專利名稱：冷凍裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具備使運轉容量可變的容量可變型壓縮機的冷凍裝置。
背景技術：
現有的冷凍裝置例如如專利文獻1所示，根據現在的低壓壓力和過去的低壓壓力 計算出參考低壓壓力，來決定壓縮機的運轉容量以使低壓壓力成為被預先設定的設定值。專利文獻1 日本特開2008-309483號公報但是，在專利文獻1的冷凍裝置中，因為通過基于低壓壓力的變化傾向而預先設 定的計算式來計算出運轉容量的變化率，所以由于低壓設備單元的特性和冷凍裝置的設置 環(huán)境，有可能使運轉容量的收斂性變差、損害節(jié)能性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于在具備容量可變型壓縮機的冷凍裝置中，提高運轉容量的收斂 性。為了達成上述目的，本發(fā)明提供一種冷凍裝置，該冷凍裝置構成為冷凍循環(huán)的壓 縮部具備運轉容量可變的至少一臺容量可變型壓縮機，該冷凍裝置的特征在于，具備壓力 傳感器，其檢測所述冷凍循環(huán)的低壓壓力；以及控制器，其決定相對于由所述壓力傳感器檢 測出的壓力值與預先設定的目標低壓壓力的壓力差的所述壓縮部的運轉容量的變化特性， 所述控制器監(jiān)視低壓壓力的變動，根據對低壓壓力的變動狀態(tài)的判斷來調整所述運轉容量 的變化特性?；蛘?，本發(fā)明提供一種冷凍裝置，該冷凍裝置構成為冷凍循環(huán)的壓縮部具備運轉 容量可變的至少一臺容量可變型壓縮機和運轉容量固定的至少一臺定速壓縮機，該冷凍裝 置的特征在于，具備壓力傳感器，其檢測所述冷凍循環(huán)的低壓壓力；以及控制器，決定相 對于由所述壓力傳感器檢測出的壓力值與預先設定的目標低壓壓力的壓力差壓力差的所 述壓縮部的運轉容量的變化特性，所述控制器監(jiān)視低壓壓力的變動，根據對低壓壓力的變 動狀態(tài)的判斷來調整所述運轉容量的變化特性。根據本發(fā)明的冷凍裝置，即使當預先設定的運轉容量的變化率中收斂性變差時， 也能自動地調整運轉容量的變化率提高收斂性提高節(jié)能性。


圖1是表示本發(fā)明的實施例1中整個冷凍裝置的結構的循環(huán)結構圖。圖2是表示本發(fā)明的實施例1中低壓壓力傳感器的檢測值的圖線。圖3是表示本發(fā)明的實施例1中冷凍裝置的控制動作的流程圖。圖4是表示進行本發(fā)明的實施例1中的收斂性的判定A時的低壓壓力的變化的圖 線。圖5是表示進行本發(fā)明的實施例1中的收斂性的判定B時的低壓壓力的變化的圖線。圖6是表示本發(fā)明的實施例1中的壓縮部的運轉容量的變化率的圖線。圖7是表示本發(fā)明的實施例2的冷凍裝置的控制動作的流程圖。符號說明la、Ib壓縮機，2冷凝器，3過冷卻器，4a,4b蒸發(fā)器，5受液器，6冷卻扇，7壓力傳感 器，8控制器9冷媒配管，10裝置本體單元，IlaUlb減壓機構12a、1 低壓設備單元
