JP2004354014A

JP2004354014A - Cooling device

Info

Publication number: JP2004354014A
Application number: JP2003155006A
Authority: JP
Inventors: Haruhisa Yamazaki; 晴久山崎; Kenzo Matsumoto; 兼三松本; Shigeya Ishigaki; 茂弥石垣; Masaji Yamanaka; 正司山中; Kentaro Yamaguchi; 賢太郎山口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: CN101012979A; JP4286064B2; CN100523647C

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the cooling performance of an evaporator while avoiding abnormal pressure rise in a cooling device on the high pressure side. <P>SOLUTION: The cooling device comprises a microcomputer 80 as a control device for controlling the rotating number of a compressor 10 and an inside temperature sensor 91 for detecting the cooled condition of the inside of a refrigerating equipment body 105 cooled by the evaporator 92 in a refrigerant circuit. The microcomputer 80 sets a target evaporation temperature Teva of refrigerant in the evaporator 92 in accordance with the inside temperature of the refrigerating equipment body 105 seized by the inside temperature sensor 91 for controlling the rotating number of the compressor 10 so that the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 92 reaches the target evaporation temperature Teva. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転数制御可能なコンプレッサを含み、二酸化炭素冷媒を使用する冷媒回路を備えた冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の此の種冷却装置、例えば店舗に設置されるショーケースは、コンデンシングユニットを構成するコンプレッサ、ガスクーラ（凝縮器）及び絞り手段（キャピラリチューブ等）と、ショーケース本体側に設けられた蒸発器とを順次環状に配管接続して冷媒回路が構成されている。そして、コンプレッサにて圧縮され、高温高圧となった冷媒ガスは、ガスクーラに吐出される。このガスクーラにて冷媒ガスは放熱した後、絞り手段で絞られて蒸発器に供給される。そこで冷媒は蒸発し、そのときに周囲から吸熱することにより冷却作用を発揮して、ショーケースの庫内（被冷却空間）を冷却するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２５７８３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年ではオゾン層破壊問題の解消のため、此の種冷却装置においては二酸化炭素を冷媒として使用することが提案されている。係る冷却装置の冷媒として二酸化炭素を使用した場合、圧縮比が非常に高くなり、コンプレッサ自体の温度や冷媒回路内に吐出される冷媒ガスの温度が高くなる関係上、所望の冷却能力を得ることが困難であった。
【０００５】
そこで、コンプレッサの回転数を上昇させて冷媒回路内を循環する冷媒量を増加させたり、内部熱交換器を設けて高圧側の冷媒と低圧側の冷媒を熱交換させて、高圧側の冷媒を過冷却するなどして蒸発器における冷却能力の向上を図っていた。
【０００６】
しかしながら、二酸化炭素を冷媒として使用すると、冷媒回路の高圧側が超臨界となる場合があるため、外気温によって高圧側の圧力が定まらず、特に、起動時等の冷媒回路内が不安定な状態では機器の設計圧を超えてしまい、最悪の場合には機器の損傷を引き起こす恐れがあった。
【０００７】
本発明は、係る技術的課題を解決するために成されたものであり、冷却装置の高圧側圧力の異常上昇を回避しながら、蒸発器における冷却能力の向上を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の冷却装置では、コンプレッサの回転数を制御する制御装置と、冷媒回路に含まれる蒸発器により冷却される被冷却空間の冷却状態を検出可能な冷却状態センサとを備え、制御装置は、冷却状態センサにより把握される被冷却空間の温度に基づいて蒸発器における冷媒の目標蒸発温度を設定し、蒸発器における冷媒の蒸発温度が当該目標蒸発温度となるようにコンプレッサの回転数を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明の冷却装置では上記発明に加えて、制御装置は冷却状態センサにより把握される被冷却空間の温度に基づき、当該被冷却空間の温度が高い程高くなる関係で蒸発器における冷媒の目標蒸発温度を設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明の冷却装置では請求項２の発明に加えて、制御装置は、冷却状態センサにより把握される被冷却空間の温度が高い領域においては当該被冷却空間の温度の変化に伴う前記目標蒸発温度の変化が小さく、前記被冷却空間の温度が低い領域においては当該被冷却空間の温度の変化に伴う前記目標蒸発温度の変化が大きくなる関係で前記目標蒸発温度を設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明の冷却装置では上記各発明に加えて、外気温度を検出する外気温度センサを備え、制御装置は、外気温度センサが検出する外気温度が高い場合には、目標蒸発温度を高く補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明の冷却装置では請求項４の発明に加えて、制御装置は、冷却状態センサにより把握される被冷却空間の温度が高い領域において外気温度による目標蒸発温度の補正を行うことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用する冷却装置１１０の冷媒回路図である。この冷却装置１１０は、コンデンシングユニット１００と冷却機器本体となる冷蔵機器本体１０５とから構成される。尚、実施例の冷却装置１１０は例えば店舗に設置されるショーケースであり、従って、冷蔵機器本体１０５はショーケースの断熱壁から成る本体である。
【００１４】
前記コンデンシングユニット１００はコンプレッサ１０、ガスクーラ（凝縮器）４０、減圧手段としてのキャピラリチューブ５８等を備えて構成され、後述する冷蔵機器本体１０５の蒸発器９２と配管接続されてコンプレッサ１０、ガスクーラ４０及びキャピラリチューブ５８が蒸発器９２と共に所定の冷媒回路を構成する。
【００１５】
即ち、コンプレッサ１０の冷媒吐出管２４はガスクーラ４０の入口に接続されている。ここで、実施例のコンプレッサ１０は二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として使用する内部中間圧型多段（２段）圧縮式ロータリコンプレッサで、このコンプレッサ１０は図示しない密閉容器内に設けられた駆動要素としての電動要素と、この電動要素により駆動される第１の回転圧縮要素（１段目）及び第２の回転圧縮要素（２段目）にて構成されている。
【００１６】
図中２０はコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素で圧縮され、密閉容器内に吐出された冷媒を一旦、外部に吐出させて、第２の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管２０の一端は図示しない第２の回転圧縮要素のシリンダと連通する。冷媒導入管２０は後述するガスクーラ４０に設けられた中間冷却回路３５を経て、他端は密閉容器内に連通する。
【００１７】
図中２２はコンプレッサ１０の図示しない第１の回転圧縮要素のシリンダ内に冷媒を導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管２２の一端は図示しない第１の回転圧縮要素のシリンダと連通している。この冷媒導入管２２の他端はストレーナ５６の一端に接続されている。このストレーナ５６は冷媒回路内を循環する冷媒ガスに混入した塵埃や切削屑などの異物を確保して濾過するためのものであり、ストレーナ５６の他端側に形成された開口部とこの開口部からストレーナ５６の一端側に向けて細くなる略円錐形状を呈した図示しないフィルターを備えて構成されている。このフィルターの開口部はストレーナ５６の他端に接続された冷媒配管２８に密着した状態で装着されている。
【００１８】
また、前記冷媒吐出管２４は、前記第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をガスクーラ４０に吐出させるための冷媒配管である。
【００１９】
前述したガスクーラ４０は冷媒配管とこの冷媒配管に交熱的に設けられた熱交換用のフィンから構成され、前記冷媒配管２４は係るガスクーラ４０の冷媒配管の入口側に連通接続されている。また、このガスクーラ４０には外気温度を検出するための温度センサとしての外気温度センサ７４が設けられており、この外気温度センサ７４はコンデンシングユニット１００の制御装置としての後述するマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２０】
ガスクーラ４０を構成する冷媒配管の出口側に接続された冷媒配管２６は内部熱交換器５０を通過する。この内部熱交換器５０はガスクーラ４０から出た第２の回転圧縮要素からの高圧側の冷媒と冷蔵機器本体１０５に設けられた蒸発器９２から出た低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。そして、内部熱交換器５０を通過した高圧側の冷媒配管２６は、前述同様のストレーナ５４を経て絞り手段であるキャピラリチューブ５８に至る。
【００２１】
また、冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４の一端は接続手段としてのスエッジロック継ぎ手にてコンデンシングユニット１００の冷媒配管２６に着脱可能に接続している。
【００２２】
