JP5558132B2 - 冷凍機及びこの冷凍機が接続された冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍機に関し、特に複数の圧縮機が並列接続された冷凍機に関する。

冷凍機は、ユニットクーラーやショーケース等の利用ユニットと組み合わされて冷凍装置を構成する。このような冷凍装置は、利用ユニットの除霜運転中（以下、除霜運転をデフロストという）に発生した暖気が冷凍庫内に吹出されるのを防止するため、ファン遅延制御を実施している（例えば、特許文献１参照）。ファン遅延制御では、除霜運転終了後に冷凍機を運転した後も、除霜ヒーター等に熱せされた蒸発器の温度が低下するまで（例えば数分間）、蒸発器のファンを運転させないようにする。このため、蒸発器で冷媒が蒸発できず、気液２相の冷媒が冷凍機の圧縮機に戻り、圧縮機が液バック状態となる場合がある。圧縮機が液バック状態になると、圧縮機内の油の濃度が低下し、圧縮機が故障する場合がある。

デフロストは、利用ユニットの周囲環境や蒸発温度等にもよるが、多い場合は一日に６回〜８回程度実施する場合もある。このため、圧縮機への液バックも、デフロストと同じ回数発生する。このファン遅延制御によって圧縮機に発生する液バックに耐えることは、冷凍機にとって必要な条件である。なお、ファン遅延制御によって圧縮機に発生する液バックは、例えば数分程度であり、利用ユニットの膨張弁が故障したとき等に長時間起こる液バックとは異なる。

冷凍機は、自社の利用ユニットに限らず、様々なメーカーの利用ユニットと接続されることとなる。このため、ファン遅延制御によって圧縮機に液バックが起こる時間も、各利用ユニットの仕様や設置状況、季節等により異なる（例えば０分〜５分程度）。また、冷凍機は様々なメーカーの利用ユニットと接続されることとなるため、冷凍機と利用ユニットは通信していない場合が多い。このため、冷凍機は、ファン遅延制御に起因する液バックがいつ、何分間発生するかという情報を得られない場合が多い。

このため、圧縮機をインバーター制御している従来の冷凍機は、例えば、圧縮機のシェル内の油温等がある値以下となった場合、圧縮機の運転周波数をある値まで低下させ、冷媒流量を減少させていた。つまり、圧縮機をインバーター制御している従来の冷凍機は、圧縮機のシェル内の油温等がある値以下となった場合、圧縮機の運転周波数をある値まで低下させ、圧縮機への液バック量を低減させていた。これにより、圧縮機内の油濃度の低下を抑制し、圧縮機の故障を抑制していた。また例えば、圧縮機をインバーター制御している従来の冷凍機は、最も液バックに対して信頼性の高い周波数に圧縮機を制御し、圧縮機の故障を抑制していた。

また、一定速で駆動する圧縮機を搭載した従来の冷凍機は、ファン遅延制御によって圧縮機に発生する液バックに対して対策は実施していなかった。したがって、一定速で駆動する圧縮機を搭載した従来の冷凍機は、液バック時間がファン遅延制御に起因する液バックの時間より過度に長い場合のみ、圧縮機を異常停止していた。つまり、一定速で駆動する圧縮機を搭載した従来の冷凍機は、圧縮機のシェル内の油温等がある値以下になる時間が一定時間以上継続した場合、圧縮機を異常停止していた。

図８は、複数台の圧縮機が並列接続された従来の冷凍装置の一例を示す冷媒回路図である。また、図９は、この冷凍装置の冷凍機に搭載された圧縮機の運転周波数の制御方法を示す説明図である。

図８に示す従来の冷凍機６には、２つの圧縮機（圧縮機１及び圧縮機２）が並列接続されて搭載されている。圧縮機１は、インバーター制御により運転周波数を変更できる圧縮機である。圧縮機２は、運転周波数を変更できない一定速圧縮機であり、電源周波数（５０Ｈｚ、又は６０Ｈｚ）で運転される。これら圧縮機１及び圧縮機２は、制御装置１０によって、図９に示すように制御される。より詳しくは、冷凍機の運転を開始する際、最初に、インバーター圧縮機である圧縮機１を所定の周波数（ここでは２０Ｈｚとする）で起動させる。そして、ユニットクーラー７が必要とする冷凍能力に応じて、圧縮機１の周波数を変更させながら運転する。

圧縮機１を最大周波数（ここでは９０Ｈｚとする）で駆動させてもユニットクーラー７（より詳しくは蒸発器５）の蒸発圧力が所望の圧力まで低下しない場合、制御装置１０は、圧縮機１のみでは能力不足であると判断する。そして、制御装置１０は、圧縮機１に加え、圧縮機２も起動させる。このとき、圧縮機１の運転周波数と圧縮機２の合計周波数が圧縮機１の最大周波数（９０Ｈｚ）以上となるように、制御装置１０は、圧縮機１の運転周波数を制御する。例えば、圧縮機２の運転周波数を西日本地区の電源周波数である６０Ｈｚとした場合、制御装置１０は、圧縮機１の運転周波数を３０Ｈｚまで低下させる。その後、制御装置１０は、ユニットクーラー７が必要とする冷凍能力に応じて、圧縮機１の運転周波数を増加させていく。

デフロスト後のファン遅延制御時は、蒸発器５の周囲温度が高く、蒸発圧力が高い状態となっている。このため、制御装置１０は、冷凍機６の冷凍能力が不足していると判断し、冷凍機６の冷凍能力を増加させる。例えば、制御装置１０は、圧縮機１を起動させてから所定時間経過後（例えば３分後）、圧縮機１の運転周波数を３０Ｈｚまで低下させ、圧縮機２を起動させる。

このように圧縮機１と圧縮機２の起動時間に差があるため、ファン遅延制御時、最初に起動した圧縮機１に多くの冷媒が戻る。このため、圧縮機１は、液バック状態（液バック量が過剰な状態）となり、圧縮機１内の油濃度が低下する。一方、ファン遅延制御の時間は数分であるため、遅れて起動する圧縮機２内の油濃度はほとんど低下しないことが多い。

