(57)【要約】【課題】安価に冷凍能力を向上できる冷凍装置を提供すること。【解決手段】水側熱交換器１と、スクリュー圧縮機２と、空気側熱交換器３と、膨張弁４とを順に冷媒配管で接続する。スクリュー圧縮機２に接続された３相の電源ラインのうちの１相の電流を検出する電流センサ１２と、スクリュー圧縮機２が吐出するガスの圧力値を検出する圧力センサ１９とを備える。制御装置１４は、電流センサ１２の検出値が所定値Ａよりも大きく、また、圧力センサ１９の検出値が所定値Ｃ以上である場合、容量制御装置１７に命じてスクリュー圧縮機２の容量を低減させる。スクリュー圧縮機２について、供給電流値と吐出ガス圧力値とに基いて容量制御を行なうので、供給電流値を検出する電流センサ１２は精度が比較的低いものでよいから、冷凍装置が安価に形成できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１熱交換器（１）、スクリュー圧縮機（２）、第２熱交換器（３）および膨張弁（４）を備える冷凍装置において、
上記スクリュー圧縮機（２）のモータに供給される電流を検出する電流センサ（１２）と、
上記スクリュー圧縮機（２）が吐出するガスの圧力を検出する圧力センサ（１９）と、
上記電流センサ（１２）の検出値が所定値（Ａ）よりも大きく、かつ、上記圧力センサ（１９）の検出値が所定値（Ｃ）以上である場合、上記スクリュー圧縮機（２）の容量を減少させる制御装置（１４）と
を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
第１熱交換器（１）、スクリュー圧縮機（２）、第２熱交換器（３）および膨張弁（４）を備える冷凍装置において、
上記スクリュー圧縮機（２）のモータに供給される電流を検出する電流センサ（１２）と、
上記スクリュー圧縮機（２）が吸入するガスの温度を検出する温度センサと、
上記電流センサ（１２）の検出値が所定値（Ａ）よりも大きく、かつ、上記温度センサの検出値が所定値以上である場合、上記スクリュー圧縮機（２）の容量を減少させる制御装置と
を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
第１熱交換器（１）、スクリュー圧縮機（２）、第２熱交換器（３）および膨張弁（４）を備える冷凍装置において、
上記スクリュー圧縮機（２）のモータに供給される電流を検出する電流センサ（１２）と、
上記スクリュー圧縮機（２）が吐出するガスの圧力を検出する圧力センサ（１９）と、
上記スクリュー圧縮機（２）が吸入するガスの温度を検出する温度センサと、上記電流センサ（１２）の検出値が所定値（Ａ）よりも大きく、かつ、上記圧力センサ（１９）の検出値が所定値以上であり、かつ、上記温度センサの検出値が所定値以上である場合、上記スクリュー圧縮機（２）の容量を減少させる制御装置と
を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の冷凍装置において、
上記第１熱交換器（１）に被温度制御物を供給し、この被温度制御物の温度を制御することを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍装置としては、インバータ装置を介して電力の供給を受ける圧縮機と、熱交換器と、この熱交換器および上記インバータ装置に送風するファンとを有する室外機を備えたものがある。（例えば特許文献１参照）。この冷凍装置は、上記インバータ装置が上記圧縮機に出力する電流の値を検出し、この検出値と、上記室外機が設置された室外の温度および上記ファンの風量とに基いて、上記インバータ装置の出力に余裕があるか否かを判断している。この冷凍装置は、上記室外温度が所定温度よりも低いか、または、上記ファンの風量が所定量よりも多い場合、上記インバータ装置は温度上昇が緩和されるから出力に余裕があると判断して、このインバータ装置の動作周波数を増大させる。これによって、上記インバータ装置が出力する電流の値を増大し、上記圧縮機の運転容量を増大させて、上記冷凍装置の冷凍能力が向上するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平０８−２３４２９号公報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の冷凍装置は、上記インバータ装置の出力に余裕があると判断した場合、このインバータ装置の出力電流の値を増大するので、上記圧縮機のモータの入力電流は、上記モータが過負荷となる値に近づく。そこで、上記モータが過負荷にならないように、このモータへの入力電流の値を制御する必要があるので、上記インバータ装置の出力電流の値を高精度に検出する必要が生じる。その結果、検出精度の高い高価な電流センサが必要になって、冷凍装置のコストアップを招くという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、安価に冷凍能力を向上できる冷凍装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の冷凍装置は、第１熱交換器、スクリュー圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備える冷凍装置において、