一方、前記ストレーナ５６の他端に接続された冷媒配管２８は、前記内部熱交換器５０を経て冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４の他端に取り付けられた前述同様の接続手段としてのスエッジロック継ぎ手により冷媒配管９４に着脱可能に接続される。
【００２３】
前記冷媒吐出管２４にはコンプレッサ１０から吐出される冷媒ガスの温度を検出するための吐出温度センサ７０及び冷媒ガスの圧力を検出するための高圧スイッチ７２が設けられており、これらはマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２４】
また、キャピラリチューブ５８から出た冷媒配管２６には、キャピラリチューブ５８から出た冷媒の温度を検出するための冷媒温度センサ７６が設けられており、これも前記マイクロコンピュータ８０に接続されている。更に、冷媒配管２８の内部熱交換器５０の入口側には冷蔵機器本体１０５の蒸発器９２から出た冷媒の温度を検出するための戻り温度センサ７８が設けられており、この戻り温度センサ７８もマイクロコンピュータ８０に接続されている。
【００２５】
尚、４０Ｆはガスクーラ４０に通風して空冷するためのファンであり、９２Ｆは冷蔵機器本体１０５の図示しないダクト内に設けられた蒸発器９２と熱交換した冷気を、当該蒸発器９２にて冷却される被冷却空間としての冷蔵機器本体１０５の庫内に循環するためのファンである。また、６５はコンプレッサ１０の前述した電動要素の通電電流を検出し、運転を制御するための電流センサである。ファン４０Ｆと電流センサ６５はコンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０に接続され、ファン９２Ｆは冷蔵機器本体１０５の後述する制御装置９０に接続される。
【００２６】
ここで、マイクロコンピュータ８０はコンデンシングユニット１００の制御を司る制御装置であり、マイクロコンピュータ８０の入力には前記吐出温度センサ７０、高圧スイッチ７２、外気温度センサ７４、冷媒温度センサ７６、戻り温度センサ７８、電流センサ６５、冷蔵機器本体１０５の庫内に設けられた後述する庫内温度センサ９１及び冷蔵機器本体１０５の制御手段としての制御装置９０からの信号線が接続されている。そして、マイクロコンピュータ８０はこれらの入力に基づいて、出力に接続されたコンプレッサ１０の回転数をインバータ基板（図示しないが、マイクロコンピュータ８０の出力に接続されている。）により制御し、且つ、ファン４０Ｆの運転を制御する。
【００２７】
冷蔵機器本体１０５の前記制御装置９０には、前述した庫内温度を検出するための庫内温度センサ９１、庫内温度を調節するための温度調節ダイヤルや、その他コンプレッサ１０を停止するための機能が設けられている。そして、制御装置９０はこれらの出力に基づき、ファン９２Ｆを制御すると共に、コンデンシングユニット１００のマイクロコンピュータ８０に前記信号線を介してＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する。
【００２８】
係る冷却装置１１０の冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ_２）が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）など既存のオイルが使用される。
【００２９】
前記冷蔵機器本体１０５は全体としては断熱壁にて構成され、この断熱壁内に被冷却空間としての庫内が構成されている。前記ダクトはこの断熱壁内に庫内とは仕切られて構成されており、前記蒸発器９２及びファン９２Ｆは係るダクト内に配設される。蒸発器９２は蛇行状の前記冷媒配管９４と熱交換用の図示しないフィンとから構成されている。冷媒配管９４の両端部は前述の如くコンデンシングユニット１００の冷媒配管２６、２８と図示しないスエッジロック継ぎ手にて着脱可能に接続される。
【００３０】
以上の構成で、次に図２乃至図７を参照して本発明の冷却装置１１０の動作を説明する。尚、図２はコンプレッサ１０の回転数、高圧側圧力、冷蔵機器本体１０５の庫内温度及び蒸発器９２における冷媒の蒸発温度の推移を表す図であり、図３はマイクロコンピュータ８０の制御動作を示すフローチャートである。
【００３１】
（１）コンプレッサ制御の開始
冷蔵機器本体１０５に設けられた図示しない始動スイッチを入れるか、或いは、冷蔵機器本体１０５の電源ソケットがコンセントに接続されると、マイクロコンピュータ８０にも電源が投入され（図３のステップＳ１）、ステップＳ２で初期設定に入る。
【００３２】
この初期設定で、前述したインバータ基板の初期化が行われて、プログラムが開始される。プログラムが開始されると、マイクロコンピュータ８０はステップＳ３で各種関数や定数をＲＯＭから読み込む。尚、ステップＳ３のＲＯＭ読込でコンプレッサ１０の最高回転数以外の回転数情報や、後述する最高回転数の計算（図３のステップＳ１３）に必要なパラメータも読み込まれる。
【００３３】
図３のステップＳ３のＲＯＭ読込が完了すると、マイクロコンピュータ８０はステップＳ４に移行し、吐出温度センサ７０、外気温度センサ７４、冷媒温度センサ７６や戻り温度センサ７８等の各センサ情報や圧力スイッチ７２及びインバータ制御信号等を読み込んで、次に、マイクロコンピュータ８０はステップＳ５の異常判定に入る。
【００３４】
ステップＳ５で、マイクロコンピュータ８０は前記圧力スイッチ７２のＯＮ／ＯＦＦや前記各センサが検出する温度及び電流異常等の判定を行う。ここで、各センサ及び電流値に異常が発見されたり、圧力スイッチ７２がＯＦＦ状態の場合には、マイクロコンピュータ８０は、ステップＳ６に進み、所定のＬＥＤ（異常の発生を通知するランプ）を点灯させて、コンプレッサ１０の運転時には、コンプレッサ１０の運転を停止する。尚、前記圧力スイッチ７２は高圧側圧力の異常上昇を感知するスイッチであり、冷媒吐出管２４を通過する冷媒の圧力が例えば１３．５ＭＰａＧ以上になるとスイッチがＯＦＦになり、９．５ＭＰａＧに低下するとＯＮに復帰するものである。
【００３５】
このように、マイクロコンピュータ８０はステップＳ６で異常発生を通知した場合、所定時間待機した後、ステップＳ１に戻って前述した動作を繰り返す。
【００３６】
一方、ステップＳ５にて各センサが検出する温度及び電流値等に異常が認められず、且つ、圧力スイッチ７２がＯＮの状態の場合、マイクロコンピュータ８０はステップＳ７に進んで後述する除霜判定に入る。ここで、蒸発器９２の除霜を行う必要があると判定された場合には、マイクロコンピュータ８０はステップＳ８に進んでコンプレッサ１０の運転を停止し、ステップＳ９で除霜が完了したと判定されるまでステップＳ４乃至ステップＳ９の動作を繰り返す。
【００３７】
他方、ステップＳ７にて、蒸発器９２の除霜を行う必要が無いと判定された場合、及び、ステップＳ９で除霜完了と判定された場合、マイクロコンピュータ８０はステップＳ１０に進んでコンプレッサ１０の回転数保持時間を計算する。
【００３８】
（２）コンプレッサ起動の回転数保持制御
ここで、コンプレッサ１０の回転数保持とは、起動時にマイクロコンピュータ８０が最低回転数より低い回転数で所定時間保持して運転するというものである。即ち、マイクロコンピュータ８０は通常運転時に後述するステップＳ１３の最高回転数の計算にて算出された最高回転数（ＭａｘＨｚ）と、ステップＳ３にて予め読み込まれた最低回転数の範囲内で目標回転数を設定し、コンプレッサ１０を運転するが、起動時においては最低回転数に至る以前に当該最低回転数より低い回転数で所定時間保持してコンプレッサ１０を運転する（図２の▲１▼の状態）。
【００３９】
例えば、図３のステップＳ３のＲＯＭ読込にて読み込まれた最低回転数が３０Ｈｚであるとした場合、マイクロコンピュータ８０は３０Ｈｚの９０％以下の回転数（本実施例では２５Ｈｚ）で所定時間回転数を保持してコンプレッサ１０を運転する。
【００４０】
この状態を図４を参照して詳述する。従来のように最低回転数より低い回転数で所定時間保持することなく、マイクロコンピュータ８０が最低回転数である３０Ｈｚでコンプレッサ１０の運転を開始した場合、図４に破線で示すように起動時に高圧側圧力が急激に上昇して、最悪の場合、冷媒回路に設けられた機器や配管等の設計圧（耐圧限界）を超えてしまう恐れがある。また、最低回転数を予め３０Ｈｚ以下に設定してコンプレッサ１０を運転した場合には、運転中に回転数を３０Ｈｚより低下させると、コンプレッサ１０から発生する騒音や振動が著しく増大するという問題が生じる。
【００４１】
しかしながら、図４の実線で示す如くマイクロコンピュータ８０により起動時にコンプレッサ１０の回転数が所定の最低回転数に至る以前に、最低回転数より低い回転数（２５Ｈｚ）で所定時間保持して運転すれば、高圧側圧力の異常上昇を未然に回避することができるようになる。
【００４２】
また、運転中に３０Ｈｚより低い回転数に低下することがないので、コンプレッサ１０の騒音や振動の発生も抑えることができるようになる。
【００４３】
更に、当該回転数の保持時間は、ステップＳ１０において蒸発器９２にて冷却される被冷却空間の温度である冷蔵機器本体１０５の庫内温度に基づいて決定される。即ち、本実施例では冷却状態センサとしての庫内温度センサ９１にて検出される庫内温度が＋２０℃以下の場合には、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を２５Ｈｚで例えば３０秒間保持して運転した後、回転数を最低回転数（３０Ｈｚ）まで上昇させる（図３の▲２▼の状態）。即ち、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋２０℃以下の場合、蒸発器９２内の温度が低く、冷媒が多く存在しているため、保持時間をさほど長く設定しなくても、高圧側圧力の異常上昇を避けることが可能であるため、保持時間を短くすることができる。これにより、通常の最高回転数と最低回転数に基づく回転数制御に短時間で移行することができるので、冷蔵機器本体１０５の庫内を早期に冷却することができるようになる。
【００４４】
従って、冷蔵機器本体１０５の庫内の冷却能力の低下を極力抑えながら、高圧側圧力の異常上昇を回避することが出来るようになる。
【００４５】
一方、庫内温度センサ９１にて検出される庫内温度が＋２０℃より高い場合には、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を２５Ｈｚで１０分間保持して運転した後、回転数を最低回転数まで上昇させる。冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋２０℃より高い場合、冷媒サイクル内が不安定な状態で、高圧側圧力が上昇し易い。即ち、前述のように保持時間を３０秒とした場合、回転数保持時間が短すぎて、前記高圧側圧力の異常上昇を回避することができない。このため、保持時間を１０分間と長くすることで、高圧側の異常上昇を確実に回避できるようになり、安定した運転状況を確保することができるようになる。
【００４６】
このように、マイクロコンピュータ８０は、コンプレッサの起動後、最低回転数に至る以前に２５Ｈｚで所定時間保持して運転すると共に、保持時間を冷蔵機器本体１０５の庫内温度により適宜変更することで、高圧側圧力の異常上昇を効果的に解消することができ、冷却装置１１０の信頼性及び性能の向上を図ることができるようになる。
