JPWO2019058542A1

JPWO2019058542A1 - 冷凍装置

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Publication number: JPWO2019058542A1
Application number: JP2019542943A
Authority: JP
Inventors: 耕平上田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2020-04-02
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Abstract

圧縮機、凝縮器、減圧装置、及び蒸発器が冷媒配管により接続された冷媒回路と、圧縮機から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検知する吐出圧力センサと、冷媒回路を制御する制御装置と、を有する冷凍装置。制御装置は、冷媒回路の蒸発温度を変数とする一次関数であり、上限高圧を求めるための高圧算出式と、蒸発温度を変数とする二次関数であり、上限周波数を求めるための周波数算出式と、を記憶する記憶部を有する。また、制御装置は、高圧算出式及び周波数算出式を用いて上限高圧及び上限周波数を求める算出部と、吐出圧力が上限高圧よりも大きいか否かを判定する高圧判定部と、吐出圧力が上限高圧よりも大きい場合に、圧縮機の運転周波数を上限周波数まで低下させる動作制御部と、を有する。

Description

本発明は、圧縮機を含む冷媒回路を備え、倉庫などの冷却空間に置かれた品物を冷却する冷凍装置に関する。

冷凍装置に搭載される圧縮機において、駆動モータの運転電流値の増加は、発熱量の増加につながるため、駆動モータの絶縁低下の原因となる。そこで、従来の冷凍装置は、圧縮機の駆動モータの運転電流値の異常増加を抑えるため、段階的に設定された目標蒸発温度の範囲ごとに、圧縮機の運転周波数の上限値を定めている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の冷凍装置は、目標蒸発温度が高くなるにつれて、運転周波数の上限値が段階的に小さくなるように設定されている。

特開２０１３−１７０７９７号公報

しかしながら、特許文献１のような従来の冷凍装置では、圧縮機の運転周波数の上限値が、使用可能温度（周囲温度）の範囲の上限温度に合わせて設定される。そのため、使用可能温度（周囲温度）が下限温度に近づくほど、圧縮機の運転周波数を上昇させる余地が大きくなる。つまり、特許文献１の冷凍装置のように、目標蒸発温度の範囲ごとに一律の運転周波数を定めると、本来は設定値以上の運転周波数で圧縮機を運転できる場合にも、設定値の制約を受けることとなる。そのため、圧縮機の運転範囲が狭くなり、冷凍能力が低下するという課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、駆動モータの絶縁低下を抑制しながら、冷凍能力の低下を抑制する冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮器を通過した冷媒を減圧する減圧装置、及び減圧装置において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器が冷媒配管により接続された冷媒回路と、圧縮機の吐出側に設けられ、圧縮機から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検知する吐出圧力センサと、冷媒回路を制御する制御装置と、を有し、制御装置は、冷媒回路の蒸発温度を変数とする一次関数であり、圧縮機の運転電流値が過多であるか否かの判定基準となる上限高圧を求めるための高圧算出式と、蒸発温度を変数とする二次関数であり、圧縮機の運転周波数の上限値となる上限周波数を求めるための周波数算出式と、を記憶する記憶部と、高圧算出式及び周波数算出式を用いて上限高圧及び上限周波数を求める算出部と、吐出圧力センサにおいて検知された吐出圧力が、算出部において求められた上限高圧より大きいか否かを判定する高圧判定部と、高圧判定部において、吐出圧力が上限高圧より大きいと判定されたとき、圧縮機の運転周波数を、算出部において求められた上限周波数まで低下させる動作制御部と、を有するものである。

本発明によれば、高圧算出式から求めた上限高圧よりも吐出圧力が大きい場合、圧縮機の運転周波数を周波数算出式から求めた上限周波数まで低下させることにより、圧縮機の運転電流値を所望の電流値まで下げることができるため、駆動モータの絶縁低下を抑制しながら、圧縮機の運転範囲の縮小及び冷凍能力の低下を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図１の冷凍装置における冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。図１の冷凍装置における制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。図１の冷凍装置の動作を例示したフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図５の冷凍装置における制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。図５の冷凍装置の動作を例示したフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。冷凍装置１００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、倉庫などの冷却空間に冷気を送り、冷却空間に置かれた品物を冷却するものである。

図１に示すように、冷凍装置１００は、熱源側ユニット１０と、負荷側ユニット２０と、を有している。熱源側ユニット１０と負荷側ユニット２０とは、それぞれ独立したユニットであり、冷媒配管２を構成する接続配管２ａ及び２ｂを介して接続されている。

冷凍装置１００は、圧縮機１１、凝縮器１２、レシーバ１３、過冷却熱交換器１４、減圧装置２１、及び蒸発器２２を備え、これらが冷媒配管２によって接続されて冷媒が循環する冷媒回路３０が形成されている。ここで、圧縮機１１、凝縮器１２、レシーバ１３、及び過冷却熱交換器１４は、熱源側ユニット１０に収容されている。減圧装置２１及び蒸発器２２は、負荷側ユニット２０に収容されている。

圧縮機１１は、スクロール圧縮機などからなり、冷媒を圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、インバータにより制御される駆動モータ（図示せず）によって駆動される容積式圧縮機であり、運転容量が可変となっている。圧縮機１１は、圧縮室の中間圧部に、インジェクションポートが設けられている。また、図示はしていないが、熱源側ユニット１０には、圧縮機１１の運転周波数Ｆを変更するためのインバータ基板が搭載されている。インバータ基板には、整流ダイオード及びスイッチング素子などが設けられている。

凝縮器１２は、伝熱管と複数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器などからなり、冷媒配管２を介して圧縮機１１の吐出側に接続されている。凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒を凝縮させる。つまり、凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒の熱を外気に放散させ、冷媒を冷却する。また、熱源側ユニット１０には、凝縮器１２に風を送るファン１２ａが設けられている。レシーバ１３は、凝縮器１２から流出した冷媒のうち余剰液冷媒を一時的に貯留するとともに、液冷媒とガス冷媒とを分離させる機能を有する。

過冷却熱交換器１４は、二重管式熱交換器又はプレート式熱交換器などからなり、冷媒配管２及びレシーバ１３を介して凝縮器１２に接続されている。過冷却熱交換器１４は、凝縮器１２から流出した冷媒を過冷却する冷媒間熱交換器である。過冷却熱交換器１４は、凝縮器１２から流出した冷媒同士を熱交換させるようになっている。すなわち、過冷却熱交換器１４は、凝縮器１２から流出した冷媒と、後述する流量調整器１６を通過した冷媒との間で熱交換させるものである。

