JP2005049063A - Refrigeration system and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、室内空調と被冷却設備の冷却とを行う冷凍システム及び冷凍システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a refrigeration system that performs indoor air conditioning and cooling of a facility to be cooled, and a control method for the refrigeration system.
近年、コンビニエンスストア等の店舗の室内空調を行う空調系統部と、店舗内に設けられた被冷却設備(冷蔵ケース等)の冷却を行う冷却系統部とを具備する冷凍システムが提案されている(例えば、特許文献1)。
ところで、この種の冷凍システムは、システム全体のエネルギー消費効率(COPなど)の向上が要望されている。 By the way, this type of refrigeration system is required to improve the energy consumption efficiency (COP and the like) of the entire system.
しかし、この冷凍システムは、空調系統部の運転と、冷却系統部の運転とをそれぞれ空調負荷、冷却設備の負荷に応じて独立して行うだけであり、空調系統部と冷却設備とをそれぞれ別々の装置とした場合と比較して、エネルギー消費効率はほとんど変わらなかった。 However, this refrigeration system only operates the air conditioning system unit and the cooling system unit independently according to the air conditioning load and the cooling equipment load, respectively. Compared with the case of the device, the energy consumption efficiency was hardly changed.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、エネルギー消費効率を上げることができる冷凍システム及び冷凍システムの制御方法を提供することを目的としている。 This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the control method of the refrigerating system which can raise energy consumption efficiency, and a refrigerating system.
上述課題を解決するため、本発明は、冷凍システムにおいて、空調用圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を含む空調用冷媒回路を有し、空調用圧縮機を運転して利用側熱交換器により室内空調を行う空調系統部と、冷却用圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む冷却用冷媒回路を有し、冷却用圧縮機を運転して蒸発器により被冷却設備の冷却を行う冷却系統部と、前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒と、前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒との間で熱交換を行うためのカスケード熱交換器とを備え、前記空調用圧縮機の停止時に前記冷却用圧縮機が運転中の場合、前記空調用圧縮機を運転してこの空調用圧縮機の低圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に供給することを特徴とする。この構成によれば、空調用圧縮機の停止時に冷却用圧縮機が運転中の場合、空調用圧縮機を運転してこの空調用圧縮機の低圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に供給するので、冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒を過冷却することができ、冷却系統部の冷却能力及び運転効率を向上することができる。 In order to solve the above problems, the present invention has an air conditioning refrigerant circuit including an air conditioning compressor, a heat source side heat exchanger, and a usage side heat exchanger in a refrigeration system, and operates and uses the air conditioning compressor. Air-conditioning system that performs indoor air-conditioning with a side heat exchanger and a cooling refrigerant circuit that includes a cooling compressor, a condenser, and an evaporator. The cooling compressor is operated and the equipment to be cooled is cooled by the evaporator. A cooling system section for performing air conditioning, a low-pressure side refrigerant of the air-conditioning refrigerant circuit, and a cascade heat exchanger for exchanging heat between the high-pressure side refrigerant of the cooling refrigerant circuit, When the cooling compressor is operating when the compressor is stopped, the air conditioning compressor is operated to supply the refrigerant on the low pressure side of the air conditioning compressor to the cascade heat exchanger. According to this configuration, when the cooling compressor is in operation when the air conditioning compressor is stopped, the air conditioning compressor is operated to supply the refrigerant on the low pressure side of the air conditioning compressor to the cascade heat exchanger. Therefore, the refrigerant on the high pressure side of the cooling refrigerant circuit can be supercooled, and the cooling capacity and operation efficiency of the cooling system can be improved.
上記冷凍システムにおいて、前記空調系統部は、室内温度が予め設定された設定温度と略同一温度若しくは設定温度以下の状態である冷房サーモオフ中で前記空調用圧縮機が停止している時に前記冷却用圧縮機が運転中の場合、前記空調用圧縮機を運転して前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に供給することが好ましい。また、冷房サーモオフ中に前記空調用圧縮機を運転する場合、前記空調用圧縮機の回転周波数は、予め定めた周波数範囲内に制御することが好ましい。 In the refrigeration system, the air conditioning system unit is configured to perform the cooling when the air conditioning compressor is stopped in a cooling thermo-off in which the room temperature is substantially the same as or lower than the preset temperature. When the compressor is in operation, it is preferable that the air conditioning compressor is operated to supply the refrigerant on the low pressure side of the air conditioning refrigerant circuit to the cascade heat exchanger. Further, when the air conditioning compressor is operated during the cooling thermo-off, it is preferable that the rotation frequency of the air conditioning compressor is controlled within a predetermined frequency range.
また、上記冷凍システムにおいて、前記空調系統部は、前記カスケード熱交換器に流される前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒の入口温度と出口温度との温度差を予め設定した設定温度差とするための前記空調用圧縮機の目標回転周波数を求め、この目標回転周波数が前記予め定めた周波数範囲内の場合は、前記空調用圧縮機の回転周波数をその目標回転周波数に制御する一方、回転周波数が前記予め定めた周波数の下限周波数と略一致すると共に、前記温度差が前記設定温度差より所定温度以上の場合、及び、回転周波数が前記予め定めた周波数の上限周波数と略一致すると共に、前記温度差が前記設定温度差より所定温度以下の場合は、前記空調用圧縮機の運転を中止することが好ましい。 Moreover, in the refrigeration system, the air conditioning system section sets a temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the refrigerant on the high-pressure side of the cooling refrigerant circuit that flows to the cascade heat exchanger as a preset temperature difference. A target rotational frequency of the air-conditioning compressor is determined, and when the target rotational frequency is within the predetermined frequency range, the rotational frequency of the air-conditioning compressor is controlled to the target rotational frequency, while the rotational frequency Is substantially coincident with the lower limit frequency of the predetermined frequency, and when the temperature difference is equal to or higher than a predetermined temperature than the set temperature difference, and the rotation frequency substantially coincides with the upper limit frequency of the predetermined frequency, and When the temperature difference is not more than a predetermined temperature from the set temperature difference, it is preferable to stop the operation of the air conditioning compressor.
また、上記冷凍システムにおいて、前記空調系統部は、前記カスケード熱交換器に流される前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒の出口温度が外気温度以上となるように、前記目標回転周波数を調整することが好ましい。この構成においては、前記設定温度差を外気温度に応じて変更することが好ましい。 Further, in the refrigeration system, the air conditioning system unit adjusts the target rotation frequency so that the outlet temperature of the refrigerant on the high-pressure side of the cooling refrigerant circuit flowing through the cascade heat exchanger is equal to or higher than the outside air temperature. It is preferable. In this configuration, the set temperature difference is preferably changed according to the outside air temperature.
また、上記冷凍システムにおいて、前記空調用冷媒回路は、前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間に第1の膨張弁が設けられると共に、前記熱源側熱交換器と前記第1の膨張弁との間の冷媒管が分岐され、この分岐管が第2の膨張弁を介して前記カスケード熱交換器に接続される構成を有し、前記第2の膨張弁は、前記カスケード熱交換器に流される前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒の入口温度と出口温度との温度差が前記設定温度差となるように弁開度が制御されることが好ましい。 In the refrigeration system, the air conditioning refrigerant circuit includes a first expansion valve provided between the heat source side heat exchanger and the use side heat exchanger, and the heat source side heat exchanger and the first heat exchanger. A refrigerant pipe between the first expansion valve and the second expansion valve is connected to the cascade heat exchanger via a second expansion valve, and the second expansion valve is connected to the cascade heat exchanger. It is preferable that the valve opening degree is controlled so that the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the refrigerant on the high pressure side of the cooling refrigerant circuit that flows to the heat exchanger becomes the set temperature difference.
