JP2013053813A - Cooling apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a cooling apparatus capable of reducing impact pressure to an expansion means by a liquid hammer phenomenon.SOLUTION: The cooling apparatus for cooling a freezer 50 includes: a refrigerant circuit in which a compressor 1, a condenser 2, an electromagnetic valve 3, an expansion valve 4, and an evaporator 5 are sequentially connected with a refrigerant pipe to allow a refrigerant to circulate therethrough; a heater 7 disposed in a refrigerant pipe on an upstream side of the electromagnetic valve 3 to heat the refrigerant in the refrigerant pipe; a liquid pipe temperature sensor 6 for detecting temperature of the refrigerant heated by the heater 7; and a control device 100 for controlling operation of the electromagnetic valve 3 and the heater 7. The electromagnetic valve 3, the expansion valve 4, the evaporator 5, and the heater 7 are disposed in the freezer 50. The control device 100 controls the heater 7 so that a detection temperature of the liquid pipe temperature sensor 6 will become temperature within a predetermined range having an upper limit value which is saturated liquid temperature of the refrigerant in the condenser 2 or below, when the compressor 1 is stopped and the electromagnetic valve 3 is closed.

Description

本発明は、冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device including a refrigerant circuit for circulating a refrigerant.

冷凍・冷蔵庫(室)等に配置されるユニットクーラー等の冷却装置においては、装置の運転停止時や、運転中における冷却設定温度に達した後の冷媒循環停止時に、再起動時の圧縮機への液バックを防止するため、膨張弁上流に電磁弁を設け、圧縮機停止の事前に該電磁弁を閉め、該電磁弁下流から蒸発器を経て圧縮機までの冷媒流路中の冷媒を所定圧力(概ね大気圧程度)になるまで送出した後に圧縮機運転を停止する(ポンプダウン運転)。その後、再冷却運転時は前記電磁弁を開けることで、高圧の液冷媒が下流の膨張弁により低圧になり蒸発器内で気化することで熱交換を行う。   In a cooling device such as a unit cooler placed in a freezer / refrigerator (chamber), etc., when the operation of the device is stopped, or when the refrigerant circulation stops after reaching the cooling set temperature during operation, to the compressor at the time of restart In order to prevent liquid back-up, an electromagnetic valve is provided upstream of the expansion valve, the electromagnetic valve is closed before the compressor is stopped, and the refrigerant in the refrigerant flow path from the downstream of the electromagnetic valve to the compressor via the evaporator is predetermined. Compressor operation is stopped after pumping up to pressure (approximately atmospheric pressure) (pump down operation). Thereafter, during the re-cooling operation, the electromagnetic valve is opened, so that the high-pressure liquid refrigerant becomes a low pressure by the downstream expansion valve and is vaporized in the evaporator to perform heat exchange.

ところが、この電磁弁および電磁弁上流の冷媒配管の一部は、冷凍庫内(以下、庫内という)に配置されているため、該配管内の冷媒は低温(例えば−25℃程度)の庫内の空気によって相当な低温に冷却された状態になる(過冷却が付き過ぎた状態で、液密度も高い)。この状態で該電磁弁を開けた際には、高圧かつ過冷却が付き過ぎた状態の液冷媒が低圧状態の電磁弁の下流に一気に流れ込み、膨張弁に衝突する所謂液ハンマー現象が助長されることになる。この液ハンマー現象は、衝撃音の発生や、膨張弁の破損といった不具合を生じさせる。   However, since the solenoid valve and a part of the refrigerant pipe upstream of the solenoid valve are arranged in the freezer (hereinafter referred to as the inside of the warehouse), the refrigerant in the pipe is in a low temperature (for example, about −25 ° C.) inside the warehouse. The air is cooled to a considerably low temperature by the air (the liquid density is also high with excessive cooling). When the solenoid valve is opened in this state, the so-called liquid hammer phenomenon that the liquid refrigerant in a state of high pressure and excessive supercooling flows into the downstream of the solenoid valve in the low pressure state and collides with the expansion valve is promoted. It will be. This liquid hammer phenomenon causes problems such as generation of impact sound and breakage of the expansion valve.

膨張弁の破損が生じると、冷凍サイクル中の膨張行程が正常に作動せず庫内の温度上昇を引き起こし、収容物の品質低下を招く恐れがある。また、液ハンマーによる衝撃により冷媒が衝突する際に非常に大きな異常音および異常振動が発生することにもなる。   If the expansion valve breaks, the expansion stroke in the refrigeration cycle does not operate normally, causing a temperature rise in the storage, which may lead to a decrease in the quality of the contents. Further, when the refrigerant collides due to the impact of the liquid hammer, a very large abnormal sound and abnormal vibration are generated.

また、その衝撃圧が接続配管に伝達され接続配管の疲労限界を超えることにより接続配管の折損を引き起こす可能性もある。接続配管が折損すると冷媒回路内の冷媒が庫内に放出され、冷媒回路内の冷媒が希薄な状態となり、庫内の温度上昇により収容物の品質低下を招く。また、冷蔵・冷凍倉庫は、外気の侵入を防止するため、比較的密閉性が高く設計されており、配管折損により冷媒配管内の冷媒が庫内に流れ込むことにより、庫内の酸素密度が低下する。庫内で作業している作業がいれば酸欠状態となり人命に関わる事故に繋がる恐れもある。また、冷媒回路内の冷媒が大気中に放出されると地球温暖化を促進してしまい、地球環境保護の観点からも非常に大きな影響がある。   Further, the impact pressure may be transmitted to the connection pipe and exceed the fatigue limit of the connection pipe, which may cause breakage of the connection pipe. When the connection pipe is broken, the refrigerant in the refrigerant circuit is released into the cabinet, the refrigerant in the refrigerant circuit becomes lean, and the quality of the stored items is reduced due to the temperature rise in the cabinet. In addition, refrigerated / freezer warehouses are designed to have a relatively high hermeticity in order to prevent the intrusion of outside air, and the refrigerant in the refrigerant pipe flows into the warehouse due to broken pipes, which lowers the oxygen density in the warehouse. To do. If there is work in the warehouse, it may become deficient and lead to an accident involving human life. Moreover, if the refrigerant in the refrigerant circuit is released into the atmosphere, global warming is promoted, which has a great influence from the viewpoint of protecting the global environment.

近年、省エネを追求する目的やオゾン層破壊を防止する目的、また地球温暖化防止の目的から、R410A・R404A・R32やCO2のように冷媒密度が高密度化されていく傾向がある。
液ハンマー現象による衝撃圧(液ハンマー圧力)は液冷媒の密度に比例して大きくなるため、上述のように冷媒の液冷媒の密度が高くなればなるほど衝撃圧力も大きくなる。このため、高密度冷媒になればなるほど液ハンマー現象が顕著になる傾向がある。例えば、R404AとR410Aを比較した場合、R410Aの衝撃圧はR404Aに対し、約1.4倍の衝撃圧になる。このため機器の故障を招く衝撃圧や配管の折損まで発生する衝撃圧を発生させなくする必要がある。
In recent years, for the purpose of pursuing energy saving, the purpose of preventing ozone layer destruction, and the purpose of preventing global warming, the refrigerant density tends to be increased like R410A, R404A, R32 and CO 2 .
Since the impact pressure (liquid hammer pressure) due to the liquid hammer phenomenon increases in proportion to the density of the liquid refrigerant, the impact pressure increases as the liquid refrigerant density of the refrigerant increases as described above. For this reason, the liquid hammer phenomenon tends to become more prominent as the refrigerant density becomes higher. For example, when R404A and R410A are compared, the impact pressure of R410A is about 1.4 times that of R404A. For this reason, it is necessary not to generate an impact pressure that causes a failure of the equipment or an impact pressure that occurs until the pipe breaks.

上記のような液ハンマー現象を防止するため、従来の冷却装置においては、例えば、使用する膨張弁を電子制御式膨張弁とし、この電子膨張弁の下流側に電磁弁を配置するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In order to prevent the liquid hammer phenomenon as described above, in the conventional cooling device, for example, an expansion valve to be used is an electronically controlled expansion valve, and an electromagnetic valve is disposed downstream of the electronic expansion valve. (For example, refer to Patent Document 1).

また例えば、液ハンマー現象は液冷媒の密度に関係しており、液密度が高くなればなるほど衝撃圧も高くなる。このため衝撃圧を低下させるため液密度を低下させる制御を冷凍装置に組み込む方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Further, for example, the liquid hammer phenomenon is related to the density of the liquid refrigerant, and the impact pressure increases as the liquid density increases. For this reason, a method has been proposed in which control for reducing the liquid density is incorporated in the refrigeration apparatus in order to reduce the impact pressure (see, for example, Patent Document 2).

また例えば、液密度を小さくするために電磁弁の上流側の配管にヒーターを巻き付け、電磁弁の上流の液冷媒を、電磁弁を開く事前に加熱することで、冷媒を気体と液体とが混在する二相分離状態にして液密度を低下させることで、冷媒の膨張弁への衝突圧を軽減するものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   In addition, for example, to reduce the liquid density, a heater is wound around the piping upstream of the solenoid valve, and the refrigerant is mixed with gas and liquid by heating the liquid refrigerant upstream of the solenoid valve before opening the solenoid valve. In order to reduce the collision pressure of the refrigerant against the expansion valve by reducing the liquid density in a two-phase separation state (see, for example, Patent Document 3).

特開2008−241238号公報JP 2008-241238 A 特許第4476946号公報Japanese Patent No. 4476946 特開平11−325654号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-325654

上記特許文献1に記載の技術では、液ハンマー現象を軽減するために電子膨張弁を使用することで改善しようとしている。
しかし、電子式膨張弁は膨張弁の開度を変更するために制御基板が必要となる。膨張弁が配置される空間の温度が制御基板の許容温度範囲以内であれば問題ないが、冷凍・冷蔵倉庫はその温度が−25℃以下である場合もあり、制御基板の設置場所として冷凍・冷蔵倉庫内への配置は不可能である。このため専用の制御基板用ボックスを電子式膨張弁近隣に配置する必要がある。専用ボックスを配置することによりボックス配置作業の増大、コストの増大を招く、という問題点があった。
The technique described in Patent Document 1 attempts to improve the liquid hammer phenomenon by using an electronic expansion valve.
However, the electronic expansion valve requires a control board in order to change the opening degree of the expansion valve. If the temperature of the space where the expansion valve is located is within the allowable temperature range of the control board, there is no problem, but the temperature of the freezer / refrigerated warehouse may be -25 ° C or lower. Placement in a refrigerated warehouse is impossible. For this reason, it is necessary to arrange a dedicated control board box near the electronic expansion valve. There is a problem in that the arrangement of the dedicated box causes an increase in box arrangement work and an increase in cost.

