JP2004176967A - Refrigerating unit and defrosting method of refrigerating unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置および冷凍装置の除霜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、冷凍装置としては、冷媒配管に複数の室外ユニットを接続し、上記室外ユニットに1つの圧縮機と2つの熱交換器とを備え、この2つの熱交換器を上記冷媒配管に対して、並列および直列に切り換え可能に接続したものがある(例えば特許文献1参照)。上記冷媒配管に室内ユニットを接続し、この室内ユニットで室の暖房を行なう際、上記複数の室外ユニットのうちの1つの室外ユニットについて、除霜運転が必要になる場合がある。この場合、上記除霜運転すべき1つの室外ユニットが備える2つの熱交換器を、上記冷媒配管に対して並列に切り換え、上記冷媒配管を介して、上記他の室外ユニットから上記1つの室外ユニットに高温冷媒を供給して、この1つの室外ユニットの除霜運転を行なっている。
【0003】
上記冷媒配管に複数の室外ユニットを接続した冷凍装置は、上記他の室外ユニットから上記1つの室外ユニットに高温冷媒を供給して除霜を行なうので、上記室内ユニットに供給する高温冷媒が大幅に減少して、暖房性能が大幅に低下するという問題がある。
【0004】
そこで、従来、他の冷凍装置では、除霜運転をすべき室外ユニットのみによって、他の室外ユニットから冷媒の供給を受けないで除霜運転を行なっている。すなわち、上記他の冷凍装置は、水配管に複数の室外ユニットを接続し、この室外ユニットに、圧縮機と、第1熱交換器と、膨張器と、第2熱交換器とを有する冷凍回路を複数系統備える。上記複数の室外ユニットのうちの1つについて、この室外ユニットが備える複数系統の冷凍回路のうちの1つの冷凍回路の熱交換器が着霜した場合、この冷凍回路における冷媒の循環方向を逆転させる。これによって、上記着霜した熱交換器を凝縮器として働かせて、冷媒の凝縮熱によって除霜するようにしている。このとき、上記室外ユニットに設けられた上記複数の冷凍回路は、同一の室外ユニットに設けられて着霜条件が略同一であるから略同程度に着霜しているとして、全ての冷凍回路について、冷媒の循環方向を逆転して除霜運転を行なうようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特許第3123873号公報(第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記水配管に室外ユニットを接続した従来の冷凍装置は、上記除霜すべき熱交換器が属する室外ユニットについて、複数の冷凍回路の全てを除霜運転するので、この複数の冷凍回路のうちのいずれかが除霜が不用な熱交換器を含む場合であっても、この冷凍回路も除霜運転を行なうことになる。その結果、除霜時の温度調節性能の低下が比較的大きく、また、エネルギーの無駄な消費が比較的多いという問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、除霜時の温度調節性能の低下が比較的少なく、エネルギーの無駄な消費が比較的少ない冷凍装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明の冷凍装置は、少なくとも圧縮機と、蒸発器と、膨張器と、凝縮器とを有する冷凍回路が複数系統設けられた室外ユニットを、水配管に複数個接続した冷凍装置において、
上記複数個の室外ユニットが備える全系統の冷凍回路について、冷凍回路毎に除霜運転を行なう制御装置を備えることを特徴としている。
【0009】
請求項1の冷凍装置によれば、上記制御装置は、上記複数個の室外ユニットが備える全系統の冷凍回路について、冷凍回路毎に除霜運転を行なうので、除霜運転すべき冷凍回路のみが除霜運転される。したがって、従来におけるように、除霜運転すべき冷凍回路が属する室外ユニットに設けられた全ての冷凍回路を、除霜運転が不用な冷凍回路を含むにも拘らず除霜運転することが無いので、無駄な除霜運転が確実に回避される。その結果、除霜が必要な冷凍回路を除霜運転する間においても、除霜が不用な冷凍回路は通常の運転を継続することができるので、この冷凍装置の温度調節性能が安定にできる。したがって、この冷凍装置は、上記水配管を流れる水を安定して温度調節できる。その結果、上記水配管に例えば室内機を接続した場合、この室内機による暖房性能が安定にできる。また、この冷凍装置は、不用な除霜運転を削除できるので、エネルギーの無駄な消費が削減できる。
【0010】
本発明において、1系統の冷凍回路とは、1つの圧縮機に、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器とが接続されて冷媒の循環路を形成するものを言う。上記凝縮器および蒸発器は、同一ユニット内の他の系統の冷凍回路の凝縮器および蒸発器と一体に形成されていてもよい。
【0011】
また、本発明において、1台の室外ユニットとは、フレーム等に複数の冷凍回路が搭載されて一体に形成されたものを言う。
【0012】