また、本発明は、室内空調と被冷却設備の冷却とを行う冷凍システムの制御方法において、前記冷凍システムは、空調用圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を含む空調用冷媒回路を有し、空調用圧縮機を運転して利用側熱交換器により室内空調を行う空調系統部と、冷却用圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む冷却用冷媒回路を有し、冷却用圧縮機を運転して蒸発器により被冷却設備の冷却を行う冷却系統部と、前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒と、前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒との間で熱交換を行うためのカスケード熱交換器とを備える構成を有し、前記空調用圧縮機の停止時に前記冷却用圧縮機が運転中の場合、前記空調用圧縮機を運転してこの空調用圧縮機の低圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に供給することを特徴とする。この方法によれば、空調用圧縮機の停止時に冷却用圧縮機が運転中の場合、空調用圧縮機を運転してこの空調用圧縮機の低圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に供給するので、冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒を過冷却することができ、冷却系統部の冷却能力及び運転効率を向上することができる。 The present invention also relates to a control method for a refrigeration system that performs indoor air conditioning and cooling of a facility to be cooled, wherein the refrigeration system includes an air conditioning compressor, a heat source side heat exchanger, and a use side heat exchanger. An air conditioning system unit that operates a compressor for air conditioning and performs indoor air conditioning by a use-side heat exchanger, and a cooling refrigerant circuit that includes a cooling compressor, a condenser, and an evaporator. Heat exchange is performed between a cooling system unit that operates a compressor and cools a facility to be cooled by an evaporator, a low-pressure side refrigerant of the air-conditioning refrigerant circuit, and a high-pressure side refrigerant of the cooling refrigerant circuit. And a cascade heat exchanger for performing the operation, and when the cooling compressor is in operation when the air conditioning compressor is stopped, the air conditioning compressor is operated to operate the low pressure of the air conditioning compressor. Side refrigerant is supplied to the cascade heat exchanger To. According to this method, when the cooling compressor is operating when the air conditioning compressor is stopped, the air conditioning compressor is operated to supply the refrigerant on the low pressure side of the air conditioning compressor to the cascade heat exchanger. Therefore, the refrigerant on the high pressure side of the cooling refrigerant circuit can be supercooled, and the cooling capacity and operation efficiency of the cooling system can be improved.
また、上記制御方法においては、室内温度が予め設定された設定温度と略同一温度若しくは設定温度以下の状態である冷房サーモオフ中で前記空調用圧縮機が停止している時に前記冷却用圧縮機が運転中の場合、前記空調用圧縮機を運転して前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に供給することが好ましい。また、冷房サーモオフ中に前記空調用圧縮機を運転する場合、前記空調用圧縮機の回転周波数を、予め定めた周波数範囲内に制御することが好ましい。 In the above control method, the cooling compressor is operated when the air conditioning compressor is stopped in a cooling thermo-off state in which the room temperature is substantially the same as or lower than the preset temperature. In operation, it is preferable that the air conditioning compressor is operated to supply the refrigerant on the low pressure side of the air conditioning refrigerant circuit to the cascade heat exchanger. Further, when the air conditioning compressor is operated during cooling thermo-off, it is preferable to control the rotation frequency of the air conditioning compressor within a predetermined frequency range.
また、上記制御方法においては、前記カスケード熱交換器に流される前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒の入口温度と出口温度との温度差を予め設定した設定温度差とするための前記空調用圧縮機の目標回転周波数を求め、この目標回転周波数が前記予め定めた周波数範囲内の場合は、前記空調用圧縮機の回転周波数をその目標回転周波数に制御する一方、回転周波数が前記予め定めた周波数の下限周波数と略一致すると共に、前記温度差が前記設定温度差より所定温度以上の場合、及び、回転周波数が前記予め定めた周波数の上限周波数と略一致すると共に、前記温度差が前記設定温度差より所定温度以下の場合は、前記空調用圧縮機の運転を中止することが好ましい。この場合において、前記カスケード熱交換器に流される前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒の出口温度が外気温度以上となるように、前記目標回転周波数を調整することが好ましく、また、前記設定温度差を外気温度に応じて変更することが好ましい。 Further, in the above control method, the air-conditioning for setting the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the refrigerant on the high-pressure side of the cooling refrigerant circuit flowing to the cascade heat exchanger to be a preset set temperature difference. A target rotational frequency of the compressor is obtained, and when the target rotational frequency is within the predetermined frequency range, the rotational frequency of the air conditioning compressor is controlled to the target rotational frequency, while the rotational frequency is the predetermined rotational frequency. When the temperature difference is substantially equal to the lower limit frequency of the frequency, the temperature difference is greater than or equal to a predetermined temperature than the set temperature difference, and the rotation frequency substantially matches the upper limit frequency of the predetermined frequency, and the temperature difference is the setting When the temperature difference is equal to or lower than the predetermined temperature, it is preferable to stop the operation of the air conditioning compressor. In this case, it is preferable to adjust the target rotation frequency so that the outlet temperature of the refrigerant on the high-pressure side of the cooling refrigerant circuit that flows to the cascade heat exchanger is equal to or higher than the outside air temperature, and the set temperature It is preferable to change the difference according to the outside air temperature.
