JPS62258974A - 冷凍機の冷凍能力制御装置 - 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） 本発明は冷凍機の冷凍能力制御装置に関し、特に、高外
気温度時での冷凍能力向上対策に関する。

（従来の技術） 一般に、凝縮器として空冷式のものを備えた冷凍機にお
いては、外気温度が上昇すると、空冷凝縮器での熱量放
熱作用の低下に伴い冷媒冷却状態が態化して凝縮圧力が
上昇するため、冷凍能ノＪが低下する傾向にある。

このため、従来、例えば実公昭５７−５４５２６号公報
に開示されるものでは、容量可変の圧縮器と、該圧縮機
を冷凍負荷に応じて８覆制御する容量制御手段とを扁え
るとともに、空冷凝縮器に水を散布する散水ノズルと、
外気温度や空冷凝縮器の凝縮圧力を検出する検出器とを
備え、外気温度の上背時に圧縮機が最大容ａにある場合
には、散水ノズルから水を空冷凝縮器に散水して凝縮圧
力を下げ、凝縮能力を高めて、冷凍能力を上記圧縮機の
最大容量時以上に増大させるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来のものでは、高外気温度時に圧
縮器が最大容量にある場合には、常に散水ノズルが作動
して空冷凝縮器に水が散布されるため、至温等の制御対
象温度がその制御範囲内にある軽負荷時には、冷凍能力
の増大により制御対象温度がその制御範囲を越えてまで
温度低下してしまい、過冷凍になる場合があるという欠
点があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、上記の如ぎ容量可変の圧縮機と散水ノズルとを備
えた冷凍機において、高外気温度時に圧縮機が最大能力
にある場合には、散水ノズルの作動／停止を冷凍負荷に
応じて制御することにより、制御対象温度がその制御範
囲内にない場合には、空冷凝縮器への散水により冷凍能
すを高めて、制御対象温度を目標値に近づ（ブる一方、
制御対中温度がその制御範囲内にある時には散水ノズル
の作動を停止して、制御対象温度をその制御範囲内に保
持し、目標値への収束性の向上を図ることにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１図
に示すように、容量可変の圧縮機（２，２−）と、該圧
Ｍ機（２，２”）を冷凍負荷に応じて８層制御する容量
制御手段（６０）とを備えるとともに、空冷凝縮器（１
）に水を散イ［する散水手段（５０）と、過負荷を検出
する過負荷検出手段（（ＴＨｅ）と、上記圧縮機（２，
２−）の容量の最大時を検出する最大時検出手段（６１
）と、制御対象ｍＷが制御範囲内にある時を検出づる範
囲内検出手段（６２）とを設置プる。そして、上記各検
出手段＜Ｔｔ−Ｉｎ　）、（６１）、（６２）の出力を
受Ｃブ、過負荷状態で圧縮機（２，２１の容量が最大の
時、制御対象温度か−Ｌ記制ｗＪ範囲内にない場合には
、空冷凝縮器（１）に水を散布するよう上記散水手＆（
５０）を作動させる散水制御手段（６３）とを備える構
成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、過負荷時に圧縮機（２
，２”）の容量が最大にある場合には、散水手段（５０
）が冷凍負荷に応じて作動／停止制御され、＄制御対象
温度がその制御範囲内にない場合には、凝縮圧力は上昇
する状況にあるものの、散水手段（５０）が作動して空
冷凝縮器（１）に散水され、このことによりその凝縮圧
力の上昇が抑制されるので、冷凍能力が増大して、制御
対象温度その制御範囲内に向かって良好に収束すること
になる。

これに対し、制御対象湿度がその制御範囲内にある場合
には、散水制御手段（６３）は作動せず、空冷凝縮器（
１）への散水は行われないので、冷凍能力はそのままの
値に保持されて、制御対象温度の目標値への収束性が良
好に維持される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて説
明する。

