JPH05133625A - 冷凍機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機が最小容量で運転していても、負荷の
減少に対応して、供給する温水又は冷水の温度を一定に
保つ冷凍機の制御装置を得る。 【構成】 圧縮機１が最小容量制御運転しているにもか
かわらず、加熱負荷が減少し、供給する温水１２の温度
が上昇するならば、空冷蒸発器４の送風機１１の風量を
減少させることにより、蒸発性能を低下させて低圧圧力
を下降させる。これにより加熱能力が低下し、凝縮器２
の温水１２の出口温度を一定に制御できる。 【効果】 大形冷凍機でも容易に、安価に装置が構成で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、凝縮器で作られる温
水や蒸発器で作られる冷水の温度を制御する冷凍機の制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は例えば「上級冷凍技術テキスト
（後編）」（社団法人 日本冷凍協会昭和５９年１０月
１０日発行）の第１１８頁に記載された従来の圧縮機の
容量制御機能を有する冷凍機の制御装置を示す構成図で
あり、図において、１は冷媒を圧縮する圧縮機、２は圧
縮機１から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器、３は凝縮
された冷媒を膨張させる膨張弁、４は膨張された二相冷
媒を蒸発させて冷凍負荷（図示せず）を冷却する冷水を
作る蒸発器で、蒸発した冷媒は圧縮機１に吸入される。

【０００３】５は冷却サイクルのメイン配管、６は蒸発
器４の出口温度を検出して膨張弁３を制御する温度セン
サ、７は圧縮機１と蒸発器４の入口とを接続するバイパ
ス配管、８は圧縮機１の吸入圧力を検出する圧力セン
サ、９はバイパス配管７に設けられ、圧力センサ８の検
出に応じて制御される定圧式ホットガスバイパス弁であ
る。

【０００４】次に動作について説明する。通常は容量制
御機構（図示せず）により、冷凍負荷の増減に応じて圧
縮機１の容量が段階的又は連続的に制御されている。

【０００５】この容量制御による能力の調整が可能な間
は定圧式ホットガスバイパス弁９は閉じている。負荷が
減少し、圧縮機１の容量が最小（通常１０〜３０％程
度）に制御され、これ以下には圧縮機１では減少する負
荷に追従できなくなると、定圧式ホットガスバイパス弁
９を開き圧縮機１の吐出ガスを膨張弁３で膨張した二相
冷媒と混合させる。

【０００６】従って、吐出ガスの１部が直接蒸発器４に
導かれるため、冷凍効果を有する冷媒の循環量が減り、
結果として冷却能力が低下する。冷却能力は定圧式ホッ
トガスバイパス弁９を通過する吐出ガスが増加するにつ
れて低下することになる。

【０００７】定圧式ホットガスバイパス弁９を通過する
吐出ガスの量は、圧縮機１の吸込圧力を一定に保つよう
に定圧式ホットガスバイパス弁９が開閉することにより
制御される。即ち、負荷が減少し、蒸発器４から供給さ
れる冷水の温度が低下することにより、吸込圧力も低下
することを利用して制御を行うわけである。以上によ
り、供給される冷水温度が一定に保たれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の冷凍機の制御装
置は以上のように構成されているので、定圧式ホットガ
スバイパス弁９の応答性によっては、弁の開閉が遅れ、
吐出ガスが必要以上に流れすぎて圧縮機１がオーバーヒ
ートする場合があり、また、このような定圧式ホットガ
スバイパス弁９の大容量タイプ（８０馬力以上）は標準
品ではなく、大形冷凍機に使用することが難しく、さら
にコストが高いなどの問題点があった。また、凝縮器２
で温水を作る場合は、温水温度を一定に制御するために
は、圧縮機１の吸込圧力の代わりに高圧側圧力を検出し
て定圧式バイパス弁９に取り込む必要がある等の問題点
があった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、圧縮機のオーバーヒートを防止
できるとともに、大形冷凍機にも適用が容易な冷凍機の
制御装置を得ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る冷
凍機の制御装置は、圧縮機の容量が最小となったとき、
蒸発器の蒸発性能を低下させることにより、凝縮器の加
熱能力を低下させ、減少する負荷に対応するようにした
ものである。

【００１１】請求項２の発明に係る冷凍機の制御装置
は、圧縮機の容量が最小となったとき、凝縮器の凝縮性
能を低下させることにより、蒸発器の冷却能力を低下さ
せ、減少する負荷に応答するようにしたものである。