本発明の冷凍システムは、エネルギー消費効率を上げることができる。 The refrigeration system of the present invention can increase energy consumption efficiency.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。図1は本発明の実施形態に係る冷凍システム1の冷媒回路を含むシステム構成を示す図である。この冷凍システム1は、例えばコンビニエンスストアなどの店舗に適用され、店舗内2の空調と、店舗内2に設置される貯蔵設備(被冷却設備)としての冷蔵ケース3や冷凍ケース4の庫内冷却とを実現するものである。なお、冷蔵ケース3は、庫内が冷蔵温度(+3℃〜+10℃)に冷却され、飲料や冷蔵食品などが陳列されるケースであり、冷凍ケース4は、庫内が冷凍温度(−30℃〜−10℃)に冷却され、冷凍食品や冷菓などが陳列されるケースである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a system configuration including a refrigerant circuit of a
この冷凍システム1は、店舗内2の空調を行う空調系統部6と、店舗内2の冷蔵ケース3や冷凍ケース4の庫内冷却を行う冷却系統部8とを備えている。空調系統部6は、店舗内2に設置された複数の室内ユニット11と、店舗外に設置された室外ユニット12と、これらのユニット11、12の間に渡って設けられた空調用冷媒回路7とを備えている。
The
この空調用冷媒回路7は、室内ユニット11内に設置された利用側熱交換器27と、室外ユニット12内に設置された熱源側熱交換器16及び圧縮ユニット13としての圧縮機13A及び13Bにより冷凍サイクルを行うものである。
The air conditioning refrigerant circuit 7 includes a use
詳述すると、圧縮機13Aはインバータ圧縮機であり、圧縮機13Bは定速制御用の圧縮機である。これら圧縮機13A、13Bは、並列接続されて各圧縮機13A及び13Bの吐出側が逆止弁5A、5Bを介して合流され、四方弁の一方の入口に接続される。また、四方弁14の一方の出口は、熱源側熱交換器16の入口に接続される。この熱源側熱交換器16は、多数の並列配管からなる流路抵抗の比較的小さい入口側16Aとこれらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側16Bとで構成される。そして、この熱源側熱交換器16の出口側16Bの出口は、膨張弁17及び膨張弁18を介して分流された後、室内ユニット11の各利用側熱交換器27の入口に接続される。
Specifically, the
各利用側熱交換器27の出口は、合流された後、室外ユニット12内の四方弁14の他方の入口に接続され、四方弁14の他方の出口は逆止弁22を介してアキュムレータ23に接続される。そして、このアキュムレータ23の出口が圧縮機13A、13Bの吸込側に接続され、これにより、圧縮ユニット13から吐出された冷媒は熱源側熱交換器16及び利用側熱交換器27を経由して圧縮ユニット13に戻される。
The outlets of the respective use
また、この空調用冷媒回路7においては、膨張弁(第1の膨張弁)17と膨張弁18との間の冷媒管が分岐され、この分岐管が膨張弁(第2の膨張弁)19を介してカスケード熱交換器21に接続される。このカスケード熱交換器21は、複数の伝熱プレートを積層して、各伝熱プレート管に2種類の冷媒が流通する冷媒通路21A、21Bを交互に形成し、隣接する冷媒通路21A、21Bを2種類の冷媒が流通する間に伝熱プレートを介して熱交換が行われるプレート式熱交換器が適用される。このカスケード熱交換器21は、一方の冷媒通路21Aの入口が膨張弁19に接続され、その出口がアキュムレータ23の入口に接続される。これにより、膨張弁19により低圧とされた冷媒はカスケード熱交換器21に供給された後、圧縮ユニット13に戻されるようになっている。
In this air conditioning refrigerant circuit 7, the refrigerant pipe between the expansion valve (first expansion valve) 17 and the
すなわち、この冷凍システム1においては、冷媒循環経路として、利用側熱交換器27を経由する経路αと、カスケード熱交換器21を経由する経路βとが形成されるようになっている。
That is, in the
室外側空調コントローラ26は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、外気温や冷媒圧力に基づいて室外ユニット12側の空調系統部6の機器を制御するものである。また、室内側空調コントローラ28は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、リモートコントローラ(不図示)から送信されて受信部(不図示)を介して入力したユーザ指示に基づいて室内ユニット11側の機器を制御したり、室外側空調コントローラ26にユーザ指示に応じた情報などをデータ通信するものである。また、送風機24は、熱源側熱交換器16に外気を送風する送風機であり、送風機15は、利用側熱交換器27に室内空気を送る送風機である。
The outdoor
一方、冷却系統部8は、貯蔵設備としての冷蔵ケース3や冷凍ケース4と、室外ユニット12との間に渡って設けられた冷却用冷媒回路9とを備えている。この冷却用冷媒回路9は、冷蔵ケース3に設けられた冷蔵用蒸発器43、室外ユニット12内に設置された凝縮器(熱交換器)38及び圧縮ユニットとしての圧縮機37及び圧縮機54により冷凍サイクルを行うものである。
On the other hand, the cooling system unit 8 includes a
詳述すると、圧縮機37の吐出側は、オイルセパレータ31を介して四方弁39の一方の入口に接続され、この四方弁39の一方の出口が凝縮器38の入口に接続される。この凝縮器38は、多数の並列配管からなる流路抵抗の比較的小さい入口側38Aとこれらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側38Bとで構成される。そして、この凝縮器38の出口側38Bの出口はレシーバータンク36の入口に接続され、このレシーバータンク36の出口が四方弁41の一方の入口に接続される。すなわち、レシーバータンク36は凝縮器38の冷媒下流側に接続される。
More specifically, the discharge side of the
四方弁41の一方の出口は、カスケード熱交換器21の他方の冷媒通路21Bの入口に接続される。また、カスケード熱交換器21の冷媒通路21Bの出口は、四方弁39の他方の入口に接続されており、この四方弁39の他方の出口は四方弁41の他方の入口に接続される。そして、この四方弁41の他方の出口は、3つに分岐されて、第1の分岐管が電磁弁47、46及び膨張弁44を順次介して一方の冷蔵用蒸発器43の入口に接続され、第2の分岐管が電磁弁46及び膨張弁44を順次介して他方の冷蔵用蒸発器43の入口に接続され、第3の分岐管が電磁弁52及び膨張弁51を介して冷凍用蒸発器49の入口に接続される。なお、この電磁弁52と膨張弁51の直列回路と並列に電磁弁53が接続されている。
One outlet of the four-
冷凍用蒸発器49の出口は、逆止弁30を介して圧縮機54の吸込側に接続されると共に、冷蔵用蒸発器43側の電磁弁46と47との間に逆止弁48を介して接続される。この圧縮機54は、圧縮機37よりも小出力の圧縮機であり、その吐出側がオイルセパレータ45を介して圧縮機37の吸込側に接続される。すなわち、圧縮機37と圧縮機54は冷媒回路上直列に接続される。また、オイルセパレータ45と圧縮機37との間には、各冷蔵用蒸発器43の出口が合流された後に接続される。また、圧縮機37の吸込側は、逆止弁42を介してオイルセパレータ31の出口に接続される。
The outlet of the
室外側冷却コントローラ32は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、外気温や冷媒圧力に基づいて室外ユニット12側の冷却系統部8の機器を制御するものである。また、室内側冷蔵コントローラ50は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、冷蔵用貯蔵設備(冷蔵ケース3)の庫内温度に基づいて冷却系統部8の機器を制御するものである。また、室内側冷凍コントローラ55は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、冷凍用貯蔵設備(冷凍ケース4)の庫内温度に基づいて冷却系統部8の機器を制御するものである。また、送風機35は、凝縮器38に外気を送風する送風機であり、送風機20は、凝縮器38に冷蔵ケース3の庫内空気を送る送風機であり、送風機25は、冷凍用蒸発器49に冷凍ケース4の庫内空気を送る送風機である。
The outdoor
また、この冷凍システム1は、主コントローラ56を有している。主コントローラ56は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、室外側空調コントローラ26、室内側空調コントローラ28、室外側冷却コントローラ32、室内側冷蔵コントローラ50及び室内側冷凍コントローラ55とデータ通信することにより、冷凍システム1全体の制御を行うものである。なお、この冷凍システム1においては、空調用冷媒回路7と冷却用冷媒回路9とでは異なる冷媒が用いられ、例えば、空調用冷媒回路7にはR410Aが用いられ、冷却用冷媒回路9にはR410Aより沸点が高いR404Aが用いられる。このように、この冷凍システム1は、各冷媒回路に最適な冷媒をそれぞれ用いることができるので、回路設計の自由度を高くすることができる。