また、上記特許文献2に記載の技術では、液密度を小さくするために過冷却運転を制限する制御を搭載する方法で液ハンマー現象を改善しようとしている。
しかし、過冷却運転を制限することで、液冷媒の過冷却を十分に取ることができず、消費電力低減および能力増大を犠牲にした運転を実施することになる。もし冷凍庫(室)内に多量の冷却負荷が投入された場合に能力を犠牲にした運転を実施していると庫内温度の上昇を引き起こし冷却物の品質低下を招くことになる。消費電力量低減を犠牲にすることにより省エネに反する運転を実施することになる、という問題点があった。
Further, in the technique described in Patent Document 2, the liquid hammer phenomenon is attempted to be improved by a method in which control for limiting the supercooling operation is mounted in order to reduce the liquid density.
However, by limiting the supercooling operation, the liquid refrigerant cannot be sufficiently subcooled, and the operation is performed at the expense of power consumption reduction and capacity increase. If a large amount of cooling load is put into the freezer (chamber) and the operation is performed at the sacrifice of capacity, the temperature inside the refrigerator will rise and the quality of the coolant will be reduced. There was a problem in that driving against energy saving would be carried out at the expense of reducing power consumption.

また、上記特許文献3に記載の技術では、運転停止中に常時、電気ヒーターにより冷媒を加熱することで、冷媒の温度を高くして液密度を低減させ液衝撃を改善しようとしている。
しかし、冷媒を、温度検知による制御が困難な二層分離域にまで過熱するため、温度制御しておらず、冷媒停止時に常時通電することで冷凍サイクル内でのエネルギーロスを生じさせる、という問題点があった。
また、過冷却が付かない冷媒を蒸発器に送り込むことになり冷却効果が低下する、という問題点があった。
さらに、一般的に膨張弁は液体の冷媒の流路を制御するものであるため、特に機械式膨張弁では二相分離した冷媒が通過すると正常な制御ができなくなる、という問題点があった。
In the technique described in Patent Document 3, the refrigerant is constantly heated by an electric heater while the operation is stopped, thereby increasing the temperature of the refrigerant and reducing the liquid density to improve the liquid impact.
However, because the refrigerant is overheated to the two-layer separation zone, which is difficult to control by temperature detection, the temperature is not controlled, and energy is lost in the refrigeration cycle by always energizing when the refrigerant is stopped. There was a point.
In addition, there is a problem in that the cooling effect is reduced because the refrigerant not supercooled is sent to the evaporator.
Furthermore, since the expansion valve generally controls the flow path of the liquid refrigerant, the mechanical expansion valve has a problem that normal control cannot be performed when the two-phase separated refrigerant passes.

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、開閉弁の上流側の冷媒を加熱する場合であっても、冷媒が二相状態となることを防止することができる冷却装置を得るものである。
また、液ハンマー現象による膨張手段への衝撃圧を低減することができる冷却装置を得るものである。
また、開閉弁の上流側の冷媒を加熱する場合であっても、冷却能力の低下を抑制することができる冷却装置を得るものである。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of preventing the refrigerant from entering a two-phase state even when the refrigerant on the upstream side of the on-off valve is heated. Get the device.
Moreover, the cooling device which can reduce the impact pressure to the expansion | swelling means by a liquid hammer phenomenon is obtained.
Moreover, even when the refrigerant on the upstream side of the on-off valve is heated, a cooling device that can suppress a decrease in cooling capacity is obtained.

本発明に係る冷却装置は、被冷却設備を冷却する冷却装置であって、圧縮機、凝縮器、開閉弁、膨張手段、および蒸発器を順次、冷媒配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、前記開閉弁の上流側の冷媒配管に配置され、当該冷媒配管内の冷媒を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された冷媒の温度を検知する温度検知手段と、前記開閉弁および前記加熱手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記開閉弁、前記膨張手段、前記蒸発器、および前記加熱手段は、前記被冷却設備内に配置され、前記制御手段は、前記圧縮機が停止状態、かつ、前記開閉弁が閉状態の場合、前記温度検知手段の検知温度が、上限値を前記凝縮器における冷媒の飽和液温度以下とした所定範囲内の温度となるように、前記加熱手段を制御するものである。   A cooling device according to the present invention is a cooling device that cools a facility to be cooled, and includes a refrigerant circuit that sequentially connects a compressor, a condenser, an on-off valve, an expansion means, and an evaporator with a refrigerant pipe to circulate the refrigerant. A heating unit that is disposed in a refrigerant pipe upstream of the on-off valve and that heats the refrigerant in the refrigerant pipe, a temperature detecting unit that detects a temperature of the refrigerant heated by the heating unit, the on-off valve, and the Control means for controlling the operation of the heating means, the on-off valve, the expansion means, the evaporator, and the heating means are arranged in the cooled facility, and the control means is configured to stop the compressor. When the on-off valve is in a closed state, the heating means is set so that the temperature detected by the temperature detecting means is a temperature within a predetermined range in which the upper limit value is equal to or lower than the saturated liquid temperature of the refrigerant in the condenser. To control That.

本発明は、開閉弁の上流側の冷媒を加熱する場合であっても、冷媒が二相状態となることを防止することができる。また、液ハンマー現象による膨張手段への衝撃圧を低減することができる。また、冷却能力の低下を抑制することができる。   The present invention can prevent the refrigerant from entering a two-phase state even when the refrigerant on the upstream side of the on-off valve is heated. Moreover, the impact pressure on the expansion means due to the liquid hammer phenomenon can be reduced. Moreover, the fall of cooling capacity can be suppressed.

本発明の実施の形態1に係る冷却装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the cooling device concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る冷却装置が配置された冷凍庫の例示図である。It is an illustration figure of the freezer in which the cooling device which concerns on Embodiment 1 of this invention is arrange | positioned. 本発明の実施の形態1に係るヒーターの設置範囲を示す図である。It is a figure which shows the installation range of the heater which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るヒーターおよび液管温度センサの設置例を示す図である。It is a figure which shows the example of installation of the heater which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a liquid pipe temperature sensor. 本発明の実施の形態1に係る液管温度センサの設置例を示す図である。It is a figure which shows the example of installation of the liquid pipe | tube temperature sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクルのPh線図を示す図である。It is a figure which shows the Ph diagram of the refrigerating cycle which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る液ハンマー圧力と冷媒温度との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the liquid hammer pressure and refrigerant | coolant temperature which concern on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るヒーター加熱動作を説明するPh線図である。It is a Ph diagram explaining the heater heating operation according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係るヒーター制御動作のフローチャートである。It is a flowchart of the heater control operation | movement which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る冷却装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the cooling device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る冷却装置が配置された冷凍庫の例示図である。It is an illustration figure of the freezer in which the cooling device which concerns on Embodiment 3 of this invention is arrange | positioned.

実施の形態1.
(全体構成)
図1は本発明の実施の形態1に係る冷却装置の冷媒回路図である。
図1に示すように、本実施の形態における冷却装置は、ユニットクーラー10と、室外機20と、このユニットクーラー10と室外機20とを接続する液冷媒配管30およびガス冷媒配管40とを備えている。
なお、「ユニットクーラー10」は、本発明における「負荷側ユニット」に相当する。
なお、「室外機20」は、本発明における「熱源側ユニット」に相当する。
Embodiment 1 FIG.
(overall structure)
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a cooling device according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the cooling device in the present embodiment includes a unit cooler 10, an outdoor unit 20, and a liquid refrigerant pipe 30 and a gas refrigerant pipe 40 that connect the unit cooler 10 and the outdoor unit 20. ing.
The “unit cooler 10” corresponds to the “load side unit” in the present invention.
The “outdoor unit 20” corresponds to the “heat source side unit” in the present invention.

室外機20は、圧縮機1を備えている。圧縮機1の吐出側には凝縮器2が配管で接続され、冷媒回路の一部を構成している。また、凝縮器2の近傍には送風機21が設けられている。
圧縮機1は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、例えば、インバータにより制御されるモータによって駆動される容積式圧縮機から構成されている。
凝縮器2は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたフィン&チューブ型熱交換器により構成される。
送風機21は、ファンモータ等により駆動され、モータ回転数を変化させることにより風量を調整し、送風量を調整することが可能になっている。
The outdoor unit 20 includes the compressor 1. A condenser 2 is connected to the discharge side of the compressor 1 by a pipe to constitute a part of the refrigerant circuit. A blower 21 is provided in the vicinity of the condenser 2.
The compressor 1 is a compressor whose operating capacity can be varied. For example, the compressor 1 includes a positive displacement compressor driven by a motor controlled by an inverter.
The condenser 2 is constituted by, for example, a fin & tube type heat exchanger constituted by a heat transfer tube and a large number of fins.
The blower 21 is driven by a fan motor or the like, and can adjust the air volume by changing the motor rotation speed to adjust the air volume.

ユニットクーラー10は、電磁弁3、膨張弁4、蒸発器5を備えている。ユニットクーラー10に接続される液冷媒配管30からガス冷媒配管40へと順に、電磁弁3、膨張弁4、蒸発器5が直列に接続され、冷媒回路の一部を構成している。蒸発器5の近傍には送風機11が設けられている。
また、電磁弁3の上流側の液冷媒配管30に配置され、当該液冷媒配管30内の冷媒を加熱するヒーター7が設けられている。
なお、「電磁弁3」は、本発明における「開閉弁」に相当する。
なお、「膨張弁4」は、本発明における「膨張手段」に相当する。
なお、「ヒーター7」は、本発明における「加熱手段」に相当する。
The unit cooler 10 includes a solenoid valve 3, an expansion valve 4, and an evaporator 5. In order from the liquid refrigerant pipe 30 connected to the unit cooler 10 to the gas refrigerant pipe 40, the solenoid valve 3, the expansion valve 4, and the evaporator 5 are connected in series to constitute a part of the refrigerant circuit. A blower 11 is provided in the vicinity of the evaporator 5.
Further, a heater 7 is provided which is disposed in the liquid refrigerant pipe 30 upstream of the electromagnetic valve 3 and heats the refrigerant in the liquid refrigerant pipe 30.
The “solenoid valve 3” corresponds to the “open / close valve” in the present invention.
The “expansion valve 4” corresponds to “expansion means” in the present invention.
The “heater 7” corresponds to the “heating means” in the present invention.

