(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
能力可変型圧縮機がそれぞれ搭載された複数台の冷凍機を利用側機器に配管接続し、制御装置により、前記利用側機器の熱負荷に応じて必要とされる冷凍能力を前記各能力可変型圧縮機に割り当てて運転を制御する冷凍装置において、
前記制御装置は、前記各能力可変型圧縮機の総運転時間に基づき、当該総運転時間が短い程、優先順位を高くして各能力可変型圧縮機を運転し、
前記必要とされる冷凍能力が、優先順位の最も高い前記能力可変型圧縮機で賄える値であっても、次に優先順位の高い前記能力可変型圧縮機にも割り振ることで、各能力可変型圧縮機が分担する冷凍能力が、両能力可変型圧縮機の運転効率の高い範囲内に収まる場合、前記必要とされる冷凍能力を前記各能力可変型圧縮機に割り振って運転すると共に、
前記必要とされる冷凍能力が変化してから所定の待機時間が経過した後、前記冷凍能力の割り振りを実行し、前記必要とされる冷凍能力の変化の度合いが所定値より大きい場合は、前記待機時間の経過を待たずに前記冷凍能力の割り振りを実行することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記必要とされる冷凍能力が前記優先順位の最も高い能力可変型圧縮機の運転効率の高い範囲内の値である場合は、次に優先順位の高い前記能力可変型圧縮機への割り振りを行わないことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記冷凍機が前記能力可変型圧縮機に加えて能力一定型圧縮機を搭載する場合であって、当該冷凍機の能力可変型圧縮機の優先順位が最も高く、能力一定型圧縮機の優先順位が他の前記冷凍機の能力可変型圧縮機より低いとき、前記制御装置は、当該能力一定型圧縮機を運転すること無く、前記他の冷凍機の能力可変型圧縮機に冷凍能力の割り振りを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷凍機が前記能力可変型圧縮機に加えて能力一定型圧縮機を搭載する場合であって、当該冷凍機の能力可変型圧縮機の優先順位が最も低く、能力一定型圧縮機の優先順位が最も高いとき、前記制御装置は、他の複数の前記冷凍機の能力可変型圧縮機で運転効率の高い範囲内での冷凍能力の割り振りが可能な場合は、当該他の複数の能力可変型圧縮機で冷凍能力の割り振りを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は能力可変型の圧縮機がそれぞれ搭載された複数台の冷凍機を利用側機器に配管接続し、制御装置により、利用側機器の熱負荷に応じて必要とされる冷凍能力を各能力可変型圧縮機に割り当てて運転を制御する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数台のショーケース等の利用側機器を並列に配置すると共に、各ショーケースにつながるユニット間配管に対し、圧縮機及び熱交換器等を内蔵する複数台の冷凍機を並列に接続して成る所謂マルチ冷凍機が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ショーケース以外にも、マルチ型空気調和装置などでは、複数台の室内ユニットを並列に配置すると共に、各室内ユニットにつながるユニット間配管に対し、圧縮機及び室外熱交換器等を内蔵する複数台の室外ユニットを並列に接続して構成されている。
【０００３】
この場合、複数台の室外ユニットを並列に接続する場合、能力可変型圧縮機及び能力一定型圧縮機の何れかを組み合わせて、例えば冷却負荷が能力一定型圧縮機の能力以下である場合には、能力可変型圧縮機を運転させ、それ以上では一定型圧縮機と能力可変型圧縮機とを同時に運転させ、冷却負荷に応じて室外ユニットの運転能力を調整可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０６８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記において、冷却負荷に応じて複数台設けられた圧縮機の運転をＯＮ／ＯＦＦ制御することとなるが、この制御では、予め運転を行う圧縮機の優先順位を決定しておき、冷却負荷の増加に応じて、運転台数を増加させていく制御を行うこととすると、特定の圧縮機が優先的に使用されることとなる。そうすると、当該圧縮機のみが他の圧縮機よりも総運転時間が長くなって劣化してしまい、装置全体としての寿命が短くなる問題がある。そこで、各圧縮機の総運転時間の平準化を図ることで、装置全体としての耐久性向上を図っている。
【０００６】
この場合、制御装置は、常時各圧縮機の総運転時間を監視しており、最も総運転時間が短い圧縮機の運転順位を高く設定し、総運転時間が短い圧縮機の運転順位を低く設定する。そして、この順位に基づいて冷却負荷に応じて各圧縮機の運転を組み合わせて制御していた。
【０００７】
しかしながら、かかる制御では、各圧縮機の総運転時間を基準として冷却能力の配分を行っているため、それぞれの圧縮機における効率的な範囲（回転数）を考慮した運転を行うものではなかった。一般に、圧縮機は、運転周波数に略比例してインバータ圧縮機の出力馬力は変化するが、成績係数ＣＯＰは運転周波数の全域で一定の値となるのではなく、特定の運転周波数（出力）をピークに低くなる傾向がある。
【０００８】
