JP2004293870A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Abstract
【課題】膨張弁の誤作動を回避しながら効率の良い運転ができる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３及び蒸発器４などを環状に配管接続して冷媒回路が構成され、凝縮器２を空冷するための凝縮器用送風機６を備えたものであって、凝縮器用送風機６の運転を制御するコントローラ１２を備え、このコントローラ１２は、冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差が設定値若しくは設定範囲内となるように凝縮器用送風機６を制御するので、成績係数を改善するために高圧側の圧力を下げていった場合にも、膨張弁３が誤作動を起こす不都合を未然に回避できる。
【選択図】 図１
【解決手段】圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３及び蒸発器４などを環状に配管接続して冷媒回路が構成され、凝縮器２を空冷するための凝縮器用送風機６を備えたものであって、凝縮器用送風機６の運転を制御するコントローラ１２を備え、このコントローラ１２は、冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差が設定値若しくは設定範囲内となるように凝縮器用送風機６を制御するので、成績係数を改善するために高圧側の圧力を下げていった場合にも、膨張弁３が誤作動を起こす不都合を未然に回避できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続して冷媒回路が構成された冷凍サイクル装置に関し、特に、凝縮器を送風機により空冷するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりコンビニエンスストアなどに設置される低温ショーケースや店舗内の空調するための空気調和機（何れも冷凍サイクル装置）は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続した冷媒回路を備え、凝縮器は送風機にて空冷していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２４４４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、従来一般的に凝縮器用送風機は、凝縮器の温度又は凝縮圧力（凝縮冷媒の圧力）に基づいて運転が制御され、例えば凝縮器の温度が上昇すれば凝縮器用送風機の回転数が上昇し、温度が低下すれば回転数は低下するものであった。ところで、冷媒回路は高圧側の圧力が低い方が成績係数（ＣＯＰ）が良くなるが、前述の如き凝縮器用送風機の制御のみでは、特に低外気温時に凝縮圧力が著しく低下してしまい、高圧側と低圧側の差が小さくなって膨張弁が誤作動を起こす問題があった。
【０００５】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、膨張弁の誤作動を回避しながら効率の良い運転ができる冷凍サイクル装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続して冷媒回路が構成され、凝縮器を空冷するための凝縮器用送風機を備えたものであって、凝縮器用送風機の運転を制御する制御装置を備え、この制御装置は、冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差が設定値若しくは設定範囲内となるように前記凝縮器用送風機を制御するので、膨張弁の誤作動を回避しながら、高圧側の圧力上昇を抑え、成績係数を改善することができるようになる。
【０００７】
請求項２の発明の冷凍サイクル装置は、上記において制御装置は、低外気温時に冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差に基づいて凝縮器用送風機の運転を制御し、前記低外気温より高い高外気温時には凝縮器の温度若しくは凝縮圧力に基づいて凝縮器用送風機の運転を制御するので、外気温に応じて的確な凝縮器用送風機の運転制御を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した冷凍サイクル装置Ｒの冷媒回路図である。この図において、１は圧縮機、２は空冷式の凝縮器、３は膨張弁（減圧装置）、４は蒸発器であり、これらは冷媒配管により順次環状に接続され、周知の冷媒回路を構成している。６は凝縮器２を空冷するための凝縮器用送風機であり、モータ６Ｍにより駆動される。７は凝縮器２における冷媒の温度を検出すための温度センサであり、８は外気温度（凝縮器２周囲の温度）を検出するための外気温センサである。
【０００９】
尚、前記温度センサ７はそれに限らず、凝縮器２における冷媒の凝縮圧力を検出する圧力センサであってもよい。また、図中９及び１１は圧力センサであり、圧力センサ９は膨張弁３の入口側、即ち、冷媒回路の高圧側の冷媒圧力を検出し、圧力センサ１１は膨張弁３の出口側、即ち、冷媒回路の低圧側の冷媒圧力を検出する。
【００１０】
更に、図中１２は制御装置としてのコントローラであり、汎用のマイクロコンピュータにて構成される。このコントローラ１２は図示しない例えばインバータ回路を含み、凝縮器用送風機６のモータ６Ｍの回転数を制御する。また、前記温度センサ７、外気温センサ８、圧力センサ９及び１１の出力はこのコントローラ１２に入力される。
【００１１】
以上の構成で圧縮機１が起動されると、内部の圧縮部にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は圧縮機１の吐出側から吐出されて凝縮器２に入り、ここで、凝縮器用送風機６からの送風により空冷され、冷媒は凝縮して膨張弁３に入り、そこで絞られる。膨張弁３で絞られた液冷媒は次に蒸発器４に入り、そこで蒸発して冷却作用を発揮する。この蒸発器４で蒸発した低温のガス冷媒は圧縮機１に再び吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００１２】
