| 【発明の名称】 |
冷却装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 正則
【氏名】吉村 多佳雄
【氏名】森田 一郎
【氏名】稲垣 耕
【氏名】片山 誠
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| 【要約】 |
【課題】冷蔵庫や空気調和機等の冷却装置に関して、振動式圧縮機のストローク変更による容量制御を行うことで、消費電力の低減や信頼性向上に加えて圧縮機の可変周波数時の吸入・吐出バルブの応答特性の変化に起因する効率の低下を防止し、消費電力の低減を図る。
【解決手段】蒸発器４、凝縮器２、減圧器３，ストローク変更手段１１を有する振動式圧縮機１０，制御手段１２からなる冷却システムとしたことにより、検知した冷却システムの温度に基づいて圧縮機の周波数が一定のままストローク制御により容量制御を行い効率の低下を防止することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蒸発器、凝縮器、減圧器およびストローク変更手段を有する振動式圧縮機からなる冷却システムと、少なくとも１つの前記冷却システムの温度又は圧力検知手段又は振動式圧縮機の運転，停止時間の検知手段と、前記検知手段にて検知した温度又は圧力又は時間に基づいて前記振動式圧縮機の前記ストローク変更手段を制御する制御手段とを備えた冷却装置。
【請求項２】 蒸発器、凝縮器、減圧器およびストローク変更手段を有する振動式圧縮機からなる冷却システムと、前記振動式圧縮機の起動時にストロークを徐々に増大する制御をする制御手段とを備えた冷却装置。
【請求項３】 蒸発器、凝縮器、減圧器および容量変更手段を有する圧縮機からなる冷却システムと、少なくとも１つの前記冷却システムの温度又は圧力検知手段又は前記圧縮機の運転，停止時間の検知手段と、前記圧縮機の運転容量検知手段と、検知した温度又は圧力又は時間および容量の変化特性を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された内容に基づいて前記容量変更手段を有する前記圧縮機の容量を制御する制御手段とを備えた冷却装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫や空気調和機等の冷却装置の運転制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の冷蔵庫等の冷却装置の制御に関しては、特開平８−３２７１６１号公報に記載されているものが知られている。
【０００３】以下図面を参照しながら上記従来の冷却装置について説明する。従来の冷却装置の冷凍サイクルの構成を図５に示す。図５において、１は圧縮機、２は凝縮器、３はキャピラリーチューブ、４は蒸発器であり冷凍サイクルを構成している。６は冷却庫（図示せず）内温度を検知できる温度センサーであり、７は低圧側の冷媒の温度が測定できる温度センサーである。８は制御回路であり、温度センサー６，７から出力される信号に基づき、インバータ回路９を介して圧縮機１の回転数を変化させて圧縮機１の容量を制御している。
【０００４】以上のように構成された冷却装置について、以下その動作について説明する。圧縮機１によって圧縮された高圧ガス冷媒は凝縮器２で放熱凝縮し、キャピラリーチューブ３で減圧され、低圧液冷媒となって蒸発器４で吸熱蒸発する。この吸熱作用によって冷却庫内を冷却する。
【０００５】温度センサー６，７は、それぞれ冷却庫内の温度及び低圧側の冷媒の温度を検知して、信号を制御回路８に送信する。制御回路８は送信された信号を受け、インバータ回路９を介して圧縮機１を熱負荷に応じた回転数に制御すると共に、冷却庫内温度に応じて圧縮機１の運転・停止の制御を行い、冷却庫内の温度を適温に維持している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来の構成では、冷却装置の外気温度の変化や使用状況、冷凍サイクルの状態等によって決まる熱負荷に応じた冷凍能力で効率的に運転するために、圧縮機１の回転数を変化させて容量制御を行うが、この時圧縮機１の吸入・吐出バルブの応答特性が変化するため、最適な特性を示す回転数から乖離するほど圧縮機の効率が低下し、冷却装置の消費電力が増大するとの可能性があった。
【０００７】本発明は従来の課題を解決するもので、容量制御を行うことでの消費電力の低減に加えて圧縮機の周波数変化に伴う効率の低下を防止することで冷却装置の消費電力の増大を防止し、省エネルギー性の高い冷却装置を提供することを目的とする。