本発明では、各圧縮機の成績係数ＣＯＰを考慮し、各圧縮機の運転時間の平準化を図りつつ、運転効率の高い範囲での運転を実現することで、総じて効率的な運転を実現することができる冷凍装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、能力可変型圧縮機がそれぞれ搭載された複数台の冷凍機を利用側機器に配管接続し、制御装置により、利用側機器の熱負荷に応じて必要とされる冷凍能力を各能力可変型圧縮機に割り当てて運転を制御するものであって、制御装置は、各能力可変型圧縮機の総運転時間に基づき、当該総運転時間が短い程、優先順位を高くして各能力可変型圧縮機を運転し、必要とされる冷凍能力が、優先順位の最も高い能力可変型圧縮機で賄える値であっても、次に優先順位の高い能力可変型圧縮機にも割り振ることで、各能力可変型圧縮機が分担する冷凍能力が、両能力可変型圧縮機の運転効率の高い範囲内に収まる場合、必要とされる冷凍能力を各能力可変型圧縮機に割り振って運転すると共に、必要とされる冷凍能力が変化してから所定の待機時間が経過した後、冷凍能力の割り振りを実行し、必要とされる冷凍能力の変化の度合いが所定値より大きい場合は、待機時間の経過を待たずに冷凍能力の割り振りを実行することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、上記において、制御装置は、必要とされる冷凍能力が優先順位の最も高い能力可変型圧縮機の運転効率の高い範囲内の値である場合は、次に優先順位の高い能力可変型圧縮機への割り振りを行わないことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、上記各発明において、冷凍機が能力可変型圧縮機に加えて能力一定型圧縮機を搭載する場合であって、当該冷凍機の能力可変型圧縮機の優先順位が最も高く、能力一定型圧縮機の優先順位が他の冷凍機の能力可変型圧縮機より低いとき、制御装置は、当該能力一定型圧縮機を運転すること無く、他の冷凍機の能力可変型圧縮機に冷凍能力の割り振りを行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、上記請求項１又は請求項２の発明において、冷凍機が能力可変型圧縮機に加えて能力一定型圧縮機を搭載する場合であって、当該冷凍機の能力可変型圧縮機の優先順位が最も低く、能力一定型圧縮機の優先順位が最も高いとき、制御装置は、他の複数の冷凍機の能力可変型圧縮機で運転効率の高い範囲内での冷凍能力の割り振りが可能な場合は、当該他の複数の能力可変型圧縮機で冷凍能力の割り振りを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、能力可変型圧縮機がそれぞれ搭載された複数台の冷凍機を利用側機器に配管接続し、制御装置により、利用側機器の熱負荷に応じて必要とされる冷凍能力を各能力可変型圧縮機に割り当てて運転を制御する冷凍装置において、制御装置は、各能力可変型圧縮機の総運転時間に基づき、当該総運転時間が短い程、優先順位を高くして各能力可変型圧縮機を運転すると共に、必要とされる冷凍能力が、優先順位の最も高い能力可変型圧縮機で賄える値であっても、次に優先順位の高い能力可変型圧縮機にも割り振ることで、各能力可変型圧縮機が分担する冷凍能力が、両能力可変型圧縮機の運転効率の高い範囲内に収まる場合、必要とされる冷凍能力を各能力可変型圧縮機に割り振って運転するので、各圧縮機の運転効率の高い範囲、即ち、成績係数ＣＯＰを考慮して、各圧縮機の運転時間の平準化を図りつつ、運転効率の高い範囲での運転を実現することで、総じて効率的な運転を行うことができ、消費電力の低下を図ることができる。
【００１４】
また、制御装置は、必要とされる冷凍能力が変化してから所定の待機時間が経過した後、冷凍能力の割り振りを実行することにより、頻繁に圧縮機の発停が行われる不都合を回避し、消費電力削減を実現することができる。
【００１５】
この場合、制御装置は、必要とされる冷凍能力の変化の度合いが所定値より大きい場合、待機時間の経過を待たずに冷凍能力の割り振りを実行することにより、早期に冷凍能力の不足を改善することができ、安定した冷却運転を実現することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、上記に加えて、制御装置は、必要とされる冷凍能力が優先順位の最も高い能力可変型圧縮機の運転効率の高い範囲内の値である場合は、次に優先順位の高い能力可変型圧縮機への割り振りを行わないこととすることにより、総運転時間が短い圧縮機を優先的に運転することができ、より確実に、各圧縮機の運転時間の平準化を実現することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、上記各発明に加えて、冷凍機が能力可変型圧縮機に加えて能力一定型圧縮機を搭載する場合であって、当該冷凍機の能力可変型圧縮機の優先順位が最も高く、能力一定型圧縮機の優先順位が他の冷凍機の能力可変型圧縮機より低いとき、制御装置は、当該能力一定型圧縮機を運転すること無く、他の冷凍機の能力可変型圧縮機に冷凍能力の割り振りを行うことにより、総運転時間が短い圧縮機を優先的に運転することができ、より確実に、各圧縮機の運転時間の平準化を実現することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、上記請求項１又は請求項２の発明において、冷凍機が能力可変型圧縮機に加えて能力一定型圧縮機を搭載する場合であって、当該冷凍機の能力可変型圧縮機の優先順位が最も低く、能力一定型圧縮機の優先順位が最も高いとき、制御装置は、他の複数の冷凍機の能力可変型圧縮機で運転効率の高い範囲内での冷凍能力の割り振りが可能な場合は、当該他の複数の能力可変型圧縮機で冷凍能力の割り振りを行うことにより、利用側機器の熱負荷に変動が生じることで、短期間で能力一定型圧縮機と能力可変型圧縮機との冷凍能力の割り振りが変更されてこれらの圧縮機の発停が頻繁に行われる不都合を回避することができる。
