WO2024062598A1 - 冷凍装置 - Google Patents

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WO2024062598A1
WO2024062598A1 PCT/JP2022/035378 JP2022035378W WO2024062598A1 WO 2024062598 A1 WO2024062598 A1 WO 2024062598A1 JP 2022035378 W JP2022035378 W JP 2022035378W WO 2024062598 A1 WO2024062598 A1 WO 2024062598A1
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WO
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frequency
pattern
pressure
inverter
compressor
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PCT/JP2022/035378
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅浩 神田
雅章 上川
駿 岡田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration system equipped with a compressor.
  • Partial load operation is operation at a relatively low compression ratio within the operating range, and during partial load operation, the compressor rotates at the lower limit rotation speed or at a rotation speed close to the lower limit rotation speed (hereinafter referred to as low frequency operation condition). It may be driven by In order to perform a performance evaluation that takes into account performance during partial load operation, an index such as, for example, integrated part load value (IPLV) or seasonal energy efficiency ratio (SEER) is used. In order to improve the performance of refrigeration equipment during partial load operation, compressors are increasingly being driven by inverters. Furthermore, in recent years, there has been an increase in demand for refrigeration systems for IT cooling applications aimed at cooling data centers, server rooms, etc., so there is a need to expand the operating range of refrigeration systems.
  • IPLV integrated part load value
  • SEER seasonal energy efficiency ratio
  • a certain proportional relationship (V/F ratio) is given in advance between the voltage from the inverter and the frequency, and when the frequency is changed, the voltage from the inverter is changed accordingly.
  • V/F ratio a certain proportional relationship
  • the refrigeration system of Patent Document 1 has a pattern for steady operation that is preset as a V/F ratio so that the best operating efficiency can be obtained under rated conditions.
  • the upper limit of the operating range of the compressor is generally determined and limited by the upper limit of the winding temperature of the compressor motor during operation, the upper limit of the refrigerant gas discharge temperature, or the upper limit of the high pressure.
  • the refrigeration system of Patent Document 1 has a pattern for overload operation separate from a pattern for steady operation, and the V/F ratio of the pattern for overload operation is the same as that of the pattern for steady operation. It is set so that a voltage larger than the voltage output by the pattern for steady operation is output in the frequency output state.
  • the refrigeration system of Patent Document 1 suppresses the rise in the winding temperature of the compressor motor by determining the voltage using a pattern for overload operation during overload operation near the upper limit of the compressor operating range.
  • the structure is designed to expand the operating range during load operation. In the refrigeration device of Patent Document 1, switching between the two patterns of the inverter is performed based on the result of comparing the detected high pressure with a reference pressure that is uniquely set regardless of the magnitude of the frequency.
  • compressor motors designed to obtain the best operating efficiency under rated conditions have a narrower operating range when operating at low frequencies corresponding to low load conditions than when operating at rated frequency due to the influence of motor characteristics.
  • the detected pressure (Pj ) may reach the upper limit before the motor winding temperature reaches the reference pressure (Pk). Therefore, in the refrigeration apparatus of Patent Document 1, switching between patterns of the V/F ratio of the inverter is not performed under low frequency operating conditions, and the operating range may not be expanded.
  • this unique reference pressure is set so that switching between patterns is performed during low frequency operation, the pattern will be switched to the pattern for overload operation even when there is a margin for the load, Efficient operation may not be possible due to reduced partial load performance.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a refrigeration system that can perform efficient operation by switching operation patterns based on frequency. shall be.
  • the refrigeration system of the present disclosure includes a refrigerant circuit in which refrigerant compressed by a compressor having a motor circulates, an inverter that outputs voltage and frequency to the motor to drive the motor at variable rotation speed, and controls the inverter.
  • a refrigeration system comprising: a control device that stores an operation pattern defining a relationship between the voltage output by the inverter and the frequency for at least steady operation and overload operation; a storage unit that stores a plurality of reference pressures predetermined for each frequency range in correspondence with a frequency range; a pressure detection unit that detects the pressure within the refrigerant circuit; and the pressure detected by the pressure detection unit.
  • V/F pattern switching control section that instructs the inverter to output the voltage according to the frequency to the motor using the operating pattern instructed by the V/F pattern switching control section. do.
  • a plurality of reference pressures predetermined for each frequency range are provided corresponding to a plurality of frequency ranges, and the pressure detected by the pressure detection means and the reference pressure corresponding to the frequency range to which the frequency belongs Depending on the result of the comparison, the operation pattern for steady operation is switched to the operation pattern for overload operation. Therefore, since the operation pattern for steady operation is switched to the operation pattern for overload operation based on the frequency, it is possible to perform more efficient operation than in the past.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a refrigeration device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an operation pattern of the inverter in FIG. 1 .
  • 2 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a flowchart showing control details of switching determination performed by the control device 6 of FIG. 3.
  • FIG. It is an explanatory view showing the driving range in each driving pattern when the frequency is within the first frequency range (F1 ⁇ F ⁇ F2). It is an explanatory view showing the driving range in each driving pattern when the frequency is within the second frequency range (F2 ⁇ F ⁇ F3).
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a refrigeration device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an operation pattern of the inverter in FIG. 1 .
  • 2 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a
  • 11 is an explanatory diagram showing an operation range in each operation pattern when the frequency is within a third frequency range (F3 ⁇ F ⁇ F4). It is an explanatory view showing the driving range in each driving pattern when a frequency is in the 4th frequency range (F4 ⁇ F ⁇ F5). It is an explanatory view showing the driving range in each driving pattern when a frequency is within the 5th frequency range (F5 ⁇ F). It is an explanatory view explaining an example of the timing of switching a driving pattern.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a refrigeration system 100 according to an embodiment.
  • the refrigeration system 100 includes a compressor 1, a condenser 2, a pressure reducing device 3, an evaporator 4, an inverter 5, and a control device 6.
  • a refrigerant circuit 101 in which refrigerant circulates is formed by sequentially connecting a compressor 1, a condenser 2, a pressure reducing device 3, and an evaporator 4 through refrigerant piping.
  • Refrigeration device 100 is, for example, an air conditioner.
  • refrigerant circulating in the refrigerant circuit 101 examples include fluorocarbon refrigerants such as HFC (hydrofluorocarbon) and HFO (hydrofluoroolefin), hydrocarbon refrigerants such as HC (hydrocarbon), or CO 2 (carbon dioxide) and Natural refrigerants such as ammonia can be applied regardless of the operating pressure.
  • fluorocarbon refrigerants such as HFC (hydrofluorocarbon) and HFO (hydrofluoroolefin
  • hydrocarbon refrigerants such as HC (hydrocarbon), or CO 2 (carbon dioxide)
  • Natural refrigerants such as ammonia can be applied regardless of the operating pressure.
  • the refrigerant of the refrigeration apparatus 100 is not limited to the refrigerants listed above.
  • the refrigeration system 100 also includes a high-pressure detection means 21 that detects the high-pressure pressure Ph [MPa] in the refrigerant circuit 101.
  • the high-pressure detection means 21 is composed of, for example, a pressure sensor, and may be disposed in a position in the refrigerant circuit 101 where the pressure of the refrigerant gas discharged from the compressor 1 can be detected.
  • the high-pressure detection means 21 is provided in the refrigerant circuit 101, for example, in the discharge side pipe 101a that connects the compressor 1 and the condenser 2.
  • the refrigeration apparatus 100 includes a low pressure detection means 22 that detects the low pressure within the refrigerant circuit 101.
  • the low-pressure pressure detection means 22 may be formed of, for example, a pressure sensor, and may be disposed in the refrigerant circuit 101 at a position where the pressure of the refrigerant gas sucked into the compressor 1 can be detected.
  • the low pressure detection means 22 is provided in the refrigerant circuit 101, for example, in the suction side pipe 101b that connects the evaporator 4 and the compressor 1.
  • the refrigeration apparatus 100 includes a winding temperature detection means 23 that detects the winding temperature of the motor 10 in the compressor 1, which will be described later.
  • the winding temperature detection means 23 is composed of, for example, a temperature sensor, and is provided in the stator 10a of the motor 10 within the compressor 1.
  • the compressor 1 takes in a low-temperature, low-pressure refrigerant, compresses the sucked refrigerant, and discharges the refrigerant into a high-temperature, high-pressure state.
  • the compressor 1 includes, for example, an inverter compressor whose capacity, which is the amount of output per unit time, is controlled by changing the frequency F.
  • the frequency F of the compressor 1 is controlled by a control device 6.
  • the compressor 1 is driven by supplying electric power to the motor 10 via the inverter 5 from a power supply source (not shown).
  • the compressor 1 is defined as a single screw compressor in which two gate rotors 13 are engaged with one screw rotor 12, as shown in FIG.
  • the compressor 1 includes a cylindrical casing 1a, a motor 10, a screw shaft 11, a screw rotor 12, a pair of gate rotors 13, etc. housed in the casing 1a.
  • the motor 10 is an inverter-type electric motor whose rotation speed is controlled by an inverter 5, and drives the screw rotor 12 to rotate.
  • the motor 10 includes a stator 10a that is inscribed in and fixed to a casing 1a, and a motor rotor 10b that is disposed inside the stator 10a.
  • the motor 10 is driven by an AC voltage applied from the inverter 5.
  • the rotation speed of the motor 10 is determined by the voltage V and frequency F output from the inverter 5 to the motor 10.
  • the screw rotor 12 and the motor rotor 10b are arranged on the same axis and are each fixed to the screw shaft 11.
  • the screw shaft 11 is fixed to a motor rotor 10b and rotationally driven by the motor 10. Both sides of the screw shaft 11 are rotatably supported by a main bearing 11a and a sub-bearing 11b.
  • the screw rotor 12 serves as a refrigerant suction side, and the other end serves as a refrigerant discharge side.
  • the screw rotor 12 is formed in a cylindrical shape, and a plurality of spiral screw grooves (not shown) are formed on the outer peripheral surface of the screw rotor 12.
  • the screw rotor 12 is connected to the motor rotor 10b via the screw shaft 11, and is rotationally driven as the screw shaft 11 is rotated by the motor 10.
  • the pair of gate rotors 13 are arranged on the side surfaces of the screw rotor 12 so as to be axially symmetrical with respect to the screw shaft 11.
  • the gate rotor 13 is formed into a disk shape, and the outer peripheral surface of the gate rotor 13 is provided with a plurality of teeth 13a extending radially along the circumferential direction.
  • the gate rotor 13 is arranged such that teeth 13a mesh with screw grooves (not shown) of the screw rotor 12.
  • a compression chamber 14 is defined by the teeth 13a of the gate rotor 13, a screw groove (not shown), and the inner peripheral surface of the casing 1a.
  • the structure containing the screw rotor 12, the gate rotor 13, and the compression chamber 14 formed by these may be collectively called a compression mechanism.
  • the inside of the casing 1a is divided by a partition wall 1b into a low-pressure part 15 on the refrigerant suction side where low-pressure refrigerant exists, and a high-pressure part 16 including the compression chamber 14 on the refrigerant discharge side where high-pressure refrigerant exists.
  • a suction port (not shown) is formed in the low pressure section 15 and opens into a flow path on the refrigerant suction side (for example, a flow path in the suction side piping 101b of the refrigerant circuit 101).
  • a strainer 17 is arranged at the suction port to prevent foreign matter such as dust from flowing into the compressor 1.
  • a discharge port (not shown) is formed in the high pressure section 16 and opens into a flow path on the refrigerant discharge side (for example, a flow path in the discharge side piping 101a of the refrigerant circuit 101).
  • a check valve 18 is provided at the discharge port to prevent backflow of the discharged refrigerant. Note that the check valve 18 may be provided externally to the compressor 1. Further, the compressor 1 may not be provided with the check valve 18.
  • the high pressure section 16 of the compressor 1 may be provided with an oil separator for separating the high pressure refrigerant gas discharged from the compression chamber 14 from the refrigerating machine oil.
  • the compressor 1 is provided with an oil flow path for supplying refrigerating machine oil from the oil reservoir to the compression chamber 14, and the separated refrigerating machine oil is passed through this oil flow path due to the pressure difference. It is supplied to the compression chamber 14.
