JP2012242049A - Refrigerating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍装置に関し、特に、冷却対象空間の温度制御に改良がなされた冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a refrigeration apparatus that has been improved in temperature control of a space to be cooled.
圧縮機の容量制御の方式には、冷却対象空間(室内、倉庫、冷蔵庫など)の温度に基づいて制御する方式(たとえば、特許文献1参照)や、冷媒の圧力に基づいて制御する方式(たとえば、特許文献2参照)などが提案されている。
特許文献1に記載の技術は、室内温度を検出するセンサーの検出結果と予め設定されている設定温度との差、及びモーターの一次巻線に流れる電流値(一次電流)に基づいて、圧縮機の回転数を制御するものである。
特許文献2に記載の技術は、圧縮機の吸入側と吐出側の冷媒圧力差と、予め設定されている設定圧力を比較して、圧縮機の回転数を制御するものである。
As a capacity control method of the compressor, a method of controlling based on the temperature of the space to be cooled (indoor, warehouse, refrigerator, etc.) (for example, see Patent Document 1) or a method of controlling based on the pressure of the refrigerant (for example, And Patent Document 2) have been proposed.
The technique described in
The technique described in Patent Document 2 controls the rotation speed of the compressor by comparing the refrigerant pressure difference between the suction side and the discharge side of the compressor with a preset set pressure.
特許文献1に記載の技術がたとえば倉庫などに採用された場合には、圧縮機の回転数が、現在の倉庫内温度を反映した回転数になっていない可能性がある。この理由は倉庫が冷却する空間が広い分、熱容量が大きいため、圧縮機回転数が変化してから庫内温度に変化が現れるまでに時間を要するためである。したがって、逐次検出される倉庫内温度が、目標庫内温度から大きく外れてしまう可能性があった。
When the technique described in
また、特許文献1に記載の技術は、冷却対象空間温度が目標庫内温度から外れてしまうと、冷却対象空間温度を目標庫内温度の範囲内にしようとフィードバックがかかり、圧縮機の回転数の急激な変化や、頻繁な発停を引き起こす。これにより、冷却対象空間温度がハンチング、オーバーシュートなどを起こしたり、冷却対象空間温度が過度に低下してしまい冷凍装置がサーモOFFなどを起こしてしまう可能性があった。
Further, in the technique described in
さらに、特許文献1に記載の技術は、倉庫のように熱容量が大きいことに加えて、冷却対象空間温度が目標庫内温度から外れてしまう頻度が多くなると、圧縮機を最大容量もしくは最小容量で運転させる時間が長くなる。これにより、消費電力量が大きくなる可能性があった。なぜなら、インバータ駆動冷凍装置において、最大容量と最小容量との中間容量(部分負荷)において装置の効率を示す成績係数(COP)の極大点があるからである。
Furthermore, in the technique described in
特許文献2に記載の技術は、蒸発温度を一定に保つ制御によって圧縮機の容量制御を実施するが、そもそも室内温度の検出結果に基づいた制御でないので、室内温度を目標温度に制御することは難しいという問題があった。 The technology described in Patent Document 2 performs compressor capacity control by controlling the evaporation temperature to be constant, but since it is not based on the detection result of the room temperature in the first place, controlling the room temperature to the target temperature is not possible. There was a problem that it was difficult.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷却対象空間の温度の安定性を向上させることを可能とする冷凍装置を提供することを第1の目的としている。また、消費電力を低減させることを可能とする冷凍装置を提供することを第2の目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object thereof is to provide a refrigeration apparatus that can improve the temperature stability of the space to be cooled. It is a second object to provide a refrigeration apparatus that can reduce power consumption.
本発明に係る冷凍装置は、容量可変の圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を有し、これらが冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成する冷凍装置において、圧縮機の吸込圧力を検出する吸込圧力検出手段と、冷却対象空間の温度を検出する温度検出手段と、第1の周期と、該第1の周期に続く1又は複数の第2の周期とを組として繰り返し、各周期において圧縮機の容量を更新し、更新された圧縮機の容量に基づいて圧縮機を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、第1の周期において、冷却対象空間の目標温度(Tam)と温度検出手段の検出結果(Ta)とに基づいて第1の蒸発温度偏差(ΔTe)を求め、第1の蒸発温度偏差(ΔTe)に基づいて圧縮機の容量(F’)を更新し、吸込圧力検出手段の検出結果に対応した蒸発温度(Te)を算出し、この蒸発温度(Te)と第1の蒸発温度偏差(ΔTe)とに基づいて目標蒸発温度(Tem)を算出し、第2の周期において、吸込圧力検出手段の検出結果に対応した蒸発温度(Te* )を算出し、この蒸発温度(Te* )と第1の周期で算出された目標蒸発温度(Tem)とに基づいて圧縮機の容量(F’* )を更新するものである。 A refrigerating apparatus according to the present invention has a variable capacity compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and these are connected by a refrigerant pipe to constitute a refrigerating cycle. Repetitive suction pressure detection means, temperature detection means for detecting the temperature of the space to be cooled, the first period, and one or more second periods following the first period as a set, each period And a control means for controlling the compressor based on the updated capacity of the compressor in the first cycle, and the control means has a target temperature (Tam) of the space to be cooled in the first period. And a detection result (Ta) of the temperature detection means to obtain a first evaporation temperature deviation (ΔTe), update the compressor capacity (F ′) based on the first evaporation temperature deviation (ΔTe), Evaporation temperature corresponding to the detection result of the suction pressure detection means (Te) is calculated, the target evaporation temperature (Tem) is calculated based on the evaporation temperature (Te) and the first evaporation temperature deviation (ΔTe), and the detection result of the suction pressure detection means in the second period The evaporation temperature (Te * ) corresponding to is calculated, and the compressor capacity (F ′ * ) is updated based on the evaporation temperature (Te * ) and the target evaporation temperature (Tem) calculated in the first cycle. To do.