第２図は本発明を２台の圧縮機を搭載したセパレート型
冷１援房装置に適用した冷媒配管系統を示し、（Ｘ＞は
空鉢ユニット、（Ｙ＋　＞、（Ｙ、！　）は各々至内ユ
ニツ１〜であって、該空鉢ユニット（Ｘ）の内部には、
２台の送風ファン（ＩＧ＞。

（１Ｃ）により送風される空冷式の空鉢熱交換器（１）
を備え、該窄外熱交換器（１）は、互いに独立する第１
の熱交換器部（１ａ）と第２の熱交換器部（１ｂ）とに
分割されていて、第１の熱交換器部（１ａ）に対する機
器については空鉢ユニット（Ｘ）内の図中左側に、第２
の熱交換器部（１ｂ）に対する機器については図中右側
にそれぞれまとめて配置されていて、互いに同一構成と
なっている。

次に、上記第１および第２のＴ外熱交換器部（ｌａ　＞
、　　（１ｂ　）に対する機器について説明するに、（
２＞、　　（２’　）は圧縮機、（３）、　　（３′）
は四路切換弁、（４）、　　（４’　）は暖房用膨張弁
、（５＞、　　（５’　）は該暖房用膨張弁（４）。

（４′　）をバイパスする逆止弁、（６）、　　（（５
’　）は受液器、（７）、　　（７’　　）はアキュム
レータであって、該各機器（１ａ）〜（７）、（ｉｂ）
〜（７′）はそれぞれ冷媒配管（８）、（８’　　）に
より冷媒流通可能に接続されている。

一方、上記室内ユニット（Ｙｌ）は、上記室外熱交換器
（１）と同様に、互いに独立する第１の熱交換器部（１
０ａ）と第２の熱交換器部＜１０ｂ）とに分割された室
内熱交換器（１０）を億えており、第１の熱交換器部（
１０ａ）に関連する機器については図中左側に、第２の
熱交換器部（１０ｂ）については図中右側にそれぞれま
とめて配δされている。（１１）、（１１’　）は冷房
用膨張弁、（１２＞、（１２’　　）は該冷房用膨張弁
（１１）、（１１’　）をバイパスする逆１弁、（１３
）、（１３’　）は冷房運転時および暖房運転時に開閉
作動して冷媒の流通を許容又は阻止する冷媒電磁弁、（
１４）、（１４’　　）は冷房用逆止弁、（１５）、（
１５’　）は暖房用逆止弁であって、該各機器（１０ａ
　）　〜（１５）　、　　（，１０ｂ　）〜（１５’）
はそれぞれ冷媒配管（１６）、（１６′）により冷媒流
通可能に接続されている。尚、室内ユニット（Ｙｌ）は
上記室内ユニット（Ｙｌ）と同一の内部構成である。

そして、上記金外ユニット（Ｘ）と！内ユニット（Ｙ＋
　＞、（Ｙｌ　）とは、互いに冷媒配管（１７）、（１
７’　　）により冷媒の循環可能に接５読されて、第１
および第２の冷媒循環系統（１８）。

（１８’）が形成されており、冷房運転時には、四路切
換弁（２）、　　（２’　）を図中実線の如く切換えて
冷媒を図中実線矢印の如く循環させることにより、室内
熱交換器（１０）の第１および第２熱交換器部（１０ａ
　）、（１０ｂ　）で室内空気から吸熱した熱量を室外
熱交換器（１）の第１おＪ。

び第２の熱交換器部（ｌａ＞、（１ｂ）で外気に放熱す
ることを繰返して、室内を冷房する一方、暖房運転時に
は、四路切換弁（２＞、　　（２’　　）を破線の如く
切換えて、冷媒を破線矢印の如く循環させることにより
、熱量の授受を上記とは逆にして室内を暖房するように
なされている。

