JP2013164250A - Refrigerating apparatus - Google Patents
Refrigerating apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013164250A JP2013164250A JP2012028892A JP2012028892A JP2013164250A JP 2013164250 A JP2013164250 A JP 2013164250A JP 2012028892 A JP2012028892 A JP 2012028892A JP 2012028892 A JP2012028892 A JP 2012028892A JP 2013164250 A JP2013164250 A JP 2013164250A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- pressure
- target value
- stage compressor
- stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、二段圧縮機と、ガスクーラと、絞り手段と、蒸発器とを冷媒回路に含む冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including a two-stage compressor, a gas cooler, a throttle means, and an evaporator in a refrigerant circuit.
二段圧縮機と、二段圧縮機の一段目から吐出される冷媒を冷やすインタークーラと、二段圧縮機の二段目から吐出される冷媒を冷やすガスクーラと、ガスクーラの出口に接続された中間熱交換器と、中間熱交換器により冷却された冷媒が流れ込む蒸発器と、膨張弁の弁開度を制御する制御手段とを有する冷凍装置が、従来より知られている(例えば、特許文献1参照)。 A two-stage compressor, an intercooler that cools the refrigerant discharged from the first stage of the two-stage compressor, a gas cooler that cools the refrigerant discharged from the second stage of the two-stage compressor, and an intermediate connected to the outlet of the gas cooler Conventionally, a refrigeration apparatus having a heat exchanger, an evaporator into which a refrigerant cooled by an intermediate heat exchanger flows, and a control unit that controls the valve opening degree of an expansion valve is known (for example, Patent Document 1). reference).
中間熱交換器は、ガスクーラを経て流入される一方の冷媒を、ガスクーラを経て、さらに膨張弁で減圧させた後に流入される他方の冷媒により冷却している。また、減圧された後に中間交換器を通過した冷媒は、二段圧縮機の二段目に戻される構成となっている。さらに、制御手段は、外気の温度に関係なく設定される過冷却度の所定の目標値に応じて、一方の冷媒が中間熱交換器で冷却されるように、膨張弁の弁開度を制御するようになっている。蒸発器側に流れる冷媒は、十分な過冷却度で冷却されるため、冷凍装置の冷却効率の改善が図られていた。 The intermediate heat exchanger cools one refrigerant flowing through the gas cooler by the other refrigerant flowing after the gas cooler is further decompressed by the expansion valve. In addition, the refrigerant that has passed through the intermediate exchanger after being decompressed is returned to the second stage of the two-stage compressor. Furthermore, the control means controls the valve opening degree of the expansion valve so that one refrigerant is cooled by the intermediate heat exchanger according to a predetermined target value of the degree of supercooling set regardless of the temperature of the outside air. It is supposed to be. Since the refrigerant flowing to the evaporator side is cooled with a sufficient degree of supercooling, the cooling efficiency of the refrigeration apparatus has been improved.
上記の冷凍装置では、中間熱交換器での過冷却度の目標値は、蒸発器により冷却する空間の温度設定に対し、当該空間を夏季でも問題なく冷却することができるように設定される。一方、冬季など、外気温が下がった状況下において、中間熱交換器において、外気温と関係なく設定された過冷却度の目標値通りに冷媒の過冷却度を取ると、以下のような問題が発生する。 In the above refrigeration apparatus, the target value of the degree of supercooling in the intermediate heat exchanger is set so that the space can be cooled without any problem even in the summer, compared to the temperature setting of the space cooled by the evaporator. On the other hand, when the outside air temperature is lowered, such as in winter, when the subcooling degree of the refrigerant is taken according to the target value of the subcooling degree set regardless of the outside air temperature in the intermediate heat exchanger, the following problems occur: Will occur.
例えば、臨界点が低い二酸化炭素を冷媒として用いた場合、外気温が低い状況下では、中間熱交換器で、大きな過冷却度を確保しなくても、適正に凝縮された状態の冷媒を蒸発器に供給可能である。つまり、外気温が低い場合、中間熱交換器から蒸発器に放出する一方の冷媒の過冷却度を大きく取る必要がないにも関わらず、目標とする過冷却度を確保するべく、膨張弁の弁開度を開けているので、二段圧縮機の二段目に戻る冷媒の量が、不必要に増大する。これにより、二段圧縮機の仕事量が不必要に増大してしまう。
また、外気温が低い状況下でも、所定の過冷却度で冷却された冷媒が、蒸発器に供給さる。このため、二段圧縮機の駆動を継続すると、蒸発器により冷却される空間が、過剰に冷却される。そこで、従来は、二段圧縮機の駆動と停止を繰り返すことで、冷却対象となる空間の温度を調整していたが、二段圧縮機は、駆動と停止に起因して開閉動作を行う必要のある膨張弁などの機器の負荷が増大してしまっていた。
For example, when carbon dioxide, which has a low critical point, is used as a refrigerant, the refrigerant in a properly condensed state is evaporated in an intermediate heat exchanger without securing a large degree of supercooling in situations where the outside air temperature is low. Can be supplied to the vessel. In other words, when the outside air temperature is low, it is not necessary to increase the degree of supercooling of one of the refrigerants discharged from the intermediate heat exchanger to the evaporator. Since the valve opening is opened, the amount of refrigerant returning to the second stage of the two-stage compressor is unnecessarily increased. This unnecessarily increases the work of the two-stage compressor.
Further, even under a condition where the outside air temperature is low, the refrigerant cooled with a predetermined degree of supercooling is supplied to the evaporator. For this reason, if the driving of the two-stage compressor is continued, the space cooled by the evaporator is excessively cooled. Therefore, conventionally, the temperature of the space to be cooled is adjusted by repeating the driving and stopping of the two-stage compressor. However, the two-stage compressor needs to be opened and closed due to the driving and stopping. The load on equipment such as an expansion valve has increased.
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、二段圧縮機に戻る冷媒の量が不必要に増大するのを避け、かつ二段圧縮機の稼働と停止の繰り返しを抑制できる冷凍装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and can avoid an unnecessary increase in the amount of refrigerant returning to the two-stage compressor and can suppress the repetition of operation and stop of the two-stage compressor. The object is to obtain a refrigeration system.
上記目的を達成するために、本発明は、二段圧縮機と、前記二段圧縮機の一段目の冷媒吐出部に入口が接続され、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吸入部に出口が接続されたインタークーラと、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吐出部に入口が接続されるガスクーラと、前記ガスクーラの出口に接続され、前記ガスクーラを経て流入する冷媒を、前記ガスクーラを経た後に、膨張弁を介して減圧させた冷媒により過冷却させる中間熱交換器とを備えた冷凍装置において、前記中間熱交換器の過冷却度の目標値を、外気温度に応じて変更すると共に、この変更された過冷却度の目標値に基づいて、前記膨張弁の弁開度を制御する制御手段を備えていることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides a two-stage compressor, an inlet connected to a first-stage refrigerant discharge section of the two-stage compressor, and a second-stage refrigerant suction section of the two-stage compressor. An intercooler to which an outlet is connected; a gas cooler having an inlet connected to a second-stage refrigerant discharge portion of the two-stage compressor; and a refrigerant that is connected to an outlet of the gas cooler and flows through the gas cooler. In the refrigeration apparatus including the intermediate heat exchanger that is supercooled by the refrigerant reduced in pressure through the expansion valve, the target value of the degree of supercooling of the intermediate heat exchanger is changed according to the outside air temperature. In addition, control means for controlling the opening degree of the expansion valve based on the changed target value of the degree of supercooling is provided.
また、本発明は、前記冷凍装置において、前記制御手段は、前記外気温度の値に対して、前記過冷却度の目標値が一義的に対応づけられる目標値設定データを記憶する記憶部を有することを特徴とする。 In the refrigeration apparatus according to the present invention, the control unit includes a storage unit that stores target value setting data in which the target value of the degree of supercooling is uniquely associated with the value of the outside air temperature. It is characterized by that.
また、本発明は、前記冷凍装置において、前記目標値設定データは、前記外気温度の変動領域内の値と前記過冷却度の目標値とが比例関係で対応づけされて構成されていることを特徴とする。 Further, in the refrigeration apparatus according to the present invention, the target value setting data is configured such that a value in the outside air temperature fluctuation region and a target value of the supercooling degree are associated with each other in a proportional relationship. Features.