前記膨張弁３は例えば感温筒の検知温度により開度が変えられる膨張弁（サーモバルブと呼ばれることもある）であり、蒸発器４の冷媒入口温度と出口温度とに基づいて所定の過熱度が得られるようにその弁開度を調整する。一方、コントローラ１２は凝縮器２の冷媒の凝縮温度、外気温及び高圧側、低圧側の各圧力に基づいて送風機６のモータ６Ｍの回転数を制御する。次に、図２に基づいて係るコントローラ１２による送風機６の制御について説明する。
【００１３】
コントローラ１２は先ず、外気温センサ８の出力に基づき、例えば＋２０℃以上などの高外気温時には、温度センサ７の出力に基づいてモータ６Ｍの回転数を制御する。例えば、凝縮器２に流入した冷媒の凝縮温度が高い場合には送風機６のモータ６Ｍの回転数を上昇させ、放熱を促すと共に、凝縮温度が低い場合には逆にモータ６Ｍの回転数を低下させ、消費電力の削減を図る。
【００１４】
一方、外気温が＋２０℃より低い低外気温時にはコントローラ１２は図２に示す制御に切り換わる。即ち、この場合コントローラ１２は圧力センサ９と１１の出力に基づいてモータ６Ｍの回転数を制御する。即ち、コントローラ１２は圧力センサ９が検出する高圧側の冷媒圧力と、圧力センサ１１が検出する低圧側の冷媒圧力との差（差圧）に基づき、この差圧が所定の設定値＋αである上限値よりも高い場合には凝縮器用送風機６のモータ６Ｍの回転数を上昇させ、高圧側の圧力の上昇を抑える。一方、設定値−αである下限値より低い場合にはモータ６Ｍの回転数を低下させ、高圧側の圧力低下を抑える。尚、上限値以下で下限値以上の場合には回転数の変更は行わない。
【００１５】
ここで、低外気温時には凝縮圧力も低下するため、高圧側の冷媒圧力も低下するようになる。冷凍サイクル装置Ｒの成績係数（ＣＯＰ）としては、高圧側の圧力が低い方が良くなるが、高圧側と低圧側の冷媒圧力の差（差圧）も小さくなるため、今度は膨張弁３が誤作動を起こす恐れがある。
【００１６】
しかしながら、本発明では係る低外気温環境下において、上述の如く冷媒回路の高圧側と低圧側の差圧が設定値±αの範囲（設定範囲）、即ち、上限値と下限値の範囲内に収まるように送風機６のモータ６Ｍの回転数が制御されるので、膨張弁誤作動を回避しながら、消費電力の削減を出来る限り行うことができるようになる。
【００１７】
尚、実施例では設定値±αの範囲内に差圧が入るように送風機６のモータ６Ｍを制御したが、それに限らず、設定値からの偏差に基づくＰＩＤ制御によって、差圧を設定値とするようにモータ６Ｍの回転数制御を行っても良い。また、実施例では外気温によって凝縮器用送風機６の制御を切り換えたが、請求項１ではそれに限らず、常時冷媒回路の高圧側と低圧側の差圧でモータ６Ｍの回転数を制御するようにしてもよい。更に、凝縮器用送風機６の制御はモータ６Ｍの回転数制御で行ったが、それに限らず、凝縮器用送風機６を複数台設けておき、その運転台数を切り換えて制御する方式でもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続して冷媒回路が構成され、凝縮器を空冷するための凝縮器用送風機を備えたものであって、凝縮器用送風機の運転を制御する制御装置を備え、この制御装置は、冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差が設定値若しくは設定範囲内となるように前記凝縮器用送風機を制御するので、膨張弁の誤作動を回避しながら、高圧側の圧力上昇を抑え、成績係数を改善することができるようになる。
【００１９】
また、請求項２の発明によれば、上記において制御装置は、低外気温時に冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差に基づいて凝縮器用送風機の運転を制御し、前記低外気温より高い高外気温時には凝縮器の温度若しくは凝縮圧力に基づいて凝縮器用送風機の運転を制御するので、外気温に応じて的確な凝縮器用送風機の運転制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】図１の凝縮器用送風機の回転数制御を説明する図である。
【符号の説明】
Ｒ 冷凍サイクル装置
１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 膨張弁
４ 蒸発器
６ 凝縮器用送風機
７ 温度センサ
８ 外気温センサ
９、１１ 圧力センサ
１２ コントローラ（制御装置）
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続して冷媒回路が構成された冷凍サイクル装置に関し、特に、凝縮器を送風機により空冷するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりコンビニエンスストアなどに設置される低温ショーケースや店舗内の空調するための空気調和機（何れも冷凍サイクル装置）は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続した冷媒回路を備え、凝縮器は送風機にて空冷していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２４４４６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、従来一般的に凝縮器用送風機は、凝縮器の温度又は凝縮圧力（凝縮冷媒の圧力）に基づいて運転が制御され、例えば凝縮器の温度が上昇すれば凝縮器用送風機の回転数が上昇し、温度が低下すれば回転数は低下するものであった。ところで、冷媒回路は高圧側の圧力が低い方が成績係数（ＣＯＰ）が良くなるが、前述の如き凝縮器用送風機の制御のみでは、特に低外気温時に凝縮圧力が著しく低下してしまい、高圧側と低圧側の差が小さくなって膨張弁が誤作動を起こす問題があった。