【００１９】
これにより、各圧縮機の運転時間の平準化を実現しつつ、能力可変型圧縮機を運転効率の高い範囲で運転することで、総じて効率的な運転を行うことができ、消費電力の低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した実施例の冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】制御システムを示す概略図である。
【図３】各圧縮機の運転制御に関するフローチャートである。
【図４】各圧縮機の運転制御に関するフローチャートである。
【図５】圧縮機の運転周波数に対する出力の関係を示す図である。
【図６】圧縮機の運転周波数に対するＣＯＰの関係を示す図である。
【図７】一例としての各圧縮機の冷凍能力の割り振りを示す図である。
【図８】他の実施例としての冷凍装置の冷媒回路図である。
【図９】一例としての各圧縮機の冷凍能力の割り振りを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した実施例の冷凍装置１の冷媒回路図である。実施例の冷凍装置１は例えばスーパーマーケット等の店舗に設置されている冷却貯蔵設備としての複数台のショーケース（利用側機器。冷蔵ケースの庫内や冷凍ケースの庫内）の冷却を実現するものである。
【００２２】
冷凍装置１は、複数の冷凍機、本実施例では、一例として冷凍機３、４、５と、店舗内に設置された各ショーケースとの間に渡って冷媒回路２が配管構成されている。この冷媒回路２は、冷凍機３の圧縮機３Ａ、冷凍機４の圧縮機４Ａ、冷凍機５の圧縮機５Ａを備え、本実施例では、各冷凍機３乃至５を構成する圧縮機３Ａ乃至５Ａは、並列に接続され、凝縮器６と、図示しないオイルセパレータと、レシーバタンク７等と、各ショーケースに設置されてこれらの庫内をそれぞれ冷却する複数の蒸発器１０・・・と、各蒸発器１０に対応して設けられる液電磁弁１１・・と、減圧装置としての膨張弁１２・・・と、アキュムレータ１３とを順次環状に配管接続することにより構成されている。各蒸発器１０は、それぞれ並列に接続されており、各蒸発器１０には温度センサが設けられている。尚、凝縮器６、オイルセパレータ、レシーバタンク７、アキュムレータ１３等は、各冷凍機３乃至５毎に設けられていても良いが、本実施例では各冷凍機に共通して用いるものとする。
【００２３】
かかる構成により、詳細は後述する如く圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの何れか又はこれらを組み合わせて運転されると、各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器６にて放熱し、凝縮液化されてレシーバタンク７に一旦貯留される。そして、このレシーバタンク７を出た冷媒は、各液電磁弁１１を経てそれぞれに対応する膨張弁１２に至り、そこで減圧される。膨張弁１２にて減圧された冷媒はショーケースのダクト内に設置された蒸発器１０に流入して蒸発し、周囲から熱を奪って冷却作用を発揮する。
【００２４】
そして、蒸発器１０と熱交換した冷気を図示しない送風機にて庫内に循環することによって、ショーケースの庫内を所定の温度に冷却する。これら蒸発器１０から出た冷媒（蒸発したガス冷媒と未蒸発の液冷媒の混合状態）は、アキュムレータ１３内に入り、そこで、気液分離された後、吸込側配管より圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａに帰還する。
【００２５】
尚、前記各液電磁弁１１はショーケースの庫内温度に基づいて開閉され、各蒸発器１０への冷媒供給を制御する。これにより、当該冷凍装置１に接続されている複数台のショーケース全ての液電磁弁１１が閉じると各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの運転を停止し、何れかの液電磁弁が開くと起動する制御が成されるものである。
【００２６】
本実施例において圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａは、いずれも能力可変型の圧縮機としてインバータ圧縮機を採用しており、各圧縮機３Ａ乃至５Ａの出力馬力はいずれも同一とし、ここでは、一例として６馬力であるものとする。
【００２７】
そして、図２に示すように、各冷凍機３、４、５は、汎用のマイクロコンピュータにより構成される主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃを備えている。本実施例では、冷凍機４を冷凍装置１全体の総括を行う親機、冷凍機３及び５を子機とする。親機を構成する冷凍機４には、本願発明の制御装置を構成するシステム制御部４Ｄを有する。