【００４７】
図３のステップＳ１０にて上記の如く庫内温度に基づいたコンプレッサ１０の回転数保持時間を計算した後、マイクロコンピュータ８０はステップＳ１１にてコンプレッサ１０を起動する。そして、現在までの運転時間とステップＳ１０にて算出された保持時間とを比較し、コンプレッサ１０の起動時からの運転時間がステップＳ１０にて算出された保持時間より短い場合には、ステップＳ１２に進む。ここで、マイクロコンピュータ８０は前述した２５Ｈｚの起動時Ｈｚをコンプレッサ１０の目標回転数に設定し、ステップＳ２０に進む。そして、ステップＳ２０でインバータ基板により後述する如くコンプレッサ１０を２５Ｈｚの回転数で運転する。
【００４８】
即ち、上記回転数によりコンプレッサ１０の電動要素が起動されると、コンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素に冷媒が吸い込まれて圧縮された後、密閉容器内に吐出される。そして、密閉容器内に吐出された冷媒ガスは冷媒導入管２０に入り、コンプレッサ１０から出て中間冷却回路３５に流入する。この中間冷却回路３５がガスクーラ４０を通過する過程で空冷方式により放熱する。
【００４９】
これにより、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒を冷却することができるので、密閉容器内の温度上昇を抑え、第２の回転圧縮要素における圧縮効率も向上させることができるようになる。また、第２の回転圧縮要素で圧縮され、吐出される冷媒の温度上昇も抑えることができるようになる。
【００５０】
そして、冷却された中間圧の冷媒ガスはコンプレッサ１０の第２の回転圧縮要素に吸入され、２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管２４より外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている。冷媒吐出管２４から吐出された冷媒ガスはガスクーラ４０に流入し、そこで空冷方式により放熱した後、内部熱交換器５０を通過する。冷媒はそこで低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。
【００５１】
この内部熱交換器５０の存在により、ガスクーラ４０を出て、内部熱交換器５０を通過する冷媒は、低圧側の冷媒に熱を奪われるので、この分、当該冷媒の過冷却度が大きくなる。そのため、蒸発器９２における冷却能力が向上する。
【００５２】
係る内部熱交換器５０で冷却された高圧側の冷媒ガスはストレーナ５４を経て、キャピラリチューブ５８に至る。冷媒はキャピラリチューブ５８において圧力が低下し、その後、図示しないスエッジロック継ぎ手を経て冷蔵機器本体１０５の冷媒配管９４から蒸発器９２内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮して冷蔵機器本体１０５の庫内を冷却する。
【００５３】
その後、冷媒は蒸発器９２から流出して、冷媒配管９４から図示しないスエッジロック継ぎ手を経てコンデンシングユニット１００の冷媒配管２６に入り、内部熱交換器５０に至る。そこで前述の高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける。ここで、蒸発器９２で蒸発して低温となり、蒸発器９２を出た冷媒は、完全に気体の状態ではなく液体が混在した状態であるが、内部熱交換器５０を通過させて高圧側の冷媒と熱交換させることで、冷媒が加熱される。この時点で、冷媒の過熱度が確保され、完全に気体となる。
【００５４】
これにより、蒸発器９２から出た冷媒を確実にガス化させることができるようになるので、低圧側にアキュムレータなどを設けること無く、コンプレッサ１０に液冷媒が吸い込まれる液バックを確実に防止し、コンプレッサ１０が液圧縮にて損傷を受ける不都合を回避することができるようになる。従って、冷却装置１１０の信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００５５】
尚、内部熱交換器５０で加熱された冷媒は、ストレーナ５６を経て冷媒導入管２２からコンプレッサ１０の第１の回転圧縮要素内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００５６】
（３）外気温度によるコンプレッサの最高回転数の変更制御
係る起動から時間が経過し、ステップＳ１１で現在までの運転時間が図３のステップＳ１０にて算出された保持時間に達すると、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の回転数を前記最低回転数（３０Ｈｚ）まで上昇させる（図３の▲２▼の状態）。そして、マイクロコンピュータ８０はステップＳ１０からステップＳ１３に進み、最高回転数（ＭａｘＨｚ）を計算する。この最高回転数は外気温度センサ７４にて検出される外気温度に基づいて算出される。
【００５７】
即ち、マイクロコンピュータ８０は、外気温度センサ７４が検出する外気温度が高い場合にはコンプレッサ１０の最高回転数を低下させ、前記外気温度が低い場合には前記コンプレッサの最高回転数を上昇させる。これは、図５に示す如く予め設定された上限値（実施例では４５Ｈｚ）と下限値（実施例では３０Ｈｚ）の範囲内で、最高回転数が算出される。この最高回転数は、図５に示す如く外気温度の上昇に伴い一次関数的に低下し、外気温度の低下に伴い一次関数的に上昇している。
【００５８】
外気温度が高い場合には、冷媒回路内を循環する冷媒の温度が高くなり、高圧側圧力の異常上昇が生じ易いため、最高回転数を低く設定することで、高圧側圧力の異常上昇を極力回避することができるようになる。一方、外気温度が低い場合には、冷媒回路内を循環する冷媒の温度も低く、高圧側圧力が異常上昇しにくいので、最高回転数を高く設定することが可能となる。
【００５９】
従って、後述する目標回転数は最高回転数以下の回転数となるため、最高回転数が高圧側圧力の異常上昇が生じにくい値に予め設定されることで、高圧側圧力の異常上昇を効果的に回避することができるようになる。
【００６０】
（４）蒸発器における目標蒸発温度制御
図３のステップＳ１３にて上記のように最高回転数が決定されると、次に、マイクロコンピュータ８０はステップＳ１４に進んで目標蒸発温度Ｔｅｖａの計算に入る。マイクロコンピュータ８０は庫内温度センサ９１により把握される冷蔵機器本体１０５の庫内温度に基づいて蒸発器９２における冷媒の目標蒸発温度を予め設定し、蒸発器９２に流入した冷媒の蒸発温度が当該目標蒸発温度となるようにコンプレッサ１０の最高回転数と最低回転数の範囲内で前述した目標回転数を設定し、コンプレッサ１０を運転するものである。
【００６１】
そして、マイクロコンピュータ８０は庫内温度センサ９１により把握される庫内温度に基づき、庫内温度が高い程高くなる関係で蒸発器９２における冷媒の目標蒸発温度を設定する。この場合における目標蒸発温度Ｔｅｖａの計算は、ステップＳ１５にて行われる。
【００６２】
即ち、Ｔｙａ＝Ｔｘ×０．３５−８．５及びＴｙｃ＝Ｔｘ×０．２−６＋ｚの２式にて算出されるＴｙａとＴｙｃのうち、数値の小さい方の値を目標蒸発温度Ｔｅｖａとして設定する。尚、上記式でＴｘは庫内温度センサ９１にて検出される庫内温度（被冷却空間である庫内の冷却状態を示す指標の一つ）であり、ｚは外気温度センサ７４にて検出される外気温度Ｔｒから３２（ｄｅｇ）を引いた値（ｚ＝Ｔｒ（外気温度）−３２）である。
【００６３】
この場合の外気温度センサ７４にて検出される外気温度Ｔｒが＋３２℃、＋３５℃、＋４１℃における目標蒸発温度Ｔｅｖａの推移を図６に示す。図６に示すように、上記式にて設定された目標蒸発温度Ｔｅｖａは、庫内温度Ｔｘが高い領域においては、庫内温度の変化に伴う目標蒸発温度Ｔｅｖａの変化が小さく、庫内温度Ｔｘが低い領域においては、庫内温度Ｔｘの変化に伴う目標蒸発温度Ｔｅｖａの変化が大きくなることがわかる。
【００６４】
即ち、マイクロコンピュータ８０は外気温度センサ７４が検出する外気温度Ｔｒが高い場合には、目標蒸発温度Ｔｅｖａを高く補正し、庫内温度センサ９１にて把握される被冷却空間の温度が高い領域においては外気温度Ｔｒによる目標蒸発温度Ｔｅｖａの補正を行うことがわかる。ここで、外気温度Ｔｒが＋３２℃の場合における目標蒸発温度Ｔｅｖａについて説明すると、庫内温度が＋７℃以上では、庫内温度の低下に伴い目標蒸発温度Ｔｅｖａが比較的なだらかに低下しているが、庫内温度が＋７℃より低下すると庫内温度の低下に伴い目標蒸発温度Ｔｅｖａが急激に低下してしていることがわかる。即ち、庫内温度が高い状態では、冷媒回路内を流れる冷媒が不安定な状態であるため、目標蒸発温度Ｔｅｖａを比較的高く設定することで、高圧側圧力の異常上昇を回避することができるようになる。
【００６５】
また、庫内温度が低い状態では、冷媒回路内を流れる冷媒の状態が安定してくるため、目標蒸発温度Ｔｅｖａを比較的低く設定することで、冷蔵機器本体１０５の庫内を早期に冷却することが出来るようになる。これにより、除霜後の再起動等で冷蔵機器本体１０５の庫内温度を迅速に冷却でき、庫内に収納された商品の温度を適正値に維持することができるようになる。
【００６６】
そして、上記式にて目標蒸発温度Ｔｅｖａが算出されると、マイクロコンピュータ８０はステップＳ１４に進み、現在の蒸発温度と目標蒸発温度Ｔｅｖａを比較して、現在の蒸発温度が目標蒸発温度Ｔｅｖａより低い場合には、ステップＳ１６にてコンプレッサ１０の回転数を下げ、現在の蒸発温度が目標蒸発温度Ｔｅｖａより高い場合には、ステップＳ１７にてコンプレッサ１０の回転数を上昇させる。次に、マイクロコンピュータ８０はステップＳ１８において、ステップＳ１３にて決定された最高回転数と最低回転数の範囲とステップＳ１６、若しくは、ステップＳ１７にて増減された回転数との判定を行う。
【００６７】
ここで、ステップＳ１６、若しくは、ステップＳ１７にて増減された回転数が最高回転数と最低回転数の範囲内であれば、その回転数を目標回転数として設定し、ステップＳ２０にて前述した如くインバータ基板によりコンプレッサ１０を当該目標回転数で運転する。
【００６８】
他方、ステップＳ１６、若しくは、ステップＳ１７にて増減された回転数が最高回転数と最低回転数の範囲外である場合は、マイクロコンピュータ８０はステップＳ１９に進み、ステップＳ１６、若しくは、ステップＳ１７にて増減された回転数に基づいて、最高回転数と最低回転数の範囲内で最適な回転数となるように調整して、調整された回転数を目標回転数とし、ステップＳ２０にてコンプレッサ１０の電動要素を当該目標回転数で運転する。以後、ステップＳ４に戻って以降のステップを繰り返す。
【００６９】
尚、冷蔵機器本体１０５に設けられた図示しない始動スイッチが切られる、或いは、冷蔵機器本体１０５の電源ソケットがコンセントから抜かれると、マイクロコンピュータ８０への通電も停止するため（図３のステップＳ２１）、プログラムを終了する（ステップＳ２２）。
【００７０】
（５）蒸発器の除霜制御
一方、冷蔵機器本体１０５の庫内が充分に冷却されて庫内温度が設定された下限温度（＋３℃）まで低下すると、冷蔵機器本体１０５の制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＦＦ信号を送出する。マイクロコンピュータ８０は係るＯＦＦ信号を受け取ると、図３のステップＳ７における除霜判定で除霜開始と判断し、ステップＳ８に進んでコンプレッサ１０の運転を停止して、蒸発器９２の除霜（ＯＦＦサイクル除霜）を開始する。