本発明に係る冷凍装置は、制御手段が、第1の周期において、冷却対象空間の目標温度(Tam)と温度検出手段の検出結果(Ta)とに基づいて第1の蒸発温度偏差(ΔTe)を求め、第1の蒸発温度偏差(ΔTe)に基づいて圧縮機の容量(F’)を更新し、吸込圧力検出手段の検出結果に対応した蒸発温度(Te)を算出し、この蒸発温度(Te)と第1の蒸発温度偏差(ΔTe)とに基づいて目標蒸発温度(Tem)を算出し、第2の周期において、吸込圧力検出手段の検出結果に対応した蒸発温度(Te* )を算出し、この蒸発温度(Te* )と第1の周期で算出された目標蒸発温度(Tem)とに基づいて圧縮機の容量(F’* )を更新する。これにより、冷凍装置の冷却対象空間温度の安定性を向上させることができる。また、冷凍装置の消費電力を低減させることができる。 In the refrigeration apparatus according to the present invention, in the first period, the control means has a first evaporation temperature deviation (ΔTe) based on the target temperature (Tam) of the space to be cooled and the detection result (Ta) of the temperature detection means. And the compressor capacity (F ′) is updated based on the first evaporation temperature deviation (ΔTe), the evaporation temperature (Te) corresponding to the detection result of the suction pressure detecting means is calculated, and this evaporation temperature ( The target evaporation temperature (Tem) is calculated based on Te) and the first evaporation temperature deviation (ΔTe), and the evaporation temperature (Te * ) corresponding to the detection result of the suction pressure detecting means is calculated in the second period. The compressor capacity (F ′ * ) is updated based on the evaporation temperature (Te * ) and the target evaporation temperature (Tem) calculated in the first period. Thereby, the stability of the space temperature to be cooled of the refrigeration apparatus can be improved. Moreover, the power consumption of the refrigeration apparatus can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態に係る冷凍装置100の冷媒回路構成の一例を説明する図である。
本実施の形態に係る冷凍装置100は、圧縮機1の容量の制御に改良が加えられたものであり、冷却対象空間(室内、倉庫、冷蔵庫など)の温度を圧縮機1の吸込圧力に対応する蒸発温度に置換し、蒸発温度の増減に基づいて圧縮機1の回転数を制御するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of a refrigeration apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
The refrigeration apparatus 100 according to the present embodiment is an improvement in the control of the capacity of the
本実施の形態に係る冷凍装置100は、冷媒を圧縮して搬送する圧縮機1、冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器2、冷媒を凝縮させる凝縮器3、凝縮器3から流出する冷媒を冷却する中間冷却器4、冷媒を蒸発させる蒸発器6、油分離器2から流出する冷凍機油を冷却する油冷却器7、圧縮機1に吸入される冷媒の圧力を検出する吸込圧力検出手段12、冷却する空間の温度を検知する庫内温度検出手段13、及び各種機器を制御する制御装置50を有している。
そして、被冷却物(荷、食品など)が載置される筐体11には、主膨張弁5、蒸発器6、及び庫内温度検出手段13などが搭載されている。なお、ここでいう筐体11は、冷凍装置100が冷蔵庫などに採用される場合には冷蔵庫の断熱筐体に対応し、冷凍装置100が建物などに採用される場合には部屋、倉庫などに対応する。そして、筐体11内とは、冷却対象空間に対応するものである。また、以下の説明において、冷却対象空間の温度を庫内温度と述べることもある。
Refrigeration apparatus 100 according to the present embodiment flows out of
A
[冷媒回路構成]
図1を参照して、冷凍装置100の冷媒回路構成について説明する。図1に示すように、冷凍装置100の冷媒回路は、圧縮機1、油分離器2、凝縮器3、中間冷却器4、4つの膨張弁5、8〜10、蒸発器6、油冷却器7が冷媒配管で接続されて構成されている。
[Refrigerant circuit configuration]
The refrigerant circuit configuration of the refrigeration apparatus 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 100 includes a
圧縮機1は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にして冷媒回路に搬送するものである。なお、図1では、圧縮機1は2段圧縮機であるものとして説明するが、それに限定されるものではない。また、圧縮機1は、インバータによる回転数制御がされる圧縮機であるものとして説明するが、容量制御可能であればよく、たとえば容量調整弁であるスライドバルブが設けられた圧縮機などでもよい。
2段圧縮機である圧縮機1は、1段目の圧縮をされる冷媒が封入される1段目の圧縮機構、1段目の圧縮をされて中間圧となった冷媒が封入される中間段、2段目の圧縮をされる冷媒が封入される2段目の圧縮機構より構成されている。そして、圧縮機1には、冷媒を吸入する4つの吸入口A〜D、及び冷媒を吐出する吐出口Gが形成されている。また、圧縮機1には、油分離器2で分離された冷凍機油を吸入する2つの吸入口E、Fが形成されている。
但し、吸入口B、C及びDに接続する配管は、圧縮機1へ接続される前に合流して、1つ又は2つの配管として圧縮機1へ接続する構成としてもよい。なお、1つの配管として圧縮機1へ接続する構成とする場合においては吸入口B、C及びDのうちのいずれか1つに対応する吸入口に接続し、2つの配管として圧縮機1へ接続する構成とする場合においては吸入口B、C及びDのうちのいずれか2つに対応する吸入口に接続すればよい。
また、吸入口E、Fに接続する配管は、圧縮機1へ接続される前に合流して、1つの配管として圧縮機1へ接続する構成としてもよい。この場合には、1段目と2段目のそれぞれに冷凍機油を供給するための圧縮機内部流路を、圧縮機1内部に形成する構成とするとよい。
The
The
However, the pipes connected to the suction ports B, C, and D may be joined before being connected to the
The pipes connected to the suction ports E and F may be joined before being connected to the
吸入口Aは、蒸発器6に接続されており、蒸発器6で蒸発ガス化した冷媒が流入する。この吸入口Aから流入する冷媒は、圧縮機1で圧縮されて再び圧縮されて吐出口Gから吐出される。吸入口Aは、1段目の圧縮機構に形成されている。
また、吸入口Bは、モータ冷却用膨張弁10に接続されており、モータ冷却用膨張弁10の作用によって膨張して冷却された冷媒が流入する。この吸入口Bから流入する冷媒は、圧縮機1のモータ(図示省略)を冷却し、その後、再び圧縮されて吐出口Gから吐出される。なお、吸入口Bから流入する冷媒は、中間圧程度の圧力まで減圧される。したがって、吸入口Bは、中間圧程度の圧力のモータケーシング部(図示省略)に形成されている。
The suction port A is connected to the
In addition, the suction port B is connected to the motor
吸入口Cは、中間冷却器4に接続されており、凝縮器3から流入する冷媒と熱交換した冷媒が流入する。
また、吸入口Dは、油冷却器7に接続されており、油分離器2から流入する冷凍機油と熱交換した冷媒が流入する。
なお、吸入口C、Dから流入する冷媒は、吸入口Aより流入する低圧冷媒より圧力が大きく、吐出口Gから吐出される高圧冷媒より圧力が小さい。したがって、吸入口C、Dは、その低圧冷媒、及びその高圧冷媒の中間程度の冷媒が封入される中間段に形成されている。
The suction port C is connected to the
Further, the suction port D is connected to the
Note that the refrigerant flowing from the suction ports C and D has a higher pressure than the low-pressure refrigerant flowing from the suction port A, and has a lower pressure than the high-pressure refrigerant discharged from the discharge port G. Therefore, the suction ports C and D are formed in an intermediate stage in which the low-pressure refrigerant and a medium-level refrigerant between the high-pressure refrigerant are sealed.