そこで、図８に示す従来の冷凍機６の制御装置１０は、圧縮機１のシェルの表面温度（又はシェル内の油温）を油温センサー１２で測定し、油温センサー１２の検知値がある値以下となった場合に、圧縮機１が液バック状態であると判断している。そして、制御装置１０は、圧縮機１が液バック状態と判断した場合、圧縮機１の運転周波数を所定の周波数（例えば６０Ｈｚ）以下となるように制御し、圧縮機１への液バック量を低減させている。

また、複数の室外ユニット（熱源ユニット）を備えた従来の空気調和機においては、ある１つの室外ユニット内の冷媒が過剰となったとき（圧縮機の吐出側におけるガス冷媒の過熱度が所定値を下回ったとき）、停止状態にある他の室外ユニットを起動させ、冷媒が過剰となった室外ユニットから他の室外ユニットへ冷媒を移動させる（冷媒溜め制御を行う）ものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の空気調和機は、ある１つの室外ユニット内の冷媒が過剰となったとき、停止している室外ユニットを起動させ、余剰冷媒調整が限界に至った室外ユニットを停止させるローテーション制御も行っている。

特開平８−２８５４４１号公報 特開２００７−２１８５５８号公報

複数台の圧縮機が並列接続された従来の冷凍機は、圧縮機１が液バック状態であると判断された場合、圧縮機１の運転周波数を減少させている。しかしながら、圧縮機１に液バックすることには変わりなく、圧縮機１は、ファン遅延制御によって発生する液バックによって油濃度が低下し、故障する可能性が高くなってしまうという問題点があった。

また、特許文献２に記載の制御方法は、空気調和機に関する技術である。つまり、室外ユニット及び室内ユニットが自社製であることを前提とした技術である。このため、特許文献２に記載の制御は、各室外ユニットの情報（ユニット内の冷媒量、制御状況等）を通信によって入手可能なことを前提としているため、制御フローが複雑であるという問題点があった。
また、特許文献２に記載の制御方法は、室内熱交換器（冷凍装置における利用ユニットの蒸発器に相当）のデフロストに関するものではなく、ファン遅延制御により発生する液バックを解決する制御方法でもない。
このため、特許文献２に記載の制御方法は、利用ユニットと通信を行わない冷凍機においては、利用することが困難なものである。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、第１の目的は、ファン遅延制御によって発生する液バックに対して、圧縮機内の油濃度の低下を抑制し、圧縮機の信頼性を確保することができる冷凍機、及びこの冷凍機が接続された冷凍装置を得ることである。

また、第２の目的は、圧縮機の液バック量の誤検知が少ない冷凍機、及びこの冷凍機が接続された冷凍装置を得るものである。

本発明に係る冷凍機は、並列接続された複数台の圧縮機と、凝縮器と、複数台の圧縮機の駆動を制御する制御装置と、を備え、複数台の圧縮機及び凝縮器が利用ユニットの減圧装置及び蒸発器に接続されて冷凍サイクル回路を構成する冷凍機であって、
制御装置は、利用ユニットの除霜運転後に圧縮機のうちの１台を駆動させている場合に、圧縮機の液バック量が過剰であると判断したときには、圧縮機を一時的に停止させ、当該圧縮機とは別の圧縮機を起動させることを特徴とするものである。

また、本発明に係る冷凍装置は、上記の冷凍機と、減圧装置及び蒸発器を備えた利用ユニットと、を有するものである。

本発明においては、ファン遅延制御時に最も液バック状態となりやすい圧縮機（利用ユニットの除霜運転後に最初に駆動させた圧縮機）を最初に停止させる。つまり、油濃度の低下が最も懸念される圧縮機を最初に停止させる。このため、冷凍機に搭載された圧縮機の故障を従来よりも抑制でき、圧縮機の信頼性を確保することができる。この制御は、制御フローが複雑ではなく、利用ユニットと通信できない冷凍機にとって非常に有用なものである。

本発明の実施の形態１に係る冷凍装置を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の運転周波数の増加・減少方法を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の停止制御を示すフローチャートである。 図３に続く、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の停止制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１の圧縮機、液バック検知状態、ファン遅延液バック状態の１例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１の圧縮機、液バック検知状態、ファン遅延液バック状態の別の１例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍装置を示す冷媒回路図である。 複数台の圧縮機が並列接続された従来の冷凍装置の一例を示す冷媒回路図である。 図８に示す冷凍装置の冷凍機に搭載された圧縮機の運転周波数の制御方法を示す説明図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置を示す冷媒回路図である。以下、図１に基づいて、本実施の形態１に係る冷凍装置について説明する。なお、本実施の形態１では、従来技術と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態１に係る冷凍機６は、液冷媒連絡配管１９及びガス冷媒連絡配管２０でユニットクーラー７と接続されることにより、冷凍装置を構成する。なお、本実施の形態１では利用ユニットとしてユニットクーラー７を用いているが、ショーケース等を利用ユニットとして用いてもよい。

冷凍機６は、並列接続された複数の圧縮機（圧縮機１，圧縮機２）、凝縮器３、凝縮器３に送風する凝縮器用ファン９、及び制御装置１０を備えている。
圧縮機１及び圧縮機２は、運転周波数が可変な圧縮機である。圧縮機１及び圧縮機２の運転周波数は、制御装置１０により、例えばインバーター制御によって制御される。圧縮機１には、この圧縮機１のシェルの温度を検知する（つまり、シェル内の冷凍機油の温度を間接的に検知する）油温センサー１２が設けられている。圧縮機２には、この圧縮機２のシェルの温度を検知する（つまり、シェル内の冷凍機油の温度を間接的に検知する）油温センサー１３が設けられている。ここで、油温センサー１２及び油温センサー１３が、本発明の第１温度センサーに相当する。なお、本実施の形態１では２つの圧縮機（圧縮機１，圧縮機２）を冷凍機６に備えているが、冷凍機６の圧縮機の数は、２つ以上であっても勿論よい。また、油温センサー１２及び油温センサー１３は、クランク内の油温を直接検知してもよい。