減圧装置２１は、電子膨張弁又は温度式膨張弁などからなり、凝縮器１２を通過した冷媒を減圧するように配置されている。より具体的に、減圧装置２１は、過冷却熱交換器１４において過冷却された冷媒を減圧し膨張させるとともに、冷媒回路３０を流れる冷媒の流量を調整する。蒸発器２２は、減圧装置２１において減圧され膨張した冷媒に、負荷側ユニット２０内の空気から吸熱させることにより、冷媒を蒸発させる熱交換器である。蒸発器２２は、伝熱管と複数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器などからなり、蒸発器２２は、減圧装置２１において減圧されて膨張した冷媒から吸熱して、冷媒を蒸発させる。

また、冷媒回路３０は、過冷却熱交換器１４と減圧装置２１との間から分岐し、過冷却熱交換器１４において熱交換された冷媒を圧縮機１１へ流入するインジェクション回路３１を有している。インジェクション回路３１は、過冷却熱交換器１４と減圧装置２１との間の冷媒配管２と、圧縮機１１のインジェクションポートとを接続するインジェクション配管３を有している。また、インジェクション回路３１は、インジェクション配管３に流れる冷媒の流量を調整する流量調整器１６を有している。流量調整器１６は、熱源側ユニット１０に収容されている。流量調整器１６は、電子膨張弁などからなり、後述する制御装置５０により制御され、インジェクション回路３１へ分岐する冷媒の流量を調整する。

さらに、冷凍装置１００は、吐出圧力センサ４１と、吸入圧力センサ４２と、外気温度センサ４３と、入口温度センサ４４と、出口温度センサ４５と、吐出温度センサ４６と、吸入温度センサ４７と、シェル下温度センサ４８と、電流センサ４９と、を有している。

吐出圧力センサ４１は、圧縮機１１の吐出側に設けられ、圧縮機１１から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力Ｐｈを検知する。吐出圧力Ｐｈは、冷媒回路３０の高圧に該当する。吸入圧力センサ４２は、圧縮機１１の吸入側に設けられ、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力Ｐｌを検知する。吸入圧力Ｐｌは、冷媒回路３０の低圧に該当する。外気温度センサ４３は、凝縮器１２に送風される外気の温度である外気温度Ｔｏを検知する。

入口温度センサ４４は、過冷却熱交換器１４に流入する冷媒の温度である入口温度Ｔｉｎを検出する。出口温度センサ４５は、過冷却熱交換器１４から流出する液冷媒の温度である出口温度Ｔｏｕｔを検知する。吐出温度センサ４６は、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度である吐出温度Ｔｄを検知する。吸入温度センサ４７は、圧縮機１１に吸入される冷媒の温度である吸入温度Ｔｓを検知する。シェル下温度センサ４８は、圧縮機１１のシェルの下部に設けられ、圧縮機１１のシェルの下部の温度であるシェル下温度Ｔｓｈを検知する。電流センサ４９は、圧縮機１１の運転電流値Ｉを検知する。運転電流値Ｉは、制御装置５０からインバータ基板を介して圧縮機１１の駆動モータに供給される電流の値である。

また、冷凍装置１００は、冷媒回路３０を制御する制御装置５０を有しており、本実施の形態において、制御装置５０は、熱源側ユニット１０に収容されている。制御装置５０は、上記の各種センサによって検知された情報に基づいて、圧縮機１１などのアクチュエータの動作を制御する。つまり、冷凍装置１００の動作は、制御装置５０によって制御されている。

制御装置５０は、通常運転時において、各種センサからの情報に基づき、圧縮機１１、ファン１２ａ、及び流量調整器１６の動作を制御する。制御装置５０は、インバータ基板を介して圧縮機１１の駆動モータへ電流を供給し、圧縮機１１の運転周波数Ｆを調整する。制御装置５０は、冷媒回路３０における蒸発温度Ｔｅが、例えば０℃に設定される目標値となるように、圧縮機１１の運転周波数Ｆを制御する。つまり、制御装置５０は、蒸発温度Ｔｅが目標値より高い場合に圧縮機１１の運転周波数Ｆを上昇させ、蒸発温度Ｔｅが目標値より低い場合に圧縮機１１の運転周波数Ｆを下降させる。また、制御装置５０は、凝縮器１２における凝縮温度Ｔｃが、例えば４５℃に設定される目標値と一致するように、ファン１２ａの回転数を制御する。つまり、制御装置５０は、凝縮温度Ｔｃが目標値より高い場合にファン１２ａの回転数を大きくし、凝縮温度Ｔｃが目標値より低い場合にファン１２ａの回転数を小さくする。さらに、制御装置５０は、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度である吐出温度Ｔｄに基づいて、流量調整器１６の開度を調整する。つまり、制御装置５０は、吐出温度が高い場合は流量調整器１６の開度を大きくし、吐出温度が低い場合は流量調整器１６を閉じるように制御する。ここで、冷凍装置１００は、負荷側ユニット２０内に、制御装置５０と連携して減圧装置２１の動作を制御する負荷側制御装置を有していてもよい。

図２は、図１の冷凍装置における冷媒の状態を表したｐ−ｈ線図である。図２を参照して冷凍装置１００における冷媒の流れについて説明する。はじめに、圧縮機１１により圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒になり（図２の点Ａ→点Ａ_１→点ｎ→点Ｂ）、凝縮器１２に流入する。凝縮器１２に流入したガス冷媒は、凝縮して液冷媒になり（図２の点Ｂ→点ｋ）、レシーバ１３内に一時的に貯留される。レシーバ１３には、負荷側ユニット２０の運転負荷、外気温度Ｔｏ、又は凝縮温度Ｔｃに応じて生じる冷媒回路３０内の余剰液冷媒が溜まる。その後、レシーバ１３内の液冷媒は、過冷却熱交換器１４において熱交換して過冷却される（図２の点ｋ→点Ｃ）。過冷却熱交換器１４で過冷却された冷媒は、減圧装置２１において減圧されて低圧の気液二相冷媒になり、蒸発器２２に送られる（図２の点Ｃ→点Ｄ）。蒸発器２２に送られた冷媒は、空気と熱交換してガス冷媒になり、圧縮機１１に流入する（図２の点Ｄ→点Ａ）。

一方、過冷却熱交換器１４から減圧装置２１に向かう冷媒の一部は、過冷却熱交換器１４側に分岐する。すなわち、冷媒回路３０において過冷却熱交換器１４を通過した冷媒の一部は、インジェクション回路３１へ分岐する。その際、インジェクション回路３１へ分岐した液冷媒は、流量調整器１６において減圧されて中間圧の二相冷媒になり（図２の点Ｃ→点ｍ）、過冷却熱交換器１４において熱交換され中間圧の冷媒になる（図２の点ｍ→点ｎ）。その後、中間圧になった冷媒は、インジェクション配管３を介して圧縮機１１のインジェクションポートに流入し、高圧である圧縮機１１の吐出側の冷媒温度を下げる働きを担う。