上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流を検出する電流センサと、
上記スクリュー圧縮機が吐出するガスの圧力を検出する圧力センサと、
上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記圧力センサの検出値が所定値以上である場合、上記スクリュー圧縮機の容量を減少させる制御装置と
を備えることを特徴としている。
【０００７】
請求項１の冷凍装置によれば、上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流の値が上記電流センサによって検出され、上記スクリュー圧縮機が吐出するガスの圧力の値が上記圧力センサによって検出される。上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記圧力センサの検出値が所定値以上である場合、上記制御装置によって上記スクリュー圧縮機の容量が減少される。したがって、上記スクリュー圧縮機のモータは、例えば過負荷状態が適切に回避される。その結果、上記スクリュー圧縮機の容量が適切に制御されて、上記冷凍装置の冷凍性能が向上する。ここにおいて、上記制御装置は、上記電流センサの検出値と上記圧力センサの検出値との両方に基いて、上記スクリュー圧縮機の容量を制御するので、上記電流センサの検出値の精度が比較的低くても、このモータの例えば過負荷状態が確実に回避できる。したがって、上記モータへの電流の値を検出する電流センサは、精度が比較的低くて安価なものを用いることができる。その結果、良好な冷凍性能を有する冷凍装置が安価に形成できる。
【０００８】
請求項２の発明の冷凍装置は、第１熱交換器、スクリュー圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備える冷凍装置において、
上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流を検出する電流センサと、
上記スクリュー圧縮機が吸入するガスの温度を検出する温度センサと、
上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記温度センサの検出値が所定値以上である場合、上記スクリュー圧縮機の容量を減少させる制御装置と
を備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項２の冷凍装置によれば、上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流の値が上記電流センサによって検出され、上記スクリュー圧縮機が吸入するガスの温度の値が上記温度センサによって検出される。上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記温度センサの検出値が所定値以上である場合、上記制御装置によって上記スクリュー圧縮機の容量が減少される。したがって、上記スクリュー圧縮機のモータは、例えば過負荷状態が適切に回避される。その結果、上記スクリュー圧縮機の容量が適切に制御されて、上記冷凍装置の冷凍性能が向上する。ここにおいて、上記制御装置は、上記電流センサの検出値と上記温度センサの検出値との両方に基いて、上記スクリュー圧縮機の容量を制御するので、上記電流センサの検出値の精度が比較的低くても、このモータの例えば過負荷状態が確実に回避できる。したがって、上記モータへの電流の値を検出する電流センサは、精度が比較的低くて安価なものを用いることができる。その結果、良好な冷凍性能を有する冷凍装置が安価に形成できる。
【００１０】
請求項３の発明の冷凍装置は、第１熱交換器、スクリュー圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備える冷凍装置において、
上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流を検出する電流センサと、
上記スクリュー圧縮機が吐出するガスの圧力を検出する吐出圧力センサと、
上記スクリュー圧縮機が吸入するガスの温度を検出する吸入温度センサと、
上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記吐出圧力センサの検出値が所定値以上であり、かつ、上記吸入温度センサの検出値が所定値以上である場合、上記スクリュー圧縮機の容量を減少させる制御装置と