  • the refrigerant gas separated by the oil separator passes through the check valve 18 of the compressor 1 and is then discharged to the outside of the compressor 1 (for example, the condenser 2) in the refrigerant circuit 101.
  • Condenser 2 exchanges heat between outdoor air supplied by a blower (not shown) and a refrigerant.
  • the condenser 2 radiates heat of the refrigerant to outdoor air and condenses the refrigerant gas discharged from the compressor 1.
  • the pressure reducing device 3 reduces the pressure of the refrigerant liquid flowing out from the condenser 2 and expands it.
  • the pressure reducing device 3 is comprised of a valve, such as an electronic expansion valve, whose opening degree can be changed by control. In this case, the opening degree of the pressure reducing device 3 is controlled by the control device 6. Note that the pressure reducing device 3 is not limited to one whose opening degree can be controlled, and may be, for example, a capillary tube or the like.
  • the evaporator 4 exchanges heat between indoor air supplied by a blower (not shown) and a refrigerant.
  • the evaporator 4 causes the refrigerant to absorb heat from the indoor air, and evaporates the refrigerant flowing out from the pressure reducing device 3.
  • the inverter 5 includes, for example, a plurality of switching elements (not shown), and is controlled by the control device 6 to convert a DC voltage into an AC voltage that is a PWM (Pulse Width Modulation) voltage.
  • the motor 10 of the compressor 1 is connected to the inverter 5, and the inverter 5 applies the converted AC voltage to the compressor 1.
  • a plurality of switching elements are driven based on the frequency command signal Sf and the driving pattern selection signal Sp input from the control device 6, so that the voltage V and frequency according to these signals are controlled.
  • F is generated and supplied to the motor 10.
  • the inverter 5 adjusts the voltage V according to the frequency F so that the output torque of the motor 10 remains constant even if the frequency F is changed. Specifically, inverter 5 adjusts voltage V so that voltage V is proportional to frequency F.
  • the inverter 5 has an inverter storage section 51 (see FIG. 3 described later) in which an operating pattern defining a proportional relationship (V/F ratio) between the frequency F and the voltage V is stored.
  • the inverter 5 When the frequency command signal Sf is input from the control device 6, the inverter 5 generates a voltage V corresponding to the designated frequency F with reference to the operating pattern (V/F pattern).
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating operation patterns A and B of the inverter 5 in FIG. 1.
  • the horizontal axis of the graph shows the frequency F from the inverter 5
  • the vertical axis shows the voltage V from the inverter 5.
  • the inverter 5 has an operation pattern A for steady operation and an operation pattern B for overload operation.
  • the operation pattern A for steady operation is set at a V/F ratio such that the compressor 1 has the best operating efficiency when the refrigeration system 100 is operated under rated conditions or partial load conditions.
  • the operation pattern B for overload operation is such that the compressor 1 has the best operation efficiency when the refrigeration system 100 is operated in an overload state exceeding the rated conditions, or is higher than the operation pattern A for steady operation. It is set at a V/F ratio that improves operating efficiency.
  • a voltage is set such that a voltage higher than that output in operation pattern A is output in the same frequency output state as operation pattern A for steady operation.
  • F ratio is specified. Specifically, it is defined that F5>F4, and V1/F4, which is the V/F ratio of operation pattern B for overload operation, is the V/F ratio of operation pattern A for steady operation. It is larger than V1/F5.
  • F ratio is specified.
  • F5>F4 and V1/F4 which is the V/F ratio of operation pattern B for overload operation, is the V/F ratio of operation pattern A for steady operation. It is larger than V1/F5.
  • the voltage that can be applied to the motor 10 has an upper limit value V1, and when the voltage V reaches the upper limit value V1, it becomes a constant value regardless of the frequency F. That is, in the operation pattern A for steady operation and the operation pattern B for overload operation, when the frequency F is smaller than the threshold frequency corresponding to the upper limit of the rotation speed of the motor 10, the frequency is adjusted at each V/F ratio. It is specified that a voltage V proportional to F is outputted, and that a constant voltage is outputted for a frequency F that is equal to or higher than a threshold frequency. In the example of FIG.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the control device 6 in FIG. 1.
  • the control device 6 controls the entire refrigeration system 100 by controlling the operations of actuators such as the compressor 1, the pressure reducing device 3, and the inverter 5.
  • a high pressure detection means 21, a low pressure detection means 22, and a winding temperature detection means 23 are connected to the control device 6, respectively.
  • the control device 6 includes an indoor temperature detection means for detecting the temperature in the room where the evaporator 4 (see FIG. 1) is installed, a remote control for setting the set temperature in the room, and the like. It is connected.
  • the control device 6 includes a main control section 61, a V/F pattern switching control section 62, and a storage section 63.
  • the control device 6 implements various functions by executing software on an arithmetic device such as a microcomputer.
  • the control device 6 is configured with hardware such as a circuit device that realizes various functions.
  • the main control unit 61 sequentially controls the frequency F of the compressor 1 to a frequency F according to the load.
  • the main control unit 61 determines the frequency F based on the load, and outputs a frequency command signal Sf specifying the frequency F to the inverter 5.
  • the main control unit 61 performs protective control to automatically stop operation based on the high-pressure pressure Ph detected by the high-pressure pressure detection means 21 or the winding temperature detected by the winding temperature detection means 23. For example, if the high-pressure pressure Ph exceeds a preset threshold value Tp, the main control unit 61 controls the compressor 1 to stop operation. In addition, for example, if the winding temperature exceeds a preset threshold value Tt, the main control unit 61 controls the compressor 1 to stop operation.
  • the V/F pattern switching control unit 62 selects an operating pattern, that is, makes a switching judgment based on the frequency F and the high pressure Ph, and sends an operating pattern selection signal Sp that instructs the inverter 5 to use the operating pattern selected in the switching judgment. is output to the inverter 5. Specifically, the V/F pattern switching control unit 62 first determines to which frequency range of a plurality of preset frequency ranges the frequency F (i.e., the operating frequency) belongs, and then changes the frequency range to which it belongs. A reference pressure set in advance is used as a criterion for switching determination.
  • the V/F pattern switching control section 62 performs switching determination by comparing the high pressure Ph detected by the high pressure detection means 21 and a reference pressure that is a determination criterion.
  • the V/F pattern switching control unit 62 determines that there is an overload state, and switches to operation pattern B for overload operation.
  • a selection signal is output to the inverter 5.
  • the V/F pattern switching control unit 62 determines that the operation is steady operation, and sets the operation pattern for steady and normal operation. A selection signal is output to the inverter 5.
  • the frequency F is equal to or higher than the threshold frequency (frequency F5 in FIG. 2) corresponding to the upper limit of the rotation speed of the motor 10 in the driving pattern A for steady driving.
  • the voltage V is the same and constant at the upper limit value V1, so there is no need to perform a switching determination. Therefore, when the frequency F becomes equal to or higher than the threshold frequency (frequency F5) in the driving pattern A for steady operation, the switching determination can be omitted, and wasteful control can be avoided.
  • the storage unit 63 stores in advance various types of information used in each part of the control device 6. Specifically, the storage unit 63 stores the relationship between the load and the frequency F, the threshold value Tp of the high pressure Ph, the threshold value Tt of the winding temperature, etc., which are used by the main control unit 61. Furthermore, the storage unit 63 stores a plurality of frequency ranges and reference pressures set in advance for each frequency range, which are used by the V/F pattern switching control unit 62. As described above, the reference pressure preset for each frequency range is used to determine whether to switch the operating pattern (V/F pattern) of the inverter 5. The reference pressure is set, for example, to a pressure higher than the operating condition high pressure at which the periodic coefficient of performance (IPLV) or the periodic energy utilization efficiency (SEER) is evaluated.
  • IPLV periodic coefficient of performance
  • SEER periodic energy utilization efficiency
  • operation patterns A and B are defined as being stored in the inverter storage unit 51, but operation patterns A and B are defined as being stored in the storage unit 63 of the control device 6. It may also be used as a In this case, if the main control section 61 is configured to generate control signals for the plurality of switching elements using the operation pattern selected by the V/F pattern switching control section 62 and output the control signals to the inverter 5. good.
  • Table 1 shows the relationship between a plurality of frequency ranges and a plurality of reference pressures stored in the storage unit 63 and the V/F ratio in each driving pattern in each frequency range.
  • the relationship shown in Table 1 is an example.
  • the magnitude relationship between frequencies F1 [Hz] to F5 [Hz] is F1 ⁇ F2 ⁇ F3 ⁇ F4 ⁇ F5.
  • the frequency range of the frequency F [Hz] is, in descending order of frequency, the first frequency range (F1 ⁇ F ⁇ F2), the second frequency range (F2 ⁇ F ⁇ F3), and the third frequency range (F3 ⁇ F ⁇ F4), a fourth frequency range (F4 ⁇ F ⁇ F5), and a fifth frequency range (F5 ⁇ F).
  • the frequency F1 is a frequency corresponding to the lower limit rotation speed of the motor 10 of the compressor 1.
  • the reference pressure Pk1 [MPa] is set, for the second frequency range, the reference pressure Pk2 [MPa] is set, and for the third frequency range, A reference pressure Pk3 [MPa] is set, and a reference pressure Pk4 [MPa] is set for the fourth frequency range. It is assumed that the magnitude relationship between the reference pressures Pk1 to Pk4 [MPa] is Pk1 ⁇ Pk2 ⁇ Pk3 ⁇ Pk4. That is, the lower the frequency range, the lower the reference pressure is set.
  • an operation pattern A is set as an operation pattern during steady operation when the high pressure Ph is less than the reference pressure, and an operation pattern A during overload operation when the high pressure Ph is equal to or higher than the reference pressure.
  • Driving pattern B is generally set as the driving pattern.
  • the reference pressure is not set for the fifth frequency range where the frequency F is F5 or higher, and the configuration is such that the operation pattern A is applied regardless of the high pressure Ph. . That is, the configuration is such that when the frequency F is equal to or higher than F5, the driving pattern is not switched. This is because, as explained using FIG. 2, the frequency F5 corresponds to the upper limit rotation speed of the motor 10 of the compressor 1, and when the frequency F is higher than F5, which of the operation pattern A and the operation pattern B is used. This is to prevent unnecessary switching since the voltage V remains the same regardless of the voltage.
  • control device 6 When the various functions of the control device 6 in FIG. 3 are executed by hardware, the control device 6 is configured with a processing circuit. In the control device 6, each function of the main control section 61, V/F pattern switching control section 62, and storage section 63 is realized by a processing circuit.
  • the processing circuit is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), etc. ), or a combination of these.
  • the control device 6 may realize each of the functions of the main control section 61, the V/F pattern switching control section 62, and the storage section 63 with a processing circuit, or may realize the functions of each section with a single processing circuit. Good too.
  • control device 6 when the various functions of the control device 6 in FIG. 3 are executed by software, the control device 6 is configured with a processor and a memory. In the control device 6, each function of the main control section 61, V/F pattern switching control section 62, and storage section 63 is realized by a processor and a memory.
  • the functions of the main control section 61, V/F pattern switching control section 62, and storage section 63 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Ru Software and firmware are written as programs and stored in memory. The processor implements the functions of each part by reading and executing programs stored in memory.
  • non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable and Programmable ROM), and EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM) can be used.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable and Programmable ROM), and EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM)
  • removable recording media such as magnetic disks, flexible disks, optical disks, CDs (Compact Discs), MDs (Mini Discs), and DVDs (Digital Versatile Discs) can also be used.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the control details of switching determination performed by the control device 6 of FIG. 3. Based on FIG. 4, a method of determining switching performed by the V/F pattern switching control unit 62 of the control device 6 while the compressor 1 is in operation will be described.
  • the compressor 1 is defined as operating at a frequency F [Hz] determined by the main control unit 61 of the control device 6.
  • the control device 6 determines which frequency range of a plurality of frequency ranges the frequency F of the compressor 1 corresponds to (steps S1 to S4). Specifically, first, the control device 6 determines whether the frequency F is less than the frequency F2 (step S1). During operation of the compressor 1, the frequency F is equal to or higher than the frequency F1, so it is determined in step S1 whether the frequency F falls within the first frequency range. As a result of the determination in step S1, if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is less than the frequency F2 (step S1: Yes), that is, if the frequency F falls within the first frequency range, the process proceeds to step S5. Transition.
