(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧縮式冷媒回路がカスケード接続された多元冷凍装置において、少なくともひとつの冷媒回路における圧縮機にその回転数を制御する制御回路を設けるとともに、この制御回路は各冷媒回路における圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の比からなる圧力比を演算し、複数の冷媒回路の圧力比どうしの比率が所定の割合に維持されるように圧縮機の回転数制御を行うように構成してなる多元冷凍装置。
【請求項２】
高元側圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒往管の他端が、凝縮器、膨張弁を介して、カスケードコンデンサの１次側流路入口に接続され、同出口に一端が接続された冷媒復管の他端が高元側圧縮機の吸入側に接続された高元側冷媒回路と、低元側圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒往管の他端が、前記カスケードコンデンサの２次側流路入口に接続され、同出口に一端が接続された冷媒復管の他端が、膨張弁、蒸発器を介して低元側圧縮機の吸入側に接続された低元側冷媒回路とを備える多元冷凍装置であって、前記高元側冷媒回路における高元側圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の比からなる圧力比と、前記低元側冷媒回路における低元側圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の比からなる圧力比から演算される高元側冷媒回路と低元側冷媒回路とにおける圧力比どうしの比率を基にして、高元側冷媒回路、低元側冷媒回路における各圧縮機の何れか一方もしくは両方の圧縮機の運転を制御することによって前記圧力比どうしの比率が所定の割合に維持されるように構成してなる多元冷凍装置。
【請求項３】
前記制御回路は、各冷媒回路からの圧力比がほぼ等しくなるように少なくともひとつの圧縮機の回転数を制御するように構成してなる請求項１、２に記載の多元冷凍装置。
【請求項４】
前記制御回路は、圧縮機駆動用のモータをインバータによって回転制御するように構成してなる請求項１乃至３に記載の多元冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多元冷凍装置における運転制御に関し、より詳しくは、高元側冷媒回路、低元側冷媒回路における各圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の比からなる圧力比を基にして運転制御を行う多元冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高元側冷媒回路と低元側冷媒回路とを備える多元冷凍装置は、室内を冷暖房するための空気調和装置などに広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、上述の多元冷凍装置における冷凍サイクルを高効率で運転するためには、高元側冷媒回路と低元側冷媒回路における各圧縮機の運転状況を同等にして運転すればよいのであるが、負荷の状況によっては前記各圧縮機の圧力比を同じにして安定した運転を維持することが困難であり、また段階的な容量制御を行うタイプのものでは特に安定した運転制御を期待できない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０６３６５号公報（第１〜１８頁、図１〜３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、負荷が変動しても高元側冷媒回路と低元側冷媒回路における各圧縮機の圧力比の比率が所定の割合となるように運転できるようにして、多元冷凍サイクルを高効率で安定して運転することができる多元冷凍装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明に係る多元冷凍装置は、複数の圧縮式冷媒回路がカスケード接続された多元冷凍装置において、少なくともひとつの冷媒回路における圧縮機にその回転数を制御する制御回路を設けるとともに、この制御回路は各冷媒回路における圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の比からなる圧力比を演算し、複数の冷媒回路の圧力比どうしの比率が所定の割合に維持されるように圧縮機の回転数制御を行うようにした構成のものとしてある。
【０００７】
より詳しくは、高元側圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒往管の他端が、凝縮器、膨張弁を介して、カスケードコンデンサの１次側流路入口に接続され、同出口に一端が接続された冷媒復管の他端が高元側圧縮機の吸入側に接続された高元側冷媒回路と、低元側圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒往管の他端が、前記カスケードコンデンサの２次側流路入口に接続され、同出口に一端が接続された冷媒復管の他端が、膨張弁、蒸発器を介して低元側圧縮機の吸入側に接続された低元側冷媒回路とを備える多元冷凍装置であって、前記高元側冷媒回路における高元側圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の比からなる圧力比と、前記低元側冷媒回路における低元側圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の比からなる圧力比から演算される高元側冷媒回路と低元側冷媒回路とにおける圧力比どうしの比率を基にして、高元側冷媒回路、低元側冷媒回路における各圧縮機の何れか一方もしくは両方の圧縮機の運転を制御することによって前記圧力比どうしの比率が所定の割合に維持されるように構成したものとしてある。
【０００８】