図３は、図１の冷凍装置における制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。制御装置５０は、圧縮機１１の運転電流値Ｉを、圧縮機１１の駆動モータの理想的な運転電流値Ｉである運転電流目標値Ｉｍａｘに近づけるような制御を行うものである。ここで、圧縮機１１の運転電流値Ｉは、冷凍能力を維持するという観点からは、極力下げないようにすることが望ましい。しかしながら、圧縮機１１の運転電流値Ｉが過度に上昇してしまうと、発熱量の増加に伴い、駆動モータの絶縁低下が生じ得る。したがって、運転電流目標値Ｉｍａｘは、圧縮機１１の運転電流値Ｉの下げ幅を抑える観点と、駆動モータの絶縁低下を抑制する観点とがバランスする値となる。運転電流目標値Ｉｍａｘは、圧縮機１１の特性に応じて一義的に決まる。

図３に示すように、制御装置５０は、データ取得部５１と、変換部５２と、記憶部５３と、算出部５４と、高圧判定部５５と、更新処理部５６と、動作制御部５７と、を有している。データ取得部５１は、各種センサから、吐出圧力Ｐｈ、吸入圧力Ｐｌ、外気温度Ｔｏ、入口温度Ｔｉｎ、出口温度Ｔｏｕｔ、吐出温度Ｔｄ、吸入温度Ｔｓ、シェル下温度Ｔｓｈ、及び運転電流値Ｉを取得するものである。また、データ取得部５１は、動作制御部５７による制御の状態を監視し、経時的に圧縮機１１の運転周波数Ｆを取得するものである。そして、データ取得部５１は、各種センサなどから取得した種々のデータを記憶部５３に記憶させるものである。また、データ取得部５１は、吸入圧力センサ４２から取得した吸入圧力Ｐｌを変換部５２へ出力するものである。

変換部５２は、吸入圧力センサ４２において検知された吸入圧力Ｐｌを蒸発温度Ｔｅに変換するものである。すなわち、変換部５２は、データ取得部５１が吸入圧力センサ４２から取得した吸入圧力Ｐｌを飽和換算して蒸発温度Ｔｅを求めるものである。また、変換部５２は、吐出圧力センサ４１において検知された吐出圧力Ｐｈを飽和換算して、凝縮温度Ｔｃを求めるものである。そして、変換部５２が求めた蒸発温度Ｔｅ及び凝縮温度Ｔｃは記憶部５３に記憶される。

記憶部５３は、吐出圧力Ｐｈ、吸入圧力Ｐｌ、外気温度Ｔｏ、入口温度Ｔｉｎ、出口温度Ｔｏｕｔ、吐出温度Ｔｄ、吸入温度Ｔｓ、シェル下温度Ｔｓｈ、及び運転電流値Ｉを記憶するものである。記憶部５３は、蒸発温度Ｔｅ、凝縮温度Ｔｃ、及び圧縮機１１の運転周波数Ｆを記憶するものである。ここで、記憶部５３に記憶される各種センサの測定値などは、冷凍装置１００の運転状態を示す運転データである。

また、記憶部５３には、蒸発温度Ｔｅを変数とする一次関数であり、圧縮機１１の運転電流値Ｉが過多であるか否かの判定基準となる上限高圧ＨＰを求めるための高圧算出式（１）が記憶されている。上限高圧ＨＰは、現在の運転状態のもとで許容される吐出圧力Ｐｈの上限値である。そして、吐出圧力Ｐｈと圧縮機１１の運転電流値Ｉとの間には相関がある。そのため、上限高圧ＨＰは、圧縮機１１の運転電流値Ｉの大小の判定基準として用いることができる。

さらに、記憶部５３には、蒸発温度Ｔｅを変数とする二次関数であり、圧縮機１１の運転周波数Ｆの上限値となる上限周波数Ｆｍａｘを求めるための周波数算出式（２）が記憶されている。上限周波数Ｆｍａｘは、現在の運転状態のもとで許容される運転周波数Ｆの上限値である。ここで、高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）は、それぞれ、下記のように構成されている。なお、周波数算出式（２）の「＾」はべき乗を表す。

［数１］
上限高圧ＨＰ＝Ａ×蒸発温度Ｔｅ＋高圧調整値Ｐ・・・（１）

［数２］
上限周波数Ｆｍａｘ＝Ｂ×蒸発温度Ｔｅ＾２＋Ｃ×蒸発温度Ｔｅ＋周波数調整値Ｑ
・・・（２）

高圧算出式（１）の高圧設定係数Ａと、周波数算出式（２）の二次係数Ｂ及び一次係数Ｃとは、実機での試験により決定される定数である。

高圧調整値Ｐ及び周波数調整値Ｑは、初期状態では、実機による試験で決定された初期値が設定されている。高圧調整値Ｐは、高圧算出式（１）の一次の項を調整するための値であり、調整が不要な場合は０となる。周波数調整値Ｑは、周波数算出式（２）の二次の項及び一次の項を調整するための値であり、調整が不要な場合は０となる。高圧調整値Ｐは、更新処理部５６により、第１更新式（３）に従って経時的に更新される。周波数調整値Ｑは、更新処理部５６により、第２更新式（４）に従って経時的に更新される。

［数３］
Ｐ＝Ｐ＋高圧補正係数α ・・・（３）

［数４］
Ｑ＝Ｑ＋周波数補正係数β ・・・（４）

ここで、高圧補正係数αは、下記の高圧係数算出式（５）によって定まり、周波数補正係数βは、下記の周波数係数算出式（６）によって定まる。すなわち、記憶部５３には、高圧係数算出式（５）と周波数係数算出式（６）とが記憶されている。

［数５］
高圧補正係数α＝ｐ_１×吐出圧力Ｐｈ＋ｐ_２・・・（５）

［数６］
周波数補正係数β＝ｑ_１×吐出圧力Ｐｈ＋ｑ_２・・・（６）

高圧係数算出式（５）及び周波数係数算出式（６）は、吐出圧力Ｐｈを変数とする一次関数である。第１圧力係数ｐ_１、第２圧力係数ｐ_２、第１周波数係数ｑ_１、及び第２周波数係数ｑ_２は、吐出温度Ｔｄ、シェル下温度Ｔｓｈ、出口温度Ｔｏｕｔ、及び吸入温度Ｔｓのうちの少なくとも１つの関数である。第１圧力係数ｐ_１及び第１周波数係数ｑ_１は、実機での試験により決定される定数である。

第２圧力係数ｐ_２及び第２周波数係数ｑ_２は、圧縮機１１の吐出温度Ｔｄにより変化させてもよい。この場合、吐出温度Ｔｄを変数とする一次関数であり、第２圧力係数ｐ_２又は第２周波数係数ｑ_２を求めるための算出式を記憶部５３に格納してもよい。そして、更新処理部５６が、記憶部５３内の算出式を用いて、第２圧力係数ｐ_２及び第２周波数係数ｑ_２を求めてもよい。また、吐出温度Ｔｄと第２圧力係数ｐ_２と第２周波数係数ｑ_２とを関連づけた係数テーブルを記憶部５３に格納してもよい。そして、更新処理部５６が、吐出温度センサ４６において検知された吐出温度Ｔｄを係数テーブルに照らして、第２圧力係数ｐ_２と第２周波数係数ｑ_２とを求めてもよい。

