WO2021229770A1

WO2021229770A1 - 冷凍装置

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Publication number: WO2021229770A1
Application number: PCT/JP2020/019345
Authority: WO
Inventors: 久登森田; 裕士佐多; 智也藤本
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-05-14
Filing date: 2020-05-14
Publication date: 2021-11-18
Also published as: CN115552185A; JPWO2021229770A1

Abstract

冷凍装置（１０００）は、冷媒回路（ＲＣ）と制御装置（７）とを備える。冷媒回路（ＲＣ）は、圧縮機（１）と凝縮器（２）と膨張弁（３）と蒸発器（４）とを含み、冷媒が循環する。制御装置（７）は、圧縮機（１）の運転状態が１つ以上の条件のうちの少なくとも１つの条件を満たしたことに応じて、圧縮機（１）の冷凍能力を抑制するための制御処理を実行する。圧縮機（１）は、吸入圧力が低圧カットＯＦＦ値未満となったときに、運転を停止するように制御される。上記の１つ以上の条件は、圧縮機（１）の運転周波数が第１閾値未満である状態が第１規定時間継続したという第１条件、および、第２規定時間において圧縮機（１）の停止していた時間が第２閾値を超えるという第２条件のうちの少なくとも一方を含む。

Description

冷凍装置

　本開示は、冷凍装置に関する。

　従来、インバータ装置によって周波数が制御される圧縮機を備えた冷凍装置が知られている。このような冷凍装置では、圧縮機に吸入される冷媒の温度（以下、「蒸発温度」と称する。）が目標値（以下、「目標蒸発温度」と称する。）となるように、負荷変動による蒸発温度の変化に追従して、圧縮機の運転周波数が制御される。

　圧縮機は、吸入圧力が予め定められた基準値（以下、「低圧カットＯＦＦ値」と称する。）未満となったとき、運転を停止するように制御される。吸収圧力の低下による圧縮機の停止は、低圧カットと呼ばれる。負荷に対して圧縮機の冷凍能力が過大になると、低圧カットが頻繁に起りうる。短時間で圧縮機の起動と停止（以下、「発停」と称する。）が繰り返されると、起動の度に急冷運転を行うことになるため、発停なく安定して運転している場合に比べて運転効率が悪くなる。また、発停回数が多くなることで、圧縮機自体の寿命が短くなり、信頼性が損なわれるおそれがある。

　特開２０１５－４９０２２号公報（特許文献１）には、低圧カットにより圧縮機が頻繁にＯＮ／ＯＦＦを繰り返している場合、圧縮機の運転周波数の増加速度を低下させ、急激な冷凍能力上昇による頻繁なＯＮ／ＯＦＦを回避する技術が開示されている。

特開２０１５－４９０２２号公報

　特許文献１では、圧縮機の頻繁なＯＮ／ＯＦＦの繰り返しにより、負荷に対して圧縮機の冷凍能力が過大であると判断される。しかしながら、本発明者の検討により、負荷に対する圧縮機の冷凍能力の過大は、圧縮機が頻繁にＯＮ／ＯＦＦを繰り返す状態以外の他の状態を引き起こし得ることがわかった。特許文献１の技術では、当該他の状態が考慮されていない。そのため、負荷に対する圧縮機の冷凍能力の過大が見過ごされ、冷凍装置の省エネルギー化を十分に行なうことができない。

　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、負荷に対する圧縮機の冷凍能力の過大による消費電力の増大を抑制可能な冷凍装置を提供することである。

　本開示のある局面の冷凍装置は、冷媒が循環する冷媒回路と、制御装置とを備える。冷媒回路は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器とを含む。制御装置は、圧縮機の運転状態が１つ以上の条件のうちの少なくとも１つの条件を満たしたことに応じて、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御処理を実行する。圧縮機は、吸入圧力が第１基準値未満となったときに、運転を停止するように制御される。上記の１つ以上の条件は、圧縮機の運転周波数が第１閾値未満である状態が第１規定時間継続したという第１条件、および、第２規定時間において圧縮機の停止していた時間が第２閾値を超えるという第２条件のうちの少なくとも一方を含む。

