JPH01262387A

JPH01262387A - 並列圧縮式冷凍装置

Info

Publication number: JPH01262387A
Application number: JP63089406A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yamaguchi; 敏明山口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1988-04-12
Publication date: 1989-10-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、たとえばスーパーマーケットなど同一場所
に設置された複数台の冷凍・冷蔵ショーケース群で使用
される冷凍装置、すなわち負荷変動の大きい冷凍装置に
おいて、常に最適な状態で運転できるようにした並列圧
縮式冷凍装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、と・の種の装置としてはｇｒＩ３図に示すものが
あった。このｌ！３図において、（Ａ）は並列圧縮式冷
凍装置、（２）は複数台のショーケース（２ｍ）、　（
２ｂ）。

（２ｃ）の組合せで構成された冷却装置である。ｆｉｌ
は凝縮装置であり、水冷式の凝縮器（１ａ）あるし）は
空冷式凝縮器（図示せず）の下流側に接続される受液４
器の上に圧縮機の定格容量比がは″ｉ１対１．５対２に
選定されている大容量の圧縮機（１ｂ）と中容量の圧縮
機（ＩＣ）と小容量の圧縮機（１ｄ）の３台カニ並列に
搭載されており、かつ各圧縮機（１ｂ）と（ＩＣ）と（
１ｄ）の冷媒吐出管（ＩＣ）および吸入管（１ｆ）が並
列に接続されている。

なお、（ｉｇ）は各圧縮機（１ｂ）と（ＩＣ）のクラン
ク室を相互に連通させる均圧均油管、（１ｈ）は各圧縮
機（１ｂ）と（１ｄ）のクランク室を相互に連通させる
均圧均油管である。（３）は上記圧縮機（ｌｂ）、　（
ｌｃ）および（１ｄ）の低圧側の冷媒圧力を検出する圧
力検出部（４）の出力信号に応じて上記圧縮機（ｌｂ）
、　（ｌｃ）および（１ｄ）の運転を制御する制御部で
ある。

また、！４図に示すように、通常圧力領域は、容量アッ
プ圧力値、容量ダウン圧力値、低圧力・ント債の３つに
よって、並列圧縮式冷凍装置（Ａ）に容量アップ信号を
出す容量アップ圧力値以上の領域に）と、並列圧縮式冷
凍装置（Ａ）に容量ダウン信号も容量アップ信号も出さ
ない容量ダウン圧力値以上で、かつ容量アップ圧力値未
開の領域（ハ）と、並列圧縮式冷凍装置（Ａ）に容量ダ
ウン信号を出す容量ダウン圧力値未開の領域（ロ）と、
並列圧縮式冷凍装置（Ａ）に停止信号を出す低圧カット
値以下の領域（イ）の４つに分けられる。

次に動作について説明する。たとえば、冷却装置（２）
の冷凍負荷に対する所要の冷凍能力を得るための所要動
力が２２．５ＩＰである場合に、圧縮機（１ｂ）の定格
容量はｌ０ＩＰ、圧縮機（１ｃ）の定格容量は７．５Ｗ
１圧縮機（１ｄ）の定格容量は５）Ｐに選定されている
。

一方、複数台のショーケース（２ｍ）＊　（２ｂ）、（
２ｃ）からなる冷却装置（２）では、各ショーケースの
使用状況によって冷凍負荷はＯから１００％まで大幅に
変動する。

ここで１．冷凍負荷が少なくなると、冷凍サイクルの低
圧側の冷媒圧力が下がり、これに伴って圧力検出部（４
）から制御部（３）に出力される圧力検出信号のレベル
も低下する。

制御部（３）では、上記圧力検出信号を基準値（容量ア
ップ圧力値あるいは容量ダウン圧力値）と比較する比較
回路を有しているため、圧力検出信号が容量ダウン圧力
値よりも低い場合、すなわち領域（ロ）の場合には、制
御部（３１は並列圧縮式冷凍装置（Ａ）の容量が低下す
るように制御し、冷却能力を下げる。このようにして冷
却能力が下げられると、冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧
力が上昇し、領域ｆ→に収束し、運転は安定する。

また、冷却負荷が高い場合には、冷凍サイクルの低圧側
の冷媒圧力が上昇し、これに伴って圧力検出部（４）か
ら制御部（３）に出力される圧力検出信号のレベルが上
昇する。この結果、圧力検出信号が容量アップ圧力値よ
りも高い場合、すなわち領域に）の場合には、制御部（
３）は並列圧縮式冷凍装置（Ａ）の容量がアップするよ
うに制御し、冷却能力を増加させる。このようにして冷
却能力が増加すると、冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力
は低下し、領域（ハ）に収束し、運転は安定する。