を備えることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の冷凍装置によれば、上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流の値が上記電流センサによって検出され、上記スクリュー圧縮機が吐出するガスの圧力の値が上記圧力センサによって検出され、上記スクリュー圧縮機が吸入するガスの温度の値が上記温度センサによって検出される。上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記圧力センサの検出値が所定値以上であり、かつ、上記温度センサの検出値が所定値以上である場合、上記制御装置によって上記スクリュー圧縮機の容量が減少される。したがって、上記スクリュー圧縮機のモータは、例えば過負荷状態になる直前に負荷が低減される。その結果、上記スクリュー圧縮機は、上記モータの例えば過負荷状態を回避しつつ、実際に到達可能な最大容量で運転されるので、上記冷凍装置の冷凍性能が効果的に向上する。ここにおいて、上記制御装置は、上記電流センサの検出値と上記圧力センサの検出値と上記温度センサの検出値とに基いて、上記スクリュー圧縮機の容量を制御するので、上記電流センサの検出値の精度が比較的低くても、このモータの例えば過負荷状態が確実に回避できる。したがって、上記電流センサは、精度が比較的低くて安価なものでよい。その結果、良好な冷凍性能を有する冷凍装置が安価に形成できる。
【００１２】
請求項４の発明の冷凍装置は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の冷凍装置において、
上記第１熱交換器に被温度制御物を供給し、この被温度制御物の温度を制御することを特徴としている。
【００１３】
請求項４の冷凍装置によれば、上記第１熱交換器に供給される例えば水などの被温度制御物について、この被温度制御物を温度制御する冷凍装置が、比較的安価な電流センサを用いて安価に形成できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態の冷凍装置を示す図である。この冷凍装置は、被温度制御物としての水の温度を制御するチラーであり、水が供給される第１熱交換器としての水側熱交換器１と、スクリュー圧縮機２と、第２熱交換器としての空気側熱交換器３と、膨張弁４とを順に冷媒配管によって接続している。
【００１６】
上記水側熱交換器１には、冷媒と熱交換すべき水が供給される入口配管６と、冷媒と熱交換された水を排出する出口配管７とを備える。上記入口配管６には、供給される水の温度を検出する入口温度センサ２１が設けられており、上記出口配管７には、排出する水の温度を検出する出口温度センサ２２が設けられている。
【００１７】
上記スクリュー圧縮機２は図示しないモータを備え、このモータは、３相の交流電源１１に接続されている。この電源１１と上記スクリュー圧縮機２のモータとを接続する電源ラインには、３相のうちの1相の電流を検出する電流センサ１２が設けられている。また、上記スクリュー圧縮機２は、スクリューロータの冷媒の吸入量を変更して容量を変更するスライドバルブ１６を備え、このスライドバルブ１６の動作を制御する容量制御装置１７を備える。
【００１８】
上記スクリュー圧縮機２と上記空気側熱交換器３との間の冷媒配管の部分には、上記スクリュー圧縮機２が吐出するガスとしての冷媒ガスの圧力を検出する圧力センサ１９が設けられている。
【００１９】
また、このチラーの動作の制御を行なう制御装置１４を備え、この制御装置１４は、上記入口温度センサ２１、上記出口温度センサ２２、上記電流センサ１２、上記容量制御装置１７および上記圧力センサ１９に接続されている。
【００２０】
上記構成のチラーは以下のように動作する。すなわち、上記スクリュー圧縮機２で圧縮してなる高温高圧の冷媒が、上記空気側熱交換器３で空気と熱交換して低温高圧になり、この低温高圧の冷媒が、上記膨張弁４で減圧されて低温低圧になる。この低温低圧の冷媒は、上記水側熱交換器１で水と熱交換して蒸発し、その後、上記スクリュー圧縮機２に戻る。上記水側熱交換器１では、入口配管６から導かれた高温の水が、上記低温低圧の冷媒と熱交換して低温になり、出口配管７から排出される。
【００２１】
上記チラーの制御装置１４は、上記水側熱交換器の出口配管７から排出される水の温度を調節するサーモ制御を行なう。すなわち、上記制御装置１４は、上記入口温度センサ２１の検出値と、上記出口温度センサ２２の検出値と、予め設定された水の目標温度と、上記スクリュー圧縮機２の現在の容量とに基いて、このスクリュー圧縮機２の容量を変更する指令を上記容量制御装置１７に送る。この容量制御装置１７は、上記制御装置１４から受けた命令に応じてスクリュー圧縮機のスライドバルブ１６の開度を変更して、このスクリュー圧縮機２の容量を変更する。これによってチラーの冷凍能力を変更して、上記水側熱交換器の出口配管７から排出される水の温度を目標温度にする。
【００２２】
