(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機部と圧縮動作をするスクリューロータ部とから成るスクリュー式圧縮機、水式熱交換器、ブライン配管を有するブライン熱交換器および膨張弁を冷媒配管により連結接続した冷媒回路と、前記スクリュー式圧縮機の電動機巻線温度の異常上昇を検知して圧縮機を保護する巻線保護用サーモスタット等の巻線保護手段とを備えたスクリュー式冷凍機において、
前記巻線保護手段とは検知温度を異にして電動機巻線温度の巻線保護設定温度より低く設定した圧縮機連続運転温度を検知し圧縮機連続運転を継続させる圧縮機連続運転手段と、
前記圧縮機連続運転手段の信号により冷凍機の連続運転を制御する制御手段と、
を備え、
前記圧縮機連続運転手段が前記圧縮機連続運転温度を検知し、前記巻線保護手段が前記巻線保護設定温度を検知していない状態となった場合には、
前記制御手段は、
前記スクリュー式圧縮機の運転容量を増大させることを特徴とするスクリュー式冷凍機。
【請求項２】
電動機部と圧縮動作をするスクリューロータ部とから成るスクリュー式圧縮機、水式熱交換器、ブライン配管を有するブライン熱交換器および膨張弁を冷媒配管により連結接続した冷媒回路と、前記スクリュー式圧縮機の電動機巻線温度の異常上昇を検知して圧縮機を保護する巻線保護用サーモスタット等の巻線保護手段とを備えたスクリュー式冷凍機において、
ブライン配管の出口管温度を検知するブライン出口温度検出手段と、前記巻線保護手段とは検知温度を異にして電動機巻線温度の巻線保護設定温度より低く設定した圧縮機連続運転温度を検知し圧縮機連続運転を継続させる圧縮機連続運転手段を設けた制御手段を備え、
前記ブライン配管の出口管温度が所定の設定温度以下となって、前記スクリュー式圧縮機の運転容量を減少させた際、
前記圧縮機連続運転手段が前記圧縮機連続運転温度を検知し、前記巻線保護手段が前記巻線保護設定温度を検知していない状態となった場合には、
前記制御手段は、前記スクリュー式圧縮機の運転容量を増大させることを特徴とするスクリュー式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半密閉構造および密閉構造のスクリュー式圧縮機を搭載した冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来のスクリュー冷凍機の冷媒回路図である。図において、１は電動部１ａと圧縮動作をするスクリューロータ部１ｂとから成るスクリュー式圧縮機、２は冷却水管２ａと熱交換し凝縮作用をする水式熱交換器、３は膨張弁、４はブライン配管５と熱交換し蒸発作用をするブライン熱交換器で、前記スクリュー式圧縮機１、水式熱交換器２および膨張弁３等と共に冷媒配管６により連結されて冷媒回路を構成している。７は制御装置で、前記ブライン配管５の入口管５ａ温度を検出するブライン入口温度検出装置７ａ、および前記スクリュー式圧縮機１の電動部１ａに設置され、巻線温度を検出する巻線保護用サーモスタット７ｂを備えている。
【０００３】
次に、動作について説明する。図に示すように、スクリュー式圧縮機１、水式熱交換器２、膨張弁３、ブライン熱交換器４および冷媒配管６により接続して冷媒回路を構成した冷凍機において、この冷凍機は、ブライン入口温度検出装置７ａにより検出されるブライン入口温度が制御装置７に伝えられ、制御装置７によって、冷凍機の冷媒容量調節を行う。
【０００４】
この容量調節はブライン入口温度信号を受けた制御装置７により制御する。冷凍機は、ブライン入口温度に応じ容量制御を行うが、負荷が減少しブライン入口温度が制御目標温度以下となり、サーモ停止設定温度まで達すると、サーモ停止となり自動的に圧縮機は停止となる。この後、負荷が上昇し、ブライン入口温度がサーモ復帰温度まで上昇すると、再度圧縮機の運転を開始する。
【０００５】