制御装置１０は、圧縮機１及び圧縮機２の駆動（運転周波数、起動・停止等）や凝縮器用ファン９の回転数等を制御するものである。この制御装置１０には、油温センサー１２、油温センサー１３及び低圧センサー１１が電気的に接続されており、これらの検知値が入力される。低圧センサー１１は、冷凍機６内における圧縮機１及び圧縮機２の吸入側配管に設けられており、圧縮機１及び圧縮機２へ吸入される冷媒の圧力（つまり、蒸発圧力）を検知する。また、制御装置１０は、ユーザーが目標の蒸発温度を設定することも可能となっている。制御装置１０は、これらの情報に基づいて、圧縮機２の駆動（運転周波数、起動・停止等）や凝縮器用ファン９の回転数等を制御する。ここで、低圧センサー１１が、本発明の第２圧力センサーに相当する。

ユニットクーラー７は、減圧装置である絞り弁４及び蒸発器５が配管接続されて設けられている。ユニットクーラー７には、蒸発器５へ送風する蒸発器用ファン８も設けられている。また、ユニットクーラー７には、除霜用のデフロスト用のヒーター（図示せず）や終了検知サーミスタも設けられている。デフロスト用のヒーターは、蒸発器５やドレンパン（図示せず）等に設置されている。終了検知サーミスタは、蒸発器５の除霜が終了したこと、ファン遅延制御により蒸発器５の温度が十分下がったことを検知するものであり、蒸発器５に設置されている。

本実施の形態１に係る冷凍装置は、冷凍機６の凝縮器３とユニットクーラー７の絞り弁４を液冷媒連絡配管１９で接続し、冷凍機６の圧縮機１及び圧縮機２とユニットクーラー７の蒸発器５をガス冷媒連絡配管２０で接続することにより、冷凍サイクル回路が形成されている。
なお、本実施の形態１では、冷凍機６とユニットクーラー７を電気的に接続する通信線は設置していない。

（冷媒動作）
この冷凍サイクル回路を流れる冷媒の動作は、以下のようになる。
圧縮機１及び圧縮機２から吐き出された高温高圧のガス冷媒は、配管を通して凝縮器３に送られる。凝縮器３内の冷媒は、凝縮器用ファン９からの送風により冷却され、凝縮して液冷媒となる。この液冷媒は、液冷媒連絡配管１９を通ってユニットクーラー７内の絞り弁４に送られる。絞り弁４で低温低圧となった液とガスの２相冷媒は、ユニットクーラー７内の蒸発器５において、蒸発器用ファン８からの送風により加熱され、蒸発して低圧のガス冷媒となる。この低圧ガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管２０を通って冷凍機６に送られる。冷凍機６内に入った低圧のガス冷媒は、並列に設置された圧縮機１及び圧縮機２に送られ、高温高圧のガス冷媒に圧縮され、再び吐き出される。

（圧縮機の駆動制御方法）
続いて、制御装置１０における圧縮機１及び圧縮機２の駆動制御方法について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の運転周波数の増加・減少方法を示す説明図である。本実施の形態１に係る冷凍機６は、まず１つの圧縮機を駆動し、要求される冷凍能力に応じて駆動する圧縮機の台数を変更していくものである。制御装置１０は、最初に起動する圧縮機（図２における圧縮機ＮＯ．１）を選択（変更）することが可能となっている。最初に起動する圧縮機を変更することにより、ファン遅延制御による液バックによって圧縮機が受けるダメージを、各圧縮機で平均化することができる。また、最初に起動する圧縮機を変更することにより、各圧縮機の運転時間も平均化でき、圧縮機の寿命を平均化することができる。
以下では、最初に起動させる圧縮機（図２における圧縮機ＮＯ．１）を圧縮機１とし、２番目に起動される圧縮機（図２における圧縮機ＮＯ．２）を圧縮機２とした場合について説明する。

制御装置１０には、ユーザーにより設定された目標蒸発温度が記憶されている。
冷凍機６の運転が開始されると、制御装置１０は、まず圧縮機１のみを最低周波数で起動させる。なお、本実施の形態１では、圧縮機１及び圧縮機２の最低周波数を２０Ｈｚとし、圧縮機１及び圧縮機２の最大周波数を１１０Ｈｚとして、圧縮機１及び圧縮機２を駆動させている。

「実際の蒸発温度＞目標蒸発温度」の状態が続く場合、制御装置１０は、圧縮機１の運転周波数を増加させていき、圧縮機１の運転周波数が所定の運転周波数以上となった時点で（例えば、６２Ｈｚから６３Ｈｚに増加する時点）で２台運転に切り替える。つまり、制御装置１０は、圧縮機１を駆動させた状態で、圧縮機２を起動させる。このとき、制御装置１０は、圧縮機１の運転周波数を例えば３２Ｈｚに減少させ、圧縮機２を例えば３１Ｈｚで起動させる。つまり、制御装置１０は、２台運転に切り替える際、２台の圧縮機の合計周波数が２台運転に切り替える前の運転周波数よりも僅かに大きくなるように、圧縮機１及び圧縮機２の運転周波数を変更する。２台運転に切り替えた後も「実際の蒸発温度＞目標蒸発温度」の状態が続く場合、制御装置１０は、２台の圧縮機の合計周波数が増加するように、圧縮機１及び圧縮機２の運転周波数を制御する。

また、２台運転時に「実際の蒸発温度＜目標蒸発温度」となった場合、制御装置１０は、圧縮機１及び圧縮機２の運転周波数を減少させる。本実施の形態１では、圧縮機１及び圧縮機２の運転周波数を同じ値で減少させている。そして、２台の圧縮機の合計周波数が所定の周波数以下となった時点で（例えば、５２Ｈｚから５１Ｈｚに減少する時点で）、制御装置１０は、１台運転に切り替える。つまり、制御装置１０は、圧縮機１及び圧縮機２が２６Ｈｚで駆動されている状態から、圧縮機１のみが５１Ｈｚで駆動される状態へ切り替える。