従来、複数の冷凍回路を備える室外ユニットにおいて、上記複数の冷凍回路が各々有する熱交換器は、同一の室外ユニットに設けられているので、熱交換条件が互いに略同一であると想定されていた。したがって、上記複数の冷凍回路の熱交換器の1つについて、除霜運転が必要であると判断された場合、他の熱交換器についても除霜運転が必要であるとして、全ての冷凍回路について除霜運転を行なうようにしていた。しかしながら、室外ユニットが例えば建物の壁などに近接して配置されている場合、この壁に近い側の熱交換器は、上記壁から遠い側の熱交換器よりも、熱交換器を通過する空気の速度および量が少なくなる。したがって、上記壁に近い側の空気熱交換器は、上記壁から遠い側の熱交換器よりも熱交換量が少なくて温度が上昇し難くて、着霜し易い。この場合、上記壁に近い側の空気熱交換器への着霜に応じて除霜運転を行なうと、上記壁から遠い熱交換器は、除霜が不用であるにも拘らず除霜運転を行なうことになる。その結果、冷凍装置による水の温度調整性能の低下や、エネルギーの無駄な消費が増大していた。本発明者は、このような従来着目されていなかった課題を見出し、この課題を解決すべく本発明をなした。
【0013】
請求項2の発明の冷凍装置は、請求項1に記載の冷凍装置において、
上記制御装置は、複数系統の冷凍回路について、同時に除霜運転を行なうことを特徴としている。
【0014】
請求項2の冷凍装置によれば、上記制御装置は、上記複数系統の冷凍回路について、同時に除霜運転を行なうので、着霜した複数の熱交換器を迅速に除霜して、この冷凍装置による上記水配管の水の温度調整性能を迅速に回復できる。
【0015】
請求項3の発明の冷凍装置は、請求項2に記載の冷凍装置において、
上記制御装置が同時に除霜運転を行なう複数系統の冷凍回路のうちの少なくとも1つの系統の冷凍回路は、他の系統の冷凍回路が属する室外ユニットと異なる室外ユニットに属することを特徴としている。
【0016】
請求項3の冷凍装置によれば、上記制御装置が同時に除霜運転を行なう複数系統の冷凍回路のうちの少なくとも1つの系統の冷凍回路は、他の系統の冷凍回路が属する室外ユニットと異なる室外ユニットに属するので、除霜が必要な熱交換器のみを、迅速かつ良好な効率で除霜できる。
【0017】
請求項4の発明の冷凍装置は、請求項2または3に記載の冷凍装置において、上記制御装置が同時に除霜運転を行なう冷凍回路の系統の数は、上記室外ユニットの個数に応じて予め定められた数以下であることを特徴としている。
【0018】
請求項4の冷凍装置によれば、上記制御装置が同時に除霜運転を行なう冷凍回路の系統の数は、上記室外ユニットの個数に応じて予め定められた数以下であるので、この冷凍装置による上記水配管の水の温度調整性能が大幅に変化することが回避される。
【0019】
請求項5の発明の冷凍装置の除霜方法は、少なくとも圧縮機と、蒸発器と、膨張器と、凝縮器とを有する冷凍回路が複数系統設けられた室外ユニットを、水配管に複数個接続し、
上記複数個の室外ユニットが備える全系統の冷凍回路のうち、複数系統の冷凍回路を同時に除霜運転を行ない、かつ、上記同時に除霜運転を行なう複数系統の冷凍回路のうちの少なくとも1つの系統の冷凍回路は、他の系統の冷凍回路が属する室外ユニットと異なる室外ユニットに属することを特徴としている。
【0020】
請求項5の冷凍装置の除霜方法によれば、冷凍回路が複数系統設けられた室外ユニットが水配管に複数個接続され、この冷凍装置の全系統の冷凍回路のうち、属する室外ユニットが異なる複数系統の冷凍回路が同時に除霜運転されるので、除霜が必要な熱交換器を含む冷凍回路のみが除霜運転されるので、従来におけるように、除霜運転すべき冷凍回路と共に除霜運転が不用な冷凍回路が除霜運転されることが確実に回避できる。その結果、除霜運転時の冷凍装置の温度調節性能の低下や、エネルギーの無駄な消費が効果的に防止できる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0022】
図1は、本実施形態の冷凍装置を示す図である。この冷凍装置は、第1,第2,第3,第4室外ユニット1,2,3,4の4つの室外ユニットを備える。この第1乃至第4室外ユニット1,2,…は、後述の水配管に並列に接続されている。
【0023】
図2は、上記第1室外ユニット1が備える冷凍回路を示す図である。図2に示すように、この第1室外ユニット1は、圧縮機111と、水熱交換器13と、膨張器114と、第1空気熱交換器115とが順に接続されてなる第1系統の冷凍回路11を備える。上記圧縮機111と水熱交換器13の間と、上記圧縮機111と第1空気熱交換器115の間とを、4路切り換え弁117で接続している。この4切り換え弁117を切り換えることによって、上記水熱交換器13を凝縮器として働かせると共に上記第1空気熱交換器115を蒸発器として働かせる一方、上記水熱交換器13を蒸発器として働かせると共に上記第1空気熱交換器115を凝縮器として働かせるように形成されている。上記第1空気熱交換器115には、温度センサ119を設けている。
【0024】
また、この第1室外ユニット1は、圧縮機121と、上記水熱交換器13と、膨張器124と、第2空気熱交換器125とが順に接続されてなる第2系統の冷凍回路12を備える。上記圧縮機121と水熱交換器13の間と、上記圧縮機121と第2空気熱交換器125の間とを、4路切り換え弁127で接続している。この4切り換え弁127を切り換えることによって、上記水熱交換器13を凝縮器として働かせると共に上記第2空気熱交換器125を蒸発器として働かせる一方、上記水熱交換器13を蒸発器として働かせると共に上記第2空気熱交換器125を凝縮器として働かせるように形成されている。上記第2空気熱交換器125には、温度センサ129を設けている。
【0025】