また、ユニットクーラー10には、液管温度センサ6、庫内温度センサ8が設けられている。
液管温度センサ6は電磁弁3と凝縮器2との間に設けられ、冷媒温度を計測する。
庫内温度センサ8はユニットクーラー10内に設けられ、蒸発器5が冷媒と熱交換する庫内空気の温度(以下、庫内温度という)を計測する。
なお、「液管温度センサ6」は、本発明における「温度検知手段」に相当する。
なお、「庫内温度センサ8」は、本発明における「第2の温度検知手段」に相当する。
Further, the unit cooler 10 is provided with a liquid pipe temperature sensor 6 and an internal temperature sensor 8.
The liquid pipe temperature sensor 6 is provided between the electromagnetic valve 3 and the condenser 2 and measures the refrigerant temperature.
The internal temperature sensor 8 is provided in the unit cooler 10 and measures the temperature of internal air (hereinafter referred to as internal temperature) at which the evaporator 5 exchanges heat with the refrigerant.
The “liquid pipe temperature sensor 6” corresponds to “temperature detection means” in the present invention.
The “internal temperature sensor 8” corresponds to “second temperature detection means” in the present invention.

膨張弁4は、例えば温度自動膨張弁や定圧膨張弁など、弁の開閉を機械的な作用により行う機械式膨張弁により構成され、冷媒を減圧して膨張させるものである。
蒸発器5は、例えば伝熱管と多数のフィンにより構成されたフィン&チューブ型熱交換器により構成される。
送風機11は、ファンモータ等により駆動され、モータ回転数を変化させることにより風量を調整し、送風量を調整することが可能になっている。
The expansion valve 4 is constituted by a mechanical expansion valve that opens and closes by a mechanical action, such as a temperature automatic expansion valve or a constant pressure expansion valve, and expands the refrigerant by decompressing it.
The evaporator 5 is comprised by the fin & tube type heat exchanger comprised with the heat exchanger tube and many fins, for example.
The blower 11 is driven by a fan motor or the like, and can adjust the air volume by changing the motor rotation speed, and can adjust the air volume.

本実施の形態における冷媒回路を循環する冷媒としては、例えば、フロン冷媒(R404A・R410Aなど)や自然冷媒(CO2、NH3)などの冷媒が用いられる。 The refrigerant circulating in the refrigerant circuit of this embodiment, for example, a refrigerant such as chlorofluorocarbon refrigerants (such as R404A · R410A) and natural refrigerant (CO 2, NH 3) is used.

制御装置100は、例えばマイクロコンピュータで構成され、室外機20内に配置されている。
この制御装置100には、液管温度センサ6、庫内温度センサ8による計測情報が入力される。また、制御装置100には、圧縮機1の吐出側の冷媒圧力を計測する高圧圧力センサ(図示せず)や、吸入側の冷媒圧力を計測する低圧圧力センサ(図示せず)、過冷却度を検出するために凝縮器2の出口側温度を計測する温度センサ(図示せず)など、冷凍サイクルの運転制御に必要な各種の計測情報が入力される。
制御装置100は、各センサから入力された計測情報や制御装置100から受信した各種データ、図示しない操作装置から使用者により指示された運転内容(運転モード、設定温度等)などに基づいて、圧縮機1の運転周波数、送風機21の回転数(凝縮器2の熱交換容量)、送風機11の回転数(蒸発器5の熱交換容量)、電磁弁3の開閉状態などを制御する。また、制御装置100は、圧縮機1の運転停止時に、ヒーター7の制御を行う。詳細は後述する。
なお、「制御装置100」は、本発明における「制御手段」に相当する。
The control device 100 is constituted by a microcomputer, for example, and is arranged in the outdoor unit 20.
Measurement information from the liquid pipe temperature sensor 6 and the internal temperature sensor 8 is input to the control device 100. Further, the control device 100 includes a high pressure sensor (not shown) that measures the refrigerant pressure on the discharge side of the compressor 1, a low pressure sensor (not shown) that measures the refrigerant pressure on the suction side, and the degree of supercooling. Various measurement information necessary for operation control of the refrigeration cycle such as a temperature sensor (not shown) for measuring the outlet side temperature of the condenser 2 is input.
The control device 100 performs compression based on measurement information input from each sensor, various data received from the control device 100, operation details (operation mode, set temperature, etc.) instructed by a user from an operation device (not shown). The operation frequency of the machine 1, the rotational speed of the blower 21 (heat exchange capacity of the condenser 2), the rotational speed of the blower 11 (heat exchange capacity of the evaporator 5), the open / close state of the electromagnetic valve 3, and the like are controlled. Further, the control device 100 controls the heater 7 when the operation of the compressor 1 is stopped. Details will be described later.
Control device 100” corresponds to “control means” in the present invention.

図2は本発明の実施の形態1に係る冷却装置が配置された冷凍庫の例示図である。
図2に示すように、ユニットクーラー10は、被冷却設備としての冷凍庫50の内部に配置される。
ユニットクーラー10内の蒸発器5にて、低温低圧となった冷媒と冷凍庫50内の空気とを熱交換することにより、冷凍庫50内の空気を冷却する。運転動作の詳細は後述する。
なお、本実施の形態では、被冷却設備として、庫内を氷点下以下に冷却される冷凍庫50の場合を説明するが、本発明はこれに限るものではなく、氷点以上の低温(例えば5℃)の温度に冷却される冷蔵庫を被冷却設備としても良い。また、冷凍倉庫(冷凍室)や冷蔵倉庫(冷蔵室)などの被冷却空間が比較的大きな被冷却設備としても良い。
FIG. 2 is an exemplary view of a freezer in which the cooling device according to Embodiment 1 of the present invention is arranged.
As shown in FIG. 2, the unit cooler 10 is arrange | positioned inside the freezer 50 as a to-be-cooled installation.
In the evaporator 5 in the unit cooler 10, the air in the freezer 50 is cooled by exchanging heat between the low-temperature and low-pressure refrigerant and the air in the freezer 50. Details of the driving operation will be described later.
In the present embodiment, the case of the freezer 50 that is cooled to below the freezing point as the equipment to be cooled will be described, but the present invention is not limited to this, and the low temperature above the freezing point (for example, 5 ° C.). It is good also considering the refrigerator cooled to this temperature as a to-be-cooled installation. Moreover, it is good also as a to-be-cooled installation with comparatively big to-be-cooled spaces, such as a freezer warehouse (freezer room) and a refrigerator warehouse (refrigerated room).

(ヒーター7の設置位置)
図3は本発明の実施の形態1に係るヒーターの設置範囲を示す図である。
図3に示すように、液冷媒配管30は、例えば冷凍庫50に形成された開口(図示せず)を通って、ユニットクーラー10の背面側から電磁弁3と接続される。
ヒーター7は、電磁弁3の上流側の液冷媒配管30のうち、ユニットクーラー10内の液冷媒配管30に配置される。図3の例では、ユニットクーラー10内でL字状に折曲した液冷媒配管30(700mm)のうち、直線部分が長い横手部分(500mm)をヒーター設置範囲としている。このように、ユニットクーラー10内で液冷媒配管30が折曲している場合には、ヒーター設置範囲を液冷媒配管30の直線部分となるようにする。これにより、ヒーター7の設置時の施工を容易とすることができる。
なお、ヒーター7の設置範囲はこれに限るものではなく、電磁弁3の上流側の液冷媒配管30のうち、ユニットクーラー10内の液冷媒配管30の全ての範囲に配置しても良い。
(Installation position of heater 7)
FIG. 3 is a diagram showing an installation range of the heater according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 3, the liquid refrigerant pipe 30 is connected to the electromagnetic valve 3 from the back side of the unit cooler 10 through, for example, an opening (not shown) formed in the freezer 50.
The heater 7 is disposed in the liquid refrigerant pipe 30 in the unit cooler 10 in the liquid refrigerant pipe 30 on the upstream side of the electromagnetic valve 3. In the example of FIG. 3, of the liquid refrigerant pipe 30 (700 mm) bent in an L shape in the unit cooler 10, a lateral portion (500 mm) having a long straight portion is set as a heater installation range. As described above, when the liquid refrigerant pipe 30 is bent in the unit cooler 10, the heater installation range is set to be a straight portion of the liquid refrigerant pipe 30. Thereby, construction at the time of installation of heater 7 can be made easy.
The installation range of the heater 7 is not limited to this, and the heater 7 may be disposed in the entire range of the liquid refrigerant pipe 30 in the unit cooler 10 in the liquid refrigerant pipe 30 on the upstream side of the electromagnetic valve 3.

(ヒーター7、液管温度センサ6の詳細)
図4は本発明の実施の形態1に係るヒーターおよび液管温度センサの設置例を示す図である。
図4(a)に示すように、液冷媒配管30の周囲には断熱材31が設けられている。
ヒーター7、および液管温度センサ6は、この断熱材31よりも液冷媒配管30側(液冷媒配管30の外周表面)に配置される。これにより、ヒーター7からの熱が断熱材31により遮断されることがなく、また、液管温度センサ6による冷媒温度の計測を精度良く行うことができる。
ヒーター7は、例えば、液冷媒配管30の外形に対応する断面円弧状に形成され、液冷媒配管30の長手方向に沿って配置される。ヒーター7は、例えば電熱ヒーター(アルミヒーター等)により構成され、ケーブル7aを介して電力が供給されることで発熱する。
(Details of heater 7 and liquid tube temperature sensor 6)
FIG. 4 is a diagram showing an installation example of the heater and the liquid pipe temperature sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 4A, a heat insulating material 31 is provided around the liquid refrigerant pipe 30.
The heater 7 and the liquid pipe temperature sensor 6 are disposed on the liquid refrigerant pipe 30 side (the outer peripheral surface of the liquid refrigerant pipe 30) with respect to the heat insulating material 31. Thereby, the heat from the heater 7 is not interrupted by the heat insulating material 31, and the refrigerant temperature can be accurately measured by the liquid pipe temperature sensor 6.
For example, the heater 7 is formed in a circular arc shape corresponding to the outer shape of the liquid refrigerant pipe 30 and is disposed along the longitudinal direction of the liquid refrigerant pipe 30. The heater 7 is composed of, for example, an electric heater (aluminum heater or the like), and generates heat when electric power is supplied via the cable 7a.