このように、本実施の形態１に係る冷凍機６は、運転開始直後、圧縮機１台で運転を開始する。このため、圧縮機１が起動してから圧縮機２が起動するまで、所定の時間差が発生する。本実施の形態１に係る冷凍機６では、圧縮機１の運転周波数が最も速く増加したとしても、圧縮機１が起動してから圧縮機２が起動するまで約２分３０秒かかっている。
なお、蒸発温度に替えて、蒸発圧力に基づいて圧縮機１及び圧縮機２を制御してもよい。

このように圧縮機の運転周波数（２台の圧縮機が駆動されている場合は合計周波数）を徐々に増加させるのは、冷凍機６とは異なるメーカーのユニットクーラー７を冷凍機６と接続できるようにするためである。つまり、冷凍機６とユニットクーラー７の間で通信が行われていなくとも、制御装置１０が実際の蒸発温度を目標蒸発温度近傍に制御可能とするためである。もし、圧縮機の運転周波数の増加量を大きくした場合、ユニットクーラー７の必要能力が小さければ、急速に蒸発温度が低下する。そして、実際の蒸発温度が目標蒸発温度よりも下がりすぎてしまい、圧縮機は停止してしまう。このため、圧縮機の運転周波数がバランスポイントでバランスし難く、圧縮機の発停回数（起動・停止の回数）が多くなってしまう。本実施の形態１のように圧縮機の運転周波数を徐々に増加させることにより、圧縮機の発停回数（起動・停止の回数）を減少することもできる。

蒸発温度が０℃以下となるように冷凍機６を運転した場合、ユニットクーラー７の蒸発器５には霜付きが発生する。霜付きが発生したまま冷凍機６及びユニットクーラー７を運転した場合、蒸発器５の伝熱係数が低下するため、発揮できる冷凍能力が低下する。このため、蒸発器５に霜付きが発生する条件で冷凍機６及びユニットクーラー７を運転する場合、ユニットクーラー７は、例えば６時間毎等一定時間おきにデフロストを実施する。デフロストでは、蒸発器５に設置したヒーター等によって蒸発器５を加熱し、蒸発器５に付着した霜を溶かす。

蒸発器５の霜を溶かし終わった時点ですぐにユニットクーラー７の蒸発器用ファン８を駆動させると、蒸発器５がヒーターによって加熱された直後であるため、温風が冷蔵庫内に送風されてしまう。このため、冷蔵庫内の温度が上昇し、冷蔵庫内に保管している商品を傷める等の不具合が発生する場合がある。
そこで、通常、ユニットクーラー７は、デフロストを実施した後の一定時間、ファン遅延運転を行う（ユニットクーラー７の制御装置はファン遅延制御を行う）。つまり、デフロストを実施した後の一定時間、冷凍機６は運転しているが、ユニットクーラー７の蒸発器用ファン８は停止した状態となる。ファン遅延運転の時間（蒸発器用ファン８を停止させる時間）は、蒸発器５の霜付き状態、デフロスト用のヒーターの容量、終了検知サーミスタの設置場所等により異なる。本実施の形態１の冷凍機６に接続されるユニットクーラー７の場合、ファン遅延運転の時間は１〜５分程度となっている。

上述のように、ファン遅延運転では、ユニットクーラー７の蒸発器５の温度が低下するまでの数分間、冷凍機６の運転開始後もユニットクーラー７の蒸発器用ファン８が運転しない状態となる。このため、蒸発器５で冷媒が蒸発できず、冷凍機６の駆動中の圧縮機には、気液２相状態の冷媒が流入する。これにより、駆動中の圧縮機に、液バックが発生する。圧縮機で液バックが発生した場合、圧縮機内に流入した気液２相状態の冷媒により、圧縮機内の油温が低下する。これにより、圧縮機から吐出される冷凍機油の量が増加し、圧縮機内の油濃度が低下するため、圧縮機が故障する可能性が高くなる。

そこで、本実施の形態１に係る冷凍機６の制御装置１０は、以下のように圧縮機１及び圧縮機２の駆動を制御し、圧縮機１及び圧縮機２の故障を抑制している。
ユニットクーラー７のデフロスト終了後、冷凍機６の制御装置１０は、まず、図２に示した運転を試みる。つまり、制御装置１０は、最初に圧縮機１を最低周波数で起動させる。その後、制御装置１０は、ユニットクーラー７の必要能力に応じて、圧縮機１の運転周波数を徐々に変更する。また、圧縮機１の駆動のみではユニットクーラー７の必要能力に対応できない場合、制御装置１０は、圧縮機２も起動する。

このデフロスト後の冷凍機６の運転中、制御装置１０は、駆動している圧縮機が液バック状態になっていないかを判断している。そして、制御装置１０は、駆動している圧縮機のいずれかが液バック状態であると判断した場合、デフロスト後に最初に起動した圧縮機を停止させる。なお、制御装置１０は、例えば、圧縮機に設けられた油温センサーの検知温度がある閾値を下回った場合、圧縮機が液バック状態になったと判断している。また例えば、制御装置１０は、「（圧縮機に設けられた油温センサー検知温度）−（低圧センサー１１の検知圧力から換算した蒸発温度）」がある閾値を下回った場合、圧縮機が液バック状態になったと判断している。
本実施の形態１に係る冷凍機６のように２台の圧縮機を搭載したものの場合、デフロスト後の運転における圧縮機の停止制御は、図３及び図４に示すような制御フローになる。

図３及び図４は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の停止制御を示すフローチャートである。なお、図３及び図４に示すＴｅ１は、全ての圧縮機が停止した状態から最初に起動した圧縮機（つまり圧縮機１）が液バック状態となったとき、カウントを開始するタイマー（液バックタイマーＴｅ１）である。また、Ｔｅ２は、全ての圧縮機が停止した状態から２台目に起動した圧縮機（つまり圧縮機２）が液バック状態となったとき、カウントを開始するタイマー（液バックタイマーＴｅ２）である。また、Ｅ１は、最初に起動した圧縮機（つまり圧縮機１）の状態を示すものである。「Ｅ１＝１」の場合、圧縮機１は液バック状態となっている。また、Ｅ２は、２台目に起動した圧縮機（つまり圧縮機２）の状態を示すものである。「Ｅ２＝１」の場合、圧縮機２は液バック状態となっている。