【００２８】
そして、各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃは、内蔵する圧縮機の種類や台数などの構成情報と、それらの運転状況に関する情報、例えば、現在の回転数や総積算運転時間などの情報を保有しており、内蔵する能力可変型圧縮機の回転数制御を行う。本実施例において、各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃは、運転馬力を０〜６．０馬力の範囲で、０．１馬力単位で冷却能力を変更可能とする。
【００２９】
そして、主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃは、これら圧縮機の構成情報と運転状況に関する情報とを親機を構成する冷凍機４のシステム制御部４Ｄに送信する。このシステム制御部４Ｄには、利用側機器である各ショーケースの熱負荷を検出する手段、本実施例では、各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの低圧側圧力値（入力圧力）を検出する圧力センサ、又は、各蒸発器１０に設けられた温度センサ、若しくは、これら圧力センサや温度センサが接続された図示しない利用側機器の制御装置が接続されている。これにより、親機を構成する冷凍機４のシステム制御部４Ｄは、利用側機器の熱負荷を取得することが可能とされており、当該利用側機器から取得された熱負荷に基づき、必要とされる冷凍能力を０．１馬力単位で取得し、詳細は後述する如く各冷凍機を構成する圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａへの冷却能力の配分を取得し、当該冷却能力の配分結果を各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃに送信する。
【００３０】
次に、図３及び図４のフローチャートを参照して、各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの運転制御について説明する。本実施例では、親機のシステム制御部４Ｄは、所定の制御周期、例えば３０秒毎に運転制御を行う。先ず、ステップＳ１において、当該所定の制御周期に達したか否かを判断し、達した場合ステップＳ２に進む。そして、システム制御部４Ｄは、ステップＳ２において、利用側機器から取得された必要とされる冷凍能力が０以上か否かを判断する。利用側機器から入力された必要とされる冷凍能力が０以上でない場合は、ステップＳ１に戻る。
【００３１】
必要とされる冷凍能力が０以上である場合には、ステップＳ３に進み、システム制御部４Ｄは、利用側機器から取得された必要とされる冷凍能力が０からアップしたか否かを判断する。アップした場合には、システム制御部４Ｄは、ステップＳ４において、各冷凍機３、４、５を構成する主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃからそれぞれ総運転積算時間を取得する。ここでは、必要とされる冷凍能力が０からアップしたか否かを判断しているが、これに限らず、変化したか否かを判断するものとしても良い。取得した総運転積算時間から圧縮機の運転優先順位を決定する。即ち、総運転積算時間（総運転時間）が短いほど、優先順位が高く、総運転積算時間が長いほど、優先順位が低くする。尚、ステップＳ３において必要とされる冷凍能力が０からアップ（若しくは変化）したか否かの判断が行われたのち、ステップＳ４にて優先順位が決定されるものであり、次に、冷凍能力が０となるまでは、当該圧縮機の運転優先順位は変更しないものとする。
【００３２】
その後、システム制御部４ＤはステップＳ５に進み、利用側機器から取得された熱負荷に基づき必要とされる冷凍能力が所定値、例えば、２．０馬力以上、アップ（若しくは変化）したか否かを判断する。尚、当該所定値は、必要とされる冷凍能力の変化の度合いが大きいか否かを判断するために基準となる値であり、当該値は、これに限定されるものではない。そして、当該所定値よりも必要とされる冷凍能力の変化の度合いが小さい場合には、図４に示す如きフローチャート（Ｉ）に進み、変化の度合いが大きい場合には、ステップＳ６に進む。
【００３３】
所定値よりも必要とされる冷凍能力の変化の度合いが小さく図４のステップＳ７に進んだ場合、システム制御部４Ｄは、ステップＳ７において、利用側機器から必要とされる冷凍能力が、後述する運転する圧縮機の台数を変更しなければならない冷凍能力にアップ（若しくは変化）したか否かを判断し、アップ（若しくは変化）していない場合には、ステップＳ８に進む。
【００３４】
ステップＳ８では、システム制御部４Ｄは、第１のルールに基づき、各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａへの冷却能力の馬力配分を決定し、その結果を各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃに送信し、これに基づき各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃは、対応する圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの運転制御を実行する。
