CN102042710A - 冷冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷冻装置。在具备容量可变型压缩机的冷冻装置中，提高运转容量的收敛性。在冷冻循环的压缩部具备使运转容量可变的至少一台容量可变型压缩机而构成的冷冻装置，或者冷冻循环的压缩部具备使运转容量可变的至少一台容量可变型压缩机和运转容量固定的至少一台定速压缩机的冷冻装置中，具备：压力传感器，其检测所述冷冻循环的低压压力；以及控制器，其决定相对于由所述压力传感器检测出的压力值与预先设定的目标低压压力的压力差的所述压缩部的运转容量的变化特性，所述控制器监视低压压力的变动，根据对低压压力的变动状态的判断来调整所述运转容量的变化特性。

Description

冷冻装置

技术领域

本发明涉及具备使运转容量可变的容量可变型压缩机的冷冻装置。

背景技术

现有的冷冻装置例如如专利文献1所示，根据现在的低压压力和过去的低压压力计算出参考低压压力，来决定压缩机的运转容量以使低压压力成为被预先设定的设定值。

专利文献1：日本特开2008-309483号公报

但是，在专利文献1的冷冻装置中，因为通过基于低压压力的变化倾向而预先设定的计算式来计算出运转容量的变化率，所以由于低压设备单元的特性和冷冻装置的设置环境，有可能使运转容量的收敛性变差、损害节能性。

发明内容

本发明的目的在于在具备容量可变型压缩机的冷冻装置中，提高运转容量的收敛性。

为了达成上述目的，本发明提供一种冷冻装置，该冷冻装置构成为冷冻循环的压缩部具备运转容量可变的至少一台容量可变型压缩机，该冷冻装置的特征在于，具备：压力传感器，其检测所述冷冻循环的低压压力；以及控制器，其决定相对于由所述压力传感器检测出的压力值与预先设定的目标低压压力的压力差的所述压缩部的运转容量的变化特性，所述控制器监视低压压力的变动，根据对低压压力的变动状态的判断来调整所述运转容量的变化特性。

或者，本发明提供一种冷冻装置，该冷冻装置构成为冷冻循环的压缩部具备运转容量可变的至少一台容量可变型压缩机和运转容量固定的至少一台定速压缩机，该冷冻装置的特征在于，具备：压力传感器，其检测所述冷冻循环的低压压力；以及控制器，决定相对于由所述压力传感器检测出的压力值与预先设定的目标低压压力的压力差压力差的所述压缩部的运转容量的变化特性，所述控制器监视低压压力的变动，根据对低压压力的变动状态的判断来调整所述运转容量的变化特性。

根据本发明的冷冻装置，即使当预先设定的运转容量的变化率中收敛性变差时，也能自动地调整运转容量的变化率提高收敛性提高节能性。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1中整个冷冻装置的结构的循环结构图。

图2是表示本发明的实施例1中低压压力传感器的检测值的图线。

图3是表示本发明的实施例1中冷冻装置的控制动作的流程图。

图4是表示进行本发明的实施例1中的收敛性的判定A时的低压压力的变化的图线。

图5是表示进行本发明的实施例1中的收敛性的判定B时的低压压力的变化的图线。

图6是表示本发明的实施例1中的压缩部的运转容量的变化率的图线。

图7是表示本发明的实施例2的冷冻装置的控制动作的流程图。

符号说明

1a、1b压缩机，2冷凝器，3过冷却器，4a、4b蒸发器，5受液器，6冷却扇，7压力传感器，8控制器9冷媒配管，10装置本体单元，11a、11b减压机构12a、12b低压设备单元

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式中的冷冻装置。

该冷冻装置的冷冻循环的压缩部具备运转容量可变的至少一台容量可变型压缩机，该冷冻装置具备检测所述冷冻循环的低压压力的压力传感器和控制器，该控制器决定相对于压力差的所述压缩部的运转容量的变化特性，该压力差是由所述压力传感器检测出的压力值与预先设定的目标低压压力的压力差，所述控制器监视低压压力的变动，根据对低压压力的变动状态的判断来调整所述运转容量的变化特性。