Further, the
次に、冷凍システム1の動作を説明する。
Next, the operation of the
この冷凍システム1において、空調系統部6は、室外側空調コントローラ26及び室内側空調コントローラ28により、リモートコントローラを介して指示された設定温度と店舗内の温度(室内温度TA)との差に応じて冷房運転又は暖房運転を行い、室内温度を設定温度に空調する。また、冷却系統部8は、室外側冷却コントローラ32、室内側冷蔵コントローラ50及び室内側冷凍コントローラ55の制御の下、冷蔵ケース3の庫内温度を予め設定された冷蔵温度にすると共に、冷凍ケース4の庫内温度を予め設定された冷凍温度にする。
In this
詳述すると、この冷凍システム1において、主コントローラ56は、各コントローラ26、28、32、50、55とデータ通信することで、空調系統部6と冷却系統部8の現在の運転状態に関するデータを受信し、受信したデータに基づき、後述するその時点で最適な運転パターンを決定し、この最適運転パターンに関するデータ及び各機器の運転データを各コントローラ26、28,32、50、55に送信する。そして、各コントローラ26、28、32、50、55が、主コントローラ56から受信したデータに基づいて後述する制御動作を実行する。
More specifically, in this
(1) 空調系統部の冷房運転
まず、室内側空調コントローラ28は、空調系統部6の冷房運転が最適であると判断した場合、冷房運転を行うべく、室外側空調コントローラ26及び主コントローラ56へ所定のデータを送信すると共に、このデータを受信した主コントローラ56は、これらのデータを室外側冷却コントローラ32、室内側冷蔵コントローラ50及び室内側冷凍コントローラ55へ送信する。
(1) Cooling operation of air conditioning system section First, when the indoor side air conditioning controller 28 determines that the cooling operation of the air
図1に示すように、室外側空調コントローラ26は、受信データに基づき四方弁14の一方の入口(オイルセパレータ10との接続口)を一方の出口(熱源側熱交換器16との接続口)に連通させ、他方の入口(利用側熱交換器27との接続口)を他方の出口(アキュムレータ23との接続口)に連通させる。また、膨張弁17を全開とし、圧縮機13A、13Bを運転する。なお、室外側空調コントローラ26は、圧縮機13Aについては運転周波数をインバータ制御して能力制御をする。
As shown in FIG. 1, the outdoor air-
圧縮機13A、13Bが運転されると、圧縮機13A、13Bの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ10から四方弁14を経て熱源側熱交換器16の入口側16Aに入る。この熱源側熱交換器16には送風機24により外気が通風されており、冷媒はここで放熱し、凝縮液化する。すなわち、この場合、熱源側熱交換器16は凝縮器として機能する。この液冷媒は、熱源側熱交換器16を経て膨張弁17を通過した後、分岐される。分岐した一方は膨張弁18に至り、そこで絞られて低圧とされた後(減圧)、各利用側熱交換器27に分岐して流入し、そこで蒸発する。
When the
この利用側熱交換器27には、送風機15により室内空気(店舗内の空気)が通風され、冷媒の蒸発による吸熱作用で室内空気を冷却する。これにより、室内(店舗内)の冷房が行われる。
Indoor air (air in the store) is ventilated by the
利用側熱交換器27を出た低温のガス冷媒は合流された後、四方弁14、逆止弁22、アキュムレータ23を順次経て圧縮機13A、13Bの吸込側に供給される循環を繰り返す。
After the low-temperature gas refrigerant that has exited from the use
また、膨張弁17を通過して分岐した冷媒の他方は膨張弁19に至り、そこで絞られて低圧とされた後(減圧)、カスケード熱交換器21の冷媒通路21Aに流入し、そこで蒸発する。かかる空調用冷媒回路7の冷媒の蒸発による吸熱作用でカスケード熱交換器21は冷却され、低温となる。カスケード熱交換器21を出た低温のガス冷媒はアキュムレータ23を経て圧縮機13A、13Bの吸込側に供給される循環を繰り返す。
Further, the other refrigerant branched after passing through the
室内側空調コントローラ28は、温度センサ(不図示)を介して検出した利用側熱交換器27の温度やそこに吸い込まれる空気温度に基づき、室内(店舗内)の温度を予め設定された設定温度とするように、利用側熱交換器27に通風する送風機15を制御する。この室内側空調コントローラ28の情報は室外側空調コントローラ26に送信され、室外側空調コントローラ26はこの情報に基づいて圧縮機13A、13Bの運転を制御する。
The indoor side air conditioning controller 28 sets the temperature of the room (inside the store) in advance based on the temperature of the use
室外側空調コントローラ26は、温度センサ(不図示)を介して検出した利用側熱交換器27の出入口の冷媒温度、或いは、利用側熱交換器27の温度と、カスケード熱交換器21の出入口の冷媒温度、或いは、カスケード熱交換器21の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁18、19の弁開度を調整する。
The outdoor air-
一方、室外側冷却コントローラ32は、圧縮機37から吐出された高温高圧のガス冷媒を凝縮器38に供給すべく、冷却系統部8の冷却用冷媒回路9の四方弁39の一方の入口(オイルセパレータ31との接続口)を一方の出口(凝縮器38との接続口)に連通させ、他方の入口(カスケード熱交換器21との接続口)を他方の出口(四方弁41との接続口)に連通させる。
On the other hand, the outdoor
また、室外側冷却コントローラ32は、凝縮器38を通過したガス冷媒をカスケード熱交換器21に供給すべく、四方弁41の一方の入口(四方弁39との接続口)を一方の出口(冷蔵用蒸発器43及び冷凍用蒸発器49(電磁弁46、47、52)との接続口)に連通させ、他方の入口(レシーバータンク36との接続口)を他方の出口(カスケード熱交換器21との接続口)に連通させる。そして、圧縮機37及び54を運転する。
In addition, the outdoor
これにより、圧縮機37から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ31にてオイルが分離された後、四方弁39を経て凝縮器38の入口側38Aに入る。この凝縮器38には送風機35により外気が通風されており、凝縮器38に流入した冷媒はここで放熱し、凝縮する。この凝縮器38から出た冷媒は、レシーバータンク36内に入り、そこに一旦貯留されて気/液が分離される。分離された液冷媒は、レシーバータンク36から出て四方弁41を通過した後、カスケード熱交換器21の冷媒通路21Bに入る。このカスケード熱交換器21に供給された冷却用冷媒回路9の冷媒は、前述の如き空調用冷媒回路7の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器21によって冷却され、更に過冷却される。なお、前述の如く凝縮器38の直後にレシーバータンク36を配置しているので、過冷却時の熱損失を無くすことができると共に、冷媒量の調整を行うことができる。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
このカスケード熱交換器21にて過冷却された冷媒は、四方弁39、41を順次通過した後に分岐され、一方は更に分岐して一方は電磁弁47、46を順次通過して、膨張弁44により絞られた後(減圧)、一方の冷蔵用蒸発器43に供給され、そこで蒸発し、分岐した他方は電磁弁46を通過して膨張弁44に至り、そこで絞られた後(減圧)、他方の冷蔵用蒸発器43に流入し、そこで蒸発する。各冷蔵用蒸発器43には送風機20により冷蔵ケース3の庫内空気がそれぞれ通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で各庫内空気は冷却される。これにより、冷蔵ケース3の庫内冷却が行われる。これら冷蔵用蒸発器43を出た低温のガス冷媒は合流された後、圧縮機54のオイルセパレータ45の出口側に至る。
The refrigerant supercooled in the
また、カスケード熱交換器21にて過冷却されて分岐された他方の冷媒は、電磁弁52を通過して膨張弁51に至り、そこで絞られた後(減圧)、冷凍用蒸発器49に供給され、そこで蒸発する。この冷凍用蒸発器49には送風機25により冷凍ケース4の庫内空気が通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で庫内空気は冷却される。これにより、冷凍ケース4の庫内冷却が行われる。