具體實施例方式以下說明本發(fā)明的實施方式中的冷凍裝置。該冷凍裝置的冷凍循環(huán)的壓縮部具備運轉容量可變的至少一臺容量可變型壓縮 機，該冷凍裝置具備檢測所述冷凍循環(huán)的低壓壓力的壓力傳感器和控制器，該控制器決定 相對于壓力差的所述壓縮部的運轉容量的變化特性，該壓力差是由所述壓力傳感器檢測出 的壓力值與預先設定的目標低壓壓力的壓力差，所述控制器監(jiān)視低壓壓力的變動，根據對 低壓壓力的變動狀態(tài)的判斷來調整所述運轉容量的變化特性。此外，該冷凍裝置也可以構成為，冷凍循環(huán)的壓縮部具備運轉容量可變的至少一 臺容量可變型壓縮機和運轉容量固定的至少一臺定速壓縮機。此外，所述控制器判斷低壓壓力的不規(guī)則振蕩程度是否在規(guī)定基準以上，當低壓 壓力的不規(guī)則振蕩程度在規(guī)定基準以上時，調整變化特性使所述壓縮部的運轉容量的變化率變小。此外，所述控制器判斷低壓壓力的不規(guī)則振蕩程度是否在規(guī)定基準以上，當低壓 壓力的不規(guī)則振蕩程度比規(guī)定基準小時，判斷壓力差的時間變化是否比規(guī)定基準大，當壓 力差的時間變化比規(guī)定基準大時，調整變化特性使所述壓縮部的運轉容量的變化率變大。此外，當壓力差也比規(guī)定值小時，不進行運轉容量的變更。此外，所述控制器，當由所述壓力傳感器檢測出的壓力值與所述目標低壓壓力的 差比規(guī)定值大時，不進行針對所述低壓壓力的變動狀態(tài)的判斷，而變更運轉容量。然后，使用圖1至圖6說明實施例1中的冷凍裝置。首先，參照圖1說明實施例1中的整個冷凍裝置。圖1是表示本實施例的整個冷 凍裝置的結構的圖。雖然本實施例的冷凍裝置是面向負載變動大的超市等大型店鋪的多冷 凍機的例子，但本發(fā)明也能夠適用于空調機等。冷凍裝置具有配置在屋外的裝置本體單元10、配置在屋內的多個低壓設備單元 12a、12b。上述單元10、1加、12b經由冷媒配管9連接，構成冷凍循環(huán)。多個低壓設備單元 12a、12b 并聯。從壓縮機la、lb排出的冷媒氣體通過冷凝器2以及冷卻扇6被冷卻、冷凝成為液 體冷媒，一度冷凝后的液體冷媒蓄積在受液器5中。之后，在與所述冷凝器2為一體結構的 過冷卻器3中被再次冷卻，被過冷卻的液體冷媒經過冷媒配管9，在減壓機構IlaUlb以及 蒸發(fā)器^、4b中蒸發(fā)，再次變成氣體冷媒之后被吸入到壓縮機la、lb中。壓縮機la、lb中的至少一臺是由變頻控制的運轉容量可變型的渦旋壓縮機或旋 轉壓縮機構成。這些運轉容量可變型的壓縮機通過控制驅動頻率，使運轉容量可變。另外， 壓縮機可以是一臺變頻控制的運轉容量可變型壓縮機。此外當多臺組合時，可以全部是容量可變型壓縮機，也可以是容量可變型壓縮機與運轉容量固定的定速壓縮機進行組合。具 體地說，使用運轉容量可變型壓縮機作為壓縮機la，使用運轉容量固定的定速壓縮機作為 壓縮機lb。減壓機構IlaUlb由膨脹閥構成，分別配置在低壓設備單元12a、12b上。蒸發(fā)器 4a、4b分別配置在低壓設備單元12a、12b上，對食品等被冷卻物進行冷卻。減壓機構Ila與 蒸發(fā)器如串聯，減壓機構lib與蒸發(fā)器4b串聯，將這些串聯電路并聯連接。壓力傳感器7是用于檢測冷凍裝置的負載(低壓設備單元12a、12b上的負載)而 設置的，檢測冷凍循環(huán)的低壓壓力(即，壓縮機1的吸入側的壓力)，輸入到控制器8中?？?制器8根據壓力傳感器7檢測出的壓力來控制壓縮機la、lb。另外，作為冷凍循環(huán)的低壓壓 力也可以是冷媒的蒸發(fā)壓力。然后，參照圖2至圖6說明壓力傳感器7的檢測值以及根據該檢測值的控制器8 的控制動作。圖2是說明用于檢測圖1的冷凍裝置而設置的壓力傳感器7的檢測值的的一 例的圖。