此外，该冷冻装置也可以构成为，冷冻循环的压缩部具备运转容量可变的至少一台容量可变型压缩机和运转容量固定的至少一台定速压缩机。

此外，所述控制器判断低压压力的不规则振荡程度是否在规定基准以上，当低压压力的不规则振荡程度在规定基准以上时，调整变化特性使所述压缩部的运转容量的变化率变小。

此外，所述控制器判断低压压力的不规则振荡程度是否在规定基准以上，当低压压力的不规则振荡程度比规定基准小时，判断压力差的时间变化是否比规定基准大，当压力差的时间变化比规定基准大时，调整变化特性使所述压缩部的运转容量的变化率变大。

此外，当压力差也比规定值小时，不进行运转容量的变更。

此外，所述控制器，当由所述压力传感器检测出的压力值与所述目标低压压力的差比规定值大时，不进行针对所述低压压力的变动状态的判断，而变更运转容量。

然后，使用图1至图6说明实施例1中的冷冻装置。

首先，参照图1说明实施例1中的整个冷冻装置。图1是表示本实施例的整个冷冻装置的结构的图。虽然本实施例的冷冻装置是面向负载变动大的超市等大型店铺的多冷冻机的例子，但本发明也能够适用于空调机等。

冷冻装置具有配置在屋外的装置本体单元10、配置在屋内的多个低压设备单元12a、12b。上述单元10、12a、12b经由冷媒配管9连接，构成冷冻循环。多个低压设备单元12a、12b并联。

从压缩机1a、1b排出的冷媒气体通过冷凝器2以及冷却扇6被冷却、冷凝成为液体冷媒，一度冷凝后的液体冷媒蓄积在受液器5中。之后，在与所述冷凝器2为一体结构的过冷却器3中被再次冷却，被过冷却的液体冷媒经过冷媒配管9，在减压机构11a、11b以及蒸发器4a、4b中蒸发，再次变成气体冷媒之后被吸入到压缩机1a、1b中。

压缩机1a、1b中的至少一台是由变频控制的运转容量可变型的涡旋压缩机或旋转压缩机构成。这些运转容量可变型的压缩机通过控制驱动频率，使运转容量可变。另外，压缩机可以是一台变频控制的运转容量可变型压缩机。此外当多台组合时，可以全部是容量可变型压缩机，也可以是容量可变型压缩机与运转容量固定的定速压缩机进行组合。具体地说，使用运转容量可变型压缩机作为压缩机1a，使用运转容量固定的定速压缩机作为压缩机1b。

减压机构11a、11b由膨胀阀构成，分别配置在低压设备单元12a、12b上。蒸发器4a、4b分别配置在低压设备单元12a、12b上，对食品等被冷却物进行冷却。减压机构11a与蒸发器4a串联，减压机构11b与蒸发器4b串联，将这些串联电路并联连接。

压力传感器7是用于检测冷冻装置的负载(低压设备单元12a、12b上的负载)而设置的，检测冷冻循环的低压压力(即，压缩机1的吸入侧的压力)，输入到控制器8中。控制器8根据压力传感器7检测出的压力来控制压缩机1a、1b。另外，作为冷冻循环的低压压力也可以是冷媒的蒸发压力。

然后，参照图2至图6说明压力传感器7的检测值以及根据该检测值的控制器8的控制动作。图2是说明用于检测图1的冷冻装置而设置的压力传感器7的检测值的的一例的图。图3是表示基于压力传感器7的检测值的冷冻装置的控制动作的流程图。

当产生了冷冻装置的负载变动(即，低压设备单元12a、12b的负载变动)时，检测压力传感器7的低压压力检测值Ps(t)(步骤S1)，并且参考过去的检测值来计算出t2秒后的压力推定值Ps(t2)(步骤S2)。

在此，关于过去的低压压力检测值，可以简单地根据t1秒前的低压压力检测值Ps(-t1)和现在的低压压力检测值Ps(0)来计算，也可以根据2个以上的过去的低压压力检测值来推定。另外，低压压力检测值Ps(t)是在每个规定的取样时间t1来检测的。