The other refrigerant that is subcooled and branched in the
冷凍用蒸発器49を出た低温のガス冷媒は逆止弁30を経て圧縮機54に至り、そこで圧縮されて冷蔵用蒸発器43の出口側の圧力(冷蔵系統の低圧側圧力)まで昇圧された後、圧縮機54から吐出され、オイルセパレータ45でオイルを分離された後、冷蔵用蒸発器43からの冷媒と合流する。この合流した冷媒は圧縮機37の吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。
The low-temperature gas refrigerant exiting the freezing
室内側冷蔵コントローラ50は、温度センサ(不図示)を介して検出した冷蔵ケース3の庫内温度若しくは冷蔵用蒸発器43を経た吐出冷気温度或いは冷蔵用蒸発器43への吸込冷気温度と、冷蔵用蒸発器43の出口側の冷媒温度、或いは、冷蔵用蒸発器43の温度とに基づいて各膨張弁44の弁開度をそれぞれ制御する。これにより、冷蔵ケース3の庫内を前述した冷蔵温度に冷却維持しながら、適正な過熱度(過熱度一定)とする。
The indoor side refrigeration controller 50 detects the internal temperature of the
また、室内側冷凍コントローラ55は、冷凍ケース4の庫内温度若しくは冷凍用蒸発器49を経た吐出冷気温度或いは冷凍用蒸発器49への吸込冷気温度と、冷凍用蒸発器49の出口側の冷媒温度、或いは、冷凍用蒸発器49の温度とに基づいて膨張弁51の弁開度を制御する。これにより、冷凍ケース4の庫内を前述した冷凍温度に冷却維持しながら、適正な過熱度(過熱度一定)とする。
Further, the indoor
また、室外側冷却コントローラ32は、各膨張弁44、51のいずれかが開放されているときは、圧縮機37の吸込側の圧力(冷却用冷媒回路9の低圧圧力)に基づいて圧縮機37の運転周波数を制御し、各膨張弁44、51の全てが全閉となったときに圧縮機37の運転を停止する。
Further, the
このように、冷房運転中の場合、空調用冷媒回路7を流れる低圧側の冷媒をカスケード熱交換器21に供給し、冷却用冷媒回路9を流れる高圧側の冷媒を過冷却することにより、冷却系統部8の冷却能力及び運転効率を向上することができる。
Thus, during the cooling operation, the low-pressure side refrigerant flowing through the air-conditioning refrigerant circuit 7 is supplied to the
なお、冷却用冷媒回路9の冷凍用蒸発器49から出た冷媒の圧力はその蒸発温度が低くなることから冷蔵用蒸発器43を出た冷媒より低くなるが、冷蔵用蒸発器43から出た冷媒と合流する前に圧縮機54により圧縮されるので、冷蔵ケース3と冷凍ケース4といったように異なる庫内温度に制御する場合でも各ケースを適正温度に冷却しながら、圧縮機54により圧縮機37に吸い込まれる冷媒の圧力を揃えることができ、運転を支障なく行うことができる。
Note that the pressure of the refrigerant discharged from the
(2) 空調系統部の暖房運転
次に、空調系統部の暖房運転を図2を参照しつつ説明する。
(2) Heating operation of the air conditioning system unit Next, the heating operation of the air conditioning system unit will be described with reference to FIG.
まず、室内側空調コントローラ28は、空調系統部6の暖房運転が最適であると判断した場合、暖房運転を行うべく、室外側空調コントローラ26及び主コントローラ56へ所定のデータを送信すると共に、このデータを受信した主コントローラ56は、これらのデータを室外側冷却コントローラ32、室内側冷蔵コントローラ50及び室内側冷凍コントローラ55へ送信する。
First, when the indoor side air conditioning controller 28 determines that the heating operation of the air
室外側空調コントローラ26は、受信データに基づき、冷媒の流れを冷房運転時と逆にすべく、四方弁14の一方の入口(オイルセパレータ10との接続口)を一方の出口(アキュムレータ23との接続口)に連通させ、他方の入口(利用側熱交換器27との接続口)を他方の出口(熱源側熱交換器16との接続口)に連通させる。また、膨張弁17を全閉とすると共に膨張弁18を全開とし、圧縮機13A、13Bを運転する。
Based on the received data, the outdoor air-
圧縮機13A、13Bが運転されると、圧縮機13A、13Bの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁14を経て利用側熱交換器27に供給される。この利用側熱交換器27には、送風機15により室内空気が通風され、冷媒はここで放熱し、室内空気を加熱する一方、凝縮化する。これにより、室内(店舗内)の暖房が行われる。
When the
利用側熱交換器27で液化した冷媒は、膨張弁18、膨張弁19を順に経由して低圧とされた後(減圧)、カスケード熱交換器21の冷媒通路21Aに流入し、そこで蒸発して吸熱した後、アキュムレータ23を経て圧縮機13A、13Bの吸込側に供給される循環を繰り返す。
The refrigerant liquefied by the use
室外側空調コントローラ26は、カスケード熱交換器21の出入口の冷媒温度、或いは、カスケード熱交換器21の温度に基づいて適正な過熱度となるように膨張弁18、19の弁開度を調整する。また、室内側空調コントローラ28は利用側熱交換器27の温度やそこに吸い込まれる空気温度に基づき、室内(店舗内)の温度を予め設定された設定温度とするように、利用側熱交換器27に通風する送風機15を制御する。
The outdoor side
一方、室外側冷却コントローラ32は、冷却系統部8の冷却用冷媒回路9の四方弁39の一方の入口(オイルセパレータ31との接続口)を一方の出口(四方弁41との接続口)に連通させ、他方の入口(カスケード熱交換器21との接続口)を他方の出口(凝縮器38との接続口)に連通させる。また、室外側冷却コントローラ32は、四方弁41の一方の入口(四方弁39との接続口)を一方の出口(冷蔵用蒸発器43及び冷凍用蒸発器49(電磁弁46、47、52)との接続口)に連通させ、他方の入口(レシーバータンク36との接続口)を他方の出口(カスケード熱交換器21との接続口)に連通させる。そして、圧縮機37及び54を運転する。
On the other hand, the outdoor
これにより、圧縮機37から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁39、41を経てカスケード熱交換器21の冷媒通路21Bに供給される。すなわち、圧縮機37から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷房運転の場合は凝縮器38を経た後にカスケード熱交換器21に供給されるのに対し、凝縮器38に行く前にカスケード熱交換器21に供給される。
Thus, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
このカスケード熱交換器21に供給された冷却用冷媒回路9の冷媒は、前述の如き空調用冷媒回路7の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器21によって冷却され、更に過冷却される。言い換えると、空調用冷媒回路7の冷媒は、冷却用冷媒回路9の冷媒から熱を汲み上げることができる。
The refrigerant in the cooling
カスケード熱交換器21の冷媒通路21Bを通過した冷媒は、四方弁39を経て凝縮器38の入口側38Aに入る。この凝縮器38には送風機35により外気が通風されており、凝縮器38に流入した冷媒はここで放熱し、凝縮する。
The refrigerant that has passed through the
この凝縮器38から出た冷媒はレシーバータンク36内に入り、そこに一旦貯留されて気/液が分離される。分離された液冷媒はレシーバータンク36から出て四方弁41を通過した後に分岐され、一方は更に分岐して一方は電磁弁47、46を順次通過して、膨張弁44により絞られた後(減圧)、一方の冷蔵用蒸発器43に供給され、そこで蒸発し、分岐した他方は電磁弁46を通過して膨張弁44に至り、そこで絞られた後(減圧)、他方の冷蔵用蒸発器43に流入し、そこで蒸発する。各冷蔵用蒸発器43には送風機20により冷蔵ケース3の庫内空気がそれぞれ通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で各庫内空気は冷却される。
The refrigerant discharged from the
上記運転により、空調用冷媒回路7の暖房運転時においても、空調用冷媒回路7を流れる低圧側の冷媒をカスケード熱交換器21に供給し、冷却用冷媒回路9を流れる高圧側の冷媒を過冷却することにより、冷蔵ケース3や冷凍ケース4の冷蔵用蒸発器43、44の冷却能力と冷却系統部8の運転効率とを改善することができる。