吸入口E、Fは、油冷却器7を介して油分離器2に接続されており、油冷却器7で冷却された冷凍機油が流入する。ここで、吸入口Eは、吸入口Aから流入する低圧冷媒と同程度の圧力の冷媒が封入されている1段目の圧縮機構に形成されている。また、吸入口Fは、吐出口Gより流出する高圧冷媒と同程度の圧力の冷媒が封入される2段目の圧縮機構に形成されている。
吐出口Gは、油分離器2に接続されており、圧縮機1の作用によって高温、高圧となった冷媒が流出する。すなわち、吸入口A〜Fより流入する冷凍機油を含む冷媒は圧縮された後、この吐出口Gより流出する。吐出口Gは、2段目の圧縮機構に形成されている。
The suction ports E and F are connected to the oil separator 2 via the
The discharge port G is connected to the oil separator 2, and the refrigerant that has become high temperature and high pressure by the action of the
油分離器2は、冷媒から冷凍機油を分離するものである。この油分離器2の流体流入側は、圧縮機1に接続されている。また、油分離器2の流体流出側は、一方が凝縮器3に接続され、他方が油冷却器7に接続されている。
The oil separator 2 separates refrigeration oil from the refrigerant. The fluid inflow side of the oil separator 2 is connected to the
凝縮器3は、付設される送風ファン3Aの作用により供給される空気と冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を凝縮液化させるものである。この凝縮器3は、一方が油分離器2に接続され、他方が中間冷却器4に接続される。
蒸発器6は、付設される送風ファン6Aの作用により供給される空気と冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を蒸発ガス化させるものである。この蒸発器6は、一方が主膨張弁5に接続され、他方が吸入口Aを介して圧縮機1に接続される。
なお、凝縮器3及び蒸発器6は、たとえば冷媒配管を流れる冷媒とフィンを通過する空気との間で熱交換ができるようなプレートフィンアンドチューブ型熱交換器で構成するとよい。
The
The
The
中間冷却器4は、凝縮器3から流入する冷媒と、中間冷却用膨張弁8から流入する冷媒とを熱交換させるものである。すなわち、中間冷却用膨張弁8の作用によって冷却された冷媒は、凝縮器3から流入する冷媒を冷却する。この中間冷却器4は、凝縮器3、4つの膨張弁5、8〜10、及び吸入口Cを介して圧縮機1に接続されている。
油冷却器7は、油分離器2から流入する冷凍機油と、油冷却用膨張弁9から流入する冷媒とを熱交換させるものである。すなわち、油冷却用膨張弁9の作用によって冷却された冷媒は、油分離器2から流入する冷凍機油を冷却する。この油冷却器7は、油分離器2、油冷却用膨張弁9、及び、吸入口D〜Fを介して圧縮機1に接続されている。
The
The
4つの膨張弁5、8〜10は、冷媒を減圧して膨張させるものである。
主膨張弁5は、一方が蒸発器6に接続され、他方が中間冷却器4、中間冷却用膨張弁8、油冷却用膨張弁9、及びモータ冷却用膨張弁10に接続されている。
また、中間冷却用膨張弁8は、一方が中間冷却器4及び吸入口Cを介して圧縮機1に接続され、他方が中間冷却器4、主膨張弁5、油冷却用膨張弁9、及びモータ冷却用膨張弁10に接続されている。
また、油冷却用膨張弁9は、一方が油冷却器7を介して吸込口Dに接続され、他方が中間冷却器4、主膨張弁5、中間冷却用膨張弁8、及びモータ冷却用膨張弁10に接続されている。
さらに、モータ冷却用膨張弁10は、一方が吸入口Bに接続され、他方が中間冷却器4、主膨張弁5、中間冷却用膨張弁8、及び油冷却用膨張弁9に接続されている。
これらの4つの膨張弁5、8〜10は、たとえばキャピラリーチューブ、電子式膨張弁などで構成するとよい。
The four
One of the
One of the intermediate
One of the oil
Further, one of the motor
These four
吸込圧力検出手段12は、蒸発器6から流出し、吸入口Aを介して圧縮機1に流入する冷媒の圧力を検出するものである。吸込圧力検出手段12は、図1に図示されるように、蒸発器6と吸入口Aを接続する冷媒配管のうち、吸入口Aの近傍に設置される。但し、吸込圧力検出手段12の設置位置は、吸入口A近傍に限定されるものではなく、蒸発器6内部や蒸発器6から圧縮機1までの吸込配管部の任意の位置に設定されてもよい。
庫内温度検出手段13は、筐体11内の温度を検出するものである。この庫内温度検出手段13の設置される位置は、特に限定されるものではない。
The suction pressure detection means 12 detects the pressure of the refrigerant that flows out of the
The internal temperature detection means 13 detects the temperature in the
制御装置50は、吸込圧力検出手段12の検出結果である圧縮機1の吸入側の冷媒圧力より、その圧力に対応する蒸発温度を算出するものである。そして、制御装置50は、その蒸発温度、及び、庫内温度検出手段13の検出結果に基づいて圧縮機1の回転数、送風ファン3A、6Aのファン回転数、及び、4つの絞り装置5、8〜10の開度などを制御するものである。
制御装置50には、後述の式1〜7に示す換算式が記憶されており、吸込圧力検出手段12及び庫内温度検出手段13の検出結果に基づいて、圧縮機1の回転数を算出することができる。また、制御装置50には、たとえば飽和圧力と飽和温度(蒸発温度)を一対一に対応付けたテーブルが記憶されており、吸込圧力検出手段12の検出結果と対応する飽和温度を得ることができる。但し、検知圧力の飽和温度換算は、前記テーブルに限られるものではなく、飽和圧力と飽和温度の換算式を制御装置50に記憶しておき、逐次検出される吸込圧力検出手段12の検出値である吸込圧力を、この換算式に代入して、飽和温度(蒸発温度)を演算してもよい。
なお、これらの記憶された換算式やテーブルの設定値は、設定変更可能になっているとよい。これにより、冷凍装置100が設置される現地システムに応じて設定調整が容易となる。
また、図1に図示されるように、制御装置50は筐体11外に設置された例を図示したが、それに限定されるものではない。
The
The
It should be noted that these stored conversion formulas and table setting values may be settable. Thereby, setting adjustment becomes easy according to the local system in which refrigeration equipment 100 is installed.
In addition, as illustrated in FIG. 1, the
[動作説明(冷媒の流れ)]
圧縮機1より高温・高圧のガス冷媒が吐出され、油分離器2を介して油と分離された冷媒が凝縮器3に流入し、冷媒より分離された冷凍機油が油冷却器7に流入する。
凝縮器3に流入した冷媒は、空気と熱交換して凝縮し、高圧・高温の液冷媒となる。一方、油冷却器7に流入した冷凍機油は、油冷却用膨張弁9の作用によって冷却された冷媒により冷却された後、吸入口E、Fを介して圧縮機1に吸入される。
凝縮器3から流出した冷媒は、中間冷却用膨張弁8の作用によって冷却された冷媒に冷却された後、主膨張弁5、中間冷却用膨張弁8、油冷却用膨張弁9、及びモータ冷却用膨張弁10に流入する。
[Description of operation (flow of refrigerant)]
High-temperature and high-pressure gas refrigerant is discharged from the
The refrigerant flowing into the
The refrigerant flowing out of the
主膨張弁5に流入した冷媒は、主膨張弁5の作用により膨張させられて、低圧・低温の二相冷媒となる。この二相冷媒は、蒸発器6に流入して筐体11内の空気を冷却することで蒸発し、その後、吸入口Aを介して圧縮機1に吸入される。
中間冷却用膨張弁8に流入した冷媒は、中間冷却用膨張弁8の作用により膨張させられて、低圧・低温の二相冷媒となる。この二相冷媒は、中間冷却器4に流入して凝縮器3から流出する冷媒を冷却した後、吸入口Cを介して圧縮機1に吸入される。
油冷却用膨張弁9に流入した冷媒は、油冷却用膨張弁9の作用により膨張させられて、低圧・低温の二相冷媒となる。この二相冷媒は、油冷却器7に流入して油分離器2から流出する冷凍機油を冷却した後、吸入口Dを介して圧縮機1に吸入される。
モータ冷却用膨張弁10に流入した冷媒は、モータ冷却用膨張弁10の作用により膨張させられて、低圧・低温の二相冷媒となる。この二相冷媒は、吸入口Bを介して圧縮機1の中間段に吸入された後、圧縮機1のモータを冷却する。
The refrigerant flowing into the
The refrigerant that has flowed into the intermediate
The refrigerant flowing into the oil
The refrigerant flowing into the motor
[動作説明(圧縮機1の制御)]
本実施の形態に係る冷凍装置100では、制御装置50が、庫内温度制御を比例制御(以下、P制御とも称する)で実施する場合の例を説明する。
ここで、このP制御が庫内温度に基づいて実行される場合には、次に説明するように圧縮機1の回転数を算出する。すなわち、以下の式1〜3より、予め設定される庫内温度の目標値と、庫内温度検出手段13の検出結果とから偏差を算出し、圧縮機1の回転数が決定される。
(1)式3において、庫内温度検出手段13の検出結果と、予め設定される庫内温度の目標値とにより庫内温度偏差が決定される。
(2)式2において、式3の庫内温度偏差を代入すると圧縮機1の回転数の変化分が算出される。
(3)式1において、式2で算出された変化分と現在の回転数を足し合わせた回転数が更新後の圧縮機1の回転数となる。
以上(1)〜(3)を冷凍装置100の運転中に逐次実行することで、庫内温度を制御する。
In the refrigeration apparatus 100 according to the present embodiment, an example will be described in which the
Here, when this P control is executed based on the internal temperature, the rotational speed of the
(1) In
(2) In Formula 2, if the internal temperature deviation of
(3) In
The internal temperature is controlled by sequentially executing steps (1) to (3) while the refrigeration apparatus 100 is in operation.