図２は、上記制御装置１４が、スクリュー圧縮機２のモータに供給される電力に基いて、上記スクリュー圧縮機２の容量制御を行なう際に実行する処理を示すフロー図である。上記制御装置１４は、上記サーモ制御を開始すると、上記スクリュー圧縮機２のモータに供給される３相のうちの１相の電流の値であって上記電流センサ１２の検出値が、所定の値Ａよりも大きいか否かを判断する。これと共に、上記スクリュー圧縮機１が吐出するガスの圧力の値であって上記圧力センサ１９の検出値が、所定の値Ｃ以上であるか否かを判断する（Ｓ１）。
【００２３】
上記電流センサ１２の検出値が所定値Ａ以下である場合、あるいは、上記圧力センサ１９の検出値が所定値Ｃよりも小さい場合、上記制御装置１４は通常のサーモ制御を行なう（Ｓ３）。
【００２４】
上記ステップＳ１において、上記電流センサ１２の検出値が所定値Ａよりも大きく、また、上記圧力センサ１９の検出値が所定値Ｃ以上である場合、上記制御装置１４は容量制御装置１７に命じて、上記スクリュー圧縮機２を強制的にロードダウンして容量を所定容量に低減させる（Ｓ２）。ここにおいて、上記電流センサ１２の検出値が所定値Ａよりも大きく、かつ、上記圧力センサ１９の検出値が所定値Ｃ以上である場合、上記スクリュー圧縮機２のモータは過負荷状態になっている。
【００２５】
上記スクリュー圧縮機２の容量を低減させた後、上記制御装置１４は、上記電流センサ１２の検出値が所定値Ｂ以下であるか否かを判断する（Ｓ４）。ここで、所定値Ｂは、上記ステップＳ１における所定値Ａよりも小さい値である。上記電流センサ１２の検出値が所定値Ｂ以下であると判断すると、上記制御装置１４は、上記ステップＳ３に戻って通常のサーモ制御を行なう。
【００２６】
上記ステップＳ４において、上記電流センサ１２の検出値が所定値Ｂ以下ではないと判断すると、上記制御装置１４は、上記容量制御装置１７に命じてスクリュー圧縮機２の容量の増大（ロードアップ）を禁止する（Ｓ５）。これによって、上記制御装置１４は、通常のサーモ制御およびその他の制御のうち、上記スクリュー圧縮機２について、ロードアップ以外の運転を行なう。例えば、上記入口温度センサ２１および出口温度センサ２２の検出値と、予め設定された水の目標温度とに基いて、上記スクリュー圧縮機２の容量を保持する（ロードキープ）か、あるいは、上記スクリュー圧縮機２の容量をさらに低減させる（ロードダウン）。この後、上記ステップＳ４に戻って、上記電流センサ１２の検出値が所定値Ｂ以下であるか否かを再度判断する。
【００２７】
このようにして、上記制御装置１４は、上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流の値が所定値Ａよりも大きく、かつ、上記スクリュー圧縮機２が吐出する冷媒ガスの圧力の値が所定値Ｃ以上である場合に、上記スクリュー圧縮機２の容量を強制的に低減させる。したがって、上記制御装置１４は、上記スクリュー圧縮機２のモータの過負荷状態を正確に検知して、このモータの過負荷運転が適切に回避できる。この結果、上記モータが過負荷運転になる直前までチラーのサーモ制御運転を行なうことができるので、このチラーの冷凍性能が効果的に向上する。つまり、このチラーは、上記スクリュー圧縮機２の容量を、実際に運転可能な最大容量まで増大させてサーモ制御運転を行なうことができるので、冷凍性能を効果的に向上できる。
【００２８】
ここで、上記モータに供給される電流の検出値のみに基いてスクリュー圧縮機の容量制御を行なう場合、上記モータに供給される電流を高精度に検出する必要がある。したがって、高精度の高価な電流センサを３相の電源ラインの全てに設ける必要があるので、チラーの価格が大幅に上昇してしまう。これに対して、本実施形態のチラーは、スクリュー圧縮機のモータへの供給電流の値と、上記スクリュー圧縮機の吐出ガス圧力の値とに基いてスクリュー圧縮機の容量制御を行なうので、上記モータへの供給電流の値を測定する電流センサ１２は精度が比較的低いものでよい。その結果、冷凍性能が良好なチラーを安価に形成できる。
【００２９】
また、上記制御装置１４は、上記ステップＳ４において、上記電流センサ１２が検出する電流の値がＢ以下になったと判断した場合に通常のサーモ制御（Ｓ３）を行なうので、このサーモ制御運転時に上記電流センサの検出値が直ぐにＡを越えることがない。したがって、ステップＳ２におけるような強制的なロードダウンと、サーモ制御運転とが頻繁に繰り返されることが防止されて、チラーの動作が安定にできる。
【００３０】
上記実施形態において、上記制御装置１４は、上記スクリュー圧縮機２のモータに供給される電流の値と、上記スクリュー圧縮機２が吐出する冷媒ガスの圧力の値とに基いて、上記スクリュー圧縮機２の容量を制御したが、上記スクリュー圧縮機２のモータに供給される電流の値と、上記スクリュー圧縮機２が吸入する冷媒ガスの温度の値とに基いて容量制御を行なってもよい。この場合、上記制御装置１４は、ステップＳ１において、上記電流センサの検出値が所定値Ａよりも大きく、かつ、上記スクリュー圧縮機２が吸入する冷媒ガスの温度が所定値以上である場合に、上記スクリュー圧縮機２の容量を強制的に低減させるようにすればよい。さらに、上記スクリュー圧縮機のモータへの供給電流の値と、このスクリュー圧縮機２の吸入ガスの温度の値と、このスクリュー圧縮機２の吐出ガスの圧力の値とに基いて容量制御を行なってもよい。つまり、上記電流センサの検出値が所定値Ａよりも大きく、かつ、上記スクリュー圧縮機２が吸入する冷媒ガスの温度が所定値以上であり、かつ、上記スクリュー圧縮機２が吐出する冷媒ガスの圧力が所定値以上である場合に、上記スクリュー圧縮機２の容量を強制的に低減させるようにすればよい。これによって、上記スクリュー圧縮機２のモータの過負荷状態が高精度に回避できて、冷凍装置の冷凍性能をさらに向上できる。