　本開示によれば、圧縮機の運転状態が１つ以上の条件のうちの少なくとも１つの条件を満たしたことに応じて、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御処理が実行される。上記の１つ以上の条件は、上記の第１条件および第２条件の少なくとも一方を含む。負荷に対する圧縮機の冷凍能力が過大である場合、運転周波数が低い状態で圧縮機が長時間運転される場合が有り得る。上記の１つ以上の条件が第１条件を含むことにより、運転周波数が低い状態で圧縮機が長時間運転されていることが検出できる。また、負荷に対する圧縮機の冷凍能力が過大である場合、圧縮機が長時間停止する場合が有り得る。上記の１つ以上の条件が第２条件を含むことにより、圧縮機が長時間停止していることが検出できる。これらの検出により、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御処理が実行される。その結果、負荷に対する圧縮機の冷凍能力の過大による消費電力の増大を抑制できる。

実施の形態１に係る冷凍装置の全体構成図である。実施の形態１に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。目標蒸発温度と低圧カットＯＦＦ値及び低圧カットＯＮ値の関係を表したものである。実施の形態３に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。実施の形態４に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。実施の形態５に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。圧縮機の運転周波数と圧縮機の性能との関係を示す図である。実施の形態６に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。

　以下、図を用いて本実施の形態に係る冷凍装置について説明をする。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の図は各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る冷凍装置の全体構成図である。なお、図１の全体構成図は、冷凍装置における各機器の接続関係及び配置構成を機能的に示したものであり、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。

　図１を参照して、冷凍装置１０００は、熱源側ユニット１００と、負荷側ユニット２００とを備える。熱源側ユニット１００は、例えばコンデンシングユニット（冷凍機）である。また、負荷側ユニット２００は、例えばショーケース、ユニットクーラーである。

　熱源側ユニット１００は、圧縮機１と、凝縮器２とを含む。圧縮機１の吐出側のポートと、凝縮器２の一方のポートとが配管によって接続される。

　負荷側ユニット２００は、膨張弁３と、蒸発器４とを含む。膨張弁３の一方のポートと、蒸発器４の一方のポートとが配管によって接続される。

　熱源側ユニット１００と負荷側ユニット２００とは、液延長配管２０及びガス延長配管２１によって接続される。液延長配管２０及びガス延長配管２１は、現地において冷凍装置１０００を据え付ける際に熱源側ユニット１００と負荷側ユニット２００との間に接続される配管であるので、現地接続配管とも称される。図１において、液延長配管２０は、凝縮器２の他方のポートから膨張弁３の他方のポートに至る配管の一部である。ガス延長配管２１は、蒸発器４の他方のポートから圧縮機１の吸入側のポートに至る配管の一部である。

　上記の配管による接続により、圧縮機１と凝縮器２と膨張弁３と蒸発器４とを含み、この順に冷媒が循環される冷媒回路ＲＣが形成される。

　圧縮機１は、吸入された冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を吐出する。圧縮機１は、インバータ駆動される仕様である。圧縮機１の運転周波数を調整することにより、冷媒回路ＲＣにおける冷媒の循環量が調整され、冷凍装置１０００の能力が調整される。圧縮機１には種々のタイプのものを採用でき、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプ等のものを採用できる。

　凝縮器２は、圧縮機１から吐出された冷媒を凝縮する。凝縮器２において凝縮された冷媒は、液延長配管２０へ流入する。凝縮器２は、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒が外気などと熱交換（放熱）を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液相に変化する。

　膨張弁３は、液延長配管２０から流入した冷媒を減圧する。膨張弁３によって減圧された冷媒は、配管を介して蒸発器４へ流入する。膨張弁３の開度を閉方向に変化させると、膨張弁３の出口側において、冷媒の圧力は低下し、冷媒の乾き度は上昇する。膨張弁３の開度を開方向に変化させると、膨張弁３の出口側において、冷媒の圧力は上昇し、冷媒の乾き度は低下する。膨張弁３に代えてキャピラリチューブを用いてもよい。この開示では、膨張弁およびキャピラリチューブを総称して膨張機構と称する。

　蒸発器４は、膨張弁３から配管を介して流入した冷媒を蒸発させる。蒸発器４において蒸発した冷媒は、ガス延長配管２１へ流入する。蒸発器４は、膨張弁３により減圧された冷媒が負荷側ユニット３内の空気と熱交換（吸熱）を行なうように構成される。冷媒は、蒸発器４を通過することにより蒸発して過熱蒸気となる。

