JPH06100382B2 - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JPH06100382B2
JPH06100382B2 JP63032217A JP3221788A JPH06100382B2 JP H06100382 B2 JPH06100382 B2 JP H06100382B2 JP 63032217 A JP63032217 A JP 63032217A JP 3221788 A JP3221788 A JP 3221788A JP H06100382 B2 JPH06100382 B2 JP H06100382B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/22Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves between evaporator and compressor

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 産業上の利用分野 冷凍装置の運転を制御する制御装置に係り、詳述すると
低温庫の温度制御をするにあたり庫内温度が設定温度に
対して上下動する幅を小さくした制御装置を備えた冷凍
装置に関する。
従来の技術 庫内温度を低下させて設定温度に維持させるにあたり、
圧縮機の駆動・停止を制御(これをオン・オフ制御とい
う)したり、圧縮機の駆動能力を制御したりしている。
後者の例として、圧縮機モータの極数変換(例えば2P
4P)を行なう方法やインバータ装置を使う(これをイン
バータ制御と称す)方法等種々の提案がなされている。
特に近年の半導体技術の著しい進歩に伴ないインバータ
装置の性能並びに耐久性は一段と向上し、その制御が比
較的容易なことからインバータ装置により圧縮機の可変
速運転を行なうものが主流となりつつある。特開昭61-2
35664号公報にあっても、そのインバータ装置を利用し
た例が開示されている。
発明が解決しようとする課題 前記オン・オフ制御にて温度制御を行なう場合、圧縮機
等の機械的な応答性能の理由もあって、設定温度に対し
て庫内温度が上下動する幅が大きく、設定温度付近例え
ば設定温度±0.5℃程度の温度維持が要求される分野
(一例をあげると氷温温度帯での制御)にあっては対応
できないという問題があった。一方、インバータ制御と
して掲げた前記公報にあっては、負荷の状態に応じて圧
縮機モータを最低速回転となしても、庫内温度が設定温
度を下回る傾向にあるときに、加熱装置(詳しくは電熱
線等のヒータ)を動作させるが、加熱開始の指令により
ヒータに通電が為され実質的に庫内空気の加熱を行なう
までにはその特性上時間遅れが生じやすく、精密な設定
温度維持を行なうことが難しいとともにインバータ装置
や可変速圧縮機等が割に高価なものとなり全体としての
コスト上昇を招くという問題があった。
そこで本発明は、負荷の状態が変化したとき、特に負荷
が僅なときには蒸発器の冷却能力を確実に低下させ、且
つ、圧縮機の運転を継続し、圧縮機の発停を回避して庫
内温度を設定温度近傍に維持するとともに安価に製作で
きる制御装置を備えた冷凍装置を提供することを技術的
課題とする。
〔発明の構成〕
課題を解決するための手段 本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器等を環状
に配管接続せる主冷媒通路を有し、前記主冷媒通路の低
圧ガス側に配設される冷媒流量制御弁と、前記凝縮器の
出口側と前記冷媒流量制御弁の出口側との間に設けられ
膨張弁と補助エバポレータと有し前記蒸発器及び前記冷
媒流量制御弁をバイパスする補助流路と、前記蒸発器が
配置された室内の温度を検出する温度センサと、該温度
センサからの信号と所望の設定温度信号との両信号にて
前記冷媒流量制御弁の開度を制御する弁開度調整部と、
前記圧縮機の吸込側に配設された低圧スイッチと、前記
補助流路に設けられ前記低圧スイッチで検出される吸込
側圧力が所定圧力以下になった時に開放される電磁弁等
の電動弁とを供え、前記補助エバポレータは前記凝縮器
の風下側に配置された冷凍装置を提供するものである。
作用 蒸発器の出口側に配設された冷媒流量制御弁により圧縮
機へ戻る冷媒流量を制御しているが、この制御弁の開度
を小さくしてゆくと圧縮機の吸込側圧力(すなわち低圧
圧力)が低くなってゆく。そしてこの吸込側圧力が低圧
スイッチにて設定されている所定圧力P1以下になったと
き、補助流路の一部である電磁弁を開動作させて、冷媒
を主流路と補助流路とに分流し、圧縮機へ戻る冷媒の量