  • step S1 if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is equal to or higher than the frequency F2 (step S1: NO), the control device 6 determines whether the frequency F of the compressor 1 is less than the frequency F3. (Step S2). As a result of the determination in step S2, if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is less than the frequency F3 (step S2: Yes), that is, if the frequency F corresponds to the second frequency range, the process proceeds to step S8. Transition.
  • step S2 If the result of the judgment in step S2 is that the frequency F of compressor 1 is equal to or greater than frequency F3 (step S2: NO), the control device 6 judges whether or not the frequency F of compressor 1 is less than frequency F4 (step S3). If the result of the judgment in step S3 is that the frequency F of compressor 1 is less than frequency F4 (step S3: Yes), that is, if frequency F falls within the third frequency range, the process proceeds to step S11.
  • step S3 if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is equal to or higher than the frequency F4 (step S3: NO), the control device 6 determines whether the frequency F of the compressor 1 is lower than the frequency F5. (Step S4). As a result of the determination in step S4, if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is less than the frequency F5 (step S4: Yes), that is, if the frequency F corresponds to the fourth frequency range, the process proceeds to step S14. Transition.
  • step S4 if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is equal to or higher than the frequency F5 (step S4: NO), that is, if the frequency F corresponds to the fifth frequency range, the process proceeds to step The process moves to S17.
  • the control device 6 sets reference pressures Pk1, Pk2, Pk3 preset for the corresponding frequency range. Alternatively, Pk4 and the detected high pressure Ph are compared, and operation pattern A or B of the inverter 5 is selected depending on the comparison result.
  • step S5 when it is determined that the frequency F of the compressor 1 is less than the frequency F2 (step S1: Yes), that is, when the frequency F falls within the first frequency range, the control device 6 It is determined whether or not the high pressure Ph is less than the reference pressure Pk1 in the first frequency range (step S5). As a result of the determination in step S5, if it is determined that the high pressure Ph is less than the reference pressure Pk1 of the first frequency range (step S5: YES), the control device 6 determines that steady operation can be continued, Select operation pattern A for steady operation. At this time, the control device 6 outputs the selection signal of the driving pattern A for steady operation to the inverter 5 as the driving pattern selection signal Sp (step S6).
  • step S5 if it is determined that the high pressure Ph is equal to or higher than the reference pressure Pk1 in the first frequency range (step S5: NO), the control device 6 determines that the overload state is present and that the steady operation is stopped. It is determined that it is not possible to continue, and operation pattern B for overload operation is selected. At this time, the control device 6 outputs the selection signal of the driving pattern B for overload operation to the inverter 5 as the driving pattern selection signal Sp (step S7).
  • step S2 if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is less than the frequency F3 (step S2: Yes), that is, if the frequency F corresponds to the second frequency range, the control device 6 It is determined whether the detected high pressure Ph is less than the reference pressure Pk2 of the second frequency range (step S8). As a result of the determination in step S8, if it is determined that the high pressure Ph is less than the reference pressure Pk2 of the second frequency range (step S8: YES), the control device 6 determines that steady operation can be continued, Select operation pattern A for steady operation. At this time, the control device 6 outputs a selection signal for operation pattern A for steady operation (step S9).
  • step S8 if it is determined that the high pressure Ph is equal to or higher than the reference pressure Pk2 in the second frequency range (step S8: NO), the control device 6 determines that the overload state is present and the steady operation is stopped. It is determined that it is not possible to continue, and operation pattern B for overload operation is selected. At this time, the control device 6 outputs a selection signal for operation pattern B for overload operation (step S10).
  • step S3 if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is less than the frequency F4 (step S3: Yes), that is, if the frequency F corresponds to the third frequency range, the control device 6 It is determined whether the high pressure Ph is less than the reference pressure Pk3 of the third frequency range (step S11). As a result of the determination in step S11, if it is determined that the high pressure Ph is less than the reference pressure Pk3 of the third frequency range (step S11: YES), the control device 6 determines that steady operation can be continued, Select operation pattern A for steady operation. At this time, the control device 6 outputs a selection signal for operation pattern A for steady operation (step S12).
  • step S11 if it is determined that the high pressure Ph is equal to or higher than the reference pressure Pk3 in the third frequency range (step S11: NO), the control device 6 determines that the overload state is present and the steady operation is stopped. It is determined that it is not possible to continue, and operation pattern B for overload operation is selected. At this time, the control device 6 outputs a selection signal for operation pattern B for overload operation (step S13).
  • step S4 if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is less than the frequency F5 (step S4: Yes), that is, if the frequency F corresponds to the fourth frequency range, the control device 6 It is determined whether the high pressure Ph is less than the reference pressure Pk4 of the fourth frequency range (step S14). As a result of the determination in step S14, if it is determined that the high pressure Ph is less than the reference pressure Pk4 of the fourth frequency range (step S14: YES), the control device 6 determines that steady operation can be continued, Select operation pattern A for steady operation. At this time, the control device 6 outputs a selection signal for operation pattern A for steady operation (step S15).
  • step S14 if it is determined that the high pressure Ph is equal to or higher than the reference pressure Pk4 in the fourth frequency range (step S14: NO), the control device 6 determines that the overload state is present and the steady operation is stopped. It is determined that it is not possible to continue, and operation pattern B for overload operation is selected. At this time, the control device 6 outputs a selection signal for operation pattern B for overload operation (step S16).
  • step S4 if it is determined that the frequency F of the compressor 1 is equal to or higher than the frequency F5 (step S4: NO), that is, if the frequency F corresponds to the fifth frequency range, the control device 6 selects operation pattern A for steady operation. At this time, the control device 6 outputs a selection signal for operation pattern A for steady operation (step S17).
  • the inverter 5 selects the driving pattern based on the specified driving pattern.
  • AC voltage is generated by driving a plurality of switching elements and applied to the motor 10 of the compressor 1. While the compressor 1 is in operation, the processes from step S1 to step S17 are repeated until the compressor 1 stops, and the reference pressure Pk1, Pk2, Pk3, or Pk4 according to the frequency F of the compressor 1 is used as the criterion for switching determination. As a result, the operation pattern of the inverter 5 is switched.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the driving range in each driving pattern when the frequency F is within the first frequency range (F1 ⁇ F ⁇ F2).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the driving range in each driving pattern when the frequency F is within the second frequency range (F2 ⁇ F ⁇ F3).
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the driving range in each driving pattern when the frequency F is within the third frequency range (F3 ⁇ F ⁇ F4).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the driving range in each driving pattern when the frequency F is within the fourth frequency range (F4 ⁇ F ⁇ F5).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the driving range in each driving pattern when the frequency F is within the fifth frequency range (F5 ⁇ F). The operating range of each frequency range will be explained based on FIGS. 5 to 9.
  • the vertical axis of the graph shows the high pressure Ph
  • the horizontal axis shows the low pressure.
  • the solid line indicates the operating range when the inverter 5 drives the compressor 1 using the operating pattern A for steady operation.
  • broken lines indicate operating regions when the inverter 5 drives the compressor 1 using the operating pattern B for overload operation.
  • the dashed-dotted line shows the reference pressure Pk1, Pk2, Pk3, or Pk4 corresponding to each frequency range.
  • a reference pressure Pk4 corresponding to the fourth frequency range (F4 ⁇ F ⁇ F5) is shown by a chain double-dashed line for comparison.
  • the shaded area in each of FIGS. 5 to 8 indicates an operation area that can be expanded by switching from operation pattern A for steady operation to operation pattern B for overload operation.
  • the reason why the operating range can be expanded by switching the V/F pattern of the inverter 5 from the operating pattern A for steady operation to the operating pattern B for overload operation is that the output from the inverter 5 to the motor 10 of the compressor 1 This is because increasing the voltage V improves motor efficiency in a high-load operating region and suppresses a rise in the winding temperature of the motor 10.
  • FIGS. 5 to 7 show the maximum value of the high pressure Ph (reference pressure Pk4) when the compressor 1 is driven using the operation pattern A for steady operation in the fourth frequency range, and the first The maximum value of high pressure Ph (reference pressure Pk1, Pk2 or Pk3) when driving compressor 1 using operation pattern A for steady operation in frequency range, second frequency range or third frequency range A differential pressure dP1, dP2 or dP3 is shown.
  • the magnitude relationship between the differential pressure dP1 [MPa] and the differential pressure dP3 [MPa] is dP3 ⁇ dP2 ⁇ dP1. That is, the operating range that can be operated using the operating pattern A for steady operation becomes narrower as the frequency F becomes smaller, the lower the maximum value of the high pressure Ph [MPa] becomes.
  • the operating pattern is switched based on a uniform reference pressure (for example, reference pressure Pk4) regardless of the frequency F as in the past, under low frequency operating conditions (for example, as shown in FIGS. 5 and 6), (operation in the first frequency range or the second frequency range), the operation range that can be operated using the operation pattern A for steady operation is narrow, and the high pressure Ph does not reach the uniform reference pressure (reference pressure Pk4).
  • reference pressure Pk4 uniform reference pressure
  • the lower the frequency range (for example, the first frequency range and the second frequency range) is, the lower the reference pressure (for example, the reference pressure Pk1 or Pk2) is set. Even in low frequency operation as shown in FIGS. 5 and 6, the operation pattern is switched. Therefore, the operating range can be expanded and the operating efficiency can be improved compared to the conventional method.
  • an overlap zone may be provided for each reference pressure Pk1, Pk2, Pk3, or Pk4.
  • each of the reference pressures Pk1, Pk2, Pk3, and Pk4 may be simply referred to as reference pressure Pk without distinguishing between them.
  • the high pressure Ph increases and reaches the reference pressure Pk, and once the operation pattern is switched to the operation pattern B for overload operation, the high pressure Ph increases to the reference pressure Pk.
  • the control may be such that operation pattern B for overload operation is continued within a specified time even if the load falls below the specified time.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of the timing of switching the driving pattern.
  • an overlap zone is provided where the pressure is less than or equal to the reference pressure Pk and greater than or equal to Pk- ⁇ .
  • the control device 6 outputs a selection signal for operation pattern B for overload operation, and changes the V/F pattern of the inverter 5 from operation pattern A for steady operation to overload.
  • the operation pattern is switched to operation pattern B for load operation.
  • control device 6 when the high pressure Ph decreases and becomes less than Pk- ⁇ , the control device 6 outputs a selection signal for the operation pattern A for steady operation, and the V/F pattern of the inverter 5 is changed to the operation pattern B for overload operation. The operation pattern A is then switched to operation pattern A for steady operation.
  • the refrigeration system 100 includes a refrigerant circuit 101 in which the refrigerant compressed by the compressor 1 having the motor 10 circulates, and a voltage V and a frequency F that are output to the motor 10 and the motor 10
  • a refrigeration system 100 that includes an inverter 5 that drives the inverter 5 at a variable rotation speed, and a control device 6 that controls the inverter 5.
  • Refrigeration equipment 100 stores operation patterns that define the relationship between voltage V output by inverter 5 and frequency F, at least for steady operation and overload operation, and stores operation patterns for each frequency range corresponding to a plurality of frequency ranges.
  • a memory unit (inverter memory unit 51 and memory unit 63) that stores a plurality of reference pressures predetermined in According to the result of comparing the pressure detected by the pressure detection means 21) with the reference pressure corresponding to the frequency range to which the frequency F belongs, the inverter 5 is overloaded from the operation pattern A for steady operation. It has a V/F pattern switching control section 62 that instructs to switch to driving pattern B for driving. Then, the inverter 5 outputs the voltage V according to the frequency F to the motor 10 using the operation pattern instructed by the V/F pattern switching control section 62.
  • a plurality of reference pressures predetermined for each frequency range are provided corresponding to a plurality of frequency ranges, and the pressure detected by the pressure detection means and the reference pressure corresponding to the frequency range to which the frequency F belongs are provided.
  • the operation pattern A for steady operation is switched to the operation pattern B for overload operation. Therefore, since the operation pattern A for steady operation is switched to the operation pattern B for overload operation on the basis of the frequency F, more efficient operation than before can be performed.