【００７１】
係るコンプレッサ１０の停止後、冷蔵機器本体１０５の庫内の温度が設定された上限温度（＋７℃）に達すると、冷蔵機器本体１０５の制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出する。マイクロコンピュータ８０は係るＯＮ信号を受け取ると、ステップＳ９で除霜完了と判定し、ステップＳ１０以降に進んで前述したようなコンプレッサ１０の運転を再開する。
【００７２】
（６）コンプレッサの強制停止
ここで、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０が所定時間連続して運転された場合、図３のステップＳ７における除霜判定で除霜開始と判定し、ステップＳ８に進んで、コンプレッサ１０の運転を強制的に停止した後、蒸発器９２の除霜を開始する。また、コンプレッサ１０を停止する当該コンプレッサ１０の連続運転時間は、庫内温度センサ９１により把握される冷蔵機器本体１０５の庫内温度に基づいて変更され、この場合、マイクロコンピュータ８０は庫内温度が低い程コンプレッサ１０を停止するコンプレッサ１０の連続運転時間を短く設定する。
【００７３】
即ち、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が、例えば＋１０℃以下のような低い温度では短時間で冷蔵機器本体１０５の庫内に収納された商品等が凍結する恐れがあるからである。このため、本実施例では、例えば庫内温度が＋１０℃以下で３０分連続運転された場合には、コンプレッサ１０の運転を強制的に停止することで、庫内に収納された商品が凍結する不都合を回避することができるようになる。
【００７４】
そして、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が設定された上限温度（＋７℃）に達すると、冷蔵機器本体１０５の制御装置９０はマイクロコンピュータ８０にコンプレッサ１０のＯＮ信号を送出するので、これにより、マイクロコンピュータ８０は前述同様にコンプレッサ１０の運転を再開する（図３のステップＳ９）。
【００７５】
他方、庫内温度が例えば＋１０℃より高い温度で所定時間運転された場合、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の運転を停止する。これは、コンプレッサ１０が長時間連続運転されると蒸発器９２に着霜が発生し、蒸発器９２内を通過する冷媒が周囲の空気と熱交換でき難くなり、冷蔵機器本体１０５の庫内が充分に冷却されない恐れがあるからである。このため、例えば、＋１０℃より高く＋２０℃以下の庫内温度の範囲内で１０時間以上連続運転された場合や、＋２０℃より高い庫内温度で２０時間以上連続運転された場合、マイクロコンピュータ８０はステップＳ７における除霜判定で除霜開始と判断し、ステップＳ８でコンプレッサ１０の運転を強制的に停止して蒸発器９２の除霜を実行する。
【００７６】
この状態を、図７を参照して説明する。図７において、破線は庫内温度センサ９１にて検出される庫内温度が＋１０℃より高く＋２０℃以下で１０時間以上コンプレッサ１０を連続運転した場合にコンプレッサ１０の運転を停止して除霜を行わない場合の庫内温度の推移、実線は庫内温度が＋１０℃より高く＋２０℃以下で１０時間以上連続運転した場合に、コンプレッサ１０の運転を停止して、除霜を行った場合の庫内温度の推移を示している。
【００７７】
図７に示すように、＋１０℃より高く＋２０℃以下の庫内温度で１０時間以上連続運転した場合に強制的にコンプレッサ１０を停止することで、蒸発器９２の着霜を除霜することができ、コンプレッサ１０を停止して、除霜を行わない場合より、除霜後の蒸発器９２における冷媒の熱交換能力が向上し、早期に目標庫内温度とすることができるようになる。これにより、冷却能力の向上を図ることができるようになる。
【００７８】
また、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が低い程、コンプレッサ１０を停止するコンプレッサ１０の連続運転時間を短く設定するものとしたので、上記のように除霜後の蒸発器９２における冷媒の熱交換能力の向上を図りながら、庫内温度が低い場合における庫内に収納された商品の凍結を未然に回避することができるようになる。
【００７９】
（７）コンプレッサの最高回転数上昇制御
次に、庫内温度センサ９１にて検出される冷蔵機器本体１０５の庫内温度が低い場合には、マイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の最高回転数（ＭａｘＨｚ）を上昇させる。例えば、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋２０℃に低下するとマイクロコンピュータ８０はコンプレッサ１０の最高回転数を若干（例えば、４Ｈｚ）上昇させて運転する（図２の▲３▼の状態）。即ち、前述した外気温度に基づく最高回転数の制御に加えて、冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋２０℃に低下すると、マイクロコンピュータ８０は外気温度センサ７４にて検出される外気温度に基づいて前述の如く決定された最高回転数を４Ｈｚ上昇させてコンプレッサ１０を運転する。
【００８０】
冷蔵機器本体１０５の庫内温度が＋２０℃以下に低下すると、低圧側の圧力が低くなるため、高圧側圧力も低下し、冷媒回路内の冷媒も状態が安定してくる。この状態で回転数を上昇させれば、図２の▲４▼で示すように高圧側の圧力が少し上昇したとしても、高圧側の機器や配管等の設計圧を超えるほど異常上昇する不都合を回避することができる。
【００８１】
また、最高回転数を上昇させることで、冷媒回路内を循環する冷媒循環量が増加するので、蒸発器９２にて循環空気と熱交換できる冷媒量が増加し、蒸発器９２における冷却能力の向上を図ることができるようになる。これにより、図２の▲５▼に示すように蒸発器９２内における冷媒の蒸発温度も低くなり、早期に冷蔵機器本体１０５の庫内を冷却することができるようになる。
【００８２】
尚、本実施例ではマイクロコンピュータ８０は冷蔵機器本体１０５の庫内温度が、＋１０℃以下で３０分以上、＋１０℃より高く＋２０℃以下の庫内温度の範囲内で１０時間以上、若しくは、＋２０℃より高い庫内温度で２０時間以上連続運転された場合、コンプレッサ１０の運転を強制的に停止するものとしたが、連続運転時間や温度はこれらに限らず、使用用途等により適宜変更可能である。
【００８３】
また、本実施例では冷蔵機器本体１０５の庫内温度を直接庫内温度を検出する庫内温度センサ９１の検出に基づいて、連続運転時間を変更するものとしたが、これに限らず、マイクロコンピュータ８０は、例えば蒸発器９２の出口側の冷媒温度を検出する温度センサの出力に基づいて、連続運転時間を変更するものとしても良い。この場合には、蒸発器の出口の過熱度制御等で使用している当該温度センサを用いることで、庫内温度センサを廃止することができ、生産コストの低減を図ることができる。
【００８４】
一方、冷蔵機器本体１０５の庫内に収納された物品の温度を検出する温度センサの出力に基づいて、連続運転時間を変更するものとしても構わない。この場合には、冷蔵機器本体１０５の庫内に収納された物品の温度に基づいて、より厳密な制御を行うことが出来るようになり、制御精度の向上を図ることができるようになる。
【００８５】
更に、本実施例では冷却装置１１０を店舗に設置されるショーケースとしたが、これに限らず、本発明の冷却装置を冷蔵庫や自動販売機、空気調和機として使用しても構わない。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、コンプレッサの回転数を制御する制御装置と、冷媒回路に含まれる蒸発器により冷却される被冷却空間の冷却状態を検出可能な冷却状態センサとを備え、制御装置は、冷却状態センサにより把握される被冷却空間の温度に基づいて蒸発器における冷媒の目標蒸発温度を設定し、蒸発器における冷媒の蒸発温度が当該目標蒸発温度となるようにコンプレッサの回転数を制御するので、例えば請求項２の如く制御装置は冷却状態センサにより把握される被冷却空間の温度に基づき、当該被冷却空間の温度が高い程高くなる関係で蒸発器における冷媒の目標蒸発温度を設定することにより、高圧側圧力の異常上昇を回避することができるようになる。
【００８７】
これにより、コンプレッサの回転数を最適な回転数とすることができ、冷却装置の信頼性及び性能の向上を図ることができるようになる。
【００８８】
また、請求項３の発明によれば制御装置は、冷却状態センサにより把握される被冷却空間の温度が高い領域においては当該被冷却空間の温度の変化に伴う前記目標蒸発温度の変化が小さく、前記被冷却空間の温度が低い領域においては当該被冷却空間の温度の変化に伴う前記目標蒸発温度の変化が大きくなる関係で前記目標蒸発温度を設定するものとしているので、被冷却空間の温度が高い領域において生じやすい高圧側圧力の異常上昇を効果的に回避しながら、被冷却空間の温度が低い領域における冷却能力の向上を図ることができる。
【００８９】
更に、上記各発明に加えて請求項４及び請求項５の発明の冷却装置によれば、外気温度を検出する外気温度センサを備え、制御装置は外気温度センサが検出する外気温度が高い場合には、目標蒸発温度を高く補正し、冷却状態センサにより把握される被冷却空間の温度が高い領域において外気温度による目標蒸発温度の補正を行うようにしているので、より的確な回転数制御を実現することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却装置の冷媒回路図である。
【図２】本発明の冷却装置におけるコンプレッサの回転数、高圧側圧力、冷蔵機器本体の庫内温度及び冷媒の蒸発温度の推移を表す図である。
【図３】本発明の冷却装置の制御装置によるコンプレッサの回転数制御を示すフローチャートである。
【図４】起動時のコンプレッサの回転数と高圧側圧力の推移を表す図である。
【図５】本発明の冷却装置における外気温度とコンプレッサの最高回転数の関係を示す図である。
【図６】本発明の冷却装置における各外気温度における目標蒸発温度と庫内温度の関係を示す図である。
【図７】本発明の冷却装置における庫内温度の推移を表す図である。
【符号の説明】
１０コンプレッサ
３５中間冷却回路
４０ガスクーラ
５０内部熱交換器
５８キャピラリチューブ
７０吐出温度センサ
７２圧力スイッチ
７４外気温度センサ
７６冷媒温度センサ
７８戻り温度センサ
８０マイクロコンピュータ
９０制御装置
９１庫内温度センサ
９２蒸発器
１００コンデンシングユニット
１０５冷蔵機器本体
１１０冷却装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device including a compressor capable of controlling the number of revolutions and including a refrigerant circuit using a carbon dioxide refrigerant.