また、本発明は、前記冷凍装置において、前記目標値設定データは、前記外気温度の変動領域を複数に区分し、区分された前記外気温度の範囲毎に所定の前記過冷却度を対応づけて構成されていることを特徴とする。 In the refrigeration apparatus according to the present invention, the target value setting data may be obtained by dividing the outside temperature fluctuation region into a plurality of regions and associating a predetermined degree of subcooling with each of the divided outside air temperature ranges. It is configured.
また、本発明は、前記冷凍装置において、前記制御手段は、前記二段圧縮機の一段目の冷媒吸入部に流入される冷媒の圧力が、目標範囲の下限より所定以上小さく、かつ前記二段圧縮機が、前記冷媒の圧縮能力を最も低くして駆動している場合に、前記膨張弁の弁開度を縮小させることを特徴とする。 Further, the present invention is the refrigeration apparatus, wherein the control means is configured such that the pressure of the refrigerant flowing into the first-stage refrigerant suction portion of the two-stage compressor is lower than a lower limit of a target range by a predetermined value or more. When the compressor is driven at the lowest compression capacity of the refrigerant, the opening degree of the expansion valve is reduced.
また、本発明は、前記冷凍装置において、前記制御手段は、前記二段圧縮機の二段目の冷媒吐出部から吐出される冷媒の温度と、前記ガスクーラの出口での冷媒の温度との差が所定の閾値以下である場合に、前記膨張弁の弁開度を縮小させる制御を優先することを特徴とする。 Further, in the refrigeration apparatus according to the present invention, the control means includes a difference between a refrigerant temperature discharged from a second-stage refrigerant discharge portion of the two-stage compressor and a refrigerant temperature at an outlet of the gas cooler. In the case where is less than or equal to a predetermined threshold, priority is given to control for reducing the valve opening of the expansion valve.
本発明の冷凍装置によれば、外気温に応じて適切に変更されるように膨張弁の開閉制御が行われるので、中間熱交換器から中間圧領域に戻される冷媒量が不必要に増大することを回避できる。さらに、冷媒による冷凍装置の冷却性能を二段圧縮機の稼働と停止により行う必要がなくなるので、二段圧縮機の駆動と停止に連動して動作する冷凍装置の各機器の負担を軽減できる。 According to the refrigeration apparatus of the present invention, the expansion valve opening / closing control is performed so as to be appropriately changed according to the outside air temperature, so that the amount of refrigerant returned from the intermediate heat exchanger to the intermediate pressure region increases unnecessarily. You can avoid that. Furthermore, since it is not necessary to perform the cooling performance of the refrigeration apparatus by the refrigerant by operating and stopping the two-stage compressor, it is possible to reduce the burden on each device of the refrigeration apparatus that operates in conjunction with the driving and stopping of the two-stage compressor.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図、図2は冷凍装置のシステム構成図である。
図1において、本実施形態における冷凍装置Rは、冷凍機ユニット2と、蒸発器82を有する冷却ユニットとしてのショーケースユニット80と、制御手段Cとを備え、冷凍機ユニット2とショーケースユニット80とが、冷媒管7及び9により連結されて所定の冷媒回路1が構成される。
この冷媒回路1によりなされる冷凍サイクルでは、高圧側の冷媒圧力(高圧圧力)がその臨界圧力以上(超臨界)となる二酸化炭素を冷媒として用いる。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性及び毒性等を考慮した自然冷媒である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a system configuration diagram of the refrigeration apparatus.
In FIG. 1, the refrigeration apparatus R in the present embodiment includes a refrigeration unit 2, a
In the refrigeration cycle performed by the
制御手段Cは、汎用のマイクロコンピュータにより構成される。
制御手段Cは、後述する目標値設定データを記憶する記憶部C1を有している。
冷凍機ユニット2は、二段圧縮機11、インタークーラ20、ガスクーラ30、及び中間熱交換器40を備えている。
また、冷凍機ユニット2は、必要に応じて、冷媒回路1から回収した冷媒を溜めたり、冷媒回路1に冷媒を戻したりするための冷媒量調整タンク60を備えている。
二段圧縮機11は、内部中間圧型多段圧縮式ロータリ圧縮機であり、鋼板から成る円筒状の密閉容器12と、この密閉容器12の内部空間に配置収納された電動機19と、電動機19によりそれぞれ回転駆動される第1回転圧縮要素13及び第2回転圧縮要素14とを有している。本実施形態では、電動機19の回転数(回転速度)は、回転数制御手段を兼ねる制御手段Cの制御のもと、インバータ制御により制御される。インバータ制御に用いられる交流電力の運転周波数は、35Hz〜70Hzの間で変更可能となっている。
電動機19の回転数の変更制御により、第1回転圧縮要素13及び第2回転圧縮要素14の回転数を制御することが可能になっている。
なお、第1回転圧縮要素13は、第2回転圧縮要素14より低圧側で用いられる。第1回転圧縮要素13が、二段圧縮機11における一段目の圧縮機を構成し、第2回転圧縮要素14が、二段圧縮機11における二段目の圧縮機を構成する。
The control means C is constituted by a general-purpose microcomputer.
The control means C has a storage unit C1 that stores target value setting data to be described later.
The refrigerator unit 2 includes a two-
The refrigerator unit 2 also includes a refrigerant
The two-
The rotational speed of the first rotary compression element 13 and the second
The first rotary compression element 13 is used on the lower pressure side than the second
密閉容器12には、第1回転圧縮要素13への冷媒の吸入部となる低段側吸入口15、第1回転圧縮要素13からの冷媒の吐出部となる低段側吐出口16、第2回転圧縮要素14への冷媒の吸入部となる高段側吸入口17、及び第2回転圧縮要素14からの冷媒の吐出部となる高段側吐出口18が形成されている。
また、二段圧縮機11の低段側吐出口16とインタークーラ20の入口とが、中間圧吐出管61を介して接続されている。また、インタークーラ20の出口と高段側吸入口17とが、中間圧吸入管62を介して接続されている。また、高段側吐出口18とガスクーラ30の入口とが、高圧冷媒管63を介して接続されている。また、中間熱交換器40は、第1流路40A及び第2流路40Bを有している。そして、ガスクーラ30の出口と中間熱交換器40の第1流路40Aの一端とが、高圧冷媒管64を介して接続されている。第1流路40Aの他端(出口)は、冷媒管7を介してショーケースユニット80に接続されている。
The
Further, the low-
第1流路40Aの出口側に位置する冷媒管7の部位には、ストレーナ8が設けられている。また、冷媒管7の所定部と第2流路40Bの一端とが、第1スプリット冷媒管65により接続されている。これにより、冷媒管7から分岐して、第2流路40Bの一端に至る冷媒流路が構成されている。また、第1スプリット冷媒管65には、膨張弁35が設けられている。
また、インタークーラ20から高段側吸入口17に戻る冷媒流路と、第2流路40Bの他端とが、第2スプリット冷媒管66により接続されている。第1スプリット冷媒管65及び第2スプリット冷媒管66により、冷媒管7から分岐され、中間熱交換器40の第2流路40Bを介してインタークーラ20の出口側の冷媒流路に至る補助冷媒回路が形成される。