【００３５】
ここで、第１のルールについて説明する。先ず、システム制御部４Ｄは、各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃから送信される情報から、当該冷凍装置１を構成する圧縮機の台数、構成する圧縮機の種類、この場合、全ての圧縮機が能力可変型圧縮機であることを確認する。また、ステップＳ４において決定された各圧縮機の優先順位を確認する。
【００３６】
ここで、本実施例において採用される能力可変型圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａ（一例としてインバータコンプレッサ）は、図５に示すように、運転周波数に略比例して圧縮機の出力馬力は変化する。これに対し図６に示すように、出力馬力を入力電力で割った値から算出される圧縮機の成績係数ＣＯＰは、運転周波数の全域で一定の値となるのではなく、特定の運転周波数、即ち、特定の出力馬力をピークに低下する傾向がある。このようなＣＯＰの変化傾向は、圧縮機や駆動回路によって厳密には異なるが、その傾向には大きな差はなく、ＣＯＰの高い運転周波数、即ち出力馬力の範囲で圧縮機を運転することが入力電力に対する効率的な運転を実現でき、消費電力の低下を図ることが可能となる。
【００３７】
本実施例において採用される能力可変型圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａは、いずれも３馬力をピークに２馬力から４馬力の範囲でＣＯＰの高い運転を実現することができる。尚、本実施例では、ＣＯＰの高い範囲として２馬力から４馬力を例に挙げているが、各圧縮機によって当該効率的なＣＯＰの範囲は異なるものであり、予め、設定される前に測定され、これに基づいて本実施例の如き制御が行われるものとする。
【００３８】
上記に基づき、本実施例では、システム制御部４Ｄは、優先順位の高い圧縮機から２馬力まで配分し、以降は１２馬力（本実施例では圧縮機が３台設けられているため、３台×効率的なＣＯＰの範囲の最大値である４馬力）まで、各圧縮機に冷凍能力を割り振る。
【００３９】
図７は利用側機器から必要とされる冷凍能力が３．０馬力であり、各圧縮機の総運転積算時間から決定される各圧縮機の優先順位が圧縮機３Ａが１番、圧縮機４Ａが２番、圧縮機５Ａが３番であった場合について示している。
【００４０】
この場合、必要とされる冷凍能力は、３．０馬力であり、これは、一台の圧縮機において高いＣＯＰの範囲で賄える冷凍能力の範囲（２．０〜４．０馬力）内にある。よって、総運転積算時間が最も短く優先順位が高い圧縮機３Ａのみに必要とされる冷凍能力全ての３．０馬力を割り振り、他の圧縮機４Ａ、５Ａは使用しない。
【００４１】
必要とされる冷凍能力が次第に増加していき４．０馬力とされるまでは、一台の圧縮機において、必要とされる冷凍能力の全てを高いＣＯＰの範囲で賄うことができるため、優先順位の高い一台の圧縮機のみを運転する。
【００４２】
必要とされる冷凍能力が更に増加していき４．１馬力となった場合には、一台の圧縮機において、必要とされる冷凍能力の全てを高いＣＯＰの範囲で賄うことができる範囲を逸脱してしまうため、優先順位の高い圧縮機（例えば３Ａ）を２．１馬力、次に優先順位の高い圧縮機（例えば４Ａ）を２．０馬力として冷凍能力を割り振る。
【００４３】
本実施例では、０．１馬力ずつ冷凍能力の割り振りを行うため、必要とされる冷凍能力が４．２馬力となった場合には、優先順位の一番高い圧縮機（例えば３Ａ）を２．１馬力、次に優先順位の高い圧縮機（例えば４Ａ）を２．１馬力とし、以降、必要とされる冷凍能力が８．０馬力となるまで、均等に冷凍能力を配分する（割り振る）。
【００４４】
そして、必要とされる冷凍能力が８．１馬力を超えた場合には、２台の圧縮機では、少なくとも何れかが高いＣＯＰの範囲で賄うことができる範囲を逸脱してしまうため、３台全ての圧縮機を運転する。この場合、均等に冷凍能力を配分するため、優先順位の一番高い圧縮機（例えば３Ａ）を２．７馬力、二番目に高い圧縮機（例えば４Ａ）を２．７馬力、三番目に高い圧縮機（例えば５Ａ）を２．７馬力に割り振る。以降、必要とされる冷凍能力が１２．０馬力となるまで、優先順位に応じて順次均等に冷凍能力を配分する。
【００４５】
そして、高いＣＯＰの範囲で運転することができる最大馬力を超える冷凍能力が利用側機器から要求された場合には、優先順位の高い圧縮機（例えば３Ａ）のみに上記ＣＯＰの高い範囲を超えた最大馬力（例えば最大能力の６．０馬力）まで割り振る。
【００４６】
このような第１のルールに基づいてシステム制御部４Ｄは、各圧縮機の冷凍能力を割り振り、各冷凍機３、４、５の主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃはこれに基づき各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの運転周波数を変更して運転を行う。以後、ステップＳ１に戻る（ＩＩ）。
【００４７】
これにより、システム制御部４Ｄは、各能力可変型圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの総運転時間に基づき、当該総運転時間が短い程、優先順位を高くして各能力可変型圧縮機を運転すると共に、必要とされる冷凍能力が、優先順位の最も高い能力可変型圧縮機で賄える値であっても、次に優先順位の高い能力可変型圧縮機にも割り振ることで、各能力可変型圧縮機が分担する冷凍能力が、両能力可変型圧縮機の運転効率の高い範囲内に収まる場合、必要とされる冷凍能力を各能力可変型圧縮機に割り振って運転する。