また前記制御回路は、各冷媒回路からの圧力比がほぼ等しくなるように少なくともひとつの圧縮機の回転数を制御するように構成したものとしてある。
【０００９】
さらに前記制御回路は、圧縮機駆動用のモータをインバータによって回転制御するように構成したものとしてある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多元冷凍装置によれば、高元側冷媒回路の負荷状況に合わせて高元側冷媒回路、低元側冷媒回路における少なくともいずれかの圧縮機の駆動用モータを回転数制御して高元側冷媒回路、低元側冷媒回路における各圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の比からなる圧力比がほぼ等しくなるように制御しているので、負荷変動が生じても多元冷凍サイクルの運転を高効率に維持できる。
【００１１】
また、圧縮機の駆動用モータをインバータにて回転数制御するものでは、駆動用モータの回転数をきめ細かく調整でき、したがって高元側冷媒回路、低元側冷媒回路における各圧縮機の圧力比をより正確に制御することができて運転効率をより一層の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の多元冷凍装置を添付図面に基づいて説明する。
高元側冷媒回路２は、高元側圧縮機１１の吐出側１１ａに一端が接続された高元側冷媒往管１２の他端が、凝縮器１３、膨張弁１４を介してカスケードコンデンサ５の１次側流路入口５ａに接続され、同出口５ｂに一端が接続された高元側冷媒復管１５の他端が、高元側圧縮機１１の吸入側１１ｂに接続されている。
【００１３】
また低元側冷媒回路１は、低元側圧縮機３の吐出側３ａに一端が接続された低元側冷媒往管４の他端が前記カスケードコンデンサ５の２次側流路入口５ｃに接続され、同出口５ｄに一端が接続された低元側冷媒復管６の他端が、膨張弁７、蒸発器８を介して低元側圧縮機３の吸入側３ｂに接続されている。
【００１４】
本実施例では、低元側冷媒回路１における低元側圧縮機３の駆動用モータ９にインバータ１０装置を設けて回転数制御をできるようにし、もう一方の高元側冷媒回路２における低元側圧縮機１１の駆動用モータ１６にはインバータ装置を設けないで、モータ１６の回転数を所定の回転数に固定している。
【００１５】
次に、上述のように構成した本発明の多元冷凍装置の動作、すなわち低元側冷媒回路１の負荷が変動した場合に、同低元側冷媒回路１と高元側冷媒回路２における各圧縮機３、１１の圧力比を等しくする方向への制御を例として説明する。
【００１６】
低元側冷媒回路１における圧縮機３の吐出側３ａにて検出される吐出圧力（ＰＥ３）と、同吸入側３ｂにて検出される吸入圧力（ＰＥ４）を監視し、これらの圧力データを基にして低元側圧縮機３の圧力比Ｂが演算（Ｂ＝ＰＥ３／ＰＥ４）される。
【００１７】
また高元側冷媒回路２における圧縮機１１においても同様に、圧縮機１１の吐出側１１ａにて検出される吐出圧力（ＰＥ１）と、同吸入側１１ｂにて検出される吸入圧力（ＰＥ２）を監視し、これらの圧力データを基にして高元側圧縮機１１の圧力比Ａが演算（Ａ＝ＰＥ１／ＰＥ２）される。
【００１８】
次に、前記各圧力比Ｂ、Ａを基にして高元側冷媒回路２と低元側冷媒回路１とにおける圧力比どうしの比率Ｘが演算（Ｘ＝Ａ／Ｂ）される。
【００１９】
そして、上記比率Ｘが例えばほぼ１となって維持されるように、制御回路を備える制御部１７にて低元側冷媒回路１における低元側圧縮機３の駆動用モータ９に設けているインバータ１０装置を制御して低元側圧縮機の回転数を調節することによって圧力比をコントロールし、低元側冷媒回路の圧力比が高元側冷媒回路の圧力比とほぼ同等となるようにしている。
【００２０】
なお、図１においては演算処理の流れを明解にすべく、圧力比Ａ、Ｂおよび比率Ｘの演算処理の表示を制御部１７外に記載してあるが、実際は制御部にてこれら圧力比や圧力比どうしの比率の演算がインバータ１０の制御とともに行われるように構成してある。
【００２１】
上述した実施例では、低元側冷媒回路１における高元側圧縮機３の駆動用モータ９のみインバータ１０装置を設けて回転数制御をできるようにしているが、もう一方の高元側冷媒回路２における高元側圧縮機１１の駆動用モータ１６にもインバータ装置を設けてこの駆動用モータ１６も回転数制御をできるようになし、圧力比どうしの比率Ｘが素早く所定の値（例えばＸ＝１）に近づくように、もしくは比率Ｘが所定の値に精密に維持されるように制御する場合もある。
【００２２】
また、上述した実施例では低元側の蒸発器８に負荷が接続される構成、すなわち冷却運転が行われる場合の構成を例にして説明したが、高元側の凝縮器１３に負荷が接続される加熱運転（例えば、暖房や蒸気発生装置として適用する場合など）に用いたり、これらを交互に切り換え可能な構成としたりする場合もある。
【００２３】
また、高元と低元の各冷媒回路における圧力比どうしの比率Ｘが１となるように制御する場合を例示したが、冷凍装置の目的や負荷、あるいは装置構成等の諸条件によっては運転効率が最も高度に維持されるよう前記比率Ｘを１以外の数値や所定の割合となる数値範囲に設定する場合もある。
【００２４】
さらに、本実施例では高元と低元の２つの冷媒回路を備える２元冷凍装置について説明したが、３元以上の冷凍装置にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る多元冷凍装置の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
【００２６】
１  低元側冷媒回路
２  高元側冷媒回路
３  低元側圧縮機
３ａ  吐出側
３ｂ  吸入側
４  低元側冷媒往管
５  カスケードコンデンサ
５ａ  １次側流路入口
５ｂ  １次側流路出口
５ｃ  ２次側流路入口
５ｄ  ２次側流路出口
６  低元側冷媒復管
７  膨張弁
８  蒸発器
９  モータ
１０  インバータ
１１  高元側圧縮機
１１ａ  吐出側
１１ｂ  吸入側
１２  高元側冷媒往管
１３  凝縮器
１４  膨張弁
１５  高元側冷媒復管
１６  モータ
１７  制御部
【図１】
0004551437.tif 000002