【００１２】

【作用】請求項１の発明における冷凍機の制御装置は、
圧縮機が最小の容量で運転しても、凝縮器から供給され
る温水の温度が上昇することを検出することにより、蒸
発器の性能を低下させていく制御が行われる。

【００１３】請求項２の発明における冷凍機の制御装置
は、圧縮機が最小の容量で運転しても、蒸発器から供給
される冷水の温度が低下することを検出することによ
り、凝縮器の性能を低下させていく制御が行われる。

【００１４】

【実施例】

実施例１．以下、請求項１の発明の一実施例を図につい
て説明する。図１においては図５と対応する部分には同
一符号を付して説明を省略する。図１において、１０は
空気側熱交換器、１１は空気側熱交換器１０を空冷する
送風機である。これらの空気側熱交換器１０と送風機１
１とにより空冷式の蒸発器４を構成している。

【００１５】１２は凝縮器２で作られる温水で、加熱負
荷（図示せず）との間で循環している。１３は上記温水
１２の出口温度を検出する温度センサ、１４は温度セン
サ１３の検出及び加熱負荷の増減に基づいて圧縮機１の
容量制御を行うと共に送風機１１の風量を制御するコン
トローラである。

【００１６】次に動作について説明する。コントローラ
１４は図２のフローチャートにおいて、ステップＳＴ１
により、加熱負荷が減少し、温水１２の温度が上昇して
いるか否かを調べ、負荷が減少しても温度が上昇しない
場合はメインルーチンに戻って通常の容量制御を行う。
温水１２温度が上昇したときは、ステップＳＴ２でその
ときの圧縮機１の容量が最小に制御されているか否かを
調べる。最小でなければ、ステップＳＴ３で圧縮機１の
容量制御を行って温水１２温度を一定に保つ。

【００１７】上記ステップＳＴ２で最小に制御されてい
る場合は、ステップＳＴ４で空冷式の蒸発器４の送風機
１１の回転数を減少させて、蒸発器４の蒸発能力を低下
させる。これにより冷凍機の低圧側圧力は下降し、冷凍
機の加熱能力が低下するので、負荷とバランスすること
になる。冷凍機加熱能力の低下割合は、例えば低圧が
０．１ｋｇ／ｃｍ² 下降するにつれて２〜３％である。

【００１８】加熱負荷がさらに減少すれば、再び送風機
１１の回転数を減少させる。但し、ステップＳＴ５で低
圧側圧力が許容値を越えたことが検出されたときは、制
御を中止する。以後は温度センサ１３が所定温度に上昇
したことを検出したら、圧縮機１を停止させ、ステップ
ＳＴ６で送風機１１の風量を増加させて低圧側圧力を許
容値内に戻す。なお、制御中に加熱負荷が増加してきた
場合は、送風機１１の風量増加→圧縮機の容量増加とな
る。

【００１９】実施例２．図３は請求項２の発明の一実施
例を示す。図３においては図１、図５と対応する部分に
は同一符号を付して説明を省略する。図３において、１
５は空気側熱交換器、１６は空気側熱交換器１５を空冷
する送風機である。これらの空気側熱交換器１５と送風
機１６とにより空冷式の凝縮器２を構成している。

【００２０】１７は蒸発器４で作られる冷水で、冷凍負
荷（図示せず）との間で循環している。１８は上記冷水
１７の出口温度を検出する温度センサ、１９は温度セン
サ１８の検出及び負荷の増減に基づいて圧縮機１の容量
制御を行うと共に送風機１６の風量を制御するコントロ
ーラである。

【００２１】次に動作について説明する。コントローラ
１９は図４のフローチャートにおいて、ステップＳＴ１
１により、冷凍負荷が減少し、冷水１７の温度が低下し
ているか否かを調べ、負荷が減少しても温度が低下しな
い場合はメインルーチンに戻って通常の容量制御を行
う。冷水１７温度が低下したときは、ステップＳＴ１２
でそのときの圧縮機１の容量が最小に制御されているか
否かを調べる。最小でなければ、ステップＳＴ１３で圧
縮機１の容量制御を行って冷水１７温度を一定に保つ。