【０００８】また、上記従来の構成では、圧縮機１の起動直後に吸入圧力が急激に低下するため液バックが生じ、冷却装置の信頼性が低下するとの可能性があった。
【０００９】本発明の他の目的は、圧縮機１の起動直後に吸入圧力が急激に低下することに起因する液バックを防止し、信頼性の高い冷却装置を提供することを目的とする。
【００１０】また、上記従来の構成では、冷却庫内温度や熱負荷に応じて圧縮機１の能力制御を行いつつ圧縮機１の運転・停止を繰り返して冷却庫内の温度を適温に維持しているが、常に一定の方法で制御を行うため、異なる使用状況や運転状態によっては消費電力を最低化するとの最適運転が行われない可能性があり、そのまま圧縮機１の運転・停止を繰り返すと冷却装置の消費電力が増大する可能性があった。
【００１１】本発明の他の目的は、冷却装置の消費電力を最低化する運転が行われない運転状態が生じた場合でも、その運転パターンを圧縮機停止後も記憶すると共に、圧縮機１の次の起動後の運転にフィードバックして、より消費電力を低減できる運転パターンに補正することで省エネルギー性の高い冷却装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため本発明は、蒸発器、凝縮器、減圧器およびストローク変更手段を有する振動式圧縮機からなる冷却システムと、少なくとも１つの前記冷却システムの温度又は圧力検知手段又は振動式圧縮機の運転，停止時間の検知手段と、温度又は圧力検知手段にて検知した冷却システムの温度又は圧力に基づいて振動式圧縮機のストローク変更手段を制御する制御手段とからなり、検知手段にて検知した温度又は圧力又は時間に基づいて制御手段を介してストローク変更手段を有する振動式圧縮機のストロークを変える冷却装置である。
【００１３】これにより、圧縮機の回転数周波数（振動周波数）をほとんど変えることなく能力制御できるため、圧縮機の周波数変化に伴う効率の低下を防止し、省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができる。
【００１４】また、本発明は、蒸発器、凝縮器、減圧器およびストローク変更手段を有する振動式圧縮機からなる冷却システムと、振動式圧縮機の起動時にストロークを徐々に増大する制御をする制御手段とからなり、ストローク変更手段を有する振動式圧縮機の起動時にストロークを徐々に増大する冷却装置である。
【００１５】これにより、圧縮機の起動時に吸入圧力が徐々に低下して激しい液バックを防止でき、信頼性の高い冷却装置を提供することができる。
【００１６】また、本発明は、蒸発器、凝縮器、減圧器および容量変更手段を有する圧縮機からなる冷却システムと、少なくとも１つの冷却システムの温度又は圧力検知手段又は圧縮機の運転，停止時間の検知手段と、圧縮機の運転容量検知手段と、検知した温度又は圧力又は時間および容量の変化特性を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された内容に基づいて容量変更手段を有する圧縮機の容量を制御する制御手段とからなり、容量変更手段を有する圧縮機の起動後に記憶手段に記憶された内容に基づいて容量変更手段を有する圧縮機の容量を変える冷却装置である。
【００１７】これにより、冷却装置の消費電力を最低化する運転が行われない運転状態が生じた場合でも、その運転パターンを圧縮機停止後も記憶すると共に、圧縮機の次の起動後の運転にフィードバックして、より消費電力を低減できる運転パターンに補正することで省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、この目的を達成するため、蒸発器、凝縮器、減圧器およびストローク変更手段を有する振動式圧縮機からなる冷却システムと、少なくとも１つの冷却システムの温度又は圧力検知手段又は振動式圧縮機の運転，停止時間の検知手段と、検知手段にて検知した温度又は圧力又は時間に基づいて振動式圧縮機のストローク変更手段を制御する制御手段とを備えた冷却装置であり、共振作用によりピストンを往復動させる振動式圧縮機を用いて、ピストンの往復動周波数をほとんど変えることなく容量制御できるため、圧縮機の周波数変化に伴う効率の低下を防止できるという作用を有する。
【００１９】本発明の請求項２に記載の発明は、蒸発器、凝縮器、減圧器およびストローク変更手段を有する振動式圧縮機からなる冷却システムと、振動式圧縮機の起動時にストロークを徐々に増大する制御をする制御手段とを備えた冷却装置であり、圧縮機の起動時に吸入圧力が徐々に低下して激しい液バックを防止でき、信頼性の高い冷却装置を提供することができるという作用を有する。