圖3是表示基于壓力傳感器7的檢測值的冷凍裝置的控制動作的流程圖。當產生了冷凍裝置的負載變動(即，低壓設備單元12a、12b的負載變動)時，檢測 壓力傳感器7的低壓壓力檢測值I^s (t)(步驟Si)，并且參考過去的檢測值來計算出t2秒后 的壓力推定值I3S (U)(步驟S2)。在此，關于過去的低壓壓力檢測值，可以簡單地根據tl秒前的低壓壓力檢測值 Ps (-tl)和現在的低壓壓力檢測值I^s(O)來計算，也可以根據2個以上的過去的低壓壓力檢 測值來推定。另外，低壓壓力檢測值I3S (t)是在每個規(guī)定的取樣時間tl來檢測的。此外，取入與在低壓設備單元12a、12b中設定的低壓側設備冷卻溫度相對應的目 標低壓壓力值PsT (步驟S； )。計算出所述目標低壓壓力值PsT與t2秒后的壓力推定值 Ps (t2)的壓力差 APs = Ps (t2) -PsT (步驟 S4)。然后，根據壓力差ΔΙ^，在進行了收斂性的判定(步驟S7 S10)之后，在步驟Sll 中計算出容量變化量Δν，在步驟S12中使運轉容量變化。另外，低壓壓力檢測值I^s (t)是總在變動的。因此，為了提高向低壓壓力的目標低 壓壓力值I^sT的收斂性，設定相對于在步驟S4中計算出的壓力差△ I^s有一定的寬度的死 區(qū)(參照圖6)。即，此外，當壓力差比規(guī)定的壓力差小時，不變更運轉容量。具體地，相對 于在步驟S4中計算出的壓力差Δ1^，將不變更運轉容量的死區(qū)例如設定為(-0.02< APs < 0. 02)，當在所述死區(qū)之外時，使運轉容量變化。圖6是表示壓縮部的運轉容量的變化率的圖線。根據該圖線，通過使壓縮機la、lb 的現在運轉容量變化容量變化量△￥，來進行使壓力傳感器7的低壓壓力檢測值I^s (t)接近 目標低壓壓力值IVT的控制。以下，詳細說明收斂性的判定(步驟S7 S10)、容量變化量Δ V的計算(步驟 Sll)、運轉容量的變更(步驟S12)。在容量變化量Δ V的計算(步驟Sll)中的運轉容量變化率特性是通過收斂性的 判定(步驟S7、步驟S9)來調整的。首先，在收斂性的判定A(步驟S7)中，判定不規(guī)則振蕩 是否大。例如，當壓力差是ΔΙ^Ι時，雖然在初期設定中容量變化量是Δν ，但當以在收斂 性的判定A (步驟S7)中不規(guī)則振蕩大(在步驟S7*ks)，在步驟S8中容量變化率變小的 方式進行變化(DOWN)時，通過在步驟Sll中將容量變化量設為Δ VI，減小不規(guī)則振蕩提高5收斂性。圖4是表示進行冷凍裝置的控制動作的收斂性的判定A(步驟S7)時的低壓壓力 的變化的圖線。判定方法Al表示在冷凍裝置的控制動作的收斂性的判定A中不規(guī)則振蕩的判定 方法的一例。在判定方法Al中，對在預先設定的不規(guī)則振蕩取樣時間Th中的、目標低壓壓 力值I^sT的通過次數進行計數，當通過了一定次數以上時判斷為不規(guī)則振蕩大(步驟S7中 hs)，在步驟S8中變化使得容量變化率變小(DOWN)，在步驟Sll中減小容量變化量Δ V。在此，在對目標低壓壓力值I^sT的通過次數進行計數時，通過對目標低壓壓力值 PsT具有一定的幅度，就能夠提高向低壓壓力的目標低壓壓力值IVT的收斂性。具體地，相 對于對通過次數進行計數時的目標低壓壓力值I3ST的一定的幅度，就是不進行圖6所示的 運轉容量的變更的死區(qū)。