上記第1室外ユニットの水熱交換器13は、第1系統の冷凍回路11と第2系統の冷凍回路12とで共有されている。この水熱交換器13には、水配管としての水供給管15と水排出管16が接続されている。上記水熱交換器13は、上記水供給管15から矢印Cで示すように供給される水と、冷媒とを熱交換させて、この熱交換されて昇温または降温した水を、矢印Dで示すように水排出管16で排出するように形成されている。
【0026】
上記第1冷凍回路11および第2冷凍回路12は、図示しないフレームに搭載されて一体に形成されて、第1室外ユニット1を構成している。
【0027】
上記第2乃至第4室外ユニット2,3,4のいずれも、図2の第1室外ユニット1が備える冷凍回路と同一の冷凍回路を備える。すなわち、図1に示すように、上記第1乃至第4室外ユニット1,2,…のいずれも、第1系統の冷凍回路11,21,…と、第2系統の冷凍回路12,22,…との2つの系統の冷凍回路を各々備える。つまり、本実施形態の冷凍装置は、合計で8つの冷凍回路11,12,21,22,…を備える。なお、図1において、各冷凍回路11,12,21,22,…は、簡略化して矩形で示している。
【0028】
また、上記第2乃至第4室外ユニット2,3,4のいずれも、図2の第1室外ユニット1が備える水供給管15および水排出管16と同一の水供給管および水排出管を備える。これら第1乃至第4室外ユニット1,2,…の水供給管15,…および水排出管16,…は、各々並列に接続されて、室内ユニットの熱交換器に接続されている。
【0029】
上記第1乃至第4室外ユニット1,2,3,4は、建物の屋上に設置されている。上記第1乃至第4室外ユニット1,2,…は、上記屋上の壁8に近接して設置されている。より詳しくは、上記第1室外ユニット1と第2室外ユニット1,2の第2系統の冷凍回路12,22が、上記壁8に近接している。
【0030】
上記第1室外ユニット1は、上記第1乃至第4室外ユニットの運転を制御する制御装置を備える。この制御装置は、各室外ユニットの第1空気熱交換器115,…および第2空気熱交換器125,…に取り付けた温度センサ119,129,…からの信号に基いて、上記室外ユニットの第1および第2系統の冷凍回路11,12,21,22,…を制御するようになっている。
【0031】
上記構成の冷凍装置は、以下のように動作する。
【0032】
上記冷凍装置の制御装置は、図示しない室内ユニットから、この室内ユニットに水配管を介して所定温度の水を送る指令を受けると、この室内ユニットからの指令に対応して、所定数の上記室外ユニットを起動する。この起動された各室外ユニットは、上記水配管の出口温度が所定温度になるように、上記各冷凍回路の圧縮機の容量等を調節する。
【0033】
上記室内ユニットが室内を暖房する場合、上記制御装置は、例えば図2に示した第1室外ユニット1について、以下のような制御を行なう。
【0034】
上記第1系統の冷凍回路において、上記4路切り換え弁117の弁方向を、上記水熱交換器13が凝縮器として働くと共に上記第1空気熱交換器115が蒸発器として働く方向にする。そして、上記圧縮機111の運転を開始する。そうすると、この圧縮機111で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが、上記水熱交換器13に供給され、この水熱交換器13で、上記水供給管15からの水と熱交換して凝縮する。凝縮して低温高圧になった冷媒は、上記膨張器114によって膨張されて低圧になり、上記第1空気熱交換器115に導かれる。この第1空気熱交換器115に導かれた低温低圧の冷媒は、この第1空気熱交換器115に図示しないファンによって導かれる外気と熱交換して蒸発し、その後、上記圧縮機111に戻される。
【0035】
また、上記第2系統の冷凍回路において、上記4路切り換え弁127の弁方向を、上記水熱交換器13が凝縮器として働くと共に上記第2空気熱交換器125が蒸発器として働く方向にする。そして、上記圧縮機121の運転を開始する。そうすると、上記圧縮機121で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが、上記水熱交換器13に供給され、この水熱交換器13で、上記水供給管15からの水と熱交換して凝縮する。凝縮して低温高圧になった冷媒は、上記膨張器124を経て低圧になり、上記第2空気熱交換器125に導かれる。この第2空気熱交換器125に導かれた低温低圧の冷媒は、この第2空気熱交換器125に図示しないファンによって導かれる外気と熱交換して蒸発し、その後、上記圧縮機111に戻される。
【0036】
上記水熱交換器13において、上記第1および第2系統の冷凍回路の冷媒と熱交換して昇温した水は、上記水排出管16に導かれて室内ユニットに戻る。この室内ユニットは、上記昇温した水を用いて、室内の暖房を行なう。
【0037】
上記室内ユニットが行なうべき温度調節量に応じて、上記第1室外ユニット1と共に、第2乃至第4室外ユニットの少なくとも1つが適宜起動される。この第2乃至第4室外ユニットにおいても、図2の第1室外ユニット1と同様に、第1空気熱交換器および第2空気熱交換器によって外気から得た熱を、水配管で供給される水に、水熱交換器によって与える。こうして、上記室内ユニットに所定温度の水を供給する。
【0038】
ここで、例えば第1室外ユニット1において、第1および第2冷凍回路11,12の運転が継続されるに連れて、上記第1空気熱交換器115および第2空気熱交換器125の外面に霜が付着する。この第1および第2空気熱交換器115,125の着霜量が過大になると、この第1および第2空気熱交換器115,125による熱交換効率が低下するので、上記着霜量が過大にならないうちに第1および第2空気熱交換器115,125の除霜を行なう必要がある。
【0039】