【００２０】本発明の請求項３に記載の発明は、蒸発器、凝縮器、減圧器および容量変更手段を有する圧縮機からなる冷却システムと、少なくとも１つの冷却システムの温度又は圧力検知手段又は圧縮機の運転，停止時間の検知手段と、圧縮機の運転容量検知手段と、検知した温度又は圧力又は時間および容量の変化特性を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された内容に基づいて容量変更手段を有する圧縮機の容量を制御する制御手段とを備えた冷却装置であり、冷却装置の消費電力を最低化する運転が行われない運転状態が生じた場合でも、その運転パターンを圧縮機停止後も記憶すると共に、圧縮機の次の起動後の運転にフィードバックして、より消費電力を低減できる運転パターンに補正することで省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができるという作用を有する。
【００２１】
【実施例】以下、本発明による振動式圧縮機の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２２】（実施例１）図１は、本発明の実施例１による冷却装置の冷凍サイクルの構成図である。図１において、１０は振動式圧縮機であり、ストローク変更手段１１により可変容量運転ができる。１２は制御手段であり、冷却庫（図示せず）内温度を検知できる温度センサー５からの信号に基づいて、ストローク変更手段１１を介して振動式圧縮機１０のストロークを制御している。
【００２３】以上のように構成された冷却装置について、以下その動作について説明する。振動式圧縮機１０によって圧縮された高圧ガス冷媒は凝縮器２で放熱凝縮し、キャピラリーチューブ３で減圧され、低圧液冷媒となって蒸発器４で吸熱蒸発する。この吸熱作用によって冷却庫内を冷却する。
【００２４】温度センサー５は、冷却庫内の温度を検知して信号を制御手段１２に送信する。制御手段１２は送信された信号を受け、ストローク変更手段１１により熱負荷に応じたストローク制御をすると共に、検知された冷却庫内の温度に応じて振動式圧縮機１０の運転・停止の制御を行い、冷却庫内の温度を適温に維持している。
【００２５】熱負荷に応じたストローク制御については、例えば振動式圧縮機１０の起動後は、できるだけ早く安定した冷凍サイクルを形成して、微増傾向にある冷却庫内の温度を下げるため、振動式圧縮機１０のストロークを最大，または最大に近い値で運転を行う。
【００２６】その後、冷却庫内の温度が減少傾向に転じてからは、検知している冷却庫内温度の温度勾配に応じて熱負荷を判断し、ストロークを減少させて冷却庫内の温度が設定温度以下になるまで運転を続ける。この小ストロークでの運転時には、冷媒循環量が減少して冷凍サイクルの状態のバランスが僅かに変化する。この時、低圧圧力は上昇し高圧圧力は低下するとの圧縮比が小さくなる傾向を示す。従って振動式圧縮機１０の成績係数は上昇し、効率の良い運転ができる。
【００２７】また、圧縮機の起動から停止までの時間が長くなるため、振動式圧縮機１０のオンオフ回数が減少し起動時の運転過渡期に摺動部が厳しい潤滑状態となる頻度が低減できると共に、圧縮比が小さくなることで吐出温度が低下し、潤滑油や冷媒の耐劣化性も向上し信頼性が高くなる。
【００２８】また、共振作用によりピストンを往復動させる振動式圧縮機１０を用いており、圧縮機の往復周波数をほとんど変えることなく能力制御できるため、圧縮機の往復周波数が変化した場合の吸入・吐出バルブの応答特性の変化に起因する効率の低下を防止でき、省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができる。
【００２９】以上のように本実施例の冷却装置は、冷却庫内温度を検知できる温度センサー５と、ストローク変更手段１１を有する振動式圧縮機１０と制御手段１２から構成されているので、容量制御を行うことでの消費電力の低減や信頼性向上に加えて、圧縮機の往復周波数をほとんど変えることなく能力制御できるため、圧縮機の往復周波数を変化させた時の吸入・吐出バルブの応答特性の変化に起因する効率の低下を防止し、より省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができる。尚、本実施例においては、冷却庫内温度を検知できる温度センサー５のみを検知してストローク制御を行ったが、その他の温度を検知してストローク制御を行うことでも同様の効果が得られる。例えば、冷却庫内温度の検知に加えて、冷却装置の周囲温度を検知できる温度センサーを設けて検知した周囲温度に応じて熱負荷を判断し、起動時のストロークを変える制御を行うことでも同様の効果が得られる。また、例えば、蒸発器４および凝縮器２の温度や圧縮機吸入管の温度を検知できる温度センサーを設けて、冷凍サイクルの運転状態を判断してストローク制御を行うことでも同様の効果が得られる。また、例えば、低圧側および高圧側の圧力を検知できる圧力センサーを設けて、冷凍サイクルの運転状態を判断してストローク制御を行うことでも同様の効果が得られる。更に、振動式圧縮機１０の運転時間と停止時間を検知して運転率からストローク制御を行っても同様の効果が得られる。また制御手段１２については、電気的な制御手段について説明したが、圧力によって制御するといった機械式の制御手段であっても同様の効果が得られる。