A strainer 8 is provided at a portion of the refrigerant pipe 7 located on the outlet side of the
Further, the refrigerant flow path returning from the
冷媒管7と冷媒量調整タンク60の上部とが、第1連通路71(第1連通冷媒管)を介して接続されている。また、第1連通路71には、第1弁装置としての回収用膨張弁72が設けられている。回収用膨張弁72を開くことで、冷媒管7を流れる高圧の冷媒を、冷媒量調整タンク60に回収可能になっている。
また、膨張弁35から第2流路40Bに至る第1スプリット冷媒管65の部位と冷媒量調整タンク60内の下部とが、第2連通路73(第2連通冷媒管)を介して接続されている。第2連通路73には、電磁弁75、及び絞り機能を有するキャピラリーチューブ76を有する第2弁装置74が設けられている。なお、第2弁装置74は、膨張弁により構成してもよい。
The refrigerant pipe 7 and the upper part of the refrigerant
Further, the portion of the first
また、冷媒回路1の中間圧領域と、冷媒量調整タンク60内上部とが、第3連通路(第3連通冷媒管)77により接続されている。中間圧領域は、二段圧縮機11の低段側吐出口16からインタークーラ20を介して二段圧縮機11の高段側吸入口17に至る領域である。本実施の形態においては、中間圧吸入管62の所定部と、冷媒量調整タンク60内上部とが第3連通路77を介して接続されている。また、第3連通路77には、第3弁装置としての電磁弁78が設けられている。
Further, the intermediate pressure region of the
また、冷媒回路1の中間圧領域と低圧側とが、バイパス連通路(バイパス管)54を介して接続されている。より詳しくは、第3連通路77と、蒸発器82の出口から放出される冷媒が流れる冷媒管9とが、バイパス連通路54を介して接続されている。また、バイパス連通路54には、電磁弁55が設けられている。
ここで、ガスクーラ30とインタークーラ20とは、同一の風路41に配置され、当該ガスクーラ30とインタークーラ20とを空冷する送風機42が配設されている。
The intermediate pressure region and the low pressure side of the
Here, the
また、高圧圧力センサ(高圧圧力検出手段)43が、ガスクーラ30の出口に設けられ、第2回転圧縮要素14から吐出された高圧冷媒の圧力を検出する。
また、吐出温度センサ(吐出温度検出手段)44が、二段圧縮機11の高段側吐出口18近傍に位置する高圧冷媒管63に設けられ、第2回転圧縮要素14から吐出された冷媒の吐出温度を検出する。
また、ユニット出口側圧力センサ(ユニット出口側圧力検出手段)45が、冷媒管7から分岐した第1連通路71に設けられ、冷媒管7を流れる高圧冷媒の圧力を検出する。
また、中間圧圧力センサ(中間圧圧力検出手段)46が、インタークーラ20の出口側に位置する中間圧吸入管62の部位に設けられ、冷媒回路1の中間圧領域を流れる冷媒の圧力を検出する。なお、第2流路40Bの出口とインタークーラ20の出口とで、冷媒の圧力は同等である。さらに、スプリット出口温度センサ47が、第2流路40Bの出口側に位置する第2スプリット冷媒管66の部位に設けられ、冷媒回路1の中間圧領域を流れる冷媒の温度を検出する。
A high-pressure sensor (high-pressure detector) 43 is provided at the outlet of the
In addition, a discharge temperature sensor (discharge temperature detection means) 44 is provided in the high-
A unit outlet side pressure sensor (unit outlet side pressure detecting means) 45 is provided in the
Further, an intermediate pressure sensor (intermediate pressure detection means) 46 is provided at a portion of the intermediate
また、低圧圧力センサ(吸入圧力検出手段)48が、冷媒管9に接続されるバイパス連通路54に設けられて、蒸発器82から二段圧縮機11の低段側吸入口15に吸い込まれる低圧冷媒の圧力を検出する。
また、ガスクーラ出口温度センサ(ガスクーラ出口温度検出手段)49が、ガスクーラ30の出口側に位置する高圧冷媒管64の部位に設けられ、当該ガスクーラ30を出た冷媒の温度(GCT)を検出する。
また、ユニット出口温度センサ(ユニット出口温度検出手段)50が、冷媒管7に設けられて、冷凍機ユニット2からショーケースユニット80に供給される冷媒の温度、言い換えれば、中間熱交換器40の第1流路40Aから放出される冷媒の温度(LT)を検出する。
また、ユニット入口温度センサ(入口温度検出手段)51が、冷媒管9に設けられ、ショーケースユニット80から冷凍機ユニット2に導入される冷媒の温度、言い換えれば、第1回転圧縮要素13に吸い込まれる冷媒の温度を検出する。
また、風路41には、外気温センサ(外気温度検出手段)52が設けられ、冷凍機ユニット2の配設箇所の外気温度を検出する。
また、中間圧吐出温度センサ53が、中間圧吐出管61に設けられ、第1回転圧縮要素13から吐出された冷媒の吐出温度を検出する。
Further, a low pressure sensor (suction pressure detection means) 48 is provided in the
Further, a gas cooler outlet temperature sensor (gas cooler outlet temperature detecting means) 49 is provided at a portion of the high-
Further, a unit outlet temperature sensor (unit outlet temperature detection means) 50 is provided in the refrigerant pipe 7, and the temperature of the refrigerant supplied from the refrigerator unit 2 to the
Further, a unit inlet temperature sensor (inlet temperature detecting means) 51 is provided in the refrigerant pipe 9 and sucked into the first rotary compression element 13 in other words, the temperature of the refrigerant introduced into the refrigerator unit 2 from the
The air passage 41 is provided with an outside air temperature sensor (outside air temperature detecting means) 52 for detecting the outside air temperature at the location where the refrigerator unit 2 is disposed.
An intermediate pressure
ショーケースユニット80は、例えば、店舗内に設置され、冷媒管7及び冷媒管9に接続される。ショーケースユニット80は、冷媒管7に接続される絞り手段としての冷却ユニット側膨張弁81と、冷媒管7に冷却ユニット側膨張弁81を介して入口を接続される蒸発器82とを備えている。また、蒸発器82の出口は、冷媒管9の一端に接続される。また、ショーケースユニット80には、蒸発器82に送風する図示しない冷気循環用送風機が設けられている。そして、冷媒管9の他端が、低段側吸入口15に接続されている。なお、冷媒管9には、逆止弁27やストレーナ28が設けられている。これにより、冷媒回路1においては、蒸発器82、第1回転圧縮要素13、インタークーラ20、第2回転圧縮要素14、ガスクーラ30、及び中間熱交換器40を経由しつつ循環する冷媒主回路が形成される。
The
次いで、冷凍装置Rのシステム構成について説明する。
制御手段Cには、図2に示すように二段圧縮機11の電動機19に接続され、制御手段Cは、電動機19の駆動制御を行うとともに、その運転周波数を検出(取得)可能になっている。
また、制御手段Cは、送風機42のファンモータ42Mと接続され、ファンモータ42Mの駆動を制御可能になっている。
また、制御手段Cには、高圧圧力センサ(高圧圧力検出手段)43、吐出温度センサ44、ユニット出口側圧力センサ45、中間圧圧力センサ46、スプリット出口温度センサ47、低圧圧力センサ48、ガスクーラ出口温度センサ49、ユニット出口温度センサ50、及びユニット入口温度センサ51が接続され、制御手段Cは、これらのセンサの出力を認識する。
また、制御手段Cは、膨張弁35、電磁弁55、回収用膨張弁72、電磁弁75、及び電磁弁78に接続され、これらの弁の開閉を制御可能になっている。
Next, the system configuration of the refrigeration apparatus R will be described.
The control means C is connected to the
The control means C is connected to the
The control means C includes a high pressure sensor (high pressure detector) 43, a
The control means C is connected to the
次いで、冷凍装置Rにおける冷媒の流れについて説明する。
第1回転圧縮要素13は、冷媒管9を介して冷媒回路1の低圧側から吸い込まれる低圧冷媒を圧縮して中間圧まで昇圧して吐出する。第1回転圧縮要素13から吐出された冷媒は、中間圧吐出管61を介してインタークーラ20に流入され、インタークーラ20で空冷される。インタークーラ20を経た冷媒は、中間圧吸入管62を介して高段側吸入口17から第2回転圧縮要素14に吸い込まれる。第2回転圧縮要素14は、吸い込んだ中間圧の冷媒を圧縮して高圧に昇圧して、高段側吐出口18から吐出する。
Next, the flow of the refrigerant in the refrigeration apparatus R will be described.