そして、上記冷房運転時に凝縮器として作用する室外熱
交換器（１）周りには、該室外熱交換器（１）の第１お
よび第２熱交換器部（１ａ）、（１ｂ）に向って水を散
布する散水手段としての散水ノズル（５０）が配置され
、該散水ノズル（５０）の給水管（５１）に該給水管（
５１）を開閉しては給水の許容／停止を行う給水電磁弁
（２０ＷＳ　＞が介設されていて、該給水電磁弁（２０
ＷＳ　’）を開いて水を散水ノズル（５１）から室外熱
交換器（１）に散布することにより、該室外熱交換器（
１）の凝縮圧力を下げて凝縮能力を増大させるようにし
ている。尚、室内ユニット（Ｙｌ）においで（２０）は
室内送風ファンである。

次に、上記室外ユニット（Ｘ）および室外ユニット（Ｙ
ｌ）の各内蔵機器を制御する運転制御回路（Ａ＞の内部
構成を第３図に示す。同図において、（２５）は電源周
波数が６０Ｈｚの商用電源、（ＭＣ＋）は上記第１の冷
奴循環系統（１８）に属する第１の圧縮機（２）を駆動
する第１の圧縮機モータ、（ＭＣｚ＞は第２の冷媒循環
系統（１８′　）に屈する第２の圧縮機（２′）を駆動
する第２の圧縮前モータ、（２６）は上記第１の圧縮機
モータ（ＭＣ＋　）への供給電圧の周波数を増減変更す
るインバータ、（ＭＦｏ）は室外送風ファン（１Ｃ）駆
動用のモータ、（ＭＦＡ）は室内送風ファン（２０）駆
動用のモータである。尚、室内ユニット（Ｙｌ）側の電
気回路は図示を省略した。また、（３０）はコントロー
ラであって、該コントローラ（３０）の出力側には、上
記インバータ（２６）から第１の圧縮機モータ（ＭＣ１
）への電源供給を許容又は阻止する常開接点（５２ＣＹ
１＋）を有する第１のインバータ側電磁開ｇ’Ｈ！Ｊ　
（５２ＣＹ　１　）　ト、上Ｈａ　商ｆｆＪ　電源（２
５＞　カら第１の圧縮機モータ（ＭＣ１）への給電を行
う常開接点（５２Ｃ１−＋）を有する第１の商用電源側
電磁開閉器（５２Ｃ１）と、同様に商用電源（２５）か
ら第２の圧縮機モータ（ＭＣ２）への給電を行う常ｆ？
ＩＩ接点（５２Ｃ２−＋）を有する第２の商用電源側電
磁ｍ１閉器（５２Ｃ２＞と、インバータ（２６）から第
２の圧縮機モータ（ＭＣ２）への電源供給を許容又は阻
止する常開接点（５２ＣＹ２−１）を有する第２のイン
バータ側電磁開閉器（５２ＣＹ２＞と、至外）７・ン駆
動用モータ（ＭＦｏ）を制御する常開接点（５２Ｆｏ　
−１）を有する至外送風ファンリレー（５２Ｆｏ）と、
室内ファン駆動用モータ（ＭＦＡ）’？副制御る常開接
点（５２ＦＡ−＋）を有する室内送風ファンリレー（５
２ＦＡ）と、を配給水電磁弁（２０ＷＳ）とが各々接続
されているとともに、上記インバータ（２６）に対して
例えば３０，４０，５０又は６０Ｈ２の各周波数設定信
号が出力される。