　冷凍装置１０００は、圧力センサ６と、冷凍装置１０００が備える各部の動作を制御するための制御装置７とをさらに備える。

　圧力センサ６は、圧縮機１の吸入側の配管に設けられ、配管内の冷媒の圧力を検出する。圧力センサ６は、検出値を制御装置７へ出力する。圧力センサ６によって検出される圧力は、圧縮機１に吸入される冷媒の圧力（すなわち、低圧側圧力または吸入圧力とも称される。）である。言い換えると、圧力センサ６によって検出される圧力は、蒸発器４を通過した冷媒の圧力である。

　制御装置７は、例えばマイコン（すなわち、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、メモリ及びストレージを含むコンピュータ）等によって構成される。メモリは、ＣＰＵの主記憶として用いられる不揮発性メモリである。メモリをＲＡＭ（Random　Access　Memory）とも称する。ストレージは、不揮発性メモリであり、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）と、ハードディスクなどの外部記憶装置とを含む。ＣＰＵは、ストレージに格納されているプログラムをメモリに展開して実行する。ストレージに格納されているプログラムには、制御装置７の処理手順が記載されている。ＣＰＵは、このプログラムに従って、熱源側ユニット１００における各機器の制御を実行する。

　なお、制御装置７による処理は、コンピュータによるソフトウェア処理に限らず、電子回路によるハードウェア処理によって実現されてもよい。また、ソフトウェア処理とハードウェア処理との組み合わせによって実現されてもよい。電子回路は、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）又はＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）などによって構成可能である。

　制御装置７は、熱源側ユニット１００と一体に構成されていても、別のユニットとして設けられていてもよく、測定値等の検出及び各機器を制御するために通信可能な状態になっていればよい。

　制御装置７は、インバータ駆動する圧縮機１の運転周波数の制御、圧縮機１の発停回数のカウント、種々の時間のカウント、圧力センサ６からの検出値の処理、庫内負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であるか否かの判定などを行なう。

　制御装置７は、インバータ基板５と、表示部８とを含む。インバータ基板５は、制御装置７の演算結果に応じて、圧縮機１の運転周波数を変更する。表示部８は、例えばディスプレイ、７セグメントＬＥＤ等により構成される。

　制御装置７は、さらに、図示しない入力部を含んでもよい。入力部は、データまたは制御信号を、制御装置７の内部のＣＰＵに入力するための機器である。入力部として、例えばキーボード、マウス、タッチパネル、プッシュスイッチ、スライドスイッチ、ロータリスイッチ等が採用され得る。

　次に、図１に示される冷凍装置１０００の動作について説明する。冷媒回路ＲＣ内の冷媒は、圧縮機１にて高温高圧の過熱ガスに圧縮された後、凝縮器２にて冷媒過熱ガスより温度が低い空気等の媒体と熱交換を行い、中温高圧の液冷媒に凝縮される。その液冷媒は、液延長配管２０を通り、負荷側ユニット２００に搭載された膨張弁３により低温低圧の気液二相冷媒とされる。そして、膨張弁３を通過した冷媒は、蒸発器４内で周囲の空気や水と熱交換され、低圧の過熱ガスの状態にされる。低圧の過熱ガスは、ガス延長配管２１を通り、再度圧縮機１に吸入される。この一連の動作は、冷媒回路ＲＣの冷凍サイクルを構成する。

　次に、制御装置７による圧縮機１の基本的な制御方法について説明する。制御装置７は、圧力センサ６の検出値（吸入圧力値）を、圧縮機１に吸入される冷媒の温度（蒸発温度）に換算する。蒸発温度は、蒸発器４を通過した冷媒の温度とも言い換えることができ、冷媒の飽和ガス温度である。

　制御装置７は、蒸発温度が目標蒸発温度となるように、圧縮機の運転周波数を制御する。目標蒸発温度は、図示しない入力部によって制御装置７に入力される。例えば、目標蒸発温度は、冷凍装置１０００を管理するユーザによって設定入力される。

　目標蒸発温度が必要以上に低く設定された場合、夜間において負荷側ユニット２００の負荷（例えばショーケースの庫内負荷）が軽くなる場合などにおいて、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大となる。このような場合、圧力センサ６の検出値が低下する。制御装置７は、圧力センサ６の検出値（吸入圧力値）が予め定められた低圧カットＯＦＦ値未満になると、圧縮機１を停止させる（低圧カット）。なお、制御装置７は、圧力センサ６の検出値が低圧カットＯＦＦ値以下になると、圧縮機１を停止させてもよい。いずれにしても、制御装置７は、圧力センサ６の検出値が低圧カットＯＦＦ値未満になると、圧縮機１を停止させる。