図3は、本実施形態の冷凍装置で除霜運転が行なわれる際に、上記制御装置によって実行される処理を示すフロー図である。上記制御装置は、上記各室外ユニット1,2,…が備える全系統の冷凍回路毎について除霜の制御を行なう。
【0040】
まず、冷凍装置が起動されて、起動すべき室外ユニットの第1および第2系統の冷凍回路について、圧縮機の運転が行なわれる(S1)。この圧縮機の運転が継続され、上記冷凍回路における冷媒の循環が継続されるに伴って、空気熱交換器の温度が降下する。上記制御装置は、各空気熱交換器の温度センサからの信号に基いて、各冷凍回路の空気熱交換器について、予め定められた除霜条件が成立するか否かを確認する(S2)。上記除霜条件が成立しないと判断すると、いずれの上記空気熱交換器も着霜していないとして、再びステップS2を繰り返して着霜条件の成否を確認する。
【0041】
ステップS2において、所定の空気熱交換器が着霜したと判断すると、この着霜した空気熱交換器を含む冷凍回路の系統数が、除霜運転可能な系統数より少ないか否かを判断する(S3)。上記冷凍回路の除霜運転可能な系統数は、冷凍装置が備える室外ユニットの全台数に応じて予め定められた数である。表1は、上記室外ユニットの全台数に対応して、冷凍回路の全系統数と、この全系統数のうち、同時に除霜運転可能な系統数とを示した表である。
【0042】
【表1】
【0043】
表1に基いて、上記着霜した空気熱交換器を含む冷凍回路の系統数が、上記除霜運転可能な系統数よりも少ないと判断した場合、着霜した空気熱交換器を含む冷凍回路について、除霜運転を開始する(S4)。すなわち、上記着霜した空気熱交換器を含む冷凍回路について、4路切り換え弁を切り換えて冷媒の循環方向を逆転させると共に、圧縮機の容量を調節する。これによって、空気熱交換器を凝縮器として働かせると共に水熱交換器を蒸発器として働かせて、上記空気熱交換器の温度を上昇させて除霜を行なう。この除霜運転を、上記空気熱交換器に設けた温度センサが検出する温度が所定温度になるまで継続する(S5)。
【0044】
上記制御装置は、上記温度センサからの信号に基いて、上記空気熱交換器の除霜が終了したことを検知すると、除霜運転を終了する(S6)。
【0045】
この後、上記制御装置は、上記室内ユニットからの指令に基いて、上記水熱交換器からの水の温度調節を行なう通常の運転に戻る。
【0046】
上記冷凍装置によれば、上記制御装置によって、上記4つの室外ユニット1,2,3,4が備える全系統の冷凍回路11,12,21,22…について、冷凍回路毎に除霜運転が行なわれるので、除霜運転すべき冷凍回路のみが除霜運転できる。
【0047】
例えば、図1に示すように冷凍装置が奥条の壁8に近接して配置されている場合、第1室外ユニットと第2室外ユニットとに亘ってAで示す部分が着霜し易い。すなわち、上記第1室外ユニットについて、上記壁8に近い側の第2系統の冷凍回路12の空気熱交換器が、上記壁8に遠い側の第1系統の冷凍回路11の空気熱交換器よりも着霜しやすい。また、上記第2室外ユニットについて、上記壁8に近い側の第2系統の冷凍回路22の空気熱交換器が、上記壁8に遠い側の第1系統の冷凍回路21の空気熱交換器よりも着霜しやすい。これは、上記壁8の存在によって、この壁8に近い側の空気熱交換器を通過する空気量が、上記壁8よりも遠い側の空気熱交換器を通過する空気量よりも少ないからである。
【0048】
従来の冷凍装置では、室外ユニット毎に除霜運転を行なっていたので、図1に示すようなAの部分に着霜が生じて、第1室外ユニットの第2系統の冷凍回路12と、第2室外ユニットの第2系統の冷凍回路22との除霜が必要になると、まず、第1室外ユニット1の第1および第2冷凍回路11,12を除霜運転していた。この後、第2室外ユニット2の第1および第2冷凍回路21,22を除霜運転していた。
【0049】
これに対して、本実施形態の冷凍装置によれば、上記制御装置によって、上記第1室外ユニットの第2系統の冷凍回路12と、上記第2室外ユニットの第2系統の冷凍回路22とについて、同時に除霜運転を行なう。したがって、従来におけるように、第1室外ユニット1の除霜運転時に、除霜運転が不要な第1系統の冷凍回路11までも除霜運転されることが回避される。また、第2室外ユニット2の除霜運転時に、除霜運転が不要な第1系統の冷凍回路21までも除霜運転されることが回避される。その結果、エネルギーの無駄な消費が効果的に低減できる。また、除霜が不用な冷凍回路11、21は通常の運転が継続できるので、室内ユニットに送る水の温度調節性能が安定にできる。また、上記除霜運転が必要な冷凍回路12,22を同時に除霜運転するので、除霜運転に起因して冷凍装置の温度調節能力が低下する時間が、効果的に短くできる。これによって、上記水配管に接続された室内ユニットは、安定した暖房性能を得ることができる。
【0050】
上記実施形態において、水配管15,16に4つの室外ユニット1,2,3,4を接続したが、2つ以上の幾つの室外ユニットを水配管に接続してもよい。
【0051】
また、上記室外ユニットには、第1系統と第2系統との2つの系統の冷凍回路を設けたが、室外ユニットには2つ以上の幾つの冷凍回路を設けてもよい。この場合でも、制御装置によって冷凍回路毎に除霜運転が行なわれるので、各冷凍回路の着霜の程度に応じて、除霜が必要な冷凍回路のみを、適切な時期に除霜運転することができる。