  • the pressure detection means detects the high pressure Ph within the refrigerant circuit 101, and the storage unit 63 stores lower reference pressures for lower frequency ranges. Then, when the high pressure Ph detected by the pressure detection means exceeds the reference pressure corresponding to the frequency range to which the frequency F belongs, the V/F pattern switching control unit 62 causes the inverter 5 to perform normal operation. This is an instruction to switch from pattern A to operation pattern B for overload operation.
  • the lower the frequency F is, the lower the reference pressure (for example, the reference pressure Pk1 or Pk2) is used as the criterion when switching from the operation pattern A for steady operation to the operation pattern B for overload operation. used. Therefore, even during low frequency operation where the operating range is narrower than during rated frequency operation, the V/F pattern switching control unit 62 performs overload operation before reaching the operating range limit in the steady operation operation pattern. You can switch to the desired driving pattern. Therefore, the operating range during low-frequency operation can be expanded while maintaining partial load performance by operating in the operating pattern for steady operation during partial load operation.
  • the reference pressure for example, the reference pressure Pk1 or Pk2
  • a voltage V proportional to the frequency F is output at the respective V/F ratio.
  • a constant voltage for example, upper limit value V1 is specified to be output.
  • the storage unit 63 stores a plurality of reference pressures (standard pressures Pk1, Pk2, Pk3 and Pk4).
  • the V/F pattern switching control unit 62 determines the switching of the operating pattern based on the pressure detected by the pressure detection means (for example, high pressure Ph), and determines the operating pattern to be applied to the inverter 5 according to the result of the switching determination. This is to give instructions.
  • the V/F pattern switching control unit 62 makes a switching determination when the frequency F is smaller than the threshold frequency (frequency F5), and is equal to or higher than the threshold frequency (frequency F5), no switching determination is made.
  • the refrigeration device 100 is not limited to the embodiments described above, and various modifications and applications are possible without departing from the gist.
  • the inverter 5 is defined as being configured separately from the compressor 1; however, the invention is not limited to this; for example, the inverter 5 may be configured integrally with the compressor 1. Good too.
  • the number of operation patterns of the inverter 5 is not limited to two, but three or more may be provided, and a criterion for switching determination may be provided for each frequency F.
  • the high pressure detection means 21 may be provided inside the compressor 1 instead of in the discharge side piping 101a of the compressor 1.
  • the inverter can be operated by the compressor 1 alone without considering the influence of the configuration on the refrigerant circuit 101 side. It is possible to determine whether to switch the driving pattern of No. 5.
  • the criterion for determining whether to switch the operating pattern of the inverter 5 may include not only the high pressure Ph but also the low pressure.
  • the pressure detection means includes a high pressure detection means 21 that detects the high pressure Ph in the refrigerant circuit 101 and a low pressure detection means 22 that detects the low pressure.
  • the storage unit 63 stores a plurality of first reference pressures (reference pressures Pk1, Pk2, Pk3, and Pk4) predetermined for each frequency range for the high pressure Ph, and a plurality of first reference pressures (reference pressures Pk1, Pk2, Pk3, and Pk4) predetermined for each frequency range for the low pressure.
  • the second reference pressure is stored.
  • the V/F pattern switching control unit 62 compares the high pressure Ph with the first reference pressure corresponding to the frequency range to which the frequency F belongs, and the low pressure and the frequency range to which the frequency F belongs.
  • the configuration is such that the inverter 5 is instructed to switch from the operation pattern A for steady operation to the operation pattern B for overload operation according to the result of comparing the pressure with the corresponding second reference pressure.
  • the high-pressure pressure detection means 21 is disposed at a position in the refrigerant circuit 101 where the pressure of the refrigerant gas discharged from the compressor 1 can be detected, but the position where the high-pressure pressure detection means 21 is disposed is not limited to this example.
  • the high-pressure pressure detection means 21 may be disposed in the high-pressure section 16, for example, so that the pressure of the refrigerant gas before it is discharged from the compressor 1 can be detected.
  • the low-pressure pressure detection means 22 is disposed at a position in the refrigerant circuit 101 where the pressure of the refrigerant gas before it is sucked into the compressor 1 can be detected, but the position where the low-pressure pressure detection means 22 is disposed is not limited to this example.
  • the low-pressure pressure detection means 22 may be disposed in the low-pressure section 15, for example, so that the pressure of the refrigerant gas after it is sucked into the compressor 1 can be detected. In this way, the high-pressure pressure detection means 21 and the low-pressure pressure detection means 22 detect the pressure inside the compressor 1, which makes it less susceptible to pressure loss due to the piping of the refrigerant circuit 101, and therefore the detection of the pressure that is the judgment criterion and the control based on the judgment criterion can be performed more accurately.
  • the compressor 1 is defined as a single screw compressor equipped with a pair of gate rotors, but this is not limited to this example.
  • a twin screw compressor may be applied, which includes two screw rotors and forms a compression chamber by meshing the grooves of the respective screw rotors.
  • a reciprocating compressor, a scroll compressor, a turbo compressor, or a rotary compressor may be applied as the compressor 1, for example, a reciprocating compressor, a scroll compressor, a turbo compressor, or a rotary compressor may be applied.
  • 1 Compressor 1a Casing, 1b Partition wall, 2 Condenser, 3 Pressure reducing device, 4 Evaporator, 5 Inverter, 6 Control device, 10 Motor, 10a Stator, 10b Motor rotor, 11 Screw shaft, 11a Main bearing, 11b Sub bearing, 12 screw rotor, 13 gate rotor, 13a teeth, 14 compression chamber, 15 low pressure section, 16 high pressure section, 17 strainer, 18 check valve, 21 high pressure detection means, 22 low pressure detection means, 23 winding temperature detection means, 51 Inverter storage section, 61 Main control section, 62 V/F pattern switching control section, 63 Storage section, 100 Refrigeration device, 101 Refrigerant circuit, 101a Discharge side piping, 101b Suction side piping, A Operation pattern for steady operation, B Operation pattern for overload operation, dP1, dP2, dP3 differential pressure, F, F1, F2, F3, F4, F5 frequency, Ph high pressure, Pk, Pk1, Pk2, Pk3, Pk4 reference pressure, S