なお、冷凍サイクルの低圧側の冷媒圧力が低圧カット値
以下、すなわち領域（イ）になった場合、圧縮機（ｌｂ
）、（ｌｃ）、　（ｌｄ）は直ちに停止するようになっ
ている。

したがって、上記の冷凍負荷変動に対し、冷凍負荷が２
ｆｌ以下の部分負荷時には定格容量５Ｈ’の圧縮機（１
ｄ）のみが単独運転される。また、冷凍負荷が２２〜３
３チの範囲では定格容量７．５Ｂ’の圧礫機（１ｃ）の
みが単独運転される。冷凍負荷が３３〜４４俤の範囲で
は定格容量１０１Ｆの圧縮機（１ｂ）のみが単独運転さ
れる。

さらに、冷凍負荷が４４〜５５チの範囲では圧縮機（１
ｃ）と（１ｄ）が同時に並列運転される。冷凍負荷が５
５〜６６％の範囲では圧縮機（１ｂ）と（１ｄ）が同時
に並列運転される。冷凍負荷が６６〜７７チの範囲では
圧縮機（１ｂ）と（１ｃ）が同時に並列運転される。

冷凍負荷が７７〜１００チの範囲では圧縮機（１ｂ）と
（ｌｃ）と（１ｄ）が同時に並列運転される。この容量
制御運転の推移を示せば％５図のようになる。

すなわち、％５図に示されているように圧縮機の定格容
量比がはヌ１対１．５対２に選定されている大中小の圧
縮機を選択的に運転、停止制御することによって０．２
２．３３．４４．５５．６６、７７、１００％の８段階
の容量制御運転を行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の並列圧縮式冷凍装＃は以上のように構成されてい
るので、０．２２．３３．４４．５５．６６、７７゜１
００％の８段階の容量制御運転しかできず、冷凍負荷が
０〜２２％の間、２２〜３．３％（７）間、　３３〜４
４％の間、４４〜５５チの間、５５〜６６チの間、６６
〜７７チの間および７７〜１００チの間の部分負荷域で
は圧縮機の過剰運転となって運転効率が著しく低下する
欠点があった。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、冷凍負荷の１７〜１０８％の変動壇で冷凍負荷
に追従した最適な運転ができ、部分負荷に対する運転効
率が向上できる並列圧縮式冷凍装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明においては、定格容量比がはソ１対１．５対２
に選定されている大容量、中容量および小容量の圧縮機
を有し、かつこの圧縮機に凝縮器を接続した凝縮装置、
並びにこの凝縮装置に接続され之冷却装置から構成され
る装置冷凍装置の低圧側における冷媒圧力を検出して圧力検出
信号を発生する圧力検出部と、出力周波数に応じ上記中
容量の圧縮機のみその定格容量の５０〜１２５％まで連
続的に制御するインバータ、および上記圧力検出信号に
応じて上記インバータの出力周波数を制御すると共に上
記大容量並びに小容量の圧縮機の運転をＯＮ，　ＯＦＦ
制御することにより、低圧側の冷媒圧力を所定の設定値
に収束させる制御部とを備え、その制御部の出力に基づ
き上記冷却装置の冷凍負荷が１７〜３９％では上記イン
バータにより上記中容量の圧縮機のみを駆動すると共に
冷凍負荷が３９〜６１％では上記小容量の圧縮機を商用
交流電源で駆動し、中容量の圧縮機を上記インバータに
て駆動して並列運転し、かつ冷凍負荷が６１〜８３チで
は上記の大容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し、中容
量の圧縮機を上記インバータにて駆動して並列運転する
。さらに冷凍負荷が８３〜１０８チでは上記小容量およ
び大容量の圧縮機を商用交流を源で駆動し中容１の圧縮
機を上記インバータにて駆動して並列運転させることに
より上記目的を達成するものである。

〔作用〕

この発明における冷凍装置は、制御部の出力に基づき、
インバータを介して上記中容量の圧縮機のみ、その定格
容量の５０〜１２５チまで連続的に制御すると共に大容
量並びに小容量の圧縮機の運転をＯＮ　、　ＯＦＦ　ｗ
ｌＪ御するものであり、上記冷却装置の冷凍負荷が１７
〜３９％では上記インバータにより上記中容量の圧縮機
のみを駆動し、かつ冷凍負荷が３９〜６１％では上記小
容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し中容量の圧縮機を
上記インバータにて駆動して並列運転し、冷凍負荷が６
１〜８３％では上記大容量の圧縮機を商用交流ｘ源で駆
動し中容量の圧縮機を上記インバータにて駆動して並列
運転する。さらに冷凍負荷が８３〜１０８チでは上記小
容量および大容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し中容
量の圧縮機を上記インバータにて駆動して並列運転する
ことにより、冷凍負荷の１７〜１０８チの変動域で冷凍
負荷に追従した最適な運転ができ、非常に経済的で省エ
ネルギ化に有利となる。