一方、このP制御が吸込圧力に基づいて実行される場合には、吸込圧力を蒸発温度に換算する。そして、以下の式4〜6より、蒸発温度の目標値と、吸込圧力検出手段12の検出結果とから偏差を算出し、圧縮機1の回転数が決定される。なお、本実施の形態に係る冷凍装置100では、吸込圧力を蒸発温度に対応させているため、以下の説明においては、吸込圧力を、吸込圧力(蒸発温度)と表記することもある。
(4)式6において、吸込圧力検出手段12の検出結果と、蒸発温度の目標値とにより蒸発温度偏差が決定される。
(5)式5において、式4の蒸発温度偏差を代入すると圧縮機1の回転数の変化分が算出される。
(6)式4において、式5で算出された変化分と現在の回転数を足し合わせた回転数が更新後の圧縮機1の回転数となる。
以上(4)〜(6)を冷凍装置100の運転中に逐次実行することで、庫内温度を制御する。
(4) In
(5) In
(6) In
The internal temperature is controlled by sequentially executing steps (4) to (6) while the refrigeration apparatus 100 is in operation.
ここで、吸込圧力(蒸発温度)と庫内温度を比較すると、吸込圧力の方が圧縮機1の回転数変化に対する時間的な応答性がよい。換言すれば、圧縮機1の回転数を増速すると、吸込圧力は比較的早く低下(変化)するが、庫内温度は被冷却物などの熱負荷(熱容量)などにより低下するのに時間がかかってしまうということである。そこで、本実施の形態に係る冷凍装置100は、庫内温度を吸込圧力に置換し、吸込圧力の増減に基づいて圧縮機1の回転数を制御するものである。
Here, when the suction pressure (evaporation temperature) is compared with the internal temperature, the suction pressure has better temporal response to a change in the rotational speed of the
具体的には、庫内温度の目標値と庫内温度検出手段13の検出結果とにより庫内温度偏差を算出する(式3参照)。この庫内温度偏差に対応する分、圧縮機1の回転数を変化させる。ここで、たとえば以下の式7に示す置換式により、庫内温度偏差を吸込圧力偏差(蒸発温度偏差)に置換する。そして、式7で得た吸込圧力偏差の値を式5に代入することにより、変化分が算出される。さらに、式5の当該変化分を式4に代入することに更新後の圧縮機1の回転数を得る。このように、圧縮機1の回転数制御を吸込圧力に基づいて実行することができるので、冷凍装置100は庫内温度を細かく(精密に)制御することができる。
[冷凍装置100の庫内温度の制御方法1]
図2は、図1に示す冷凍装置100の庫内温度の制御例を説明するフローチャートである。図2を参照して、冷凍装置100の庫内温度の制御方法について説明する。
庫内温度の制御は、図2に図示されるように、ステップ1〜12からなる。そしてこのステップ1〜12には、大きく分けて2つのループが存在する。一方はステップS1→ステップS11→ステップS1のループであり、庫内温度制御と称するループである。
また、他方がステップS8→ステップS12→ステップS8のループであり、吸込圧力制御と称するループである。
また、庫内温度制御周期(第1の周期)は、吸込圧力制御周期(第2の周期)よりも長いものとする。そこで、以下の説明においては、庫内温度制御周期を長周期と称し、吸込圧力制御周期を短周期と称することもある。なお、庫内温度制御周期はたとえば2分〜3分、吸込圧力制御周期がたとえば20秒〜30秒などに設定するとよい。
[
FIG. 2 is a flowchart for explaining a control example of the internal temperature of the refrigeration apparatus 100 shown in FIG. With reference to FIG. 2, a method for controlling the internal temperature of the refrigeration apparatus 100 will be described.
The control of the internal temperature is composed of
The other is a loop of step S8 → step S12 → step S8, which is called a suction pressure control.
The internal temperature control cycle (first cycle) is longer than the suction pressure control cycle (second cycle). Therefore, in the following description, the internal temperature control cycle may be referred to as a long cycle, and the suction pressure control cycle may be referred to as a short cycle. The internal temperature control cycle may be set to 2 to 3 minutes, for example, and the suction pressure control cycle may be set to 20 to 30 seconds, for example.
(ステップ1)
制御装置50は、式3、庫内温度検出手段13の検出結果、及び予め設定される庫内の目標温度に基づいて庫内温度偏差を算出する。その後、ステップ2に移行する。
(Step 1)
The
(ステップ2)
制御装置50は、式7、及びステップ1で算出された庫内温度偏差に基づいて蒸発温度偏差(第1の蒸発温度偏差)を算出する。その後、ステップ3に移行する。
(Step 2)
The
(ステップ3)
制御装置50は、吸込圧力検出手段12の検出結果に基づいて、当該検出結果に対応する蒸発温度(飽和温度)を算出する。その後、ステップ4に進む。
(Step 3)
The
(ステップ4)
制御装置50は、式6、ステップ2で算出した蒸発温度偏差、及びステップ3で算出した蒸発温度に基づいて目標蒸発温度を算出する。その後、ステップ5に移行する。
(Step 4)
The
(ステップ5)
制御装置50は、式4、式5、及びステップ2で算出された蒸発温度偏差に基づいて圧縮機1の回転数を算出する。そして、制御装置50は、圧縮機1の回転数をその算出結果に更新する。その後、ステップ6に進む。
(Step 5)
The
(ステップ6)
制御装置50は、ステップ5で更新された回転数で圧縮機1を駆動する。その後、ステップ7に移行する。
(Step 6)
The
(ステップ7)
制御装置50は、圧縮機1が更新された回転数で運転してから、吸込圧力制御周期(第2の周期)以上の時間が経過したか否かを判断する。
吸込圧力制御周期以上が経過した場合には、ステップ8に移行する。
吸込圧力制御周期以上経過していない場合には、ステップ6に移行する。
(Step 7)
The
If the suction pressure control period or more has elapsed, the process proceeds to step 8.
If the suction pressure control period has not elapsed, the process proceeds to step 6.
(ステップ8)
制御装置50は、吸込圧力検出手段12の検出結果に基づいて、当該検出結果に対応する蒸発温度(飽和温度)を算出する。その後、ステップ9に移行する。
(Step 8)
The
(ステップ9)
制御装置50は、式4、5、及びステップ4で算出された目標蒸発温度とステップ8で算出された蒸発温度に基づいて蒸発温度偏差(第2の蒸発温度偏差)を算出する。この算出した蒸発温度偏差に基づいて、圧縮機1の回転数を算出する。そして、制御装置50は、その算出結果を、圧縮機1の回転数として更新する。その後、ステップ10に移行する。
(Step 9)
The
(ステップ10)
制御装置50は、ステップ9で更新された回転数で圧縮機1を駆動する。その後、ステップ11に移行する。
(Step 10)
The
(ステップ11)
制御装置50は、ステップ6で圧縮機1が更新された回転数で運転してから、庫内温度制御周期(第1の周期)以上の時間が経過したか否かを判断する。
庫内温度制御周期以上が経過した場合には、ステップ1に移行する。
庫内温度制御周期以上経過していない場合には、ステップ12に移行する。
(Step 11)
The
When the internal temperature control period or more has elapsed, the process proceeds to step 1.