【００４８】
従って、各圧縮機の運転効率の高い範囲、即ち、成績係数ＣＯＰを考慮して、各圧縮機の運転時間の平準化を図りつつ、運転効率の高い範囲での運転を実現することで、総じて効率的な運転を行うことができ、消費電力の低下を図ることができる。
【００４９】
また、本実施例では、システム制御部４Ｄは、必要とされる冷凍能力が優先順位の最も高い能力可変型圧縮機の運転効率の高い範囲（本実施例では、４．０馬力）内の値である場合は、次に優先順位の高い能力可変型圧縮機への割り振りを行わないこととすることにより、総運転時間が短い圧縮機のみであっても、高い運転効率で運転できる場合には、当該圧縮機のみを優先的に運転することができ、より確実に、各圧縮機の運転時間の平準化を実現することができる。
【００５０】
一方、上記図４のステップＳ７において、システム制御部４Ｄは、利用側機器から必要とされる冷凍能力が、運転する圧縮機の台数を変更しなければならない冷凍能力にアップ（若しくは変化）したと判断した場合には、ステップＳ９に進む。
【００５１】
ステップＳ９において、必要とされる冷凍能力が運転する圧縮機の台数を変更しなければならない程度に変化してから所定の待機時間、本実施例では一例として２分経過したか否かを判断する。経過していない場合には、ステップＳ１１に進み、第２のルールに基づき、各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａへの冷却能力の馬力配分を決定し、その結果を各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃに送信し、これに基づき各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃは、対応する圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの運転制御を実行する。
【００５２】
ここで、第２のルールについて説明する。上記第１のルールと同様に、先ずシステム制御部４Ｄは、各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃから送信される情報から、当該冷凍装置１を構成する圧縮機の台数、構成する圧縮機の種類、この場合、全ての圧縮機が能力可変型圧縮機であることを確認する。また、ステップＳ４において決定された各圧縮機の優先順位を確認する。
【００５３】
そして、上記第１のルールと同様に、システム制御部４Ｄは、優先順位の高い圧縮機から２馬力まで配分し、以降は１２馬力（本実施例では圧縮機が３台設けられているため、３台×効率的なＣＯＰの範囲の最大値である４馬力）まで、各圧縮機に冷凍能力を割り振りを検討する。
【００５４】
ここで、当該圧縮機の冷凍能力の割り振りを行う際に、前回の冷凍能力の割り振りでは、運転していなかった圧縮機に新たに冷凍能力を割り振る必要がある場合、若しくは、運転していた圧縮機に冷凍能力の割り振りをゼロとする必要がある場合には、当該割り振りを行わない。
【００５５】
一例として、前回の制御では、利用側機器から必要とされる冷凍能力が４．０馬力であり、優先順位の高い一台の圧縮機のみを運転していた。今回の制御で、利用側機器から必要とされる冷凍能力が４．１馬力であった場合には、上述したように、一台の圧縮機において、必要とされる冷凍能力の全てを高いＣＯＰの範囲で賄うことができる範囲を逸脱してしまうため、優先順位の高い圧縮機（例えば３Ａ）を２．１馬力、次に優先順位の高い圧縮機（例えば４Ａ）を２．０馬力として冷凍能力を割り振る。このような場合には、圧縮機の運転台数が前回の制御と増加（変更）するため、このステップＳ１１では、当該割り振りを行わずに、ステップＳ９における所定の待機時間が経過するまでは、圧縮機の高いＣＯＰの範囲で賄うことができる範囲を逸脱してしまうが、これまで運転を行っていた一台の圧縮機（例えば３Ａ）に利用側機器から必要とされる冷凍能力の全てである４．１馬力を割り振る。
【００５６】
このような第２のルールに基づいてシステム制御部４Ｄは、各圧縮機の冷凍能力を割り振り、各冷凍機３、４、５の主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃはこれに基づき各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの運転周波数を変更して運転を行う。以後、ステップＳ１に戻る（ＩＩ）。
【００５７】
他方、ステップＳ９において、所定の待機時間が経過したと判断された場合には、システム制御部４Ｄは、ステップＳ１０に進み、上述したような第１のルールに基づいて各圧縮機の冷凍能力の割り振りを行う。即ち、上記例では、利用側機器から必要とされる冷凍能力が４．１馬力であり、運転される圧縮機の台数に変更がある程度に冷凍能力が変化した場合には、優先順位の高い圧縮機（例えば３Ａ）を２．１馬力、次に優先順位の高い圧縮機（例えば４Ａ）を２．０馬力として冷凍能力を割り振る。
【００５８】