Landscapes

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Abstract

冷凍装置は、モータを有する圧縮機で圧縮された冷媒が循環する冷媒回路と、モータに電圧及び周波数を出力してモータを回転数可変に駆動するインバータと、インバータを制御する制御装置と、を備えた冷凍装置である。冷凍装置は、インバータが出力する電圧と周波数との関係を規定した運転パターンを、少なくとも定常運転用と過負荷運転用とについて記憶し、複数の周波数範囲に対応して周波数範囲毎に予め決められた複数の基準圧力を記憶する記憶部と、冷媒回路内の圧力を検出する圧力検出手段と、圧力検出手段で検出された圧力と、周波数が属する周波数範囲に対応する基準圧力とを比較した結果に応じて、インバータに、定常運転用の運転パターンから過負荷運転用の運転パターンへの切替えを行うように指示するＶ／Ｆパターン切替制御部と、を有する。インバータは、Ｖ／Ｆパターン切替制御部からの指示された運転パターンを用いて周波数に応じた電圧をモータに出力する。

Description

冷凍装置
　本開示は、圧縮機を備えた冷凍装置に関するものである。
　近年、圧縮機を備えた冷凍装置に対し、環境への影響を配慮して、定格性能だけでなく部分負荷運転時の性能の改善が求められている。部分負荷運転は、運転範囲内で比較的低圧縮比での運転であり、部分負荷運転中には、圧縮機が、下限回転数又は下限回転数に近い回転数（以下、低周波数運転条件）で駆動されることがある。部分負荷運転時の性能も考慮した性能評価を行うために、例えば、期間成績係数（ＩＰＬＶ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｐａｒｔ　Ｌｏａｄ　Ｖａｌｕｅ）又は期間エネルギー利用効率（ＳＥＥＲ：Ｓｅａｓｏｎａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　Ｒａｔｉｏ）といった指標が使用される。部分負荷運転における冷凍装置の性能改善を目的として、圧縮機のインバータ駆動化が加速している。また、近年では、データセンタ又はサーバルーム等の冷却を目的としたＩＴクーリング用途の冷凍装置の需要が高まっていることから、冷凍装置の運転範囲の拡大が求められている。
　圧縮機がインバータ駆動される冷凍装置において、インバータからの電圧と周波数との間に一定の比例関係（Ｖ／Ｆ比）を予め与え、周波数が変更されるとそれに伴ってインバータからからの電圧を変化させることで、圧縮機モータの停動トルクを概ね一定とする制御を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の冷凍装置は、Ｖ／Ｆ比として、定格条件で最良の運転効率が得られるように予め設定された定常運転用のパターンを有する。圧縮機の運転範囲の上限は、一般に、運転中における圧縮機モータの巻線温度の上限、あるいは冷媒ガスの吐出温度若しくは高圧圧力の上限等によって決まり、制限される。また、特許文献１の冷凍装置は、定常運転用のパターンとは別に過負荷運転用のパターンを有しており、過負荷運転用のパターンのＶ／Ｆ比は、定常運転用のパターンと同一周波数の出力状態で定常運転用のパターンが出力する電圧よりも大きい電圧が出力されるように設定されている。特許文献１の冷凍装置は、圧縮機の運転範囲の上限付近となる過負荷運転時には、過負荷運転用のパターンを用いて電圧を決めることで圧縮機モータの巻線温度の上昇を抑え、過負荷運転時の運転範囲を拡大する構成となっている。特許文献１の冷凍装置では、インバータの２つのパターン間の切替えは、周波数の大小によらず一義的に設定した基準圧力と、検出した高圧圧力とを比較した結果に基づいて、実施される。
特開平３－９８４９３号公報
　一般に、定格条件で最良の運転効率が得られるように設計された圧縮機モータでは、モータ特性の影響により、低負荷条件に応じた低周波数運転時には定格周波数運転時と比較して運転範囲が狭くなる傾向にある。そのため、特許文献１の冷凍装置のように、パターン間の切替えが、出力周波数の大小によらず一義的に設定した基準圧力に基づき実施される構成では、低周波数運転時において、検出圧力（Ｐｊ）が基準圧力（Ｐｋ）に達する前にモータ巻線温度が上限に達する場合がある。したがって、特許文献１の冷凍装置において、低周波数運転条件ではインバータのＶ／Ｆ比であるパターン間の切替えが実施されず、運転範囲が拡大できない場合がある。また、仮に、この一義的な基準圧力が、低周波数運転時にパターン間の切替えが実施されるように設定されると、負荷に対して余裕があるときでも過負荷運転用のパターンに切替えられ、部分負荷性能が低下してしまうなど、効率的な運転が行えない場合がある。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、周波数に応じた基準で運転パターンの切替えを行うことで効率的な運転を行うことができる冷凍装置を提供することを目的とする。
　本開示の冷凍装置は、モータを有する圧縮機で圧縮された冷媒が循環する冷媒回路と、前記モータに電圧及び周波数を出力して前記モータを回転数可変に駆動するインバータと、前記インバータを制御する制御装置と、を備えた冷凍装置であって、前記インバータが出力する前記電圧と前記周波数との関係を規定した運転パターンを、少なくとも定常運転用と過負荷運転用とについて記憶し、複数の周波数範囲に対応して前記周波数範囲毎に予め決められた複数の基準圧力を記憶する記憶部と、前記冷媒回路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段で検出された前記圧力と、前記周波数が属する前記周波数範囲に対応する前記基準圧力とを比較した結果に応じて、前記インバータに、前記定常運転用の運転パターンから前記過負荷運転用の運転パターンへの切替えを行うように指示するＶ／Ｆパターン切替制御部と、を有し、前記インバータは、Ｖ／Ｆパターン切替制御部からの指示された前記運転パターンを用いて前記周波数に応じた前記電圧を前記モータに出力する。
　本開示によれば、複数の周波数範囲に対応して周波数範囲毎に予め決められた複数の基準圧力が設けられ、圧力検出手段で検出された圧力と、周波数が属する周波数範囲に対応する基準圧力とを比較した結果に応じて、定常運転用の運転パターンから過負荷運転用の運転パターンへの切替えが行われる。したがって、周波数に応じた基準で、定常運転用の運転パターンから過負荷運転用の運転パターンへの切替えが行われるので、従来よりも効率的な運転を行うことができる。
実施の形態に係る冷凍装置の構成の一例を示す回路図である。 図１のインバータの運転パターンを説明する説明図である。 図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 図３の制御装置６が行う切替え判定の制御内容を示すフローチャートである。 周波数が第１の周波数範囲（Ｆ１≦Ｆ＜Ｆ２）内にあるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。 周波数が第２の周波数範囲（Ｆ２≦Ｆ＜Ｆ３）内にあるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。 周波数が第３の周波数範囲（Ｆ３≦Ｆ＜Ｆ４）内にあるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。 周波数が第４の周波数範囲（Ｆ４≦Ｆ＜Ｆ５）内であるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。 周波数が第５の周波数範囲（Ｆ５≦Ｆ）内であるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。 運転パターンを切替えるタイミングの一例を説明する説明図である。
実施の形態．
　以下、本実施の形態に係る冷凍装置１００について説明する。以下の図面において、同一の参照符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。そして、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で定まっているものではなく、システムおよび装置等における状態あるいは動作等において相対的に定まるものとする。さらに、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
［冷凍装置１００の構成］
　図１は、実施の形態に係る冷凍装置１００の構成の一例を示す回路図である。図１に示されるように、冷凍装置１００は、圧縮機１、凝縮器２、減圧装置３、蒸発器４、インバータ５および制御装置６を含んで構成されている。圧縮機１、凝縮器２、減圧装置３および蒸発器４が冷媒配管によって順次接続されることにより、冷媒が循環する冷媒回路１０１が形成されている。冷凍装置１００は、例えば空気調和装置である。
　冷媒回路１０１内を循環する冷媒としては、例えば、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）およびＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）等のフルオロカーボン冷媒、ＨＣ（炭化水素）等の炭化水素冷媒、あるいは、ＣＯ２（二酸化炭素）およびアンモニア等の自然冷媒など、作動圧力の大きさに関わらず適用することができる。なお、冷凍装置１００の冷媒は、上記の列挙した冷媒に限定されない。
　また、冷凍装置１００は、冷媒回路１０１内の高圧圧力Ｐｈ［ＭＰａ］を検出する高圧圧力検出手段２１を備えている。高圧圧力検出手段２１は、例えば圧力センサで構成され、冷媒回路１０１において圧縮機１から吐出される冷媒ガスの圧力が検出できる位置に配置されていればよい。高圧圧力検出手段２１は、冷媒回路１０１において、例えば、圧縮機１と凝縮器２とを接続する吐出側配管１０１ａに設けられる。
　また、冷凍装置１００は、冷媒回路１０１内の低圧圧力を検出する低圧圧力検出手段２２を備えている。低圧圧力検出手段２２は、例えば圧力センサで構成され、冷媒回路１０１において圧縮機１に吸入される冷媒ガスの圧力が検出できる位置に配置されていればよい。低圧圧力検出手段２２は、冷媒回路１０１において、例えば、蒸発器４と圧縮機１とを接続する吸入側配管１０１ｂに設けられる。
　また、冷凍装置１００は、圧縮機１における後述するモータ１０の巻線温度を検出する巻線温度検出手段２３を備えている。巻線温度検出手段２３は、例えば温度センサで構成され、圧縮機１内においてモータ１０のステータ１０ａに設けられる。
（圧縮機１）
　圧縮機１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。圧縮機１は、例えば、周波数Ｆを変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等からなる。圧縮機１の周波数Ｆは、制御装置６によって制御される。図示しない電力供給源からインバータ５を介してモータ１０へ電力供給されることにより、圧縮機１が駆動される。
　以下では、圧縮機１は、図１に示されるように、１つのスクリューロータ１２に２つのゲートロータ１３が係合されたシングルスクリュー圧縮機であるものと定義する。
　圧縮機１は、筒状のケーシング１ａと、ケーシング１ａ内に収容されたモータ１０、スクリュー軸１１、スクリューロータ１２および一対のゲートロータ１３等を備えている。モータ１０は、インバータ５によって回転数が制御されるインバータ式の電動機であり、スクリューロータ１２を回転駆動する。モータ１０は、ケーシング１ａに内接して固定されたステータ１０ａと、ステータ１０ａの内側に配置されたモータロータ１０ｂとで構成されている。モータ１０は、インバータ５から印加される交流電圧により駆動される。モータ１０の回転数は、インバータ５からモータ１０に出力される電圧Ｖ及び周波数Ｆによって決まる。
　スクリューロータ１２とモータロータ１０ｂとは、互いに同一軸線上に配置され、それぞれスクリュー軸１１に固定されている。スクリュー軸１１は、モータロータ１０ｂに固定され、モータ１０によって回転駆動される。スクリュー軸１１の両側は、主軸受１１ａおよび副軸受１１ｂによって回転自在に支持されている。
　スクリューロータ１２は、一端が冷媒の吸入側となり、他端が冷媒の吐出側となっている。スクリューロータ１２は、円柱状に形成され、スクリューロータ１２の外周面には複数の螺旋状のスクリュー溝（不図示）が形成されている。スクリューロータ１２は、スクリュー軸１１を介してモータロータ１０ｂに連結されており、モータ１０によってスクリュー軸１１が回転することに伴い、回転駆動される。
　一対のゲートロータ１３は、スクリューロータ１２の側面に、スクリュー軸１１に対して軸対称となるように配置されている。ゲートロータ１３は、円板状に形成され、ゲートロータ１３の外周面には、周方向に沿って放射状に延びる複数の歯１３ａが設けられている。ゲートロータ１３は、歯１３ａがスクリューロータ１２のスクリュー溝（不図示）と噛み合うように配置されている。そして、ゲートロータ１３の歯１３ａと、スクリュー溝（不図示）と、ケーシング１ａの内周面とにより囲まれて、圧縮室１４が形成されている。なお、以下の説明では、スクリューロータ１２、ゲートロータ１３およびこれらによって形成される圧縮室１４を含む構成を総称して圧縮機構と称することがある。
　ケーシング１ａ内部は、低圧冷媒が存在する冷媒吸入側の低圧部１５と、圧縮室１４を含む、高圧冷媒が存在する冷媒吐出側の高圧部１６とに、隔壁１ｂによって区画されている。低圧部１５には、冷媒吸入側の流路（例えば、冷媒回路１０１の吸入側配管１０１ｂ内の流路）に開口する図示しない吸入口が形成されている。吸入口には、圧縮機１内へのダスト等の異物の流入を防ぐためのストレーナ１７が配置されている。
　高圧部１６には、冷媒吐出側の流路（例えば、冷媒回路１０１の吐出側配管１０１ａ内の流路）に開口する図示しない吐出口が形成されている。吐出口には、吐出した冷媒の逆流を防止するための逆止弁１８が設けられている。なお、逆止弁１８は、圧縮機１に外付けで設けられてもよい。また、圧縮機１に逆止弁１８は設けられていなくてもよい。
　なお、図示していないが、圧縮機１の高圧部１６には、圧縮室１４から吐出された高圧の冷媒ガスと冷凍機油とを分離するための油分離器が設けられてもよい。この場合において、圧縮機１には、油溜め部から圧縮室１４へ冷凍機油を供給するための油流路が設けられ、分離された冷凍機油は、圧力差によって、この油流路を通って圧縮室１４へ供給される。一方、油分離器で分離された冷媒ガスは、圧縮機１の逆止弁１８を通過した後、冷媒回路１０１における圧縮機１の外部（例えば、凝縮器２）に吐出される。
（凝縮器２）
　凝縮器２は、図示しない送風機によって供給される室外空気と冷媒との間で熱交換を行う。凝縮器２は、冷媒の熱を室外空気に放熱し、圧縮機１から吐出された冷媒ガスを凝縮させる。
（減圧装置３）