此外，取入与在低压设备单元12a、12b中设定的低压侧设备冷却温度相对应的目标低压压力值PsT(步骤S3)。计算出所述目标低压压力值PsT与t2秒后的压力推定值Ps(t2)的压力差ΔPs＝Ps(t2)-PsT(步骤S4)。

然后，根据压力差ΔPs，在进行了收敛性的判定(步骤S7～S10)之后，在步骤S11中计算出容量变化量ΔV，在步骤S12中使运转容量变化。

另外，低压压力检测值Ps(t)是总在变动的。因此，为了提高向低压压力的目标低压压力值PsT的收敛性，设定相对于在步骤S4中计算出的压力差ΔPs有一定的宽度的死区(参照图6)。即，此外，当压力差比规定的压力差小时，不变更运转容量。具体地，相对于在步骤S4中计算出的压力差ΔPs，将不变更运转容量的死区例如设定为(-0.02＜ΔPs＜0.02)，当在所述死区之外时，使运转容量变化。

图6是表示压缩部的运转容量的变化率的图线。根据该图线，通过使压缩机1a、1b的现在运转容量变化容量变化量ΔV，来进行使压力传感器7的低压压力检测值Ps(t)接近目标低压压力值PsT的控制。

以下，详细说明收敛性的判定(步骤S7～S10)、容量变化量ΔV的计算(步骤S11)、运转容量的变更(步骤S12)。

在容量变化量ΔV的计算(步骤S11)中的运转容量变化率特性是通过收敛性的判定(步骤S7、步骤S9)来调整的。首先，在收敛性的判定A(步骤S7)中，判定不规则振荡是否大。例如，当压力差是ΔPs1时，虽然在初期设定中容量变化量是ΔV1，但当以在收敛性的判定A(步骤S7)中不规则振荡大(在步骤S7中Yes)，在步骤S8中容量变化率变小的方式进行变化(DOWN)时，通过在步骤S11中将容量变化量设为ΔV1，减小不规则振荡提高收敛性。

图4是表示进行冷冻装置的控制动作的收敛性的判定A(步骤S7)时的低压压力的变化的图线。

判定方法A1表示在冷冻装置的控制动作的收敛性的判定A中不规则振荡的判定方法的一例。在判定方法A1中，对在预先设定的不规则振荡取样时间Th中的、目标低压压力值PsT的通过次数进行计数，当通过了一定次数以上时判断为不规则振荡大(步骤S7中Yes)，在步骤S8中变化使得容量变化率变小(DOWN)，在步骤S11中减小容量变化量ΔV。

在此，在对目标低压压力值PsT的通过次数进行计数时，通过对目标低压压力值PsT具有一定的幅度，就能够提高向低压压力的目标低压压力值PsT的收敛性。具体地，相对于对通过次数进行计数时的目标低压压力值PsT的一定的幅度，就是不进行图6所示的运转容量的变更的死区。

例如相对于目标低压压力值PsT，死区的下限值PsD＝PsT-0.02MPa，上限值PsU＝PsT+0.02MPa，当在不规则振荡取样时间10分钟之间通过了死区10次以上时，使运转容量变化率特性减少到50％。一旦变更了运转容量变化率特性，就将死区通过次数的计数复位为零开始再次计数，如果同样地再次在不规则振荡取样时间10分钟之间通过了死区10次以上，就使运转容量变化率特性进一步减少50％。

判定方法A2表示与冷冻装置的控制动作的收敛性的判定A中不规则振荡的判定方法的所述判定方法A1不同的一个例子。相对于收敛性判定时间t3秒前的低压压力检测值Ps(-t3)，当现在的低压压力检测值Ps(0)通过目标低压压力值PsT时，在与目标低压压力PsT的压力差ΔPs的绝对值比率比预先设定的判定值ΔPs1大时判断为不规则振荡大(步骤S7中Yes)，在步骤S8中使容量变化率变小(DOWN)，在步骤S11中减小容量变化量ΔV。