液管温度センサ6は、液冷媒配管30のヒーター設置範囲に配置されている。例えば図4に示すように、液冷媒配管30の表面のうち、ヒーター7と対向する部分に配置される。このように、ヒーター設置範囲に液管温度センサ6を配置することで、ヒーター7により加熱された冷媒の温度を液管温度センサ6により計測する。また、液管温度センサ6をヒーター7と対向する位置に配置することで、ヒーター7からの熱が直接、液管温度センサ6に伝わることを抑制して精度良く冷媒温度を検知することができる。   The liquid pipe temperature sensor 6 is disposed in the heater installation range of the liquid refrigerant pipe 30. For example, as shown in FIG. 4, the surface of the liquid refrigerant pipe 30 is disposed at a portion facing the heater 7. Thus, by arranging the liquid tube temperature sensor 6 in the heater installation range, the temperature of the refrigerant heated by the heater 7 is measured by the liquid tube temperature sensor 6. Further, by disposing the liquid pipe temperature sensor 6 at a position facing the heater 7, it is possible to accurately detect the refrigerant temperature while suppressing the heat from the heater 7 from being directly transmitted to the liquid pipe temperature sensor 6. .

図4(b)に示すように、液管温度センサ6は、例えばサーミスタにより構成され、液冷媒配管30の外周表面に溶接等により接続された円筒状の銅チューブ32の内部に挿入されて設置される。このように、熱伝導率が高い銅製の銅チューブ32を液冷媒配管30に溶接して設けることで、液管温度センサ6を容易に設置可能とするとともに、配管内の冷媒温度を精度良く計測することができる。   As shown in FIG. 4B, the liquid pipe temperature sensor 6 is configured by, for example, a thermistor, and is inserted into a cylindrical copper tube 32 connected to the outer peripheral surface of the liquid refrigerant pipe 30 by welding or the like. Is done. As described above, the copper tube 32 made of copper having high thermal conductivity is welded to the liquid refrigerant pipe 30 so that the liquid pipe temperature sensor 6 can be easily installed and the refrigerant temperature in the pipe is accurately measured. can do.

なお、上記図4の例では、液管温度センサ6をサーミスタで構成し、銅チューブ32内に挿入することで設置したが、本発明はこれに限るものではない。例えば図5に示すように、液冷媒配管30に、例えば銅製の平板33を溶接し、ここに温度検知手段としてのサーモスタット6aをボルト止めしても良い。   In the example of FIG. 4 described above, the liquid tube temperature sensor 6 is configured by a thermistor and is installed by being inserted into the copper tube 32, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, a flat plate 33 made of, for example, copper may be welded to the liquid refrigerant pipe 30, and a thermostat 6a as a temperature detecting means may be bolted thereto.

(運転動作)
次に、冷却装置の運転動作について説明する。
図6は本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクルのPh線図を示す図である。
以下、図6を参照しつつ、冷凍庫50内の温度を所定の目標温度に冷却する冷却運転の動作について説明する。
なお、図6は、410A冷媒で高圧圧力が2.3MPa、低圧圧力が0.15MPa、凝縮器2における冷媒の飽和温度(凝縮温度)が40℃、通常運転時に過冷却度を5Kに設定する場合を示している。なお、各数値は一例であり、これに限定されるものではない。
なお、冷凍庫50内の目標温度は、例えば、アイスクリームなどの冷凍食品を冷やす倉庫の場合、−25℃以下に保たれることが多い。また、牛乳や乳製品を保管する場合には、5℃前後に倉庫内を保つことが多い。なお、目標温度は冷却する内容物によって変えられるものである。
(Driving operation)
Next, the operation of the cooling device will be described.
FIG. 6 is a diagram showing a Ph diagram of the refrigeration cycle according to Embodiment 1 of the present invention.
Hereinafter, the operation of the cooling operation for cooling the temperature in the freezer 50 to a predetermined target temperature will be described with reference to FIG.
In FIG. 6, the 410A refrigerant has a high pressure of 2.3 MPa, a low pressure of 0.15 MPa, a saturation temperature (condensation temperature) of the refrigerant in the condenser 2 of 40 ° C., and the degree of supercooling is set to 5K during normal operation. Shows the case. In addition, each numerical value is an example and is not limited to this.
Note that the target temperature in the freezer 50 is often kept at -25 ° C. or lower in a warehouse that cools frozen foods such as ice cream. When storing milk or dairy products, the warehouse is often kept at around 5 ° C. The target temperature can be changed depending on the contents to be cooled.

制御装置100は、庫内温度センサ8により冷凍庫50内の温度を検知し、冷凍庫50内の温度が目標温度を上回ると、電磁弁3を開状態とし、圧縮機1を駆動する。圧縮機1を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機1から吐出される(図6の点A)。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器2へ流入し、凝縮器2で周囲室外空気と熱交換し、凝縮・液化し、高圧低温の冷媒となる(図6の点B、点C)。この高圧低温の冷媒は、例えば、飽和温度に対して5K程度の過冷却が付くように、圧縮機1や送風機21の運転が制御される(図6の点C)。
凝縮器2を流出した高圧低温の液冷媒は、液冷媒配管30に供給される。液冷媒配管30を通った液冷媒は、ユニットクーラー10内に入り、膨張弁4で低圧に絞られ低圧低乾き度の気液二相冷媒となり(図6の点D)、蒸発器5で周囲庫内空気と熱交換し、蒸発・気化して冷房を行う(図6の点E)。
蒸発器5を流出したガス冷媒は、ガス冷媒配管40を導通し圧縮機1に吸入され、高温、高圧のガス冷媒として圧縮機1から吐出される(図6の点A)。
このような冷房運転により、庫内温度は徐々に低下して目標温度に近づくこととなる。
The control device 100 detects the temperature in the freezer 50 by the internal temperature sensor 8, and when the temperature in the freezer 50 exceeds the target temperature, the electromagnetic valve 3 is opened and the compressor 1 is driven. When the compressor 1 is driven, high-temperature and high-pressure gas refrigerant is discharged from the compressor 1 (point A in FIG. 6). The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the condenser 2, exchanges heat with the ambient outdoor air in the condenser 2, condenses and liquefies, and becomes a high-pressure and low-temperature refrigerant (point B in FIG. 6). , Point C). The operation of the compressor 1 and the blower 21 is controlled so that this high-pressure and low-temperature refrigerant is supercooled to about 5K with respect to the saturation temperature (point C in FIG. 6).
The high-pressure and low-temperature liquid refrigerant that has flowed out of the condenser 2 is supplied to the liquid refrigerant pipe 30. The liquid refrigerant that has passed through the liquid refrigerant pipe 30 enters the unit cooler 10 and is throttled to a low pressure by the expansion valve 4 to become a gas-liquid two-phase refrigerant having a low pressure and a low dryness (point D in FIG. 6). Heat is exchanged with the internal air, and the air is evaporated and vaporized for cooling (point E in FIG. 6).
The gas refrigerant that has flowed out of the evaporator 5 passes through the gas refrigerant pipe 40 and is sucked into the compressor 1, and is discharged from the compressor 1 as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point A in FIG. 6).
By such cooling operation, the internal temperature gradually decreases and approaches the target temperature.

冷凍庫50内の温度が目標温度を下回ると、制御装置100は、電磁弁3を閉状態とする。電磁弁3は、制御装置100からの制御信号により動作し、液冷媒配管30の冷媒流路を遮り冷媒を遮断する。
その後、圧縮機1の吸入圧が所定の低圧圧力になると、制御装置100は、圧縮機1へ、運転を停止する制御信号を送り、圧縮機1が停止することで冷却運転が停止する。
When the temperature in the freezer 50 falls below the target temperature, the control device 100 closes the electromagnetic valve 3. The solenoid valve 3 operates in accordance with a control signal from the control device 100, blocks the refrigerant flow path of the liquid refrigerant pipe 30 and blocks the refrigerant.
Thereafter, when the suction pressure of the compressor 1 reaches a predetermined low pressure, the control device 100 sends a control signal for stopping the operation to the compressor 1, and the cooling operation is stopped when the compressor 1 stops.

電磁弁3により冷媒が遮断され、圧縮機1が停止することで冷却運転が停止すると、冷凍庫50内の温度は少しずつ上昇していく。
冷凍庫50内の温度がある一定値以上上昇(例えば3℃〜5℃上昇)すると、再び、電磁弁3を開状態とし、圧縮機1を駆動して、上述した動作を繰り返す。
When the refrigerant is shut off by the electromagnetic valve 3 and the cooling operation is stopped by stopping the compressor 1, the temperature in the freezer 50 gradually increases.
When the temperature in the freezer 50 increases by a certain value or more (for example, 3 ° C. to 5 ° C.), the solenoid valve 3 is opened again, the compressor 1 is driven, and the above-described operation is repeated.

(液ハンマー現象)
次に、上記のような冷却運転において、電磁弁3の開による液ハンマー現象について説明する。
(Liquid hammer phenomenon)
Next, the liquid hammer phenomenon due to the opening of the solenoid valve 3 in the cooling operation as described above will be described.