高圧係数算出式（５）は、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘより大きくなっている場合、高圧補正係数αが負の値（α＜０）となるように構成されている。周波数係数算出式（６）は、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘより大きくなっている場合、周波数補正係数βが負の値（β＜０）となるように構成されている。したがって、少なくとも第２圧力係数ｐ_２及び第２周波数係数ｑ_２は、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きくなっている状態であれば、負の値に設定される。

一方、高圧係数算出式（５）は、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘ以下となっている場合、高圧補正係数αが正の値もしくは０（α≧０）となるように構成されている。周波数係数算出式（６）は、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘ以下となっている場合、周波数補正係数βが正の値もしくは０（β≧０）となるように構成されている。

算出部５４は、通常運転時において、高圧算出式（１）を用いて上限高圧ＨＰを算出するものである。高圧算出式（１）は、蒸発温度Ｔｅを変数とする一次関数であるため、算出部５４は、経時的に変化する蒸発温度Ｔｅに応じた上限高圧ＨＰを求めることができる。算出部５４は、上限高圧ＨＰを算出する際、高圧算出式（１）に適用する蒸発温度Ｔｅとして、瞬間値を用いてもよいし、平均値を用いてもよい。

また、算出部５４は、周波数算出式（２）を用いて、圧縮機１１の運転周波数の上限値となる上限周波数Ｆｍａｘを算出するものである。周波数算出式（２）は、蒸発温度Ｔｅを変数とする二次関数であるため、算出部５４は、経時的に変化する蒸発温度Ｔｅに応じた上限周波数Ｆｍａｘを求めることができる。算出部５４は、上限高圧ＨＰを算出する際、高圧算出式（１）に適用する蒸発温度Ｔｅとして、瞬間値を用いてもよいし、平均値を用いてもよい。そして、算出部５４は、算出した上限高圧ＨＰ及び上限周波数Ｆｍａｘを高圧判定部５５へ送信するようになっている。

高圧判定部５５は、算出部５４において算出された上限高圧ＨＰに基づいて、圧縮機１１の回転数の減速の要否、つまり圧縮機１１の運転周波数Ｆの低下の要否を判断するものである。高圧判定部５５は、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰよりも大きいか否かを判定することにより、圧縮機１１の運転周波数Ｆの低下の要否を判断するようになっている。なぜなら、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰよりも大きければ、圧縮機１１の運転電流値Ｉが過多であると判断できるからである。高圧判定部５５は、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰよりも大きいときは、圧縮機１１の運転周波数Ｆを低下させる必要があるため、算出部５４において算出された上限周波数Ｆｍａｘを動作制御部５７へ出力するようになっている。

更新処理部５６は、高圧算出式（１）の定数項である高圧調整値Ｐの更新用の高圧補正係数αと、周波数補正式の定数項である周波数調整値Ｑの更新用の周波数補正係数βと、を求めるものである。更新処理部５６は、高圧係数算出式（５）を用いて高圧補正係数αを求め、周波数係数算出式（６）を用いて周波数補正係数βを求めるものである。

そして、更新処理部５６は、求めた高圧補正係数αを、記憶部５３内の高圧算出式（１）における高圧調整値Ｐに加算することにより、高圧算出式（１）を更新するものである。また、更新処理部５６は、求めた周波数補正係数βを、記憶部５３内の周波数算出式（２）における周波数調整値Ｑに加算することにより、周波数算出式（２）を更新するものである。すなわち、更新処理部５６は、実質的に、高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）を、それぞれ、下記の式（７）及び式（８）のように書き替えるものである。

［数７］
上限高圧ＨＰ＝Ａ×蒸発温度Ｔｅ＋高圧調整値Ｐ＋高圧補正係数α
・・・（７）

［数８］
上限周波数Ｆｍａｘ＝Ｂ×蒸発温度Ｔｅ＾２＋Ｃ×蒸発温度Ｔｅ＋周波数調整値Ｑ＋周波数補正係数β ・・・（８）

圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも小さい状態では、高圧補正係数αが正の値となるため、上限高圧ＨＰは、高圧調整値Ｐの更新前に比べて大きくなる傾向にある。よって、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰ以下となる可能性が高くなることから、圧縮機１１の運転周波数Ｆを低下させる機会が減少する。また、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも小さい状態では、周波数補正係数βが正の値となるため、上限周波数Ｆｍａｘは、周波数調整値Ｑの更新前に比べて大きくなる傾向にある。よって、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも小さい状態での高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）の更新処理は、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘに近づくように増加させる処理に相当する。

一方、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きい状態では、高圧補正係数αが負の値となるため、上限高圧ＨＰは、高圧調整値Ｐの更新前に比べて小さくなる傾向にある。よって、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰより大きくなる可能性が高くなることから、圧縮機１１の運転周波数Ｆを低下させる機会が増加する。また、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘより大きい状態では、周波数補正係数βが負の値となるため、上限周波数Ｆｍａｘは、周波数調整値Ｑの更新前に比べて小さくなる傾向にある。よって、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘより大きい状態での高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）の更新処理は、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘに近づくように減少させる処理に相当する。

動作制御部５７は、記憶部５３内の運転データをもとに、圧縮機１１、ファン１２ａ、及び流量調整器１６の動作を制御するものである。動作制御部５７は、高圧判定部５５において、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰより大きいと判定されたとき、圧縮機１１の運転周波数Ｆを、算出部５４において求められた上限周波数Ｆｍａｘまで低下させるものである。

ここで、制御装置５０は、上記の各機能を実現する回路デバイスのようなハードウェア、もしくは、マイコンなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して上記の各機能を実現させるソフトウェアとによって構成することができる。なお、記憶部５３は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのＰＲＯＭ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲＯＭ）、又はＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）などにより構成してもよい。

図４は、図１の冷凍装置の動作を例示したフローチャートである。図４を参照して、冷凍装置１００における制御装置５０の動作例について説明する。

冷凍装置１００の通常運転がはじまると、動作制御部５７は、データ取得部５１が各種センサから取得するデータに基づき、通常運転時の自動制御を行う。その際、変換部５２は、吸入圧力Ｐｌを蒸発温度Ｔｅに変換し、吐出圧力Ｐｈを凝縮温度Ｔｃに変換する。すなわち、動作制御部５７は、冷凍サイクルの各部の圧力及び温度などの運転データを取得し、蒸発温度Ｔｅ及び凝縮温度Ｔｃのそれぞれについて、目標値からの偏差などの制御値を演算する。そして、動作制御部５７は、演算した制御値などに基づいて、圧縮機１１、ファン１２ａ、及び流量調整器１６の動作を制御する（ステップＳ１０１）。