By the above operation, even during the heating operation of the air conditioning refrigerant circuit 7, the low-pressure side refrigerant flowing through the air-conditioning refrigerant circuit 7 is supplied to the
さらに、暖房運転時には、空調用冷媒回路7の冷媒が、カスケード熱交換器21にて冷却用冷媒回路9の冷媒から熱を汲み上げるので、空調系統部6の暖房能力を改善することができ、総じて室内空調と冷蔵ケース3及び冷凍ケース4の庫内冷却とを行う冷凍システム1全体の効率改善を図り、省エネルギー化を図ることができる。
Furthermore, during the heating operation, the refrigerant in the air conditioning refrigerant circuit 7 pumps up heat from the refrigerant in the cooling
特にこの場合、冷却用冷媒回路9の高圧側の冷媒を、凝縮器38より先にカスケード熱交換器21に供給するので、この冷媒からの排熱回収を効率的に行い、空調用冷媒回路7の暖房能力をより一層向上させることができる。
Particularly in this case, the refrigerant on the high-pressure side of the cooling
(3) 空調系統部の冷房運転時におけるサーモオフ時の運転制御
ところで、一般の空気調和機(空調系統部6に相当)においては、冷房運転時に室内温度が設定温度と略同位置若しくは設定温度以下となっている状態、つまり、冷房サーモオフ中のときは、圧縮ユニット(圧縮ユニット13に相当)の運転を中止する。これに対し、本実施形態の冷凍システム1は、冷房サーモオフ中であっても、冷却系統部8を運転中の場合は、空調系統部6の圧縮ユニット13を運転して冷却系統部8を流れる冷媒の過冷却を行うようになっている。
以下、冷房サーモオフ中の場合の動作を説明する。
(3) Operation control at the time of thermo-off at the time of cooling operation of the air conditioning system section By the way, in a general air conditioner (corresponding to the air conditioning system section 6), the room temperature is substantially the same as or lower than the set temperature during the cooling operation. In the state, that is, when the cooling thermo-off is being performed, the operation of the compression unit (corresponding to the compression unit 13) is stopped. On the other hand, the
Hereinafter, the operation when the cooling thermostat is off will be described.
図3及び図4は、冷房サーモオフ中の動作を示すフローチャートである。 3 and 4 are flowcharts showing the operation during cooling thermo-off.
まず、主コントローラ56は、室外側冷却コントローラ32から受信したデータに基づき、冷却系統部8の圧縮ユニット(圧縮機37、54)がON(運転中)か否かを判断し(ステップS1)、圧縮ユニットがOFF(運転停止中)の場合は、膨張弁19の弁固定パルスPvをゼロに設定して弁開度をゼロ(全閉)にすると共に、空調系統部6の圧縮ユニット13の回転周波数Frをゼロに設定して圧縮ユニット13を停止したままとする(ステップS20)。
First, the
一方、冷却系統部8の圧縮ユニットがONの場合は、主コントローラ56は、冷却系統部8が霜取り中か否かを判定し(ステップS2)、霜取り中の場合は、上記ステップS20の処理に移行する一方、霜取り中でない場合は、室外側空調コントローラ26から受信したデータに基づき、圧縮ユニット13が強制停止中か否かを判断する(ステップS3)。ここで、圧縮ユニット13が強制停止中とは、圧縮ユニット13の全停止後は圧縮ユニット13を保護すべく予め定めた強制停止期間(例えば3分)の間、圧縮ユニット13を停止状態に保持する状態である。
On the other hand, when the compression unit of the cooling system unit 8 is ON, the
圧縮ユニット13が強制停止中でない場合、室外側空調コントローラ26は、主コントローラ56からの指示により膨張弁19の弁固定パルスPvを予め定められた初期パルスに設定し、膨張弁19の弁開度を全閉状態から初期開度に制御する(ステップS4)。すなわち、冷却系統部8の圧縮ユニットが運転中で、霜取り中でもなく、空調系統部6の圧縮ユニット13が強制停止中でもないという条件が揃うと膨張弁19が開けられ初期開度に固定制御される。
When the
次いで、室外側空調コントローラ26は、圧縮ユニット13の目標回転周波数Frを予め定められた初期目標周波数に設定する(ステップS5)。なお、本実施形態では、圧縮ユニット13の目標回転周波数Frの設定は、圧縮機13Aの目標回転周波数の設定を意味し、この圧縮機13Aを回転する場合に圧縮機13Bは予め設定された定常回転用の回転周波数に制御されるようになっている。
Next, the outdoor
この圧縮ユニット13の運転によって、空調用冷媒回路7を冷媒が循環し、膨張弁19により低圧にされた冷媒がカスケード熱交換器21の冷媒通路21Aに供給されることとなる。これにより、カスケード熱交換器21はこの冷媒の蒸発による吸熱作用で冷却され、カスケード熱交換器21の冷媒通路21Bを流れる冷却用冷媒回路9の高圧側の冷媒を過冷却することができる。
By the operation of the
次に、室外側空調コントローラ26は、カスケード熱交換器21における空調系統部6側の冷媒の出口温度TE2と入口温度TE1との温度差ΔTEに基づいて、該温度差ΔTEを予め定められた目標温度差SHとするための弁固定パルスPvの補正パルスΔaを設定するSH制御(ステップS6)と、空調系統部6の圧縮ユニット13の吐出温度(圧縮機13Aの吐出温度TD1、圧縮機13Bの吐出温度TD2)に基づいて、圧縮ユニット13を保護するための弁固定パルスPvの補正パルスΔbを設定するTD制御(ステップS7)とを行う。なお、この補正パルスΔbは、圧縮ユニット13の吐出温度が所定温度以上となったときに設定される。
Next, the outdoor
さらに、室外側空調コントローラ26は、カスケード熱交換器21における冷却系統部8側の冷媒の入口温度TC1と出口温度TC2との温度差ΔSCに基づいて、該温度差ΔSCを予め定められた目標温度差(設定温度差)SCとし、かつ、出口温度TC2を外気温度以上とするための、圧縮ユニット13の補正回転周波数Δcを設定するSC制御を行う(ステップS8)。ここで、冷媒の出口温度TC2を外気温度以上とするのは、カスケード熱交換器21と四方弁39とを接続する冷媒管(図1中γで示す。)には、通常、断熱材が巻かれていないため、この冷媒管を通る冷媒が外気温度より低いと、冷媒が暖められてフラッシュガスが発生し、熱ロスとなってしまうからである。但し、この冷媒管γに断熱材が巻かれた場合は、ステップS8において、温度差ΔSCを予め定められた目標温度差SCとする補正周波数ΔFrに設定するだけでよく、冷媒の出口温度TC2を外気温度以上とする条件は除外してよい。
Further, the outdoor
また、上記目標温度差SCは、外気温度に応じて変更される。例えば、外気温度が30℃以上であれば値SC1とし、外気温度が20℃以上、30℃未満であれば値SC2とし、外気温度が20℃未満であれば値SC3に変更される。ここで、目標温度差SCは、外気温度が低い程大きい値に設定されるように、値SC1<値SC2<値SC3に設定される。 The target temperature difference SC is changed according to the outside air temperature. For example, if the outside air temperature is 30 ° C. or higher, the value SC1 is set. If the outside air temperature is 20 ° C. or higher and lower than 30 ° C., the value SC2 is set. If the outside air temperature is lower than 20 ° C., the value SC3 is changed. Here, the target temperature difference SC is set to a value SC1 <value SC2 <value SC3 so that the target temperature difference SC is set to a larger value as the outside air temperature is lower.