【0052】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項1の発明の冷凍装置によれば、少なくとも圧縮機と、蒸発器と、膨張器と、凝縮器とを有する冷凍回路が複数系統設けられた室外ユニットを、水配管に複数個接続した冷凍装置において、上記複数個の室外ユニットが備える全系統の冷凍回路について、冷凍回路毎に除霜運転を行なう制御装置を備えるので、除霜運転すべき冷凍回路のみが除霜運転できて、無駄な除霜運転が確実に回避できる。したがって、エネルギーの無駄な消費が削減できる。また、除霜が不用な冷凍回路は通常の運転を継続することができるので、この冷凍装置の温度調節性能が安定にでき、その結果、上記水配管の水を安定して温度調節できる。
【0053】
請求項2の発明の冷凍装置によれば、上記制御装置は、複数系統の冷凍回路について、同時に除霜運転を行なうので、着霜した複数の熱交換器を迅速に除霜して、この冷凍装置による上記水配管の水の温度調整性能を迅速に回復できる。
【0054】
請求項3の発明の冷凍装置によれば、上記制御装置が同時に除霜運転を行なう複数系統の冷凍回路のうちの少なくとも1つの系統の冷凍回路は、他の系統の冷凍回路が属する室外ユニットと異なる室外ユニットに属するので、除霜が必要な熱交換器のみを、迅速かつ良好な効率で除霜できる。
【0055】
請求項4の発明の冷凍装置によれば、上記制御装置が同時に除霜運転を行なう冷凍回路の系統の数は、上記室外ユニットの個数に応じて予め定められた数以下であるので、この冷凍装置による上記水配管の水の温度調整性能が大幅に変化することが防止できる。
【0056】
請求項5の発明の冷凍装置の除霜方法によれば、少なくとも圧縮機と、蒸発器と、膨張器と、凝縮器とを有する冷凍回路が複数系統設けられた室外ユニットを、水配管に複数個接続し、上記複数個の室外ユニットが備える全系統の冷凍回路のうち、複数系統の冷凍回路を同時に除霜運転を行ない、かつ、上記同時に除霜運転を行なう複数系統の冷凍回路のうちの少なくとも1つの系統の冷凍回路は、他の系統の冷凍回路が属する室外ユニットと異なる室外ユニットに属するので、除霜が必要な熱交換器を含む冷凍回路のみが除霜運転できて、除霜運転時の冷凍装置の温度調節性能の低下や、エネルギーの無駄な消費が効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の冷凍装置を示す図である。
【図2】第1室外ユニットが備える冷凍回路を示す図である。
【図3】本実施形態の冷凍装置で除霜運転が行なわれる際に、制御装置によって実行される処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 第1室外ユニット
2 第2室外ユニット
3 第3室外ユニット
4 第4室外ユニット
11 第1室外ユニットの第1系統の冷媒回路
12 第1室外ユニットの第2系統の冷媒回路
13 水熱交換器
21 第2室外ユニットの第1系統の冷媒回路
22 第2室外ユニットの第2系統の冷媒回路
31 第3室外ユニットの第1系統の冷媒回路
32 第3室外ユニットの第2系統の冷媒回路
41 第4室外ユニットの第1系統の冷媒回路
42 第4室外ユニットの第2系統の冷媒回路
111 圧縮機
114 膨張器
115 第1空気熱交換器
117 4路切り換え弁
119 温度センサ
121 圧縮機
124 膨張器
125 第2空気熱交換器
127 4路切り換え弁
129 温度センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigeration apparatus and a method for defrosting the refrigeration apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a refrigerating device, a plurality of outdoor units are connected to a refrigerant pipe, and the outdoor unit includes one compressor and two heat exchangers. The two heat exchangers are connected to the refrigerant pipe by: There is one that is switchably connected in parallel and in series (for example, see Patent Document 1). When an indoor unit is connected to the refrigerant pipe and the indoor unit is heated by the indoor unit, a defrosting operation may be required for one of the plurality of outdoor units. In this case, two heat exchangers provided in one outdoor unit to be subjected to the defrosting operation are switched in parallel to the refrigerant pipe, and the other outdoor unit is connected to the one outdoor unit via the refrigerant pipe. , A high-temperature refrigerant is supplied to this one outdoor unit to perform a defrosting operation.