また、上記コントローラ（３０）の入力側には、各室内
ユニット（Ｙ−＋　）、　　（Ｙ２　）毎に個別に制御
対象温度としての室内温度を検出するり”−ミスタ笠よ
りなる室温センサ（ＴＩ−ＩＡ）（図示のものは室内ユ
ニット（Ｙｌ）用）の室温信号と、外気温度により過負
荷状態を検出する過負荷検出手段としての外気センサ（
Ｔ、１−１Ｂ＞の外気温度信号とが各々パワＪされてい
る。そして、上記コントローラ（３０）は、上記￥温セ
ンサ（ＴＨＡ）の室温信号値と設定値（室温目標値）と
の偏差、つまり空調負荷が空調能力の５０％に相当する
時点を境に第２の商用電源側電磁開閉器（５２Ｇ２＞の
常開接点（５２Ｃ２−＋）を開開制御して、第２の圧縮
機（２′）を停止又は商用電源（２５）でｒｆｆｌ力固
定に制御しながら、第１のインパーク側電磁開閉器（５
２ＣＹＩ）の常開接点（５２ＣＹ１−１）を閉じてイン
バータ（２６）と第１の圧縮機モータ（ＭＣ１）とを接
続し、且つ上記インバータ（２６）に対して空調負荷に
応じた周波数設定信号を出力して第１の圧縮機′（２）
をインバータ（２６）により空調負荷に応じて４段階に
能力制御することににす、圧縮機（２）、　　（２’　
　）の合ｈ１能力を８段階に可変とするようにしている
。

さらに、上記インバータ（２６）は、内蔵するパワート
ランジスタの過電流による破壊等の故障時にインバータ
異常信号を出力するように構成されているとともに、こ
のインバータ箕常信号は、上記コントローラ（３０）に
入力されている。

尚、上記コントローラ（３０）の入力側には、圧縮機（
２＞、　　（２’　　）の保護装置として、上記商用電
源（２５）から＠１および第２の圧縮機モータ（ＭＣＩ
＞、（ＭＣ２＞への過電流を検出する第１および第２の
過電流リレー（５１Ｃ１）。

（５１Ｃ２＞の各常閉接点（５１Ｃ１−１＞。

（５１Ｃ２−１＞と、各圧縮機モータ（ＭＣ１）。

（ＭＣ２＞のコイル温度を検出する圧縮機保護−リーモ
の常閉接点（４９Ｃ１−１＞、（４９Ｃ２−１）と、各
圧縮機（２＞、　　（２’　）からの高圧圧力を検出す
る高圧圧力開閉器（６３Ｈ１）、（６３Ｈ２）（第２図
参照）の常閉接点（６３Ｈ１−１＞、（６３Ｈ２−１）
とがそれぞれ接続されており、各圧Ｗ１機（２）、　　
（２’　）への商用電源（２５）からの供給電流、モー
タコイル温度又は高圧圧力の過上背時には、各圧縮機モ
ータ（〜１Ｃ１）、（ＭＣ２＞を直ちに停止して、圧縮
機（２）、（２′、）の破損を防止するようにしている
。

次に、上記コントローラ（３０）による圧縮機（２）、
　　（２’　）の合計能力の可変イ制御を冷房運転時の
場合を例に取って第４図のフローチャートに基づいて説
明する。スタートして、ステップＳ１で室温センサ（Ｔ
ＨＡ）からの室温信号のサンプリング時間（Ｔ）　（例
えば３分間）を“０１１値から計測し始め、ステップＳ
２でサンプリング時間（Ｔ＞の経過を待って、ステップ
Ｓ３で室温ごンサ（ＴＨＡ＞からの室温信号値（ｔｎ）
を読込む。