【００３１】
上記実施形態において、上記容量制御装置１７は、スライドバルブ１６の開度を変えてスクリュー圧縮機２の容量を制御したが、上記スクリュー圧縮機２の電源１１にインバータ装置を備え、このインバータ装置によって電力の周波数および電流値を変えることによって容量制御をしてもよい。あるいは、インバータ装置とスライドバルブ１６とを併用して容量制御を行なってもよい。
【００３２】
上記実施形態において、上記冷凍装置は、第１熱交換器として水側熱交換器を備え、この水熱交換器に供給される水の温度制御を行なったが、水以外の他のものの温度制御を行なってもよい。例えば、第１熱交換器として空気側熱交換器を設け、この空気側熱交換器に導かれる空気の温度制御を行なってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍装置によれば、第１熱交換器、スクリュー圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備える冷凍装置において、上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流を検出する電流センサと、上記スクリュー圧縮機が吐出するガスの圧力を検出する圧力センサと、上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記圧力センサの検出値が所定値以上である場合、上記スクリュー圧縮機の容量を減少させる制御装置とを備えるので、上記電流センサは、精度が比較的低くて安価なものを用いることができ、その結果、良好な冷凍性能を有する冷凍装置が安価に形成できる。
【００３４】
請求項２の発明の冷凍装置によれば、第１熱交換器、スクリュー圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備える冷凍装置において、上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流を検出する電流センサと、上記スクリュー圧縮機が吸入するガスの温度を検出する温度センサと、上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記温度センサの検出値が所定値以上である場合、上記スクリュー圧縮機の容量を減少させる制御装置とを備えるので、上記電流センサは精度が比較的低くて安価なものを用いることができ、その結果、良好な冷凍性能を有する冷凍装置が安価に形成できる。
【００３５】
請求項３の発明の冷凍装置によれば、第１熱交換器、スクリュー圧縮機、第２熱交換器および膨張弁を備える冷凍装置において、上記スクリュー圧縮機のモータに供給される電流を検出する電流センサと、上記スクリュー圧縮機が吐出するガスの圧力を検出する吐出圧力センサと、上記スクリュー圧縮機が吸入するガスの温度を検出する吸入温度センサと、上記電流センサの検出値が所定値よりも大きく、かつ、上記吐出圧力センサの検出値が所定値以上であり、かつ、上記吸入温度センサの検出値が所定値以上である場合、上記スクリュー圧縮機の容量を減少させる制御装置とを備えるので、上記電流センサは精度が比較的低くて安価なものを用いることができ、その結果、良好な冷凍性能を有する冷凍装置が安価に形成できる。
【００３６】
請求項４の発明の冷凍装置によれば、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記第１熱交換器に被温度制御物を供給し、この被温度制御物の温度を制御するので、例えば水などの被温度制御物を温度制御する冷凍装置が、比較的安価な電流センサを用いて安価に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の冷凍装置を示す図である。
【図２】スクリュー圧縮機の容量制御を行なう際に、制御装置が実行する処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  水側熱交換器
２  スクリュー圧縮機
３  空気側熱交換器
４  膨張弁
６  入口配管
７  出口配管
１０  電源
１２  電流センサ
１４  制御装置
１６  スライドバルブ
１７  容量制御装置
１９  圧力センサ
２１  入口温度センサ
２２  出口温度センサ
【図１】
2004205163.tif 000003
【図２】
2004205163.tif 000004