【００２２】上記ステップＳＴ１２で最小に制御されて
いる場合は、ステップＳＴ１４で空冷式の凝縮器２の送
風機１６の回転数を減少させて、凝縮器２の凝縮能力を
低下させる。これにより冷凍機の高圧側圧力は上昇し、
冷凍機の冷却能力が低下するので、負荷とバランスする
ことになる。冷凍機冷却能力の低下割合は、例えば高圧
が１ｋｇ／ｃｍ² 下降するにつれて数％である。

【００２３】冷凍負荷がさらに減少すれば、再び送風機
１６の回転数を減少させる。但し、ステップＳＴ１５で
高圧側圧力が許容値を越えたことが検出されたときは、
制御を中止する。以後は温度センサ１８が所定温度に上
昇したことを検出したら、圧縮機１を停止させ、ステッ
プＳＴ１６で送風機１６の風量を増加させて高圧側圧力
を許容値内に戻す。なお、制御中に冷凍負荷が増加して
きた場合は、送風機１６の風量増加→圧縮機の容量増加
となる。

【００２４】なお、上記実施例１，２は送風器１１，１
６の回転数制御としたが、送風機１１，１６が複数台あ
れば台数制御としても良い。

【００２５】また、送風機１１，１６の風量制御の代わ
りに空気側熱交換器１０，１５の伝熱面積を電磁弁等に
より減少させて、蒸発能力、凝縮能力を低下させるよう
にしても良い。

【００２６】また、蒸発器４、凝縮器２は水冷式でも良
く、その場合は冷水ポンプ、温水ポンプの回転数制御と
しても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、圧縮機の最小容量制御時に蒸発器の能力を制御する
ことにより、加熱負荷に供給される温水温度を一定に保
つように構成したので、大形冷凍機でも容易にかつ安価
に実施できる効果がある。

【００２８】また、請求項２の発明によれば、圧縮機の
最小容量制御時に凝縮器の能力を制御することにより、
冷凍負荷に供給される冷水温度を一定に保つように構成
したので、大形冷凍機でも容易にかつ安価に実施できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例による冷凍機の制御
装置の構成図である。

【図２】同装置の動作を示すフローチャートである。

【図３】請求項２の発明の一実施例による冷凍機の制御
装置の構成図である。

【図４】同装置の動作を示すフローチャートである。

【図５】従来の冷凍機の制御装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 膨張弁 ４ 蒸発器 １２ 温水 １４ コントローラ １７ 冷水 １９ コントローラ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年３月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】加熱負荷がさらに減少すれば、再び送風機
１１の回転数を減少させる。但し、ステップＳＴ５で低
圧側圧力が許容値を越えたことが検出されたときは、ス
テップＳＴ６で送風機１１の風量を増加させて低圧側圧
力を許容値内に戻し、風量制御を中止する。以後は温度
センサ１３が所定温度に上昇したことを検出したら、圧
縮機１を停止させる。なお、制御中に加熱負荷が増加し
てきた場合は、送風機１１の風量増加→圧縮機の容量増
加となる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】冷凍負荷がさらに減少すれば、再び送風機
１６の回転数を減少させる。但し、ステップＳＴ１５で
高圧側圧力が許容値を越えたことが検出されたときは、
ステップＳＴ１６で送風機１６の風量を増加させて高圧
側圧力を許容値内に戻し、風量制御を中止する。以後は
温度センサ１８が所定温度に下降したことを検出した
ら、圧縮機１を停止させる。なお、制御中に冷凍負荷が
増加してきた場合は、送風機１６の風量増加→圧縮機の
容量増加となる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器から
   成る冷却サイクルを有し、上記凝縮器で温水を作ると共
   に、この温水温度を、加熱負荷に応じて上記圧縮機の容
   量を制御することにより一定に保つように成された冷凍
   機の制御装置において、上記圧縮機の容量が最小になっ
   たとき上記蒸発器の蒸発能力を制御することにより、上
   記温水温度を引き続き一定に保つ制御を行うコントロー
   ラを設けたことを特徴とする冷凍機の制御装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器から
   成る冷却サイクルを有し、上記蒸発器で冷水を作ると共
   に、この冷水温度を、冷凍負荷に応じて上記圧縮機の容
   量を制御することにより一定に保つように成された冷凍
   機の制御装置において、上記圧縮機の容量が最小になっ
   たとき上記凝縮器の凝縮能力を制御することにより、上
   記冷水温度を引き続き一定に保つ制御を行うコントロー
   ラを設けたことを特徴とする冷凍機の制御装置。