次いで、算出部５４は、高圧算出式（１）に基づいて上限高圧ＨＰを算出する（ステップＳ１０２）。また、算出部５４は、周波数算出式（２）に基づいて、上限周波数Ｆｍａｘを算出する（ステップＳ１０３）。

次に、高圧判定部５５は、吐出圧力Ｐｈが、算出部５４によって算出された上限高圧ＨＰよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。高圧判定部５５は、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰ以下の場合（ステップＳ１０４／Ｎｏ）、ステップＳ１０２の処理に戻る。すなわち、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰ以下のときは、圧縮機１１の運転電流値Ｉが過多ではないと判断できるため、冷凍装置１００は通常運転を継続し、ステップＳ１０２以降の一連の処理を繰り返し実行する。

一方、高圧判定部５５は、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰよりも大きい場合（ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、圧縮機１１の運転電流値Ｉが過多であると判断できるため、算出部５４において算出された上限周波数Ｆｍａｘを動作制御部５７へ出力する。動作制御部５７は、圧縮機１１の運転周波数Ｆを、高圧判定部５５から出力された上限周波数Ｆｍａｘまで低下させる。すなわち、動作制御部５７は、圧縮機１１の運転周波数Ｆを、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰを超えたときの上限周波数Ｆｍａｘまで低下させる（ステップＳ１０５）。

次に、更新処理部５６は、高圧係数算出式（５）に基づいて高圧補正係数αを求める。また、更新処理部５６は、周波数係数算出式（６）に基づいて周波数補正係数βを求める（ステップＳ１０６）。次いで、更新処理部５６は、高圧算出式（１）の定数項である高圧調整値Ｐに、求めた高圧補正係数αを加算して、高圧算出式（１）を更新する。また、更新処理部５６は、周波数算出式（２）の定数項である周波数調整値Ｑに、求めた周波数補正係数βを加算して、周波数算出式（２）を更新する（ステップＳ１０７）。そして、制御装置５０は、ステップＳ１０２の処理へ移行し、更新後の高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）に基づいて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７の一連の処理を繰り返し実行する。

ここで、ステップＳ１０６で求まる高圧補正係数α及び周波数補正係数βが０以上であることは、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘ以下であることに対応している。したがって、制御装置５０は、高圧補正係数α及び周波数補正係数βが０以上の場合、高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）を更新することにより、圧縮機１１の運転電流値Ｉを運転電流目標値Ｉｍａｘに向けて増加させることができる。

また、ステップＳ１０６で求まる高圧補正係数α及び周波数補正係数βが０未満であることは、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きいことに対応している。したがって、制御装置５０は、高圧補正係数α及び周波数補正係数βが０未満の場合、高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）を更新することにより、圧縮機１１の運転電流値Ｉを運転電流目標値Ｉｍａｘに向けて減少させることができる。

ところで、図４に基づく動作例において、算出部５４は、上限高圧ＨＰを算出する際、併せて上限周波数Ｆｍａｘも算出しているが、この動作に限定されるものではない。例えば、算出部５４は、高圧算出式（１）に基づいて上限高圧ＨＰを算出する際（ステップＳ１０２）、上限周波数Ｆｍａｘを算出せずに、上限高圧ＨＰだけを高圧判定部５５へ出力してもよい。高圧判定部５５は、吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰよりも大きい場合（ステップＳ１０４／Ｙｅｓ）、上限周波数Ｆｍａｘの算出を指示する信号を算出部５４に出力してもよい。算出部５４は、高圧判定部５５からの信号に従い、周波数算出式（２）を用いて上限周波数Ｆｍａｘを算出し、算出した上限周波数Ｆｍａｘを動作制御部５７へ出力してもよい。

以上のように、本実施の形態１の冷凍装置１００は、高圧算出式（１）から求めた上限高圧よりも吐出圧力Ｐｈが大きい場合に、圧縮機１１の運転周波数Ｆを周波数算出式（２）から求めた上限周波数Ｆｍａｘまで低下させる。ここで、圧縮機１１の運転周波数Ｆと圧縮機１１の運転電流値Ｉの間には相関がある。よって、圧縮機１１の運転電流値Ｉを所望の電流値まで下げることができるため、圧縮機１１の駆動モータの絶縁低下を抑制しながら、圧縮機１１の運転範囲の縮小及び冷凍能力の低下を抑制することができる。

また、冷凍装置１００は、運転データなどを用いて高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）を自動的に更新することができるため、冷凍装置１００の設置環境及び運転状態に応じた上限高圧ＰＨ及び上限周波数Ｆｍａｘを求めることができる。よって、圧縮機１１の運転電流値Ｉを運転電流目標値Ｉｍａｘに精度よく近づけることができる。すなわち、冷凍装置１００の設置環境及び運転状態に応じた最適な制御を構築することができる。

ここで、外気温度及び蒸発温度が相対的に高い場合は、圧縮機の駆動モータの運転電流値が増加しやすくなる。そのため、従来の冷凍装置は、外気温度及び蒸発温度が相対的に高い場合、運転周波数を低めに設定することにより、駆動モータの絶縁低下を抑制している。したがって、実際には、圧縮機の運転周波数を上昇させることができる状況下でも、低めの運転周波数Ｆを維持させるため、圧縮機の運転範囲が狭くなり、冷凍能力が低下する。これに対し、本実施の形態１の冷凍装置１００は、外気温度Ｔｏ及び蒸発温度Ｔｅが相対的に高い場合であっても、設置環境及び運転状態に応じた圧縮機１１の上限周波数を算出し、算出した上限周波数で圧縮機１１を駆動させることができる。よって、圧縮機１１の運転範囲の縮小を抑えることができるため、冷凍能力の低下を抑制することができる。

ところで、上記の説明では、第２圧力係数ｐ_２及び第２周波数係数ｑ_２を、圧縮機１１の吐出温度Ｔｄにより変化させる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、第２圧力係数ｐ_２及び第２周波数係数ｑ_２は、吐出温度Ｔｄ及びシェル下温度Ｔｓｈといった２つ以上のセンシングデータをもとに変化させてもよい。吐出温度Ｔｄ及びシェル下温度Ｔｓｈを用いる場合、吐出温度Ｔｄ及びシェル下温度Ｔｓｈを変数とする関数である算出式を記憶部５３に格納してもよい。そして、更新処理部５６が、記憶部５３内の算出式を用いて、第２圧力係数ｐ_２及び第２周波数係数ｑ_２を求めてもよい。また、吐出温度Ｔｄとシェル下温度Ｔｓｈと第２圧力係数ｐ_２と第２周波数係数ｑ_２とを関連づけた係数導出テーブルを記憶部５３に格納してもよい。そして、更新処理部５６が、吐出温度センサ４６において検知された吐出温度Ｔｄと、シェル下温度センサ４８において検知されたシェル下温度Ｔｓｈとを、係数導出テーブルに照らして、第２圧力係数ｐ_２と第２周波数係数ｑ_２とを求めてもよい。