【０００５】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、膨張弁の誤作動を回避しながら効率の良い運転ができる冷凍サイクル装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続して冷媒回路が構成され、凝縮器を空冷するための凝縮器用送風機を備えたものであって、凝縮器用送風機の運転を制御する制御装置を備え、この制御装置は、冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差が設定値若しくは設定範囲内となるように前記凝縮器用送風機を制御するので、膨張弁の誤作動を回避しながら、高圧側の圧力上昇を抑え、成績係数を改善することができるようになる。
【０００７】
請求項２の発明の冷凍サイクル装置は、上記において制御装置は、低外気温時に冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差に基づいて凝縮器用送風機の運転を制御し、前記低外気温より高い高外気温時には凝縮器の温度若しくは凝縮圧力に基づいて凝縮器用送風機の運転を制御するので、外気温に応じて的確な凝縮器用送風機の運転制御を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した冷凍サイクル装置Ｒの冷媒回路図である。この図において、１は圧縮機、２は空冷式の凝縮器、３は膨張弁（減圧装置）、４は蒸発器であり、これらは冷媒配管により順次環状に接続され、周知の冷媒回路を構成している。６は凝縮器２を空冷するための凝縮器用送風機であり、モータ６Ｍにより駆動される。７は凝縮器２における冷媒の温度を検出すための温度センサであり、８は外気温度（凝縮器２周囲の温度）を検出するための外気温センサである。
【０００９】
尚、前記温度センサ７はそれに限らず、凝縮器２における冷媒の凝縮圧力を検出する圧力センサであってもよい。また、図中９及び１１は圧力センサであり、圧力センサ９は膨張弁３の入口側、即ち、冷媒回路の高圧側の冷媒圧力を検出し、圧力センサ１１は膨張弁３の出口側、即ち、冷媒回路の低圧側の冷媒圧力を検出する。
【００１０】
更に、図中１２は制御装置としてのコントローラであり、汎用のマイクロコンピュータにて構成される。このコントローラ１２は図示しない例えばインバータ回路を含み、凝縮器用送風機６のモータ６Ｍの回転数を制御する。また、前記温度センサ７、外気温センサ８、圧力センサ９及び１１の出力はこのコントローラ１２に入力される。
【００１１】
以上の構成で圧縮機１が起動されると、内部の圧縮部にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は圧縮機１の吐出側から吐出されて凝縮器２に入り、ここで、凝縮器用送風機６からの送風により空冷され、冷媒は凝縮して膨張弁３に入り、そこで絞られる。膨張弁３で絞られた液冷媒は次に蒸発器４に入り、そこで蒸発して冷却作用を発揮する。この蒸発器４で蒸発した低温のガス冷媒は圧縮機１に再び吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００１２】
前記膨張弁３は例えば感温筒の検知温度により開度が変えられる膨張弁（サーモバルブと呼ばれることもある）であり、蒸発器４の冷媒入口温度と出口温度とに基づいて所定の過熱度が得られるようにその弁開度を調整する。一方、コントローラ１２は凝縮器２の冷媒の凝縮温度、外気温及び高圧側、低圧側の各圧力に基づいて送風機６のモータ６Ｍの回転数を制御する。次に、図２に基づいて係るコントローラ１２による送風機６の制御について説明する。
【００１３】
コントローラ１２は先ず、外気温センサ８の出力に基づき、例えば＋２０℃以上などの高外気温時には、温度センサ７の出力に基づいてモータ６Ｍの回転数を制御する。例えば、凝縮器２に流入した冷媒の凝縮温度が高い場合には送風機６のモータ６Ｍの回転数を上昇させ、放熱を促すと共に、凝縮温度が低い場合には逆にモータ６Ｍの回転数を低下させ、消費電力の削減を図る。
【００１４】
一方、外気温が＋２０℃より低い低外気温時にはコントローラ１２は図２に示す制御に切り換わる。即ち、この場合コントローラ１２は圧力センサ９と１１の出力に基づいてモータ６Ｍの回転数を制御する。即ち、コントローラ１２は圧力センサ９が検出する高圧側の冷媒圧力と、圧力センサ１１が検出する低圧側の冷媒圧力との差（差圧）に基づき、この差圧が所定の設定値＋αである上限値よりも高い場合には凝縮器用送風機６のモータ６Ｍの回転数を上昇させ、高圧側の圧力の上昇を抑える。一方、設定値−αである下限値より低い場合にはモータ６Ｍの回転数を低下させ、高圧側の圧力低下を抑える。尚、上限値以下で下限値以上の場合には回転数の変更は行わない。
【００１５】
ここで、低外気温時には凝縮圧力も低下するため、高圧側の冷媒圧力も低下するようになる。冷凍サイクル装置Ｒの成績係数（ＣＯＰ）としては、高圧側の圧力が低い方が良くなるが、高圧側と低圧側の冷媒圧力の差（差圧）も小さくなるため、今度は膨張弁３が誤作動を起こす恐れがある。
【００１６】
しかしながら、本発明では係る低外気温環境下において、上述の如く冷媒回路の高圧側と低圧側の差圧が設定値±αの範囲（設定範囲）、即ち、上限値と下限値の範囲内に収まるように送風機６のモータ６Ｍの回転数が制御されるので、膨張弁誤作動を回避しながら、消費電力の削減を出来る限り行うことができるようになる。
【００１７】
尚、実施例では設定値±αの範囲内に差圧が入るように送風機６のモータ６Ｍを制御したが、それに限らず、設定値からの偏差に基づくＰＩＤ制御によって、差圧を設定値とするようにモータ６Ｍの回転数制御を行っても良い。また、実施例では外気温によって凝縮器用送風機６の制御を切り換えたが、請求項１ではそれに限らず、常時冷媒回路の高圧側と低圧側の差圧でモータ６Ｍの回転数を制御するようにしてもよい。更に、凝縮器用送風機６の制御はモータ６Ｍの回転数制御で行ったが、それに限らず、凝縮器用送風機６を複数台設けておき、その運転台数を切り換えて制御する方式でもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続して冷媒回路が構成され、凝縮器を空冷するための凝縮器用送風機を備えたものであって、凝縮器用送風機の運転を制御する制御装置を備え、この制御装置は、冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差が設定値若しくは設定範囲内となるように前記凝縮器用送風機を制御するので、膨張弁の誤作動を回避しながら、高圧側の圧力上昇を抑え、成績係数を改善することができるようになる。