そして、室外側空調コントローラ26は、現在の弁固定パルスPv(Pv#old)に、上記ステップS6及びS7で求めた補正パルスΔa及びΔbを加算して次に制御する弁固定パルスPvの値を算出し(ステップS9)、膨張弁19の上限パルス(Pv#max)と下限パルス(Pv#min)の範囲内で膨張弁19の弁固定パルスPvを設定し弁開度を制御する(ステップS10)。
Then, the outdoor
次に、室外側空調コントローラ26は、現在の目標回転周波数Fr(Fr#old)に上記ステップS8で求めた補正回転周波数Δcを加算して、圧縮ユニット13の次の目標回転周波数Frを計算する(ステップS11)。そして、計算した目標回転周波数Frが上限周波数(Fr#max)と下限周波数(Fr#min)の範囲内であれば、圧縮ユニット13の回転数を該目標回転周波数Frに制御する(ステップS12)。
Next, the outdoor
ここで、この上限周波数(Fr#max)と下限周波数(Fr#min)の範囲は、圧縮ユニット13(圧縮機13A)の効率が良い(所定値以上の効率の)周波数範囲の上限値及び下限値に設定される。これにより、圧縮ユニット13を効率の良い回転周波数に制御することが可能となっている。
Here, the range of the upper limit frequency (Fr # max) and the lower limit frequency (Fr # min) is the upper limit value and lower limit of the frequency range in which the efficiency of the compression unit 13 (
但し、圧縮ユニット13の回転周波数を下限周波数まで下げても空調系統部6の冷媒の過冷却がとれすぎている場合、及び、圧縮ユニット13の回転周波数を上限周波数まで上げても空調系統部6の冷媒の過冷却ができない場合のいずれかの条件を満たすとき、圧縮ユニット13の回転を停止し、空調系統部6の運転を停止するようになっている。
However, even if the rotation frequency of the
具体的には、ステップS12の処理の後に、室外側空調コントローラ26は、目標回転周波数Frが下限周波数と略一致するか否かを判断すると共に(ステップS13)、目標回転周波数Frが上限周波数と略一致するか否かを判断する(ステップS14)。そして、下限周波数及び上限周波数のいずれとも一致しないと判断した場合は、ステップS1の処理に移行する。
Specifically, after the process of step S12, the outdoor
一方、目標回転周波数Frが下限周波数と略一致した場合、室外側空調コントローラ26は、カスケード熱交換器21における空調系統部6側の冷媒の出入口の温度差ΔSCが目標温度差SHよりも所定温度(例えば10℃)以上の温度か否かを判断し(ステップS15)、該温度以上であれば、ステップS20の処理に移行する。これにより、圧縮ユニット13の回転を停止すると共に、膨張弁19の弁開度をゼロにして空調系統部6の運転を停止する。
On the other hand, when the target rotational frequency Fr substantially coincides with the lower limit frequency, the outdoor
また、目標回転周波数Frが上限周波数と略一致した場合、室外側空調コントローラ26は、カスケード熱交換器21における空調系統部6の冷媒の出入口の温度差ΔSCが目標温度差SHよりも所定温度(例えば5℃)低い温度以下か否かを判断し(ステップS16)、該温度以下であれば、ステップS20の処理に移行し、空調系統部6の運転を停止する。
When the target rotational frequency Fr substantially coincides with the upper limit frequency, the outdoor
そして、室外側空調コントローラ26は、上記いずれの処理を実行してもステップS1の処理に移行し、冷房サーモオフ中は、ステップS1〜S14の処理、若しくはステップS1〜S20の処理を繰り返し実行する。これにより、冷房サーモオフ中であって、圧縮ユニット13の回転制御と、膨張弁19の弁開度の制御とが実行されるようになっている。
Then, the outdoor
また、上記動作は、冷房サーモオフ中に限らず、冷房運転後にリモートコントローラ等からの停止指示によって空調系統部6の運転を停止している状態、つまり、冷房運転後の空調運転停止状態の場合にも実施される。
The above operation is not limited to when the cooling thermo-off is performed, but in a state where the operation of the air-
このように、この冷凍システム1は、空調系統部6の圧縮ユニット13の停止時に冷却系統部8の圧縮ユニット(圧縮機37、54)が運転中の場合は、空調系統部6の圧縮ユニット13を運転して空調用冷媒回路7を流れる低圧側の冷媒をカスケード熱交換器21に供給するので、冷房サーモオフ中であっても、冷却用冷媒回路9を流れる高圧側の冷媒を常時過冷却することができる。この結果、冷房サーモオフ中に冷却系統部8の冷却能力が低下するといった事態を回避でき、冷却系統部8の冷却能力及び運転効率を高い状態に維持することができる。特に、冷房サーモオフ中は、空調系統部6の圧縮ユニット13を効率の良い回転周波数範囲内で制御するので、エネルギー消費効率を一層向上することができる。
As described above, the
また、カスケード熱交換器21における冷却系統部8側の冷媒の入口温度TC1と出口温度TC2との温度差ΔSCの目標温度差SCを、外気温度が低い程大きい値に設定することにより、外気温度に応じて冷却系統部8の冷媒の過冷却度を適切に調整することができる。
Further, by setting the target temperature difference SC of the temperature difference ΔSC between the refrigerant inlet temperature TC1 and the outlet temperature TC2 of the cooling system section 8 side in the
なお、上記実施形態において、膨張弁19は、冷媒の供給/停止を切り換え可能な範囲で様々な電動弁を使用してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態では、コンビニエンスストア等の店舗に適用される冷凍システムに本発明を適用する場合について述べたが、空調と、冷蔵ケース3や冷凍ケース4以外の被冷却設備の冷却とを行う冷凍システムに広く適用することができる。更に、上記実施形態で示した配管構成などは、それに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
Moreover, although the said embodiment described the case where this invention is applied to the refrigeration system applied to stores, such as a convenience store, air conditioning and cooling of to-be-cooled facilities other than the
1 冷凍システム
3 冷蔵ケース
4 冷凍ケース
6 空調系統部
7 空調用冷媒回路
8 冷却系統部
9 冷却用冷媒回路
10 オイルセパレータ
11 室内ユニット
12 室外ユニット
13 圧縮ユニット
13A、13B、37、54 圧縮機
17、18、19 膨張弁
21 カスケード熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (13)
冷却用圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む冷却用冷媒回路を有し、冷却用圧縮機を運転して蒸発器により被冷却設備の冷却を行う冷却系統部と、
前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒と、前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒との間で熱交換を行うためのカスケード熱交換器とを備え、
前記空調用圧縮機の停止時に前記冷却用圧縮機が運転中の場合、前記空調用圧縮機を運転して前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に供給することを特徴とする冷凍システム。 An air conditioning system unit having an air conditioning refrigerant circuit including an air conditioning compressor, a heat source side heat exchanger, and a usage side heat exchanger, and operating the air conditioning compressor to perform indoor air conditioning by the usage side heat exchanger;
A cooling system having a cooling refrigerant circuit including a cooling compressor, a condenser and an evaporator, operating the cooling compressor and cooling the cooled equipment by the evaporator; and
A cascade heat exchanger for performing heat exchange between the low-pressure side refrigerant of the air-conditioning refrigerant circuit and the high-pressure side refrigerant of the cooling refrigerant circuit;
When the cooling compressor is in operation when the air conditioning compressor is stopped, the air conditioning compressor is operated to supply the refrigerant on the low pressure side of the air conditioning refrigerant circuit to the cascade heat exchanger. Refrigeration system.