さらに、算出部５４は、更新処理部５６によって更新された高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）を用いて上限高圧ＨＰ及び上限周波数Ｆｍａｘを求めたとき、求めた各データを記憶部５３に記憶させてもよい。すなわち、算出部５４は、経時的に変化する高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）をもとに算出した上限高圧ＨＰ及び上限周波数Ｆｍａｘを記憶部５３に蓄積させてもよい。そして、更新処理部５６は、記憶部５３に蓄積されたデータをもとに、高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）の更新を行ってもよい。具体的には、高圧算出式（１）は、更新処理部５６によって書き替えられた式（７）に上書きされ、周波数算出式（２）は、更新処理部５６によって書き替えられた式（８）に上書きされる。

＜変形例＞
本変形例の冷凍装置の全体的な構成は、上述した冷凍装置１００と同様であるため、同等の構成には同一の符号を付して説明は省略する。本変形例の記憶部５３には、運転電流目標値Ｉｍａｘが予め記憶されている。運転電流目標値Ｉｍａｘは、圧縮機１１の特性に応じて一義的に定まり、実機での実験などにより設定される。

また、本変形例の制御装置５０は、テーブル情報を参照して、高圧補正係数α及び周波数補正係数βを求めるようになっている。すなわち、本変形例の記憶部５３には、運転電流値Ｉと運転電流目標値Ｉｍａｘとの差分に対応する複数の数値範囲と、高圧補正係数αと、周波数補正係数βと、を関連づけた補正係数テーブルが記憶されている。また、本変形例の更新処理部５６は、電流センサ４９において検知された運転電流値Ｉと運転電流目標値Ｉｍａｘとの差分を求め、求めた差分を補正係数テーブルの数値範囲に照らすことにより、高圧補正係数αと周波数補正係数βとを求める。

ここで、本変形例の補正係数テーブルでは、運転電流値Ｉと運転電流目標値Ｉｍａｘとの差分として、運転電流値Ｉから運転電流目標値Ｉｍａｘを減算した値が用いられている。したがって、補正係数テーブルは、正の値の範囲である数値範囲に、負の値である高圧補正係数αと、負の値である周波数補正係数βと、が関連づけられている。また、補正係数テーブルは、負の値の範囲である数値範囲に、正の値である高圧補正係数αと、正の値である周波数補正係数βと、が関連づけられている。

よって、更新処理部５６は、電流センサ４９において検知された運転電流値Ｉから運転電流目標値Ｉｍａｘを減算して差分を求め、求めた差分を補正係数テーブルの数値範囲に照らすことにより、高圧補正係数αと周波数補正係数βとを求める。ここで、補正係数テーブルは、運転電流値Ｉから運転電流目標値Ｉｍａｘを減算した値が大きくなるほど、高圧補正係数α及び周波数補正係数βが小さくなるように構成するとよい。

もっとも、補正係数テーブルは、運転電流値Ｉと運転電流目標値Ｉｍａｘとの差分として、運転電流目標値Ｉｍａｘから運転電流値Ｉを減算した値を用いて構成してもよい。この場合、補正係数テーブルは、正の値の範囲である数値範囲に、正の値である高圧補正係数αと、正の値である周波数補正係数βと、が関連づけられる。また、補正係数テーブルは、負の値の範囲である数値範囲に、負の値である高圧補正係数αと、負の値である周波数補正係数βと、が関連づけられる。そして、補正係数テーブルは、運転電流値Ｉから運転電流目標値Ｉｍａｘを減算した値が大きくなるほど、高圧補正係数α及び周波数補正係数βが大きくなるように構成するとよい。なお、更新処理部５６は、運転電流目標値Ｉｍａｘから運転電流値Ｉを減算して差分を求め、求めた差分を補正係数テーブルの数値範囲に照らすことにより、高圧補正係数αと周波数補正係数βとを求める。

以上のように、本変形例の冷凍装置１００では、高圧係数算出式（５）及び周波数係数算出式（６）を用いる場合と同様に、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘより大きいとき、高圧補正係数α及び周波数補正係数βが負の値となる。また、圧縮機１１の運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘより小さいとき、高圧補正係数α及び周波数補正係数βが正の値となる。すなわち、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘより大きいときは、高圧調整値Ｐと周波数調整値Ｑとが小さくなるように、高圧算出式（１）と周波数算出式（２）とを更新することができる。また、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘより小さいときには、高圧調整値Ｐと周波数調整値Ｑとが大きくなるように、高圧算出式（１）と周波数算出式（２）とを更新することができる。よって、圧縮機１１の運転電流値Ｉを運転電流目標値Ｉｍａｘに近づけることができるため、圧縮機１１の駆動モータの絶縁低下を抑制しながら、圧縮機１１の運転範囲の縮小及び冷凍能力の低下を抑制し、設置環境及び運転状態に応じた最適な制御を構築することができる。

＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図６は、図５の冷凍装置における制御装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態２における冷凍装置１００Ａの全体的な構成は、前述した実施の形態１の冷凍装置１００と同様であるため、同等の構成については同一の符号を用いて説明は省略する。

図５に示すように、冷凍装置１００Ａは、熱源側ユニット１０Ａ内に制御装置５０Ａを有している。そして、図６に示すように、制御装置５０Ａは、データ取得部５１と、変換部５２と、記憶部５３と、算出部５４と、高圧判定部５５と、更新処理部５６Ａと、動作制御部５７と、電流判定部５８と、を有している。記憶部５３には、上述した変形例と同様、運転電流目標値Ｉｍａｘが記憶されている。運転電流目標値Ｉｍａｘは、圧縮機１１の特性に応じて一義的に定まり、実機での実験などにより設定される。

電流判定部５８は、高圧判定部５５において吐出圧力Ｐｈが上限高圧ＨＰよりも大きいと判定された場合、電流センサ４９において検知された運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きいか否かを判定するものである。そして、電流判定部５８は、判定の結果を更新処理部５６Ａへ出力するようになっている。

更新処理部５６Ａは、電流判定部５８において運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きいと判定された場合、負の値である高圧補正係数αと、負の値である周波数補正係数βと、を求めるものである。また、更新処理部５６Ａは、電流判定部５８において運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも小さいと判定された場合、正の値である高圧補正係数αと、正の値である周波数補正係数βと、を求めるものである。

高圧補正係数α及び周波数補正係数βは、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きいときに用いる負の値と、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも小さいときに用いる正の値とが、予め記憶部５３に記憶されていてもよい。この場合、高圧補正係数α及び周波数補正係数βは、適宜調整可能な定数であってよい。