　制御装置７は、圧縮機１が停止中において圧力センサ６の検出値（吸入圧力値）が予め定められた低圧カットＯＮ値を超えると、圧縮機１を起動させる。なお、制御装置７は、圧力センサ６の検出値が低圧カットＯＦＦ値以下になると、圧縮機１を停止させてもよい。いずれにしても、制御装置７は、圧力センサ６の検出値が低圧カットＯＮ値を超えると、圧縮機１を停止させる。

　低圧カットＯＮ値は、低圧カットＯＦＦ値よりも予め定められたディファレンシャルだけ大きい。低圧カットＯＦＦ値及び低圧カットＯＮ値は、目標蒸発温度に応じて設定される。具体的には、目標蒸発温度の上昇に応じて、低圧カットＯＦＦ値及び低圧カットＯＮ値も上昇する。

　制御装置７は、圧縮機１を起動したとき、圧縮機１の運転周波数を予め定められた起動時周波数に設定する。

　次に、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であるか否かの判定に関する制御について説明する。

　制御装置７は、圧縮機１の運転状態が１つ以上の条件のうちの少なくとも１つの条件を満たしたことに応じて、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であると判定する。実施の形態１において、上記の１つ以上の条件は、以下の第１条件、第２条件及び第３条件を含む。

　第１条件は、圧縮機１の運転周波数が閾値ＴｈＡ未満である状態が規定時間ＴＡ継続したという条件である。

　第２条件は、過去の規定時間ＴＢにおいて圧縮機１の停止していた時間が閾値ＴｈＢ以上であるという条件である。

　第３条件は、過去の規定時間ＴＣ内に生じた圧縮機１の発停回数が閾値ＴｈＣ以上であるという条件である。

　第１条件において、規定時間ＴＡ及び閾値ＴｈＡは、経験や実測により、予め決定される。例えば、閾値ＴｈＡは、圧縮機１の運転周波数の上限値、あるいは、冷凍装置１０００に固有の任意の値（上限値よりも小さい値）である。第１条件は、圧縮機１が停止されないものの、低い運転周波数で圧縮機が長時間運転されている状態のときに満たされる。このような状態も、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であるときに現われる。

　第２条件において、規定時間ＴＢ及び閾値ＴｈＢは、経験や実測により、予め決定される。閾値ＴｈＢは、規定時間ＴＢよりも短い。閾値ＴｈＢは、規定時間ＴＢに依存する。例えば、規定時間ＴＢが２時間である場合、閾値ＴｈＢは１時間などに設定される。第２条件は、負荷側ユニット２００の負荷が非常に軽く、圧縮機１が停止中であるにも拘わらず、圧縮機１の吸入圧力の上昇速度が遅い状態のときに満たされる。このような状態も、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であるときに現われる。

　なお、第２条件において、「閾値ＴｈＢ以上」は「閾値ＴｈＢを超える」に置き換えてもよい。

　第３条件における「発停回数」とは、圧縮機１が起動した後に停止した回数、または、圧縮機１が停止した後に起動した回数を示す。第３条件において、規定時間ＴＣ及び閾値ＴｈＣは、経験や実測により、予め決定される。閾値ＴｈＣは、規定時間ＴＣに依存して設定される。例えば、規定時間ＴＣが１時間である場合、閾値ＴｈＣは６回などである。閾値ＴｈＣは圧縮機の運転周波数の上限値もしくは、任意の冷凍装置に固有の値である。第３条件は、圧縮機１の発停が頻繁に繰り返される状態のときに満たされる。このような状態は、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であるときに現われる。

　なお、第３条件において、「閾値ＴｈＣ以上」は「閾値ＴｈＣを超える」に置き換えてもよい。

　次に、第１条件から第３条件のうちの少なくとも１つの条件が満たされたときに実行される、圧縮機１の冷凍能力を抑制するための制御処理について説明する。当該制御処理は、圧縮機１の消費電力を低下させるための処理とも言える。

　実施の形態１に係る制御装置７は、上記の制御処理として、目標蒸発温度を設定された値から予め定められた変化幅（例えば０．５℃）だけ上昇させる処理を行なう。目標蒸発温度を上昇させることにより、必要となる圧縮機１の冷凍能力が抑制される。その結果、冷凍装置１０００の省エネルギー化を図ることができる。