〔実施例〕

以下、この発明による並列圧縮式冷凍装置の実施例を図
について説明する。￥Ｉ１図はその一実施例の冷媒回路
図であり、この並列圧縮式冷凍装ｔ（Ａ）には′＠３図
と同様に互いに孔列に配管接続されている複数台のショ
ーケース（２ｌ）〜（２Ｃ）で構成された冷却装置（２
）が接続されている。

一方、並列圧縮式冷凍装置（Ａ）は８３図と異なり、中
容量の圧縮機（Ｉ　Ｃ’）にはその定格容量の５０〜１
２５チまで連続的に制御できるインバータ（１０が接続
されている。なお、他の構成機器は！３図と同じである
。

次に、以上のように構成されたこの発明の並列圧縮式冷
凍装置体）の動作について説明する。

たとえば、冷却装置（２）の冷凍負荷に対する所要の冷
凍能力を得るための所要動力が２２．５Ｐである場合に
、圧縮機（１ｂ）の定格容量は１０Ｐ、圧縮機（ｌｃ）
の定格容量は７−５Ｐｌ圧縮機（１ｄ）の定格容量は５
）Ｐに選定され、圧縮機（ＩＣ）の容量はインバータ（
ＩＩ）により３．７５〜９．３７５）Ｐまで連続的に変
動させることができる。制御部（３）は、負荷容量に応
じて、圧縮機（ｌｂ）、（ｌｃ）　、（ｌｄ）とも停止
、圧縮機（ＩＣ）のみインバータ（１１）で単独運転、
圧縮機（ＩＣ）をインバータ（ＩＩ）で圧縮機（１ｄ）
を商用交流電源で運転。

圧縮機（１ｃ）をインバータ（ＩＩ）で圧縮機（１ｂ）
を商用交流電源で運転、圧縮機（ｌｃ）　？インバータ
（１１）で圧縮機Ｑｂ）　、（ｌｄ）を商用交流電源で
運転の順に容量を増加するように制御する。冷却装置（
２）の冷凍負荷変動に対し、冷凍負荷が３９％以下の部
分負荷時には定格容量７．５Ｗの圧縮機（ＩＣ）のみが
インバータ（ＩＩ）により単独運転され、冷凍負荷に追
従するようにインバータ（１１）により圧縮機（ＩＣ）
の容量が３．７５〜８．７５１Ｐ−１で変動する。

ま九、冷凍負荷が３９〜６１％になれば圧縮機（Ｉｃ）
はインバータ（１０により運転され、圧縮機（（１ｄ）
は商用交流電源により同時に並列運転される。

このとき冷凍負荷に追従するようにインバータ（１１）
により圧縮機（１ｃ）の容量が３．７５〜８．７５　）
Ｐ　１で変動し、圧縮機（１ｄ）の定格容ｉ　５　）Ｐ
が加わるので、並列圧縮式冷凍装置全体としては容量は
８．７５〜１３．７５Ｗまで変動する。冷凍負荷が６１
〜８３％になれば圧縮機（１ｃ）はインバータ（１１）
により運転され、圧縮機（ｌｂ）は商用交流電源により
同時に並列運転される。このとき冷凍負荷に追従するよ
うにインバータ（１１）により圧縮機（ＩＣ）の容量が
３．７５〜８．７５Ｗまで変動し、圧縮機（１ｂ）の定
格容量１０）Ｐが加わるので、並列圧縮式冷凍装置全体
としては容量は１３．７５〜１８．７５）Ｐまで変動す
る。冷凍負荷が８３〜１０８％になれば圧縮機（ＩＣ）
はインバータ（１１）により運転され、圧縮機（ｌｂ）
、　（ｌｄ）は商用交流電源により同時に並列運転され
る。

このとき、冷凍負荷に追従するようにインバータ（１１
）により圧縮機（１ｃ）の容量が３．７５〜９．３７５
　Ｐまで変動し、圧縮機（１ｂ）の定格容量１０Ｈ）お
よび圧縮機（１ｄ）の定格容量５Ｆが加わるので並列圧
縮式冷凍装置全体としては容量１８．７５〜２４．３７
５ｆＦまで変動する。