If the internal temperature control period has not elapsed, the process proceeds to step 12.
(ステップ12)
制御装置50は、ステップ10における更新された回転数で圧縮機1を駆動してから、吸込圧力制御周期(第2の周期)以上経過したか否かを判断する。
吸込圧力制御周期以上が経過した場合には、ステップ8に移行する。
吸込圧力制御周期以上経過していない場合には、ステップ10に移行する。
(Step 12)
The
If the suction pressure control period or more has elapsed, the process proceeds to step 8.
If the suction pressure control period has not elapsed, the process proceeds to step 10.
ステップS8→ステップS12→ステップS8のループからは、ステップ11にて庫内温度制御周期以上経過したときに抜けてステップ1に移行する。そして、ステップ1からステップ2、及びステップ3に逐次移行した後に、ステップ4に移行して目標蒸発温度が算出され、算出された目標蒸発温度が更新される。したがって、ステップS8→ステップS12→ステップS8をループしている間は、ステップ9における目標蒸発温度が同じ値であることに留意されたい。
From the loop of step S8 → step S12 → step S8, the process exits to step 1 when the internal temperature control period or more has elapsed in
[制御周期、比例定数、及び補正係数の設定]
制御周期、比例定数K’、及び補正係数αは、冷凍装置100の筐体11の規模、蒸発器6の容量などから決定される時定数などに応じて設定するとよい。以下に、制御周期、比例定数、及び補正係数の設定について説明する。
(1)制御周期の設定
庫内温度制御周期は、筐体11の規模などから定まる時定数を考慮して設定するとよい。すなわち、庫内温度制御周期は、蒸発器6の吹出空気温度Taoが筐体11内の空気と混合し、庫内温度に変化が現れる程度に設定するということである(たとえば、3〜5分)。
また、吸込圧力制御周期は、蒸発器6の容量や圧縮機1と蒸発器6を接続する冷媒配管長などから定まる時定数を考慮して設定するとよい。すなわち、吸込圧力制御周期は、圧縮機1の回転数の変化後、吸込圧力の変化が鈍る(飽和する)までの時間程度に設定するということである(たとえば、20秒〜30秒)。
このように、冷凍装置100の制御装置50は、庫内温度制御周期(第1の周期)より吸込圧力制御周期の方が短いため、ステップ6、7における吸込圧力制御周期(第2の周期)の後に、ステップ10〜12における吸込圧力制御周期(第2の周期)を複数回繰り返す制御を実行する。
ここに、ステップ6、7における吸込圧力制御周期とステップ10〜12における吸込圧力制御周期の値は、同一周期としてもよいし、異なる周期に設定してもよい。また、庫内温度制御周期や、吸込圧力制御周期の値は、現地システムに応じて最適化可能なように設定調整可能な構成とするのが望ましい。
[Setting of control cycle, proportional constant and correction coefficient]
The control period, the proportionality constant K ′, and the correction coefficient α may be set according to a time constant determined from the scale of the
(1) Setting of control cycle The internal temperature control cycle may be set in consideration of a time constant determined from the scale of the
The suction pressure control cycle may be set in consideration of a time constant determined from the capacity of the
Thus, since the suction pressure control cycle of the
Here, the value of the suction pressure control period in
(2)比例定数K’の設定
比例定数K’は、筐体11の規模などによって異なる値を設定する。比例定数K’は、たとえば0.01〜1.00程度に設定するとよい。
(2) Setting of proportionality constant K ′ The proportionality constant K ′ is set to a different value depending on the scale of the
(3)補正係数αの設定
(3−1)補正係数αの設定例1
補正係数αは、庫内温度によらず、一定値を採用してもよい。なお、一定値を採用する場合には、庫内温度を細かく制御するために、α<1と設定するとよい。仮に、α>1と設定すると、庫内温度偏差が大きいときに、蒸発温度偏差がさらに大きくなってしまうので、圧縮機1の回転数の急激な変化を招く可能性がある。しかし、α<1と設定することで、圧縮機1の回転数の急激な変化を抑制することができるということである。
また、α<1と設定することで、蒸発器6の吹出空気温度Taoと、蒸発温度Teの差を小さく抑えることができるので、蒸発器6への着霜を防止することができる。
(3−2)補正係数αの設定例2
図3は、設定された目標庫内温度における不感帯の温度幅、及び希望温度帯の温度幅を説明する図である。補正係数αは、庫内温度に応じて変更してもよい。すなわち、図3に示す領域(A)〜(C)に応じて変更するということである。以下に、領域(A)〜(C)のそれぞれにおけるαの設定値について説明する。
(A)領域
図3に示すように、目標庫内温度に対する庫内温度の差として許容される範囲を希望温度幅と定義する。図3(A)に示すように、庫内温度が希望温度幅から大きく外れている場合には、比較的急速に庫内温度を変化させる方が望ましい。すなわち、庫内温度検出手段13の検出結果が領域(A)の温度領域である場合には、α=1と設定するとよい。
(B)領域
図3(B)に示すように、庫内温度が希望温度幅から僅かに外れている場合には、領域(A)よりも庫内温度の変化分を小さく設定する。そこで、庫内温度検出手段13の検出結果が領域(B)の温度領域である場合には、α=0.7と設定するとよい。
(C)領域
図3(C)に示すように、庫内温度が希望温度幅から外れていない場合には、領域(B)よりさらに、庫内温度の変化分が小さく設定する。そこで、庫内温度検出手段13の検出結果が領域(C)の温度領域である場合には、α=0.5と設定するとよい。
なお、これらαの設定についても現地システムに応じて設定調整可能な構成とし、また(A)〜(C)の各領域に対応するαの更新は、制御装置50によって自動でなされる構成とするのが望ましい。
(3) Setting of correction coefficient α (3-1) Setting example 1 of correction coefficient α
A constant value may be adopted as the correction coefficient α regardless of the internal temperature. When a constant value is adopted, α <1 may be set in order to finely control the internal temperature. If α> 1 is set, the evaporation temperature deviation is further increased when the internal temperature deviation is large, which may cause a rapid change in the rotational speed of the
Also, by setting α <1, the difference between the blown air temperature Tao of the
(3-2) Setting example 2 of the correction coefficient α
FIG. 3 is a diagram for explaining the temperature range of the dead zone and the temperature range of the desired temperature zone at the set target internal temperature. The correction coefficient α may be changed according to the internal temperature. That is, it changes according to the area | region (A)-(C) shown in FIG. Hereinafter, the set value of α in each of the regions (A) to (C) will be described.
(A) Area As shown in FIG. 3, a range that is allowed as a difference between the internal temperature and the target internal temperature is defined as a desired temperature width. As shown in FIG. 3A, when the internal temperature is far from the desired temperature range, it is desirable to change the internal temperature relatively rapidly. That is, when the detection result of the internal temperature detection means 13 is the temperature range of the region (A), α = 1 may be set.