冷媒回路が遮断されている間、電磁弁3の上流の液冷媒配管30の冷媒は、一部、冷凍庫50内部にあるため、冷凍庫50内部の温度と同じ温度(例えば−25℃)前後まで冷却される場合がある。
電磁弁3の上流の冷媒は高圧冷媒であり、通常運転時は高圧圧力の飽和温度に対して5K程度の過冷却が付いた状態である。
しかし、上記のように冷凍庫50内の温度とほぼ同じ温度に冷却された高圧液冷媒は、通常運転時よりも過冷却度が大きくなる。例えば、冷媒の高圧飽和温度が40℃前後とすると、−25℃に冷却された冷媒には、65Kもの過冷却が付いた状態となる。
例えば、R410A冷媒で高圧圧力2.3MPa(飽和温度が約40℃)の場合、液温度が35℃での液密度は1007kg/m3であるのに対し、−25℃の密度は、1269kg/m3と、35℃の状態に対し、26%も高密度となる。
While the refrigerant circuit is shut off, some of the refrigerant in the liquid refrigerant pipe 30 upstream of the solenoid valve 3 is inside the freezer 50, so it is cooled to around the same temperature (for example, −25 ° C.) as the temperature inside the freezer 50. May be.
The refrigerant upstream of the solenoid valve 3 is a high-pressure refrigerant, and is in a state of being supercooled by about 5K with respect to the saturation temperature of the high-pressure pressure during normal operation.
However, the high-pressure liquid refrigerant cooled to substantially the same temperature as the temperature in the freezer 50 as described above has a higher degree of supercooling than during normal operation. For example, if the high-pressure saturation temperature of the refrigerant is around 40 ° C., the refrigerant cooled to −25 ° C. is in a state of being supercooled by as much as 65K.
For example, in the case of R410A refrigerant and a high pressure of 2.3 MPa (saturation temperature is about 40 ° C.), the liquid density at 35 ° C. is 1007 kg / m 3 , whereas the density at −25 ° C. is 1269 kg / m 2. For m 3 and 35 ° C., the density is as high as 26%.

電磁弁3が開にされると、このような高密度な冷媒が、電磁弁3から冷媒流路に一気に流れ込む。そして、この高密度の冷媒は膨張弁4に流れ込み、ここで堰き止められることで液ハンマー現象が発生する。   When the electromagnetic valve 3 is opened, such high-density refrigerant flows from the electromagnetic valve 3 into the refrigerant flow path at once. The high-density refrigerant flows into the expansion valve 4 and is dammed up here to cause a liquid hammer phenomenon.

膨張弁4に流れ込んだ冷媒は、行き場がなくなり急激に流れを塞ぎ止められた状態となり、非常に大きな衝撃圧を発生する。一般的に膨張弁4などは、例えば7MPaを超える衝撃圧を繰り返し加えることで破壊する可能性がある。
上記の通り、庫内温度が目標温度未満の状態となり、電磁弁3閉塞、目標温度以上になり開弁する回数は、例えば1時間に4〜6回あり、製品の寿命である10年間では35万回〜53万回にも達する。
このような高い衝撃圧力を繰り返し加えられることにより、膨張弁4は大きな損傷を受け、最終的には機器が正常に動作せず、冷凍サイクル中の膨張行程が正常に動作せず、冷蔵庫の温度上昇を引き起こし、収容物の品質低下を招く恐れがある。
また、液ハンマー現象による非常に大きな衝撃により、冷媒が衝突する際に非常に大きな異常音および異常振動が発生することにもなる。
The refrigerant that has flowed into the expansion valve 4 is in a state where it has no place to go and is suddenly blocked, and generates a very large impact pressure. Generally, the expansion valve 4 or the like may be broken by repeatedly applying an impact pressure exceeding 7 MPa, for example.
As described above, the inside temperature is lower than the target temperature, the solenoid valve 3 is closed, the number of times the valve is opened at or above the target temperature is, for example, 4 to 6 times per hour, and the product life is 35 for 10 years. It reaches 10,000 to 530,000 times.
By repeatedly applying such high impact pressure, the expansion valve 4 is greatly damaged, eventually the equipment does not operate normally, the expansion process during the refrigeration cycle does not operate normally, and the temperature of the refrigerator This may cause an increase in the quality of the contents.
In addition, due to a very large impact due to the liquid hammer phenomenon, a very large abnormal sound and abnormal vibration are generated when the refrigerant collides.

(液ハンマー圧力と温度の関係)
このような液ハンマー現象により生じる液ハンマー圧力には、以下の関係がある。
ΔP=ρ・V・C
ここで、ΔPは、液ハンマー圧力である。ρは、液密度である。Vは、冷媒移動速度である。Cは、音速である。
液密度ρは、冷媒の温度と圧力とにより変化する。冷媒の温度が上昇する程、液密度は低下する。また、圧力が上昇すると冷媒の温度が上昇するため、液密度は低下する。
(Relationship between liquid hammer pressure and temperature)
The liquid hammer pressure generated by such a liquid hammer phenomenon has the following relationship.
ΔP = ρ ・ V ・ C
Here, ΔP is the liquid hammer pressure. ρ is the liquid density. V is a refrigerant moving speed. C is the speed of sound.
The liquid density ρ varies depending on the temperature and pressure of the refrigerant. The liquid density decreases as the temperature of the refrigerant increases. Moreover, since the temperature of a refrigerant | coolant rises when a pressure rises, a liquid density falls.

図7は本発明の実施の形態1に係る液ハンマー圧力と冷媒温度との関係の一例を示す図である。
図7の例では、R410A冷媒で高圧圧力2.3MPaにおける冷媒温度と、液ハンマー圧力との関係を示している。
図7に示すように、冷媒温度が上昇するのに従い液ハンマー圧力は低下する。例えば、冷媒温度が30℃を超える温度では、液ハンマー圧力は膨張弁4の破壊限界である7MPaを下回る。なお、これらの数値は一例であり、電磁弁3上流の配管長さと配管内径(冷媒量)により変動するものである。
このように、液ハンマー現象により生じる液ハンマー圧力は、冷媒を加熱して冷媒温度を上昇させることで、低下させることができる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the liquid hammer pressure and the refrigerant temperature according to Embodiment 1 of the present invention.
In the example of FIG. 7, the relationship between the refrigerant temperature and the liquid hammer pressure at a high pressure of 2.3 MPa for the R410A refrigerant is shown.
As shown in FIG. 7, the liquid hammer pressure decreases as the refrigerant temperature increases. For example, at a temperature where the refrigerant temperature exceeds 30 ° C., the liquid hammer pressure is less than 7 MPa, which is the failure limit of the expansion valve 4. These numerical values are merely examples, and vary depending on the pipe length upstream of the solenoid valve 3 and the pipe inner diameter (refrigerant amount).
Thus, the liquid hammer pressure generated by the liquid hammer phenomenon can be reduced by heating the refrigerant and increasing the refrigerant temperature.

(冷媒を加熱し過ぎることの問題点)
上記のように冷媒の温度を上昇させることで、液ハンマー圧力を低減するが、冷媒を加熱すると次のような問題点がある。
低温高圧の液相冷媒(過冷却状態)を加熱すると、冷媒は加熱に応じ温度上昇し、当該条件化での飽和液線を越えると二層分離が始まり(沸騰状態)、この状態では冷媒の温度上昇が無くなる。このため、温度検出だけでは変化が無いので冷媒のエンタルピー(換算)を検知することが困難になる。
このように、二相状態の冷媒にまで冷媒を加熱することは、温度検出による加熱制御ができず、無駄な加熱を行うことになり、冷凍サイクル内でのエネルギーロスを生じさせる。
また、加熱し過ぎるとヒーター7付近の冷媒の気化度が過剰になり、衝撃吸収の効果が低下する。
さらに、一般的に膨張弁4は液体の冷媒の流路を制御するものであるため、特に機械式膨張弁では二相分離した冷媒が通過すると正常な制御ができなくなる。
(Problems of overheating the refrigerant)
Although the liquid hammer pressure is reduced by raising the temperature of the refrigerant as described above, there are the following problems when the refrigerant is heated.
When a low-temperature and high-pressure liquid refrigerant (supercooled state) is heated, the temperature of the refrigerant rises as it is heated, and two-layer separation begins (boiling state) when the saturated liquid line is exceeded under the conditions (boiling state). There is no temperature rise. For this reason, since there is no change only by temperature detection, it becomes difficult to detect the enthalpy (converted) of the refrigerant.
As described above, heating the refrigerant to the two-phase refrigerant cannot perform heating control based on temperature detection, and performs wasteful heating, causing energy loss in the refrigeration cycle.
Moreover, if it heats too much, the vaporization degree of the refrigerant | coolant of the heater 7 vicinity will become excess, and the effect of shock absorption will fall.
Furthermore, since the expansion valve 4 generally controls the flow path of the liquid refrigerant, the mechanical expansion valve, in particular, cannot perform normal control when the two-phase separated refrigerant passes.

以上のことから、本実施の形態においては、電磁弁3の上流側の冷媒温度が、上限値を凝縮器2における冷媒の飽和温度(飽和液線)以下とした所定範囲内の温度となるように、ヒーター7を制御する。
また、所定範囲の下限値は、電磁弁3を開状態にした際に、膨張弁4に生じる液ハンマー現象による衝撃圧(液ハンマー圧力)が、所定値(膨張弁4の破壊限界値)以下となる温度(例えば30℃)に設定する。
このような本実施の形態におけるヒーター7の加熱動作について、図8により説明する。
From the above, in the present embodiment, the refrigerant temperature upstream of the solenoid valve 3 is set to a temperature within a predetermined range in which the upper limit value is equal to or lower than the refrigerant saturation temperature (saturated liquid line) in the condenser 2. In addition, the heater 7 is controlled.
Further, the lower limit value of the predetermined range is that the impact pressure (liquid hammer pressure) due to the liquid hammer phenomenon generated in the expansion valve 4 when the electromagnetic valve 3 is opened is equal to or less than the predetermined value (destruction limit value of the expansion valve 4). Is set to a temperature (for example, 30 ° C.).
The heating operation of the heater 7 in this embodiment will be described with reference to FIG.

(ヒーター7の加熱動作)
図8は本発明の実施の形態1に係るヒーター加熱動作を説明するPh線図である。
図8(a)は液冷媒が庫内温度まで冷却された状態を示し、図8(b)はヒーター7による加熱を示している。
なお、図8は、410A冷媒で高圧圧力が2.3MPa、低圧圧力が0.15MPa、凝縮器2における冷媒の飽和温度(凝縮温度)が40℃、通常運転時に過冷却度を5Kに設定する場合を示している。なお、各数値は一例であり、これに限定されるものではない。
(Heating operation of heater 7)
FIG. 8 is a Ph diagram illustrating the heater heating operation according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 8A shows a state in which the liquid refrigerant is cooled to the internal temperature, and FIG. 8B shows heating by the heater 7.
In FIG. 8, the 410A refrigerant has a high pressure of 2.3 MPa, a low pressure of 0.15 MPa, a saturation temperature (condensation temperature) of the refrigerant in the condenser 2 of 40 ° C., and the degree of supercooling is set to 5K during normal operation. Shows the case. In addition, each numerical value is an example and is not limited to this.