例如相對于目標低壓壓力值I^sT，死區(qū)的下限值I^sD = I^sT-O. 02MPa，上限值I^sU =PsT+0. 02MPa,當在不規(guī)則振蕩取樣時間10分鐘之間通過了死區(qū)10次以上時，使運轉容 量變化率特性減少到50%。一旦變更了運轉容量變化率特性，就將死區(qū)通過次數的計數復 位為零開始再次計數，如果同樣地再次在不規(guī)則振蕩取樣時間10分鐘之間通過了死區(qū)10 次以上，就使運轉容量變化率特性進一步減少50%。判定方法A2表示與冷凍裝置的控制動作的收斂性的判定A中不規(guī)則振蕩的判定 方法的所述判定方法Al不同的一個例子。相對于收斂性判定時間t3秒前的低壓壓力檢測 值I^s (-t3)，當現在的低壓壓力檢測值I^s (0)通過目標低壓壓力值PsT時，在與目標低壓壓 力PsT的壓力差ΔI^s的絕對值比率比預先設定的判定值APsl大時判斷為不規(guī)則振蕩大 (步驟S7中Yes)，在步驟S8中使容量變化率變小(DOWN)，在步驟Sll中減小容量變化量 Δν。例如關于當收斂性判定時間t3 = 30秒、壓力差ΔI^s的絕對值比率判定值ΔI^l =1.0時，與30秒前的目標低壓壓力PsT的壓力差Δ I^s (-30) = 0. 05，與現在的目標低壓 壓力PsT的壓力差ΔI^s(O) = -0. 06時的具體的計算方法在下面進行表示。因為壓力差之積Ps(_t3) X ΔΙ^(Ο) = 0.05X (-0. 06) <0成為負數，所以可判 斷為相對于收斂性判定時間t3秒前的低壓壓力檢測值I^s (_t3)，現在的低壓壓力檢測值 Ps(O)通過目標低壓壓力IVT。再者，壓力差ΔΙ^的絕對值比率I ΔΙ^(Ο) |/| APs(-t3) =0. 06/0. 05 = 1.2 > 1. 0，與收斂性判定時間t3秒前相比，從目標低壓壓力PsT離開，能 夠判斷為不規(guī)則振蕩大。這里，當在步驟S8中進行減小容量變化率地變化(DOWN)、在步驟Sll中減小了容 量變化量Δ V時，通過使用壓力差Δ I^s的絕對值比率的倒數1/1. 2 = 0. 83，設為調整后的 容量變化量Δν' = Δν(調整前的容量變化量)Χ0. 83(壓力差ΔΙ^的絕對值比率的倒 數)X 0. 8 (調整系數)，可減小不規(guī)則振蕩提高收斂性。另外，在步驟Sll中的容量變化量ΔΥ的調整可以是根據壓力差ΔΙ^的絕對值比 率來進行階段性地調整，也可以用預先設定的一定的變化量進行調整。另一方面，當收斂性的判定A (步驟S7)中不規(guī)則振蕩小時(步驟S7中No)，在收 斂性的判定B(步驟S9)中，判斷接近性是否差。圖5是表示進行冷凍裝置的控制動作的收斂性的判定B(步驟S9)時的低壓壓力的變化的圖線。例如，在收斂性的判定A(步驟S7)的判定方法A2中，相對于收斂性判定時間t3 秒前的低壓壓力檢測值I3S (-t3)，當現在的低壓壓力檢測值I^s (0)沒有通過目標低壓壓力 IVT時(步驟S7中No)，在與目標低壓壓力PsT的壓力差ΔΙ^的絕對值比率比預先設定的 判定值ΔΡ82大時判斷為接近性差(步驟S9中Yes)，在步驟SlO中變化(UP)使得容量變 化率變大，在步驟S12中增大容量變化量Δ V。關于例如當收斂性判定時間t3 = 30秒、壓力差ΔI^s的絕對值比率判定值APs2 =0.7時，與30秒前的目標低壓壓力PsT的壓力差Δ I^s (-30) = _0. 06，與現在的目標低壓 壓力PsT的壓力差ΔI^s(O) = -0. 