The first rotary compression element 13 compresses the low-pressure refrigerant sucked from the low-pressure side of the
高段側吐出口18から吐出された高圧の冷媒は、高圧冷媒管63を介してガスクーラ30に流入され、ガスクーラ30で空冷される。ガスクーラ30の出口から吐出される冷媒流は、中間熱交換器40の高圧冷媒管64を介して第1流路40Aに向かうものと、第1スプリット冷媒管65を介して第2流路40Bに向かうものとに分流される。
中間熱交換器40において、第1流路40Aを経た冷媒は、冷媒管7を介して冷却ユニット側膨張弁81に流入されて減圧される。減圧された冷媒は、蒸発器82で蒸発されたのち、冷媒管9を介して第1回転圧縮要素13に戻る。
The high-pressure refrigerant discharged from the high-
In the
さらに、冷凍装置Rの冷媒回路には、中間熱交換器40を利用した以下に説明するスプリットサイクルが形成されている。
スプリットサイクルは、高圧側冷媒流路から分流して膨張弁35により減圧させた冷媒に、適宜冷媒量調整タンク60から第3連通路77を介して合流させた冷媒と、ガスクーラ30からの冷媒とを熱交換させるサイクルである。なお、高圧側冷媒流路は、ガスクーラ30から中間熱交換器40を介してショーケースユニット80の蒸発器82に至る冷媒流路である。高段側吸入口17から第2回転圧縮要素14に吸い込まれた中間圧(MP)の冷媒ガスは、当該第2回転圧縮要素14により2段目の圧縮が行われて高温高圧(HP:通常運転状態で12MPa程の超臨界圧力)の冷媒ガスとなっている。即ち、超臨界圧力となった高圧の冷媒が、高圧側冷媒流路を流れている。
Further, a split cycle described below using the
In the split cycle, the refrigerant that is diverted from the high-pressure side refrigerant flow path and depressurized by the
また、前述したように、高圧側冷媒流路を構成する冷媒管7には、冷媒管7内の冷媒を回収可能に冷媒量調整タンク60が接続されている。冷媒量調整タンク60に回収された冷媒は、冷媒量調整タンク60の下部にたまる。冷媒の回収動作についての詳細は後述する。
ガスクーラ30の出口から吐出されて、第1スプリット冷媒管65に流れ込んだ冷媒は、制御手段Cの制御のもと、膨張弁35により適宜膨張された後に、第2流路40Bに向かう。また、第2連通路73を開閉する電磁弁75が開いている場合には、冷媒量調整タンク60からの冷媒が、キャピラリーチューブ76にて膨張した後、第1スプリット冷媒管65を流れる冷媒と合流されたのち、第2流路40Bに流入される。
そして第1流路40Aを流れる冷媒と第2流路40Bを流れる冷媒との間で熱交換が行われ、第2流路40Bを流れた冷媒は、第2スプリット冷媒管66を流れて中間圧領域に戻される。
Further, as described above, the refrigerant
The refrigerant discharged from the outlet of the
Then, heat exchange is performed between the refrigerant flowing through the
以上のようなスプリットサイクルでは、中間熱交換器40の第1流路40Aを流れる冷媒と、第2流路40Bを流れる冷媒との間で熱交換が行われる際、第1流路40Aの冷媒が第2流路40Bの冷媒により十分に冷やされる。これにより、ショーケースユニット80では、蒸発器82により冷却する空間の冷却性能が高められる。
また、第2流路40Bの他端は、インタークーラ20から高段側吸入口17に戻る冷媒流路に合流する。このため、インタークーラ20における圧力損失を防止しつつ、円滑に中間熱交換器40から出た冷媒流を冷媒主回路の中間圧領域に合流させることが可能となる。
In the split cycle as described above, when heat is exchanged between the refrigerant flowing through the
In addition, the other end of the
次いで、制御手段(制御手段)Cによる冷凍機ユニット2の制御について説明する。
まず、二段圧縮機11の運転周波数制御について説明する。
制御手段Cには、第1回転圧縮要素13へ吸い込まれる低圧冷媒の圧力の目標範囲が、ショーケースユニット80での目標設定温度に応じて、予め格納されている。低圧冷媒の圧力の目標範囲は、外気温が高い場合でも、設定した圧力の目標範囲内に、ショーケースユニット80の蒸発器82から放出された冷媒の圧力が入っていれば、ショーケースユニット80の仕様で要求される冷却性能が満足しているとみなせるものとして設定される。
Next, control of the refrigerator unit 2 by the control means (control means) C will be described.
First, the operation frequency control of the two-
In the control means C, the target range of the pressure of the low-pressure refrigerant sucked into the first rotary compression element 13 is stored in advance according to the target set temperature in the
ここで、低圧冷媒の圧力が、目標範囲の下限値より低い場合には、ショーケースユニット80での冷却性能が、必要以上に発揮されていることを意味している。制御手段Cは、低圧圧力センサ48を監視し、低圧冷媒の圧力が、目標範囲の下限値より低い場合には、二段圧縮機11の運転周波数を所定量だけ低下させる制御を繰り返す。また、低圧冷媒の圧力が、目標範囲の上限値より高い場合には、ショーケースユニット80での冷却性能が、足りないことを意味している。制御手段Cは、低圧圧力センサ48を監視し、低圧冷媒の圧力が、目標範囲の上限値より高い場合には、二段圧縮機11の運転周波数を所定量だけ増大させる制御を繰り返す。これにより、低圧の冷媒圧力が、設定した圧力の目標範囲に収まる方向に変化する。
Here, when the pressure of the low-pressure refrigerant is lower than the lower limit value of the target range, it means that the cooling performance in the
制御手段Cは、膨張弁35の弁開度を、ステップモータによって調整することが可能になっている。
以下、通常時の膨張弁35の弁開度の制御について説明する。
図3は通常時の膨張弁の弁開度の制御を説明するフロー図、図4は外気温度の値に対して、過冷却度の目標値を一義的に対応づけた目標値設定データの一例を説明する図である。
制御手段Cは、外気温センサ52の出力を参照して、外気温度Tを取得するとともに、記憶部C1の目標値設定データを参照し、中間熱交換器40の過冷却度の目標値ΔKaを、外気温度Tに応じて変更(設定)する(S101)。
The control means C can adjust the valve opening degree of the
Hereinafter, control of the valve opening degree of the
FIG. 3 is a flowchart for explaining the control of the opening degree of the expansion valve at the normal time, and FIG. 4 is an example of target value setting data in which the target value of the degree of supercooling is uniquely associated with the value of the outside air temperature. FIG.
The control means C refers to the output of the outside
目標値設定データは、外気温度Tの値に対して、過冷却度の目標値を一義的に対応づけるものである。例えば、図4の実線で示されるように、過冷却度の目標値ΔKaは、外気温度Tが0℃以下の場合は、最小値Ao(0〜5程度)℃で一定とし、外気温度Tが0℃から上昇するのに比例して増大するように、外気温度Tと過冷却度の目標値ΔKaとが対応付けられている。例えば、外気温度Tが20℃のときのΔKaを10℃、外気温度Tが40℃のときのΔKaを20℃としている。
なお、目標値設定データは、このものに限定されず、例えば、図4の破線で示されるように、外気温度Tの変動領域内のすべての値と過冷却度の目標値ΔKaとが比例関係で対応づけして構成されるものでもよい。このとき、比例係数は正の値として設定される。このように、目標値ΔKaは、高い外気温度に対しては、大きな値となり、低い外気温度に対しては小さな値となるように設定している。
次いで、制御手段Cは、ユニット出口温度センサ50が検出する冷媒温度(LT)及びガスクーラ出口温度センサ49が検出した冷媒温度(GCT)から、中間熱交換器40の実際の過冷却度ΔKb(GCT−LT)を演算する(S102)。
The target value setting data uniquely associates the target value of the degree of supercooling with the value of the outside air temperature T. For example, as shown by the solid line in FIG. 4, the target value ΔKa of the degree of supercooling is constant at the minimum value Ao (about 0 to 5) ° C. when the outside air temperature T is 0 ° C. or less. The outside air temperature T and the target value ΔKa of the degree of supercooling are associated with each other so as to increase in proportion to the increase from 0 ° C. For example, ΔKa when the outside air temperature T is 20 ° C. is 10 ° C., and ΔKa when the outside air temperature T is 40 ° C. is 20 ° C.
Note that the target value setting data is not limited to this, and for example, as shown by a broken line in FIG. 4, all values in the fluctuation region of the outside air temperature T and the target value ΔKa of the degree of supercooling are proportional to each other. It may be configured in association with. At this time, the proportionality coefficient is set as a positive value. Thus, the target value ΔKa is set to be a large value for a high outside temperature and a small value for a low outside temperature.