図8(a)に示すように、冷凍庫50内の温度とほぼ同じ温度(−25℃)に冷却された高圧液冷媒(図8(a)の点C’)には、過冷却度が65K付いた状態となる。この状態で冷却装置を運転すると、冷凍サイクルの蒸発工程において、十分に蒸発・気化ができず、二相冷媒が蒸発器5から流出する。このような二相冷媒の流出は、圧縮機1への液バックが生じる場合がある。また、例えばアキュムレータ(図示せず)を設けて液バックを防止する場合であっても、その容量を大きくする必要が生じる。さらに、圧縮機1から吐出される、高温高圧のガス冷媒のエンタルピーが減少し、効率(COP)が低下することになる。   As shown in FIG. 8A, the high-pressure liquid refrigerant (point C ′ in FIG. 8A) cooled to substantially the same temperature (−25 ° C.) as the temperature in the freezer 50 has a supercooling degree of 65K. It will be in a state of attaching. If the cooling device is operated in this state, it cannot be sufficiently evaporated and vaporized in the evaporation step of the refrigeration cycle, and the two-phase refrigerant flows out of the evaporator 5. Such outflow of the two-phase refrigerant may cause liquid back to the compressor 1. For example, even when an accumulator (not shown) is provided to prevent liquid back, it is necessary to increase the capacity. Furthermore, the enthalpy of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 is reduced, and the efficiency (COP) is lowered.

図8(b)に示すように、本実施の形態では、ヒーター7を動作させることで、所定範囲内の温度(30℃以上40℃未満)として、例えば過冷却度が5Kとなる、冷媒温度(35℃)となるように加熱する。
このような加熱により、冷媒を液相状態に維持しつつ、液ハンマー圧力が所定値(膨張弁4の衝撃限界値)以下とすることができる。また、過冷却度を適切に設定することで、運転効率の低下を抑制することができる。また、アキュムレータを設けることなく、またはアキュムレータの容量を増加させることなく、液バックを防止できる。
As shown in FIG. 8 (b), in the present embodiment, by operating the heater 7, as a temperature within a predetermined range (30 ° C. or higher and lower than 40 ° C.), for example, the refrigerant temperature at which the degree of supercooling is 5K. Heat to 35 ° C.
By such heating, the liquid hammer pressure can be set to a predetermined value (impact limit value of the expansion valve 4) or less while maintaining the refrigerant in a liquid phase state. Moreover, the fall of driving | operation efficiency can be suppressed by setting a supercooling degree appropriately. Further, liquid back can be prevented without providing an accumulator or increasing the capacity of the accumulator.

次に、ヒーター7の制御動作の詳細を図9により説明する。   Next, details of the control operation of the heater 7 will be described with reference to FIG.

図9は本発明の実施の形態1に係るヒーター制御動作のフローチャートである。
以下、図9の各ステップに基づき説明する。
(S1)
制御装置100は、庫内温度センサ8の検知温度(庫内温度)が所定温度以上となり、圧縮機1が停止状態、かつ、電磁弁3が閉状態であるか否かを判断する。制御装置100は、当該条件を満たすまで、ステップS1の判断を繰り返す。
ここで、所定温度としては、後述する所定範囲の下限値より低い温度(例えば、−25℃)に設定する。
FIG. 9 is a flowchart of the heater control operation according to Embodiment 1 of the present invention.
Hereinafter, a description will be given based on each step of FIG.
(S1)
The control device 100 determines whether or not the temperature detected by the internal temperature sensor 8 (internal temperature) is equal to or higher than a predetermined temperature, the compressor 1 is stopped, and the electromagnetic valve 3 is closed. The control device 100 repeats the determination in step S1 until the condition is satisfied.
Here, the predetermined temperature is set to a temperature (for example, −25 ° C.) lower than a lower limit value of a predetermined range described later.

(S2)
上記ステップS1の条件を満たす場合、制御装置100は、液管温度センサ6の検知温度が、所定範囲内の温度であるか否かを判断する。
この所定範囲の上限値は、凝縮器2における冷媒の飽和温度(飽和液線)以下の値とする。例えば、R410A冷媒で高圧圧力2.3MPaの場合、飽和温度である40℃を上限値とする。
また、所定範囲の下限値は、電磁弁3を開状態にした際に、膨張弁4に生じる液ハンマー現象による衝撃圧(液ハンマー圧力ΔP)が、所定値未満となる値とする。例えば、膨張弁4の破壊限界が7MPaの場合、液ハンマー圧力ΔPが7MPaとなる温度である30℃を下限値とする。なお、これらの数値は一例であり、電磁弁3上流の配管長さと配管内径(冷媒量)により変動するものである。
(S2)
When the condition of step S1 is satisfied, the control device 100 determines whether or not the temperature detected by the liquid tube temperature sensor 6 is a temperature within a predetermined range.
The upper limit value of the predetermined range is a value equal to or lower than the refrigerant saturation temperature (saturated liquid line) in the condenser 2. For example, in the case of R410A refrigerant and a high pressure of 2.3 MPa, a saturation temperature of 40 ° C. is set as the upper limit value.
The lower limit value of the predetermined range is a value at which the impact pressure (liquid hammer pressure ΔP) caused by the liquid hammer phenomenon generated in the expansion valve 4 when the electromagnetic valve 3 is opened is less than the predetermined value. For example, when the fracture limit of the expansion valve 4 is 7 MPa, the lower limit value is 30 ° C., which is the temperature at which the liquid hammer pressure ΔP becomes 7 MPa. These numerical values are merely examples, and vary depending on the pipe length upstream of the solenoid valve 3 and the pipe inner diameter (refrigerant amount).

(S3)
液管温度センサ6の検知温度が、所定範囲内の温度でない場合、制御装置100は、電磁弁3を開禁止状態とする。
この開禁止状態とは、上述した冷却運転動作において、冷凍庫50内の温度が目標温度を上回り、冷却運転を開始する必要が生じた場合であっても、電磁弁3を開とする動作を禁止する状態である。つまり、電磁弁3の上流の冷媒温度が所定範囲内でない場合には、電磁弁3を開にする動作が猶予される。
(S3)
When the temperature detected by the liquid pipe temperature sensor 6 is not within the predetermined range, the control device 100 puts the electromagnetic valve 3 into the open prohibited state.
This open prohibition state means that the operation of opening the solenoid valve 3 is prohibited even when the temperature in the freezer 50 exceeds the target temperature and the cooling operation needs to be started in the cooling operation described above. It is a state to do. That is, when the refrigerant temperature upstream of the solenoid valve 3 is not within the predetermined range, the operation of opening the solenoid valve 3 is delayed.

(S4)
制御装置100は、ヒーター7を動作させ、電磁弁3上流側の液冷媒配管30内の冷媒の加熱を開始し、上記ステップS1に戻る。
なお、この加熱動作においては、上述したように、冷媒に所定の過冷却度(5K)が付くように、ヒーター7をオン/オフするフィードバック制御を行うようにしても良い。つまり、制御装置100は、液管温度センサ6で検知される冷媒の温度が所定温度(35℃)となるように、ヒーター7をオン/オフ制御するようにしても良い。
(S4)
The control device 100 operates the heater 7 to start heating the refrigerant in the liquid refrigerant pipe 30 on the upstream side of the electromagnetic valve 3, and returns to step S1.
In this heating operation, as described above, feedback control for turning on / off the heater 7 may be performed so that the refrigerant has a predetermined degree of supercooling (5K). In other words, the control device 100 may perform on / off control of the heater 7 so that the temperature of the refrigerant detected by the liquid tube temperature sensor 6 becomes a predetermined temperature (35 ° C.).

(S5)
一方、液管温度センサ6の検知温度が、所定範囲内の温度の場合、制御装置100は、電磁弁3を開可能状態とする。
この開可能状態とは、上述した冷却運転動作において、冷凍庫50内の温度が目標温度を上回り、冷却運転を開始する必要が生じた場合、電磁弁3を開とする動作を可能とする状態である。つまり、電磁弁3の上流の冷媒温度が所定範囲内の場合には、電磁弁3を開にする動作が実行される。
(S5)
On the other hand, when the temperature detected by the liquid pipe temperature sensor 6 is a temperature within a predetermined range, the control device 100 makes the electromagnetic valve 3 openable.
This openable state is a state in which, in the above-described cooling operation, when the temperature in the freezer 50 exceeds the target temperature and the cooling operation needs to be started, an operation to open the solenoid valve 3 is possible. is there. That is, when the refrigerant temperature upstream of the electromagnetic valve 3 is within the predetermined range, an operation for opening the electromagnetic valve 3 is executed.

(S6)
制御装置100は、ヒーター7の動作を停止させ、上記ステップS1に戻る。
以降、上述した動作が繰り返し実行される。
(S6)
The control device 100 stops the operation of the heater 7 and returns to step S1.
Thereafter, the above-described operation is repeatedly executed.

なお、上記の動作では、ステップS1において、庫内温度センサ8の検知温度が所定温度以上となることを条件としたが、本発明はこれに限るものではない。上記ステップS1において、圧縮機1が停止状態、かつ、電磁弁3が閉状態の場合、条件を満たすとしてステップS2に進むようにしても良い。このように、庫内温度によらず、圧縮機1が停止中に電磁弁3が閉状態となった場合には、冷媒温度を所定範囲の温度となるようにヒーター7を制御するようにしても良い。   In the above operation, in step S1, it is a condition that the temperature detected by the internal temperature sensor 8 is equal to or higher than a predetermined temperature. However, the present invention is not limited to this. In step S1, when the compressor 1 is in a stopped state and the solenoid valve 3 is in a closed state, the process may proceed to step S2 as satisfying the condition. Thus, regardless of the inside temperature, when the solenoid valve 3 is closed while the compressor 1 is stopped, the heater 7 is controlled so that the refrigerant temperature is in a predetermined range. Also good.