05的情況，將具體的計算方法表示如下。因為壓力差之積Δ I^s (-t3) X APs (0) = (_0· 06) X (_0· 05) > 0 成為正數， 所以相對于收斂性判定時間t3秒前的低壓壓力檢測值I^s (_t3)，能夠判斷為現在的低 壓壓力檢測值I3S(O)沒有通過目標低壓壓力IVT。進一步，壓力差ΔΙ^的絕對值比率APs(O) |/| APs(-t3) I = 0.05/0. 06 = 0.83 >0.7，雖然由于是1以下，與收斂性判定時 間t3秒前相比更接近目標低壓壓力IVT，但由于比判定值ΔΙ^2大，所以能夠判斷為接近性 差。這里，當以容量變化率變大的方式進行變化(UP)、增大容量變化量Δ V時，通過設 為調整后的容量變化量Δν' = Δν(調整前的容量變化量)Χ0. 83(壓力差ΔΙ^的絕對值 比率)X 1.5(調整系數)，改善接近性能夠提高收斂性。另外，容量變化量ΔΥ的調整可以 是根據壓力差APs的絕對值比率階段性地進行調整，也可以以預先設定的一定的變化量 進行調整。另一方面，當在步驟S9中為No時，不進行容量變化率的調整而維持當前的容量變 化率，轉移到容量變化量Δ V的計算(步驟Sll)。如上述說明過的，根據本實施例，即使是由于低壓設備單元12a、12b的特性和冷 凍裝置的設置環(huán)境，在預先設定的運轉容量下收斂性變差的情況下，也能夠自動地調整運 轉容量的變化率，提高收斂性且提高節(jié)能性。然后，使用圖7說明實施例2中的冷凍裝置。實施例2是當壓力傳感器檢測出的壓力值與所述目標低壓壓力之差比規(guī)定值大 時，不對低壓壓力的變動狀態(tài)進行判斷而變更運轉容量的實施例。在表示圖7的冷凍裝置的控制動作的流程圖中，在取入與在低壓設備單元12a、 12b中設定的低壓側設備冷卻溫度相對應的目標低壓壓力值I^sT時，也一并取入低壓壓力 上限值Lu、低壓壓力下限值Ld (步驟S3)。低壓壓力上限值Lu以及低壓壓力下限值Ld是預先設定的值。例如，當所述目標 低壓壓力PsT = 0. 33MPa時，所述低壓壓力上限值Lu是0. 46MPa，所述低壓壓力下限值Ld 是0. 26MPa0此外，通過將所述目標低壓壓力PsT與所述低壓壓力上限值Lu的差設定為比 所述目標低壓壓力PsT與所述低壓壓力下限值Ld的差大，就能夠提高節(jié)能性。然后，作為第二壓力判定，是判定壓力傳感器7的檢測值是否處于低壓壓力上限 值Lu與低壓壓力下限值Ld之間(步驟SQ。這里所述壓力傳感器7的檢測值，不僅是現在 的低壓壓力檢測值I3S(O),也可以是一起使用t2秒后的壓力推定值I^s (U)或過去的低壓壓 力檢測值。例如，也可以使用過去的多個低壓壓力檢測值的平均值。此外，也可以根據過去的多個低壓壓力檢測值中的預先設定的數目以上(例如半數以上)的低壓壓力檢測值是否 處于低壓壓力上限值Lu與低壓壓力下限值Ld之間來進行判定。經過所述第2壓力判定(步驟SQ，當壓力傳感器7的檢測值不在判定范圍內時， 實施第二運轉容量變化(步驟S6)。所述第二運轉容量變化(步驟S6)，例如當安裝了 3臺壓縮機1時，希望設定成實 施相當于一臺壓縮機(33% )大小的大的運轉容量變化。此外，也可以使壓縮機運轉臺數增 減一臺。根據本實施方式，即使是由于低壓設備單元的特性和冷凍裝置的設置環(huán)境，在預 先設定的運轉容量下收斂性變差的情況下，也能自動地調整運轉容量的變化率提高收斂性 提高節(jié)能性。即，在確保對低壓設備單元12a、52b的冷卻負載較大地變動情況的追蹤性的 同時，還能提高節(jié)能性。