例如关于当收敛性判定时间t3＝30秒、压力差ΔPs的绝对值比率判定值ΔPs1＝1.0时，与30秒前的目标低压压力PsT的压力差ΔPs(-30)＝0.05，与现在的目标低压压力PsT的压力差ΔPs(0)＝-0.06时的具体的计算方法在下面进行表示。

因为压力差之积Ps(-t3)×ΔPs(0)＝0.05×(-0.06)＜0成为负数，所以可判断为相对于收敛性判定时间t3秒前的低压压力检测值Ps(-t3)，现在的低压压力检测值Ps(0)通过目标低压压力PsT。再者，压力差ΔPs的绝对值比率|ΔPs(0)|/|ΔPs(-t3)|＝0.06/0.05＝1.2＞1.0，与收敛性判定时间t3秒前相比，从目标低压压力PsT离开，能够判断为不规则振荡大。

这里，当在步骤S8中进行减小容量变化率地变化(DOWN)、在步骤S11中减小了容量变化量ΔV时，通过使用压力差ΔPs的绝对值比率的倒数1/1.2＝0.83，设为调整后的容量变化量ΔV′＝ΔV(调整前的容量变化量)×0.83(压力差ΔPs的绝对值比率的倒数)×0.8(调整系数)，可减小不规则振荡提高收敛性。

另外，在步骤S11中的容量变化量ΔV的调整可以是根据压力差ΔPs的绝对值比率来进行阶段性地调整，也可以用预先设定的一定的变化量进行调整。

另一方面，当收敛性的判定A(步骤S7)中不规则振荡小时(步骤S7中No)，在收敛性的判定B(步骤S9)中，判断接近性是否差。

图5是表示进行冷冻装置的控制动作的收敛性的判定B(步骤S9)时的低压压力的变化的图线。

例如，在收敛性的判定A(步骤S7)的判定方法A2中，相对于收敛性判定时间t3秒前的低压压力检测值Ps(-t3)，当现在的低压压力检测值Ps(0)没有通过目标低压压力PsT时(步骤S7中No)，在与目标低压压力PsT的压力差ΔPs的绝对值比率比预先设定的判定值ΔPs2大时判断为接近性差(步骤S9中Yes)，在步骤S10中变化(UP)使得容量变化率变大，在步骤S12中增大容量变化量ΔV。

关于例如当收敛性判定时间t3＝30秒、压力差ΔPs的绝对值比率判定值ΔPs2＝0.7时，与30秒前的目标低压压力PsT的压力差ΔPs(-30)＝-0.06，与现在的目标低压压力PsT的压力差ΔPs(0)＝-0.05的情况，将具体的计算方法表示如下。

因为压力差之积ΔPs(-t3)×ΔPs(0)＝(-0.06)×(-0.05)＞0成为正数，所以相对于收敛性判定时间t3秒前的低压压力检测值Ps(-t3)，能够判断为现在的低压压力检测值Ps(0)没有通过目标低压压力PsT。进一步，压力差ΔPs的绝对值比率|ΔPs(0)|/|ΔPs(-t3)|＝0.05/0.06＝0.83＞0.7，虽然由于是1以下，与收敛性判定时间t3秒前相比更接近目标低压压力PsT，但由于比判定值ΔPs2大，所以能够判断为接近性差。

这里，当以容量变化率变大的方式进行变化(UP)、增大容量变化量ΔV时，通过设为调整后的容量变化量ΔV′＝ΔV(调整前的容量变化量)×0.83(压力差ΔPs的绝对值比率)×1.5(调整系数)，改善接近性能够提高收敛性。另外，容量变化量ΔV的调整可以是根据压力差ΔPs的绝对值比率阶段性地进行调整，也可以以预先设定的一定的变化量进行调整。

另一方面，当在步骤S9中为No时，不进行容量变化率的调整而维持当前的容量变化率，转移到容量变化量ΔV的计算(步骤S11)。

如上述说明过的，根据本实施例，即使是由于低压设备单元12a、12b的特性和冷冻装置的设置环境，在预先设定的运转容量下收敛性变差的情况下，也能够自动地调整运转容量的变化率，提高收敛性且提高节能性。