　図２は、実施の形態１に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。図２に示される制御フローは、予め定められた周期で実行される。

　まずステップＳ１において、制御装置７は、圧縮機１の運転状態が上記の第１条件から第３条件のいずれかを満たすか否かを判定する。すなわち、制御装置７は、圧縮機１の運転周波数が閾値ＴｈＡ未満である状態が規定時間ＴＡ継続したか、過去の規定時間ＴＢにおいて圧縮機１の停止していた時間が閾値ＴｈＢ以上であるか、及び、過去の規定時間ＴＣ内に生じた圧縮機１の発停回数が閾値ＴｈＣ以上であるかを判定する。

　圧縮機１の運転状態が上記の第１条件から第３条件のいずれも満たさない場合（ステップＳ１でＮＯ）、処理はステップＳ１に戻る。

　圧縮機１の運転状態が上記の第１条件から第３条件のいずれかを満たす場合（ステップＳ１でＹＥＳ）、制御装置７は、目標蒸発温度を予め定められた変化幅（例えば０．５℃）だけ上昇させる（ステップＳ２）。

　ステップＳ２で実施する目標蒸発温度の変化幅は、熱源側ユニット１００の仕様、使用される環境（接続される負荷側ユニット２００の仕様など）、運転条件などに応じて、予め決定される。

　ステップＳ２において目標蒸発温度を上昇させた後、再度図２に示す制御フローが実行される。目標蒸発温度を上昇させた後の制御フローのステップＳ１において再度ＹＥＳと判定されると、ステップＳ２が実行される。これにより、目標蒸発温度が再度上昇される。そのため、目標蒸発温度を上げすぎないように上限値（例えば３℃）が定められてもよい。すなわち、ステップＳ２が繰り返し実行され、設定（入力）された値からの上昇分が上限値に達した後、制御装置７は、ステップＳ２の処理を省略する。

　実施の形態２．
　上記の実施の形態１では、制御フローのステップＳ２において、目標蒸発温度を予め定められた変化幅だけ上昇させる。この場合、目標蒸発温度の上昇に応じて、低圧カットＯＦＦ値及び低圧カットＯＮ値も上昇される。

　図３は、目標蒸発温度と低圧カットＯＦＦ値及び低圧カットＯＮ値の関係を表したものである。図３において、横軸は目標蒸発温度を示し、縦軸は圧力を示す。また、グラフ中の実線は、目標蒸発温度から換算される、圧縮機１に吸入される冷媒の目標圧力（目標低圧）を示す。

　図３に示されるように、制御装置７は、目標蒸発温度を上昇させると、同時に低圧カットＯＦＦ値およびＯＮ値も上昇させる。すなわち、実施の形態１では、ステップＳ２において目標蒸発温度を上昇させることで、圧縮機１が停止に至る低圧カットＯＦＦ値も同時に上昇する。そのため、圧縮機１の冷凍能力を抑えるように制御したとしても発停の頻度が変化しない可能性がある。

　そこで、実施の形態２では、制御フローのステップＳ２において、制御装置７は、低圧カットＯＦＦ値を変更することなく、目標蒸発温度を予め定められた変化幅だけ上昇させる。

　具体的には、制御装置７は、設定（入力）された値とオフセット値との和を目標蒸発温度として決定する。すなわち、制御装置７は、ステップＳ２において、オフセット値を予め定められた変化幅だけ上昇させる。そして、制御装置７は、設定（入力）された値とオフセット値との和を目標蒸発温度として決定する。

　また、制御装置７は、設定（入力）された値に応じて、低圧カットＯＦＦ値及び低圧カットＯＮ値を決定する。すなわち、ステップＳ２においてオフセット値及び目標蒸発温度を上昇させたとしても、上昇させる前の目標蒸発温度（すなわち、設定（入力）された値）に応じて、低圧カットＯＦＦ値及び低圧カットＯＮ値を決定する。これにより、低圧カットＯＦＦ値及び低圧カットＯＮ値は、変更されない。

　実施の形態２によれば、低圧カットＯＦＦ値を変更することなく目標蒸発温度を上昇させるため、より効果的に発停の頻度を抑えることができる。

　実施の形態３．
　実施の形態３に係る冷凍装置は、実施の形態１に係る冷凍装置１０００と比較して、ステップＳ２の代わりに図４に示すステップＳ２ａを実行する点で相違する。