【００３０】（実施例２）図２は、本発明の実施例２による冷却装置の冷凍サイクルの構成図である。図３は、同実施例の冷却装置のストロークパターン図である。図２、図３において、１３は振動式圧縮機であり、ストローク変更手段１４により可変容量運転ができる。１５は制御手段であり、起動時にストローク変更手段１４を介してストロークを徐々に増大する制御をすると共に冷却庫（図示せず）内温度を検知できる温度センサー５からの信号に基づいて、振動式圧縮機１０のストロークを制御している。以上のように構成された冷却装置について、以下その動作について説明する。尚、冷却装置の冷却庫内を適温に維持するための動作は実施例１と同じであるため、詳細な説明を省略する。振動式圧縮機１３のストローク制御については、制御手段１５とストローク変更手段１４により、起動直後に小ストロークで圧縮を開始し、その後徐々にストロークおよびトップクリアランスを増大させ、数秒から数十秒かけてストロークおよびトップクリアランスを設定値に設定する。従って、起動直後のピストンと吸入バルブの衝突を確実に回避できると共に、吸入圧力が徐々に低下するため、吸入圧力の急激な低下に起因する液バックを回避することができるため信頼性の高い冷却装置とすることができる。
【００３１】以上のように本実施例の冷却装置は、ストローク変更手段１４を有する振動式圧縮機１３と、起動時にストローク変更手段１４を介してストロークを徐々に増大する制御をする制御手段１５とから構成されているので、起動直後のピストンと吸入バルブの衝突を確実に回避できると共に、吸入圧力が徐々に低下するため、吸入圧力の急激な低下に起因する液バックを回避することができるため信頼性の高い冷却装置とすることができる。
【００３２】尚、本実施例においては、制御手段１５については、電気的な制御手段について説明したが、圧力によって制御するといった機械式の制御手段であっても同様の効果が得られる。
（実施例３）図４は、本発明の実施例３による冷却装置の冷凍サイクルの構成図である。図４において、１６は振動式圧縮機であり、ストローク変更手段１７により可変容量運転ができる。５は冷却庫（図示せず）内温度を検知できる温度センサーであり、１８はストローク検知手段である。１９は記憶手段であり、温度センサー５およびストローク検知手段１８で検知した冷却庫内温度およびストロークの変化特性を記憶すると共に、制御手段２０へ信号を送信しストローク変更手段１７を介してストロークを制御している。以上のように構成された冷却装置について、以下その動作について説明する。
【００３３】振動式圧縮機１６のストローク制御については、起動直後は、できるだけ早く安定した冷凍サイクルを形成して、微増傾向にある冷却庫内の温度を下げるため、制御手段２０によりストローク変更手段１７を介してストロークを最大または最大に近い値で運転を行う。この時、同時に温度センサー５およびストローク検知手段１８で検知した冷却庫内温度とストロークの変化特性を記憶手段１９で記憶する。
【００３４】冷却庫内の温度が減少傾向に転じてからは、検知している冷却庫内温度の温度勾配に応じて熱負荷を制御手段２０で判断し、ストロークを減少させて冷却庫内の温度が設定温度以下になるまで運転および冷却庫内温度とストロークの変化特性の記憶を続けた後停止する。
【００３５】その後、冷却庫内温度が設定温度以上になると振動式圧縮機１６を起動する。この時、制御手段２０は記憶手段１９で記憶されている前回の起動時の冷却庫内温度とストロークの変化特性から必要最小限の圧縮機容量を算出しストロークを決定して運転する。また、運転中は制御手段２０にて記憶手段１９で記憶されている前回の運転パターンと現在の運転状態を比較しながら、最も消費電力が小さくなる必要最小限のストロークとなる様に、記憶手段１９で記憶されているデータをフィードバックして制御を行い、冷却庫内の温度が設定温度以下になるまで運転する。
【００３６】従って、冷却庫内の温度を適温に保つための圧縮機のオンオフ運転サイクルにおいて、圧縮機の運転時の運転パターンを記憶すると共に、圧縮機の次の起動後の運転にフィードバックして、より消費電力を低減できる運転パターンに補正することで省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができる。