Next, the control means C determines the actual subcooling degree ΔKb (GCT) of the
制御手段Cは、中間熱交換器40での実際の過冷却度ΔKbが、弁拡大指標値(=目標値ΔKa+所定値α)より大きいか否かを判断する(S103)。αは、実際の過冷却度ΔKbと目標値ΔKaとが異なる場合でも、ΔKbとΔKaとの差が、α以内であれば、ショーケースユニット80での冷却温度が、目標値ΔKaに一致しているときと比較して大きく変動されない範囲で適宜設定される。
The control means C determines whether or not the actual supercooling degree ΔKb in the
制御手段Cは、実際の過冷却度ΔKbが、弁拡大指標値より大きい場合(S103:YES)、中間熱交換器40での過冷却度が十分であるとみなして膨張弁35の弁開度を所定量縮小させ(S104)、S101に戻る。また、制御手段Cは、実際の過冷却度ΔKbが、弁拡大指標値より小さい場合(S103:NO)には、実際の過冷却度ΔKbが、弁縮小指標値(=ΔKb−α)より小さいか否かを判断する(S105)。
制御手段Cは、実際の過冷却度ΔKbが、弁縮小指標値より小さい場合、中間熱交換器40での過冷却度が不十分であるとみなして膨張弁35の弁開度を所定量拡大させ(S106)、S101に戻る。
また、制御手段Cは、実際の過冷却度ΔKbが、弁縮小指標値より大きい場合、膨張弁35の弁開度を現状に維持し(S107)、S101に戻る。
なお、上記膨張弁35の弁開度の制御サイクルは、所定間隔おきに繰り返される。
When the actual degree of supercooling ΔKb is larger than the valve expansion index value (S103: YES), the control means C considers that the degree of supercooling in the
When the actual degree of supercooling ΔKb is smaller than the valve reduction index value, the control means C considers that the degree of supercooling in the
Further, when the actual degree of supercooling ΔKb is larger than the valve reduction index value, the control means C maintains the current valve opening of the expansion valve 35 (S107), and returns to S101.
In addition, the control cycle of the valve opening degree of the
以上の膨張弁35の弁開度の制御をまとめると、制御手段Cは、中間熱交換器40の過冷却度の目標値を、外気温度Tに応じて変更すると共に、この変更された過冷却度の目標値ΔKaに基づいて、膨張弁35の弁開度を制御している。このとき、中間熱交換器40での実際の過冷却度ΔKbが、目標値ΔKaから所定の範囲(±α)内に収まるように制御される。
When the control of the valve opening degree of the
本実施の形態のように、例えば、臨界点の低い二酸化炭素が、冷媒として使用されると、外気温度Tが高い(例えば、40℃近く)場合、中間熱交換器40での過冷却度を十分に取られないと、完全には液化しない超臨界の冷媒がショーケースユニット80に供給されることになる。このため、外気温度Tが高い場合、中間熱交換器40での過冷却度を大きくとる必要がある。一方、外気温度Tが低い(例えば、0℃)場合、二酸化炭素冷媒でも、十分に凝縮されるので、中間熱交換器40で大きな過冷却度をとった冷媒をショーケースユニット80に供給する必要性がなくなる。
As in the present embodiment, for example, when carbon dioxide having a low critical point is used as a refrigerant, when the outside air temperature T is high (for example, close to 40 ° C.), the degree of supercooling in the
ここで、仮に、中間熱交換器40での過冷却度の目標値ΔKaを、一定に設定する場合は、以下の不具合が発生する。上述したように、過冷却度の目標値ΔKaは、外気温度Tが高い場合でもショーケースユニット80での冷却性能が確保されるように、大きな値に設定する必要がある。この条件下で、外気温度Tが低くなると、必要以上に中間熱交換器40での過冷却度がとられることになる。即ち、高圧側冷媒流路から分流させ、膨張弁35にて減圧した後、中間熱交換器40に流入される冷媒の量が、不必要に大きくなる。言い換えれば、中間熱交換器40から中間圧領域に戻す冷媒量が、不必要に大きくなるので、中間圧領域の冷媒圧力が大きくなり、これに伴い、二段圧縮機11での負担が増大される。また、必要以上に過冷却度がとられた冷媒が、ショーケースユニット80に供給されるので、ショーケースユニット80の温度が必要以上に下がることになり、ショーケースユニット80での温度を二段圧縮機11の駆動と停止を繰り返すことで調整しなければならない。二段圧縮機11の駆動と停止に連動して、開閉を繰り返さなければならない膨張弁35などに負荷がかかる。
Here, if the target value ΔKa of the supercooling degree in the
一方、本実施の形態では、中間熱交換器40での過冷却度の目標値ΔKaを外気温度Tに応じて変更し、変更した過冷却度の目標値ΔKaに応じて中間熱交換器40での過冷却度が制御されている。このため、中間熱交換器40から中間圧領域に戻される冷媒量が、不必要に大きくなったり、ショーケースユニット80での冷却が過剰になされることに起因して、二段圧縮機11の駆動と停止が繰り返されたりすることが回避される。
On the other hand, in the present embodiment, the target value ΔKa of the subcooling degree in the
また、通常は、上記のように膨張弁35の弁開度が制御されるが、以下の第1〜第3の条件のいずれかを満たす場合には、制御手段Cは、上記の制御に優先させて膨張弁35の弁開度を調整する非常時膨張弁制御を行う。
Normally, the valve opening degree of the
第1の条件は、第2回転圧縮要素14からの吐出冷媒温度DTとガスクーラ30を経た冷媒の温度GCTとの温度差(DT−GCT)が、所定値TDTより低い場合である。
ここで、所定値TDTは、高圧側圧力HPが当該冷媒の超臨界領域である場合と、飽和領域である場合とで異なる。制御手段Cは、高圧側圧力HPが超臨界領域であるか飽和領域であるかは、外気温センサ52が出力する外気温度Tに基づき判断する。そして、制御手段Cは、超臨界領域と判断した場合には、所定値TDTを下げた設定とし、飽和領域と判断した場合には、所定値TDTを上げる設定とする。本実施形態では、超臨界領域では所定値TDTは10℃、飽和領域では35℃とする。
The first condition is a case where the temperature difference (DT−GCT) between the refrigerant temperature DT discharged from the second
Here, the predetermined value TDT differs depending on whether the high-pressure side pressure HP is in the supercritical region or the saturation region of the refrigerant. The control means C determines whether the high pressure side pressure HP is in the supercritical region or the saturation region based on the outside air temperature T output from the outside
制御手段Cは、温度差(DT−GCT)が、所定値TDTより低い場合、膨張弁35の弁開度を縮小または膨張弁35を閉じる。これにより、非常に冷えた冷媒が、中間圧領域に戻ることが回避されるので、中間圧領域で液バックが進行することが抑制される。
When the temperature difference (DT-GCT) is lower than the predetermined value TDT, the control means C reduces the valve opening of the
第2の条件は、第2回転圧縮要素14からの吐出冷媒温度DTが、二段圧縮機11の適正な運転を実現可能とする限界温度(一例として+100℃)より少し低い温度DT0より上昇した場合である。
この場合、制御手段Cは、膨張弁35の弁開度を増大させように制御し、当該二段圧縮機11の温度上昇を抑制し、二段圧縮機11が限界温度に達しないようにしている。制御を行う。DT0は、一例として+95℃程度のものがあげられる。
The second condition is that the refrigerant temperature DT discharged from the second
In this case, the control means C controls to increase the valve opening degree of the
第3の条件は、ガスクーラ出口温度センサ49により検出されるガスクーラ30を経た冷媒の温度GCTと、ユニット出口温度センサ50により検出される中間熱交換器40の第1流路40Aを経た冷媒流の温度LTとの温度差(GCT−LT)が所定値SPより小さい場合である。制御手段Cは、温度差(GCT−LT)が、所定値SPより小さいと判断すると、膨張弁35の弁開度を増大させる方向に作用させる。
The third condition is that the refrigerant temperature GCT passed through the
ここで、所定値SPは、高圧側圧力HPが当該冷媒の超臨界領域である場合と、飽和領域である場合とで異なるものとする。本実施形態では、高圧側圧力HPが超臨界領域であるか飽和領域であるかは、外気温センサ52により検出された外気温度Tにより決まる。当該外気温度Tが高い場合、例えば、+31℃以上では、高圧側圧力HPが超臨界領域であると判断し、外気温度Tが低い場合、例えば、+31℃未満では、高圧側圧力HPが飽和領域であるものと判断する。そして、超臨界領域と判断した場合には、所定値SPを上げた設定とし、飽和領域と判断した場合には、所定値SPを下げた設定とする。本実施形態では、超臨界領域では所定値SPは、35℃、飽和領域では20℃とする。
これにより、高圧側圧力HPが飽和領域にある場合であっても、中間熱交換器40において、二段圧縮機11に戻される冷媒の過熱度を確実に確保することができ、二段圧縮機11に液バックが生じる不都合を回避することができる。また、高圧側圧力HPが超臨界領域にある場合には、このような液バックが生じにくくなる。