また、図５は、特開平８−２９１９４６号公報に示された従来のスクリュー式冷凍機の冷媒回路図である。図において、１はスクリュー圧縮機、２は外気と熱交換させ冷媒を凝縮させる空気熱交換器、４は冷水管５の冷水と熱交換し冷媒を蒸発させる水熱交換器、７は制御装置で、前記冷水管５出口管５ｂ温度を検知する冷水温度検知装置７ａと、前記空気熱交換器入口管２ａの温度を検知する凝縮温度検知装置２ｂ、前記スクリュー圧縮機１の冷媒吐出管６ａの凝縮圧力を検知する第１凝縮圧力検知装置２ｃおよび、前記空気熱交換器２の冷媒出口管６ｂの凝縮圧力を検知する第２凝縮圧力検知装置２ｄを備えている。８は四方弁、９は前記空気熱交換器２に外気を送りこむファン、１０はファン回転数を制御するインバータ、１１は電磁弁である。
【０００６】
次に、このように構成された第２の従来例のスクリュー式冷凍機の動作を説明する。２つの電磁弁１１を有するスクリュー圧縮機１、ファン９を有する空気熱交換器２、水式熱交換器４、及びそれらを冷媒配管５で接続して回路を形成するスクリュー冷凍機において、制御装置７は、スクリュー圧縮機１の冷媒吐出管６ａの凝縮圧力を検出する第１凝縮圧力検知装置２ｃおよび空気熱交換器２の冷媒出口管６ｂの凝縮圧力を検知する第２凝縮圧力検知装置２ｄによりそれぞれ凝縮圧力を検出して凝縮圧力が所定値（これを第一の設定値とする）になるように、空気熱交換器用のファン８を制御する。
【０００７】
また、冷水管５出口管５ｂ温度を検出して冷水温度が所定値になるように、圧縮機１を容量制御し、かつ第１凝縮圧力検知装置２ｃおよび第２凝縮圧力検知装置２ｅの凝縮圧力に前記第一の設定値より上に第二の設定値を設け、この第二の設定値によって、圧縮機１の容量制御を、冷水管５出口管５ｂ温度による制御に優先して圧縮機１のロード電磁弁１０又はアンロード電磁弁１０を制御するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これら、従来のスクリュー式冷凍機は、以上のように構成されているので、負荷が減少し、サーモ停止した場合、ブライン入口温度がサーモ復帰設定温度まで上昇せねば運転を再開せず、負荷の急激な上昇に対応できないという問題があった。
【０００９】
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、電動機へ複数の巻線サーモスタットを備えた圧縮機を使用し、負荷の減少に伴い圧縮機の吸込み冷媒ガス量が減少したことを、電動機巻線温度の上昇により検知し、サーモ停止を回避制御することによって、冷凍機の連続運転を行い、負荷の急増にも遅滞なく対応でき、かつブライン出口温度の安定した安価なスクリュー冷凍機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明のスクリュー式冷凍機は、電動機部と圧縮動作をするスクリューロータ部とから成るスクリュー式圧縮機、水式熱交換器、ブライン配管を有するブライン熱交換器および膨張弁を冷媒配管により連結接続した冷媒回路と、前記スクリュー式圧縮機の電動機巻線温度の異常上昇を検知して圧縮機を保護する巻線保護用サーモスタット等の巻線保護手段とを備えたスクリュー式冷凍機において、前記巻線保護手段とは検知温度を異にして電動機巻線温度の巻線保護設定温度より低く設定した圧縮機連続運転温度を検知し圧縮機連続運転を継続させる圧縮機連続運転手段と、前記圧縮機連続運転手段の信号により冷凍機の連続運転を制御する制御手段と、を備え、前記圧縮機連続運転手段が前記圧縮機連続運転温度を検知し、前記巻線保護手段が前記巻線保護設定温度を検知していない状態となった場合には、前記制御手段は、前記スクリュー式圧縮機の運転容量を増大させるものである。
【００１１】
また、この発明のスクリュー式冷凍機は、電動機部と圧縮動作をするスクリューロータ部とから成るスクリュー式圧縮機、水式熱交換器、ブライン配管を有するブライン熱交換器および膨張弁を冷媒配管により連結接続した冷媒回路と、前記スクリュー式圧縮機の電動機巻線温度の異常上昇を検知して圧縮機を保護する巻線保護用サーモスタット等の巻線保護手段とを備えたスクリュー式冷凍機において、ブライン配管の出口管温度を検知するブライン出口温度検出手段と、前記巻線保護手段とは検知温度を異にして電動機巻線温度の巻線保護設定温度より低く設定した温度を検知し圧縮機連続運転を継続させる圧縮機連続運転手段を設けた制御手段を備え、前記ブライン配管の出口管温度が所定の設定温度以下となって、前記スクリュー式圧縮機の運転容量を減少させた際、前記圧縮機連続運転手段が前記圧縮機連続運転温度を検知し、前記巻線保護手段が前記巻線保護設定温度を検知していない状態となった場合には、前記制御手段は、前記スクリュー式圧縮機の運転容量を増大させるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図１はこの発明の実施の形態１によるスクリュー式冷凍機を示す冷媒回路図である。