[0002]
[Prior art]
A conventional cooling device of this kind, for example, a showcase installed in a store, includes a compressor, a gas cooler (condenser) and a throttle means (capillary tube, etc.) constituting a condensing unit, and an evaporator provided on the showcase body side. The refrigerant circuit is formed by connecting pipes to the vessel sequentially in a ring. The refrigerant gas that has been compressed by the compressor and has become high temperature and high pressure is discharged to a gas cooler. After the refrigerant gas radiates heat in this gas cooler, it is throttled by throttle means and supplied to the evaporator. Then, the refrigerant evaporates, and at that time, absorbs heat from the surroundings to exert a cooling function, thereby cooling the interior of the showcase storage space (cooled space) (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-257830
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, in order to solve the problem of depletion of the ozone layer, it has been proposed to use carbon dioxide as a refrigerant in this kind of cooling device. When carbon dioxide is used as the refrigerant of such a cooling device, the compression ratio becomes extremely high, and a desired cooling capacity is obtained because the temperature of the compressor itself and the temperature of the refrigerant gas discharged into the refrigerant circuit become high. Was difficult.
[0005]
Therefore, increasing the rotation speed of the compressor to increase the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit, or providing an internal heat exchanger and exchanging heat between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant to reduce the high-pressure refrigerant The cooling capacity of the evaporator was improved by supercooling or the like.
[0006]
However, when carbon dioxide is used as the refrigerant, the high pressure side of the refrigerant circuit may be supercritical, so that the pressure on the high pressure side is not determined by the outside air temperature, particularly in a state where the inside of the refrigerant circuit is unstable at startup or the like. The design pressure of the device may be exceeded, and in the worst case, the device may be damaged.
[0007]
The present invention has been made to solve such technical problems, and an object of the present invention is to improve the cooling capacity of an evaporator while avoiding an abnormal increase in the high-pressure side pressure of a cooling device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, the cooling device of the present invention includes a control device that controls the number of revolutions of the compressor, and a cooling state sensor that can detect a cooling state of the space to be cooled by the evaporator included in the refrigerant circuit. Sets the target evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator based on the temperature of the cooled space grasped by the cooling state sensor, and adjusts the rotation speed of the compressor so that the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator becomes the target evaporation temperature. It is characterized by controlling.
[0009]
In the cooling device according to the second aspect of the present invention, in addition to the above aspect, the control device is configured to control the refrigerant in the evaporator based on the temperature of the space to be cooled, which is detected by the cooling state sensor, in such a manner that the higher the temperature of the space to be cooled, the higher the temperature. Is characterized in that a target evaporation temperature is set.
[0010]
In the cooling device according to the third aspect of the present invention, in addition to the second aspect of the present invention, the control device may further include, in a region where the temperature of the space to be cooled, which is detected by the cooling state sensor, is high, the temperature of the space to be cooled is changed. The target evaporation temperature is set such that a change in the target evaporation temperature is small and a change in the target evaporation temperature accompanying a change in the temperature of the space to be cooled is large in a region where the temperature of the space to be cooled is low. And
[0011]
In the cooling device according to the fourth aspect of the invention, in addition to the above inventions, the cooling device further includes an outside air temperature sensor that detects an outside air temperature, and the control device increases the target evaporation temperature when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor is high. It is characterized by correction.
[0012]
In the cooling device according to a fifth aspect of the present invention, in addition to the fourth aspect, the control device corrects the target evaporation temperature based on the outside air temperature in a region where the temperature of the space to be cooled, which is detected by the cooling state sensor, is high. Features.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a cooling device 110 to which the present invention is applied. The cooling device 110 includes a condensing unit 100 and a refrigeration equipment main body 105 serving as a refrigeration equipment main body. The cooling device 110 of the embodiment is, for example, a showcase installed in a store. Therefore, the refrigeration equipment main body 105 is a main body composed of a heat insulating wall of the showcase.
[0014]
The condensing unit 100 is provided with a compressor 10, a gas cooler (condenser) 40, a capillary tube 58 as a depressurizing means, and the like. The capillary tube 58 and the evaporator 92 constitute a predetermined refrigerant circuit.
[0015]
That is, the refrigerant discharge pipe 24 of the compressor 10 is connected to the inlet of the gas cooler 40. Here, the compressor 10 of the embodiment uses carbon dioxide (CO ₂ ) Is used as a refrigerant, and is an internal intermediate pressure type multi-stage (two-stage) compression type rotary compressor. The compressor 10 includes an electric element as a driving element provided in a closed container (not shown) and a first element driven by the electric element. , And a second rotary compression element (second stage).
[0016]
In the drawing, reference numeral 20 denotes a refrigerant introduction pipe for temporarily discharging the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the compressor 10 and discharged into the closed container to the outside, and introducing the refrigerant to the second rotary compression element. One end of the refrigerant introduction pipe 20 communicates with a cylinder of a second rotary compression element (not shown). The other end of the refrigerant introduction pipe 20 communicates with the inside of a closed vessel via an intermediate cooling circuit 35 provided in a gas cooler 40 described later.
[0017]
In the figure, reference numeral 22 denotes a refrigerant introduction pipe for introducing a refrigerant into a cylinder of a first rotary compression element (not shown) of the compressor 10, and one end of the refrigerant introduction pipe 22 is connected to a cylinder of the first rotary compression element (not shown). Communicating. The other end of the refrigerant introduction pipe 22 is connected to one end of a strainer 56. The strainer 56 is for securing and filtering foreign matters such as dust and cutting chips mixed in the refrigerant gas circulating in the refrigerant circuit, and has an opening formed at the other end of the strainer 56 and the opening. And a filter (not shown) having a substantially conical shape tapering toward one end of the strainer 56. The opening of the filter is mounted in close contact with the refrigerant pipe 28 connected to the other end of the strainer 56.
[0018]
The refrigerant discharge pipe 24 is a refrigerant pipe for discharging the refrigerant compressed by the second rotary compression element to the gas cooler 40.
[0019]
The above-mentioned gas cooler 40 is composed of a refrigerant pipe and heat exchange fins provided in the refrigerant pipe in an exchanging manner. The refrigerant pipe 24 is connected to the inlet side of the refrigerant pipe of the gas cooler 40. The gas cooler 40 is provided with an outside air temperature sensor 74 as a temperature sensor for detecting the outside air temperature. The outside air temperature sensor 74 is connected to a microcomputer 80 described later as a control device of the condensing unit 100. Have been.
[0020]
The refrigerant pipe 26 connected to the outlet side of the refrigerant pipe constituting the gas cooler 40 passes through the internal heat exchanger 50. The internal heat exchanger 50 is for exchanging heat between the high-pressure side refrigerant from the second rotary compression element coming out of the gas cooler 40 and the low-pressure side refrigerant coming out of the evaporator 92 provided in the refrigerator main body 105. Things. Then, the refrigerant pipe 26 on the high pressure side that has passed through the internal heat exchanger 50 reaches a capillary tube 58 serving as a throttle means via the same strainer 54 as described above.
[0021]
Further, one end of the refrigerant pipe 94 of the refrigeration equipment main body 105 is detachably connected to the refrigerant pipe 26 of the condensing unit 100 by a sedge lock joint as connection means.
[0022]
On the other hand, the refrigerant pipe 28 connected to the other end of the strainer 56 is connected to the other end of the refrigerant pipe 94 of the refrigeration equipment main body 105 through the internal heat exchanger 50, and is connected to the other end of the refrigerant pipe 94 as the above-described connecting means. It is detachably connected to the refrigerant pipe 94 by a joint.
[0023]
The refrigerant discharge pipe 24 is provided with a discharge temperature sensor 70 for detecting the temperature of the refrigerant gas discharged from the compressor 10 and a high-pressure switch 72 for detecting the pressure of the refrigerant gas. It is connected to the.
[0024]
Further, a refrigerant temperature sensor 76 for detecting the temperature of the refrigerant flowing out of the capillary tube 58 is provided in the refrigerant pipe 26 coming out of the capillary tube 58, and this is also connected to the microcomputer 80. Further, a return temperature sensor 78 for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the evaporator 92 of the refrigeration equipment main body 105 is provided at the inlet side of the internal heat exchanger 50 of the refrigerant pipe 28, and the return temperature sensor 78 is provided. Are also connected to the microcomputer 80.
[0025]
Reference numeral 40F denotes a fan for ventilating the gas cooler 40 for air cooling, and reference numeral 92F denotes a cooler that exchanges heat with the evaporator 92 provided in a duct (not shown) of the refrigeration equipment main body 105. This is a fan for circulating in the refrigerator of the refrigeration equipment main body 105 as a cooled space to be cooled. Reference numeral 65 denotes a current sensor for detecting a current supplied to the electric element of the compressor 10 and controlling the operation. The fan 40F and the current sensor 65 are connected to the microcomputer 80 of the condensing unit 100, and the fan 92F is connected to a control device 90 of the refrigeration equipment main body 105, which will be described later.
[0026]
Here, the microcomputer 80 is a control device that controls the condensing unit 100. The inputs of the microcomputer 80 include the discharge temperature sensor 70, the high pressure switch 72, the outside air temperature sensor 74, the refrigerant temperature sensor 76, the return temperature sensor 78, a current sensor 65, a refrigerator internal temperature sensor 91 provided in a refrigerator of the refrigerator main body 105, and a signal line from a control device 90 as a control means of the refrigerator main body 105 are connected. Based on these inputs, the microcomputer 80 controls the rotation speed of the compressor 10 connected to the output by an inverter board (not shown, but connected to the output of the microcomputer 80), and a fan. Control the operation of 40F.
[0027]
The control device 90 of the refrigeration equipment main body 105 includes a refrigerator temperature sensor 91 for detecting the refrigerator temperature described above, a temperature adjustment dial for adjusting the refrigerator temperature, and other functions for stopping the compressor 10. Is provided. The control device 90 controls the fan 92F based on these outputs and sends an ON / OFF signal to the microcomputer 80 of the condensing unit 100 via the signal line.