この容量制御運転の推移を示せば第２図のようになる。

すなわち、第２図に示されているように圧縮機の定格容
量比がはソ１対１．５対２に選定されている大中小の圧
縮機（ｌｂ）＋　（ｌｃ）、（ｌｄ）を選択的に運転、
停止制御すると共にインバータにより中容量の圧縮機（
１ｃ）の容量を５０〜１２５％まで連続的に容量制御す
ることにより、０および１７〜１０８チまで連続的に容
量制御運転を行なうことができる。

この結果、冷凍負荷の１７〜１０８％の変動域で冷凍負
荷に追従し之最適な運転ができ、第３図の従来方式と比
較して省エネルギ化に有利な並列圧縮式冷凍装置となる
。しかも、３台の圧縮機のうち、中容量の圧縮機（１ｃ
）の容量ｆｔ５０〜１２５％まで制御できるインバータ
１台により上記の容量制御が可能となり、非常に経済的
である。

なお、並列圧縮式冷凍装置（Ａ）の容量の１７％以下で
圧縮機を運転すれば、冷媒循環量が減少し、ショーケー
スなどの油滞溜量が増加し、圧縮機の摺動部への潤滑油
の供給不良などによる焼付が起こる恐れがあり、１７％
以下で冷凍負荷に追従して容量制御運転を行なうことは
危険である。

〔発明の効果〕

以上のように、この並列圧縮式冷凍装置によれば、圧縮
機の定格容量比がはソ１対１．５対２に選定されている
犬、中、小３台の圧縮機を並列接続した冷凍装置におい
て、上記冷凍装置の低圧側の冷媒圧力を検出する圧力検
出部と、この圧力検出部の圧力検出信号を入力とし上記
大容量並びに小容量圧縮機の運転をＯＮ、　ＯＦＦ制御
すると共にインバータの出力周波数を制御することによ
り、中容量の圧縮機の容量を５０〜１２５％まで連続的
に容量制御する制御部とを設けたことにより、冷凍負荷
の１７〜１０８チの変動域で冷凍負荷に追従した最適な
運転ができ、非常に経済的で、省エネルギ化に有利にな
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一天施例による並列圧縮式冷凍装置
の冷媒回路図、第２図は第１図の並列圧線式冷凍装置の
容量制御運転の説明図、第３図は従来の並列圧縮式冷凍
装置の冷媒回路図、ｇＳ４図は低圧側の冷媒圧力の領［
を示す図、第５図は第３図の並列圧縮式冷凍装置の容量
制御運転の説明図である。これらの図において、（Ａ）は並列圧縮式冷凍装置、（
ＩＩは凝縮装置、（１ａ）は凝縮器、（ｌｂ）　、（ｌ
ｃ）　、（ｌｄ）はそれぞれ大、中、小容量の圧縮機、
（１１）はインバータ、（２）は冷却装置、（３）は制
御部、（４１は圧力検出部である。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

定格容量比がほゞ１対１．５対２に選定されている大容
量、中容量および小容量の圧縮機を有し、かつこの圧縮
機に凝縮器を接続した凝縮装置と、この凝縮装置に接続
された冷却装置から構成された冷凍装置と、この冷凍装
置の低圧側における冷媒圧力を検出して圧力検出信号を
発生する圧力検出部と、出力周波数に応じ上記中容量の
圧縮機のみその定格容量の５０〜１２５％まで連続的に
制御する可変周波数のインバータおよび上記圧力検出信
号に応じて上記インバータの出力周波数を制御すると共
に上記大容量並びに小容量の圧縮機の運転をＯＮ、ＯＦ
Ｆ制御することにより、低圧側の冷媒圧力を所定の設定
値に収束させる制御部とを備え、その制御部の出力に基
づき上記冷却装置の冷凍負荷が３９％以下では上記イン
バータにより上記中容量の圧縮機のみを駆動すると共に
冷凍負荷が３９〜６１％では上記小容量の圧縮機を商用
交流電源で駆動し、中容量の圧縮機を上記インバータに
て駆動して並列運転し、冷凍負荷が６１〜８３％では上
記大容量の圧縮機を商用交流電源で駆動し中容量の圧縮
機を上記インバータにて駆動して並列運転し、かつ冷凍
負荷が８３〜１０８％では上記小容量および大容量の圧
縮機を商用交流電源で駆動し中容量の圧縮機を上記イン
バータにて駆動して並列運転させることを特徴とする並
列圧縮式冷凍装置。