Here, the predetermined value SP is different depending on whether the high-pressure side pressure HP is in the supercritical region or the saturation region of the refrigerant. In the present embodiment, whether the high-pressure side pressure HP is in the supercritical region or the saturation region is determined by the outside air temperature T detected by the outside
Thereby, even when the high-pressure side pressure HP is in the saturation region, the
次いで、冷媒回路1の冷媒量の調整制御について説明する。
冷媒回路1の冷媒を回収する回収制御を行う場合について説明する。制御手段Cは、ユニット出口側圧力センサ45の検出圧力が所定の回収閾値を超えたか否か、又は、当該ユニット出口側圧力センサ45の検出圧力が先の回収閾値よりも低い所定の回収保護値を超え、且つ、上記送風機42の回転数が最大値となっているか否かを判断する。
本実施形態では、冷媒回路1の中間圧(MP)は、一例として8MPa程を適正値としているため、当該値を回収保護値として設定し、回収閾値は、例えば、9MPa程度に設定する。また、送風機42の回転数の最大値は、一例として800rpmとする。また、送風機42の回転数が最大値となってから所定時間経過することを条件としても良い。
これにより、制御手段Cは、ユニット出口側圧力センサ45の検出圧力が回収閾値である9MPaを超えた場合、若しくは、検出圧力が回収閾値以下であっても回収保護値である8MPaを超え、且つ、上記送風機42の回転数が最大値の800rpmとなっている場合には、冷媒回路1内に、過剰のガス冷媒が循環することによって、高圧側圧力が異常上昇したものと判断し、冷媒回収動作を実行する。
Next, adjustment control of the refrigerant amount of the
A case of performing recovery control for recovering the refrigerant in the
In the present embodiment, since the intermediate pressure (MP) of the
Thereby, the control means C exceeds the recovery protection value of 8 MPa when the detected pressure of the unit outlet
この冷媒回収動作では、制御手段Cは、電磁弁75を閉じた状態で、回収用膨張弁72及び電磁弁78を開放する。これにより、中間熱交換器40にて冷却されて、冷媒管7内を、ショーケースユニット80に向かって流れる冷媒の一部は、第1連通路71を介して冷媒量調整タンク60内に流入する。
このとき、電磁弁78が開放されていることにより、第3連通路77を介して、冷媒量調整タンク60内の圧力を当該タンク外に逃がすことができる。そのため、外気温度が高くなった場合など、冷媒回路1内の冷媒が、液化しないガスサイクル運転している場合であっても、冷媒量調整タンク60内の圧力が低下するので、当該タンク内に流入した冷媒は液化して当該タンク60内に溜まる。即ち、冷媒量調整タンク60内の圧力は超臨界圧力以下に降下することによって、冷媒がガス領域から飽和領域となり、液面を確保することができる。
In this refrigerant recovery operation, the control means C opens the
At this time, since the
これにより、迅速に、且つ、効率的に、冷媒回路1内の冷媒を冷媒量調整タンク60に回収することができる。従って、冷媒回路1内の高圧側が余剰となった冷媒によって異常高圧となる不都合を解消することができ、高圧異常による二段圧縮機11の過負荷運転を防止することが可能となる。
特に、冷媒量調整タンク60の上部と冷媒回路1の中間圧領域とを第3連通路77を介して連通させることにより、冷媒回路1の低圧側領域と連通させる場合と異なり、低圧側圧力が上昇されることによる冷却効率の低下を回避することが可能となる。
As a result, the refrigerant in the
In particular, unlike the case where the upper part of the refrigerant
また、本実施形態では、ユニット出口側圧力センサ45により検出された高圧側の圧力が回収閾値以下であっても、所定の回収保護値を超えており、且つ、ガスクーラ30を空冷する送風機42の回転数が最高値である場合には、当該冷媒回収動作を行うため、当該送風機42の運転状態をも考慮して、冷媒回路1の高圧側が異常に高くなった状態が続くことによる効率低下を防止することが可能となる。
Further, in the present embodiment, even if the pressure on the high pressure side detected by the unit outlet
次いで、冷媒の回収制御を行っている状態から、冷媒回路1の冷媒量を保持する第1保持制御に移行する場合について説明する。
制御手段Cは、ユニット出口側圧力センサ45により検出された高圧側の圧力が回収保護値、本実施形態では、8MPa以下となったか否かを判断し、回収保護値を下回った場合、冷媒回収動作を終了して冷媒保持動作に移行する。この冷媒保持動作では、制御手段Cは、電磁弁75を閉じた状態を維持し、電磁弁78を閉じ、回収用膨張弁72の弁開度を、先ほどの冷媒回収動作における弁開度に維持する。
Next, a case where the state is changed from the state in which the refrigerant recovery control is performed to the first holding control for holding the refrigerant amount in the
The control means C determines whether or not the pressure on the high pressure side detected by the unit outlet
次いで、冷媒回路1に冷媒を放出する放出制御について説明する。
そして、制御手段Cは、ユニット出口側圧力センサ45の検出圧力が上記回収保護値(この場合8MPa程)より低い所定の放出閾値(本実施形態では、7MPa程)を下回った場合、又は、当該ユニット出口側圧力センサ45の検出圧力が先の回収保護値以下となり、且つ、上記送風機42の回転数が最大値よりも低い所定の規定値以下となっているか否かを判断する。なお、当該所定の規定値とは、本実施形態では、一例として最大値の3/8程度、即ち、最高値800rpmとした場合、300rpm程度とする。また、送風機42の回転数が所定の規定値以下となってから所定時間経過することを条件としても良い。
これにより、制御手段Cは、ユニット出口側圧力センサ45の検出圧力が放出閾値である7MPaを下回った場合、若しくは、検出圧力が回収保護値である8MPa以下となり、且つ、上記送風機42の回転数が所定の規定値(ここでは300rpm)以下となっている場合には、冷媒回路1内の冷媒が不足してきたものと判断し、冷媒放出動作を実行する。
Next, the discharge control for discharging the refrigerant to the
And the control means C, when the detection pressure of the unit outlet
As a result, the control means C, when the detected pressure of the unit outlet
この冷媒放出動作では、制御手段Cは、回収用膨張弁72、及び電磁弁78を閉じ、第2弁装置74の電磁弁75を開放する。これにより、冷媒量調整タンク60内に溜まった液冷媒は、当該タンク60の下部に接続された第2連通路73を介して冷媒回路1に放出される。そのため、冷媒量調整タンク60の上部からガス冷媒が混入した状態で冷媒回路1に放出する場合と異なり、迅速に冷媒量調整タンク60内の冷媒を冷媒回路1に放出できる。これにより、冷凍装置Rを高い効率にて運転することが可能となる。
In this refrigerant discharge operation, the control means C closes the
次いで、冷媒の放出制御を行っている状態から、冷媒回路1の冷媒量を保持する第2保持制御に移行する場合について説明する。
制御手段Cは、ユニット出口側圧力センサ45により検出された高圧側の圧力が回収保護値、本実施形態では、8MPa以上となったか否かを判断し、回収保護値を超えた場合、冷媒放出動作を終了して上述した如き冷媒保持動作に移行する。以後、冷媒回路1の高圧側圧力に基づき、当該回収制御−第1保持制御―放出制御―第2保持制御を繰り返して実行することにより、高圧側圧力に基づいて冷媒回収・放出を制御でき、的確に高圧保護及び過負荷運転の防止することができる。これにより、冷凍装置Rの冷却能力を確保することができ、COPの適正化を図ることが可能となる。
Next, a case will be described in which the state is shifted from the state in which the refrigerant discharge control is performed to the second holding control in which the refrigerant amount in the
The control means C determines whether or not the pressure on the high pressure side detected by the unit outlet
上述したようなスプリットサイクルを備えた冷凍装置Rでは、冷媒量調整タンク60からの冷媒の放出時、キャピラリーチューブ76により膨張された後、第1スプリット冷媒管65を流れる減圧後の冷媒と合流して、中間熱交換器40に流入され、ガスクーラからの冷媒と熱交換を行われることになる。
冷媒量調整タンク60から放出される冷媒は、確実に中間熱交換器40により暖められて、中間圧領域に戻される。即ち、暖められた冷媒は、インタークーラ20から二段圧縮機11の高段側吸入口17に至る中間圧領域に合流されたのち、高段側吸入口17から第2回転圧縮要素14内に流入される。このように、冷媒量調整タンク60から吐出されて第2流路40Bに流入した冷媒が、暖められてから中間圧領域に戻されるので、中間圧領域の冷媒が、液バック状態となることが抑制される。
In the refrigeration apparatus R having the split cycle as described above, when the refrigerant is discharged from the refrigerant