ユニットクーラー７のデフロストが終了すると、制御装置１０は、図２に示したように冷凍機６の運転を開始する（ＳＴ１）。ＳＴ２において、制御装置１０は、Ｔｅ１が０であるか否かを判定する。Ｔｅ１が０の場合はＳＴ３に進み、Ｔｅ１が０でない場合はＳＴ２０に進む。つまり、ＳＴ２では、後述のＳＴ３〜ＳＴ１８で示す本制御（いずれかの圧縮機が液バック状態となった際、デフロスト後に最初に起動した圧縮機を停止させる制御）を所定時間実施しないようにしている。本制御を実施しない所定時間は、例えばユニットクーラー７のデフロスト条件やデフロスト間隔等に基づいて定める。例えば、制御装置１０は、センサーの故障等による誤検知によって、圧縮機が常に液バック状態であると判断する場合がある。このような場合、この所定時間が短いと、圧縮機１の発停回数（起動・停止の回数）が増加してしまう。また、この所定時間が長いと、例えばファン遅延の間隔が短く設定された場合、圧縮機が実際に液バック状態となっていても、制御装置１０が本制御を実施しない場合が発生する。本実施の形態１では、ユニットクーラー７のデフロスト間隔が最も短い周期で２時間と想定する。このデフロスト間隔を考慮し、本実施の形態１では、上記所定時間を９０分としている（ＳＴ２４参照）。これにより、本実施の形態１に係る冷凍機６は、圧縮機１の発停回数（起動・停止の回数）の増加を防止しつつ、冷凍能力の低下を防止しながら本制御を導入できる。

ＳＴ３では、制御装置１０は、駆動している圧縮機があるか否かを判定する。
駆動している圧縮機がある場合はＳＴ４に進み、駆動している圧縮機がない場合は、ＳＴ１９に進み、ＳＴ１に戻る。
ＳＴ４では、制御装置１０は、駆動している圧縮機の台数を判定する。圧縮機１のみが駆動している場合はＳＴ５に進み、圧縮機１及び圧縮機２が駆動している場合はＳＴ１０に進む。

ＳＴ５では、制御装置１０は、圧縮機１が液バック状態であるか否かを判定する。圧縮機１が液バック状態の場合、制御装置１０は、液バックタイマーＴｅ１をスタートさせる（ＳＴ６）。そして、ＳＴ７において、制御装置１０は、圧縮機１を所定時間（例えば３分間）停止させ、停止中の圧縮機（本実施の形態１では圧縮機２）を起動させる。圧縮機１が液バック状態でない場合は、ＳＴ１９に進み、ＳＴ１に戻る。なお、所定時間停止した後の圧縮機１を起動させるか否かは、冷凍機６の冷凍能力に基づいて判断される。つまり、制御装置１０は、実際の蒸発温度が目標蒸発温度に達しず冷凍機６の冷凍能力が不足している場合、圧縮機１を起動させる。また、制御装置１０は、冷凍機６の冷凍能力が十分であると判断した場合、圧縮機１を起動させない。これにより、冷凍機６の冷凍能力が低下する時間を最小限とすることができる。

一方、圧縮機１及び圧縮機２が駆動していると判断してＳＴ１０に進んだ場合、制御装置１０は、ＳＴ１１において、圧縮機１及び圧縮機２の双方が液バック状態となっているか否かを判定する。圧縮機１及び圧縮機２の双方が液バック状態の場合、制御装置１０は、液バックタイマーＴｅ１及び液バックタイマーＴｅ２をスタートさせる（ＳＴ１２、ＳＴ１３）。そして、ＳＴ１４及びＳＴ１５において、制御装置１０は、圧縮機１及び圧縮機２を所定時間（例えば３分間）停止させ、ＳＴ１９を介してＳＴ１に戻る。圧縮機１及び圧縮機２の双方が液バック状態でない場合、又は圧縮機１又は圧縮機２の一方が液バック状態の場合、制御装置１０はＳＴ１６に進む。なお、所定時間停止した後、制御装置１０は、図２に示したように圧縮機１及び圧縮機２を駆動させる。

ＳＴ１６では、制御装置１０は、圧縮機１又は圧縮機２が液バック状態であるか否かを判定する。圧縮機１又は圧縮機２が液バック状態の場合、制御装置１０は、液バックタイマーＴｅ１をスタートさせる（ＳＴ１７）。そして、制御装置１０は、ＳＴ１８において圧縮機１を所定時間（例えば３分間）停止させ、ＳＴ１９を介してＳＴ１に戻る。圧縮機１及び圧縮機２が液バック状態でない場合は、ＳＴ１９に進み、ＳＴ１に戻る。なお、所定時間停止した後の圧縮機１を起動させるか否かは、冷凍機６の冷凍能力に基づいて判断される。つまり、制御装置１０は、実際の蒸発温度が目標蒸発温度に達しず冷凍機６の冷凍能力が不足している場合、圧縮機１を起動させる。また、制御装置１０は、冷凍機６の冷凍能力が十分であると判断した場合、圧縮機１を起動させない。これにより、冷凍機６の冷凍能力が低下する時間を最小限とすることができる。

一方、ＳＴ１からＳＴ２０に進んだ場合、制御装置１０は、Ｔｅ２が０であるか否かを判定する。Ｔｅ２が０の場合、制御装置１０はＳＴ２１へ進む。Ｔｅ２が０でない場合、制御装置１０は後述のＳＴ２４に進む。