(B) Region As shown in FIG. 3B, when the internal temperature is slightly deviated from the desired temperature range, the amount of change in the internal temperature is set smaller than that in the region (A). Therefore, if the detection result of the internal temperature detection means 13 is the temperature range of the region (B), α = 0.7 may be set.
(C) Region As shown in FIG. 3C, when the internal temperature does not deviate from the desired temperature range, the amount of change in the internal temperature is set smaller than the region (B). Therefore, if the detection result of the internal temperature detection means 13 is the temperature range of the region (C), α = 0.5 may be set.
In addition, it is set as the structure which can set-adjust according to a local system also about the setting of these (alpha), and the structure which the update of (alpha) corresponding to each area | region of (A)-(C) is made automatically by the
[冷凍装置100の庫内温度の制御方法2]
冷凍装置100は、用途に応じて冷却温度範囲(装置使用範囲)が既定されている。そのため、冷凍装置100が冷却温度範囲から逸脱しないように、目標蒸発温度に制限上限値、制限下限値を設けるのが普通である。
すなわち、目標蒸発温度Tem>目標蒸発温度の制限上限値である場合には、目標蒸発温度Temを当該制限上限値とし、また、目標蒸発温度Tem<目標蒸発温度の制限下限値である場合には、目標蒸発温度Temを当該制限下限値とする。
[Method 2 for controlling internal temperature of refrigeration apparatus 100]
The refrigeration apparatus 100 has a predetermined cooling temperature range (apparatus usage range) depending on the application. Therefore, it is usual to provide a limit upper limit value and a limit lower limit value for the target evaporation temperature so that the refrigeration apparatus 100 does not deviate from the cooling temperature range.
That is, when the target evaporation temperature Tem> the upper limit limit of the target evaporation temperature, the target evaporation temperature Tem is set as the upper limit limit, and when the target evaporation temperature Tem <the lower limit limit of the target evaporation temperature. The target evaporation temperature Tem is set as the lower limit limit.
図4は、図2に示す制御において、目標蒸発温度に制限上限値、及び制限下限値を設けたときの制御を説明するフローチャートである。図4を参照して、目標蒸発温度に制限上限値、及び制限下限値を設けたときの制御を説明する。
図4は、図2に図示されるフローチャートのステップ4とステップ5の間に、ステップ13〜ステップ15を追加したものである。そして、図4のステップ1〜12については図2と同様である。したがって、図2と同一処理を行うステップの説明については説明を割愛する。
(ステップ13)
制御装置50は、ステップ4で算出された目標蒸発温度が、予め設定された目標蒸発温度の制限上限値より大きいか否かを判断する。
また、制御装置50は、ステップ4で算出された目標蒸発温度が、予め設定された蒸発温度の制限下限値より小さいか否かを判断する。
目標蒸発温度が制限下限値以上、且つ、制限上限値以下である場合には、ステップ5に移行する。
目標蒸発温度が制限下限値より小さい、或いは、制限上限値より大きい場合には、ステップ14に移行する。
(ステップ14)
制御装置50は、目標蒸発温度が制限上限値より大きい場合には、目標蒸発温度を制限上限値に設定する。その後、ステップ15に移行する。
制御装置50は、目標蒸発温度が制限下限値より小さい場合には、目標蒸発温度を制限下限値に設定する。その後、ステップ15に移行する。
(ステップ15)
制御装置50は、ステップ3で算出された蒸発温度と、ステップ14で求められた目標蒸発温度に基き、蒸発温度偏差を演算する。その後、ステップ5に移行する。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the control when a limit upper limit value and a limit lower limit value are provided for the target evaporation temperature in the control shown in FIG. With reference to FIG. 4, the control when the upper limit limit and the lower limit limit are provided for the target evaporation temperature will be described.
FIG. 4 is obtained by adding
(Step 13)
The
Further, the
If the target evaporation temperature is not less than the limit lower limit and not more than the limit upper limit, the process proceeds to step 5.
If the target evaporation temperature is lower than the lower limit limit or higher than the upper limit limit, the process proceeds to step 14.
(Step 14)
When the target evaporation temperature is higher than the limit upper limit value, the
When the target evaporation temperature is smaller than the limit lower limit value, the
(Step 15)
The
[冷凍装置100の庫内温度の制御方法3]
定格蒸発温度Tecは、蒸発器6の吹出空気温度Taと、蒸発器設計(選定)の際のTD条件との差によって与えられる。すなわち、Tec=Ta−TDである。ここで、TDとは、吹出空気温度と蒸発器蒸発温度との差であり、一般に10K程度に選ばれ、蒸発器の設計(選定)に用いられる。TDが大きいと蒸発器6の着霜が著しくなり、蒸発器6の性能低下を招く。
このとき、定格蒸発温度Tecに対して、許容蒸発温度幅を設定するとよい。すなわち、目標蒸発温度Tem<Tec−δcのときには、Tem=Tec−δcとし、また目標蒸発温度Tem>Tec+δcのときには、Tem=Tec+δcとするということである。ここで、Tem>Tecの場合、TDを小さくでき着霜防止に有効であるが、Tem≒Taとなって冷却不能となることを回避するために、Tem>Tec+δcの場合の処理を追加している。これにより、TDを、Ta−Tem−δc ≦TD≦Ta−Tem+δcの範囲内に抑えることができるため、冷却不能となるのを回避しつつ、着霜を抑制し、蒸発器6の熱交換能力の低下を低減することができる。具体的に、制御フローチャートを示したものが図5である。
[
The rated evaporation temperature Tec is given by the difference between the blown air temperature Ta of the
At this time, an allowable evaporation temperature width may be set with respect to the rated evaporation temperature Tec. That is, when the target evaporation temperature Tem <Tec−δc, Tem = Tec−δc, and when the target evaporation temperature Tem> Tec + δc, Tem = Tec + δc. Here, when Tem> Tec, the TD can be reduced and effective in preventing frost formation. However, in order to avoid the possibility of cooling due to Tem≈Ta, a process for Tem> Tec + δc is added. Yes. Thereby, since TD can be suppressed within the range of Ta−Tem−δc ≦ TD ≦ Ta−Tem + δc, frost formation is suppressed while avoiding the inability to cool, and the heat exchange capability of the
図5は、図2に示す制御において、定格蒸発温度Tecに対して、許容蒸発温度幅を設定したときの制御を説明するフローチャートである。
図5は、図2に図示されるフローチャートのステップ4とステップ5の間に、ステップ16及びステップ17を追加したものである。そして、図4のステップ1〜12については図2と同様である。したがって、図2と同一処理を行うステップの説明については説明を割愛する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the control when the allowable evaporation temperature width is set for the rated evaporation temperature Tec in the control shown in FIG.
FIG. 5 is obtained by adding
(ステップ16)
制御装置50は、ステップ4で算出された目標蒸発温度が、予め設定された目標蒸発温度の制限上限値(Tec+δc)より大きいか否かを判断する。
また、制御装置50は、ステップ4で算出された目標蒸発温度が、予め設定された蒸発温度の制限下限値(Tec−δc)より小さいか否かを判断する。
目標蒸発温度が制限下限値以上、且つ、制限上限値以下である場合には、ステップ5に移行する。
目標蒸発温度が制限下限値より小さい、或いは、制限上限値より大きい場合には、ステップ17に移行する。
(Step 16)
The
Further, the
If the target evaporation temperature is not less than the limit lower limit and not more than the limit upper limit, the process proceeds to step 5.
If the target evaporation temperature is lower than the lower limit limit or higher than the upper limit limit, the process proceeds to step 17.