を多くして、吸込側圧力を高めている。また、冷媒の分
流により蒸発器に流れ込む冷媒量が、分流前と比べて少
なくなるため、蒸発器による冷却能力を実質的に低下さ
せて低能力の拡大を図っている。
実施例 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
(1)は圧縮機(2)、四方弁(3)、室外側熱交換器
(以後凝縮器と称す)(4)、減圧装置としてのキャピ
ラリーチューブ(5)及び膨張弁(6)、室内側熱交換
器(以後蒸発器と称す)(7)、アキュムレータ(8)
等を環状に配管接続した主冷媒流路(A)を有する冷凍
装置であって、四方弁(3)は冷却運転時において実線
矢印の方向に冷媒経路をとり、除霜運転時において波線
矢印の方向に冷媒経路をとるように制御される。(F)
は凝縮器(4)に外気を送り凝縮器(9)から熱を奪う
ための室外側送風機、(9)は冷却運転蒸発器に空気を
送って貯蔵室室内空気を循環・冷却させる室内側送風
機、(10)(11)は貯蔵室内の温度を検知すべく冷却運
転時における蒸発器(7)への空気の吸込側、吹出側に
それぞれ配設される室内温度センサ(前者を吸込温度セ
ンサ、後者を吹出温度センサとする)であり、後述する
弁開度調整部(15)に検知温度に基づいた信号をそれぞ
れ送出する。尚、キャピラリーチューブ(5)及び膨張
弁(6)にはそれぞれ逆止弁(12)(13)を並列接続し
ておく。
(14)は弁開度調整部(15)にてその開度が制御される
冷媒流量制御弁であり、冷凍装置(1)(詳しくは主冷
媒流路(A)の低圧側(本例では冷却運転時における蒸
発器(7)の出口側)に接続される。(B)は電気信号
によりその開閉が制御される電動弁(本例では電磁弁を
使用しており、以下電磁弁と称す)(16)、膨張弁(1
7)及び補助エバポレータ(以下補助エバと称す)(1
8)を直列接続し蒸発器(7)、膨張弁(6)及び冷媒
流量制御弁(14)をバイパスする補助流路であって、冷
却運転時における凝縮器(4)の出口側(ここではキャ
ピラリーチューブの出口側)と蒸発器(7)の出口側
(ここではアキュムレータの入口側)との間に接続さ
れ、かつ補助エバ(18)を凝縮器(4)の風下側に位置
するように配設させる。また電磁弁(16)は圧縮機
(2)の吸込側(ここではアキュムレータ(8)の出口
側)に配設された低圧スイッチ(19)によりその開閉が
制御される。本例では、圧縮機(2)の吸込側圧力が所
定圧力P1以下になったとき、低圧スイッチ(19)が閉
じ、電磁コイル(図示せず)に通電され電磁弁(16)が
開放状態となり、吸込側圧力が一定圧力P2以上になった
とき、低圧スイッチ(19)が開き電磁コイルへの通電が
停止して電磁弁(16)が閉塞状態となるようにしてお
く。また、冷媒流量制御弁(15)は直流にて制御するも
ので、所定電圧(本例では12V)を印加したとき全閉、
零電圧を印加したとき全開となるもので、零電圧と所定
電圧との間の電圧を印加したとき、印加電圧が小さくな
ればなるほどその開度が大きくなる。
以上の構成による冷凍装置の冷却運転時の動作を説明す
る(四方弁(3)による冷媒流路は実線矢印の方向であ
る)が、貯蔵室内には貯蔵物が適度に収容されており、
室内温度が設定温度を上回っているものとする。室内温
度センサ(10)(11)からの信号により弁開度調整部
(15)が弁の開度を決定して信号を送出し冷媒流量制御
弁(14)の開度を変化させる。このとき、圧縮機(2)
から吐出された高圧ガス冷媒は、凝縮器(4)で凝縮さ
れて液化し、膨張弁(6)で減圧膨張され、蒸発器
(7)内を通過する際に室内空気と熱交換を行ない、冷
媒流量制御弁(14)で流量制御され、アキュムレータ
(8)を経て低圧ガス冷媒となって圧縮機(2)へ戻
る。この主冷媒流路(A)を循環することで、室内空気
を冷却し、設定温度まで低下させる。この途中におい
て、弁開度調整部(15)は室内温度センサ(10)(11)
による検知温度に基づき随時、弁(14)の開度を調整す
る(室内温度が低下の傾向であれば開度を徐々に小さく
する)。
そして、冷却運転の継続に伴ない室内温度が低下し、冷
媒流量制御弁(14)の開度も徐々に小さくなるため、圧
縮機(2)の吸込側圧力は次第に低下してゆく。
この吸込側圧力が低下して所定圧力P1以下になると、低
圧スイッチ(19)が閉じ電磁弁(16)が開放状態とな
る。このため、凝縮器(4)を通過した冷媒は主冷媒流
路(A)と補助流路(B)とに分流される。このとき、
補助流路(B)における補助エバ(18)は、凝縮器
(4)の風下側に位置し、図面に実線矢印にて示したよ
うに室外側送風機(F)から送られてき空気は凝縮器
(4)から補助エバ(18)に向けて流れる。この結果、