[0003]
The refrigeration system in which a plurality of outdoor units are connected to the refrigerant pipe performs defrosting by supplying a high-temperature refrigerant from the other outdoor unit to the one outdoor unit, so that the high-temperature refrigerant supplied to the indoor unit is greatly reduced. Therefore, there is a problem that the heating performance is greatly reduced.
[0004]
Therefore, conventionally, in another refrigerating apparatus, the defrosting operation is performed only by the outdoor unit that should perform the defrosting operation without receiving the supply of the refrigerant from the other outdoor unit. That is, in the other refrigeration apparatus, a plurality of outdoor units are connected to a water pipe, and the outdoor unit has a refrigeration circuit including a compressor, a first heat exchanger, an expander, and a second heat exchanger. Are provided in multiple systems. For one of the plurality of outdoor units, when the heat exchanger of one of the refrigeration circuits of the plurality of refrigeration circuits provided in the outdoor unit is frosted, the circulation direction of the refrigerant in the refrigeration circuit is reversed. . Thus, the frosted heat exchanger is operated as a condenser, and defrost is performed by the heat of condensation of the refrigerant. At this time, the plurality of refrigeration circuits provided in the outdoor unit are provided in the same outdoor unit, and the frosting conditions are substantially the same, so that the frosting conditions are substantially the same, so that all the refrigeration circuits are assumed to be substantially the same. The defrosting operation is performed by reversing the circulation direction of the refrigerant.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3123873 (FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional refrigeration apparatus in which an outdoor unit is connected to the water pipe performs the defrosting operation on all of the plurality of refrigeration circuits for the outdoor unit to which the heat exchanger to be defrosted belongs. Even if any of them includes a heat exchanger that does not require defrosting, this refrigeration circuit also performs defrosting operation. As a result, there is a problem that the temperature control performance at the time of defrosting is relatively reduced, and that wasteful consumption of energy is relatively large.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus in which the temperature control performance at the time of defrosting is relatively small and energy useless consumption is relatively small.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention provides, in a water pipe, an outdoor unit provided with a plurality of refrigeration circuits including at least a compressor, an evaporator, an expander, and a condenser. In a refrigeration system with multiple connections,
The refrigeration circuit of the entire system included in the plurality of outdoor units includes a control device that performs a defrosting operation for each refrigeration circuit.
[0009]
According to the refrigeration apparatus of
[0010]
In the present invention, one system of refrigeration circuit refers to one in which a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator are connected to one compressor to form a refrigerant circulation path. The condenser and the evaporator may be formed integrally with the condenser and the evaporator of another refrigeration circuit in the same unit.
[0011]
Further, in the present invention, one outdoor unit refers to one in which a plurality of refrigeration circuits are mounted on a frame or the like and are integrally formed.
[0012]
Conventionally, in an outdoor unit including a plurality of refrigeration circuits, since the heat exchangers of the plurality of refrigeration circuits are provided in the same outdoor unit, it has been assumed that the heat exchange conditions are substantially the same. . Therefore, when it is determined that the defrosting operation is necessary for one of the heat exchangers of the plurality of refrigeration circuits, it is determined that the defrosting operation is necessary for the other heat exchangers, and that all the refrigeration circuits are required. Defrosting operation was performed. However, when the outdoor unit is arranged close to, for example, a wall of a building, the heat exchanger on the side closer to the wall has more air passing through the heat exchanger than the heat exchanger on the side farther from the wall. Speed and quantity are reduced. Therefore, the air heat exchanger on the side closer to the wall has a smaller amount of heat exchange than the heat exchanger on the side farther from the wall, is less likely to rise in temperature, and is liable to frost. In this case, when the defrosting operation is performed according to the frost on the air heat exchanger on the side closer to the wall, the heat exchanger far from the wall performs the defrosting operation despite the fact that defrosting is unnecessary. Will do it. As a result, the temperature control performance of the water by the refrigeration system has been reduced, and wasteful energy consumption has been increased. The present inventor has found such a problem that has not been noticed in the past, and has made the present invention to solve the problem.
[0013]
A refrigeration apparatus according to a second aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the first aspect,
The control device is characterized in that the defrosting operation is performed simultaneously on a plurality of refrigeration circuits.
[0014]
According to the refrigeration apparatus of
[0015]
A refrigeration apparatus according to a third aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the second aspect,
The refrigeration circuit of at least one of the plurality of refrigeration circuits in which the control device performs the defrosting operation at the same time belongs to an outdoor unit different from the outdoor unit to which the refrigeration circuits of the other systems belong.
[0016]
According to the refrigeration apparatus of
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the refrigeration apparatus according to the second or third aspect, the number of systems of the refrigeration circuit in which the control device performs the defrosting operation simultaneously is predetermined according to the number of the outdoor units. It is characterized by being less than the number given.
[0018]
According to the refrigerating apparatus of
[0019]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a defrosting method for a refrigeration apparatus, wherein a plurality of outdoor units provided with a plurality of refrigeration circuits having at least a compressor, an evaporator, an expander, and a condenser are connected to a water pipe. And
Of the refrigeration circuits of all the systems provided by the plurality of outdoor units, the plurality of refrigeration circuits simultaneously perform the defrosting operation, and at least one of the plurality of refrigeration circuits simultaneously performing the defrosting operation. Is characterized by belonging to an outdoor unit different from the outdoor unit to which a refrigeration circuit of another system belongs.