【００３７】尚、本実施例においては、容量変更可能な圧縮機として、ストローク変更手段１３を有する振動式圧縮機１４を用いたが、容量変更手段を有する圧縮機であれば他方式の圧縮機でも同様の効果が得られる。
【００３８】また、運転パターンの検知手段として、例えば冷却装置の周囲温度を検知できる温度センサー，蒸発器や凝縮器の温度を検知できる温度センサー，冷凍サイクルの高低圧の圧力を検知できる圧力センサー，圧縮機の運転時間と停止時間を検知して運転率を求める検知手段等を用いても同様の効果が得られる。また制御手段２０については、電気的な制御手段について説明したが、圧力によって制御するといった機械式の制御手段であっても同様の効果が得られる。
【００３９】以上のように本実施例の冷却装置は、蒸発器、凝縮器、減圧器および容量変更手段を有する圧縮機からなる冷却システムと、冷却システムの温度検知手段と、圧縮機の運転容量検知手段と、検知した冷却システムの温度および容量の変化特性を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された内容に基づいて容量変更手段を有する前記圧縮機の容量を制御する制御手段とからなり、容量変更手段を有する圧縮機の起動後に記憶手段に記憶された内容に基づい圧縮機の容量を変える冷却装置であるため、冷却庫内の温度を適温に保つための圧縮機のオンオフ運転サイクルにおける圧縮機の運転パターンを記憶すると共に、圧縮機の次の起動後の運転にフィードバックして、より消費電力を低減できる運転パターンに補正することで省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発明は、蒸発器、凝縮器、減圧器およびストローク変更手段を有する振動式圧縮機からなる冷却システムと、少なくとも１つの前記冷却システムの温度又は圧力検知手段又は振動式圧縮機の運転，停止時間の検知手段と、検知手段にて検知した温度又は圧力又は時間に基づいて振動式圧縮機のストローク変更手段を制御する制御手段とからなり、温度検知手段にて検知した冷却システムの温度に基づいて振動式圧縮機のストロークを変えることができるため、容量制御を行うことでの消費電力の低減や信頼性向上に加えて、圧縮機の往復周波数をほとんど変えることなく能力制御できるため、圧縮機の往復周波数を変化させた時の吸入・吐出バルブの応答特性の変化に起因する効率の低下を防止し、より省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができる。
【００４１】また、請求項２に記載の発明は、蒸発器、凝縮器、減圧器およびストローク変更手段を有する振動式圧縮機からなる冷却システムと、振動式圧縮機の起動時にストロークを徐々に増大する制御をする制御手段とからなり、振動式圧縮機の起動時にストロークを徐々に増大するため、起動直後のピストンと吸入バルブの衝突を確実に回避できると共に、吸入圧力が徐々に低下し、吸入圧力の急激な低下に起因する液バックを回避することができるので信頼性の高い冷却装置とすることができる。
【００４２】また、請求項３に記載の発明は、蒸発器、凝縮器、減圧器および容量変更手段を有する圧縮機からなる冷却システムと、少なくとも１つの冷却システムの温度又は圧力検知手段又は圧縮機の運転，停止時間の検知手段と、圧縮機の運転容量検知手段と、検知した温度又は圧力又は時間および容量の変化特性を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された内容に基づいて容量変更手段を有する圧縮機の容量を制御する制御手段とからなり、冷却庫内の温度を適温に保つための圧縮機のオンオフ運転サイクルにおける圧縮機の運転時の運転パターンを記憶すると共に、記憶した内容に基づいて圧縮機の次の起動後の運転にフィードバックして、より消費電力が減少する運転パターンに補正できるため省エネルギー性の高い冷却装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４４８８
【氏名又は名称】松下冷機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１２日（１９９８．１０．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２１１８０（Ｐ２０００−１２１１８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２８９０８３ |
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