The refrigerant discharged from the refrigerant
次いで、二段圧縮機11の始動性改善制御について説明する。
上記二段圧縮機11の運転が停止した後、二段圧縮機11を再始動する際には、制御手段Cは、二段圧縮機11の起動から所定の運転周波数に上昇するまでの間、電磁弁55を開放してバイパス回路84の流路を開放する。当該所定の運転周波数とは、二段圧縮機11が実効的なトルク制御が可能となる運転周波数であり、本実施形態では、一例として35Hzとする。
これにより、二段圧縮機11が、停止状態から起動され、当該所定の運転周波数に上昇するまでの間、電磁弁55が開放されることにより、低段側吐出口16から中間圧吐出管61に吐出され、インタークーラ20を経た後の中間圧領域の冷媒は、バイパス回路84を介して、冷媒回路1の低圧側領域に流入する。これにより、冷媒回路1の中間圧領域と低圧側領域との圧力が均圧される。
Next, the startability improvement control of the two-
When restarting the two-
As a result, the
従って、二段圧縮機11の起動から所定の運転周波数に上昇するまでの始動時は、所定のトルクが確保できないが、この間、中間圧領域と低圧側領域とを均圧とすることで、外気温度が高いため中間圧が高くなりやすい状況であっても、中間圧が高圧に接近する不都合を解消できる。
そのため、二段圧縮機11の始動時におけるトルク不足が生じている間に、中間圧領域の圧力と高圧領域の圧力とが接近してしまうことによる始動不良を未然に回避することができ、安定した、且つ、高効率な運転を実現することができる。尚、制御手段Cは、検出される二段圧縮機11の運転周波数が所定の運転周波数に上昇した後は、電磁弁55を閉鎖し、バイパス回路84の流路を閉塞することで、上述したような通常の冷凍サイクルを行う。
Therefore, at the time of starting from the start of the two-
Therefore, it is possible to avoid a starting failure due to the pressure in the intermediate pressure region and the pressure in the high pressure region approaching while the torque shortage at the time of starting the two-
この発明による冷凍装置Rは、二段圧縮機11と、二段圧縮機11の低段側吐出口16に入口が接続され、二段圧縮機11の高段側吸入口17に出口が接続されたインタークーラ20と、二段圧縮機11の高段側吐出口18に入口が接続されるガスクーラと、ガスクーラ30の出口に接続され、ガスクーラ30を経て流入する冷媒を、ガスクーラ30を経た後に、膨張弁35を介して減圧させた冷媒により過冷却させる中間熱交換器40とを備えている。さらに、冷凍装置Rは、中間熱交換器40の過冷却度の目標値ΔKaを、外気温度Tに応じて変更すると共に、この変更された過冷却度の目標値ΔKaに基づいて、膨張弁35の弁開度を制御する制御手段Cを備えている。
In the refrigeration apparatus R according to the present invention, the inlet is connected to the two-
従って、冷凍装置Rによれば、外気温度Tに応じて変更した過冷却度の目標値ΔKaに応じて中間熱交換器40での過冷却度が制御されているので、中間熱交換器40から中間圧領域に戻される冷媒量が不必要に増大することを回避できる。さらに、冷媒による冷凍装置の冷却性能を二段圧縮機11の稼働と停止により行う必要がなくなるので、二段圧縮機11の駆動と停止に連動して動作する膨張弁35など、冷凍装置Rの各機器の負担を軽減できる。
Therefore, according to the refrigeration apparatus R, since the degree of supercooling in the
また、制御手段Cは、外気温度Tの値に対して、過冷却度の目標値ΔKaが一義的に対応づけられる目標値設定データを記憶する記憶部C1を有している。
このため、制御手段Cが、外部にアクセスすることなく自己の記憶部C1を参照するだけで、外気温度Tに応じた過冷却度の目標値ΔKaを決定できるので、制御速度が向上する。
In addition, the control means C has a storage unit C1 that stores target value setting data in which the target value ΔKa of the degree of supercooling is uniquely associated with the value of the outside air temperature T.
For this reason, since the control means C can determine the target value ΔKa of the degree of supercooling corresponding to the outside air temperature T only by referring to its own storage unit C1 without accessing the outside, the control speed is improved.
目標値設定データは、外気温度の変動領域内の主要な範囲の領域において、外気温度Tと過冷却度の目標値ΔKaとが比例関係で対応づけされて構成されている。このため、制御手段Cの記憶部C1に、外気温度Tの変動領域内の値と目標値ΔKaとの関係を示す式を格納しておくだけで制御手段Cが自動的に目標値ΔKaを演算することができる。 The target value setting data is configured such that the outside air temperature T and the target value ΔKa of the degree of supercooling are associated with each other in a proportional relationship in the main range within the outside air temperature fluctuation region. For this reason, the control means C automatically calculates the target value ΔKa simply by storing in the storage unit C1 of the control means C an expression showing the relationship between the value in the fluctuation region of the outside air temperature T and the target value ΔKa. can do.
また、制御手段Cは、二段圧縮機11の高段側吐出口18吐出される冷媒の温度と、ガスクーラ30の出口から放出される冷媒の温度との差が所定の閾値以下である場合に、膨張弁35の弁開度を縮小させる制御を優先するように構成されている。
これにより、非常に冷えた冷媒が、中間圧領域に戻ることが回避されるので、中間圧領域で液バックが進行することを抑制できる。
また、冷媒として、二酸化炭素が用いられている。二酸化炭素は、毒性や可燃性もなく冷媒管理が容易となる。
Further, the control means C is used when the difference between the temperature of the refrigerant discharged from the high-
Thereby, since the very cooled refrigerant | coolant is avoided from returning to an intermediate pressure area | region, it can suppress that a liquid back | bag progresses in an intermediate pressure area | region.
Carbon dioxide is used as the refrigerant. Carbon dioxide is easy to manage refrigerant without toxicity or flammability.
なお、上記実施の形態において、二段圧縮機11は、第1回転圧縮要素13、第2回転圧縮要素14、及び電動機19を密閉容器12内に組み込んだ二段圧縮式ロータリコンプレッサを採用しているが、このほかにも、2台の単段のロータリコンプレッサ、又は、その他の形式のコンプレッサで中間圧部から冷媒を取り出し、導入できる形式のものであってもよいものとする。
また、第1スプリット冷媒管65は、中間熱交換器40を経た冷媒が流れる冷媒管7と第2流路40Bの一端とを接続するものとして説明したが、ガスクーラ30の出口と中間熱交換器40との間の高圧冷媒管64と第2流路40Bとを接続するものとしてもよい。
In the above embodiment, the two-
The first
また、目標値設定データは、図4に示されるように、外気温度Tの連続的な変化に対して、過冷却度の目標値ΔKaも連続的に変化するように、外気温度Tと過冷却度の目標値ΔKaとを対応付けるものとして説明した。しかしながら、目標値設定データは、このものによらず、以下の図5に示されるように設定してもよい。
図5は目標値設定データの他の例を示す図である。
図5において、目標値設定データは、外気温度Tの変動領域を複数に区分し、区分された外気温度の範囲毎に所定の過冷却度の目標値ΔKaを対応づけて構成されている。
例えば、過冷却度の目標値ΔKaは、外気温度Tが20℃未満のときに、最小値A0(略0〜5[℃]程度)とし、外気温度Tが20℃以上40℃未満では、10℃程度とし、外気温度Tが40℃以上では、20℃に設定している。このように設定することで、過冷却度の目標値ΔKaが小刻みに変動することがないので、膨張弁35の弁開度を変動させる頻度を減らすことができる。
Further, as shown in FIG. 4, the target value setting data includes the outside air temperature T and the supercooling so that the supercooling degree target value ΔKa also changes continuously with respect to the continuous change in the outside air temperature T. In the above description, the degree target value ΔKa is associated with each other. However, the target value setting data may be set as shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing another example of the target value setting data.