補助エバ(18)は、凝縮器(4)にて熱交換されて温度
が上昇した暖かい空気により暖められ、同一流量の冷媒
が流れ込む場合でも、補助エバ(18)の蒸発温度は蒸発
器(7)の蒸発温度よりも高くなる。そして、補助流路
(B)に冷媒が流れ込むことでアキュムレータ(8)へ
の冷媒流量が増え、圧縮機(2)の吸込側圧力は低下せ
ず次第に高くなってゆく。また補助流路(B)に冷媒が
分流することで、主冷媒流路(A)へ流れる冷媒量が減
少して、蒸発器(7)の冷却能力は更に低下することと
なり、室内温度の低下の度合いが少なくなり、冷媒流量
制御弁(14)の開度が小さくなることは抑制される。こ
の状態が継続し、吸込側圧力が次第に高まり一定圧力P2
以上になると、低圧スイッチ(19)が開放し電磁弁(1
6)が閉塞して、補助流路(B)への分流が絶たれ、再
び主冷媒流路(A)だけによる冷却運転に切り換わる。
以下同様の動作を繰り返す。したがって、圧縮機(2)
の吸込側圧力が所定圧力P1より大幅に低下することは抑
制され、このため圧縮機(2)を停止することなく連続
作動させられる。すなわち、圧縮機(2)の低圧補償が
行なえるとともに、圧縮機(2)が停止しないことか
ら、最も過負荷となる始動回数を少なくでき、結果的に
圧縮機(2)の寿命を延長することとなる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、冷媒流量制御弁が
弁開度調整部によりその開度を変化させてゆく中で、冷
媒流量制御弁の開度が小さくなると、圧縮機の吸込側圧
力が低下するが、この吸込側圧力が所定圧力以下となっ
た場合に、補助流路に設けられた電磁弁を開動作させて
冷媒を主冷媒流路に流すと共に、冷媒を凝縮器の風下側
に配置された補助エバポレータを有する補助流路に分流
することで、分流された冷媒は補助エバポレータにて凝
縮器から流れてきた暖かい空気により暖められ、このと
き補助エバポレータの蒸発温度は蒸発器の蒸発温度より
高いため、補助流路を流れる冷媒をガス化して蒸発器か
らの冷媒に加わえ、圧縮機の吸込側圧力が異常に低下す
ることを防止して圧縮機の低圧による影響をなくすこと
ができ、圧縮機の運転を継続させて庫内温度が設定温度
に対して上下動する幅を小さくできる。又、補助エバポ
レータは蒸発器の風下側に設けられているので、補助エ
バポレータに冷媒が流れているときにも補助エバポレー
タを流れる冷媒の凝縮器への影響を僅かに抑えることが
でき、この結果、蒸発器へ流れる冷媒の過冷却等を防止
でき、且つ、主冷媒流路における蒸発器へ流れ込む冷媒
量が分流前に比べ減少できるため、圧縮機の運転を継続
しつつ蒸発器の冷却能力を分流前に比べ確実に低下する
ことができる。
又、圧縮機の吸込側圧力が低下した場合にも、圧縮機を
停止することなく連続運転となせるため、室内温度の変
化に対する対応が素速く実行でき、精密な温度制御に対
して有効に作用するとともに、圧縮機の駆動回転数を制
御するインバータ装置等の電子制御装置を必要としない
ため、安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の冷媒回路の一実施例を表わす。 (1)……冷凍装置、(2)……圧縮機、(4)……凝
縮器、(5),(6)……減圧装置、(7)……蒸発
器、(10),(11)……温度センサ、(14)……冷媒流
量制御弁、(15)……弁開度調整部、(16)……電動
弁、(18)……補助エバポレータ、(19)……低圧スイ
ッチ、(A)……主冷媒流路、(B)……補助流路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器等を環
    状に配管接続せる主冷媒通路を有し、前記主冷媒通路の
    低圧ガス側に配設される冷媒流量制御弁と、前記凝縮器
    の出口側と前記冷媒流量制御弁の出口側との間に設けら
    れ膨張弁と補助エバポレータと有し前記蒸発器及び前記
    冷媒流量制御弁をバイパスする補助流路と、前記蒸発器
    が配置された室内の温度を検出する温度センサと、該温
    度センサからの信号と所望の設定温度信号との両信号に
    て前記冷媒流量制御弁の開度を制御する弁開度調整部
    と、前記圧縮機の吸込側に配設された低圧スイッチと、
    前記補助流路に設けられ前記低圧スイッチで検出される
    吸込側圧力が所定圧力以下になった時に開放される電磁
    弁等の電動弁とを供え、前記補助エバポレータは前記凝
    縮器の風下側に配置されたことを特徴とする冷凍装置。
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