　図４は、実施の形態３に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。

　ステップＳ２ａにおいて、制御装置７は、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさないときよりも、圧縮機１を起動してから規定時間ＴＤ経過するまでの間における圧縮機１の運転周波数を低く制御する。

　例えば、制御装置７は、圧縮機１を起動してから規定時間ＴＤ経過するまでの間における圧縮機１の上限周波数を、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさないときよりも下げる。具体的には、制御装置７は、圧縮機１の上限周波数を、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさないときには第１上限周波数に設定し、いずれかの条件を満たすときには第２上限周波数（＜第１上限周波数）に設定する。通常、圧縮機１の起動直後において、圧縮機１は上限周波数で運転される。そのため、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさないとき、圧縮機１は、起動直後において第１上限周波数で運転される。一方、いずれの条件を満たすとき、圧縮機１は、起動直後において第２上限周波数で運転される。

　あるいは、制御装置７は、圧縮機１を起動してから規定時間ＴＤ経過するまでの間、圧縮機１の運転周波数を、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさないときに算出される周波数よりも予め定められた値だけ低い周波数に設定してもよい。

　ステップＳ２ａにおいて設定される運転周波数および規定時間ＴＤは、熱源側ユニット１００の仕様、使用される環境（接続される負荷側ユニット２００の仕様など）、運転条件などに応じて決定される。

　上記のように、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であると判定した場合、圧縮機１を起動してから規定時間ＴＤ経過するまでの間における圧縮機１の運転周波数が低く抑えられる。これにより、発停回数の増大を防止し、省エネルギー化を図ることができる。

　実施の形態４．
　実施の形態４に係る冷凍装置は、実施の形態１に係る冷凍装置１０００と比較して、ステップＳ２の代わりに図５に示すステップＳ２ｂを実行する点で相違する。

　図５は、実施の形態４に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。

　ステップＳ２ｂにおいて、制御装置７は、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさないときよりも、圧縮機１の運転周波数の増加速度を低下させる。

　具体的には、制御装置７は、起動時や目標蒸発温度に向かって圧縮機１の運転周波数を増速する際の周波数の変化幅を、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件を満たすか否かに応じて変化させる。すなわち、制御装置７は、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさない場合、周波数の変化幅を第１変化幅（例えば０．５℃）に設定する。制御装置７は、第１条件から第３条件のうちのいずれかを満たす場合、周波数の変化幅を第１変化幅よりも遅い第２変化幅（例えば０．２℃）に設定する。

　ステップＳ２ｂにおいて設定される周波数の変化幅は、熱源側ユニット１００の仕様、使用される環境（接続される負荷側ユニット２００の仕様など）、運転条件などに応じて決定される。

　上記のように、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であると判定した場合、圧縮機１の運転周波数の増加速度が低く抑えられる。これにより、発停回数の増大を防止し、省エネルギー化を図ることができる。

　実施の形態５．
　実施の形態５に係る冷凍装置は、実施の形態１に係る冷凍装置１０００と比較して、ステップＳ２の代わりに図５に示すステップＳ２ｃを実行する点で相違する。

　図６は、実施の形態５に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。

　ステップＳ２ｃにおいて、制御装置７は、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさないときよりも、低圧カットＯＦＦ値と低圧カットＯＮ値とのディファレンス（差）を大きくする。

　具体的には、制御装置７は、制御装置７は、第１条件から第３条件のうちのいずれの条件も満たさない場合、低圧カットＯＦＦ値と低圧カットＯＮ値とのディファレンスを第１ディファレンス値に設定する。制御装置７は、第１条件から第３条件のうちのいずれかを満たす場合、低圧カットＯＦＦ値と低圧カットＯＮ値とのディファレンスを第１ディファレンス値よりも大きい第２ディファレンス値に設定する。

　ステップＳ２ｃにおいて設定されるディファレンスは、熱源側ユニット１００の仕様、使用される環境（接続される負荷側ユニット２００の仕様など）、運転条件などに応じて決定される。

　上記のように、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であると判定した場合、低圧カットＯＦＦ値と低圧カットＯＮ値とのディファレンスが大きく制御される。これにより、低圧カットにより圧縮機１が停止してから圧縮機１が起動するまでの時間が増大し、発停回数の増大が防止される。その結果、省エネルギー化を図ることができる。

　実施の形態６．
　実施の形態６に係る冷凍装置は、実施の形態１に係る冷凍装置１０００と比較して、第１条件が満たされたことに応じて第１条件に適した制御処理を実行する点で相違する。