[0020]
According to the method of defrosting a refrigeration system of
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0022]
FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration apparatus of the present embodiment. This refrigerating apparatus includes four outdoor units, namely, first, second, third, and fourth
[0023]
FIG. 2 is a diagram illustrating a refrigeration circuit included in the first
[0024]
Further, the first
[0025]
The
[0026]
The first refrigeration circuit 11 and the
[0027]
Each of the second to fourth
[0028]
Further, each of the second to fourth
[0029]
The first to fourth
[0030]
The first
[0031]
The refrigerating apparatus having the above configuration operates as follows.
[0032]
Upon receiving a command to send water of a predetermined temperature to the indoor unit via a water pipe from an indoor unit (not shown), the control device of the refrigeration apparatus responds to the command from the indoor unit and outputs a predetermined number of the outdoor units. Start the unit. Each of the activated outdoor units adjusts the capacity and the like of the compressor of each of the refrigeration circuits so that the outlet temperature of the water pipe becomes a predetermined temperature.
[0033]
When the indoor unit heats the room, the control device performs the following control on the first
[0034]
In the refrigeration circuit of the first system, the valve direction of the four-
[0035]
Further, in the refrigeration circuit of the second system, the valve direction of the four-
[0036]
In the
[0037]
At least one of the second to fourth outdoor units is activated together with the first
[0038]
Here, for example, in the first
[0039]
FIG. 3 is a flowchart showing a process executed by the control device when a defrosting operation is performed in the refrigeration apparatus of the present embodiment. The control device controls defrosting for each of the refrigeration circuits of all the systems included in the
[0040]
First, the refrigerating apparatus is started, and the compressor is operated for the first and second refrigerating circuits of the outdoor unit to be started (S1). As the operation of the compressor is continued and the circulation of the refrigerant in the refrigeration circuit is continued, the temperature of the air heat exchanger falls. The control device checks whether or not a predetermined defrosting condition is satisfied for the air heat exchanger of each refrigeration circuit based on a signal from the temperature sensor of each air heat exchanger (S2). If it is determined that the defrosting condition is not satisfied, it is determined that none of the air heat exchangers is frosted, and step S2 is repeated again to confirm whether the frosting condition is satisfied.
[0041]
When it is determined in step S2 that the predetermined air heat exchanger has formed frost, it is determined whether the number of systems of the refrigeration circuit including the frosted air heat exchanger is smaller than the number of systems capable of defrosting operation. (S3). The number of systems capable of performing the defrosting operation of the refrigeration circuit is a number determined in advance according to the total number of outdoor units provided in the refrigeration apparatus. Table 1 is a table showing the total number of refrigeration circuits and the number of systems that can be simultaneously defrosted among the total number of refrigeration circuits, corresponding to the total number of the outdoor units.
[0042]
[Table 1]
[0043]
Based on Table 1, when it is determined that the number of systems of the refrigeration circuit including the frosted air heat exchanger is smaller than the number of systems capable of the defrosting operation, the refrigeration circuit including the frosted air heat exchanger , A defrosting operation is started (S4). That is, in the refrigeration circuit including the frosted air heat exchanger, the four-way switching valve is switched to reverse the refrigerant circulation direction and adjust the capacity of the compressor. This allows the air heat exchanger to function as a condenser and the water heat exchanger to function as an evaporator, thereby increasing the temperature of the air heat exchanger and performing defrosting. This defrosting operation is continued until the temperature detected by the temperature sensor provided in the air heat exchanger reaches a predetermined temperature (S5).
[0044]
When the controller detects that the defrost of the air heat exchanger has been completed based on the signal from the temperature sensor, the controller ends the defrost operation (S6).
[0045]
Thereafter, the control device returns to the normal operation of adjusting the temperature of the water from the water heat exchanger based on a command from the indoor unit.
[0046]
According to the refrigerating apparatus, the defrosting operation is performed for each refrigerating circuit of the refrigerating
[0047]
For example, as shown in FIG. 1, when the refrigeration apparatus is disposed close to the inner wall 8, the portion indicated by A over the first outdoor unit and the second outdoor unit is easily frosted. That is, for the first outdoor unit, the air heat exchanger of the
[0048]
In the conventional refrigeration apparatus, since the defrosting operation is performed for each outdoor unit, frost is formed on the portion A as shown in FIG. 1 and the
[0049]
On the other hand, according to the refrigeration apparatus of the present embodiment, the control device controls the
[0050]
In the above embodiment, the four
[0051]
Further, the outdoor unit has two refrigeration circuits, a first system and a second system, but the outdoor unit may have two or more refrigeration circuits. Even in this case, since the defrosting operation is performed for each refrigeration circuit by the control device, only the refrigeration circuit that needs defrosting at the appropriate time should be defrosted according to the degree of frost formation in each refrigeration circuit. Can be.
