０Ｍも停止する。

可変容量膨圧力３０Ａのみの容量制御運転中、その容量
制御率が設定手段５０に予め設定された上限設定値を越
えた場合には、比較手段４９は運転態様決定手段６１に
出力し、運転態様決定手段６１は定容量膨圧力３０Ｂの
運転再開を決定する。この決定は出力手段５３を経て駆
動用モータ３８Ｂに出力され、以後、定容量膨圧力３０
Ｂと可変容量形圧縮機３０Ａとの同時運転が行われる。

この第２の実施例においては２台の圧縮機３０Ａ、３０
Ｂが組み込まれているが、３台以上の圧縮機を組み込む
ことができ、この場合は２台以上を可変容量形圧縮機と
することができるとともに複数の圧縮機の起動又は停止
の順序を予め設定した順序に又は各圧縮機の容量の大小
や運転時間の長短に応じて適宜定めた順序にすることも
できる。

（発明の効果） 本発明においては、可変容量形圧縮機をフルロード運転
しないでもこれが低負荷運転か否かを判断することがで
きると同時に可変容量形圧縮機が低負荷状態で長時間継
続して運転されるのを防止できる。かくして、可変容量
形圧縮機の低効率運転を防止できるとともに油戻り量の
不足による可変容量形圧縮機の潤滑不良やこれに基づく
焼付事故を阻止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１の実施例を示し、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
の縦断面図、第４図は可変容量形圧縮機の特性線図であ
る。 第５図及び第６図は本発明の第２の実施例を示し、第２
図は冷凍装置の系統図、第６図はコントローラの機能ブ
ロック図である。 低圧圧力センサー３７、容量制御弁−３６、可変容量形
圧縮機−３０、コントローラー４０、低圧圧力設定手段
−４２、容量制御弁開度決定手段−４３、容量制第３図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒回路の低圧圧力に応じて容量制御弁の開度を
   制御して可変容量形圧縮機の容量を自動的に変化させる
   ことにより前記低圧圧力を一定に維持する冷凍装置にお
   いて、前記容量制御弁の開度と前記低圧圧力の設定値に
   基いて前記可変容量形圧縮機の容量制御率を演算する手
   段と、これによって演算された容量制御率が所定値以下
   の運転状態が所定時間継続したとき前記可変容量形圧縮
   機を停止させる手段を具えたことを特徴とする冷凍装置
   。
2. （２）冷媒回路中に並列に組込まれた複数台の圧縮機の
   うち少なくとも１台が可変容量形圧縮機とされ、冷媒回
   路の低圧圧力に応じて容量制御弁の開度を制御して前記
   可変容量形圧縮機の容量を自動的に変化させることによ
   り前記低圧圧力を一定に維持する冷凍装置において、前
   記容量制御弁の開度と前記低圧圧力の設定値に基いて前
   記可変容量形圧縮機の容量制御率を演算する手段と、こ
   れによって演算された容量制御率が所定値以下の運転状
   態が所定時間継続したとき所定の運転態様に基づいて所
   定の圧縮機を停止する手段を備えたことを特徴とする冷
   凍装置。