權利要求
1.一種冷凍裝置，該冷凍裝置構成為冷凍循環(huán)的壓縮部具備運轉容量可變的至少一臺 容量可變型壓縮機，該冷凍裝置的特征在于，具備壓力傳感器，其檢測所述冷凍循環(huán)的低壓壓力；以及控制器，其決定相對于由所述壓力傳感器檢測出的壓力值與預先設定的目標低壓壓力 的壓力差的所述壓縮部的運轉容量的變化特性，所述控制器監(jiān)視低壓壓力的變動，根據對低壓壓力的變動狀態(tài)的判斷來調整所述運轉 容量的變化特性。
2.—種冷凍裝置，該冷凍裝置構成為冷凍循環(huán)的壓縮部具備運轉容量可變的至少一臺 容量可變型壓縮機和運轉容量固定的至少一臺定速壓縮機，該冷凍裝置的特征在于，具備壓力傳感器，其檢測所述冷凍循環(huán)的低壓壓力；以及控制器，其決定相對于由所述壓力傳感器檢測出的壓力值與預先設定的目標低壓壓力 的壓力差的所述壓縮部的運轉容量的變化特性，所述控制器監(jiān)視低壓壓力的變動，根據對低壓壓力的變動狀態(tài)的判斷來調整所述運轉 容量的變化特性。
3.根據權利要求1或2所述的冷凍裝置，其特征在于，所述控制器判斷低壓壓力的不規(guī)則振蕩程度是否在規(guī)定基準以上，當低壓壓力的不規(guī)則振蕩程度在規(guī)定基準以上時，調整所述壓縮部的運轉容量的變化 特性使其變化率變小。
4.根據權利要求1或2所述的冷凍裝置，其特征在于，所述控制器判斷低壓壓力的不規(guī)則振蕩程度是否在規(guī)定基準以上，當低壓壓力的不規(guī)則振蕩程度比規(guī)定基準小時，判斷壓力差的時間變化是否比規(guī)定基 準大，當壓力差的時間變化比規(guī)定基準大時，調整所述壓縮部的運轉容量的變化特性使其變 化率變大。
5.根據權利要求1或2所述的冷凍裝置，其特征在于，當壓力差比規(guī)定值小時，不進行運轉容量的變更。
6.根據權利要求1或2所述的冷凍裝置，其特征在于，所述控制器，當由所述壓力傳感器檢測出的壓力值與所述目標低壓壓力的差比規(guī)定值 大時，不進行針對所述低壓壓力的變動狀態(tài)的判斷，而變更運轉容量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷凍裝置。在具備容量可變型壓縮機的冷凍裝置中，提高運轉容量的收斂性。在冷凍循環(huán)的壓縮部具備使運轉容量可變的至少一臺容量可變型壓縮機而構成的冷凍裝置，或者冷凍循環(huán)的壓縮部具備使運轉容量可變的至少一臺容量可變型壓縮機和運轉容量固定的至少一臺定速壓縮機的冷凍裝置中，具備壓力傳感器，其檢測所述冷凍循環(huán)的低壓壓力；以及控制器，其決定相對于由所述壓力傳感器檢測出的壓力值與預先設定的目標低壓壓力的壓力差的所述壓縮部的運轉容量的變化特性，所述控制器監(jiān)視低壓壓力的變動，根據對低壓壓力的變動狀態(tài)的判斷來調整所述運轉容量的變化特性。
文檔編號F25B49/02GK102042710SQ201010519100
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權日2009年10月23日
發(fā)明者大山貞夫, 西出昌弘 申請人:日立空調·家用電器株式會社