図において、１は電動部１ａと圧縮動作をするスクリューロータ部１ｂとから成るスクリュー式圧縮機、２は冷却水管２ａと熱交換する水式熱交換器、３は膨張弁、４はブライン配管５と熱交換するブライン熱交換器で、前記スクリュー式圧縮機１、水式熱交換器２および膨張弁３等と共に冷媒配管６により連結されて冷媒回路を構成している。
【００１３】
７は制御装置で、前記ブライン配管の出口管５ｂ温度を検出し、圧縮機運転容量を連続的に低下させるブライン出口温度検出装置７ｃ、および前記スクリュー式圧縮機１の電動部１ａに設置され、巻線温度を検出し保護する巻線保護手段である、例えば１０５℃で巻線保護動作するよう設定された巻線保護用サーモスタット７ｂおよびこの巻線保護手段の設定温度よりは低く、かつスクリュー式圧縮機を連続運転させる設定温度、例えば７０℃から９０℃の範囲内の温度で連続運転を継続させる圧縮機連続運転手段である圧縮機連続運転用サーモスタット７ｄを備えている。
【００１４】
次に、動作について説明する。冷凍機負荷側の要求能力が低下するにしたがって、ブラインの出入口温度差が減少する。ブライン出口温度検出装置７ｃによりブライン出口温度を検知し、この検出信号により制御装置７が、圧縮機運転容量を絞りこみ圧縮機１の運転容量を連続的に低下させる。この制御により冷凍機の冷媒循環量が低下する。この圧縮機を駆動する電動機は冷凍機を循環する冷媒ガスにより冷却されている。そのため、冷媒循環量が低下すると、必然的に電動機の冷却効果が低下し電動機の温度を上昇させることとなる。
【００１５】
この時、電動機１ａの巻線温度上昇限界の巻線保護温度を、例えば１０５℃に設定しておき、また、この巻線温度上昇温度より余裕を持たせた圧縮機連続運転設定温度である、例えば７０℃から９０℃の範囲の設定温度で作動するスクリュー式圧縮機連続運転用サーモスタット７ｄが作動し、この信号をうけて圧縮機１を連続運転させて圧縮機１の運転容量を上昇させる。
【００１６】
次に、図２に示すスクリュー式冷凍機の制御フローチャートを説明する。図において、始めに、ステップ１０１において、冷凍機の運転を開始する。運転開始後ステップ１０２に進む。ステップ１０２では、ブライン配管のブライン出口検出温度ＴAがブライン出口設定温度ＴBと同じか小さい場合は、ステップ１０３に進み、圧縮機の運転容量を減少させる。又、ステップ１０２で、ブライン配管のブライン出口検出温度ＴAがブライン出口設定温度ＴBより大きい場合は、ステップ１０５に進み、圧縮機の運転容量を増大させる。ステップ１０３で運転容量を減少させ冷凍機の冷媒循環量を低下させると、必然的に電動機巻線の冷却効果が低下し電動機巻線温度は上昇する。
【００１７】
ステップ１０４で、圧縮機用電動機の巻線温度Ｔが低温度側巻線サーモスタット設定温度ＴLと等しいか、又は圧縮機用電動機の巻線温度Ｔが低温度側巻線サーモスタット設定温度ＴLより大な場合は、ステップ１０５に進み、圧縮機の運転容量を増大させる。、ステップ１０５で圧縮機の運転容量を増大させ冷媒循環量を上昇させた後、ステップ１０６で圧縮機用電動機の巻線温度Ｔが低温度側巻線サーモスタット設定温度ＴLより小なる場合は、ステップ１０１に戻って当初の冷凍機容量での運転を始める。又、ステップ１０６で圧縮機用電動機の巻線温度Ｔが低温度側巻線サーモスタット設定温度ＴLより小でない場合は、ステップ１０７で圧縮機用電動機の巻線温度Ｔが高温度側巻線サーモスタット設定温度ＴHと等しいか、又は圧縮機用電動機の巻線温度Ｔが高温度側巻線サーモスタット設定温度ＴHより大なる場合は、ステップ１０８に進み冷凍機の運転を停止する。又、ステップ１０７で圧縮機用電動機の巻線温度Ｔが高温度側巻線サーモスタット設定温度ＴHより小なる場合は、ステップ１０５に戻り圧縮機の運転容量を増大させる運転をする。