【００１９】
また、請求項２の発明によれば、上記において制御装置は、低外気温時に冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差に基づいて凝縮器用送風機の運転を制御し、前記低外気温より高い高外気温時には凝縮器の温度若しくは凝縮圧力に基づいて凝縮器用送風機の運転を制御するので、外気温に応じて的確な凝縮器用送風機の運転制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した実施例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】図１の凝縮器用送風機の回転数制御を説明する図である。
【符号の説明】
Ｒ 冷凍サイクル装置
１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 膨張弁
４ 蒸発器
６ 凝縮器用送風機
７ 温度センサ
８ 外気温センサ
９、１１ 圧力センサ
１２ コントローラ（制御装置）
Claims (2)
- 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器などを環状に配管接続して冷媒回路が構成され、前記凝縮器を空冷するための凝縮器用送風機を備えた冷凍サイクル装置において、
前記凝縮器用送風機の運転を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差が設定値若しくは設定範囲内となるように前記凝縮器用送風機を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記制御装置は、低外気温時に前記冷媒回路の高圧側圧力と低圧側圧力との差に基づいて前記凝縮器用送風機の運転を制御し、前記低外気温より高い高外気温時には前記凝縮器の温度若しくは凝縮圧力に基づいて前記凝縮器用送風機の運転を制御することを特徴とする請求項１の冷凍サイクル装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003085229A JP4215543B2 (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 冷凍サイクル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003085229A JP4215543B2 (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 冷凍サイクル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004293870A true JP2004293870A (ja) | 2004-10-21 |
| JP4215543B2 JP4215543B2 (ja) | 2009-01-28 |
Family
ID=33400197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003085229A Expired - Fee Related JP4215543B2 (ja) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | 冷凍サイクル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4215543B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2007170802A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-07-05 | Sanyo Electric Co Ltd | 冷凍システム |
| JP2009008284A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Orion Mach Co Ltd | 冷却装置 |
| US20130061619A1 (en) * | 2010-05-24 | 2013-03-14 | Daikin Industries, Ltd. | Method of controlling heat source-side heat exchanger fan , and air conditioner |
| JP2018071813A (ja) * | 2016-10-25 | 2018-05-10 | 富士電機株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| KR20190040781A (ko) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 주식회사 씨앤엘 | 고온환경 냉방시스템 |
| US20230160615A1 (en) * | 2020-05-07 | 2023-05-25 | Hill Phoenix, Inc. | Expansion Valve Performance Monitoring in Refrigeration System |
-
2003
- 2003-03-26 JP JP2003085229A patent/JP4215543B2/ja not_active Expired - Fee Related
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