　図７は、圧縮機の運転周波数と圧縮機の性能（効率）との関係を示す図である。圧縮機１の性能は、圧縮機１に与えられたエネルギーに対する圧縮機１が行なった圧縮仕事の比を示す。図７に示されるように、圧縮機１の性能は、極大値をもつ放物線を描く。具体的には、周波数Ｆａにおいて、圧縮機１の性能が最大となる。

　低い運転周波数で圧縮機が長時間運転されている状態のとき、最大性能を示す周波数Ｆａで運転されているとは限らない。そのため、制御装置７は、第１条件が満たされたことに応じて、圧縮機１の運転周波数を周波数Ｆａに近づけるための制御処理を実行する。具体的には、制御装置７は、運転周波数が周波数Ｆａより高い場合、目標蒸発温度を上昇させることで運転周波数を低下させる。これにより、現在の運転周波数を最大性能となる周波数Ｆａに近づけることで、省エネルギー化を図ることができる。

　図８は、実施の形態６に係る冷凍装置における、圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御フローを示す図である。

　図８に示すように、ステップＳ１１において、制御装置７は、圧縮機１の運転状態が上記の第１条件を満たすか否かを判定する。圧縮機１の運転状態が第１条件を満たさない場合（ステップＳ１１でＮＯ）、処理はステップＳ１１に戻る。

　圧縮機１の運転状態が第１条件を満たす場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、制御装置７は、圧縮機１の運転周波数が最大性能となる周波数Ｆａより高いか否かを判定する（ステップＳ１２）。運転周波数が最大性能となる周波数Ｆａより高い場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、制御装置７は、目標蒸発温度を予め定められた変化幅（例えば０．５℃）だけ上昇させる（ステップＳ１３）。運転周波数が最大性能となる周波数Ｆａより低い場合（ステップＳ１２でＮｏ）、制御装置７は、処理を終了する。

　ステップＳ１３で実施する目標蒸発温度の変化幅は、熱源側ユニット１００の仕様、使用される環境（接続される負荷側ユニット２００の仕様など）、運転条件などに応じて決定される。

　ステップＳ１３において目標蒸発温度を変化させた後、再度図８に示す制御フローが実行される。目標蒸発温度を上昇させた後の制御フローのステップＳ１２において再度ＹＥＳと判定されると、ステップＳ１３が実行される。これにより、目標蒸発温度が再度上昇される。そのため、目標蒸発温度を上げすぎないように上限値（例えば＋３℃）が定められてもよい。すなわち、ステップＳ１３が繰り返し実行され、設定（入力）された値からの上昇分が上限値に達した後、制御装置７は、ステップＳ１３の処理を省略する。

　上記のように、負荷側ユニット２００の負荷に対して圧縮機１の冷凍能力が過大であり、発停せずに最大周波数より低い周波数で安定して運転している場合、圧縮機１は、運転周波数が最大性能となる周波数Ｆａに近づくように制御される。これにより、圧縮機１の運転効率が上がり、圧縮機１の省エネルギー化を図ることができる。

　変形例１．
　上記の説明では、制御装置７は、圧力センサ６の検出値（吸入圧力値）を、圧縮機１に吸入される冷媒の温度（蒸発温度）に換算するものとした。しかしながら、冷凍装置１０００は、圧縮機１の吸入側の配管に設置された温度センサを備えてもよい。温度センサは、配管内の冷媒の温度を検出し、検出値（蒸発温度）を制御装置７に出力してもよい。

　変形例２．
　制御装置７は、第１条件から第３条件のうち圧縮機１の運転状態が満たす条件に応じた制御処理を実行してもよい。すなわち、制御装置７は、複数の制御処理候補の中から、第１条件から第３条件のうち満たされた条件に対応する制御処理候補を実行すべき制御処理として選択する。

　たとえば、第１条件が満たされた場合、図２に示すステップＳ２、または、図８に示すステップＳ１２，Ｓ１３を実行することにより、圧縮機１の冷凍能力を効率的に抑制できる。そのため、第１条件に対応する制御処理候補として、図２に示すステップＳ２の処理、または、図８に示すステップＳ１２，Ｓ１３の処理が予め設定される。