In FIG. 5, the target value setting data is divided into a plurality of fluctuation ranges of the outside air temperature T, and a predetermined supercooling degree target value ΔKa is associated with each of the divided outside air temperature ranges.
For example, the target value ΔKa of the degree of supercooling is set to the minimum value A 0 (about 0 to 5 ° C.) when the outside air temperature T is less than 20 ° C., and when the outside air temperature T is 20 ° C. or more and less than 40 ° C., When the outside air temperature T is 40 ° C or higher, the temperature is set to 20 ° C. By setting in this way, the target value ΔKa of the degree of supercooling does not fluctuate little by little, so the frequency of changing the valve opening degree of the
また、冷媒として、二酸化炭素を用いた場合を例に挙げたが、その他の冷媒を用いるものでも、本願の効果を得ることができる。
また、補助冷媒回路を構成する第1スプリット冷媒管65は、冷媒管7から分岐させて、中間熱交換器40の第2流路40Bに至るように構成するものとしたが、高圧冷媒管64から分岐させて、第2流路40Bに至るように構成してもよい。即ち、第1スプリット冷媒管65は、ガスクーラ30を経た高圧側冷媒流路の所定部から分岐させて第2流路40Bに至るように構成されていればよい。
Moreover, although the case where the carbon dioxide was used was mentioned as an example as a refrigerant | coolant, the effect of this application can be acquired even if it uses another refrigerant | coolant.
Further, the first
R 冷凍装置
C 制御手段
C1 記憶部
11 二段圧縮機
15 低段側吸入口(二段圧縮機の一段目の冷媒吸入部)
16 低段側吐出口(二段圧縮機の一段目の冷媒吐出部)
17 高段側吸入口(二段圧縮機の二段目の冷媒吸入部)
18 高段側吐出口(二段圧縮機の二段目の冷媒吐出部)
20 インタークーラ
30 ガスクーラ
35 膨張弁
40 中間熱交換器
R refrigeration unit C control means
16 Low-stage discharge port (first-stage refrigerant discharge section of a two-stage compressor)
17 High-stage inlet (second-stage refrigerant suction part of the two-stage compressor)
18 High-stage outlet (second-stage refrigerant discharge part of two-stage compressor)
20
Claims (4)
前記中間熱交換器の過冷却度の目標値を、外気温度に応じて変更すると共に、この変更された過冷却度の目標値に基づいて、前記膨張弁の弁開度を制御する制御手段を備えていることを特徴とする冷凍装置。 A two-stage compressor, an intercooler having an inlet connected to a first-stage refrigerant discharge portion of the two-stage compressor, and an outlet connected to a second-stage refrigerant suction portion of the two-stage compressor; and the two-stage compressor A gas cooler having an inlet connected to a second-stage refrigerant discharge portion of the compressor, and a refrigerant that is connected to an outlet of the gas cooler and flows in through the gas cooler is decompressed through an expansion valve after passing through the gas cooler. In a refrigeration apparatus comprising an intermediate heat exchanger that is supercooled by a refrigerant,
Control means for changing the target value of the degree of supercooling of the intermediate heat exchanger according to the outside air temperature, and controlling the valve opening degree of the expansion valve based on the changed target value of the degree of supercooling. A refrigeration apparatus comprising the refrigeration apparatus.
ことを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 The said control means has a memory | storage part which memorize | stores the target value setting data with which the target value of the said supercooling degree is matched with the value of the said outside temperature uniquely. Refrigeration equipment.
ことを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。 The refrigeration apparatus according to claim 2, wherein the target value setting data is configured by associating a value in the outside air temperature fluctuation region and a target value of the supercooling degree in a proportional relationship. .
ことを特徴とする請求項2に記載の冷凍装置。 The target value setting data is configured to divide the outside temperature fluctuation region into a plurality of ranges and associate a target value of a predetermined supercooling degree for each of the divided outside air temperature ranges. Item 3. The refrigeration apparatus according to Item 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012028892A JP2013164250A (en) | 2012-02-13 | 2012-02-13 | Refrigerating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012028892A JP2013164250A (en) | 2012-02-13 | 2012-02-13 | Refrigerating apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013164250A true JP2013164250A (en) | 2013-08-22 |
Family
ID=49175698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012028892A Pending JP2013164250A (en) | 2012-02-13 | 2012-02-13 | Refrigerating apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013164250A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016128734A (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Refrigeration device |
JP2016128732A (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Refrigeration machine |
US20170276416A1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Refrigeration apparatus |
JP2020153651A (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | サンデン・リテールシステム株式会社 | Cooler |
JPWO2022013975A1 (en) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0599540A (en) * | 1991-10-03 | 1993-04-20 | Zexel Corp | Device to prevent over-replenishing of coolant for air conditioner in vehicle |
JP3063574B2 (en) * | 1995-06-26 | 2000-07-12 | 株式会社デンソー | Air conditioner |
JP2003185286A (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-03 | Hitachi Ltd | Air conditioner |
JP2011137557A (en) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Refrigerating apparatus |
-
2012
- 2012-02-13 JP JP2012028892A patent/JP2013164250A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0599540A (en) * | 1991-10-03 | 1993-04-20 | Zexel Corp | Device to prevent over-replenishing of coolant for air conditioner in vehicle |
JP3063574B2 (en) * | 1995-06-26 | 2000-07-12 | 株式会社デンソー | Air conditioner |
JP2003185286A (en) * | 2001-12-19 | 2003-07-03 | Hitachi Ltd | Air conditioner |
JP2011137557A (en) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Refrigerating apparatus |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016128734A (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Refrigeration device |
JP2016128732A (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Refrigeration machine |
CN105783318A (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-20 | 松下知识产权经营株式会社 | Refrigerator set |
CN105783318B (en) * | 2015-01-09 | 2019-07-02 | 松下知识产权经营株式会社 | Refrigerating plant |
US20170276416A1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Refrigeration apparatus |
JP2020153651A (en) * | 2019-03-22 | 2020-09-24 | サンデン・リテールシステム株式会社 | Cooler |
JP7229057B2 (en) | 2019-03-22 | 2023-02-27 | サンデン・リテールシステム株式会社 | Cooling system |
JPWO2022013975A1 (en) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | ||
JP7438363B2 (en) | 2020-07-15 | 2024-02-26 | 三菱電機株式会社 | Cold heat source unit and refrigeration cycle equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10247454B2 (en) | Refrigerating apparatus | |
JP6292480B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5502459B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP6264688B2 (en) | Refrigeration equipment | |
KR101220583B1 (en) | Freezing device | |
KR101220741B1 (en) | Freezing device | |
JP2015148406A (en) | Refrigeration device | |
JP2015148407A (en) | Refrigeration device | |
JP6080031B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP5496645B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP6179842B2 (en) | Refrigeration apparatus and additional refrigerant amount adjusting apparatus for refrigeration apparatus | |
JP2013164250A (en) | Refrigerating apparatus | |
JP2013155972A (en) | Refrigeration device | |
JP5523817B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2011133206A (en) | Refrigerating apparatus | |
JP5502460B2 (en) | Refrigeration equipment | |
CN110494702B (en) | Refrigeration cycle device | |
JP5927553B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2011133208A (en) | Refrigerating apparatus | |
JP2014159950A (en) | Freezer | |
JP6467682B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP2013164251A (en) | Refrigerating apparatus | |
JP5934931B2 (en) | Tank for refrigeration cycle apparatus and refrigeration cycle apparatus including the same | |
JP5062079B2 (en) | Refrigeration equipment | |
JP6065261B2 (en) | Refrigeration equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141208 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141209 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20150123 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150917 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151006 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160517 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160714 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20161220 |