[0028]
As the refrigerant of the cooling device 110, the above-described carbon dioxide (CO2) which is friendly to the global environment and is a natural refrigerant in consideration of flammability and toxicity, etc. ₂ ) Is used, and existing oils such as mineral oil (mineral oil), alkylbenzene oil, ether oil, ester oil, and PAG (polyalkylene glycol) are used as the lubricating oil.
[0029]
The refrigeration equipment main body 105 is entirely constituted by a heat insulating wall, and a cold storage space is formed in the heat insulating wall. The duct is configured so as to be separated from the inside of the heat insulating wall, and the evaporator 92 and the fan 92F are disposed in the duct. The evaporator 92 includes the meandering refrigerant pipe 94 and fins (not shown) for heat exchange. Both ends of the refrigerant pipe 94 are detachably connected to the refrigerant pipes 26 and 28 of the condensing unit 100 by a not-shown sedge lock joint as described above.
[0030]
Next, the operation of the cooling device 110 of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 2 is a diagram showing changes in the number of rotations of the compressor 10, the high-pressure side pressure, the temperature in the refrigerator of the refrigeration equipment main body 105, and the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 92, and FIG. It is a flowchart shown.
[0031]
(1) Start of compressor control
When the start switch (not shown) provided on the refrigerator device main body 105 is turned on, or when the power socket of the refrigerator device main body 105 is connected to an outlet, the microcomputer 80 is also powered on (step S1 in FIG. 3), In step S2, initialization is started.
[0032]
With this initial setting, the above-described initialization of the inverter board is performed, and the program is started. When the program is started, the microcomputer 80 reads various functions and constants from the ROM in step S3. Note that, by reading the ROM in step S3, rotation speed information other than the maximum rotation speed of the compressor 10 and parameters necessary for calculation of the maximum rotation speed described later (step S13 in FIG. 3) are also read.
[0033]
When the reading of the ROM in step S3 in FIG. 3 is completed, the microcomputer 80 proceeds to step S4, in which the sensor information such as the discharge temperature sensor 70, the outside air temperature sensor 74, the refrigerant temperature sensor 76, the return temperature sensor 78, and the pressure switch 72 are set. Then, the microcomputer 80 reads the inverter control signal and the like, and then enters the abnormality determination in step S5.
[0034]
In step S5, the microcomputer 80 determines ON / OFF of the pressure switch 72, and temperature and current abnormalities detected by the sensors. Here, when an abnormality is detected in each sensor and the current value, or when the pressure switch 72 is in the OFF state, the microcomputer 80 proceeds to step S6 and turns on a predetermined LED (a lamp for notifying the occurrence of the abnormality). Then, when the compressor 10 is operating, the operation of the compressor 10 is stopped. The pressure switch 72 is a switch that senses an abnormal rise in the high pressure side pressure. When the pressure of the refrigerant passing through the refrigerant discharge pipe 24 becomes, for example, 13.5 MPaG or more, the switch is turned off, and when the pressure drops to 9.5 MPaG, It returns to ON.
[0035]
As described above, when the microcomputer 80 notifies the occurrence of an abnormality in step S6, the microcomputer 80 waits for a predetermined time, returns to step S1, and repeats the above-described operation.
[0036]
On the other hand, if no abnormality is found in the temperature and current value detected by each sensor in step S5 and the pressure switch 72 is in the ON state, the microcomputer 80 proceeds to step S7 to perform the defrosting determination described later. enter. Here, when it is determined that the defrosting of the evaporator 92 is necessary, the microcomputer 80 proceeds to step S8 to stop the operation of the compressor 10, and determines that the defrosting is completed in step S9. The operations of steps S4 to S9 are repeated until the operation is completed.
[0037]
On the other hand, if it is determined in step S7 that the defrosting of the evaporator 92 does not need to be performed, and if it is determined that the defrosting is completed in step S9, the microcomputer 80 proceeds to step S10, and the microcomputer 80 proceeds to step S10. Calculate the rotation speed retention time.
[0038]
(2) Rotation speed retention control for starting the compressor
Here, maintaining the rotation speed of the compressor 10 means that the microcomputer 80 is operated at a rotation speed lower than the minimum rotation speed for a predetermined time during startup. That is, the microcomputer 80 sets the target rotational speed within the range of the maximum rotational speed (MaxHz) calculated in the later-described calculation of the maximum rotational speed in step S13 during normal operation and the minimum rotational speed read in advance in step S3. Is set, and the compressor 10 is operated. However, at the time of startup, the compressor 10 is operated while maintaining the rotation speed lower than the minimum rotation speed for a predetermined time before reaching the minimum rotation speed (the state of (1) in FIG. 2). ).
[0039]
For example, assuming that the minimum rotation speed read by the ROM reading in step S3 of FIG. 3 is 30 Hz, the microcomputer 80 operates at a rotation speed of 90% or less of 30 Hz (25 Hz in this embodiment) for a predetermined time. And the compressor 10 is operated.
[0040]
This state will be described in detail with reference to FIG. When the microcomputer 80 starts the operation of the compressor 10 at the minimum rotation speed of 30 Hz without holding the rotation speed lower than the minimum rotation speed for a predetermined time as in the prior art, as shown by a broken line in FIG. In the worst case, the side pressure may suddenly increase and exceed the design pressure (withstand pressure limit) of equipment, piping, and the like provided in the refrigerant circuit. In addition, when the compressor 10 is operated with the minimum rotation speed set to 30 Hz or less in advance, if the rotation speed is reduced below 30 Hz during operation, there is a problem that noise and vibration generated from the compressor 10 significantly increase. .
[0041]
However, as shown by the solid line in FIG. 4, if the microcomputer 80 operates at a speed lower than the minimum rotation speed (25 Hz) for a predetermined time before the rotation speed of the compressor 10 reaches the predetermined minimum rotation speed at the time of startup by the microcomputer 80, Thus, an abnormal increase in the high-pressure side pressure can be avoided.
[0042]
In addition, since the number of revolutions does not drop to less than 30 Hz during operation, noise and vibration of the compressor 10 can be suppressed.
[0043]
Further, the rotation speed holding time is determined based on the temperature in the refrigerator main body 105, which is the temperature of the space to be cooled by the evaporator 92 in step S10. That is, in this embodiment, when the internal temperature detected by the internal temperature sensor 91 as the cooling state sensor is equal to or lower than + 20 ° C., the microcomputer 80 holds the rotation speed of the compressor 10 at 25 Hz for, for example, 30 seconds. Then, the rotation speed is increased to the minimum rotation speed (30 Hz) (state (2) in FIG. 3). That is, when the internal temperature of the refrigerator main body 105 is + 20 ° C. or lower, the temperature in the evaporator 92 is low and a large amount of refrigerant is present. Since the abnormal rise can be avoided, the holding time can be shortened. Thus, since it is possible to shift to the normal rotation speed control based on the maximum rotation speed and the minimum rotation speed in a short time, the inside of the refrigerator main body 105 can be cooled early.
[0044]
Therefore, it is possible to avoid an abnormal increase in the high-pressure side pressure while minimizing a decrease in the cooling capacity of the refrigerator main body 105.
[0045]
On the other hand, when the internal temperature detected by the internal temperature sensor 91 is higher than + 20 ° C., the microcomputer 80 operates while maintaining the rotation speed of the compressor 10 at 25 Hz for 10 minutes. Raise to a number. When the temperature inside the refrigerator main body 105 is higher than + 20 ° C., the high-pressure side pressure tends to increase in an unstable state in the refrigerant cycle. That is, when the holding time is 30 seconds as described above, the rotation speed holding time is too short, and the abnormal increase in the high-pressure side pressure cannot be avoided. Therefore, by increasing the holding time to 10 minutes, an abnormal rise on the high-pressure side can be reliably avoided, and a stable operating condition can be secured.
[0046]
As described above, the microcomputer 80 operates after holding the compressor for a predetermined time at 25 Hz before reaching the minimum rotation speed after starting the compressor, and appropriately changing the holding time according to the temperature inside the refrigerator main body 105. An abnormal increase in the high-pressure side pressure can be effectively eliminated, and the reliability and performance of the cooling device 110 can be improved.
[0047]
After calculating the rotation speed holding time of the compressor 10 based on the inside temperature as described above in step S10 of FIG. 3, the microcomputer 80 starts the compressor 10 in step S11. Then, the operating time up to the present time is compared with the holding time calculated in step S10. If the operating time from the start of the compressor 10 is shorter than the holding time calculated in step S10, the process proceeds to step S12. move on. Here, the microcomputer 80 sets the above-mentioned starting frequency of 25 Hz to the target rotation speed of the compressor 10, and proceeds to step S20. Then, in step S20, the compressor 10 is operated at a rotation speed of 25 Hz by the inverter board as described later.
[0048]
That is, when the electric element of the compressor 10 is started at the rotation speed, the refrigerant is sucked into the first rotary compression element of the compressor 10, compressed, and then discharged into the closed container. Then, the refrigerant gas discharged into the closed container enters the refrigerant introduction pipe 20, exits the compressor 10, and flows into the intermediate cooling circuit 35. While the intermediate cooling circuit 35 passes through the gas cooler 40, heat is radiated by air cooling.
[0049]
Thereby, the refrigerant sucked into the second rotary compression element can be cooled, so that a temperature rise in the closed container can be suppressed, and the compression efficiency in the second rotary compression element can be improved. Further, the temperature rise of the refrigerant compressed and discharged by the second rotary compression element can be suppressed.
[0050]
Then, the cooled intermediate-pressure refrigerant gas is sucked into the second rotary compression element of the compressor 10, compressed in the second stage, becomes high-pressure and high-temperature refrigerant gas, and is discharged from the refrigerant discharge pipe 24 to the outside. . At this time, the refrigerant has been compressed to an appropriate supercritical pressure. The refrigerant gas discharged from the refrigerant discharge pipe 24 flows into the gas cooler 40, radiates heat there by an air cooling method, and then passes through the internal heat exchanger 50. The refrigerant then loses its heat to the low-pressure side refrigerant and is further cooled.