また、記憶部５３には、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きい場合に対応する高圧補正係数αの算出用の第１高圧係数算出式と、周波数補正係数βの算出用の第１周波数係数算出式とが記憶されていてもよい。併せて、記憶部５３には、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘ以下の場合に対応する高圧補正係数αの算出用の第２高圧係数算出式と、周波数補正係数βの算出用の第２周波数係数算出式とが記憶されていてもよい。第１高圧係数算出式は、高圧補正係数αが負の値となるように構成するとよい。第１周波数係数算出式は、周波数補正係数βが負の値となるように構成するとよい。第２高圧係数算出式は、高圧補正係数αが正の値又は０となるように構成するとよい。第２周波数係数算出式は、周波数補正係数βが正の値又は０となるように構成するとよい。第１高圧係数算出式及び第２高圧係数算出式は、高圧係数算出式（５）と同様に、吐出圧力Ｐｈの一次関数であってよい。第１周波数係数算出式及び第２周波数係数算出式は、周波数係数算出式（６）と同様に、吐出圧力Ｐｈの一次関数であってよい。

更新処理部５６Ａの他の機能的構成は、実施の形態１の更新処理部５６と同様である。なお、更新処理部５６Ａは、電流判定部５８において運転電流値Ｉと運転電流目標値Ｉｍａｘとが等しいと判定された場合、高圧補正係数αと周波数補正係数βとを０とする。

制御装置５０Ａは、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘを上回っていれば、運転電流値Ｉを運転電流目標値Ｉｍａｘまで低下させるように制御するため、圧縮機１１の駆動モータの発熱を抑えることができる。また、制御装置５０Ａは、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘを下回っていれば、運転電流値Ｉを運転電流目標値Ｉｍａｘまで上昇させるように制御するため、圧縮機１１の能力を最大限まで引き出すことができる。

図７は、図５の冷凍装置の動作を例示したフローチャートである。図７を参照して、冷凍装置１００における制御装置５０の動作例について説明する。図４と同一の工程については同一の符号を付して説明は省略する。

冷凍装置１００Ａの通常運転がはじまると、制御装置５０Ａは、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５までの一連の処理を実行する。そして、動作制御部５７が、圧縮機１１の運転周波数Ｆを上限周波数Ｆｍａｘまで低下させると（ステップＳ１０５）、電流判定部５８は、運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

更新処理部５６Ａは、電流判定部５８によって運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘよりも大きいと判定されると（ステップＳ２０１／Ｙｅｓ）、負の値である高圧補正係数αと、負の値である周波数補正係数βとを求める（ステップＳ２０２）。一方、更新処理部５６Ａは、電流判定部５８によって運転電流値Ｉが運転電流目標値Ｉｍａｘ以下と判定されると（ステップＳ２０１／Ｎｏ）、正の値又は０である高圧補正係数αと、正の値又は０である周波数補正係数βとを求める（ステップＳ２０３）。次いで、更新処理部５６は、求めた高圧補正係数αを用いて高圧算出式（１）を更新し、求めた周波数補正係数βを用いて周波数算出式（２）を更新する（ステップＳ１０７）。そして、制御装置５０Ａは、ステップＳ１０２の処理へ移行し、更新後の高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）に基づいて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７の一連の処理を繰り返し実行する。

以上のように、本実施の形態２の冷凍装置１００Ａによれば、実施の形態１の冷凍装置１００と同様、圧縮機１１の運転電流値Ｉを所望の電流値まで下げることができる。そのため、圧縮機１１の駆動モータの絶縁低下を抑制しながら、圧縮機１１の運転範囲の縮小及び冷凍能力の低下を抑制することができる。また、冷凍装置１００Ａは、運転電流値Ｉと運転電流目標値Ｉｍａｘとを直接的に比較し、比較の結果をもとに高圧補正係数α及び周波数補正係数βを求めるため、運転電流値Ｉをさらに精度よく運転電流目標値Ｉｍａｘに近づけることができる。

加えて、冷凍装置１００Ａは、実施の形態１の冷凍装置１００と同様、運転データなどを用いて高圧算出式（１）及び周波数算出式（２）を自動的に更新することができるため、冷凍装置１００Ａの設置環境及び運転状態に応じた上限高圧ＰＨ及び上限周波数Ｆｍａｘを求めることができる。よって、圧縮機１１の運転電流値Ｉを運転電流目標値Ｉｍａｘに精度よく近づけることができる。すなわち、冷凍装置１００Ａの設置環境及び運転状態に応じた最適な制御を構築することができる。

ここで、上述した各実施の形態は、冷凍装置における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記の説明では、圧縮機１１として、スクロール圧縮機を例示したが、これに限らず、圧縮機１１は、スクリュー圧縮機又はロータリー圧縮機などでもよい。また、上記の各実施の形態では、冷媒回路３０がインジェクション回路３１を有する場合を例示したが、これに限らず、冷媒回路３０は、インジェクション回路３１を有さなくてもよい。ただし、冷媒回路３０がインジェクション回路３１を有する場合、圧縮機１１の圧縮室に液冷媒を液インジェクションすることにより、圧縮機１１から吐出される圧縮冷媒ガスの温度を一定温度以下に保つことができる。そのため、圧縮機１１の駆動モータの絶縁低下の抑制力を高めることができる。

図１及び図５では、冷凍装置１００又は１００Ａが１台の圧縮機１１を有する場合を例示しているが、これに限らず、冷凍装置１００又は１００Ａは、負荷側ユニット２０の負荷に応じて、圧縮機１１を増設してもよい。すなわち、冷凍装置１００又は１００Ａは、並列に接続された２台以上の圧縮機１１を有してもよい。

上記の各実施の形態では、変換部５２が吸入圧力Ｐｌを蒸発温度Ｔｅに変換する場合を例示しているが、これに限定されない。負荷側ユニット２０の蒸発器２２にサーミスタなどの温度センサを設置し、制御装置５０又は５０Ａが、通信により、温度センサによる測定値を蒸発温度Ｔｅとして取得してもよい。加えて、図１及び図５では、圧縮機１１の運転電流値Ｉを検知する電流センサ４９を、圧縮機１１の近傍に設置しているが、電流センサ４９は、制御装置５０又は５０Ａを構成するハードウェア内に実装されてもよい。

図１及び図５では、凝縮器１２が熱源側ユニット１０又は１０Ａに収容されている場合を例示しているが、これに限定されない。冷凍装置１００又は１００Ａは、熱源側ユニット１０又は１０Ａとは別の独立した凝縮器ユニットを備え、凝縮器ユニット内に凝縮器１２が収容されるという構成を採ってもよい。そして、熱源側ユニット１０又は１０Ａと凝縮器ユニットとは、接続配管２ａ及び２ｂと同様に形成された接続配管により接続するとよい。すなわち、凝縮器１２が、冷媒配管２を構成する接続配管を介して、熱源側ユニット１０又は１０Ａと接続されてもよい。加えて、図１及び図５では、減圧装置２１が負荷側ユニット２０に収容されている場合を例示したが、これに限らず、減圧装置２１は、熱源側ユニット１０に収容されてもよい。