しかる後、ステップＳ４で室温信号値（ｔｎ）が設定温
度（ｔｓ）を含む所定の設定温度［１］内（ｔｓ−Ｑ、
５＜ｔｎ＜ｔｓ＋０．５）にあるか否かを判別し、上記
設定温度中内にないＮｏの場合には、ざらにステップＳ
５で室温信号値（ｔｎ）が設定温度ｒｉＪの上限値以上
ｔｎ≧ｔｓ＋０．５か否かを判別し、ｔｎ≧ｔｓ＋ｏ、
５のＹＥＳの上限値以上の場合には室温の変化状況を判
別すべくステップＳ６でｌ信号値の今回と前回との差ｔ
ｎ−ｔｎ−１を演算し、この温度差が“０°′値未満の
Ｎｏのｔｎ−ｔｎ−１＜Ｑの場合には、設定温度（ｔｓ
）に向かう温度下降時と判断してステップＳ７で圧縮機
（２）、　　（２’　　）の合計能力をそのまま保持す
る一方、ｔｎ−ｔｎｌ≧０のＹＥＳの設定温度（ｔｓ）
から離れる温度上昇時には、空調能力を増大すべく、先
ずステップＳ８で圧１Ｒδ別（２）、　　（２’　）の
合計能力を把（屋し、これか最大でないＮｏの場合には
ステップＳ９で圧縮機（２）、（２′）の合シ］能力を
一段−ＬげたのちステップＳ１に戻る一方、圧縮機の合
計能力が最大にあるＹＥＳの場合には、散水ノズル（５
０）の作動の要否を判別すべく、先ずステップＳ　’＋
０で外気センサ（ＴＩ−ＩＢ　＞からの外気温度Ｔ信号
を読込んだのち、ステップＳｏで外気温度下を高温度側
の設定値Ｔｏと大小比較し、Ｔ＜Ｔ。

のＮｏの低外気温度時の場合にはステップＳ’ｓで給水
電磁弁（２０ＷＳ　）を閉作動ざぜて散水ノズル（２０
ＷＳ　）を作動させることなくステップＳ１に戻る一方
、Ｔ≧ＴｏのＹＥＳの場合にはステップＳ１２で給水電
磁弁（２０ＷＳ）を閉作動させて、散水ノズル（２０Ｗ
Ｓ）から水を市外熱交換器（１）に散イ［シて、ステッ
プＳ１に戻る。

一方、上記ステップＳ５で至温信＠値（ｔｎ）がｔｎ≦
ｔＳ−０，５の設定温度幅の下限値以下のＮｏの場合に
は、ステップ３１３で室温信＠値の今回と前回との差ｔ
ｎ−ｔｎ−１を演算し、この温度差が“Ｏ″値を越える
Ｎｏの場合には、設定温度（［Ｓ）に向かう温度上界時
と判断して上記スフツブＳ７で圧縮はく２）、（２−）
の合計能力をそのまま保持してステップＳ１に戻る一方
、ｔｎ−ｔｎ−、≦ＯのＹＥＳ、ｉＵ定温度（ｔｓ）か
ら離れる温度下降時には、ステップＳ１４で圧縮機（２
）、（２−）の合計能力を一段下げてステップＳ＋に戻
る。

これに対し、上記ステップＳ４で室温１ε号値（ｔ　ｎ
　）がＷ　湿ＩＩＩ　６！Ｉ幅内にある。　ｔｓ−０，
５＜ｔｒ＋＜ｔｓ十ｏ、５のＹＥＳの制御良好時の場合
には、ステップＳ＋ｓ　テ圧Ｍ？１Ｉａ（２）　、　　
（２’　＞　（７）合ｈ１能力をそのまま保持してステ
ップＳ１に戻る。

よって、上記第３図の作動フローにおいて、ステップＳ
１〜Ｓｓ　、Ｓ＋３〜Ｓ’ｓにより、圧縮機（２＞、（
２”）を冷凍負荷に応じて容量制御するようにした８量
制御手段（６０）を構成している。また、ステップＳ８
により、圧縮機（２）。

（２−）の容量の最大時を検出する最大時検出手段（６
１）を、ステップＳ４により、制御対象の窄内温度（ｔ
ｎ）が室温制御範囲内にある時を検出する範囲内検出手
段（６２）を構成している。

ざらに、ステップＳＩ２により、上記外気センサ（ＴＨ
Ｅ＋　）及び上記最大時、範囲内の各検出手段（６１）
、（６２）の出力を受け、外気温度Ｔが８９定値Ｔｏ以
上の状態で圧縮機（２）、（２−）の容量が最大の時、
室温（ｔｎ）が上記室温制御範囲内にない場合には、散
水ノズル（５０）から水を空冷凝縮器（１）に散布する
ようにした散水制御手段（６３）を構成している。