この目標回転周波数が前記予め定めた周波数範囲内の場合は、前記空調用圧縮機の回転周波数をその目標回転周波数に制御する一方、回転周波数が前記予め定めた周波数の下限周波数と略一致すると共に、前記温度差が前記設定温度差より所定温度以上の場合、及び、回転周波数が前記予め定めた周波数の上限周波数と略一致すると共に、前記温度差が前記設定温度差より所定温度以下の場合は、前記空調用圧縮機の運転を中止することを特徴とする請求項3に記載の冷凍システム。 The air-conditioning system section is configured such that the air-conditioning compressor is configured to set a temperature difference between an inlet temperature and an outlet temperature of a refrigerant on a high-pressure side of the cooling refrigerant circuit flowing through the cascade heat exchanger as a preset temperature difference. The target rotation frequency of
When this target rotational frequency is within the predetermined frequency range, the rotational frequency of the air conditioning compressor is controlled to the target rotational frequency, while the rotational frequency substantially matches the lower limit frequency of the predetermined frequency. When the temperature difference is equal to or higher than the preset temperature difference and the rotation frequency is substantially equal to the upper limit frequency of the predetermined frequency, and the temperature difference is equal to or less than the preset temperature difference from the preset temperature difference The refrigeration system according to claim 3, wherein the operation of the air conditioning compressor is stopped.
前記第2の膨張弁は、前記温度差が前記設定温度差となるように弁開度が制御されることを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の冷凍システム。 In the refrigerant circuit for air conditioning, a first expansion valve is provided between the heat source side heat exchanger and the use side heat exchanger, and between the heat source side heat exchanger and the first expansion valve. The refrigerant pipe is branched, and this branch pipe is connected to the cascade heat exchanger via a second expansion valve,
The refrigeration system according to any one of claims 4 to 6, wherein a valve opening degree of the second expansion valve is controlled so that the temperature difference becomes the set temperature difference.
前記冷凍システムは、空調用圧縮機、熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を含む空調用冷媒回路を有し、空調用圧縮機を運転して利用側熱交換器により室内空調を行う空調系統部と、冷却用圧縮機、凝縮器及び蒸発器を含む冷却用冷媒回路を有し、冷却用圧縮機を運転して蒸発器により被冷却設備の冷却を行う冷却系統部と、前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒と、前記冷却用冷媒回路の高圧側の冷媒との間で熱交換を行うためのカスケード熱交換器とを備え、
前記空調用圧縮機の停止時に前記冷却用圧縮機が運転中の場合、前記空調用圧縮機を運転して前記空調用冷媒回路の低圧側の冷媒を前記カスケード熱交換器に供給することを特徴とする冷凍システムの制御方法。 In the control method of the refrigeration system that performs indoor air conditioning and cooling of the equipment to be cooled,
The refrigeration system includes an air conditioning refrigerant circuit including an air conditioning compressor, a heat source side heat exchanger, and a usage side heat exchanger, and operates the air conditioning compressor to perform indoor air conditioning by the usage side heat exchanger. A cooling system including a system part, a cooling refrigerant circuit including a cooling compressor, a condenser, and an evaporator; and operating the cooling compressor to cool the cooled equipment by the evaporator; and A cascade heat exchanger for performing heat exchange between the low-pressure side refrigerant of the refrigerant circuit and the high-pressure side refrigerant of the cooling refrigerant circuit,
When the cooling compressor is in operation when the air conditioning compressor is stopped, the air conditioning compressor is operated to supply the refrigerant on the low pressure side of the air conditioning refrigerant circuit to the cascade heat exchanger. A control method of the refrigeration system.
この目標回転周波数が前記予め定めた周波数範囲内の場合は、前記空調用圧縮機の回転周波数をその目標回転周波数に制御する一方、回転周波数が前記予め定めた周波数の下限周波数と略一致すると共に、前記温度差が前記設定温度差より所定温度以上の場合、及び、回転周波数が前記予め定めた周波数の上限周波数と略一致すると共に、前記温度差が前記設定温度差より所定温度以下の場合は、前記空調用圧縮機の運転を中止することを特徴とする請求項10に記載の冷凍システムの制御方法。 A target rotational frequency of the air conditioning compressor for obtaining a preset temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the refrigerant on the high-pressure side of the cooling refrigerant circuit flowing through the cascade heat exchanger is obtained. ,
When this target rotational frequency is within the predetermined frequency range, the rotational frequency of the air conditioning compressor is controlled to the target rotational frequency, while the rotational frequency substantially matches the lower limit frequency of the predetermined frequency. When the temperature difference is equal to or higher than the preset temperature difference and the rotation frequency is substantially equal to the upper limit frequency of the predetermined frequency, and the temperature difference is equal to or less than the preset temperature difference from the preset temperature difference The method for controlling the refrigeration system according to claim 10, wherein the operation of the compressor for air conditioning is stopped.
The method for controlling a refrigeration system according to claim 11 or 12, wherein the set temperature difference is changed according to an outside air temperature.
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