[0052]
【The invention's effect】
As is clear from the above, according to the refrigerating apparatus of the first aspect of the present invention, an outdoor unit provided with a plurality of refrigerating circuits each having at least a compressor, an evaporator, an expander, and a condenser is provided with a water supply system. In the refrigeration apparatus connected to a plurality of pipes, a control device for performing a defrost operation for each refrigeration circuit is provided for all refrigeration circuits provided in the plurality of outdoor units. Defrosting operation can be performed, and wasteful defrosting operation can be reliably avoided. Therefore, useless consumption of energy can be reduced. Further, since the refrigeration circuit that does not require defrosting can continue normal operation, the temperature control performance of the refrigeration apparatus can be stabilized, and as a result, the temperature of the water in the water pipe can be stably controlled.
[0053]
According to the refrigeration apparatus of the second aspect of the present invention, since the control device performs the defrosting operation simultaneously on a plurality of refrigeration circuits, it quickly defrosts the plurality of frosted heat exchangers, The water temperature adjustment performance of the water pipe by the device can be quickly restored.
[0054]
According to the refrigeration apparatus of the third aspect of the present invention, the refrigeration circuit of at least one of the plurality of refrigeration circuits in which the control device performs the defrosting operation at the same time is connected to the outdoor unit to which the refrigeration circuits of the other systems belong. Since it belongs to a different outdoor unit, only the heat exchanger that needs defrosting can be quickly and efficiently defrosted.
[0055]
According to the refrigerating apparatus of the fourth aspect, the number of systems of the refrigerating circuit in which the control device performs the defrosting operation at the same time is equal to or less than a predetermined number according to the number of the outdoor units. The water temperature adjustment performance of the water pipe by the device can be prevented from changing significantly.
[0056]
According to the method for defrosting a refrigerating apparatus of the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a refrigeration circuit provided in a first outdoor unit.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a process executed by a control device when a defrosting operation is performed in the refrigeration apparatus of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
上記複数個の室外ユニット(1,2,3,4)が備える全系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)について、冷凍回路毎に除霜運転を行なう制御装置を備えることを特徴とする冷凍装置。An outdoor in which a plurality of refrigeration circuits (11, 12) having at least compressors (111, 121), condensers (13), expanders (114, 124), and evaporators (115, 125) are provided. In a refrigerating apparatus in which a plurality of units (1, 2, 3, 4) are connected to water pipes (15, 16),
The defrosting operation is performed for each of the refrigeration circuits for the refrigeration circuits (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42) of the entire system included in the plurality of outdoor units (1, 2, 3, 4). A refrigeration apparatus comprising a control device.
上記制御装置は、複数系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)について、同時に除霜運転を行なうことを特徴とする冷凍装置。The refrigeration apparatus according to claim 1,
The refrigerating apparatus is characterized in that the control device simultaneously performs a defrosting operation on a plurality of refrigerating circuits (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42).
上記制御装置が同時に除霜運転を行なう複数系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)のうちの少なくとも1つの系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)は、他の系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)が属する室外ユニット(1,2,3,4)と異なる室外ユニット(1,2,3,4)に属することを特徴とする冷凍装置。The refrigeration apparatus according to claim 2,
At least one of the refrigeration circuits (11, 12, 21, 22, 22) of the plurality of refrigeration circuits (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42) in which the control device performs the defrosting operation at the same time. , 31, 32, 41, 42) are different from the outdoor units (1, 2, 3, 4) to which the refrigeration circuits (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42) of the other systems belong. A refrigeration apparatus, which belongs to the unit (1, 2, 3, 4).
上記制御装置が同時に除霜運転を行なう冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)の系統の数は、上記室外ユニット(1,2,3,4)の個数に応じて予め定められた数以下であることを特徴とする冷凍装置。The refrigeration apparatus according to claim 2 or 3,
The number of systems of the refrigeration circuits (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42) in which the control device simultaneously performs the defrosting operation is equal to the number of the outdoor units (1, 2, 3, 4). A refrigerating apparatus, wherein the number is equal to or less than a predetermined number.
上記複数個の室外ユニット(1,2,3,4)が備える全系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)のうち、複数系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)を同時に除霜運転を行ない、かつ、上記同時に除霜運転を行なう複数系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)のうちの少なくとも1つの系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)は、他の系統の冷凍回路(11,12,21,22,31,32,41,42)が属する室外ユニット(1,2,3,4)と異なる室外ユニット(1,2,3,4)に属することを特徴とする冷凍装置の除霜方法。A refrigeration circuit (11, 12, 21, 22, 31, 32) having at least a compressor (111, 121), a condenser (13), an expander (114, 124), and an evaporator (115, 125). , 41, 42) are connected to the water pipes (15, 16) by connecting a plurality of outdoor units (1, 2, 3, 4) provided with a plurality of systems,
Of the refrigeration circuits (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42) of the entire system provided in the plurality of outdoor units (1, 2, 3, 4), the refrigeration circuits (11, 12,21,22,31,32,41,42) and a plurality of refrigeration circuits (11,12,21,22,31,32,41) for performing the defrosting operation simultaneously. , 42), the refrigeration circuits (11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42) of at least one system are refrigeration circuits (11, 12, 21, 22, 31, 31, 32) of another system. , 41, 42) belonging to an outdoor unit (1, 2, 3, 4) different from the outdoor unit (1, 2, 3, 4).
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