したがって、上記実施例においては、外気温度Ｔが設定
値Ｔｏ以上にある過負荷時に、圧縮機（２＞、（２”）
の容量が最大にある呪合には、散水ノズル（５０）の作
動が空調負荷に応じて制御され、室温１３号値（ｔｎ）
が室温制御範囲内にない高負荷時には、該散水ノズル（
５０）が散水制御手段（６３）により作動制御されて、
市外熱交換器（１）に水が敗イＩされ、このことにＪ：
り市外熱交換器（１９）の凝縮圧力が下がって空調能力
が増大するので、室温信号値ｔｎはその目標値（ｔｓ）
に向って良好に収束することになる。

一方、室温信号値ｔｎが室温制御範囲内にある低角′ｖ
Ｉ時には、散水制御手段（６３）は作動ビず、散水ノズ
ル（５０）による軍外熱交換器（１）への水の散布は行
われないので、過空調となら覆゛、室温信号値ｉｎは室
温制御範囲内に留まり、￥温目標値ｉｓへの収束性が良
好に保持されることになる。よって、空調能力を市外熱
交換器（１）の負荷状態に応じて適切に増減調整して、
デ淘の目標値への収束性を向上さＵることができる。

尚、上記実施例では、ｌＩｌ制御対象温度を〒温とした
が、チラー笠の場合には、その水の温度か制御対象温度
となる。また、本発明は冷暖房装置に限らず、その他、
冷房専用装置等の冷凍装置に−ｂ１川様に適用できるの
は勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の冷凍機の冷凍能力制御装
置によれば、空冷凝縮器の過負荷状態で圧縮機の最大能
力以上の冷凍能力が要求される高負荷１１、）には、空
冷凝縮器に水を敗イｌｉシて冷凍能力を増大させるとと
もに、その低負荷時には上記散水を行わずに制御対象湿
度の収束性を良好に確保したので、御対象温度の制御精
度を高めて冷凍性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図ないし第４図は本発明の実施例を示し、第２図は
セパレート型冷暖房装置に適用した場合の冷媒配管系統
図、第３図は運転制御回路を示す電気回路図、第４図は
コントローラの作動制御を示ずフローヂャート図である
。 （１）・・・室外熱交換器、（２＞、（２′）・・・圧
縮機、（２６）・・・インバータ、（３０）・・・コン
トローラ、（５０）・・・散水ノズル、（２０ＷＳ　＞
・・・給水電磁弁、（ＴＩ−ＩＡ）・・・至湿センザ、
（−［斗１［３）・・・外気センサ、（６０）・・・容
量制御手段、（６１）・・・最大時検出手段、（６２）
・・・範囲内検出手段、（６３）・・・散水制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）容量可変の圧縮機（２、２′）と、該圧縮機（２
   、２′）を冷凍負荷に応じて容量制御する容量制御手段
   （６０）とを備えるとともに、空冷凝縮器（１）に水を
   散布する散水手段（５０）と、過負荷を検出する過負荷
   検出手段（（ＴＨ＿Ｂ）と、上記圧縮機（２、２′）の
   容量の最大時を検出する最大時検出手段（６１）と、制
   御対象温度が制御範囲内にある時を検出する範囲内検出
   手段（６２）と、該各検出手段（ＴＨ＿Ｂ）、（６１）
   、（６２）の出力を受け、過負荷状態で圧縮機（２、２
   ′）の容量が最大の時、制御対象温度が上記制御範囲内
   にない場合には、空冷凝縮器（１）に水を散布するよう
   上記散水手段（５０）を作動させる散水制御手段（６３
   ）とを備えたことを特徴とする冷凍機の冷凍能力制御装
   置。