(効果)
以上のように本実施の形態においては、圧縮機1が停止状態、かつ、電磁弁3が閉状態の場合、液管温度センサ6の検知温度が、上限値を凝縮器2における冷媒の飽和温度以下とした所定範囲内の温度となるように、ヒーター7を制御する。
このため、電磁弁3の上流側の冷媒を加熱する場合であっても、冷媒が二相状態となることを防止することができる。よって、冷媒の状態を温度によって検知できる顕熱上昇の範囲で加熱制御を行うことができる。
したがって、ヒーター7の加熱による液冷媒の過冷却ロスが防止でき、冷凍サイクル内でのエネルギーロスを抑制することができ、冷却能力の低下を抑制できる。これにより、冷凍庫50内の冷却物の品質低下も防止できる。
また、ヒーター7付近の冷媒の気化度が過剰になることがなく、液ハンマー現象の低減効果の低減を防止することができる。
また、ヒーター7を常時通電する必要がなく、ヒーター7の消費電力低減による省エネに貢献できる。
(effect)
As described above, in the present embodiment, when the compressor 1 is stopped and the solenoid valve 3 is closed, the detected temperature of the liquid pipe temperature sensor 6 is set to the upper limit value of the refrigerant saturation temperature in the condenser 2. The heater 7 is controlled so that the temperature is within the predetermined range described below.
For this reason, even if it is a case where the refrigerant | coolant of the upstream of the solenoid valve 3 is heated, it can prevent that a refrigerant | coolant will be in a two-phase state. Therefore, heating control can be performed in the range of sensible heat rise in which the state of the refrigerant can be detected by temperature.
Therefore, the supercooling loss of the liquid refrigerant due to the heating of the heater 7 can be prevented, the energy loss in the refrigeration cycle can be suppressed, and the decrease in the cooling capacity can be suppressed. Thereby, the quality deterioration of the cooling thing in the freezer 50 can also be prevented.
Further, the vaporization degree of the refrigerant in the vicinity of the heater 7 does not become excessive, and the reduction of the liquid hammer phenomenon can be prevented from being reduced.
Further, it is not necessary to energize the heater 7 at all times, which can contribute to energy saving by reducing the power consumption of the heater 7.

また、冷媒に所定の過冷却度(5K)が付くように、ヒーター7を制御する。
このため、適切な過冷却度の冷媒を蒸発器5に送り込めることで効率の低下を軽減することができる。また、アキュムレータを設けることなく、またはアキュームレーター容量を増すことなく液バックを防止することができる。
Further, the heater 7 is controlled so that the refrigerant has a predetermined degree of supercooling (5K).
For this reason, the fall of efficiency can be reduced by sending the refrigerant | coolant of a suitable supercooling degree to the evaporator 5. FIG. Further, liquid back can be prevented without providing an accumulator or increasing the accumulator capacity.

また本実施の形態においては、所定範囲の下限値は、電磁弁3を開状態にした際に、膨張弁4に生じる液ハンマー現象による衝撃圧が、所定値未満となる温度である。
これにより、液ハンマー現象による膨張弁4への衝撃圧を低減することができ、液ハンマー現象による膨張弁4の破壊、劣化などを抑制することができる。
また、液ハンマー圧力を、膨張弁4の破壊限界未満に抑えることができる。
In the present embodiment, the lower limit value of the predetermined range is a temperature at which the impact pressure due to the liquid hammer phenomenon generated in the expansion valve 4 becomes less than the predetermined value when the electromagnetic valve 3 is opened.
Thereby, the impact pressure to the expansion valve 4 due to the liquid hammer phenomenon can be reduced, and the destruction and deterioration of the expansion valve 4 due to the liquid hammer phenomenon can be suppressed.
In addition, the liquid hammer pressure can be suppressed to less than the breakage limit of the expansion valve 4.

また本実施の形態においては、膨張弁4は、弁の開閉を機械的な作用により行う機械式膨張弁により構成されている。そして、この膨張弁4には、液相状態の冷媒が流通するようにヒーター7が制御される。
このため、膨張弁4を気相冷媒(二相冷媒)が通過することを抑制し、膨張弁4の異常動作(誤動作)を防止することができる。
In the present embodiment, the expansion valve 4 is constituted by a mechanical expansion valve that opens and closes the valve by a mechanical action. The expansion valve 4 is controlled by a heater 7 so that a liquid-phase refrigerant flows.
For this reason, it can suppress that a gaseous-phase refrigerant | coolant (two-phase refrigerant | coolant) passes through the expansion valve 4, and the abnormal operation | movement (malfunction) of the expansion valve 4 can be prevented.

なお、本実施の形態においては、上記ステップS1で庫内温度が所定温度以上であることを検出した後、冷媒温度が所定範囲にない場合、ヒーター7への通電の制御が開始されるが、本発明はこれに限るものではない。
庫内温度が所定温度を検出した後、冷媒温度が所定範囲内に到達するまでの温度(昇温時間)は、出来るだけ短時間であることが好ましい。
そのために、例えば、庫内温度センサ8により検知された庫内温度に基づき、または、庫内温度の温度変化を基に、庫内温度が所定温度に達する時間を予測し、庫内温度センサ8の検知温度が所定温度に達する事前に、予めヒーター7の通電を開始しても良い。
In the present embodiment, after detecting that the internal temperature is equal to or higher than the predetermined temperature in step S1, control of energization to the heater 7 is started when the refrigerant temperature is not within the predetermined range. The present invention is not limited to this.
It is preferable that the temperature (temperature increase time) until the refrigerant temperature reaches the predetermined range after the internal temperature is detected as the predetermined temperature is as short as possible.
For this purpose, for example, based on the internal temperature detected by the internal temperature sensor 8 or based on the temperature change of the internal temperature, the time for the internal temperature to reach a predetermined temperature is predicted, and the internal temperature sensor 8 The energization of the heater 7 may be started in advance before the detected temperature reaches a predetermined temperature.

また、ヒーター7により加熱された冷媒から、冷凍庫50外に配置された液冷媒配管30内の冷媒への熱移動による損失を抑えるために、液冷媒配管30のヒーター設置範囲よりも上流部に、逆止弁などを設けても良い。   Further, in order to suppress loss due to heat transfer from the refrigerant heated by the heater 7 to the refrigerant in the liquid refrigerant pipe 30 disposed outside the freezer 50, in the upstream portion of the heater installation range of the liquid refrigerant pipe 30, A check valve or the like may be provided.

実施の形態2.
図10は本発明の実施の形態2に係る冷却装置の冷媒回路図である。
図10に示すように、本実施の形態においては、上記実施の形態1の構成(図1)に加え、本実施の形態3の冷媒回路においては、電磁弁3の上流側の液冷媒配管30に、ヒーター7により加熱された冷媒の圧力を検知する圧力センサ12を設けている。
なお、その他の構成は上記実施の形態1と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram of the cooling device according to Embodiment 2 of the present invention.
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment (FIG. 1), in the refrigerant circuit of the third embodiment, the liquid refrigerant pipe 30 on the upstream side of the electromagnetic valve 3. Further, a pressure sensor 12 for detecting the pressure of the refrigerant heated by the heater 7 is provided.
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same portions.

上述したように、液ハンマー圧力ΔPは、液密度ρに比例する。そして、液密度ρは、冷媒の温度と圧力とに依存する。
本実施の形態においては、制御装置100は、液管温度センサ6、および圧力センサ12の検知結果に基づき、冷媒の液密度ρを求める。例えば予め、使用する冷媒種における温度および圧力と液密度との関係テーブルを記憶させておき、このテーブルを参照することで液密度ρを求める。
そして、上記実施の形態1のヒーター7の加熱動作に加え、この液密度ρにより算出した液ハンマー圧力ΔPが、膨張弁4の破壊限界を超えないように、ヒーター7の動作を制御する。
また、液密度ρにより算出した液ハンマー圧力ΔPが、膨張弁4の破壊限界を超える場合には、電磁弁3を開禁止状態とする。
As described above, the liquid hammer pressure ΔP is proportional to the liquid density ρ. The liquid density ρ depends on the temperature and pressure of the refrigerant.
In the present embodiment, control device 100 determines the liquid density ρ of the refrigerant based on the detection results of liquid tube temperature sensor 6 and pressure sensor 12. For example, a relationship table of the temperature, pressure, and liquid density in the refrigerant type to be used is stored in advance, and the liquid density ρ is obtained by referring to this table.
In addition to the heating operation of the heater 7 of the first embodiment, the operation of the heater 7 is controlled so that the liquid hammer pressure ΔP calculated from the liquid density ρ does not exceed the destruction limit of the expansion valve 4.
When the liquid hammer pressure ΔP calculated from the liquid density ρ exceeds the destruction limit of the expansion valve 4, the electromagnetic valve 3 is prohibited from being opened.

このような動作により、上記実施の形態1の効果に加え、より精度良く、液ハンマー圧力ΔPが膨張弁4の破壊限界を超える冷媒状態を検知することができ、液ハンマー現象による膨張弁4の破壊、劣化などを抑制することができる。   By such an operation, in addition to the effect of the first embodiment, it is possible to detect the refrigerant state in which the liquid hammer pressure ΔP exceeds the destruction limit of the expansion valve 4 with higher accuracy. Destruction, deterioration, etc. can be suppressed.

実施の形態3.
本実施の形態3においては、ユニットクーラー10と室外機20とを接続する液冷媒配管30が冷凍庫50内に配置される形態について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the third embodiment, a mode in which the liquid refrigerant pipe 30 that connects the unit cooler 10 and the outdoor unit 20 is arranged in the freezer 50 will be described.

図11は本発明の実施の形態3に係る冷却装置が配置された冷凍庫の例示図である。
図11に示すように、冷凍庫50は、その施設条件によって必ずしも好適な位置にユニットクーラー10を設置ができない場合がある。この場合、冷凍庫50内に液冷媒配管30およびガス冷媒配管40を長く取り回さざるを得ないことがある。
このような場合、電磁弁3の上流側の液冷媒配管30のうち、冷凍庫50内に配置される液冷媒配管30の部分に、冷媒を加熱する第2のヒーター9を設ける。
FIG. 11 is an exemplary view of a freezer in which a cooling device according to Embodiment 3 of the present invention is arranged.
As shown in FIG. 11, the freezer 50 may not be able to install the unit cooler 10 at a suitable position depending on the facility conditions. In this case, the liquid refrigerant pipe 30 and the gas refrigerant pipe 40 may have to be routed in the freezer 50 for a long time.
In such a case, the second heater 9 for heating the refrigerant is provided in the liquid refrigerant pipe 30 disposed in the freezer 50 in the liquid refrigerant pipe 30 on the upstream side of the electromagnetic valve 3.