【００１８】
次に、図３に示す圧縮機容量制御特性図により圧縮機の運転容量と冷媒循環量との関係を説明する。この場合の運転条件は、凝縮温度／蒸発温度は一定とする。図において、圧縮機運転容量を低下させた場合、冷媒循環量の低下率は電気入力の低下率より大きい。逆に、圧縮機運転容量を増大させた場合、冷媒循環量の増大率は、電気入力の増大率より大きい。そのため、容量制御運転時に電動機温度が上昇した場合、圧縮機の運転容量を増大させることで、電動機の冷却効果を増大させることができる。即ち、冷媒循環量と電気入力との交点Ｐ以上では電動機の冷却が良好に促進されるが、交点Ｐ以下では冷却不足となり冷却効果は期待できない。
【００１９】
【発明の効果】
以上に述べたように、この発明のスクリュー式冷凍機は、電動機部と圧縮動作をするスクリューロータ部とから成るスクリュー式圧縮機、水式熱交換器、ブライン配管を有するブライン熱交換器および膨張弁を冷媒配管により連結接続した冷媒回路と、前記スクリュー式圧縮機の電動機巻線温度の異常上昇を検知して圧縮機を保護する巻線保護用サーモスタット等の巻線保護手段とを備えたスクリュー式冷凍機において、前記巻線保護手段とは検知温度を異にして電動機巻線温度の巻線保護設定温度より低く設定した圧縮機連続運転温度を検知し圧縮機連続運転を継続させる圧縮機連続運転手段と、前記圧縮機連続運転手段の信号により冷凍機の連続運転を制御する制御手段と、を備え、前記圧縮機連続運転手段が前記圧縮機連続運転温度を検知し、前記巻線保護手段が前記巻線保護設定温度を検知していない状態となった場合には、前記制御手段は、前記スクリュー式圧縮機の運転容量を増大させる構成としたから、圧縮器の連続運転を可能にし、負荷の急変にも迅速に追従する運転制御ができ、かつ冷凍機の容量制御を安価に実現できる効果を有する。
【００２０】
また、この発明のスクリュー式冷凍機は、電動機部と圧縮動作をするスクリューロータ部とから成るスクリュー式圧縮機、水式熱交換器、ブライン配管を有するブライン熱交換器および膨張弁を冷媒配管により連結接続した冷媒回路と、前記スクリュー式圧縮機の電動機巻線温度の異常上昇を検知して圧縮機を保護する巻線保護用サーモスタット等の巻線保護手段とを備えたスクリュー式冷凍機において、ブライン配管の出口管温度を検知するブライン出口温度検出手段と、前記巻線保護手段とは検知温度を異にして電動機巻線温度の巻線保護設定温度より低く設定した温度を検知し圧縮機連続運転を継続させる圧縮機連続運転手段を設けた制御手段を備え、前記ブライン配管の出口管温度が所定の設定温度以下となって、前記スクリュー式圧縮機の運転容量を減少させた際、前記圧縮機連続運転手段が前記圧縮機連続運転温度を検知し、前記巻線保護手段が前記巻線保護設定温度を検知していない状態となった場合には、前記制御手段は、前記スクリュー式圧縮機の運転容量を増大させる構成としたから、ブライン出口温度の安定した制御を可能とた安価な冷凍機を提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態によるスクリュー式冷凍機を示す冷媒回路図である。
【図２】  この発明の実施の形態によるスクリュー式冷凍機の制御フローチャート図である。
【図３】  この発明の実施の形態によるスクリュー式冷凍機の容量制御特性図である。
【図４】  従来のスクリュー式冷凍機を示す冷媒回路図である。
【図５】  第２の従来例のによるスクリュー式冷凍機を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
１  スクリュー圧縮機、１ａ  電動機、１ｂ  スクリューロータ、２  凝縮器、３  膨張弁、４  蒸発器、５  冷媒配管、７  制御装置、７ｂ  巻線保護手段、６ｃ  圧縮機連続運転手段。
【図１】
0004318369.tif 000002
【図２】
0004318369.tif 000003
【図３】
0004318369.tif 000004
【図４】
0004318369.tif 000005
【図５】
0004318369.tif 000006