[0051]
Due to the presence of the internal heat exchanger 50, the refrigerant that exits the gas cooler 40 and passes through the internal heat exchanger 50 is deprived of heat by the low-pressure side refrigerant, and accordingly, the degree of supercooling of the refrigerant increases. . Therefore, the cooling capacity of the evaporator 92 is improved.
[0052]
The refrigerant gas on the high pressure side cooled by the internal heat exchanger 50 passes through the strainer 54 and reaches the capillary tube 58. The pressure of the refrigerant is reduced in the capillary tube 58, and then flows into the evaporator 92 from the refrigerant pipe 94 of the refrigeration equipment main body 105 through a not-shown sedge lock joint. Then, the refrigerant evaporates and absorbs heat from the surrounding air to exert a cooling function to cool the inside of the refrigerator main body 105.
[0053]
Thereafter, the refrigerant flows out of the evaporator 92, enters the refrigerant pipe 26 of the condensing unit 100 from the refrigerant pipe 94 via a not-shown sedge lock joint, and reaches the internal heat exchanger 50. Therefore, heat is removed from the high-pressure side refrigerant, and the refrigerant is heated. Here, the refrigerant evaporates to a low temperature in the evaporator 92, and the refrigerant that has exited the evaporator 92 is not completely in a gaseous state but in a liquid state. The refrigerant is heated by exchanging heat with the refrigerant. At this point, the degree of superheating of the refrigerant is ensured, and the refrigerant is completely gasified.
[0054]
This makes it possible to reliably gasify the refrigerant that has flowed out of the evaporator 92. Therefore, without providing an accumulator or the like on the low-pressure side, it is possible to reliably prevent a liquid bag in which the liquid refrigerant is sucked into the compressor 10, The disadvantage that the compressor 10 is damaged by the liquid compression can be avoided. Therefore, the reliability of the cooling device 110 can be improved.
[0055]
In addition, the cycle in which the refrigerant heated by the internal heat exchanger 50 is drawn into the first rotary compression element of the compressor 10 from the refrigerant introduction pipe 22 via the strainer 56 is repeated.
[0056]
(3) Control of changing the maximum number of revolutions of the compressor according to the outside air temperature
When the time has elapsed from the start and the operation time up to the present time reaches the holding time calculated in step S10 in FIG. 3 in step S11, the microcomputer 80 sets the rotation speed of the compressor 10 to the minimum rotation speed (30 Hz). (State (2) in FIG. 3). Then, the microcomputer 80 proceeds from step S10 to step S13, and calculates the maximum rotation speed (MaxHz). This maximum rotation speed is calculated based on the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 74.
[0057]
That is, the microcomputer 80 reduces the maximum rotation speed of the compressor 10 when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 74 is high, and increases the maximum rotation speed of the compressor when the outside air temperature is low. As shown in FIG. 5, the maximum number of revolutions is calculated within a range between a preset upper limit (45 Hz in the embodiment) and a lower limit (30 Hz in the embodiment). As shown in FIG. 5, the maximum rotation speed decreases linearly with an increase in the outside air temperature, and increases linearly with a decrease in the outside air temperature.
[0058]
When the outside air temperature is high, the temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit becomes high and an abnormal increase in the high pressure side pressure is likely to occur. Can be avoided. On the other hand, when the outside air temperature is low, the temperature of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit is also low, and the high-pressure side pressure is unlikely to abnormally increase. Therefore, it is possible to set the maximum rotation speed high.
[0059]
Therefore, since the target rotation speed described below is a rotation speed equal to or lower than the maximum rotation speed, the abnormal rotation of the high pressure side pressure is effectively prevented by setting the maximum rotation speed to a value at which the abnormally high pressure side pressure does not easily increase. Can be avoided.
[0060]
(4) Target evaporation temperature control in the evaporator
When the maximum number of revolutions is determined in step S13 in FIG. 3 as described above, the microcomputer 80 then proceeds to step S14 to start calculating the target evaporation temperature Teva. The microcomputer 80 presets a target evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 92 based on the internal temperature of the refrigeration equipment main body 105 detected by the internal temperature sensor 91, and determines the evaporation temperature of the refrigerant flowing into the evaporator 92. The above-described target rotation speed is set within the range of the maximum rotation speed and the minimum rotation speed of the compressor 10 so as to reach the target evaporation temperature, and the compressor 10 is operated.
[0061]
Then, the microcomputer 80 sets the target evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 92 based on the internal temperature detected by the internal temperature sensor 91 in such a manner that the higher the internal temperature, the higher the internal temperature. The calculation of the target evaporation temperature Teva in this case is performed in step S15.
[0062]
That is, the smaller value of Tya and Tyc calculated by the two equations of Tya = Tx × 0.35-8.5 and Tyc = Tx × 0.2−6 + z is set as the target evaporation temperature Teva. I do. In the above equation, Tx is the inside temperature detected by the inside temperature sensor 91 (one of the indices indicating the cooling state of the inside of the cold room, which is a cooled space), and z is detected by the outside air temperature sensor 74. It is a value obtained by subtracting 32 (deg) from the outside air temperature Tr (z = Tr (outside air temperature) −32).
[0063]
FIG. 6 shows transition of the target evaporation temperature Teva when the outside air temperature Tr detected by the outside air temperature sensor 74 is + 32 ° C., + 35 ° C., and + 41 ° C. in this case. As shown in FIG. 6, the target evaporation temperature Teva set by the above equation is such that in a region where the inside temperature Tx is high, the change in the target evaporation temperature Teva due to the change in the inside temperature is small, and the inside temperature Tx It can be seen that in the region where the temperature is low, the change in the target evaporation temperature Teva accompanying the change in the internal temperature Tx becomes large.
[0064]
That is, when the outside air temperature Tr detected by the outside air temperature sensor 74 is high, the microcomputer 80 corrects the target evaporation temperature Teva to be high, and in a region where the temperature of the cooled space grasped by the inside temperature sensor 91 is high. Indicates that the target evaporation temperature Teva is corrected by the outside air temperature Tr. Here, a description will be given of the target evaporation temperature Teva when the outside air temperature Tr is + 32 ° C. When the inside temperature is + 7 ° C. or higher, the target evaporation temperature Teva decreases relatively slowly as the inside temperature decreases. It can be seen that when the internal temperature falls below + 7 ° C., the target evaporation temperature Teva sharply decreases with a decrease in the internal temperature. That is, since the refrigerant flowing in the refrigerant circuit is in an unstable state when the internal temperature is high, an abnormal increase in the high-pressure side pressure can be avoided by setting the target evaporation temperature Teva relatively high. Become like
[0065]
In addition, in the state where the temperature in the refrigerator is low, the state of the refrigerant flowing in the refrigerant circuit becomes stable. Therefore, by setting the target evaporation temperature Teva relatively low, the interior of the refrigerator of the refrigeration equipment main body 105 is cooled early. Will be able to do things. Thereby, the temperature in the refrigerator main body 105 can be quickly cooled by restarting after defrosting or the like, and the temperature of the product stored in the refrigerator can be maintained at an appropriate value.
[0066]
When the target evaporation temperature Teva is calculated by the above equation, the microcomputer 80 proceeds to step S14, compares the current evaporation temperature with the target evaporation temperature Teva, and determines that the current evaporation temperature is lower than the target evaporation temperature Teva. In this case, the rotation speed of the compressor 10 is reduced in step S16, and if the current evaporation temperature is higher than the target evaporation temperature Teva, the rotation speed of the compressor 10 is increased in step S17. Next, in step S18, the microcomputer 80 determines the range between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed determined in step S13 and the rotation speed increased or decreased in step S16 or step S17.
[0067]
Here, if the rotation speed increased or decreased in step S16 or step S17 is within the range between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed, the rotation speed is set as the target rotation speed, and as described above in step S20. The compressor 10 is operated at the target rotation speed by the inverter board.
[0068]
On the other hand, if the rotational speed increased or decreased in step S16 or step S17 is out of the range between the maximum rotational speed and the minimum rotational speed, the microcomputer 80 proceeds to step S19, and in step S16 or step S17. Based on the increased / decreased rotation speed, the rotation speed is adjusted to be the optimum rotation speed within the range between the maximum rotation speed and the minimum rotation speed, and the adjusted rotation speed is set as the target rotation speed. The electric element is operated at the target rotation speed. Thereafter, the process returns to step S4 to repeat the subsequent steps.
[0069]
When the start switch (not shown) provided in the refrigerator main body 105 is turned off or the power socket of the refrigerator main body 105 is disconnected from the outlet, the power supply to the microcomputer 80 is stopped (step S21 in FIG. 3). ), And terminate the program (step S22).
[0070]
(5) Defrost control of evaporator
On the other hand, when the inside of the refrigerator main body 105 is sufficiently cooled and the temperature inside the refrigerator falls to the set lower limit temperature (+ 3 ° C.), the control device 90 of the refrigerator main body 105 sends the OFF signal of the compressor 10 to the microcomputer 80. Is sent. When the microcomputer 80 receives the OFF signal, the microcomputer 80 determines that defrosting has started in the defrosting determination in step S7 in FIG. 3, proceeds to step S8, stops the operation of the compressor 10, and defrosts (OFF) the evaporator 92. Cycle defrost).
[0071]
After the compressor 10 is stopped, when the temperature inside the refrigerator device main body 105 reaches the set upper limit temperature (+ 7 ° C.), the control device 90 of the refrigerator device main body 105 sends an ON signal of the compressor 10 to the microcomputer 80. I do. When receiving the ON signal, the microcomputer 80 determines in step S9 that defrosting has been completed, and proceeds to step S10 and thereafter to restart the operation of the compressor 10 as described above.
[0072]
(6) Forcible stop of compressor
Here, when the compressor 10 has been continuously operated for a predetermined time, the microcomputer 80 determines that defrosting has started in the defrosting determination in step S7 in FIG. 3, and proceeds to step S8 to forcibly stop the operation of the compressor 10. Then, the defrosting of the evaporator 92 is started. Further, the continuous operation time of the compressor 10 for stopping the compressor 10 is changed based on the internal temperature of the refrigeration equipment main body 105 which is grasped by the internal temperature sensor 91. In this case, the microcomputer 80 sets the internal temperature to The continuous operation time of the compressor 10 in which the compressor 10 is stopped is set to be shorter as the compressor 10 is lower.