然后，使用图7说明实施例2中的冷冻装置。

实施例2是当压力传感器检测出的压力值与所述目标低压压力之差比规定值大时，不对低压压力的变动状态进行判断而变更运转容量的实施例。

在表示图7的冷冻装置的控制动作的流程图中，在取入与在低压设备单元12a、12b中设定的低压侧设备冷却温度相对应的目标低压压力值PsT时，也一并取入低压压力上限值Lu、低压压力下限值Ld(步骤S3)。

低压压力上限值Lu以及低压压力下限值Ld是预先设定的值。例如，当所述目标低压压力PsT＝0.33MPa时，所述低压压力上限值Lu是0.46MPa，所述低压压力下限值Ld是0.26MPa。此外，通过将所述目标低压压力PsT与所述低压压力上限值Lu的差设定为比所述目标低压压力PsT与所述低压压力下限值Ld的差大，就能够提高节能性。

然后，作为第二压力判定，是判定压力传感器7的检测值是否处于低压压力上限值Lu与低压压力下限值Ld之间(步骤S5)。这里所述压力传感器7的检测值，不仅是现在的低压压力检测值Ps(0)，也可以是一起使用t2秒后的压力推定值Ps(t2)或过去的低压压力检测值。例如，也可以使用过去的多个低压压力检测值的平均值。此外，也可以根据过去的多个低压压力检测值中的预先设定的数目以上(例如半数以上)的低压压力检测值是否处于低压压力上限值Lu与低压压力下限值Ld之间来进行判定。

经过所述第2压力判定(步骤S5)，当压力传感器7的检测值不在判定范围内时，实施第二运转容量变化(步骤S6)。

所述第二运转容量变化(步骤S6)，例如当安装了3台压缩机1时，希望设定成实施相当于一台压缩机(33％)大小的大的运转容量变化。此外，也可以使压缩机运转台数增减一台。

根据本实施方式，即使是由于低压设备单元的特性和冷冻装置的设置环境，在预先设定的运转容量下收敛性变差的情况下，也能自动地调整运转容量的变化率提高收敛性提高节能性。即，在确保对低压设备单元12a、52b的冷却负载较大地变动情况的追踪性的同时，还能提高节能性。

Claims (6)

1.一种冷冻装置，该冷冻装置构成为冷冻循环的压缩部具备运转容量可变的至少一台容量可变型压缩机，该冷冻装置的特征在于，

具备：

压力传感器，其检测所述冷冻循环的低压压力；以及

控制器，其决定相对于由所述压力传感器检测出的压力值与预先设定的目标低压压力的压力差的所述压缩部的运转容量的变化特性，

所述控制器监视低压压力的变动，根据对低压压力的变动状态的判断来调整所述运转容量的变化特性。

2.一种冷冻装置，该冷冻装置构成为冷冻循环的压缩部具备运转容量可变的至少一台容量可变型压缩机和运转容量固定的至少一台定速压缩机，该冷冻装置的特征在于，

具备：

压力传感器，其检测所述冷冻循环的低压压力；以及

控制器，其决定相对于由所述压力传感器检测出的压力值与预先设定的目标低压压力的压力差的所述压缩部的运转容量的变化特性，

所述控制器监视低压压力的变动，根据对低压压力的变动状态的判断来调整所述运转容量的变化特性。

3.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

所述控制器判断低压压力的不规则振荡程度是否在规定基准以上，

当低压压力的不规则振荡程度在规定基准以上时，调整所述压缩部的运转容量的变化特性使其变化率变小。

4.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

所述控制器判断低压压力的不规则振荡程度是否在规定基准以上，

当低压压力的不规则振荡程度比规定基准小时，判断压力差的时间变化是否比规定基准大，

当压力差的时间变化比规定基准大时，调整所述压缩部的运转容量的变化特性使其变化率变大。

5.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

当压力差比规定值小时，不进行运转容量的变更。

6.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

所述控制器，当由所述压力传感器检测出的压力值与所述目标低压压力的差比规定值大时，不进行针对所述低压压力的变动状态的判断，而变更运转容量。

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