ＳＴ２１では、制御装置１０は、圧縮機１又は圧縮機２が液バック状態であるか否かを判定する。圧縮機１又は圧縮機２が液バック状態の場合、制御装置１０は、液バックタイマーＴｅ２をスタートさせる（ＳＴ２２）。そして、制御装置１０は、ＳＴ２３において圧縮機２を所定時間（例えば３分間）停止させ、ＳＴ２４へ進む。圧縮機１及び圧縮機２が液バック状態でない場合、制御装置１０は、ＳＴ２２及びＳＴ２３を介さず、ＳＴ２４に進む。なお、所定時間停止した後の圧縮機２を起動させるか否かは、冷凍機６の冷凍能力に基づいて判断される。つまり、制御装置１０は、実際の蒸発温度が目標蒸発温度に達しず冷凍機６の冷凍能力が不足している場合、圧縮機２を起動させる。また、制御装置１０は、冷凍機６の冷凍能力が十分であると判断した場合、圧縮機２を起動させない。これにより、冷凍機６の冷凍能力が低下する時間を最小限とすることができる。

ＳＴ２４では、制御装置１０は、Ｔｅ１が例えば９０分を超えているか否かを判定する。Ｔｅ１が９０分を超えている場合、制御装置１０は、ファン遅延制御による液バックの発生から９０分超経過したとみなし、Ｔｅ１，Ｔｅ２をリセットする（ＳＴ２５）。その後、ＳＴ１９に進み、ＳＴ１に戻る。Ｔｅ１が９０分を超えていない場合、制御装置１０は、ＳＴ２５を介さずにＳＴ１９に進み、ＳＴ１に戻る。

（効果）
デフロスト後のファン遅延制御時は、蒸発器５の周囲温度が高く、蒸発圧力が高い状態となっている。このため、複数台の圧縮機が並列接続された従来の冷凍機では、１台目に起動した圧縮機には周波数を増加させる制御を行うこととなる。また蒸発温度が高い場合は低い場合よりも冷媒循環量が多くなる。したがって、１台目に起動した圧縮機は、冷媒循環量（液バック量）が特に多くなる。つまり、１台目に起動した圧縮機に液バックが集中する。このため、１台目に起動した圧縮機は、油濃度の低下が激しく、故障の可能性が高くなる。一方、２台目に起動した圧縮機は、１台目に起動した圧縮機が起動してから所定時間経過後（例えば約２分３０秒後）に起動される。また、２台目の圧縮機が起動する際、蒸発圧力はある程度低下した状態となっている。このため、２台目に起動した圧縮機は、冷媒循環量が少なくなる。つまり、２台目に起動した圧縮機は、単位時間あたりの液バック量が少なく、トータルの液バック量は少なくなる。

例えば、１台目の圧縮機が起動してから２分３０秒後に２台目の圧縮機が起動し、ファン遅延制御により発生する液バック時間が５分とする。この場合、２台目に起動した圧縮機が液バックとなる時間は２分３０秒である。また、２台目に起動した圧縮機は、１台目の圧縮機が起動した直後の蒸発温度より低い蒸発温度となった条件で駆動されるため、液バック量が少なく、油濃度を高い状態で維持している。

上記のような条件において、本実施の形態１に係る冷凍機６を図３のように運転すると、次のようになる。

例えば、１台の圧縮機（圧縮機１）が駆動されている場合は、図５のようになる。
ユニットクーラー７のデフロスト終了後、例えば２分後に圧縮機１が液バック状態（液バック量が過剰となった状態）であると判断されたとする。このとき、制御装置１０は、運転している圧縮機１を一時的に（例えば３分間）停止させ、別の圧縮機２を起動させる。これにより、油濃度の高い状態の圧縮機２に液バックさせ、圧縮機１と圧縮機２の液バック量を均等化することができる。このため、圧縮機１の油濃度の低下を抑制でき、圧縮機１からの冷凍機油の吐出量を抑制できる。したがって、最も故障が懸念される圧縮機１の故障を抑制でき、信頼性のある冷凍機６となる。

また例えば、２台の圧縮機（圧縮機１及び圧縮機２）が駆動されている場合は、図６のようになる。例えば３分後に圧縮機１が液バック状態（液バック量が過剰となった状態）であると判断されたとする。このとき、制御装置１０は、運転している圧縮機１を一時的に（例えば３分間）停止させる。これにより、油濃度の高い状態の圧縮機２に液バックさせ、圧縮機１と圧縮機２の液バック量を均等化することができる。このため、圧縮機１の油濃度の低下を抑制でき、圧縮機１からの冷凍機油の吐出量を抑制できる。したがって、最も故障が懸念される圧縮機１の故障を抑制でき、信頼性のある冷凍機６となる。

また、圧縮機１の停止後に圧縮機２を駆動しているとき、制御装置１０は、圧縮機２が液バック状態（液バック量が過剰となった状態）であると判断すると、圧縮機２も一時的に（例えば３分間）停止させる。このため、圧縮機１及び圧縮機２を交互に駆動することとなる。これにより、圧縮機１及び圧縮機２の油濃度の低下を抑制でき、圧縮機１及び圧縮機２からの冷凍機油の吐出量を抑制できる。したがって、圧縮機１及び圧縮機２の故障を抑制でき、より信頼性のある冷凍機６となる。

なお、冷凍機６に３台以上の圧縮機が設けられている場合も、制御装置１０は、ユニットクーラー７のデフロスト終了後に駆動中の圧縮機のいずれかが液バック状態であると判断すると、ユニットクーラー７のデフロスト終了後に最初に駆動された圧縮機を一時的に停止させる。１台目の圧縮機を停止させた後も駆動中の圧縮機のいずれかが液バック状態の場合、２台目以降の停止順は任意である。例えば、１台目の圧縮機を停止させた後も駆動中の圧縮機のいずれかが液バック状態の場合、ユニットクーラー７のデフロスト終了後に起動された順番に、圧縮機を停止させてもよい。起動される順番が早い圧縮機ほど、液バック量が多くなっていることが多いため、起動順に圧縮機を停止させることにより、冷凍機６の信頼性がより向上する。