　減圧装置３は、凝縮器２から流出した冷媒液を減圧して膨張させる。減圧装置３は、例えば、電子式膨張弁等の開度が制御により変更できる弁で構成される。この場合、減圧装置３の開度は、制御装置６によって制御される。なお、減圧装置３は、開度が制御できるものに限られず、例えば、キャピラリチューブ等であってもよい。
（蒸発器４）
　蒸発器４は、図示しない送風機によって供給される室内空気と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発器４は、室内空気から冷媒に吸熱させ、減圧装置３から流出した冷媒を蒸発させる。
（インバータ５）
　インバータ５は、例えば、図示しない複数のスイッチング素子で構成され、制御装置６によって制御されることにより、直流電圧をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）電圧である交流電圧に変換する。インバータ５には、圧縮機１のモータ１０が接続され、インバータ５は、変換した交流電圧を圧縮機１に印加する。具体的には、インバータ５は、制御装置６から入力される周波数指令信号Ｓｆ及び運転パターン選定信号Ｓｐに基づいて複数のスイッチング素子が駆動されることで、これらの信号に応じた電圧Ｖ及び周波数Ｆを生じさせて、モータ１０に供給する。
　インバータ５は、周波数Ｆを変化させてもモータ１０の出力トルクが一定となるように、周波数Ｆに応じて電圧Ｖを調整する。具体的には、インバータ５は、電圧Ｖが周波数Ｆに比例するように電圧Ｖを調整する。インバータ５は、周波数Ｆと電圧Ｖとの比例関係（Ｖ／Ｆ比）を規定した運転パターンが記憶されたインバータ記憶部５１（後述する図３参照）を有している。制御装置６から周波数指令信号Ｓｆが入力されると、インバータ５は、運転パターン（Ｖ／Ｆパターン）を参照して指示された周波数Ｆに対応する電圧Ｖを生じさせる。
　図２は、図１のインバータ５の運転パターンＡ及びＢを説明する説明図である。図２において、グラフの横軸はインバータ５からの周波数Ｆを示し、縦軸はインバータ５からの電圧Ｖを示す。図２に示されるように、インバータ５は、定常運転用の運転パターンＡと、過負荷運転用の運転パターンＢとを有している。定常運転用の運転パターンＡは、冷凍装置１００が定格条件又は部分負荷条件で運転されるときに圧縮機１が最良の運転効率となるようなＶ／Ｆ比で設定されている。一方、過負荷運転用の運転パターンＢは、冷凍装置１００が定格条件を超えた過負荷状態で運転されるときに圧縮機１が最良の運転効率となる又は定常運転用の運転パターンＡよりも運転効率が改善されるＶ／Ｆ比で設定されている。
　具体的には、過負荷運転用の運転パターンＢでは、定常運転用の運転パターンＡと同一周波数の出力状態で、運転パターンＡで出力される電圧よりも大きい電圧が出力されるようなＶ／Ｆ比が規定されている。具体的には、Ｆ５＞Ｆ４であるものと定義して、過負荷運転用の運転パターンＢのＶ／Ｆ比であるＶ１／Ｆ４は、定常運転用の運転パターンＡのＶ／Ｆ比であるＶ１／Ｆ５よりも大きくなっている。例えば、定常運転用の運転パターンＡが適用されている場合において周波数ＦがＦ４であるとき、インバータ５の電圧ＶはＶａであり、過負荷運転用の運転パターンＢが適用されている場合において周波数ＦがＦ４であるときには、インバータ５の電圧Ｖは、Ｖａよりも大きいＶ１となる。
　定常の負荷状態のときには過負荷状態のときと比べて、モータトルクが低く、Ｖ／Ｆ比が小さい定常運転用の運転パターンＡを用いて運転する方が、モータ効率が高くなる。一方、過負荷状態のときには定常の負荷状態のときと比べて、モータトルクが高くなるので、電圧Ｖがより高く設定される過負荷運転用の運転パターンＢを用いて運転する方が、モータ効率が高くなる。
　なお、モータ１０に印加できる電圧には上限値Ｖ１が設けられており、電圧Ｖは上限値Ｖ１に達すると、周波数Ｆによらず一定値となる。すなわち、定常運転用の運転パターンＡ及び過負荷運転用の運転パターンＢは、モータ１０の回転数の上限に対応する閾値周波数よりも小さい周波数Ｆに対しては、それぞれのＶ／Ｆ比で周波数Ｆと比例した電圧Ｖを出力するように規定し、閾値周波数以上の周波数Ｆに対しては、一定の電圧を出力するように規定したものである。図２の例では、定常運転用の運転パターンＡが適用されている場合において、運転パターンＡの閾値周波数（周波数Ｆ５）よりも周波数Ｆが小さいときには、電圧Ｖは周波数Ｆと比例するが、周波数Ｆが周波数Ｆ５以上になると、電圧Ｖは上限値Ｖ１で一定となる。また、過負荷運転用の運転パターンＢが適用されている場合において、運転パターンＢの閾値周波数（周波数Ｆ４）よりも周波数Ｆが小さいときには、電圧Ｖは周波数Ｆと比例するが、周波数Ｆが周波数Ｆ４以上になると、電圧Ｖは上限値Ｖ１で一定となる。
（制御装置６）
　図３は、図１の制御装置６の構成の一例を示す機能ブロック図である。図３に示されるように、制御装置６は、圧縮機１、減圧装置３およびインバータ５といったアクチュエータの動作を制御することにより、冷凍装置１００全体を制御する。制御装置６には、高圧圧力検出手段２１、低圧圧力検出手段２２、および巻線温度検出手段２３がそれぞれ接続されている。また、図示していないが、制御装置６には、蒸発器４（図１参照）が設けられる室内の温度を検出する室内温度検出手段、および、室内の設定温度を設定するためのリモコン等が接続されている。
　図３に示されるように、制御装置６は、主制御部６１と、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２と、記憶部６３とを有する。制御装置６は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能を実現するものである。もしくは制御装置６は、各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成される。
　主制御部６１は、逐次、圧縮機１の周波数Ｆを、負荷に応じた周波数Ｆとなるように制御する。主制御部６１は、負荷に基づいて周波数Ｆを決定し、周波数Ｆを指定する周波数指令信号Ｓｆをインバータ５へ出力する。また、主制御部６１は、圧縮機１の保護のために、高圧圧力検出手段２１により検出された高圧圧力Ｐｈまたは巻線温度検出手段２３により検出された巻線温度に基づいて、自動的に運転を停止させる保護制御を行う。例えば、高圧圧力Ｐｈが、予め設定された閾値Ｔｐを超えた場合に、主制御部６１は、圧縮機１の運転を停止するように制御する。また、例えば、巻線温度が、予め設定された閾値Ｔｔを超えた場合に、主制御部６１は、圧縮機１の運転を停止するように制御する。
　Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、周波数Ｆ及び高圧圧力Ｐｈに基づいて運転パターンの選定すなわち切替え判定を行い、切替え判定で選定した運転パターンをインバータ５が使うように指示する運転パターン選定信号Ｓｐを、インバータ５へ出力する。具体的には、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、まず、周波数Ｆ（すなわち運転周波数）が、予め設定された複数の周波数範囲のどの周波数範囲に属するかを判定し、属する周波数範囲に対して予め設定された基準圧力を、切替え判定の判定基準として用いる。そして、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、高圧圧力検出手段２１により検出された高圧圧力Ｐｈと、判定基準である基準圧力とを比較することで、切替え判定を行う。Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、高圧圧力検出手段２１により検出された高圧圧力Ｐｈが基準圧力以上である場合には、過負荷状態であると判断して、過負荷運転用の運転パターンＢの選定信号をインバータ５へ出力する。また、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、高圧圧力検出手段２１により検出された高圧圧力Ｐｈが基準圧力未満である場合には、定常運転であると判断して定、常運転用の運転パターンＡの選定信号をインバータ５へ出力する。
　なお、定常運転用の運転パターンＡが適用されている場合において、周波数Ｆが、定常運転用の運転パターンＡにおけるモータ１０の回転数の上限に対応する閾値周波数（図２では、周波数Ｆ５）以上となる場合には、どちらの運転パターンを用いても電圧Ｖは上限値Ｖ１で同じであり一定となるので、切替え判定を行う必要がない。したがって、周波数Ｆが、定常運転用の運転パターンＡにおける閾値周波数（周波数Ｆ５）以上となる場合には、切替え判定を省略することができ、制御の無駄を省くことができる。
　記憶部６３には、制御装置６の各部で用いられる各種の情報が予め記憶されている。具体的には、記憶部６３には、主制御部６１で用いられる、負荷と周波数Ｆとの関係、高圧圧力Ｐｈの閾値Ｔｐ、および巻線温度の閾値Ｔｔ等が記憶されている。また、記憶部６３には、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２で用いられる、複数の周波数範囲、および各周波数範囲に対して予め設定された基準圧力等が記憶されている。上述したように、各周波数範囲に対して予め設定された基準圧力は、インバータ５の運転パターン（Ｖ／Ｆパターン）の切替え判定に用いられる。基準圧力は、例えば、期間成績係数（ＩＰＬＶ）又は期間エネルギー利用効率（ＳＥＥＲ）が評価される運転条件高圧よりも高い圧力に設定する。
　なお、図２及び図３の例では、運転パターンＡ及びＢはインバータ記憶部５１に記憶されてものと定義しているが、運転パターンＡ及びＢは、制御装置６の記憶部６３に記憶されるものとしてもよい。この場合、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２が選定した運転パターンを用いて、主制御部６１が、複数のスイッチング素子の制御信号を生成し、制御信号をインバータ５へ出力するように構成すればよい。
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　表１には、記憶部６３に記憶される複数の周波数範囲及び複数の基準圧力と、各周波数範囲における各運転パターンでのＶ／Ｆ比と、の関係が示される。表１に示す関係は、一例である。ここで、周波数Ｆ１［Ｈｚ］からＦ５［Ｈｚ］の大小関係は、Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３＜Ｆ４＜Ｆ５であるものとする。周波数Ｆ［Ｈｚ］の周波数範囲は、周波数が低い順に、第１の周波数範囲（Ｆ１≦Ｆ＜Ｆ２）、第２の周波数範囲（Ｆ２≦Ｆ＜Ｆ３）、第３の周波数範囲（Ｆ３≦Ｆ＜Ｆ４）、第４の周波数範囲（Ｆ４≦Ｆ＜Ｆ５）、および第５の周波数範囲（Ｆ５≦Ｆ）である。周波数Ｆ１は、圧縮機１のモータ１０の下限回転数に対応する周波数である。第１の周波数範囲に対しては、基準圧力Ｐｋ１［ＭＰａ］が設定され、第２の周波数範囲に対しては、基準圧力Ｐｋ２［ＭＰａ］が設定され、第３の周波数範囲に対しては、基準圧力Ｐｋ３［ＭＰａ］が設定され、第４の周波数範囲に対しては、基準圧力Ｐｋ４［ＭＰａ］が設定されている。基準圧力Ｐｋ１からＰｋ４［ＭＰａ］の大小関係は、Ｐｋ１＜Ｐｋ２＜Ｐｋ３＜Ｐｋ４であるものとする。すなわち、周波数が小さい周波周範囲ほど、より低い基準圧力が設定されている。
　制御装置６の記憶部６３には、高圧圧力Ｐｈが基準圧力未満となる定常運転時の運転パターンとしては運転パターンＡが設定されており、高圧圧力Ｐｈが基準圧力以上となる過負荷運転時の運転パターンとしては概ね運転パターンＢが設定されている。なお、表１の例では、周波数ＦがＦ５以上となる第５の周波数範囲に対しては、基準圧力が設定されず、高圧圧力Ｐｈによらず運転パターンＡが適用される構成となっている。すなわち、周波数ＦがＦ５以上であるときには運転パターンの切替えが行われない構成とされている。これは、図２を用いて説明したように、周波数Ｆ５は圧縮機１のモータ１０の上限の回転数に対応し、周波数ＦがＦ５以上であるときには運転パターンＡ及び運転パターンＢのどちらを用いても電圧Ｖは同じとなるので、不要な切替えが行われないようにするためである。
　図３の制御装置６の各種機能がハードウェアで実行される場合、制御装置６は、処理回路で構成される。制御装置６において、主制御部６１、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２および記憶部６３の各機能は、処理回路により実現される。
　各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置６は、主制御部６１、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２および記憶部６３の各部の機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各部の機能を１つの処理回路で実現してもよい。
　なお、図３の制御装置６の各種機能がソフトウェアで実行される場合、制御装置６は、プロセッサおよびメモリで構成される。制御装置６において、主制御部６１、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２および記憶部６３の各機能は、プロセッサおよびメモリにより実現される。
　各機能がソフトウェアで実行される場合、制御装置６において、主制御部６１、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２および記憶部６３の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。
　メモリとして、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）等の不揮発性または揮発性の半導体メモリ等が用いられる。また、メモリとして、例えば、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。
　図４は、図３の制御装置６が行う切替え判定の制御内容を示すフローチャートである。図４に基づき、圧縮機１の運転中に制御装置６のＶ／Ｆパターン切替制御部６２が行う切替え判定の方法について説明する。ここで、圧縮機１は、制御装置６の主制御部６１が決定した周波数Ｆ［Ｈｚ］で運転するものと定義する。
　まず、制御装置６は、圧縮機１の周波数Ｆが複数の周波数範囲のどの周波数範囲に該当するかを判定する（ステップＳ１からＳ４）。具体的には、まず、制御装置６は、周波数Ｆが周波数Ｆ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ１）。圧縮機１の運転中、周波数Ｆは周波数Ｆ１以上であるので、ステップＳ１により、周波数Ｆが第１の周波数範囲に該当するか否かが判定されることになる。ステップＳ１の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ２未満であると判定された場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、すなわち周波数Ｆが第１の周波数範囲に該当する場合、処理がステップＳ５に移行する。
　ステップＳ１の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ２以上であると判定された場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御装置６は、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ３未満であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ３未満であると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、すなわち周波数Ｆが第２の周波数範囲に該当する場合、処理がステップＳ８に移行する。