(ステップ17)
制御装置50は、目標蒸発温度が制限上限値(Tec+δc)より大きい場合には、目標蒸発温度を制限上限値に設定する。その後、ステップ15に移行する。
制御装置50は、目標蒸発温度が制限下限値(Tec−δc)より小さい場合には、目標蒸発温度を制限下限値に設定する。その後、ステップ15に移行する。
(Step 17)
When the target evaporation temperature is higher than the limit upper limit value (Tec + δc), the
When the target evaporation temperature is smaller than the lower limit limit (Tec−δc), the
[冷凍装置100の有する効果]
図6は、図1に示す蒸発器6における冷媒吸込圧力と庫内温度の関係を説明する図である。図6の縦軸は蒸発器6から吹き出す空気の温度、及び吸込圧力検出手段12の検出結果である吸込圧力に対応する蒸発温度を示すものである。また、図6の横軸は時刻の経過を示すものである。
なお、図6の縦軸に図示されるTaiとは蒸発器6に供給される前の空気の温度を表し、実線Tao及び破線Tao* は蒸発器6の作用によって冷却された後、蒸発器6から吹き出された空気の温度を表している。また、実線Te及び破線Te* は吸込圧力検出手段12の検出結果である吸込圧力を、蒸発温度に変換したものである。
[Effects of the refrigeration apparatus 100]
FIG. 6 is a view for explaining the relationship between the refrigerant suction pressure and the internal temperature in the
6 represents the temperature of the air before being supplied to the
本実施の形態に係る冷凍装置100は、短周期で吸込圧力制御を実行する。短周期が経過すると蒸発温度偏差が更新されて、図6の実線Teは、破線Te* に示すように下がる。ここで、短い周期で吸込圧力を制御する分、図6の実線Te、及び破線Te* に図示されるように、吸入圧力(蒸発温度)の急激な変化を抑制し、ほぼ一定に保つことができることが理解できる。
また、本実施の形態に係る冷凍装置100は、長周期で庫内温度制御を実行する。すなわち、長周期が経過すると庫内温度偏差が更新されて、図6の実線Taoは、破線Tao* に示すように下がる。長い周期で庫内温度を制御する分、図6の実線Taoは、破線Tao* に図示されるように、ゆるやかに目標庫内温度に近づいていくことが理解できる。
The refrigeration apparatus 100 according to the present embodiment performs suction pressure control in a short cycle. When the short cycle elapses, the evaporation temperature deviation is updated, and the solid line Te in FIG. 6 falls as shown by the broken line Te *. Here, as shown in the solid line Te and the broken line Te * in FIG. 6, the rapid change in the suction pressure (evaporation temperature) can be suppressed and the pressure can be kept almost constant as the suction pressure is controlled in a short cycle. I understand what I can do.
Moreover, the refrigeration apparatus 100 according to the present embodiment executes the internal temperature control in a long cycle. That is, when the long cycle elapses, the internal temperature deviation is updated, and the solid line Tao in FIG. 6 falls as indicated by the broken line Tao *. It can be understood that the solid line Tao in FIG. 6 gradually approaches the target internal temperature as shown by the broken line Tao * as much as the internal temperature is controlled in a long cycle.
冷凍装置100は、図2、図4及び図5のステップ2に示すように、3分〜5分程度の長い周期(庫内温度制御周期)で、圧縮機1の回転数に対する応答性が高い蒸発温度と庫内温度とを対応させる(庫内温度制御)。また、冷凍装置100は、この庫内温度制御周期で、吸込圧力制御のための目標蒸発温度を更新する。
具体的には、図2のステップ1〜11、図4のステップ1〜11、13〜15及び、図5のステップ1〜11、16、17に示す庫内温度制御時において、冷凍装置100は、3分〜5分程度と長い周期で目標蒸発温度を更新する。これにより、冷凍装置100は、目標蒸発温度の頻繁な更新をしないので、吸込圧力制御が安定し圧縮機1の回転数の急激な変化、頻繁な発停を抑制することができる。
すなわち、冷凍装置100は、吸込圧力制御が安定し圧縮機1の回転数の急激な変化、頻繁な発停を抑制することができるので、ハンチング、オーバーシュート、サーモオフなどが起こってしまうことを抑制することができる。
The refrigeration apparatus 100 has a high response to the rotation speed of the
Specifically, during the internal temperature control shown in steps 1-11 of FIG. 2, steps 1-11, 13-15 of FIG. 4, and steps 1-11, 16, 17 of FIG. The target evaporation temperature is updated with a long period of about 3 to 5 minutes. Thereby, since the refrigerating apparatus 100 does not frequently update the target evaporation temperature, the suction pressure control is stabilized, and rapid changes in the rotation speed of the
In other words, the refrigeration apparatus 100 can suppress the occurrence of hunting, overshoot, thermo-off, etc. because the suction pressure control is stable and rapid changes in the rotation speed of the
また、冷凍装置100は、たとえば20秒〜30秒程度の短い周期(吸込圧力制御周期)で吸込圧力(蒸発温度)を更新し、該更新される吸込圧力(蒸発温度)及び庫内温度制御周期で更新される目標蒸発温度に基づいて圧縮機1の回転数を設定する制御(吸込圧力制御)を実行する。
具体的には、図2のステップ8〜12、図4のステップ8〜12、及び、図5のステップ8〜12に示す吸込圧力制御時において、冷凍装置100は、ステップ4で、時定数が大きく温度制御性に劣る庫内温度を、時定数が短い吸込圧力(蒸発温度)に置換えて求めた目標蒸発温度によって、圧縮機1の回転数を制御する。そして、蒸発温度を短周期で更新して目標蒸発温度の近傍に精密に制御し、庫内温度を目標庫内温度に確実に調整することができる(制御周期を短くできるため、制御量の温度変動幅が小さい)。これにより、冷凍装置100は、大きく目標庫内温度から外れてしまうことが抑制される。
The refrigeration apparatus 100 updates the suction pressure (evaporation temperature) at a short cycle (suction pressure control cycle) of, for example, about 20 seconds to 30 seconds, and the updated suction pressure (evaporation temperature) and internal temperature control cycle. The control (suction pressure control) for setting the rotational speed of the
Specifically, during the suction pressure control shown in
また、本実施の形態に係る冷凍装置100は、目標庫内温度から外れてしまうことが抑制されるので、庫内温度を目標庫内温度にするための最大容量運転の時間を低減することができる。つまり、冷凍装置100は、最大容量運転の時間が少なく、インバータ制御である圧縮機1の高い部分負荷特性を充分活用することができるので、運転時の消費電力を抑制することができる。また、最大容量運転を行うことで引き起こされる頻繁な発停の回数を低減することができるので、発停に伴う庫内温度のハンチングを抑制することができる。
In addition, since the refrigeration apparatus 100 according to the present embodiment is prevented from deviating from the target internal temperature, it is possible to reduce the maximum capacity operation time for setting the internal temperature to the target internal temperature. it can. That is, since the refrigeration apparatus 100 has a short time for maximum capacity operation and can fully utilize the high partial load characteristics of the
さらに、本実施の形態に係る冷凍装置100は、目標庫内温度から外れてしまうことが抑制されるので、庫内温度を目標庫内温度にするための最小容量運転の時間を低減することができる。つまり、冷凍装置100は、従来の庫内温度制御と異なり長周期で庫内温度偏差を算出し、これにより目標蒸発温度を求めるので、急速な圧縮機回転数の低下を引き起こしにくくなる。従って、冷凍装置の効率低下が著しくなる最小容量運転の時間を短縮できるので、インバータ制御である圧縮機1の高い部分負荷特性を充分活用することができ、運転時の消費電力を抑制することができる。
Furthermore, since the refrigeration apparatus 100 according to the present embodiment is prevented from deviating from the target internal temperature, it is possible to reduce the minimum capacity operation time for setting the internal temperature to the target internal temperature. it can. In other words, unlike the conventional internal temperature control, the refrigeration apparatus 100 calculates the internal temperature deviation in a long cycle and thereby obtains the target evaporation temperature, so that it is difficult to cause a rapid decrease in the compressor rotational speed. Therefore, since the minimum capacity operation time at which the efficiency of the refrigeration system is significantly reduced can be shortened, the high partial load characteristics of the
本実施の形態に係る冷凍装置100は、P制御を実行するものを例に説明したが、それに限定されるものではない。つまり、庫内温度偏差、蒸発温度偏差を用いるのであれば、PI制御、或いはPID制御などを採用してもよい。
また、本実施の形態の制御は、暖房運転などに適用することができることは言うまでもない。暖房運転に採用する場合には、目標蒸発温度の替わりに、吐出圧力相当飽和温度、すなわち凝縮温度を目標凝縮温度を用いて、圧縮機1の容量を制御すればよい。
The refrigeration apparatus 100 according to the present embodiment has been described by taking the example of executing the P control, but is not limited thereto. In other words, PI control or PID control may be employed as long as the internal temperature deviation and the evaporation temperature deviation are used.