また、本実施の形態１では、冷凍機６に運転周波数可変の圧縮機を用いた例について説明したが、一定速で駆動される圧縮機を冷凍機６に用いても、本発明を実施することができる。

実施の形態２．
以下の構成を追加することにより、制御装置１０が圧縮機の液バック状態を誤検知することを防止できる。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図７は、本発明の実施の形態２に係る冷凍装置を示す冷媒回路図である。
本実施の形態２に係る冷凍機６は、実施の構成に、吐出ガス温度センサー１４、吐出ガス温度センサー１５、吸入ガス温度センサー１６、吸入ガス温度センサー１７、及び高圧センサー１８が追加されている。これらのセンサーは制御装置１０に電気的に接続されている。ここで、吐出ガス温度センサー１４及び吐出ガス温度センサー１５が、本発明の第２温度センサーに相当する。吸入ガス温度センサー１６及び吸入ガス温度センサー１７が、本発明の第３温度センサーに相当する。高圧センサー１８が、本発明の第１圧力センサーに相当する。

吐出ガス温度センサー１４は、圧縮機１の吐出側配管に設けられており、この配管の温度を検知する（つまり、圧縮機１から吐出された冷媒の温度を間接的に検知する）。なお、圧縮機１から吐出された冷媒の温度を直接検知できる位置に、吐出ガス温度センサー１４を設けてもよい。
吐出ガス温度センサー１５は、圧縮機２の吐出側配管に設けられており、この配管の温度を検知する（つまり、圧縮機２から吐出された冷媒の温度を間接的に検知する）。なお、圧縮機２から吐出された冷媒の温度を直接検知できる位置に、吐出ガス温度センサー１５を設けてもよい。

吸入ガス温度センサー１６は、圧縮機１の吸入側配管に設けられており、この配管の温度を検知する（つまり、圧縮機１へ吸入される冷媒の温度を間接的に検知する）。なお、圧縮機１へ吸入される冷媒の温度を直接検知できる位置に、吸入ガス温度センサー１６を設けてもよい。
吸入ガス温度センサー１７は、圧縮機２の吸入側配管に設けられており、この配管の温度を検知する（つまり、圧縮機２へ吸入される冷媒の温度を間接的に検知する）。なお、圧縮機２へ吸入される冷媒の温度を直接検知できる位置に、吐出ガス温度センサー１５を設けてもよい。
高圧センサー１８は、圧縮機１及び圧縮機２の吐出側配管に設けられており、圧縮機１及び圧縮機２から吐出された冷媒の圧力（つまり、凝縮圧力）を検知する。

また、制御装置１０は、これらのセンサーの検知値を用いて、圧縮機１の吐出スーパーヒート（以下、スーパーヒートをＳＨという）、圧縮機２の吐出ＳＨ、圧縮機１の吸入ＳＨ、及び圧縮機２の吸入ＳＨを算出している。
圧縮機１の吐出ＳＨは、「圧縮機１の吐出ＳＨ＝吐出ガス温度センサー１４の検知温度−高圧センサー１８の検知圧力から算出される凝縮温度」として算出している。
圧縮機２の吐出ＳＨは、「圧縮機２の吐出ＳＨ＝吐出ガス温度センサー１５の検知温度−高圧センサー１８の検知圧力から算出される凝縮温度」として算出している。
圧縮機１の吸入ＳＨは、「圧縮機１の吸入ＳＨ＝吸入ガス温度センサー１６の検知温度−低圧センサー１１の検知圧力から算出される蒸発温度」として算出している。
圧縮機２の吸入ＳＨは、「圧縮機２の吸入ＳＨ＝吸入ガス温度センサー１７の検知温度−低圧センサー１１の検知圧力から算出される蒸発温度」として算出している。

例えば、圧縮機１が液バック状態となったとき、圧縮機１の吐出ＳＨ及び圧縮機１の吸入ＳＨの値は０近傍の値となる。このため、制御装置１０は、圧縮機１の吐出ＳＨ及び圧縮機１の吸入ＳＨの値が所定の値（例えば５℃）よりも小さくなった場合、圧縮機１が液バック状態であると判断することができる。また例えば、圧縮機２が液バック状態となったとき、圧縮機２の吐出ＳＨ及び圧縮機２の吸入ＳＨの値は０近傍の値となる。このため、制御装置１０は、圧縮機２の吐出ＳＨ及び圧縮機２の吸入ＳＨの値が所定の値（例えば５℃）よりも小さくなった場合、圧縮機２が液バック状態であると判断することができる。
つまり、制御装置１０は、油温センサー１２の検知値に加えて圧縮機１の吐出ＳＨ及び圧縮機１の吸入ＳＨの値も併用し、圧縮機１が液バック状態であるか否かを判断している。また、制御装置１０は、油温センサー１２の検知値に加えて圧縮機２の吐出ＳＨ及び圧縮機２の吸入ＳＨの値も併用し、圧縮機２が液バック状態であるか否かを判断している。

例えば、冷凍機６の設置場所が低外気温、かつ圧縮機が低周波数運転となっている場合、圧縮機１及び圧縮機２のシェルの温度が低下する。また、圧縮機１内の冷凍機油や圧縮機２の冷凍機油の温度も低下する。このため、油温センサー１２及び油温センサー１３の検知温度のみで圧縮機１及び圧縮機２が液バック状態であるか否かを判断した場合、制御装置１０は、圧縮機１及び圧縮機２が液バック状態でないにもかかわらず、圧縮機１及び圧縮機２が液バック状態であると誤検知してしまう場合がある。
しかしながら、圧縮機１の吐出ＳＨ及び圧縮機１の吸入ＳＨの値も併用して圧縮機１の状態を判断することにより、制御装置１０が圧縮機１の状態を誤検知することを防止できる。また、圧縮機２の吐出ＳＨ及び圧縮機２の吸入ＳＨの値も併用して圧縮機２の状態を判断することにより、制御装置１０が圧縮機２の状態を誤検知することを防止できる。