　ステップＳ２の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ３以上であると判定された場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御装置６は、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ４未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ４未満であると判定された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、すなわち周波数Ｆが第３の周波数範囲に該当する場合、処理がステップＳ１１に移行する。
　ステップＳ３の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ４以上であると判定された場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御装置６は、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ５未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ５未満であると判定された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、すなわち周波数Ｆが第４の周波数範囲に該当する場合、処理がステップＳ１４に移行する。一方、ステップＳ４の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ５以上であると判定された場合（ステップＳ４：ＮＯ）、すなわち周波数Ｆが第５の周波数範囲に該当する場合、処理がステップＳ１７に移行する。
　次に、制御装置６は、圧縮機１の周波数Ｆが複数の周波数範囲のどの周波数範囲に該当するかを判定した後、該当する周波数範囲に対して予め設定された基準圧力Ｐｋ１、Ｐｋ２、Ｐｋ３又はＰｋ４と、検出された高圧圧力Ｐｈとを比較し、比較結果に応じてインバータ５の運転パターンＡ又はＢを選定する。
　具体的には、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ２未満であると判定された場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）すなわち周波数Ｆが第１の周波数範囲に該当する場合に、制御装置６は、検出された高圧圧力Ｐｈが第１の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５の判定の結果、高圧圧力Ｐｈが第１の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ１未満であると判定された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御装置６は、定常運転を続行できると判断して、定常運転用の運転パターンＡを選定する。このとき、制御装置６は、運転パターン選定信号Ｓｐとして、定常運転用の運転パターンＡの選定信号をインバータ５へ出力する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５の判定の結果、高圧圧力Ｐｈが第１の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ１以上であると判定された場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御装置６は、過負荷状態であり定常運転を続行できないと判断して、過負荷運転用の運転パターンＢを選定する。このとき、制御装置６は、運転パターン選定信号Ｓｐとして、過負荷運転用の運転パターンＢの選定信号をインバータ５へ出力する（ステップＳ７）。
　また、ステップＳ２の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ３未満であると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）すなわち周波数Ｆが第２の周波数範囲に該当する場合に、制御装置６は、検出された高圧圧力Ｐｈが第２の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８の判定の結果、高圧圧力Ｐｈが第２の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ２未満であると判定された場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御装置６は、定常運転を続行できると判断して、定常運転用の運転パターンＡを選定する。このとき、制御装置６は、定常運転用の運転パターンＡの選定信号を出力する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ８の判定の結果、高圧圧力Ｐｈが第２の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ２以上であると判定された場合（ステップＳ８：ＮＯ）、制御装置６は、過負荷状態であり定常運転を続行できないと判断して、過負荷運転用の運転パターンＢを選定する。このとき、制御装置６は、過負荷運転用の運転パターンＢの選定信号を出力する（ステップＳ１０）。
　また、ステップＳ３の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ４未満であると判定された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）すなわち周波数Ｆが第３の周波数範囲に該当する場合に、制御装置６は、高圧圧力Ｐｈが第３の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ３未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の判定の結果、高圧圧力Ｐｈが第３の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ３未満であると判定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御装置６は、定常運転を続行できると判断して、定常運転用の運転パターンＡを選定する。このとき、制御装置６は、定常運転用の運転パターンＡの選定信号を出力する（ステップＳ１２）。一方、ステップＳ１１の判定の結果、高圧圧力Ｐｈが第３の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ３以上であると判定された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、制御装置６は、過負荷状態であり定常運転を続行できないと判断して、過負荷運転用の運転パターンＢを選定する。このとき、制御装置６は、過負荷運転用の運転パターンＢの選定信号を出力する（ステップＳ１３）。
　また、ステップＳ４の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ５未満であると判定された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）すなわち周波数Ｆが第４の周波数範囲に該当する場合に、制御装置６は、高圧圧力Ｐｈが第４の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ４未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の判定の結果、高圧圧力Ｐｈが第４の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ４未満であると判定された場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、制御装置６は、定常運転を続行できると判断して、定常運転用の運転パターンＡを選定する。このとき、制御装置６は、定常運転用の運転パターンＡの選定信号を出力する（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１４の判定の結果、高圧圧力Ｐｈが第４の周波数範囲の基準圧力Ｐｋ４以上であると判定された場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御装置６は、過負荷状態であり定常運転を続行できないと判断して、過負荷運転用の運転パターンＢを選定する。このとき、制御装置６は、過負荷運転用の運転パターンＢの選定信号を出力する（ステップＳ１６）。
　また、ステップＳ４の判定の結果、圧縮機１の周波数Ｆが周波数Ｆ５以上であると判定された場合（ステップＳ４：ＮＯ）すなわち周波数Ｆが第５の周波数範囲に該当する場合に、制御装置６は、定常運転用の運転パターンＡを選定する。このとき、制御装置６は、定常運転用の運転パターンＡの選定信号を出力する（ステップＳ１７）。
　制御装置６がステップＳ６、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１６又はＳ１７で出力した運転パターン選定信号Ｓｐがインバータ５に入力されると、インバータ５は、指定された運転パターンに基づいて複数のスイッチング素子を駆動して交流電圧を生じさせ、圧縮機１のモータ１０に印加する。圧縮機１の運転中、圧縮機１が停止するまで、ステップＳ１からステップＳ１７の処理が繰り返され、圧縮機１の周波数Ｆに応じた基準圧力Ｐｋ１、Ｐｋ２、Ｐｋ３又はＰｋ４を切替え判定の判定基準として、インバータ５の運転パターンの切替えが行われる。
　図５は、周波数Ｆが第１の周波数範囲（Ｆ１≦Ｆ＜Ｆ２）内にあるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。図６は、周波数Ｆが第２の周波数範囲（Ｆ２≦Ｆ＜Ｆ３）内にあるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。図７は、周波数Ｆが第３の周波数範囲（Ｆ３≦Ｆ＜Ｆ４）内にあるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。図８は、周波数Ｆが第４の周波数範囲（Ｆ４≦Ｆ＜Ｆ５）内にあるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。図９は、周波数Ｆが第５の周波数範囲（Ｆ５≦Ｆ）内にあるときの各運転パターンにおける運転範囲を示す説明図である。図５から図９に基づき、各周波数範囲の運転範囲について説明する。
　ここで、図５から図９において、グラフの縦軸は高圧圧力Ｐｈを示し、横軸は低圧圧力を示す。実線は、インバータ５が定常運転用の運転パターンＡを用いて圧縮機１を駆動する場合の運転領域を示す。図５から図８において、破線は、インバータ５が過負荷運転用の運転パターンＢを用いて圧縮機１を駆動する場合の運転領域を示す。また、一点鎖線は、各周波数範囲に対応する基準圧力Ｐｋ１、Ｐｋ２、Ｐｋ３又はＰｋ４を示す。また、図５から図７には、比較のために、第４の周波数範囲（Ｆ４≦Ｆ＜Ｆ５）に対応する基準圧力Ｐｋ４が二点鎖線で示される。そして、図５から図８の各図中の斜線で示す領域は、定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへ切替えることで拡大できる運転領域を示す。
　インバータ５のＶ／Ｆパターンを、定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへ切替えることで運転範囲を拡大できる理由は、インバータ５から圧縮機１のモータ１０へ出力される電圧Ｖを高くすることで、高負荷運転領域におけるモータ効率が改善され、モータ１０の巻線温度の上昇が抑えられるからである。
　また、図５から図７には、第４の周波数範囲において定常運転用の運転パターンＡを用いて圧縮機１を駆動する場合の高圧圧力Ｐｈの最大値（基準圧力Ｐｋ４）と、第１の周波数範囲、第２の周波数範囲又は第３の周波数範囲において定常運転用の運転パターンＡを用いて圧縮機１を駆動する場合の高圧圧力Ｐｈの最大値（基準圧力Ｐｋ１、Ｐｋ２又はＰｋ３）との差圧ｄＰ１、ｄＰ２又はｄＰ３が示される。ここで、差圧ｄＰ１［ＭＰａ］から差圧ｄＰ３［ＭＰａ］の大小関係は、ｄＰ３＜ｄＰ２＜ｄＰ１である。すなわち、定常運転用の運転パターンＡを用いて運転できる運転範囲は、周波数Ｆが小さいときほど高圧圧力Ｐｈ［ＭＰａ］の最大値が低く、狭くなる。
　したがって、従来のように、周波数Ｆによらず一律の基準圧力（例えば、基準圧力Ｐｋ４）に基づいて運転パターンの切替えが行われると、低周波数運転条件（例えば、図５及び図６に示される第１の周波数範囲又は第２の周波数範囲での運転）では、定常運転用の運転パターンＡを用いて運転できる運転領域が狭く、高圧圧力Ｐｈが一律の基準圧力（基準圧力Ｐｋ４）に到達しない。例えば凝縮器２が空冷式である場合において、外気温度が高いときには、外気温が高いことで凝縮器２内の温度及び圧力が上昇するので、圧縮機１が低周波数運転条件で運転される場合において高圧圧力Ｐｈが基準圧力に達する前にモータ１０の巻線温度が閾値Ｔｔに達する。よって、従来のような構成では、低周波数運転中にはインバータ５の運転パターンの切替えが行われずに圧縮機１が停止され、運転範囲が拡張されない。
　一方、本開示では、周波数Ｆが小さい周波周範囲（例えば、第１の周波数範囲および第２の周波数範囲）ほど、より低い基準圧力（例えば、基準圧力Ｐｋ１又はＰｋ２）が設定されているので、図５及び図６に示されるような低周波数運転であっても、運転パターンが切替えられる。よって、従来よりも運転範囲を拡張し、運転効率を改善することができる。
　上記実施の形態において、各基準圧力Ｐｋ１、Ｐｋ２、Ｐｋ３又はＰｋ４にオーバーラップゾーンを設けてもよい。以下、基準圧力Ｐｋ１、Ｐｋ２、Ｐｋ３及びＰｋ４のそれぞれを区別せず、単に基準圧力Ｐｋと称する場合がある。基準圧力Ｐｋにオーバーラップゾーンを設ける代わりに、高圧圧力Ｐｈが上昇して基準圧力Ｐｋに達し、一度運転パターンが過負荷運転用の運転パターンＢに切替わるとその後は高圧圧力Ｐｈが基準圧力Ｐｋを下回っても指定時間内では過負荷運転用の運転パターンＢを継続するような制御としてもよい。
　図１０は、運転パターンを切替えるタイミングの一例を説明する説明図である。図１０の例では、基準圧力Ｐｋに対して、基準圧力Ｐｋ以下かつＰｋ－α以上のオーバーラップゾーンが設けられている。制御装置６は、高圧圧力Ｐｈが上昇して基準圧力Ｐｋ以上になると過負荷運転用の運転パターンＢの選定信号を出力し、インバータ５のＶ／Ｆパターンが定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへ切替えられる。また、制御装置６は、高圧圧力Ｐｈが下降してＰｋ－α未満になると定常運転用の運転パターンＡの選定信号を出力し、インバータ５のＶ／Ｆパターンが過負荷運転用の運転パターンＢから定常運転用の運転パターンＡへ切替えられる。
　上記のように、基準圧力Ｐｋにオーバーラップを設ける、あるいは運転パターンの切替えを行わない指定時間を設けることにより、高圧圧力Ｐｈが基準圧力Ｐｋ付近で上下するような場合でも、短時間のうちに運転パターンが何度も切替わることを抑制できる。