上記の各実施の形態では、冷凍装置１００及び１００Ａにおいて、冷媒との熱交換対象になる流体が空気である場合を例示したが、冷媒との熱交換対象になる流体は、水、冷媒、又はブラインなどでもよい。また、図１及び図５では、負荷側ユニット２０が１台の場合の構成例を示しているが、冷凍装置１００及び１００Ａは、２台以上の負荷側ユニット２０を備えていてもよい。この場合、それぞれの負荷側ユニット２０の容量が異なっていてもよいし、全ての負荷側ユニット２０が同一容量でもあってもよい。

２冷媒配管、２ａ、２ｂ接続配管、３インジェクション配管、１０、１０Ａ熱源側ユニット、１１圧縮機、１２凝縮器、１２ａファン、１３レシーバ、１４過冷却熱交換器、１６流量調整器、２０負荷側ユニット、２１減圧装置、２２蒸発器、３０冷媒回路、３１インジェクション回路、４１吐出圧力センサ、４２吸入圧力センサ、４３外気温度センサ、４４入口温度センサ、４５出口温度センサ、４６吐出温度センサ、４７吸入温度センサ、４８シェル下温度センサ、４９電流センサ、５０、５０Ａ制御装置、５１データ取得部、５２変換部、５３記憶部、５４算出部、５５高圧判定部、５６、５６Ａ更新処理部、５７動作制御部、５８電流判定部、１００、１００Ａ冷凍装置、Ａ高圧設定係数、Ｂ二次係数、Ｃ一次係数、Ｆ運転周波数、Ｆｍａｘ上限周波数、ＨＰ上限高圧、Ｉ運転電流値、Ｉｍａｘ運転電流目標値、Ｐ高圧調整値、ＰＨ上限高圧、Ｐｈ吐出圧力、Ｐｌ吸入圧力、Ｑ周波数調整値、Ｔｃ凝縮温度、Ｔｄ吐出温度、Ｔｅ蒸発温度、Ｔｉｎ入口温度、Ｔｏ外気温度、Ｔｏｕｔ出口温度、Ｔｓ吸入温度、Ｔｓｈシェル下温度、ｐ_１第１圧力係数、ｐ_２第２圧力係数、ｑ_１第１周波数係数、ｑ_２第２周波数係数、α 高圧補正係数、β 周波数補正係数。

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮器、前記凝縮器を通過した冷媒を減圧する減圧装置、及び前記減圧装置において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器が冷媒配管により接続された冷媒回路と、
前記圧縮機の吐出側に設けられ、前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検知する吐出圧力センサと、
前記冷媒回路を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記冷媒回路の蒸発温度を変数とする一次関数であり、前記圧縮機の運転電流値が過多であるか否かの判定基準となる上限高圧を求めるための高圧算出式と、前記蒸発温度を変数とする二次関数であり、前記圧縮機の運転周波数の上限値となる上限周波数を求めるための周波数算出式と、を記憶する記憶部と、
前記高圧算出式及び前記周波数算出式を用いて前記上限高圧及び前記上限周波数を求める算出部と、
前記吐出圧力センサにおいて検知された前記吐出圧力が、前記算出部において求められた前記上限高圧よりも大きいか否かを判定する高圧判定部と、
前記高圧判定部において、前記吐出圧力が前記上限高圧よりも大きいと判定されたとき、前記圧縮機の運転周波数を、前記算出部において求められた前記上限周波数まで低下させる動作制御部と、を有する、冷凍装置。
前記制御装置は、
前記高圧算出式の定数項である高圧調整値の更新用の高圧補正係数と、前記周波数算出式の定数項である周波数調整値の更新用の周波数補正係数とを求める更新処理部を有し、
前記更新処理部は、
前記高圧調整値に前記高圧補正係数を加算することにより前記高圧算出式を更新し、
前記周波数調整値に前記周波数補正係数を加算することにより前記高圧算出式を更新するものである、請求項１に記載の冷凍装置。
前記記憶部は、
前記吐出圧力を変数とする一次関数である高圧係数算出式及び周波数係数算出式をさらに記憶しており、
前記更新処理部は、
前記高圧係数算出式を用いて前記高圧補正係数を求めるものであり、
前記周波数係数算出式を用いて前記周波数補正係数を求めるものである、請求項２に記載の冷凍装置。
前記圧縮機の前記運転電流値を検知する電流センサをさらに有し、
前記制御装置は、
前記高圧判定部において前記吐出圧力が前記上限高圧よりも大きいと判定された場合、前記電流センサにおいて検知された前記運転電流値が、前記圧縮機の特性に応じて定まる運転電流目標値よりも大きいか否かを判定する電流判定部をさらに有し、
前記更新処理部は、
前記電流判定部において前記運転電流値が前記運転電流目標値よりも大きいと判定された場合に、負の値である前記高圧補正係数と、負の値である前記周波数補正係数と、を求め、
前記電流判定部において前記運転電流値が前記運転電流目標値よりも小さいと判定された場合に、正の値である前記高圧補正係数と、正の値である前記周波数補正係数と、を求める、請求項２に記載の冷凍装置。
前記圧縮機の前記運転電流値を検知する電流センサをさらに有し、
前記記憶部は、
前記運転電流値と前記圧縮機の特性に応じて定まる運転電流目標値との差分に対応する複数の数値範囲と、前記高圧補正係数と、前記周波数補正係数と、を関連づけた補正係数テーブルを記憶しており、
前記更新処理部は、
前記電流センサにおいて検知された前記運転電流値と前記運転電流目標値との差分を求め、求めた差分を前記補正係数テーブルの前記数値範囲に照らすことにより、前記高圧補正係数と前記周波数補正係数とを求める、請求項２に記載の冷凍装置。
前記補正係数テーブルは、
前記運転電流値と前記運転電流目標値との差分として、前記運転電流値から前記運転電流目標値を減算した値を用いており、
正の値の範囲である前記数値範囲には、負の値である前記高圧補正係数と、負の値である前記周波数補正係数と、が関連づけられ、
負の値の範囲である前記数値範囲には、正の値である前記高圧補正係数と、正の値である前記周波数補正係数と、が関連づけられている、請求項５に記載の冷凍装置。
前記補正係数テーブルは、
前記運転電流値から前記運転電流目標値を減算した値が大きくなるほど、前記高圧補正係数及び前記周波数補正係数が小さくなるように構成されている、請求項６に記載の冷凍装置。
前記冷媒回路は、
前記凝縮器から流出した冷媒を過冷却する過冷却熱交換器をさらに有し、
前記減圧装置は、
前記過冷却熱交換器において過冷却された冷媒を減圧するように配置されており、
前記過冷却熱交換器と前記減圧装置との間から分岐し、前記過冷却熱交換器から流出した冷媒の一部を前記圧縮機へ流入させるインジェクション回路と、を備えている、請求項１〜７の何れか一項に記載の冷凍装置。