第2のヒーター9は、例えば、電熱線を液冷媒配管30に巻き付けて配置され、単位体積あたりの発熱量(ワット密度)が、ヒーター7と略同等に構成されている。
なお、第2のヒーター9により加熱された冷媒の温度を計測するセンサ等は設ける必要はない。
The second heater 9 is disposed, for example, by winding a heating wire around the liquid refrigerant pipe 30, and has a heat generation amount (watt density) per unit volume that is substantially the same as that of the heater 7.
It is not necessary to provide a sensor or the like for measuring the temperature of the refrigerant heated by the second heater 9.

なお、「第2のヒーター9」は、本発明における「第2の加熱手段」に相当する。
なお、その他の構成は上記実施の形態1と同様であり、同一部分には同一の符号を付する。
The “second heater 9” corresponds to the “second heating means” in the present invention.
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same reference numerals are given to the same portions.

このような構成により、本実施の形態における制御装置100は、第2のヒーター9の動作状態を、ヒーター7の動作状態と同一となるように制御(並列制御)する。すなわち、ヒーター7がオン状態のとき、第2のヒーター9もオン状態とし、ヒーター7がオフ状態のとき、第2のヒーター9もオフ状態とする。   With such a configuration, the control device 100 according to the present embodiment performs control (parallel control) so that the operation state of the second heater 9 is the same as the operation state of the heater 7. That is, when the heater 7 is on, the second heater 9 is also on, and when the heater 7 is off, the second heater 9 is also off.

以上のように本実施の形態においては、ユニットクーラー10と室外機20とを接続する液冷媒配管30が冷凍庫50内に配置される場合であっても、第2のヒーター9により冷媒を加熱することができ、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、単位体積あたりの発熱量(ワット密度)が、ヒーター7と略同等に構成された第2のヒーター9の動作状態を、ヒーター7の動作状態と同一となるように制御するので、第2のヒーター9により加熱された冷媒の温度を計測することなく、冷媒温度を所定範囲内の温度とすることができる。よって、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, even when the liquid refrigerant pipe 30 that connects the unit cooler 10 and the outdoor unit 20 is disposed in the freezer 50, the refrigerant is heated by the second heater 9. And the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Further, since the heat generation amount (watt density) per unit volume is controlled so that the operation state of the second heater 9 configured substantially the same as the heater 7 is the same as the operation state of the heater 7, the second The refrigerant temperature can be set to a temperature within a predetermined range without measuring the temperature of the refrigerant heated by the heater 9. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

1 圧縮機、2 凝縮器、3 電磁弁、4 膨張弁、5 蒸発器、6 液管温度センサ、6a サーモスタット、7 ヒーター、7a ケーブル、8 庫内温度センサ、9 第2のヒーター、10 ユニットクーラー、11 送風機、12 圧力センサ、20 室外機、21 送風機、30 液冷媒配管、31 断熱材、32 銅チューブ、33 平板、40 ガス冷媒配管、50 冷凍庫、100 制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor, 2 Condenser, 3 Solenoid valve, 4 Expansion valve, 5 Evaporator, 6 Liquid pipe temperature sensor, 6a Thermostat, 7 Heater, 7a Cable, 8 Internal temperature sensor, 9 Second heater, 10 Unit cooler , 11 Blower, 12 Pressure sensor, 20 Outdoor unit, 21 Blower, 30 Liquid refrigerant piping, 31 Heat insulation material, 32 Copper tube, 33 Flat plate, 40 Gas refrigerant piping, 50 Freezer, 100 Control device.

Claims (8)

被冷却設備を冷却する冷却装置であって、
圧縮機、凝縮器、開閉弁、膨張手段、および蒸発器を順次、冷媒配管で接続し冷媒を循環させる冷媒回路と、
前記開閉弁の上流側の冷媒配管に配置され、当該冷媒配管内の冷媒を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により加熱された冷媒の温度を検知する温度検知手段と、
前記開閉弁および前記加熱手段の動作を制御する制御手段と
を備え、
前記開閉弁、前記膨張手段、前記蒸発器、および前記加熱手段は、前記被冷却設備内に配置され、
前記制御手段は、
前記圧縮機が停止状態、かつ、前記開閉弁が閉状態の場合、
前記温度検知手段の検知温度が、上限値を前記凝縮器における冷媒の飽和液温度以下とした所定範囲内の温度となるように、前記加熱手段を制御する
ことを特徴とする冷却装置。
A cooling device for cooling a facility to be cooled,
A refrigerant circuit that sequentially connects the compressor, the condenser, the on-off valve, the expansion means, and the evaporator with refrigerant piping and circulates the refrigerant;
A heating unit that is disposed in a refrigerant pipe upstream of the on-off valve and heats the refrigerant in the refrigerant pipe;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant heated by the heating means;
Control means for controlling the operation of the on-off valve and the heating means,
The on-off valve, the expansion means, the evaporator, and the heating means are arranged in the cooled facility,
The control means includes
When the compressor is in a stopped state and the on-off valve is in a closed state,
The cooling device according to claim 1, wherein the heating unit is controlled so that a temperature detected by the temperature detection unit is a temperature within a predetermined range in which an upper limit value is equal to or lower than a saturated liquid temperature of the refrigerant in the condenser.
前記所定範囲の下限値は、
前記開閉弁を開状態にした際に、前記膨張手段に生じる液ハンマー現象による衝撃圧が、所定値以下となる温度である
ことを特徴とする請求項1記載の冷却装置。
The lower limit value of the predetermined range is
The cooling device according to claim 1, wherein when the on-off valve is in an open state, an impact pressure due to a liquid hammer phenomenon generated in the expansion means is a temperature that is a predetermined value or less.
前記制御手段は、
前記温度検知手段の検知温度が、前記所定範囲内の温度でない場合、前記開閉弁を開状態にする動作を禁止し、
前記温度検知手段の検知温度が、前記所定範囲内の温度の場合、前記開閉弁を開状態にする動作を可能とする
ことを特徴とする請求項1または2記載の冷却装置。
The control means includes
When the detected temperature of the temperature detecting means is not within the predetermined range, the operation of opening the on-off valve is prohibited,
3. The cooling device according to claim 1, wherein when the detected temperature of the temperature detecting means is a temperature within the predetermined range, an operation for opening the on-off valve is enabled.
前記被冷却設備内の空気の温度を検知する第2の温度検知手段を備え、
前記制御手段は、
前記第2の温度検知手段の検知温度が所定温度以上となり、前記圧縮機が停止状態、かつ、前記開閉弁が閉状態の場合、前記加熱手段を動作させ、
前記温度検知手段の検知温度が、前記所定範囲内の温度の場合、前記加熱手段を停止させる
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の冷却装置。
A second temperature detecting means for detecting the temperature of the air in the cooled facility;
The control means includes
When the detected temperature of the second temperature detection means is equal to or higher than a predetermined temperature, the compressor is stopped, and the on-off valve is closed, the heating means is operated,
The cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein when the temperature detected by the temperature detection means is a temperature within the predetermined range, the heating means is stopped.
前記被冷却設備内の空気の温度を検知する第2の温度検知手段を備え、
前記制御手段は、
前記第2の温度検知手段の検知温度が所定温度以上となり、前記圧縮機が停止状態、かつ、前記開閉弁が閉状態の場合、前記加熱手段を動作させ、
前記温度検知手段の検知温度が、前記所定範囲内の温度の場合、前記加熱手段を停止させ、前記開閉弁を開状態にし、前記圧縮機の運転を開始させる
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の冷却装置。
A second temperature detecting means for detecting the temperature of the air in the cooled facility;
The control means includes
When the detected temperature of the second temperature detection means is equal to or higher than a predetermined temperature, the compressor is stopped, and the on-off valve is closed, the heating means is operated,
2. When the temperature detected by the temperature detection means is a temperature within the predetermined range, the heating means is stopped, the on-off valve is opened, and the operation of the compressor is started. 4. The cooling device according to any one of 3.
前記開閉弁、前記膨張手段、および前記蒸発器は、前記被冷却設備内に配置される負荷側ユニットに設けられ、
前記圧縮機、および前記凝縮器は、前記被冷却設備外に配置される熱源側ユニットに設けられ、
前記負荷側ユニットと前記熱源側ユニットとが、前記冷媒回路を構成する冷媒配管により接続され、
前記加熱手段は、前記開閉弁の上流側の冷媒配管のうち、前記負荷側ユニット内の冷媒配管に配置され、
前記開閉弁の上流側の冷媒配管のうち、前記負荷側ユニットと前記熱源側ユニットとを接続する冷媒配管であって、前記被冷却設備内に配置される冷媒配管に、当該冷媒配管内の冷媒を加熱する第2の加熱手段を備えた
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の冷却装置。
The on-off valve, the expansion means, and the evaporator are provided in a load side unit disposed in the cooled facility,
The compressor and the condenser are provided in a heat source side unit disposed outside the facility to be cooled,
The load side unit and the heat source side unit are connected by a refrigerant pipe constituting the refrigerant circuit,
The heating means is disposed in a refrigerant pipe in the load side unit among the refrigerant pipes on the upstream side of the on-off valve,
Among the refrigerant pipes on the upstream side of the on-off valve, the refrigerant pipes connecting the load side unit and the heat source side unit to the refrigerant pipes arranged in the cooled equipment, the refrigerant in the refrigerant pipes The cooling device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a second heating means for heating the heater.
前記第2の加熱手段は、単位体積あたりの発熱量が、前記加熱手段と略同等に構成され、
前記制御手段は、
前記第2の加熱手段の動作状態を、前記加熱手段の動作状態と同一となるように制御する
ことを特徴とする請求項6記載の冷却装置。
The second heating means is configured so that a calorific value per unit volume is substantially equal to that of the heating means,
The control means includes
The cooling device according to claim 6, wherein an operation state of the second heating unit is controlled to be the same as an operation state of the heating unit.
前記膨張手段は、
弁の開閉を機械的な作用により行う機械式膨張弁により構成された
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の冷却装置。
The expansion means is
The cooling device according to any one of claims 1 to 7, wherein the cooling device comprises a mechanical expansion valve that opens and closes the valve by a mechanical action.
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