　以上のように、本実施の形態に係る冷凍装置１００は、モータ１０を有する圧縮機１で圧縮された冷媒が循環する冷媒回路１０１と、モータ１０に電圧Ｖ及び周波数Ｆを出力してモータ１０を回転数可変に駆動するインバータ５と、インバータ５を制御する制御装置６と、を備えた冷凍装置１００である。冷凍装置１００は、インバータ５が出力する電圧Ｖと周波数Ｆとの関係を規定した運転パターンを、少なくとも定常運転用と過負荷運転用とについて記憶し、複数の周波数範囲に対応して周波数範囲毎に予め決められた複数の基準圧力を記憶する記憶部（インバータ記憶部５１及び記憶部６３）と、冷媒回路１０１内の圧力（例えば、高圧圧力Ｐｈ）を検出する圧力検出手段（例えば、高圧圧力検出手段２１）と、圧力検出手段で検出された圧力と、周波数Ｆが属する周波数範囲に対応する基準圧力とを比較した結果に応じて、インバータ５に、定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへの切替えを行うように指示するＶ／Ｆパターン切替制御部６２と、を有する。そして、インバータ５は、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２からの指示された運転パターンを用いて周波数Ｆに応じた電圧Ｖをモータ１０に出力する。
　冷凍装置１００では、複数の周波数範囲に対応して周波数範囲毎に予め決められた複数の基準圧力が設けられ、圧力検出手段で検出された圧力と、周波数Ｆが属する周波数範囲に対応する基準圧力とを比較した結果に応じて、定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへの切替えが行われる。したがって、周波数Ｆに応じた基準で、定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへの切替えが行われるので、従来よりも効率的な運転を行うことができる。
　また、圧力検出手段は、冷媒回路１０１内の高圧圧力Ｐｈを検出するものであり、記憶部６３は、より低い周波数範囲に対してより低い基準圧力を記憶したものである。そして、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、圧力検出手段で検出された高圧圧力Ｐｈが、周波数Ｆが属する周波数範囲に対応する基準圧力を超えたときに、インバータ５に、定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへの切替えを行うように指示するものである。
　これにより、定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへの切替えが行われるときの判定基準として、周波数Ｆが低いときほど低い基準圧力（例えば、基準圧力Ｐｋ１又はＰｋ２）が用いられる。したがって、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、定格周波数運転時と比較して運転範囲が狭くなる低周波数運転時においても、定常運転用の運転パターンでの運転範囲制限に達する前に過負荷運転用の運転パターンへ切替えることができる。よって、部分負荷運転時に定常運転用の運転パターンでの運転により部分負荷性能を維持しつつ、低周波数運転時の運転範囲を拡大することができる。
　また、定常運転用の運転パターンＡ及び過負荷運転用の運転パターンＢは、任意の閾値周波数よりも小さい周波数Ｆに対しては、それぞれのＶ／Ｆ比で周波数Ｆと比例した電圧Ｖを出力するように規定し、閾値周波数よりも高い周波数Ｆに対しては、一定の電圧（例えば、上限値Ｖ１）を出力するように規定したものである。記憶部６３は、定常運転用の運転パターンＡにおける閾値周波数（例えば、周波数Ｆ５）よりも小さい複数の周波数範囲（第１の周波数範囲から第４の周波数範囲）に対応した複数の基準圧力（基準圧力Ｐｋ１、Ｐｋ２、Ｐｋ３及びＰｋ４）を記憶するものである。Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、圧力検出手段で検出された圧力（例えば、高圧圧力Ｐｈ）に基づき運転パターンの切替え判定を行い、切替え判定の結果に応じてインバータ５へ適用すべき運転パターンを指示するものである。そして、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、インバータ５が定常運転用の運転パターンＡを適用している場合において、周波数Ｆが閾値周波数（周波数Ｆ５）よりも小さいときには切替え判定を行い、周波数Ｆが閾値周波数（周波数Ｆ５）以上であるときには切替え判定を行わない。
　これにより、例えば、周波数Ｆが、定常運転用の運転パターンＡにおける予め決められた任意の閾値周波数（例えば、周波数Ｆ５）以上となる場合、すなわち電圧Ｖが一定であるときには、切替え判定が省略され、制御の無駄を省くことができる。
　これまで、冷凍装置１００の実施の形態について説明したが、冷凍装置１００は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形及び応用が可能である。例えば、上述した実施の形態では、インバータ５は、圧縮機１と別体で構成されるものと定義したが、これに限られず、例えば、インバータ５は、圧縮機１と一体的に構成されてもよい。また、インバータ５の運転パターンは２つだけでなく、３つ以上設けて、周波数Ｆごとにそれぞれ切替え判定の基準を設けても良い。
　また、高圧圧力検出手段２１を設ける位置は、圧縮機１の吐出側配管１０１ａではなく、圧縮機１の内部としてもよい。圧縮機１内の高圧圧力Ｐｈを検出することで、例えばインバータ５と一体となっている圧縮機１においては、冷媒回路１０１の側の構成の影響を考慮せずに、圧縮機１単独でインバータ５の運転パターンの切替え判定を行うことができる。
　ところで、低圧圧力が変わると、圧縮機１の吸入冷媒密度が変化し、モータ負荷も変化する。本開示におけるインバータ５の運転パターンの切替え判定の判定基準としては、高圧圧力Ｐｈだけでなく、低圧圧力も合わせて判断基準としてもよい。この構成では、圧力検出手段は、冷媒回路１０１内の高圧圧力Ｐｈを検出する高圧圧力検出手段２１と低圧圧力を検出する低圧圧力検出手段２２とを有する。記憶部６３は、高圧圧力Ｐｈについて周波数範囲毎に予め決められた複数の第１の基準圧力（基準圧力Ｐｋ１、Ｐｋ２、Ｐｋ３及びＰｋ４）と、低圧圧力について周波数範囲毎に予め決められた複数の第２の基準圧力とを記憶したものである。そして、Ｖ／Ｆパターン切替制御部６２は、高圧圧力Ｐｈと、周波数Ｆが属する周波数範囲に対応する第１の基準圧力とを比較した結果、及び、低圧圧力と、周波数Ｆが属する周波数範囲に対応する第２の基準圧力とを比較した結果に応じて、インバータ５に、定常運転用の運転パターンＡから過負荷運転用の運転パターンＢへの切替えを行うように指示する構成とされる。
　このように高圧圧力Ｐｈだけでなく低圧圧力も判断基準とする構成では、定常運転用の運転パターンＡを用いて圧縮機１を運転した方が効率が良い条件と、過負荷運転用の運転パターンＢを用いて運転した方が効率が良い条件とを、より精度良く区分けすることができる。
　また、上記実施の形態では、冷媒回路１０１において圧縮機１から吐出された後の冷媒ガスの圧力が検出できる位置に高圧圧力検出手段２１が配置されている場合について説明したが、高圧圧力検出手段２１を設ける位置はこの例に限られない。高圧圧力検出手段２１は、例えば、圧縮機１から吐出される前の冷媒ガスの圧力が検出できるように高圧部１６に配置してもよい。また、低圧圧力検出手段２２についても、冷媒回路１０１において圧縮機１に吸入される前の冷媒ガスの圧力が検出できる位置に配置されている場合について説明したが、低圧圧力検出手段２２を設ける位置はこの例に限られない。低圧圧力検出手段２２は、例えば、圧縮機１へ吸入された後の冷媒ガスの圧力が検出できるように低圧部１５に配置してもよい。このように高圧圧力検出手段２１及び低圧圧力検出手段２２が圧縮機１内の圧力を検出することで、冷媒回路１０１の配管等による圧損の影響を受けにくくなるため、判定基準とされる圧力の検知及び判定基準に基づく制御を、より精度よく行うことができる。
　また、上記の実施の形態では、圧縮機１が、一対のゲートロータを備えたシングルスクリュー圧縮機であるものと定義したが、これはこの例に限られない。圧縮機１として、例えば、２つのスクリューロータを備え、それぞれのスクリューロータの溝部を噛み合わせて圧縮室を形成するツインスクリュー圧縮機が適用されてもよい。また、圧縮機１として、例えば、レシプロ圧縮機、スクロール圧縮機、ターボ圧縮機またはロータリー圧縮機が適用されてもよい。
　１　圧縮機、１ａ　ケーシング、１ｂ　隔壁、２　凝縮器、３　減圧装置、４　蒸発器、５　インバータ、６　制御装置、１０　モータ、１０ａ　ステータ、１０ｂ　モータロータ、１１　スクリュー軸、１１ａ　主軸受、１１ｂ　副軸受、１２　スクリューロータ、１３　ゲートロータ、１３ａ　歯、１４　圧縮室、１５　低圧部、１６　高圧部、１７　ストレーナ、１８　逆止弁、２１　高圧圧力検出手段、２２　低圧圧力検出手段、２３　巻線温度検出手段、５１　インバータ記憶部、６１　主制御部、６２　Ｖ／Ｆパターン切替制御部、６３　記憶部、１００　冷凍装置、１０１　冷媒回路、１０１ａ　吐出側配管、１０１ｂ　吸入側配管、Ａ　定常運転用の運転パターン、Ｂ　過負荷運転用の運転パターン、ｄＰ１、ｄＰ２、ｄＰ３　差圧、Ｆ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５　周波数、Ｐｈ　高圧圧力、Ｐｋ、Ｐｋ１、Ｐｋ２、Ｐｋ３、Ｐｋ４　基準圧力、Ｓｆ　周波数指令信号、Ｓｐ　運転パターン選定信号、Ｔｐ　閾値、Ｔｔ　閾値、Ｖ　電圧、Ｖ１　上限値。

Claims (5)

  1. 　モータを有する圧縮機で圧縮された冷媒が循環する冷媒回路と、前記モータに電圧及び周波数を出力して前記モータを回転数可変に駆動するインバータと、前記インバータを制御する制御装置と、を備えた冷凍装置であって、
    　前記インバータが出力する前記電圧と前記周波数との関係を規定した運転パターンを、少なくとも定常運転用と過負荷運転用とについて記憶し、複数の周波数範囲に対応して前記周波数範囲毎に予め決められた複数の基準圧力を記憶する記憶部と、
    　前記冷媒回路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
    　前記圧力検出手段で検出された前記圧力と、前記周波数が属する前記周波数範囲に対応する前記基準圧力とを比較した結果に応じて、前記インバータに、前記定常運転用の運転パターンから前記過負荷運転用の運転パターンへの切替えを行うように指示するＶ／Ｆパターン切替制御部と、を有し、
    　前記インバータは、Ｖ／Ｆパターン切替制御部からの指示された前記運転パターンを用いて前記周波数に応じた前記電圧を前記モータに出力する
    　冷凍装置。
  2. 　前記圧力検出手段は、前記冷媒回路内の高圧圧力を検出するものであり、
    　前記記憶部は、より低い前記周波数範囲に対してより低い前記基準圧力を記憶したものであり、
    　前記Ｖ／Ｆパターン切替制御部は、前記圧力検出手段で検出された前記高圧圧力が、前記周波数が属する前記周波数範囲に対応する前記基準圧力を超えたときに、前記インバータに、前記定常運転用の運転パターンから前記過負荷運転用の運転パターンへの切替えを行うように指示するものである
    　請求項１に記載の冷凍装置。
  3. 　前記圧力検出手段は、前記冷媒回路内の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段と低圧圧力を検出する低圧圧力検出手段とを有し、
    　前記記憶部は、前記高圧圧力について前記周波数範囲毎に予め決められた複数の第１の基準圧力と、前記低圧圧力について前記周波数範囲毎に予め決められた複数の第２の基準圧力とを記憶したものであり、
    　前記Ｖ／Ｆパターン切替制御部は、前記高圧圧力と、前記周波数が属する前記周波数範囲に対応する前記第１の基準圧力とを比較した結果、及び、前記低圧圧力と、前記周波数が属する前記周波数範囲に対応する前記第２の基準圧力とを比較した結果に応じて、前記インバータに、前記定常運転用の運転パターンから前記過負荷運転用の運転パターンへの切替えを行うように指示する
    　請求項１に記載の冷凍装置。
  4. 　前記定常運転用の運転パターン及び前記過負荷運転用の運転パターンは、予め決められた閾値周波数よりも小さい前記周波数に対しては、それぞれのＶ／Ｆ比で前記周波数と比例した前記電圧を出力するように規定し、前記閾値周波数以上の前記周波数に対しては、一定の電圧を出力するように規定したものであり、
    　前記記憶部は、前記定常運転用の運転パターンにおける前記閾値周波数よりも小さい複数の前記周波数範囲に対応した複数の前記基準圧力を記憶するものであり、
    　Ｖ／Ｆパターン切替制御部は、前記圧力検出手段で検出された前記圧力に基づき前記運転パターンの切替え判定を行い、前記切替え判定の結果に応じて前記インバータへ適用すべき前記運転パターンを指示するものであり、前記インバータが前記定常運転用の運転パターンを適用している場合において、前記周波数が前記閾値周波数よりも小さいときには前記切替え判定を行い、前記周波数が前記閾値周波数以上であるときには前記切替え判定を行わない
    　請求項２又は３に記載の冷凍装置。
  5. 　前記圧力検出手段は、前記冷媒回路内の前記圧力として前記圧縮機内の圧力を検出するものである
    　請求項１～４のいずれか一項に記載の冷凍装置。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6118392A (ja) * 1984-07-04 1986-01-27 Toshiba Corp 空気調和機
JPS6481692A (en) * 1987-09-18 1989-03-27 Fujitsu General Ltd Control system of inverter for air conditioner
JPH0398493A (ja) * 1989-09-06 1991-04-24 Daikin Ind Ltd 空気調和機の運転制御装置
JPH04340395A (ja) * 1991-05-16 1992-11-26 Sharp Corp 空気調和機の室外機
JPH06109315A (ja) * 1992-09-24 1994-04-19 Daikin Ind Ltd 空気調和機
JPH09138011A (ja) * 1995-11-14 1997-05-27 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置の制御装置
JP2001309692A (ja) * 2000-04-21 2001-11-02 Matsushita Refrig Co Ltd 冷凍システムの制御装置
WO2020255198A1 (ja) * 2019-06-17 2020-12-24 三菱電機株式会社 冷凍装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6118392A (ja) * 1984-07-04 1986-01-27 Toshiba Corp 空気調和機
JPS6481692A (en) * 1987-09-18 1989-03-27 Fujitsu General Ltd Control system of inverter for air conditioner
JPH0398493A (ja) * 1989-09-06 1991-04-24 Daikin Ind Ltd 空気調和機の運転制御装置
JPH04340395A (ja) * 1991-05-16 1992-11-26 Sharp Corp 空気調和機の室外機
JPH06109315A (ja) * 1992-09-24 1994-04-19 Daikin Ind Ltd 空気調和機
JPH09138011A (ja) * 1995-11-14 1997-05-27 Mitsubishi Electric Corp 空気調和装置の制御装置
JP2001309692A (ja) * 2000-04-21 2001-11-02 Matsushita Refrig Co Ltd 冷凍システムの制御装置
WO2020255198A1 (ja) * 2019-06-17 2020-12-24 三菱電機株式会社 冷凍装置

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