Needless to say, the control of the present embodiment can be applied to heating operation and the like. In the case of adopting the heating operation, the capacity of the
1 圧縮機、2 油分離器、3 凝縮器、3A 送風ファン、4 中間冷却器、5 主膨張弁、6 蒸発器、6A 送風ファン、7 油冷却器、8 中間冷却用膨張弁、9 油冷却用膨張弁、10 モータ冷却用膨張弁、11 筐体、12 吸込圧力検出手段、13 庫内温度検出手段、50 制御装置、100 冷凍装置、A〜F 吸入口、G 吐出口。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記圧縮機の吸込圧力を検出する吸込圧力検出手段と、
冷却対象空間の温度を検出する温度検出手段と、
第1の周期と、該第1の周期に続く1又は複数の第2の周期とを組として繰り返し、各周期において前記圧縮機の容量を更新し、更新された前記圧縮機の容量に基づいて前記圧縮機を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記第1の周期において、
冷却対象空間の目標温度(Tam)と前記温度検出手段の検出結果(Ta)とに基づいて第1の蒸発温度偏差(ΔTe)を求め、前記第1の蒸発温度偏差(ΔTe)に基づいて前記圧縮機の容量(F’)を更新し、
前記吸込圧力検出手段の検出結果に対応した蒸発温度(Te)を算出し、この蒸発温度(Te)と前記第1の蒸発温度偏差(ΔTe)とに基づいて目標蒸発温度(Tem)を算出し、
前記第2の周期において、
前記吸込圧力検出手段の検出結果に対応した蒸発温度(Te* )を算出し、この蒸発温度(Te* )と前記第1の周期で算出された目標蒸発温度(Tem)とに基づいて前記圧縮機の容量(F’* )を更新する
ことを特徴とする冷凍装置。 In a refrigeration apparatus having a variable capacity compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, which are connected by refrigerant piping to constitute a refrigeration cycle,
A suction pressure detecting means for detecting a suction pressure of the compressor;
Temperature detection means for detecting the temperature of the space to be cooled;
The first cycle and one or more second cycles following the first cycle are repeated as a set, the capacity of the compressor is updated in each cycle, and based on the updated capacity of the compressor Control means for controlling the compressor;
With
The control means includes
In the first period,
A first evaporation temperature deviation (ΔTe) is obtained based on the target temperature (Tam) of the space to be cooled and the detection result (Ta) of the temperature detection means, and based on the first evaporation temperature deviation (ΔTe) Update the compressor capacity (F ')
An evaporation temperature (Te) corresponding to the detection result of the suction pressure detecting means is calculated, and a target evaporation temperature (Tem) is calculated based on the evaporation temperature (Te) and the first evaporation temperature deviation (ΔTe). ,
In the second period,
The evaporation temperature (Te * ) corresponding to the detection result of the suction pressure detecting means is calculated, and the compression is performed based on the evaporation temperature (Te * ) and the target evaporation temperature (Tem) calculated in the first period. A refrigerating machine characterized by renewing the capacity (F ' * ) of the machine.
前記第2の周期において、
前記第1の周期で算出された前記目標蒸発温度(Tem)と前記蒸発温度(Te)とに基づいて第2の蒸発温度偏差(ΔTe* )を算出し、前記第2の蒸発温度偏差(ΔTe* )に基づいて前記圧縮機の前記容量を更新する
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 The control means includes
In the second period,
A second evaporation temperature deviation (ΔTe * ) is calculated based on the target evaporation temperature (Tem) and the evaporation temperature (Te) calculated in the first period, and the second evaporation temperature deviation (ΔTe). The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the capacity of the compressor is updated based on * ).
前記第1の周期において、
前記目標蒸発温度(Tem)が制限上限値より大きいときには、
前記制限上限値と前記第1の蒸発温度偏差(ΔTe)とに基づいて前記第2の蒸発温度偏差(ΔTe* )を算出し、前記第2の蒸発温度偏差(ΔTe* )に基づいて前記圧縮機の容量を更新し、
前記目標蒸発温度(Tem)が制限下限値より小さいときには、
前記制限下限値と前記第1の蒸発温度偏差(ΔTe)とに基づいて前記第2の蒸発温度偏差(ΔTe* )を算出し、前記第2の蒸発温度偏差(ΔTe* )に基づいて前記圧縮機の容量を更新する
ことを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。 The control means includes
In the first period,
When the target evaporation temperature (Tem) is larger than the upper limit limit,
The second evaporation temperature deviation (ΔTe * ) is calculated based on the limit upper limit value and the first evaporation temperature deviation (ΔTe), and the compression is performed based on the second evaporation temperature deviation (ΔTe * ). Update the capacity of the machine,
When the target evaporation temperature (Tem) is smaller than the lower limit limit,
The second evaporation temperature deviation (ΔTe * ) is calculated based on the lower limit limit and the first evaporation temperature deviation (ΔTe), and the compression is performed based on the second evaporation temperature deviation (ΔTe * ). The refrigerating apparatus according to claim 2, wherein the capacity of the machine is updated.
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a period in which the first period and the second period are set is set to 3 minutes or more.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the second period is set to 30 seconds or less.
前記第1の蒸発温度偏差(ΔTe)を次式により求めることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の冷凍装置。
ΔTe=(Ta−Tam)×α
但し、αは定数である。 The control means includes
The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the first evaporation temperature deviation (ΔTe) is obtained by the following equation.
ΔTe = (Ta−Tam) × α
Where α is a constant.
前記第2の周期で更新される前記圧縮機の容量(F’* )を、前記第1の周期で更新された前記圧縮機の容量(F’)と前記第2の蒸発温度偏差(ΔTe* )を用いて、次式により求めることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の冷凍装置。
F’* =F’(1+K’ΔTe)
但し、K’は定数である。
The control means includes
The capacity (F ′ * ) of the compressor updated in the second period is equal to the capacity (F ′) of the compressor updated in the first period and the second evaporation temperature deviation (ΔTe *). The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the refrigeration apparatus is obtained by the following equation:
F ′ * = F ′ (1 + K′ΔTe)
However, K ′ is a constant.
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