[0073]
That is, if the temperature inside the refrigerator 105 is as low as + 10 ° C. or lower, for example, a product stored in the refrigerator 105 may freeze in a short time. For this reason, in the present embodiment, for example, when the internal temperature is + 10 ° C. or less and the operation is continuously performed for 30 minutes, the operation of the compressor 10 is forcibly stopped to freeze the products stored in the internal storage. Inconvenience can be avoided.
[0074]
When the temperature inside the refrigerator main body 105 reaches the set upper limit temperature (+ 7 ° C.), the control device 90 of the refrigerator main body 105 sends an ON signal of the compressor 10 to the microcomputer 80. The microcomputer 80 resumes the operation of the compressor 10 as described above (Step S9 in FIG. 3).
[0075]
On the other hand, when the internal temperature is operated at a temperature higher than + 10 ° C. for a predetermined time, for example, the microcomputer 80 stops the operation of the compressor 10. This is because, when the compressor 10 is operated continuously for a long time, frost is formed on the evaporator 92, and the refrigerant passing through the evaporator 92 becomes difficult to exchange heat with the surrounding air. This is because there is a possibility that the cooling is not sufficient. For this reason, for example, when the microcomputer 80 is operated continuously for 10 hours or more within a temperature range of higher than + 10 ° C. and equal to or less than + 20 ° C. or continuously operated for 20 hours or more at a temperature higher than + 20 ° C. Determines the start of defrosting in the defrosting determination in step S7, forcibly stops the operation of the compressor 10 in step S8, and executes defrosting of the evaporator 92.
[0076]
This state will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the broken line indicates that the operation of the compressor 10 is stopped and the defrosting is performed when the inside temperature of the compressor 10 detected by the inside temperature sensor 91 is higher than + 10 ° C. and not more than + 20 ° C. and the compressor 10 is continuously operated for 10 hours or more. The temperature change in the refrigerator when not performed, and the solid line indicates the refrigerator when the operation of the compressor 10 is stopped and the defrosting is performed when the internal temperature is higher than + 10 ° C. and is continuously operated at + 20 ° C. or less for 10 hours or more. The transition of the internal temperature is shown.
[0077]
As shown in FIG. 7, when the compressor 10 is forcibly stopped in the case where the compressor 10 is continuously operated at a temperature higher than + 10 ° C. and not higher than + 20 ° C. for 10 hours or more, it is possible to defrost the evaporator 92. As a result, the heat exchange capacity of the refrigerant in the evaporator 92 after defrosting is improved as compared with the case where the compressor 10 is stopped and defrosting is not performed, and the target internal temperature can be set earlier. Thereby, the cooling capacity can be improved.
[0078]
Further, since the continuous operation time of the compressor 10 for stopping the compressor 10 is set shorter as the temperature in the refrigerator main body 105 is lower, the heat exchange of the refrigerant in the evaporator 92 after defrosting as described above. It is possible to prevent freezing of the goods stored in the refrigerator when the temperature in the refrigerator is low while improving the performance.
[0079]
(7) Maximum rotation speed control of compressor
Next, when the internal temperature of the refrigerator device main body 105 detected by the internal temperature sensor 91 is low, the microcomputer 80 increases the maximum rotation speed (MaxHz) of the compressor 10. For example, when the internal temperature of the refrigeration equipment body 105 drops to + 20 ° C., the microcomputer 80 operates by slightly increasing the maximum number of revolutions of the compressor 10 (for example, 4 Hz) (state (3) in FIG. 2). That is, in addition to the above-described control of the maximum rotation speed based on the outside air temperature, when the internal temperature of the refrigerator main body 105 decreases to + 20 ° C., the microcomputer 80 performs the operation based on the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 74. The compressor 10 is operated by increasing the maximum rotation speed determined as described above by 4 Hz.
[0080]
When the internal temperature of the refrigeration equipment body 105 drops to + 20 ° C. or lower, the pressure on the low pressure side decreases, so the pressure on the high pressure side also decreases, and the state of the refrigerant in the refrigerant circuit also stabilizes. If the rotation speed is increased in this state, even if the pressure on the high pressure side slightly increases as indicated by (4) in FIG. Can be avoided.
[0081]
Also, by increasing the maximum number of revolutions, the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit increases, so that the amount of refrigerant that can exchange heat with circulating air in the evaporator 92 increases, and the cooling capacity of the evaporator 92 improves. Can be achieved. Thereby, as shown by (5) in FIG. 2, the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator 92 also becomes low, and the inside of the refrigerator main body 105 can be cooled early.
[0082]
In the present embodiment, the microcomputer 80 controls the temperature of the refrigerator unit 105 to be 30 minutes or more at + 10 ° C. or lower, or 10 hours or more within the temperature range of + 10 ° C. or higher and + 20 ° C. or lower. If the compressor 10 is continuously operated at a temperature higher than 20 ° C. for 20 hours or more, the operation of the compressor 10 is forcibly stopped. However, the continuous operation time and the temperature are not limited to these, and can be appropriately changed depending on the intended use. is there.
[0083]
Further, in the present embodiment, the continuous operation time is changed based on the detection of the internal temperature sensor 91 for directly detecting the internal temperature of the internal refrigerator of the refrigeration equipment main body 105. However, the present invention is not limited to this. The computer 80 may change the continuous operation time based on, for example, the output of a temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant at the outlet side of the evaporator 92. In this case, by using the temperature sensor used for controlling the degree of superheat at the outlet of the evaporator, the temperature sensor in the refrigerator can be eliminated, and the production cost can be reduced.
[0084]
On the other hand, the continuous operation time may be changed based on the output of the temperature sensor that detects the temperature of the article stored in the refrigerator main body 105. In this case, more strict control can be performed based on the temperature of the articles stored in the refrigerator of the refrigerator device main body 105, and control accuracy can be improved.
[0085]
Furthermore, in the present embodiment, the cooling device 110 is a showcase installed in a store, but the present invention is not limited to this, and the cooling device of the present invention may be used as a refrigerator, a vending machine, or an air conditioner.
[0086]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, a control device that controls the number of revolutions of a compressor, and a cooling state sensor that can detect a cooling state of a space to be cooled by an evaporator included in a refrigerant circuit, The control device sets a target evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator based on the temperature of the cooled space grasped by the cooling state sensor, and rotates the compressor so that the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator becomes the target evaporation temperature. For example, the controller controls the target evaporation of the refrigerant in the evaporator in such a manner that the higher the temperature of the space to be cooled, the higher the temperature of the space to be cooled. By setting the temperature, an abnormal increase in the high-pressure side pressure can be avoided.
[0087]
Thereby, the rotation speed of the compressor can be set to the optimum rotation speed, and the reliability and performance of the cooling device can be improved.
[0088]
According to the third aspect of the present invention, the control device is configured such that, in a region where the temperature of the space to be cooled, which is grasped by the cooling state sensor, is high, the change in the target evaporation temperature due to the change in the temperature of the space to be cooled is small, In the region where the temperature of the space to be cooled is low, the target evaporation temperature is set such that the change in the target evaporation temperature accompanying the change in the temperature of the space to be cooled becomes large. It is possible to improve the cooling capacity in a region where the temperature of the space to be cooled is low, while effectively avoiding an abnormal increase in the high-pressure side pressure that tends to occur in a high region.
[0089]
Furthermore, according to the cooling device of the invention of claims 4 and 5, in addition to the above inventions, the cooling device of the invention is provided with an outside air temperature sensor for detecting the outside air temperature, and the control device is provided when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor is high. Achieves more accurate rotation speed control by correcting the target evaporation temperature higher and correcting the target evaporation temperature based on the outside air temperature in the region where the temperature of the cooled space detected by the cooling state sensor is high. Will be able to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a cooling device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing changes in the number of rotations of a compressor, a high-pressure side pressure, a temperature in a refrigerator of a refrigerator device main body, and an evaporation temperature of a refrigerant in the cooling device of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the control of the number of revolutions of the compressor by the control device of the cooling device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing changes in the number of revolutions of the compressor and the high-pressure side pressure at the time of startup.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between the outside air temperature and the maximum rotation speed of the compressor in the cooling device of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a target evaporation temperature and an internal temperature at each outside air temperature in the cooling device of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a transition of a temperature in a refrigerator in the cooling device of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Compressor
35 Intermediate cooling circuit
40 gas cooler
50 internal heat exchanger
58 Capillary tube
70 Discharge temperature sensor
72 Pressure switch
74 Outside air temperature sensor
76 Refrigerant temperature sensor
78 Return temperature sensor
80 Microcomputer
90 Control device
91 Internal temperature sensor
92 Evaporator
100 condensing unit
105 Refrigeration equipment body
110 Cooling device

Claims

In a cooling device including a compressor capable of controlling the rotation speed and including a refrigerant circuit using a carbon dioxide refrigerant,
A control device for controlling the rotation speed of the compressor,
A cooling state sensor capable of detecting a cooling state of a cooled space cooled by an evaporator included in the refrigerant circuit,
The control device sets a target evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator based on the temperature of the space to be cooled which is grasped by the cooling state sensor, and the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator becomes the target evaporation temperature. A cooling device for controlling the rotation speed of the compressor as described above.

The control device sets a target evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator based on the temperature of the space to be cooled, which is grasped by the cooling state sensor, such that the higher the temperature of the space to be cooled, the higher the temperature. The cooling device according to claim 1, wherein

In the control device, in a region where the temperature of the cooled space grasped by the cooling state sensor is high, a change in the target evaporation temperature due to a change in the temperature of the cooled space is small, and the temperature of the cooled space is low. 3. The cooling device according to claim 2, wherein the target evaporation temperature is set such that a change in the target evaporation temperature accompanying a change in the temperature of the space to be cooled increases in a low region.

Equipped with an outside air temperature sensor that detects the outside air temperature,
4. The cooling device according to claim 1, wherein the control device corrects the target evaporation temperature to be high when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor is high. 5.

5. The cooling device according to claim 4, wherein the control device corrects the target evaporation temperature based on the outside air temperature in a region where the temperature of the space to be cooled, which is grasped by the cooling state sensor, is high.