　第２条件が満たされた場合、図２に示すステップＳ２、図４に示すステップＳ２ａ、図５に示すステップＳ２ｂ、または、図６に示すステップＳ２ｃを実行することにより、圧縮機１の冷凍能力を効率的に抑制できる。そのため、第２条件に対応する制御処理候補として、図２に示すステップＳ２の処理、図４に示すステップＳ２ａの処理、図５に示すステップＳ２ｂの処理、および、図６に示すステップＳ２ｃの処理の少なくとも１つが予め設定される。

　第３条件が満たされた場合も、図２に示すステップＳ２、図４に示すステップＳ２ａ、図５に示すステップＳ２ｂ、または、図６に示すステップＳ２ｃを実行することにより、圧縮機１の冷凍能力を効率的に抑制できる。そのため、第３条件に対応する制御処理候補として、図２に示すステップＳ２の処理、図４に示すステップＳ２ａの処理、図５に示すステップＳ２ｂの処理、および、図６に示すステップＳ２ｃの処理の少なくとも１つが予め設定される。

　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　圧縮機、２　凝縮器、３　膨張弁、４　蒸発器、５　インバータ基板、６　圧力センサ、７　制御装置、８　表示部、２０　液延長配管、２１　ガス延長配管、１００　熱源側ユニット、２００　負荷側ユニット、１０００　冷凍装置、ＲＣ　冷媒回路。

Claims

　冷凍装置であって、
　圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器とを含み、冷媒が循環する冷媒回路と、
　前記圧縮機の運転状態が１つ以上の条件のうちの少なくとも１つの条件を満たしたことに応じて、前記圧縮機の冷凍能力を抑制するための制御処理を実行する制御装置とを備え、
　前記圧縮機は、吸入圧力が第１基準値未満となったときに、運転を停止するように制御され、
　前記１つ以上の条件は、前記圧縮機の運転周波数が第１閾値未満である状態が第１規定時間継続したという第１条件、および、第２規定時間において前記圧縮機の停止していた時間が第２閾値を超えるという第２条件のうちの少なくとも一方を含む、冷凍装置。
　前記１つ以上の条件は、第３規定時間内に生じた前記圧縮機の発停回数が第３閾値を超えるという第３条件をさらに含む、請求項１に記載の冷凍装置。
　前記圧縮機の運転周波数は、前記圧縮機に吸入される前記冷媒の温度と目標蒸発温度との比較結果に応じて制御され、
　前記制御処理は、前記目標蒸発温度を上昇させる処理である、請求項１または２に記載の冷凍装置。
　前記圧縮機の運転周波数は、前記圧縮機に吸入される前記冷媒の温度と目標蒸発温度との比較結果に応じて制御され、
　前記制御処理は、前記第１基準値を変更することなく、前記目標蒸発温度を上昇させる処理である、請求項１または２に記載の冷凍装置。
　前記制御処理は、前記１つ以上の条件のうちのいずれの条件も満たさないときよりも、前記圧縮機を起動してから第４規定時間経過するまでの間における前記圧縮機の運転周波数を低下させる処理である、請求項１または２に記載の冷凍装置。
　前記制御処理は、前記１つ以上の条件のうちのいずれの条件も満たさないときよりも、前記圧縮機の運転周波数の増加速度を低下させる処理である、請求項１または２に記載の冷凍装置。
　前記圧縮機は、運転が停止された後に前記吸入圧力が前記第１基準値よりも大きい第２基準値を超えたときに、起動するように制御され、
　前記制御処理は、前記第１基準値と前記第２基準値との差を大きくする処理である、請求項１または２に記載の冷凍装置。
　前記１つ以上の条件は、前記第１条件を含み、
　前記圧縮機の運転周波数は、前記圧縮機に吸入される前記冷媒の温度と目標蒸発温度との比較結果に応じて制御され、
　前記制御装置は、前記第１条件が満たされたことに応じて、
　　前記圧縮機の運転周波数と予め定められた周波数とを比較し、
　　前記圧縮機の運転周波数が前記予め定められた周波数よりも高い場合に、前記目標蒸発温度を上昇させる、請求項１または２に記載の冷凍装置。
　前記予め定められた周波数は、前記圧縮機の性能が極大となるときの前記圧縮機の運転周波数である、請求項８に記載の冷凍装置。
　前記１つ以上の条件は、複数の条件を含み、
　前記制御装置は、複数の制御処理候補の中から、前記複数の条件のうち満たされた条件に対応する制御処理候補を前記制御処理として選択する、請求項１または２に記載の冷凍装置。