このような第１のルールに基づいてシステム制御部４Ｄは、各圧縮機の冷凍能力を割り振り、各冷凍機３、４、５の主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃはこれに基づき各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの運転周波数を変更して運転を行う。以後、ステップＳ１に戻る（ＩＩ）。
【００５９】
これにより、システム制御部４Ｄは、必要とされる冷凍能力が変化してから所定の待機時間が経過した後、第１のルールに基づいて、圧縮機の運転台数に変更が生じる冷凍能力の割り振りを実行することにより、頻繁に圧縮機の発停が行われる不都合を回避し、消費電力削減を実現することができる。
【００６０】
また、上記図３におけるステップＳ５において、利用側機器から取得された熱負荷に基づき必要とされる冷凍能力が所定値、例えば、２．０馬力以上、アップ（若しくは変化）したと判断された場合には、システム制御部４Ｄは、ステップＳ６に進み、ステップＳ７の如く必要とされる冷凍能力がその後アップ（若しくは変化）したか否かの判断を行うことなく、直ぐにステップＳ６において、上述した如き第１のルールに基づいて各圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａへの冷却能力の馬力配分を決定し、その結果を各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃに送信し、これに基づき各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃは、対応する圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの運転制御を実行する。以後、ステップＳ１に戻る（ＩＩ）。
【００６１】
これにより、システム制御部４Ｄは、必要とされる冷凍能力の変化の度合いが所定値より大きい場合、待機時間の経過を待たずに冷凍能力の割り振りを実行することにより、早期に冷凍能力の不足を改善することができ、安定した冷却運転を実現することができる。
【００６２】
次に、他の実施例としての冷凍装置２０について図８の冷媒回路図を参照して説明する。当該冷凍装置２０は、上述した如き冷凍装置１と略同様の構成とされており、冷凍機３が、上記と同様の能力可変型圧縮機３Ａと、能力一定型圧縮機３Ｂとを搭載するものである。尚、能力一定型圧縮機３Ｂは、能力可変型圧縮機３Ａと並列に接続されており、冷凍機３の主制御部３Ｃによって、ＯＮ／ＯＦＦ制御される。また、本実施例では、一例として当該能力一定型圧縮機３Ｂの出力馬力は５馬力であるものとする。
【００６３】
この場合も、上記実施例と同様に、図３及び図４のフローチャートに従って、各圧縮機３Ａ、３Ｂ、４Ａ、５Ａの運転制御が行われる。ここで、図３及び図４のステップＳ６、Ｓ８、Ｓ１０において採用される第１のルールについて説明する。
【００６４】
この場合、システム制御部４Ｄは、各主制御部３Ｃ、４Ｃ、５Ｃから送信される情報から、当該冷凍装置１を構成する圧縮機の台数、構成する圧縮機の種類、この場合、圧縮機が能力可変型圧縮機が３台と、能力一定型圧縮機が１台とで構成されることを確認する。また、ステップＳ４において決定された各圧縮機の優先順位を確認する。
【００６５】
そして、システム制御部４Ｄは、優先順位が各能力可変型圧縮機より高いものがない場合、即ち、本実施例では、各冷凍機の能力可変型圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの優先順位が最も高く、能力一定型圧縮機３Ｂの優先順位が他の冷凍機の能力可変型圧縮機よりも低い場合には、能力一定型圧縮機３Ｂを運転することなく、優先順位の高い能力可変型圧縮機から２馬力まで配分し、以降は必要とされる冷凍能力の増加に応じて１２馬力（本実施例では能力可変型圧縮機が３台設けられているため、３台×効率的なＣＯＰの範囲の最大値である４馬力）まで、各能力可変型圧縮機に冷凍能力を均等に割り振る。
【００６６】
これにより、能力一定型圧縮機３Ｂが搭載されている場合であっても、総運転時間が短い圧縮機を優先的に運転することができ、より確実に、各圧縮機の運転時間の平準化を実現することができる。
【００６７】
そして、この場合において、利用側機器から必要とされる冷凍能力が１２馬力を超える場合、即ち、各能力可変型圧縮機の効率的なＣＯＰの範囲の最大値である４馬力×台数分の冷凍能力が必要とされる場合には、システム制御部４Ｄは、能力一定型圧縮機３Ｂに一定の冷凍能力、この場合５．０馬力を割り振る。そして、必要とされる冷凍能力の一部を能力一定型圧縮機３Ｂに割り振ることから、残りの必要とされる冷凍能力（１２．１であれば、７．１馬力）は、省エネの観点からこれまで運転していた能力可変型圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの３台全てを運転せずに、優先順位の高い２台の能力可変型圧縮機（例えば３Ａ、４Ａ）に優先順位をふまえて均等に割り振る（この場合優先順位１番の能力可変型圧縮機３Ａに３．６馬力、２番の能力可変型圧縮機４Ａに３．５馬力）。
【００６８】
他方、能力一定型圧縮機３Ｂの優先順位が他の冷凍機の能力可変型圧縮機３Ａ、４Ａ、５Ａの優先順位よりも高い場合には、優先順位がこれよりも低い複数の能力可変型圧縮機で運転効率（ＣＯＰ）の高い範囲内での冷凍能力の割り振りが可能な場合は、図８に示すように、当該他の複数の能力可変型圧縮機で冷凍能力の割り振りを行う。