なお、圧縮機１が液バック状態であるか否かを判断する場合、圧縮機１の吐出ＳＨ又は圧縮機１の吸入ＳＨの一方と油温センサー１２の検知値を併用して判断してもよい。このため、圧縮機１の吐出ＳＨと油温センサー１２の検知値を併用して圧縮機１が液バック状態であるか否かを判断する場合、吸入ガス温度センサー１６を設ける必要はない。また、圧縮機１の吸入ＳＨと油温センサー１２の検知値を併用して圧縮機１が液バック状態であるか否かを判断する場合、吐出ガス温度センサー１４及び高圧センサー１８を設ける必要はない。
同様に、圧縮機２が液バック状態であるか否かを判断する場合、圧縮機２の吐出ＳＨ又は圧縮機２の吸入ＳＨの一方と油温センサー１２の検知値を併用して判断してもよい。このため、圧縮機２の吐出ＳＨと油温センサー１２の検知値を併用して圧縮機２が液バック状態であるか否かを判断する場合、吸入ガス温度センサー１７を設ける必要はない。また、圧縮機２の吸入ＳＨと油温センサー１２の検知値を併用して圧縮機２が液バック状態であるか否かを判断する場合、吐出ガス温度センサー１５及び高圧センサー１８を設ける必要はない。

実施の形態３．
以下のように構成することにより、冷凍機６の冷凍能力の低下時間を短縮することが可能となる。

本実施の形態３に係る冷凍機６の制御装置１０は、圧縮機１及び圧縮機２の圧縮機シェルＳＨを算出している。
圧縮機１の圧縮機シェルＳＨは、「圧縮機１の圧縮機シェルＳＨ＝油温センサー１２の検知温度−低圧センサー１１の検知圧力から算出される蒸発温度」として算出している。
圧縮機２の圧縮機シェルＳＨは、「圧縮機２の圧縮機シェルＳＨ＝油温センサー１３の検知温度−低圧センサー１１の検知圧力から算出される蒸発温度」として算出している。

圧縮機シェルＳＨは、液バックによって圧縮機内の油濃度がどの程度低下したかを判断する目安となる。つまり、圧縮機シェルＳＨの値が小さい程、液バックによって圧縮機内の油濃度が低下していると判断できる。
そこで、本実施の形態３に係る制御装置１０は、圧縮機シェルＳＨの値に基づいて、圧縮機の停止時間を設定する。例えば、「５℃＜圧縮機シェルＳＨ＜１０℃」の場合、制御装置１０は、圧縮機時間の停止時間を１分と設定する。また例えば、「圧縮機シェルＳＨ≦５℃」の場合、制御装置１０は、圧縮機時間の停止時間を３分と設定する。

このように、圧縮機シェルＳＨの値に基づいて圧縮機の停止時間を設定することにより、圧縮機の停止時間を短縮でき、冷凍機６の冷凍能力の低下時間を短縮することができる。

１ 圧縮機、２ 圧縮機、３ 凝縮器、４ 絞り弁、５ 蒸発器、６ 冷凍機、７ ユニットクーラー、８ 蒸発器用ファン、９ 凝縮器用ファン、１０ 制御装置、１１ 低圧センサー、１２ 油温センサー（圧縮機１用）、１３ 油温センサー（圧縮機２用）、１４ 吐出ガス温度センサー（圧縮機１用）、１５ 吐出ガス温度センサー（圧縮機２用）、１６ 吸入ガス温度センサー（圧縮機１用）、１７ 吸入ガス温度センサー（圧縮機２用）、１８ 高圧センサー、１９ 液冷媒連絡配管、２０ ガス冷媒連絡配管。

Claims (7)

1. 並列接続された複数台の圧縮機と、凝縮器と、複数台の前記圧縮機の駆動を制御する制御装置と、を備え、
   複数台の前記圧縮機及び前記凝縮器が利用ユニットの減圧装置及び蒸発器に接続されて冷凍サイクル回路を構成する冷凍機であって、
   前記制御装置は、
   利用ユニットの除霜運転後に前記圧縮機のうちの１台を駆動させている場合に、
   前記圧縮機の液バック量が過剰であると判断したときには、
   前記圧縮機を一時的に停止させ、当該圧縮機とは別の前記圧縮機を起動させることを特徴とする冷凍機。
2. 前記制御装置は、
   利用ユニットの除霜運転後に前記圧縮機のうちの少なくとも２台を駆動させている場合に、
   前記圧縮機のうちのいずれかの液バック量が過剰であると判断したときには、
   液バック量が過剰であると判断される前記圧縮機がなくなるまで、
   利用ユニットの除霜運転後に起動された順番に従って、駆動中の前記圧縮機を一時的に停止させていくことを特徴とする請求項１に記載の冷凍機。
3. 前記圧縮機のシェルの温度を検知する第１温度センサーを備え、
   前記制御装置は、
   前記第１温度センサーの検知値に基づいて、前記圧縮機の液バック量が過剰であるか否かを判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍機。
4. 前記圧縮機から吐出された冷媒の温度を直接的又は間接的に検知する第２温度センサーと、
   前記圧縮機から吐出された冷媒の圧力を検知する第１圧力センサーと、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記第２温度センサーの検知値及び前記第１圧力センサーの検知値に基づいて、前記圧縮機の吐出スーパーヒートを算出し、
   該吐出スーパーヒートの値に基づいて、前記圧縮機の液バック量が過剰であるか否かを判断することを特徴とする請求項３に記載の冷凍機。
5. 前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を直接的又は間接的に検知する第３温度センサーと、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検知する第２圧力センサーと、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記第３温度センサーの検知値及び前記第２圧力センサーの検知値に基づいて、前記圧縮機の吸入スーパーヒートを算出し、
   該吸入スーパーヒートの値に基づいて、前記圧縮機の液バック量が過剰であるか否かを判断することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の冷凍機。
6. 前記制御装置は、
   前記圧縮機を起動させる順序を変更可能であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の冷凍機。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の冷凍機と、
   減圧装置及び蒸発器を備えた利用ユニットと、
   を有することを特徴とする冷凍装置。

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