【００６９】
即ち、図８では、利用側機器から必要とされる冷凍能力が７．０馬力であり、各圧縮機の総運転積算時間から決定される各圧縮機の優先順位が能力一定型圧縮機３Ｂが１番、能力可変型圧縮機４Ａが２番、能力可変型圧縮機５Ａが３番、能力可変型圧縮機３Ａが４番であった場合について示している。なお、ここでは、割り振りの理解を容易とするため、上記実施例のように０．１馬力ずつの割り振りではなく、１．０馬力ずつの割り振りを行うものとする。
【００７０】
この場合、必要とされる冷凍能力は、７．０馬力であり、この冷凍能力のうち５．０馬力を能力一定型圧縮機３Ｂに割り振ると、優先順位が次に高い能力可変型圧縮機４Ａに２．０馬力割り振られることとなる。しかし、このままでは、必要とされる冷凍能力が減少された場合、能力を可変とすることができる圧縮機は、圧縮機４Ａのみであり、この圧縮機４Ａに割り振る冷凍能力を減少させると、高いＣＯＰの範囲で賄える冷凍能力の範囲を逸脱してしまう。
【００７１】
そこで、安定して高いＣＯＰの範囲で能力可変型圧縮機を運転させて必要とされる冷凍能力の変化に追随させるべく、能力一定型圧縮機３Ｂを運転せずに、先ず、複数の能力可変型圧縮機がそれぞれ高いＣＯＰの範囲で賄える冷凍能力の範囲内で均等に割り振る。この場合、次に優先順位の高い能力可変型圧縮機４Ａに４．０馬力割り振り、その次に優先順位の高い能力可変型圧縮機５Ａに残りの３．０馬力を割り振る。
【００７２】
このように、各冷凍機を構成する圧縮機が能力可変型圧縮機に加えて能力一定型圧縮機を搭載する場合であっても、当該冷凍機の能力可変型圧縮機の優先順位が最も低く、能力一定型圧縮機の優先順位が最も高いとき、システム制御部４Ｄは、他の複数の冷凍機の能力可変型圧縮機で運転効率の高い範囲内での冷凍能力の割り振りが可能な場合は、当該他の複数の能力可変型圧縮機で冷凍能力の割り振りを行うことにより、利用側機器の熱負荷に変動が生じることで、短期間で能力一定型圧縮機と能力可変型圧縮機との冷凍能力の割り振りが変更されてこれらの圧縮機の発停が頻繁に行われる不都合を回避することができる。
【００７３】
これにより、各圧縮機の運転時間の平準化を実現しつつ、能力可変型圧縮機を運転効率の高い範囲で運転することで、総じて効率的な運転を行うことができ、消費電力の低下を図ることができる。
【００７４】
尚、能力一定型圧縮機を搭載した係る実施例においても、図４のステップＳ７において、必要とされる冷凍能力が運転する圧縮機の種類又は台数を変更しなければならない冷凍能力にアップ（若しくは変化）した場合、例えば、能力可変型圧縮機３Ａの優先順位が１番であり、能力一定型圧縮機３Ｂの優先順位がその次であったとし、必要とされる冷凍能力が８．０馬力であった場合、先ず能力可変型圧縮機３Ａに４．０馬力、他の能力可変型圧縮機に４．０馬力を割り振る。ステップＳ９において所定の待機時間が経過するまでは、直ぐに能力可変型圧縮機４Ａから能力一定型圧縮機３Ｂへの割り振りに変更するのではなく、そのまま、当該待機時間が経過するまでは、当該能力可変型圧縮機のＣＯＰの高い範囲を逸脱する冷凍能力が割り振られたとしても当該割り振りを維持する。そして、待機時間経過後に、ステップＳ１０に進み、能力一定型圧縮機３Ｂへ５．０馬力を割り振り、優先順位が高い能力可変型圧縮機５Ａに残りの冷凍能力３．０馬力を割り振るものとする。
【００７５】
これにより、当該能力一定型圧縮機３Ｂが必要とされる冷凍能力の変化により頻繁に発停されることによる不都合を回避することができる。
【００７６】
尚、上記各実施例では、複数台のショーケース等の利用側機器を並列に配置すると共に、各ショーケースにつながるユニット間配管に対し、圧縮機及び熱交換器等を内蔵する複数台の冷凍機を並列に接続して成る所謂マルチ冷凍機を例に挙げて説明しているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、複数台の室内ユニットを並列に配置すると共に、各室内ユニットにつながるユニット間配管に対し、圧縮機及び室外熱交換器等を内蔵する複数台の室外ユニットを並列に接続して構成されている所謂マルチ型空気調和装置に採用しても同様の効果を奏することができる。この場合、上記実施例における冷凍機は、室外ユニットにより構成され、利用側機器（ショーケース）は、室内ユニットにより構成されることとなる。
【符号の説明】
【００７７】
１、２０  冷凍装置
２    冷媒回路
３、４、５  冷凍機
３Ａ、４Ａ、５Ａ  能力可変型圧縮機
３Ｂ    能力一定型圧縮機
３Ｃ、４Ｃ、５Ｃ  主制御部
４Ｄ    システム制御部
６    凝縮器
１０    蒸発器
１１    液電磁弁
１２    膨張弁
【図１】
0005518431.tif 000002
【図２】
0005518431.tif 000003
【図３】
0005518431.tif 000004
【図４】
0005518431.tif 000005
【図５】
0005518431.tif 000006
【図６】
0005518431.tif 000007
【図７】
0005518431.tif 000008
【図８】
0005518431.tif 000009
【図９】
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